JP2020136398A - 半導体用接着剤 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置におけるボイドを抑制することができる、半導体用接着剤を提供すること。【解決手段】（１）半導体チップ及び配線回路基板、又は、半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、（２）仮接続体の少なくとも一部を封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、（３）封止仮接続体を接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、を備える半導体装置の製造方法に用いられる半導体用接着剤であって、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤及び（ｃ）フラックス剤を含有し、且つ、フィルム状態にした際の最低溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以上３５００Ｐａ・ｓ以下である、半導体用接着剤。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体用接着剤に関する。

これまで、半導体チップと基板を接続するには金ワイヤ等の金属細線を用いるワイヤーボンディング方式が広く適用されてきたが、半導体装置に対する高機能、高集積、高速化等の要求に対応するため、半導体チップ又は基板にバンプと呼ばれる導電性突起を形成して、半導体チップと基板間で直接接続するフリップチップ接続方式（ＦＣ接続方式）が広まりつつある。

フリップチップ接続方式としては、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて接続部を金属接合させる方法、超音波振動を印加して接続部を金属接合させる方法、樹脂の収縮力によって機械的接触を保持する方法などが知られている。接続部の信頼性の観点から、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて接続部を金属接合させる方法が一般的である。

例えば、半導体チップと基板間の接続においては、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等に盛んに用いられているＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型の接続方式もＦＣ接続方式である。ＦＣ接続方式は、半導体チップ上にバンプ又は配線を接続部として設け、半導体チップ間で接続するＣＯＣ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｃｈｉｐ）型接続方式にも広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

ＣＰＵ、ＭＰＵ等に用いられるエリアアレイ型の半導体パッケージでは、高機能化が強く要求される。そのため、チップの大型化、ピン（バンプ、配線）数の増加、ピッチ及びギャップの高密度化の傾向がある。

特開２００８−２９４３８２号公報

更なる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されるパッケージでは、上述した接続方式を積層・多段化したチップスタック型パッケージ、ＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ Ｏｎ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）等も広く普及し始めている。

平面状でなく立体状に配置することでパッケージを小さくできることから、上記の技術は多用され、半導体の性能向上及びノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であり、次世代の半導体配線技術として注目されている。

生産性向上の観点から、ウエハ上に半導体チップを圧着（接続）して後に個片化して半導体パッケージを作製するＣＯＷ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｗａｆｅｒ）、ウエハ同士を圧着（接続）して後に個片化して半導体パッケージを作製するＷＯＷ（Ｗａｆｅｒ Ｏｎ Ｗａｆｅｒ）も注目されている。

更に、ウエハ上又はマップ基板にチップを位置合わせして複数仮圧着し、複数のチップを一括に圧着して接続を確保するギャングボンディング方式も生産性向上の観点から注目されている。

上述したフリップチップパッケージの組立では、まず、ダイシングしたウエハから半導体チップ、又は、半導体用接着剤が供給された半導体チップをコレットでピックアップし、コレットを介して圧着ツールに供給する。次に、チップ−チップ、又は、チップ−基板の位置合わせを行い、圧着する。金属結合が形成されるように、上下、又は、上下どちらかの一方以上の接続部の金属が融点以上に達するように圧着ツールの温度を上昇させる。積層・多段化するチップスタックパッケージでは、チップピックアップ、位置合わせ、圧着を繰り返す。その後、半導体パッケージの保護を行うために、封止用の樹脂でチップ上面を封止することにより、封止体を形成する。

また、以下のプロセスも検討されている。まず、ダイシングしたウエハから半導体チップ、又は、半導体用接着剤が供給された半導体チップをコレットでピックアップし、コレットを介して圧着ツールに供給する。次に、チップ−チップ、又は、チップ−基板の位置合わせを行い、仮圧着する。その後、仮圧着により得られた仮接続体を封止用樹脂により封止し、リフロー等の加熱条件を加えて金属結合を形成する。このようなプロセスを半導体装置の製造方法に適用することにより、短時間で大量に製造できるといった利点が考えられる。しかし、仮接続体を封止する際にボイドが残存しやすく、十分な接続信頼性が確保され難いという課題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、仮接続体の少なくとも一部を封止する工程を経て半導体装置を製造する方法に用いられ、半導体装置におけるボイドを抑制することができる、半導体用接着剤を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法に用いられる半導体用接着剤であって、上記接続部は金属からなり、上記製造方法は、（１）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、（２）上記仮接続体の少なくとも一部を封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、（３）上記封止仮接続体を上記接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、を備え、上記半導体用接着剤は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤及び（ｃ）フラックス剤を含有し、且つ、フィルム状態にした際の最低溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以上３５００Ｐａ・ｓ以下である、半導体用接着剤を提供する。

本発明はまた、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法に用いられる半導体用接着剤であって、上記接続部及び上記接続バンプは金属からなり、上記製造方法は、（１）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が上記接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、（２）上記仮接続体の少なくとも一部を封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、（３）上記封止仮接続体を上記接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、を備え、上記半導体用接着剤は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤及び（ｃ）フラックス剤を含有し、且つ、フィルム状態にした際の最低溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以上３５００Ｐａ・ｓ以下である、半導体用接着剤を提供する。

上記半導体用接着剤において、上記（ａ）エポキシ樹脂の重量平均分子量が１００００未満であってもよい。

上記半導体用接着剤は、（ｄ）重量平均分子量１００００以上の高分子成分を更に含有してもよい。ここで、上記（ｄ）高分子成分の重量平均分子量が３００００以上であり、且つ、ガラス転移温度が２００℃以下であってもよい。

上記半導体用接着剤は、フィルム状態にした際の１７５℃におけるゲルタイムが３０秒以上６０秒以下であってもよい。

上記半導体用接着剤は、フィルム状接着剤であってもよい。

本発明によれば、仮接続体の少なくとも一部を封止する工程を経て半導体装置を製造する方法に用いられ、半導体装置におけるボイドを抑制することができ、半導体用接着剤を提供することができる。上記半導体用接着剤を用いることで、ボイドが抑制された信頼性の高い半導体装置を、短時間で大量に製造することができる。

半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 半導体チップに基板を仮圧着する工程の一例を示す工程図である。

以下、場合により図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

＜半導体用接着剤＞
本実施形態の半導体用接着剤（半導体封止用接着剤）は、（ａ）エポキシ樹脂（以下、場合により「（ａ）成分」という。）、（ｂ）硬化剤（以下、場合により「（ｂ）成分」という。）、及び、（ｃ）フラックス剤（以下、場合により「（ｃ）成分」という。）を含有する。

