JP2021061276A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Takahiro Nakata
貴広 中田
正信 宮原
Masanobu Miyahara
正信 宮原
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Abstract

To provide a method for manufacturing a semiconductor device, by which good connectability can be achieved even in the case of finally press-fitting a plurality of semiconductor chips included in a preliminary laminate at once.SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor device having a structure in which a plurality of semiconductor chips having through-electrodes and wiring lines are stacked on one another through bumps for electrically connecting the wiring lines of semiconductor chips opposed to each other, and a film-shaped adhesive for semiconductor comprises the steps of: preliminarily press-fitting a plurality of semiconductor chips at a temperature below a melting point of the bumps to obtain a preliminary laminate; and heating and pressurizing the preliminary laminate at a temperature equal to or higher than the melting point of the bumps, ranging from 350 to 400°C, to finally press-fit the plurality of semiconductor chips to each other at once. The film-shaped adhesive for semiconductor contains an epoxy resin, a thermoplastic resin, a hardening agent, a flux agent, and an inorganic filler; the content of the inorganic filler is 20-70 mass% to a total quantity of the film-shaped adhesive for semiconductor.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

従来、半導体チップと基板と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いる。一方、半導体装置に対する高機能化、高集積化、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とを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。 Conventionally, a wire bonding method using a fine metal wire such as a gold wire has been widely applied to connect a semiconductor chip and a substrate. On the other hand, in order to meet the demands for high functionality, high integration, high speed, etc. for semiconductor devices, a flip chip that directly connects the semiconductor chip and the substrate by forming conductive protrusions called bumps on the semiconductor chip or the substrate. The connection method (FC connection method) is becoming widespread.

FC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。 The FC connection method includes a method of metal-bonding the connection part using solder, tin, gold, silver, copper, etc., a method of applying ultrasonic vibration to metal-bond the connection part, and mechanical contact by the shrinkage force of the resin. The method of holding the is known. From the viewpoint of reliability of the connecting portion, a method of metal-bonding the connecting portion using solder, tin, gold, silver, copper or the like is common.

例えば、半導体チップ及び基板間の接続に関して、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接続方式に該当する。また、FC接続方式は、半導体チップ上に接続部(バンプ又は配線)を形成して、半導体チップ間を接続するCOC(Chip On Chip)型の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)。 For example, regarding the connection between a semiconductor chip and a substrate, a COB (Chip On Board) type connection method that is widely used in BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), and the like also corresponds to an FC connection method. The FC connection method is also widely used in a COC (Chip On Chip) type connection method in which a connection portion (bump or wiring) is formed on a semiconductor chip to connect the semiconductor chips (for example, a patent). Reference 1).

また、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(例えば、特許文献2参照)。このような積層・多段化技術は、半導体チップ等を三次元的に配置することから、二次元的に配置する手法と比較してパッケージを小さくできる。また、このような積層・多段化技術は、半導体の性能向上、ノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であることから、次世代の半導体配線技術として注目されている。 In addition, for packages that are strongly required to be further miniaturized, thinned, and highly functional, a chip stack type package in which the above-mentioned connection methods are stacked and multi-staged, POP (Patent On Package), TSV (Through-Silicon Via). Etc. have begun to spread widely (see, for example, Patent Document 2). In such a stacking / multi-stage technology, since the semiconductor chips and the like are arranged three-dimensionally, the package can be made smaller than the method of arranging them two-dimensionally. Further, such a stacking / multi-stage technology is attracting attention as a next-generation semiconductor wiring technology because it is effective for improving semiconductor performance, reducing noise, reducing the mounting area, and saving power.

特開2012−222038号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-22208 特開2014−60241号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-60241

半導体装置の高機能化、小型化の流れに伴い、複数の半導体チップを積層して実装することが提案されている。例えば特許文献1には、複数の半導体チップを仮圧着して積層した後、一括して本圧着することにより、半導体チップが高温に曝される回数を少なくした半導体装置の製造方法が開示されている。 With the trend toward higher functionality and miniaturization of semiconductor devices, it has been proposed to stack and mount a plurality of semiconductor chips. For example, Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are temporarily crimped, laminated, and then collectively crimped to reduce the number of times the semiconductor chips are exposed to high temperatures. There is.

また、上記半導体チップの片面にバンプと当該バンプを覆う半導体用フィルム状接着剤が設けられるような構成、積層技術に関しても、例えば特許文献2に開示されている。上記積層技術では、半導体チップのうちバンプ形成面に予め半導体用フィルム状接着剤をラミネートする。半導体チップを積層する際には、まず複数の半導体チップを、基板又は他の半導体チップの上に順次、仮圧着しながら積層して多段仮圧着積層体(仮積層体)を形成する。次に、この多段仮圧着積層体を上側から加圧及び加熱することで、バンプを溶融させると共に半導体用フィルム状接着剤を硬化させる本圧着工程を実行する。こうした技術によれば、小さな面積でより多数の半導体チップを実装できるため、更なる高機能化、小型化が可能となると共に、半導体装置の製造時間が短くなるため、生産性の向上が見込まれる。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a configuration and a lamination technique in which a bump and a film-like adhesive for semiconductors covering the bump are provided on one side of the semiconductor chip. In the above laminating technique, a film-like adhesive for semiconductors is laminated in advance on the bump forming surface of the semiconductor chip. When laminating semiconductor chips, first, a plurality of semiconductor chips are sequentially laminated on a substrate or another semiconductor chip while being temporarily crimped to form a multi-stage temporary crimping laminate (temporary laminate). Next, by pressurizing and heating this multi-stage temporary crimping laminate from above, the main crimping step of melting the bumps and curing the film-like adhesive for semiconductors is executed. According to these technologies, a larger number of semiconductor chips can be mounted in a small area, which enables further higher functionality and miniaturization, and shortens the manufacturing time of semiconductor devices, which is expected to improve productivity. ..