本実施形態の半導体用接着剤は、必要に応じて、（ｄ）重量平均分子量が１００００以上の高分子成分（以下、場合により「（ｄ）成分」という。）を含有していてもよい。本実施形態の半導体用接着剤は、必要に応じて、（ｅ）フィラー（以下、場合により「（ｅ）成分」という。）を含有していてもよい。

以下、本実施形態の半導体用接着剤を構成する各成分について説明する。

（ａ）成分：エポキシ樹脂
エポキシ樹脂としては、分子内に２個以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限なく用いることができる。（ａ）成分として、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂及び各種多官能エポキシ樹脂を使用することができる。これらは単独で又は２種以上の混合物として使用することができる。

（ａ）成分は、高温での接続時に分解して揮発成分が発生することを抑制する観点から、接続時の温度が２５０℃の場合は、２５０℃における熱重量減少量率が５％以下のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、３００℃の場合は、３００℃における熱重量減少量率が５％以下のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。

（ａ）成分の重量平均分子量は、耐熱性、流動性の観点から、１００００未満であってもよく、１００〜９０００、又は、３００〜７０００であってもよい。重量平均分子量の測定方法は、後述する（ｄ）成分の重量平均分子量の測定方法と同様である。

（ａ）成分の含有量は、半導体用接着剤の全量基準で、例えば５〜７５質量％であり、好ましくは１０〜５０質量％であり、より好ましくは１５〜３５質量％である。本明細書において、「半導体用接着剤の全量」は、後述の樹脂ワニスの調製に用いる有機溶媒以外の成分の合計量を意味する。

（ｂ）成分：硬化剤
（ｂ）成分としては、例えば、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤及びホスフィン系硬化剤が挙げられる。接続部に酸化膜が生じることを抑制するフラックス活性を示し、接続信頼性・絶縁信頼性を向上させることができる観点から、（ｂ）成分がフェノール性樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤及びイミダゾール系硬化剤から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、イミダゾール系硬化剤を含むことが更に好ましい。以下、各硬化剤について説明する。

（ｉ）フェノール樹脂系硬化剤
フェノール樹脂系硬化剤としては、分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有するものであれば特に制限はなく、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド重縮合物、トリフェニルメタン型多官能フェノール樹脂及び各種多官能フェノール樹脂が挙げられる。これらは単独で又は２種以上の混合物として使用することができる。

上記（ａ）成分に対するフェノール樹脂系硬化剤の当量比（フェノール性水酸基／エポキシ基、モル比）は、良好な硬化性、接着性及び保存安定性の観点から、０．３〜１．５が好ましく、０．４〜１．０がより好ましく、０．５〜１．０が更に好ましい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し接着力が向上する傾向があり、１．５以下であると未反応のフェノール性水酸基が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられ、絶縁信頼性が向上する傾向がある。

（ｉｉ）酸無水物系硬化剤
酸無水物系硬化剤としては、例えば、メチルシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物及びエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテートが挙げられる。これらは単独で又は２種以上の混合物として使用することができる。

上記（ａ）成分に対する酸無水物系硬化剤の当量比（酸無水物基／エポキシ基、モル比）は、良好な硬化性、接着性及び保存安定性の観点から、０．３〜１．５が好ましく、０．４〜１．０がより好ましく、０．５〜１．０が更に好ましい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し接着力が向上する傾向があり、１．５以下であると未反応の酸無水物が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられ、絶縁信頼性が向上する傾向がある。

（ｉｉｉ）アミン系硬化剤
アミン系硬化剤としては、例えばジシアンジアミドを使用することができる。

上記（ａ）成分に対するアミン系硬化剤の当量比（アミン／エポキシ基、モル比）は、良好な硬化性、接着性及び保存安定性の観点から０．３〜１．５が好ましく、０．４〜１．０がより好ましく、０．５〜１．０が更に好ましい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し接着力が向上する傾向があり、１．５以下であると未反応のアミンが過剰に残存することがなく、絶縁信頼性が向上する傾向がある。

（ｉｖ）イミダゾール系硬化剤
イミダゾール系硬化剤としては、例えば、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノ−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加体、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、及び、エポキシ樹脂とイミダゾール類の付加体が挙げられる。これらの中でも、優れた硬化性、保存安定性及び接続信頼性の観点から、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノ−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加体、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール及び２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらをマイクロカプセル化した潜在性硬化剤として用いてもよい。

イミダゾール系硬化剤の含有量は、（ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましい。イミダゾール系硬化剤の含有量が０．１質量部以上であると硬化性が向上する傾向があり、２０質量部以下であると金属接合が形成される前に半導体用接着剤が硬化することがなく、接続不良が発生しにくい傾向がある。

（ｖ）ホスフィン系硬化剤
ホスフィン系硬化剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラ（４−メチルフェニル）ボレート及びテトラフェニルホスホニウム（４−フルオロフェニル）ボレートが挙げられる。

ホスフィン系硬化剤の含有量は、（ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜８質量部が好ましく、０．１〜５質量部がより好ましい。ホスフィン系硬化剤の含有量が０．１質量部以上であると硬化性が向上する傾向があり、８質量部以下であると金属接合が形成される前に半導体用接着剤が硬化することがなく、接続不良が発生しにくい傾向がある。

フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤及びアミン系硬化剤は、それぞれ１種を単独で又は２種以上の混合物として使用することができる。イミダゾール系硬化剤及びホスフィン系硬化剤はそれぞれ単独で用いてもよいが、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤又はアミン系硬化剤と共に用いてもよい。

半導体用接着剤が（ｂ）成分として、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤又はアミン系硬化剤を含む場合、酸化膜を除去するフラックス活性を示し、接続信頼性をより向上することができる。

（ｃ）成分：フラックス剤
（ｃ）成分は、例えば下記式（１）で表される基を有する化合物（以下、場合により「フラックス化合物」という。）からなるフラックス剤である。（ｃ）成分としては、上記フラックス化合物の１種を単独で用いてもよく、上記フラックス化合物の２種以上を併用してもよい。

式（１）中、Ｒ^１は、電子供与性基を示す。

電子供与性基としては、例えば、アルキル基、水酸基、アミノ基、アルコキシ基、アルキルアミノ基が挙げられる。電子供与性基は、他の成分（エポキシ樹脂）等と反応しにくいものが好ましく、アルキル基、水酸基又はアルコキシ基であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。

アルキル基としては、炭素数１〜１０のアルキル基が好ましく、炭素数１〜５のアルキル基がより好ましい。基本的に、電子供与基は多い方が電子供与性は強く好ましいが、立体障害も大きくなる。そのため、アルキル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよいが、直鎖状であることが好ましい。直鎖状である場合、立体障害の観点から、カルボン酸を含む主鎖よりも炭素数が同等かそれ以下の方が好ましい。