ここで、更なる高機能化、小型化を実現するためには、半導体チップの積層数を増やせばよい。しかし、仮積層体の上面を加熱加圧して、当該仮積層体を構成する複数の半導体チップを一括で本圧着する積層技術を用いる場合、半導体チップの積層数が増えると、その分、上層と下層との温度差が増加する。この温度差が大きくなると、下層の半導体チップが十分に加熱されず、バンプが十分に溶融しないという問題が生じる。バンプが十分に溶融しないと、接続不良が生じることとなる。 Here, in order to realize further high functionality and miniaturization, the number of laminated semiconductor chips may be increased. However, when the laminating technology is used in which the upper surface of the temporary laminated body is heated and pressed to perform main crimping of a plurality of semiconductor chips constituting the temporary laminating body at once, as the number of laminated semiconductor chips increases, the upper layer is increased accordingly. The temperature difference from the lower layer increases. When this temperature difference becomes large, there arises a problem that the semiconductor chip in the lower layer is not sufficiently heated and the bumps are not sufficiently melted. If the bumps do not melt sufficiently, poor connection will occur.

これに対し、温度差を考慮して本圧着温度を上げることで、下層の半導体チップを十分に加熱することが可能になる。しかし、この場合、上層にはより高い温度がかかり、半導体用フィルム状接着剤に含有されるエポキシ樹脂等の有機物の分解温度に近づくことになる。それに伴い、有機物が分解して、アウトガス及びフィルム中へのボイドが発生し、その影響で接続不良が生じやすくなると共に、絶縁信頼性が低下するという問題がある。 On the other hand, by raising the main crimping temperature in consideration of the temperature difference, it becomes possible to sufficiently heat the semiconductor chip in the lower layer. However, in this case, a higher temperature is applied to the upper layer, which approaches the decomposition temperature of an organic substance such as an epoxy resin contained in the film-like adhesive for semiconductors. Along with this, organic substances are decomposed to generate outgas and voids in the film, which causes a problem that connection failure is likely to occur and insulation reliability is lowered.

そこで、本発明は、仮積層体を構成する複数の半導体チップを一括で本圧着する場合であっても、良好な接続性が得られる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can obtain good connectivity even when a plurality of semiconductor chips constituting a temporary laminate are collectively crimped.

上記目的を達成するために、本発明は、貫通電極及び配線を有する複数の半導体チップを、対向する半導体チップの配線同士を電気的に接続するバンプと、半導体用フィルム状接着剤とを介して積層した構造を有する半導体装置の製造方法であって、上記複数の半導体チップを上記バンプの融点未満の温度で仮圧着して仮積層体を得る工程と、上記仮積層体を、上記バンプの融点以上且つ350〜400℃の温度で加熱加圧し、上記複数の半導体チップ同士を一括して本圧着する工程と、を備え、上記半導体用フィルム状接着剤が、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、フラックス剤、及び無機フィラーを含有し、上記無機フィラーの含有量が、上記半導体用フィルム状接着剤全量を基準として20〜70質量%である、半導体装置の製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of semiconductor chips having through electrodes and wirings via bumps that electrically connect the wirings of the semiconductor chips facing each other and a film-like adhesive for semiconductors. A method for manufacturing a semiconductor device having a laminated structure, wherein the plurality of semiconductor chips are temporarily crimped at a temperature lower than the melting point of the bump to obtain a temporary laminated body, and the temporary laminated body is subjected to the melting point of the bump. Moreover, the step of heating and pressurizing at a temperature of 350 to 400 ° C. and finally crimping the plurality of semiconductor chips together is provided, and the semiconductor film-like adhesive is an epoxy resin, a thermoplastic resin, or a curing agent. , A flux agent, and an inorganic filler, and the content of the inorganic filler is 20 to 70% by mass based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors.

上記製造方法によれば、仮積層体を構成する複数の半導体チップを一括で本圧着する場合において、上記特定の組成の半導体用フィルム状接着剤を用いて、特定の温度で本圧着を行うことにより、下層の半導体チップのバンプを十分に溶融させることができると共に、アウトガス及びボイドの発生を十分に抑制することができ、良好な接続性を有する半導体装置を製造することができる。 According to the above manufacturing method, when a plurality of semiconductor chips constituting a temporary laminate are collectively subjected to main crimping, the main crimping is performed at a specific temperature using the above-mentioned film-like adhesive for semiconductors having a specific composition. As a result, the bumps of the semiconductor chip in the lower layer can be sufficiently melted, the generation of outgas and voids can be sufficiently suppressed, and a semiconductor device having good connectivity can be manufactured.

上記製造方法において、上記熱可塑性樹脂の重量平均分子量が10000以上であってもよい。 In the above-mentioned production method, the weight average molecular weight of the above-mentioned thermoplastic resin may be 10,000 or more.

また、上記製造方法において、上記半導体用フィルム状接着剤の最低溶融粘度が5000Pa・s以下であってもよい。 Further, in the above-mentioned manufacturing method, the minimum melt viscosity of the above-mentioned film-like adhesive for semiconductors may be 5000 Pa · s or less.

更に、上記製造方法において、上記複数の半導体チップの数が4〜16枚であってもよい。 Further, in the above manufacturing method, the number of the plurality of semiconductor chips may be 4 to 16.

本発明によれば、仮積層体を構成する複数の半導体チップを一括で本圧着する場合であっても、良好な接続性が得られる半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can obtain good connectivity even when a plurality of semiconductor chips constituting a temporary laminate are collectively crimped.

半導体装置の製造方法の一実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows one Embodiment of the manufacturing method of a semiconductor device. 半導体装置の製造方法の一実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows one Embodiment of the manufacturing method of a semiconductor device. 半導体装置の製造方法の一実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows one Embodiment of the manufacturing method of a semiconductor device. 半導体装置の製造方法の一実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows one Embodiment of the manufacturing method of a semiconductor device.

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。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings in some cases. In the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In addition, the positional relationship such as up, down, left, and right shall be based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Furthermore, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the ratios shown.

本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、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。 In the present specification, the numerical range indicated by using "~" indicates a range including the numerical values before and after "~" as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical range described stepwise in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of one step can be arbitrarily combined with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of another step. In the numerical range described in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples. "A or B" may include either A or B, or both. Unless otherwise specified, the materials exemplified in the present specification may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、貫通電極及び配線を有する複数の半導体チップを、対向する半導体チップの配線同士を電気的に接続するバンプと、半導体用フィルム状接着剤とを介して積層した構造を有する半導体装置の製造方法であって、上記複数の半導体チップを上記バンプの融点未満の温度で仮圧着して仮積層体を得る工程と、上記仮積層体を、上記バンプの融点以上且つ350〜400℃の温度で加熱加圧し、上記複数の半導体チップ同士を一括して本圧着する工程と、を備える。そして、上記製造方法においては、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、フラックス剤、及び無機フィラーを含有し、上記無機フィラーの含有量が、上記半導体用フィルム状接着剤全量を基準として20〜70質量%である半導体用フィルム状接着剤を用いる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a plurality of semiconductor chips having a through electrode and wiring are electrically connected to each other by wiring of the semiconductor chips facing each other via a bump and a semiconductor film-like adhesive. A method for manufacturing a semiconductor device having a laminated structure, wherein the plurality of semiconductor chips are temporarily crimped at a temperature lower than the melting point of the bump to obtain a temporary laminated body, and the temporary laminated body is subjected to the melting point of the bump. Moreover, the step of heating and pressurizing at a temperature of 350 to 400 ° C. and finally crimping the plurality of semiconductor chips together is provided. The production method contains an epoxy resin, a thermoplastic resin, a curing agent, a flux agent, and an inorganic filler, and the content of the inorganic filler is 20 to 70 based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors. A film-like adhesive for semiconductors, which is by mass%, is used.

<半導体用フィルム状接着剤>
半導体用フィルム状接着剤は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、フラックス剤、及び無機フィラーを含有する。以下、各成分について説明する。
<Film-like adhesive for semiconductors>
The film-like adhesive for semiconductors contains an epoxy resin, a thermoplastic resin, a curing agent, a flux agent, and an inorganic filler. Hereinafter, each component will be described.

(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂は、分子内にエポキシ基を有するものであれば特に制限されないが、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を好ましく用いることができる。このようなエポキシ樹脂としては、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、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、トリフェノー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;これらの多官能エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、エポキシ樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂又はトリフェノールメタン型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
(Epoxy resin)
The epoxy resin is not particularly limited as long as it has an epoxy group in the molecule, but an epoxy resin having two or more epoxy groups in the molecule can be preferably used. Examples of such epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, and biphenyl type epoxy resin. Triphenol methane type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin; these polyfunctional epoxy resins can be mentioned. The epoxy resin may be used alone or in combination of two or more. Of these, the epoxy resin preferably contains a bisphenol type epoxy resin or a triphenol methane type epoxy resin.

エポキシ樹脂は、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できるものが好ましい。そのため、接続時の加熱条件における質量減少率が20質量%以下であるエポキシ樹脂を用いることが好ましい。 The epoxy resin is preferably one that can suppress decomposition to generate volatile components when connected at a high temperature. Therefore, it is preferable to use an epoxy resin having a mass reduction rate of 20% by mass or less under heating conditions at the time of connection.

エポキシ樹脂の含有量は、半導体用フィルム状接着剤全量を基準として、好ましくは5〜75質量%、より好ましくは10〜55質量%、さらに好ましくは20〜50質量%である。エポキシ樹脂の含有量がこのような範囲にあると、硬化性により優れ、且つ接着性により優れる傾向にある。 The content of the epoxy resin is preferably 5 to 75% by mass, more preferably 10 to 55% by mass, and further preferably 20 to 50% by mass, based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors. When the content of the epoxy resin is in such a range, it tends to be more excellent in curability and more excellent in adhesiveness.