アルコキシ基としては、炭素数１〜１０のアルコキシ基が好ましく、炭素数１〜５のアルコキシ基がより好ましい。基本的に、電子供与基は多い方が電子供与性は強く好ましいが、立体障害も大きくなる。そのため、アルコキシ基のアルキル基部分は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。直鎖状である場合、立体障害の観点から、カルボン酸を含む主鎖よりも炭素数が同等かそれ以下の方が好ましい。

アルキルアミノ基としては、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基が挙げられる。モノアルキルアミノ基としては、炭素数１〜１０のモノアルキルアミノ基が好ましく、炭素数１〜５のモノアルキルアミノ基がより好ましい。モノアルキルアミノ基のアルキル基部分は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。

ジアルキルアミノ基としては、炭素数１〜２０のジアルキルアミノ基が好ましく、炭素数１〜１０のジアルキルアミノ基がより好ましい。ジアルキルアミノ基のアルキル基部分は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。

上記フラックス化合物は、カルボキシル基を２つ有する化合物（ジカルボン酸）であることが好ましい。カルボキシル基を２つ有する化合物は、カルボキシル基を１つ有する化合物（モノカルボン酸）と比較して、接続時の高温によっても揮発し難く、ボイドの発生を一層抑制できる。また、カルボキシル基を２つ有する化合物を用いると、カルボキシル基を３つ以上有する化合物を用いた場合と比較して、保管時・接続作業時等における半導体用接着剤の粘度上昇を一層抑制することができ、半導体装置の接続信頼性を一層向上させることができる。

上記フラックス化合物としては、下記式（２）で表される化合物を好適に用いることができる。下記式（２）で表される化合物からなるフラックス剤によれば、半導体装置の耐リフロー性及び接続信頼性を一層向上させることができる。

式（２）中、Ｒ^１は電子供与性基を示し、Ｒ^２は水素原子又は電子供与性基を示し、ｎは０〜１０の整数を示す。

式（２）におけるｎは、２〜１０の整数であることが好ましく、２〜８の整数であることがより好ましい。ｎが１０以下であると、フラックス活性がより短時間で発現するようになり、特に接続時間が短い場合において、一層優れた接続信頼性が得られる。また、ｎが２以上であると、接続時の高温によっても揮発し難く、ボイドの発生を一層抑制することができる。

Ｒ^２は、水素原子であっても電子供与性基であってもよい。Ｒ^２が水素原子であると、融点が低くなる傾向があり、接続信頼性（はんだ濡れ性）がよくなる場合がある。例えば、Ｒ^１、Ｒ^２共に同じメチル基であるフラックス剤は、片方（Ｒ^１又はＲ^２）にメチル基があるものに比べて融点が高くなり、はんだの濡れ性は、融点によっては（例えば１５０℃以上になると）低下する傾向がある。

このようなフラックス化合物としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸及びドデカン二酸から選択されるジカルボン酸の２位に電子供与性基が置換した化合物を用いることができる。

上記フラックス化合物の融点は、１５０℃以下が好ましく、１４０℃以下がより好ましく、１３０℃以下が更に好ましい。このようなフラックス化合物は、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応が生じる前にフラックス活性が十分に発現する。そのため、このようなフラックス化合物を含有する半導体用接着剤によれば、接続信頼性に一層優れる半導体装置を実現できる。また、上記フラックス化合物の融点は、室温で固形であるものが好ましく、２５℃以上が好ましく、５０℃以上がより好ましい。フラックス化合物の融点は、例えば装置は二重管式温度計に試料を詰めた毛細管を取り付けて温浴で加温する装置の方法により測定することができる。

本実施形態の接着剤に含有されるフラックス剤の融点は、仮接続体を形成するための押圧装置のステージ温度よりも高いことが好ましい。フラックス剤の融点が押圧装置のステージ温度よりも高い場合には、圧着最初と最後の熱履歴が異なっても接続信頼性に優れる半導体装置の作製が可能となる。

（ｃ）成分の含有量は、半導体用接着剤の全量基準で、０．５〜１０質量％であることが好ましく、０．５〜５質量％であることがより好ましい。

（ｄ）成分：重量平均分子量が１００００以上の高分子成分
本実施形態の半導体用接着剤は、必要に応じて、重量平均分子量が１００００以上の高分子成分（（ｄ）成分）を含有していてもよい。（ｄ）成分を含有する半導体用接着剤は、耐熱性及びフィルム形成性に一層優れる。

（ｄ）成分としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂及びアクリルゴムが挙げられる。これらの中でも耐熱性及びフィルム形成性に優れる観点から、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂及びポリカルボジイミド樹脂が好ましく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びアクリルゴムがより好ましい。これらの（ｄ）成分は単独で又は２種以上の混合物もしくは共重合体として使用することもできる。但し、（ｄ）成分には、（ａ）成分であるエポキシ樹脂が含まれない。

（ｄ）成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、半導体用接着剤の基板又は半導体チップへの貼付性に優れる観点から、５０℃以上２００℃以下、５０℃以上１８０℃以下、又は５０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。（ｄ）成分のＴｇが５０℃以上であると、半導体用接着剤のタック（粘性）力が適度に弱くなる傾向がある。（ｄ）成分のＴｇが２００℃以下であると、半導体チップのバンプ、基板に形成された電極及び配線パターン等の凹凸を半導体用接着剤が埋め込み易く、ボイド抑制の効果が相対的に大きくなる傾向がある。ここでのＴｇは、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製、ＤＳＣ−７型）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気の条件で測定されるＴｇである。

（ｄ）成分の重量平均分子量は、１００００以上である。単独で良好なフィルム形成性を示すために、（ｄ）成分の重量平均分子量は３００００以上が好ましく、４００００以上がより好ましく、５００００以上が更に好ましい。なお、本明細書において、重量平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定される、標準ポリスチレン換算の値を意味する。

半導体用接着剤が（ｄ）成分を含有するとき、（ｄ）成分の含有量Ｃ_ｄに対する（ａ）成分の含有量Ｃ_ａの比Ｃ_ａ／Ｃ_ｄ（質量比）は、０．０１〜５であることが好ましく、０．０５〜３であることがより好ましく、０．１〜２であることが更に好ましい。比Ｃ_ａ／Ｃ_ｄを０．０１以上とすることで、より良好な硬化性及び接着力が得られ、比Ｃ_ａ／Ｃ_ｄを５以下とすることでより良好なフィルム形成性が得られる。