(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂は、特に制限されないが、優れた耐熱性、フィルム形成性及び接続信頼性が得られる観点から、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からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。耐熱性及びフィルム形成性により一層優れる観点から、熱可塑性樹脂は、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリルゴム、アクリル樹脂、シアネートエステル樹脂及びポリカルボジイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリルゴム及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことがさらに好ましい。
(Thermoplastic resin)
The thermoplastic resin is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining excellent heat resistance, film formability and connection reliability, a phenoxy resin, a polyimide resin, a polyamide resin, a polycarbodiimide resin, a cyanate ester resin, an acrylic resin, and a polyester resin. , Polyester resin, polyether sulfone resin, polyetherimide resin, polyvinyl acetal resin, urethane resin and acrylic rubber preferably contain at least one selected from the group. From the viewpoint of being more excellent in heat resistance and film forming property, the thermoplastic resin may contain at least one selected from the group consisting of phenoxy resin, polyimide resin, acrylic rubber, acrylic resin, cyanate ester resin and polycarbodiimide resin. It is preferable to include at least one selected from the group consisting of phenoxy resin, polyimide resin, acrylic rubber and acrylic resin.

熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは10000以上、より好ましくは20000以上、さらに好ましくは30000以上である。熱可塑性樹脂の重量平均分子量が10000以上であると、半導体用フィルム状接着剤の耐熱性及びフィルム形成性を一層向上させることができる傾向にある。熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは1000000以下、より好ましくは500000以下である。熱可塑性樹脂の重量平均分子量が1000000以下であると、高耐熱性という効果が得られる傾向にある。 The weight average molecular weight of the thermoplastic resin is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and even more preferably 30,000 or more. When the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is 10,000 or more, the heat resistance and film forming property of the film-like adhesive for semiconductors tend to be further improved. The weight average molecular weight of the thermoplastic resin is preferably 1,000,000 or less, more preferably 500,000 or less. When the weight average molecular weight of the thermoplastic resin is 1,000,000 or less, the effect of high heat resistance tends to be obtained.

なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー、Gel Permeation Chromatography)を用いて測定し、標準ポリスチレンによる検量線を用いて換算した値を意味する。重量平均分子量の測定条件の一例を以下に示す。 The weight average molecular weight means a value measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) and converted using a calibration curve using standard polystyrene. An example of the measurement conditions for the weight average molecular weight is shown below.

装置名:HCL−8320GPC、UV−8320(東ソー株式会社製)、又はHPLC−8020(東ソー株式会社製)
カラム:TSKgel superMultiporeHZ−M×2、又は2pieces of GMHXL+1piece of G−2000XL
検出器:RI又はUV検出器
カラム温度:25〜40℃
溶離液:測定対象が溶解する溶媒を選択することができる。溶媒としては、例えば、THF(テトラヒドロフラン)、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMA(N,N−ジメチルアセトアミド)、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、トルエン等が挙げられる。なお、極性を有する溶剤を選択する場合は、リン酸の濃度を0.05〜0.1mol/L(通常は0.06mol/L)、LiBrの濃度を0.5〜1.0mol/L(通常は0.63mol/L)と調整してもよい。
流速:0.30〜1.5mL/分
標準物質:ポリスチレン
Device name: HCL-8320GPC, UV-8320 (manufactured by Tosoh Corporation), or HPLC-8020 (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSKgel superMultipore HZ-M × 2, or 2 pieces of GMHXL + 1 piece of G-2000XL
Detector: RI or UV detector Column temperature: 25-40 ° C
Eluent: A solvent in which the measurement target dissolves can be selected. Examples of the solvent include THF (tetrahydrofuran), DMF (N, N-dimethylformamide), DMA (N, N-dimethylacetamide), NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), toluene and the like. When selecting a solvent having polarity, the concentration of phosphoric acid is 0.05 to 0.1 mol / L (usually 0.06 mol / L), and the concentration of LiBr is 0.5 to 1.0 mol / L (usually 0.06 mol / L). Usually, it may be adjusted to 0.63 mol / L).
Flow velocity: 0.30 to 1.5 mL / min Standard substance: Polystyrene

半導体用フィルム状接着剤全量を基準としたときの、熱可塑性樹脂の含有量に対するエポキシ樹脂の含有量の質量比(エポキシ樹脂の含有量/熱可塑性樹脂の含有量)は、好ましくは0.01〜20、より好ましくは0.05〜15、さらに好ましくは0.1〜10である。 The mass ratio of the epoxy resin content to the thermoplastic resin content (epoxy resin content / thermoplastic resin content) based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors is preferably 0.01. ~ 20, more preferably 0.05 to 15, still more preferably 0.1 to 10.