（ｅ）成分：フィラー
本実施形態の半導体用接着剤は、必要に応じて、フィラー（（ｅ）成分）を含有していてもよい。（ｅ）成分によって、半導体用接着剤の粘度、半導体用接着剤の硬化物の物性等を制御することができる。具体的には、（ｅ）成分によれば、例えば、接続時のボイド発生の抑制、半導体用接着剤の硬化物の吸湿率の低減等を図ることができる。

（ｅ）成分としては、絶縁性無機フィラー、ウィスカー、樹脂フィラー等を用いることができる。また、（ｅ）成分としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

絶縁性無機フィラーとしては、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック、マイカ及び窒化ホウ素が挙げられる。これらの中でも、シリカ、アルミナ、酸化チタン及び窒化ホウ素が好ましく、シリカ、アルミナ及び窒化ホウ素がより好ましい。

ウィスカーとしては、例えば、ホウ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、酸化亜鉛、珪酸カルシウム、硫酸マグネシウム及び窒化ホウ素が挙げられる。

樹脂フィラーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリイミド、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＭＢＳ）等の樹脂からなるフィラーが挙げられる。

（ｅ）成分の形状、粒径及び含有量は特に制限されない。また、（ｅ）成分は、表面処理によって物性を適宜調整されたものであってもよい。

（ｅ）成分の含有量は、最低溶融粘度を適切な範囲に調整する観点から、半導体用接着剤の全量基準で、１０〜８０質量％であることが好ましく、１５〜６０質量％であることがより好ましい。

（その他の成分）
本実施形態の半導体用接着剤には、酸化防止剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、レベリング剤、イオントラップ剤等の添加剤を配合してもよい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの配合量については、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。

本実施形態の半導体用接着剤は、フィルム状に成形することができる。本実施形態の半導体用接着剤を用いたフィルム状接着剤の作製方法の一例を以下に示す。

まず、（ａ）成分、（ｂ）成分及び（ｃ）成分、並びに必要に応じて添加される（ｄ）成分及び（ｅ）成分等を、有機溶媒中に加え、攪拌混合、混錬等により、溶解又は分散させて、樹脂ワニスを調製する。その後、離型処理を施した基材フィルム上に、樹脂ワニスをナイフコーター、ロールコーター、アプリケーター等を用いて塗布した後、加熱により有機溶媒を除去することにより、基材フィルム上にフィルム状接着剤を形成することができる。

樹脂ワニスの調製に用いる有機溶媒としては、各成分を均一に溶解又は分散し得る特性を有するものが好ましく、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、及び酢酸エチルが挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。樹脂ワニス調製の際の攪拌混合及び混錬は、例えば、攪拌機、らいかい機、３本ロール、ボールミル、ビーズミル又はホモディスパーを用いて行うことができる。

基材フィルムとしては、有機溶媒を揮発させる際の加熱条件に耐え得る耐熱性を有するものであれば特に制限はなく、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム等のポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム及びポリエーテルイミドフィルムを例示できる。基材フィルムは、これらのフィルムからなる単層のものに限られず、２種以上の材料からなる多層フィルムであってもよい。

基材フィルムへ塗布した樹脂ワニスから有機溶媒を揮発させる際の乾燥条件は、有機溶媒が十分に揮発する条件とすることが好ましく、具体的には、５０〜２００℃、０．１〜９０分間の加熱を行うことが好ましい。有機溶媒は、フィルム状接着剤全量に対して１．５質量％以下まで除去されることが好ましい。

また、本実施形態の半導体用接着剤は、ウエハ上で直接形成してもよい。具体的には、例えば、上記樹脂ワニスをウエハ上に直接スピンコートして膜を形成した後、有機溶媒を除去することにより、ウエハ上に直接半導体用接着剤を形成してもよい。

本実施形態に係る半導体用接着剤は、有機溶剤を揮発させてフィルム状態にした際の硬化前の最低溶融粘度が、５００Ｐａ・ｓ以上３５００Ｐａ・ｓ以下である。半導体用接着剤の最低溶融粘度がこの範囲にあると、半導体装置の接着剤層にボイドが残存し難く、信頼性が向上する。最低溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ未満であると、柔らかすぎるために仮接続体を得る第一工程で空隙ができやすくなるためボイドを多く含みやすくなり、その後の封止仮接続体を得る第二工程においてもボイドが十分に除去されずに残存しやすくなる。一方、最低溶融粘度が３５００Ｐａ・ｓより大きいと、第二工程の際にボイドが除去され難いため、ボイドが残存しやすくなる。上記効果をより十分に得ると共に、第一工程の実装条件及び第二工程の封止条件の裕度拡大の観点から、半導体用接着剤の最低溶融粘度は、５００Ｐａ・ｓ以上３０００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、５００Ｐａ・ｓ以上２５００Ｐａ・ｓ以下であることが更に好ましい。半導体用接着剤の溶融粘度は、フィラーの含有量、高分子成分の含有量等を調整することにより、上記範囲内に調整することができる。

半導体用接着剤の最低溶融粘度は、昇温速度１０℃／分、周波数１０Ｈｚの条件で、試験片に１％の歪みを与えながら３５〜１５０℃の温度範囲で昇温しながら半導体用接着剤の粘弾性を測定したときに得られる粘度（複素粘性率）と温度との関係における、粘度の最低値である。粘弾性測定の試験片として、例えば、複数のフィルム状の半導体用接着剤を厚さが３００〜４５０μｍになるように積層して得られる積層体を用いてもよい。粘度測定装置として、例えばティー・エイ・インスツルメント株式会社製、ＡＲＥＳを用いることができる。

本実施形態に係る半導体用接着剤は、１７５℃におけるゲルタイムが３０秒以上６０秒以下であることが好ましく、３５秒以上５５秒以下であることがより好ましい。第一工程で半導体チップを半導体ウエハに順次圧着する際、ステージ上で半導体ウエハ上に複数の半導体チップを半導体用接着剤を介して載せ、その状態で複数の半導体チップを半導体ウエハに順次圧着することがあり、その場合、複数の半導体チップのそれぞれと半導体ウエハとの間に配置された半導体用接着剤が第二工程の前に受ける熱履歴に差が生じやすくなっている。しかしながら、半導体用接着剤の１７５℃におけるゲルタイムが３０秒以上６０秒以下であれば、問題なく第二工程へ繋げることができる。上記ゲルタイムが３０秒未満であると、第一工程で最初に圧着されたチップと最後に圧着されたチップの熱履歴が異なり、最初に圧着したチップで硬化が進行しやすくなり、第二工程でボイドが抜けにくくなる、又は第二工程の間にボイドが抜ける前に硬化されるためボイドが残りやすくなる傾向がある。ゲルタイムが６０秒を超えると、接着性が低下するため第二工程後又は第三工程でチップと封止樹脂間で剥離が発生しやすくなる傾向がある。