(硬化剤)
硬化剤は、特に制限されないが、例えば、イミダゾール系硬化剤、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、ホスフィン系硬化剤等が挙げられる。これらの中でも、良好なフラックス性能を示し、保存安定性及び半導体用フィルム状接着剤の硬化物の耐熱性により優れる観点から、硬化剤は、イミダゾール系硬化剤を含むことが好ましい。
(Hardener)
The curing agent is not particularly limited, and examples thereof include an imidazole-based curing agent, a phenol resin-based curing agent, an acid anhydride-based curing agent, an amine-based curing agent, and a phosphine-based curing agent. Among these, the curing agent preferably contains an imidazole-based curing agent from the viewpoint of exhibiting good flux performance and being superior in storage stability and heat resistance of the cured product of the film-like adhesive for semiconductors.

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ート、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、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−トリアジンのイソシアヌル酸付加体、2−フェニルイミダゾールの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、エポキシ樹脂とイミダゾール類との付加体等が挙げられる。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てもよい。 Examples of the imidazole-based curing agent include 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole. , 1-Cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimerite, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimerite, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl -(1')]-Ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-undecylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [ 2'-Ethyl-4'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine Isocyanuric acid adduct, isocyanuric acid adduct of 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, adduct of epoxy resin and imidazoles And so on. These may be used individually by 1 type or in combination of 2 or more type.

これらの中でも、硬化性、保存安定性及び接続信頼性により優れる観点から、イミダゾール系硬化剤は、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ート、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、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−トリアジンのイソシアヌル酸付加体、2−フェニルイミダゾールの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から群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、これらをマイクロカプセル化し、潜在性硬化剤として用いてもよい。 Among these, from the viewpoint of being superior in curability, storage stability and connection reliability, the imidazole-based curing agents are 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, and 1-cyanoethyl-2-. Undecylimidazole trimerite, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimerite, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine, 2,4 -Diamino-6- [2'-ethyl-4'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1')]- Selected from the group from the isocyanuric acid adduct of ethyl-s-triazine, the isocyanuric acid adduct of 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole and 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole. It is preferable that it is at least one type. Further, these may be microencapsulated and used as a latent curing agent.

硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.1〜10質量部である。硬化剤の含有量がエポキシ樹脂100質量部に対して0.1質量部以上であると、硬化性をより向上させることができる傾向にあり、20質量部以下であると、金属結合が形成される前に半導体用フィルム状接着剤が硬化することなく、接続不良が発生し難くなる傾向にある。 The content of the curing agent is preferably 0.1 to 20 parts by mass, and more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. When the content of the curing agent is 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, the curability tends to be further improved, and when it is 20 parts by mass or less, a metal bond is formed. The film-like adhesive for semiconductors does not cure before the bonding, and connection failure tends to be less likely to occur.

(フラックス剤)
フラックス剤は、カルボキシル基を有する化合物であれば特に制限なく使用することができるが、ジカルボン酸(カルボキシル基を2つ有する化合物)であることが好ましい。ジカルボン酸は、モノカルボン酸(カルボキシル基を1つ有する化合物)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することができる傾向にある。また、ジカルボン酸を用いると、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フィルム状接着剤の粘度上昇をより一層抑制することができ、半導体装置の接続性をより一層向上させることができる傾向にある。
(Flux agent)
The flux agent can be used without particular limitation as long as it is a compound having a carboxyl group, but a dicarboxylic acid (a compound having two carboxyl groups) is preferable. Compared with monocarboxylic acid (a compound having one carboxyl group), dicarboxylic acid is less likely to volatilize even at a high temperature at the time of connection, and tends to further suppress the generation of voids. Further, when a dicarboxylic acid is used, it is possible to further suppress an increase in the viscosity of the semiconductor film-like adhesive during storage, connection work, etc., as compared with the case where a compound having three or more carboxyl groups is used. , There is a tendency that the connectivity of semiconductor devices can be further improved.

フラックス剤は、例えば、直鎖状又は分岐状のアルキレン基を有するジカルボン酸であってよい。このようなジカルボン酸としては、例えば、コハク酸(融点:184℃)、グルタル酸(融点:95〜98℃)、アジピン酸(融点:152℃)、ピメリン酸(融点:103〜105℃)、スベリン酸(融点:141〜144℃)、アゼライン酸(融点:109℃)、セバシン酸(融点:133〜137℃)、ウンデカン二酸(融点:28〜31℃)、ドデカン二酸(融点:127〜129℃)等の直鎖状のアルキレン基を有するジカルボン酸;これらの直鎖状のアルキレン基を有するジカルボン酸の2位又は3位の水素原子が1以上アルキル基に置換された分岐状のアルキレン基を有するジカルボン酸等が挙げられる。分岐状のアルキレン基を有するジカルボン酸としては、例えば、2−メチルグルタル酸(融点:80〜82℃)等が挙げられる。フラックス剤は、2−メチルグルタル酸又はグルタル酸を含むことが好ましい。 The flux agent may be, for example, a dicarboxylic acid having a linear or branched alkylene group. Examples of such dicarboxylic acids include succinic acid (melting point: 184 ° C.), glutaric acid (melting point: 95 to 98 ° C.), adipic acid (melting point: 152 ° C.), pimelic acid (melting point: 103 to 105 ° C.), and the like. Suberic acid (melting point: 141-144 ° C), adipic acid (melting point: 109 ° C), sebacic acid (melting point: 133-137 ° C), undecanedioic acid (melting point: 28-31 ° C), dodecanedioic acid (melting point: 127 ° C) ~ 129 ° C.) or the like; a dicarboxylic acid having a linear alkylene group; a branched dicarboxylic acid in which the hydrogen atom at the 2- or 3-position of the dicarboxylic acid having a linear alkylene group is substituted with one or more alkyl groups. Examples thereof include dicarboxylic acids having an alkylene group. Examples of the dicarboxylic acid having a branched alkylene group include 2-methylglutaric acid (melting point: 80 to 82 ° C.). The flux agent preferably contains 2-methylglutaric acid or glutaric acid.