上記ゲルタイムは、１２０μｍ厚のフィルム状態の半導体封止用接着剤を１７５℃のホットプレート上に置いてから、半導体封止用接着剤が硬化（ゲル化）するまでの時間の測定値を意味する。

＜半導体装置＞
本実施形態の半導体装置について、図１及び２を用いて以下説明する。図１は、半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図１の（ａ）に示す半導体装置１００は、互いに対向する半導体チップ１０及び基板（配線回路基板）２０と、半導体チップ１０及び基板２０の互いに対向する面にそれぞれ配置された配線１５と、半導体チップ１０及び基板２０の配線１５を互いに接続する接続バンプ３０と、半導体チップ１０及び基板２０間の空隙に隙間なく充填された接着剤層４０と、半導体チップ１０及び基板２０の接続部分を封止する封止用樹脂６０と、を有している。半導体チップ１０及び基板２０は、配線１５及び接続バンプ３０によりフリップチップ接続されている。配線１５及び接続バンプ３０は、接着剤層４０により封止されており外部環境から遮断されている。同様に、半導体チップ１０及び接着剤層４０は、封止用樹脂６０により封止されており外部環境から遮断されている。

図１の（ｂ）に示す半導体装置２００は、互いに対向する半導体チップ１０及び基板２０と、半導体チップ１０及び基板２０の互いに対向する面にそれぞれ配置されたバンプ３２と、半導体チップ１０及び基板２０間の空隙に隙間なく充填された接着剤層４０と、半導体チップ１０及び基板２０の接続部分を封止する封止用樹脂６０と、を有している。半導体チップ１０及び基板２０は、対向するバンプ３２が互いに接続されることによりフリップチップ接続されている。バンプ３２は、接着剤層４０により封止されており外部環境から遮断されている。同様に、半導体チップ１０及び接着剤層４０は、封止用樹脂６０により封止されており外部環境から遮断されている。接着剤層４０は、本実施形態の半導体用接着剤の硬化物である。

図２は、半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。図２の（ａ）に示す半導体装置３００は、２つの半導体チップ１０が配線１５及び接続バンプ３０によりフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置１００と同様である。図２の（ｂ）に示す半導体装置４００は、２つの半導体チップ１０がバンプ３２によりフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置２００と同様である。図２の（ａ）のより具体的な態様としては、図中上側の半導体チップ１０が接続部として銅ピラー及びはんだ（はんだバンプ）を有し、図中下側の半導体チップ１０が接続部としてパッド（接続部に金メッキ）を有するような態様が挙げられる。

半導体チップ１０としては、特に限定はなく、シリコン、ゲルマニウム等の同一種類の元素から構成される元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体を用いることができる。

基板２０としては、回路基板であれば特に制限はなく、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン等を主な成分とする絶縁基板の表面に、金属膜の不要な個所をエッチング除去して形成された配線（配線パターン）１５を有する回路基板、上記絶縁基板の表面に金属めっき等によって配線１５が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に導電性物質を印刷して配線１５が形成された回路基板を用いることができる。

配線１５及びバンプ３２等の接続部は、主成分として、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えばスズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅）、ニッケル、スズ、鉛等を含有しており、複数の金属を含有していてもよい。

上記金属の中でも、接続部の電気伝導性及び熱伝導性に優れたパッケージとする観点から、金、銀及び銅が好ましく、銀及び銅がより好ましい。コストが低減されたパッケージとする観点から、安価であることに基づき銀、銅及びはんだが好ましく、銅及びはんだがより好ましく、はんだが更に好ましい。室温において金属の表面に酸化膜が形成すると生産性が低下する場合及びコストが増加する場合があるため、酸化膜の形成を抑制する観点から、金、銀、銅及びはんだが好ましく、金、銀、はんだがより好ましく、金、銀が更に好ましい。

上記配線１５及びバンプ３２の表面には、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅）、スズ、ニッケル等を主な成分とする金属層が、例えばメッキにより形成されていてもよい。この金属層は単一の成分のみで構成されていても、複数の成分から構成されていてもよい。また、上記金属層は、単層又は複数の金属層が積層された構造をしていてもよい。

また、本実施形態の半導体装置は、半導体装置１００〜４００に示すような構造（パッケージ）が複数積層されていてもよい。この場合、半導体装置１００〜４００は、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えばスズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅）、スズ、ニッケル等を含むバンプ又は配線で互いに電気的に接続されていてもよい。

半導体装置は、例えば上述したバンプ−バンプ間、バンプ−パッド間、バンプ−配線間で接続する。この場合、後述する加熱処理（第三工程）ではどちらか一方の接続部の金属が融点以上になればよい。

半導体装置を複数積層する手法としては、図３に示すように、例えばＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）技術が挙げられる。図３は、半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図であり、ＴＳＶ技術を用いた半導体装置である。図３に示す半導体装置５００では、インターポーザ５０上に形成された配線１５が半導体チップ１０の配線１５と接続バンプ３０を介して接続されることにより、半導体チップ１０とインターポーザ５０とはフリップチップ接続されている。半導体チップ１０とインターポーザ５０との間の空隙には接着剤層４０が隙間なく充填されている。上記半導体チップ１０におけるインターポーザ５０と反対側の表面上には、配線１５、接続バンプ３０及び接着剤層４０を介して半導体チップ１０が繰り返し積層されている。半導体チップ１０（最外層のものを除く）の表裏におけるパターン面の配線１５は、半導体チップ１０の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極３４により互いに接続されている。なお、貫通電極３４の材質としては、銅、アルミニウム等を用いることができる。複数の半導体チップ１０からなる積層体は、封止用樹脂６０により封止されており外部環境から遮断されている。

このようなＴＳＶ技術により、通常は使用されない半導体チップの裏面からも信号を取得することが可能となる。更には、半導体チップ１０内に貫通電極３４を垂直に通すため、対向する半導体チップ１０間、並びに、半導体チップ１０及びインターポーザ５０間の距離を短くし、柔軟な接続が可能である。本実施形態の半導体用接着剤は、このようなＴＳＶ技術において、対向する半導体チップ１０間、並びに、半導体チップ１０及びインターポーザ５０間の半導体用接着剤として適用することができる。

また、エリヤバンプチップ技術等の自由度の高いバンプ形成方法では、インターポーザを介さないでそのまま半導体チップをマザーボードに直接実装できる。本実施形態の半導体用接着剤は、このような半導体チップをマザーボードに直接実装する場合にも適用することができる。なお、本実施形態の半導体用接着剤は、２つの配線回路基板を積層する場合に、基板間の空隙を封止する際にも適用することができる。

図４及び５は、半導体装置の他の実施形態を示す模式断面図である。図４に示す半導体装置６００は、複数の半導体チップ１０が配線１５及び接続バンプ３０により、基板２０にフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置１００と同様である。図５に示す半導体装置７００は、複数の半導体チップ１０が配線１５及び接続バンプ３０により、インターポーザ５０にフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置１００と同様である。

＜半導体装置の製造方法＞
第一の実施形態の半導体装置の製造方法は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、接続バンプは金属からなり、
（１）半導体チップ及び配線回路基板、又は、半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの接続部が接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（２）仮接続体の少なくとも一部を封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（３）封止仮接続体を接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、を備える。
これにより、例えば図１の（ａ）又は図２の（ａ）に示される半導体装置を得ることができる。以下、図２の（ａ）を例にとり、各工程について説明する。

まず、半導体チップ１０上に、フィルム状の半導体用接着剤（以下、「フィルム状接着剤」という場合もある）を貼付する。フィルム状接着剤の貼付は、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート等によって行うことができる。フィルム状接着剤の供給面積及び厚さは、半導体チップ１０及び基板２０のサイズ、接続バンプ３０の高さ等によって適宜設定される。フィルム状接着剤は半導体チップ１０に貼付してもよく、半導体ウエハにフィルム状接着剤を貼付した後、ダイシングして、半導体チップ１０に個片化することによって、フィルム状接着剤を貼付した半導体チップ１０を作製してよい。

半導体チップ１０の配線１５同士をフリップチップボンダー等の接続装置を用いて位置合わせした後、接続バンプ３０（はんだバンプ）の融点以下の温度で仮圧着を行い、仮接続体を得る（第一工程）。

次に、仮接続体における一方の半導体チップ１０の上面を封止し、封止仮接続体を得る（第二工程）。半導体チップ１０の封止は、コンプレッション成形機、トランスファ成形機等によって行うことができる。

その後、封止仮接続体を、接続バンプ３０の融点以上の温度が加わるよう加熱し、配線１５と接続バンプ３０間に金属結合を形成することで、封止接続体を得る（第三工程）。加熱処理は、熱圧着機、リフロー炉、加圧オーブン等によって行うことができる。

第一工程の一例を説明する。図６は、半導体チップに基板を仮圧着する工程の一例を示す工程図である。

まず、図６の（ａ）に示されるように、半導体チップ本体１２、並びに、配線１５及び接続バンプ３０を有する半導体チップ１０を、基板本体２２、及び接続部としての配線１５を有する基板２０に、これらの間に接着剤層４０を配置しながら重ね合わせて、積層体３を形成させる。半導体チップ１０は、半導体ウエハのダイシングによって形成された後、ピックアップされて基板２０上まで搬送され、接続バンプ３０と基板２０の配線１５とが対向配置されるように、位置合わせされる。積層体３は、対向配置された一対の仮圧着用押圧部材としての圧着ヘッド４１及びステージ４２を有する押圧装置４３のステージ４２上で形成される。接続バンプ３０は、半導体チップ本体１２上に設けられた配線１５上に設けられている。基板２０の配線１５は、基板本体２２上の所定の位置に設けられている。接続バンプ３０及び配線１５は、それぞれ、金属材料によって形成された表面を有する。

続いて、図６の（ｂ）に示されるように、積層体３を、仮圧着用押圧部材としてのステージ４２及び圧着ヘッド４１で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップ１０に基板２０を仮圧着する。図６の実施形態の場合、圧着ヘッド４１は、積層体３の半導体チップ１０側に配置され、ステージ４２は、積層体３の基板２０側に配置されている。

ステージ４２及び圧着ヘッド４１のうち少なくとも一方が、仮圧着のために積層体３を加熱及び加圧する時に、半導体チップ１０の接続バンプ３０の表面を形成している金属材料の融点、及び基板２０の接続部としての配線１５の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱されてよい。

第一工程における仮圧着時に、圧着ツール（仮圧着用押圧部材）が（フィルム状接着剤付き）半導体チップ１０をピックアップする際の温度（押圧部材の温度）は、圧着ツールの熱がコレット、半導体チップ１０等に転写しないように低温であることが好ましい。一方、仮圧着時の温度（押圧部材の温度）は、フィルム状接着剤の流動性を高め、巻き込み時のボイドを排除できるよう、高温に加熱されてもよいが、フィルム状接着剤の反応開始温度よりも低い温度であることが好ましい。また、冷却時間を短縮するため、圧着ツールが半導体チップ１０をピックアップする際の温度と仮圧着時の温度の差は小さくてもよい。その差が、１００℃以下、又は６０℃以下であってもよい。ピックアップする際と仮圧着時とで温度は一定であってもよい。両者の差が１００℃以下である場合は、圧着ツールの冷却の時間が短縮されて、生産性がより向上する傾向がある。第一工程では、第二工程で排除できるような量であれば、巻き込みボイドが発生してもよい。なお、反応開始温度とはＤＳＣ（パーキンエルマー社製、ＤＳＣ−Ｐｙｉｒｓ１）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気又は窒素雰囲気の条件で測定したときのＯｎ−ｓｅｔ温度をいう。

以上の観点から、ステージ４２及び／又は圧着ヘッド４１の温度は、半導体チップをピックアップする間は例えば３０℃以上１３０℃以下で、仮圧着のために積層体３を加熱及び加圧する間は例えば５０℃以上１５０℃以下であってもよい。

第一工程における接続荷重は、バンプ数に依存するが、バンプの高さばらつき吸収、バンプ変形量の制御等を考慮して設定される。圧着の際に、ボイドを排除し、半導体チップ１０、又は、半導体チップ１０と基板２０の接続部金属が接続バンプに接触するために、荷重は大きくしてもよい。荷重が大きいと、ボイドを排除し易く、接続部の金属と接続バンプとが接触し易い。例えば、半導体チップ１０の１ピン（１バンプ）当り０．００９Ｎから０．２Ｎであってもよい。

仮圧着にかかる圧着時間は、生産性向上の観点から、短時間に設定してもよい。短時間の圧着時間とは、接続形成中に接続部が２３０℃以上に加熱される時間（例えば、はんだ使用時の時間）が５秒以下であることをいう。接続時間は、４秒以下、又は３秒以下であってもよい。また、各圧着時間が冷却時間よりも短時間であると、より本発明の製造方法の効果が発現し得る。