フラックス剤の融点は、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは130℃以下である。このようなフラックス剤は、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性能が充分に発現し易い傾向にある。そのため、このようなフラックス剤を含有する半導体用フィルム状接着剤を用いることがよって、接続信頼性に一層優れる半導体装置を作製することができる。また、フラックス剤は室温(25℃)で固形であるものが好ましく、フラックス剤の融点は、好ましくは25℃以上、より好ましくは50℃以上である。 The melting point of the flux agent is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or lower, and even more preferably 130 ° C. or lower. Such a flux agent tends to sufficiently exhibit flux performance before a curing reaction between the epoxy resin and the curing agent occurs. Therefore, by using a film-like adhesive for semiconductors containing such a flux agent, it is possible to manufacture a semiconductor device having further excellent connection reliability. The flux agent is preferably solid at room temperature (25 ° C.), and the melting point of the flux agent is preferably 25 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher.

フラックス剤の含有量は、例えば、半導体用フィルム状接着剤全量を基準として、0.5〜10質量%であってよい。 The content of the flux agent may be, for example, 0.5 to 10% by mass based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors.

(無機フィラー)
半導体用フィルム状接着剤は、無機フィラーを含有することによって、接続時にボイドの発生をより抑制し、半導体用フィルム状接着剤の硬化物の吸湿性をより低減できる傾向にある。
(Inorganic filler)
By containing an inorganic filler, the semiconductor film-like adhesive tends to further suppress the generation of voids at the time of connection and further reduce the hygroscopicity of the cured product of the semiconductor film-like adhesive.

無機フィラーは、絶縁信頼性(特にHAST耐性)に優れる観点から、絶縁性物質であることが好ましい。このような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、窒化ホウ素等が挙げられる。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てもよい。これらの中でも、無機フィラーは、好ましくはシリカ、アルミナ、酸化チタン、及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも1種、より好ましくはシリカ、アルミナ、及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも1種である。これらの形状及び粒径は特に制限されない。また、無機フィラーは、表面処理が施されていてもよい。無機フィラーは、形状、粒径又は表面処理が異なる2種以上の無機フィラーを組み合わせて用いてもよい。粒径の異なる無機フィラーを組み合わせて用いた場合、流動性の制御が容易になるという利点がある。 The inorganic filler is preferably an insulating substance from the viewpoint of excellent insulation reliability (particularly HAST resistance). Examples of such an inorganic filler include glass, silica, alumina, titanium oxide, carbon black, mica, boron nitride and the like. These may be used individually by 1 type or in combination of 2 or more type. Among these, the inorganic filler is preferably at least one selected from the group consisting of silica, alumina, titanium oxide, and boron nitride, and more preferably at least one selected from the group consisting of silica, alumina, and boron nitride. is there. These shapes and particle sizes are not particularly limited. Further, the inorganic filler may be surface-treated. As the inorganic filler, two or more kinds of inorganic fillers having different shapes, particle sizes or surface treatments may be used in combination. When inorganic fillers having different particle sizes are used in combination, there is an advantage that the fluidity can be easily controlled.

無機フィラーの含有量は、半導体用フィルム状接着剤全量を基準として20〜70質量%であり、好ましくは25〜65質量%、より好ましくは30〜60質量%である。無機フィラーの含有量がこのような範囲にあると、350〜400℃の温度で仮積層体を構成する複数の半導体チップを一括で本圧着する場合であっても、アウトガス及びボイドの発生を抑制することができ、良好な接続性を有する半導体装置を得ることができる。なお、無機フィラーの含有量が20質量%未満であると、アウトガス及びボイドの発生を十分に抑制することができず、70質量%を超えると、本圧着時に樹脂が流動しにくくなり接続不良を起こしてしまう。 The content of the inorganic filler is 20 to 70% by mass, preferably 25 to 65% by mass, and more preferably 30 to 60% by mass, based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors. When the content of the inorganic filler is in such a range, the generation of outgas and voids is suppressed even when a plurality of semiconductor chips constituting the temporary laminate are collectively crimped at a temperature of 350 to 400 ° C. It is possible to obtain a semiconductor device having good connectivity. If the content of the inorganic filler is less than 20% by mass, the generation of outgas and voids cannot be sufficiently suppressed, and if it exceeds 70% by mass, the resin does not easily flow during the main crimping, resulting in poor connection. Wake up.

(樹脂フィラー)
半導体用フィルム状接着剤は、樹脂フィラーをさらに含有していてもよい。樹脂フィラーを含有することで、半導体用フィルム状接着剤の硬化物の物性を制御することができ、複数の半導体チップを接続した際の反りを抑制することができる。また、樹脂フィラーを含有することで、半導体用フィルム状接着剤の粘度及び硬化物の物性を制御することができ、複数の半導体チップを接続した際のボイドの発生及び吸湿率を抑制することができる。
(Resin filler)
The film-like adhesive for semiconductors may further contain a resin filler. By containing the resin filler, it is possible to control the physical characteristics of the cured product of the film-like adhesive for semiconductors, and it is possible to suppress warpage when a plurality of semiconductor chips are connected. Further, by containing the resin filler, the viscosity of the film-like adhesive for semiconductors and the physical characteristics of the cured product can be controlled, and the generation of voids and the hygroscopicity when a plurality of semiconductor chips are connected can be suppressed. it can.

樹脂フィラーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリイミド、シリコーン、メタクリル酸メチル樹脂及び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。樹脂フィラーは、コアシェル型の構造を有する粒子であってもよい。コアシェル型の構造としては、コア層(核材)とコア層を被覆するように設けられたシェル層(表面層)とを有する構造が挙げられる。コア層とシェル層とは組成が同一であっても異なっていてもよい。 Examples of the resin filler include fillers made of resins such as polyurethane, polyimide, silicone, methyl methacrylate resin and methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer resin (MBS). The resin filler may be particles having a core-shell type structure. Examples of the core-shell type structure include a structure having a core layer (core material) and a shell layer (surface layer) provided so as to cover the core layer. The core layer and the shell layer may have the same composition or different compositions.

樹脂フィラーの含有量は、半導体用フィルム状接着剤全量を基準として、好ましくは1〜30質量%、より好ましくは2〜30質量%、さらに好ましくは3〜15質量%である。 The content of the resin filler is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 2 to 30% by mass, and further preferably 3 to 15% by mass, based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors.

(その他の成分)
半導体用フィルム状接着剤は、その他の成分として、硬化促進剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤等をさらに含有していてもよい。その他の成分の含有量は、各成分が効果を発現するように適宜調整することができ、例えば、半導体用フィルム状接着剤全量を基準として、0.1〜20質量%であってよい。
(Other ingredients)
The film-like adhesive for semiconductors may further contain a curing accelerator, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an antioxidant, a leveling agent, an ion trapping agent, and the like as other components. The content of the other components can be appropriately adjusted so that each component exerts its effect, and may be, for example, 0.1 to 20% by mass based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors.

半導体用フィルム状接着剤は、例えば、上述した各成分を含有する樹脂組成物に必要に応じて有機溶剤を加え、撹拌混合、混錬等を行うことによって得られた樹脂組成物ワニスを用いて形成することができる。この場合、例えば、樹脂組成物ワニスを、離型処理を施した基材フィルム上に、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、塗布された樹脂組成物ワニスを加熱して有機溶剤を除去することによって、基材フィルム上に半導体用フィルム状接着剤を形成することができる。 As the film-like adhesive for semiconductors, for example, a resin composition varnish obtained by adding an organic solvent to a resin composition containing each of the above-mentioned components as necessary, stirring and mixing, kneading, etc. is used. Can be formed. In this case, for example, the resin composition varnish is applied onto the release-treated base film using a knife coater, a roll coater, an applicator, or the like, and the applied resin composition varnish is heated to heat an organic solvent. By removing the above, a film-like adhesive for semiconductors can be formed on the base film.

樹脂組成物ワニスの調製に用いる有機溶剤としては、各成分を均一に溶解又は分散し得る特性を有するものであれば特に制限されないが、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、酢酸エチル等が挙げられる。これらの有機溶剤は、1種を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、有機溶剤は、メチルエチルケトンを含むことが好ましい。 The organic solvent used for preparing the resin composition varnish is not particularly limited as long as it has the property of uniformly dissolving or dispersing each component, and is, for example, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone. , Dimethyl sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, toluene, benzene, xylene, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, dioxane, cyclohexanone, ethyl acetate and the like. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these, the organic solvent preferably contains methyl ethyl ketone.

樹脂組成物ワニスの調製における撹拌混合、混錬等は、例えば、撹拌機、らいかい機、3本ロール、ボールミル、ビーズミル、ホモディスパー等を用いて行うことができる。 Stirring and mixing, kneading and the like in the preparation of the resin composition varnish can be carried out by using, for example, a stirrer, a raft machine, three rolls, a ball mill, a bead mill, a homodisper or the like.

基材フィルムは、有機溶剤を乾燥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されない。基材フィルムとしては、例えば、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、ポリエーテルイミドフィルムなどが挙げられる。基材フィルムは、1種単独の単層フィルムであっても、2種以上を組み合わせた多層フィルムであってもよい。 The base film is not particularly limited as long as it has heat resistance that can withstand the heating conditions when the organic solvent is dried. Examples of the base film include a polyolefin film such as a polypropylene film and a polymethylpentene film, a polyester film such as a polyethylene terephthalate film and a polyethylene naphthalate film, a polyimide film, and a polyetherimide film. The base film may be a single-layer film of one type alone or a multilayer film in which two or more types are combined.