第二工程時においては、封止仮接続体を形成するための金型に、第一工程後の仮接続体（半導体パッケージ）を搬入し、その上に封止用樹脂６０を供給する。その後、封止用樹脂６０を押し流し、硬化させることで、封止仮接続体を形成する。このとき、第一工程時で生じた巻き込みボイドを、封止圧力によって排除する。また、第一工程で接続バンプ３０が配線１５に接触していない場合、第二工程の封止圧力によって接続バンプ３０を配線１５に接触させる。

第三工程時の加熱処理には、封止仮接続体における接続バンプ３０の金属の融点以上の温度が必要である。例えば、接続バンプ３０がはんだバンプであれば、加熱温度は２３０℃以上３３０℃以下であってもよい。低温であると接続バンプ３０の金属が溶融せず、十分な金属結合が形成されない傾向がある。

第三工程における接続時間は生産性向上の観点から、短時間に設定してもよく、接続バンプ３０（はんだバンプ）を溶融させ、酸化膜及び表面の不純物を除去し、金属接合を接続部に形成できる程度の時間としてもよい。なお、短時間での接続とは、接続形成時間（本圧着時間）中に、接続バンプ３０がはんだバンプであれば２３０℃以上かかる時間が５秒以下であることをいう。接続時間は、４秒以下、又は３秒以下であってもよい。接続時間が短時間であるほど生産性が向上し易い。

加熱処理は、封止仮接続体の接続バンプ３０の金属の融点以上の温度を加えることができれば特に制限されず、熱圧着機、リフロー炉、加圧オーブン等で行うことができる。熱圧着機では、局所的に熱を加えることができるため、反り低減が期待できる。そのため、反り低減の観点からは、熱圧着機であってもよい。一方、生産性向上の観点からは、一度に多くのパッケージを加熱処理できるリフロー炉及び加圧オーブンであってもよい。

第一工程（仮圧着）では複数の半導体チップ１０を圧着してもよい。この場合、例えば、ウエハ、インターポーザ、又、マップ基板上で、平面的に複数の半導体チップ１０を一つずつ仮圧着（第一工程）し、その後、一括で複数のチップを封止（第二工程）してもよい。

また、ＴＳＶ構造のパッケージで多く見られるスタック圧着では、立体的に複数の半導体チップ１０を圧着する。この場合も複数の半導体チップ１０を一つずつ積み重ねて圧着（第一工程）し、その後、複数のチップを封止（第二工程）してもよい。

第二の実施形態の半導体装置の製造方法は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、接続部は金属からなり、
（１）半導体チップ及び配線回路基板、又は、半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（２）仮接続体の少なくとも一部を封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（３）封止仮接続体を接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、を備える。
これにより、例えば図１の（ｂ）又は図２の（ｂ）に示される半導体装置を得ることができる。

第二の実施形態は、接続バンプ３０を介さずに接続部同士が接続される点を除き、第一の実施形態と同様である。

＜封止用樹脂＞
封止用樹脂としては、半導体装置の封止用に用いられる樹脂であれば特に制限されない。そのような樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂等が挙げられる。

本実施形態の半導体用接着剤は、上述した半導体装置の製造方法に使用されることで、ボイドが抑制された半導体装置を得ることができる。

以下、本発明を実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

各実施例及び比較例で使用した化合物は以下の通りである。
（ａ）エポキシ樹脂
・トリフェノールメタン骨格含有多官能固形エポキシ（三菱ケミカル株式会社製、商品名「ＥＰ１０３２Ｈ６０」、重量平均分子量：８００〜２０００、以下「ＥＰ１０３２」という。）
・ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社製、商品名「ＹＬ９８３Ｕ」、重量平均分子量：約３３６）
・柔軟性エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社製、商品名「ＹＬ７１７５」、重量平均分子量：１０００〜５０００）
（ｂ）硬化剤
・２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加体（四国化成工業株式会社製、商品名「２ＭＡＯＫ−ＰＷ」、以下「２ＭＡＯＫ」という。）
（ｃ）フラックス剤
・グルタル酸（東京化成工業株式会社製、融点約９８℃）
（ｄ）分子量１００００以上の高分子成分
・フェノキシ樹脂（新日化エポキシ製造株式会社製、商品名「ＺＸ１３５６−２」、Ｔｇ：約７１℃、Ｍｗ：約６３０００）
（ｅ）フィラー
（ｅ−１）無機フィラー
・シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、商品名「ＳＥ２０５０」、平均粒径０．５μｍ）
・エポキシシラン処理シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、商品名「ＳＥ２０５０−ＳＥＪ」、平均粒径０．５μｍ）
・アクリル表面処理ナノシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、商品名「ＹＡ０５０Ｃ−ＳＭ」、平均粒径約５０ｎｍ、以下「ＳＭナノシリカ」という。）
（ｅ−２）樹脂フィラー
・有機フィラー（ダウ・ケミカル日本株式会社製、商品名「ＥＸＬ２６５５」、コアシェルタイプ有機微粒子）

＜フィルム状接着剤の作製＞
（実施例１）
エポキシ樹脂３．１ｇ（「ＥＰ１０３２」を２．４ｇ、「ＹＬ９８３Ｕ」を０．５ｇ、「ＹＬ７１７５」を０．２ｇ）、硬化剤「２ＭＡＯＫ」０．１ｇ、メチルグルタル酸０．１ｇ（０．７ｍｍｏｌ）、無機フィラー１．１ｇ（「ＳＥ２０５０」を０．２ｇ、「ＳＥ２０５０−ＳＥＪ」を０．２ｇ、「ＳＭナノシリカ」を０．７ｇ）、樹脂フィラー（ＥＸＬ２６５５）０．３ｇ、及びメチルエチルケトン（固形分量が６３質量％になる量）をビーズミル（フリッチュ・ジャパン株式会社製、遊星型微粉砕機Ｐ−７）の容器内に仕込み、直径０．８ｍｍのビーズ及び直径２．０ｍｍのビーズを固形分と同質量加え、混合物を３０分撹拌した。次いで、フェノキシ樹脂（ＺＸ１３５６）を１．７ｇ加え、混合物を再度ビーズミルで３０分撹拌した。その後、撹拌に用いたビーズをろ過によって除去し、樹脂ワニスを得た。

得られた樹脂ワニスを、基材フィルム（帝人フィルムソリューション株式会社製、商品名「ピューレックスＡ５３」）上に、小型精密塗工装置（株式会社廉井精機製）で塗工し、塗膜をクリーンオーブン（エスペック株式会社製）を用いて７０℃で１０分間乾燥して、フィルム状接着剤（厚さ０．０４５ｍｍ）を得た。

（実施例２〜６及び比較例１〜３）
使用した材料の組成を下記表１に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜６及び比較例１〜３のフィルム状接着剤を作製した。

以下に、実施例及び比較例で得られたフィルム状接着剤の評価方法を示す。

＜半導体装置の製造＞
上記にて作製したフィルム状接着剤を８ｍｍ四方、厚さ０．０４５ｍｍのサイズに切り抜き、これをはんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ、バンプ（接続部）高さ：約４５μｍ（銅ピラーとはんだの合計）、バンプ数：１０４８ピン、ピッチ８０μｍ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ ＣＣ８０、株式会社ウォルツ製）上に貼付した。そこに、半導体チップ（チップサイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、接続部金属：Ａｕ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ ＩＰ８０、株式会社ウォルツ製）を、ステージ及び圧着ヘッドを有するフリップチップボンダー（ＦＣＢ３、パナソニック株式会社製）を用いて８０℃のステージ上で、仮圧着温度１３０℃、仮圧着時間２秒間、荷重１００Ｎの条件で仮圧着し、仮接続体を得た。

得られた仮接続体に対し、モールド装置（株式会社テクノマルシチ製）を用いて、１７５℃、２分間の条件でチップ上面の封止を行い、封止体（封止仮接続体）を形成した。封止用樹脂としては、ＣＥＬ−４００ＺＨＦ４０−ＭＡＮＧ（日立化成株式会社製）を用いた。

得られた封止体に対し、リフロー装置（株式会社タムラ製作所製）を用いて、１７０℃／２分＋１９０℃／２分＋２６０℃／２分＋１９０℃／２分の条件で加熱処理を行い、半導体装置（封止接続体）を作製した。

＜評価＞
以下に評価方法を示す。
［最低溶融粘度測定］
回転式動的粘弾性測定装置（ティー・エイ・インスツルメント株式会社製、ＡＲＥＳ）を用いて、フィルム状接着剤の最低溶融粘度を測定した。まず、複数のフィルム状接着剤を８０℃で積層することで全体の厚さ４００μｍの試験片を得た。得られた試験片を直径８ｍｍの円形状の測定治具２枚で挟み、昇温しながらその粘度を測定した。測定モードはＤｙｎａｍｉｃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｍｐ、周波数は１０Ｈｚ、測定開始温度は３５℃、測定終了温度は１５０℃、昇温速度は１０℃／分とした。測定は、試験片に１％の歪みを与えながら行った。測定された粘度の最低値を、最低溶融粘度として記録した。

［ゲルタイム］
複数のフィルム状接着剤を８０℃で積層することで全体の厚みを１２０μｍとした。形成されたラミネートフィルムから、１１ｍｍ四方のサイズの試験片を切り抜いた。得られた試験片を１７５℃のホットプレート上に置き、試験片を攪拌棒によって小さな円を描くように攪拌した。試験片が増粘し始めたら全体を攪拌し、試験片がゲル化して流動性を失った状態となるまで、撹拌を続けた。試験片をホットプレート上に置いた時点から試験片がゲル化して流動性を失った状態となるまでの時間をゲルタイムとして１秒単位で測定した。同様の測定を２回実施し、２回の測定による２つの測定値のうち、高い値が低い値の１．０５倍以下である場合には、２つの測定値の平均値を当該試験片のゲルタイムとして記録した。２つの測定値のうち高い値が、低い値の１．０５倍よりも大きい場合には、３回目の測定を実施し、３回の測定による３つの測定値の平均値を当該試験片のゲルタイムとして記録した。

［ボイド評価］
超音波映像診断装置（製品名：Ｉｎｓｉｇｈｔ−３００、インサイト株式会社製）により、半導体装置（封止接続体）のサンプルの外観画像を撮影した。得られた画像から、スキャナ（製品名：ＧＴ−９３００ＵＦ、セイコーエプソン株式会社製）でチップ上の接着剤層の部分の画像を取り込んだ。画像処理ソフトＡｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）を用いて、色調補正、二階調化によりボイド部分を識別し、接着剤層の面積を１００％として、ヒストグラムによりボイド部分の占める割合（ボイド発生率）を算出した。以下の基準によりボイドの発生状態を評価した。結果を表１に示した。
Ａ：ボイド発生率が５％以下
Ｂ：ボイド発生率が５％より多い

実施例１〜６の半導体用接着剤を用いることで、得られた半導体装置においてボイド発生が抑制されていることが確認された。一方、比較例１〜３の半導体用接着剤を用いた場合には、得られた半導体装置においてボイド発生率が高いことが確認された。

１０…半導体チップ、１２…半導体チップ本体、１５…配線（接続部）、２０…基板（配線回路基板）、２２…基板本体、３０…接続バンプ、３２…バンプ（接続部）、３４…貫通電極、４０…接着剤層、４１…圧着ヘッド、４２…ステージ、４３…押圧装置、５０…インターポーザ、６０…封止用樹脂、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００…半導体装置。

Claims (7)

1. 接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法に用いられる半導体用接着剤であって、
   前記接続部は金属からなり、
   前記製造方法は、
   （１）前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、前記接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの前記接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
   （２）前記仮接続体の少なくとも一部を封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
   （３）前記封止仮接続体を前記接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、を備え、
   前記半導体用接着剤は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤及び（ｃ）フラックス剤を含有し、且つ、フィルム状態にした際の最低溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以上３５００Ｐａ・ｓ以下である、半導体用接着剤。
2. 接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの前記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの前記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法に用いられる半導体用接着剤であって、
   前記接続部及び前記接続バンプは金属からなり、
   前記製造方法は、
   （１）前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、前記接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの前記接続部が前記接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
   （２）前記仮接続体の少なくとも一部を封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
   （３）前記封止仮接続体を前記接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、を備え、
   前記半導体用接着剤は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤及び（ｃ）フラックス剤を含有し、且つ、フィルム状態にした際の最低溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ以上３５００Ｐａ・ｓ以下である、半導体用接着剤。
3. 前記（ａ）エポキシ樹脂の重量平均分子量が１００００未満である、請求項１又は２に記載の半導体用接着剤。
4. （ｄ）重量平均分子量１００００以上の高分子成分を更に含有する、請求項３に記載の半導体用接着剤。
5. 前記（ｄ）高分子成分の重量平均分子量が３００００以上であり、且つ、ガラス転移温度が２００℃以下である、請求項４に記載の半導体用接着剤。
6. 前記半導体用接着剤は、フィルム状態にした際の１７５℃におけるゲルタイムが３０秒以上６０秒以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
7. フィルム状接着剤である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
   

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