半導体用フィルム状接着剤の厚さは、例えば、接続前のバンプの高さを基準として調整することができ、接続前のバンプの高さを基準として、好ましくは0.5〜1.5倍、より好ましくは0.6〜1.3倍、さらに好ましくは0.7〜1.2倍である。半導体用フィルム状接着剤の厚さがバンプの高さの0.5倍以上であると、半導体用フィルム状接着剤の未充填によるボイドの発生を充分に抑制することができ、接続信頼性をより一層向上させることができる。また、半導体用フィルム状接着剤の厚さがバンプの高さの1.5倍以下であると、接続時にチップ接続領域から押し出される半導体用フィルム状接着剤の量を充分に抑制することができ、さらに不要な部分への半導体用フィルム状接着剤の付着を充分に防止することができる。そのため、半導体用フィルム状接着剤をバンプから排除する必要がなくなり、導通不良を防ぐとともに、狭ピッチ化及び多ピン化によるバンプの弱化(バンプ径の微小化)に対してダメージを低減することができる。一般にバンプの高さが5〜100μmであることから、半導体用フィルム状接着剤の厚さは、好ましくは2.5〜150μm、より好ましくは3.5〜120μmである。 The thickness of the film-like adhesive for semiconductors can be adjusted based on, for example, the height of the bumps before connection, and is preferably 0.5 to 1.5 times based on the height of the bumps before connection. , More preferably 0.6 to 1.3 times, still more preferably 0.7 to 1.2 times. When the thickness of the film-like adhesive for semiconductors is 0.5 times or more the height of the bumps, the generation of voids due to unfilling of the film-like adhesive for semiconductors can be sufficiently suppressed, and the connection reliability can be improved. It can be further improved. Further, when the thickness of the semiconductor film-like adhesive is 1.5 times or less the height of the bump, the amount of the semiconductor film-like adhesive extruded from the chip connection region at the time of connection can be sufficiently suppressed. Furthermore, it is possible to sufficiently prevent the film-like adhesive for semiconductors from adhering to unnecessary parts. Therefore, it is not necessary to remove the film-like adhesive for semiconductors from the bumps, it is possible to prevent poor continuity and reduce damage against weakening of bumps (minimization of bump diameter) due to narrowing the pitch and increasing the number of pins. it can. Since the bump height is generally 5 to 100 μm, the thickness of the semiconductor film-like adhesive is preferably 2.5 to 150 μm, more preferably 3.5 to 120 μm.

基材フィルムへ塗布した樹脂組成物ワニスから有機溶剤を揮発させる際の乾燥条件は、有機溶剤が充分に揮発させる条件であれば特に制限されないが、50〜200℃、0.1〜90分間の加熱であることが好ましい。有機溶剤は、半導体用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。 The drying conditions for volatilizing the organic solvent from the resin composition varnish applied to the base film are not particularly limited as long as the organic solvent volatilizes sufficiently, but the temperature is 50 to 200 ° C. for 0.1 to 90 minutes. It is preferably heating. The organic solvent is preferably removed up to 1.5% by mass or less based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors.

半導体用フィルム状接着剤は、半導体チップ上に直接形成してもよい。具体的には、例えば、樹脂組成物ワニスを半導体チップ上に直接スピンコートした後、有機溶剤を除去することによって、半導体チップ上に直接半導体用フィルム状接着剤を形成してもよい。 The semiconductor film-like adhesive may be formed directly on the semiconductor chip. Specifically, for example, the resin composition varnish may be spin-coated directly on the semiconductor chip, and then the organic solvent may be removed to form the semiconductor film-like adhesive directly on the semiconductor chip.

半導体用フィルム状接着剤の最低溶融粘度は、5000Pa・s以下であってもよく、100〜4000Pa・s、又は、500〜3000Pa・sであってもよい。最低溶融粘度が5000Pa・s以下であると、樹脂が流動しやすいため接続性に優れる傾向があり、100Pa・s以上であると、樹脂のブリード(本圧着時にチップの外側にはみ出す樹脂)を抑制できる傾向がある。半導体用フィルム状接着剤の最低溶融粘度は、35℃から200℃まで昇温させて測定した粘度測定値の最低値として定義される。 The minimum melt viscosity of the film-like adhesive for semiconductors may be 5000 Pa · s or less, 100 to 4000 Pa · s, or 500 to 3000 Pa · s. When the minimum melt viscosity is 5000 Pa · s or less, the resin tends to flow easily and the connectivity tends to be excellent, and when it is 100 Pa · s or more, bleeding of the resin (resin that protrudes to the outside of the chip during main crimping) is suppressed. There is a tendency to be able to do it. The minimum melt viscosity of a film-like adhesive for semiconductors is defined as the minimum value of the viscosity measurement value measured by raising the temperature from 35 ° C. to 200 ° C.

<半導体装置の製造方法>
本実施形態の半導体装置の製造方法について、図1〜4に示すように、基板50上に複数の半導体チップ10を実装して半導体装置500を製造する場合について説明する。ここで、図4に示す半導体装置500は、TSV技術を用いた半導体装置である。図4に示す半導体装置500では、基板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と基板50とはフリップチップ接続されている。半導体チップ10と基板50との間の空隙には接着材料45が隙間なく充填されている。接着材料45は、半導体用フィルム状接着剤40の硬化物である。接続バンプ30は、接着材料45により封止されており外部環境から遮断されている。上記半導体チップ10における基板50と反対側の表面上には、配線15、接続バンプ30及び接着材料45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。
<Manufacturing method of semiconductor devices>
As shown in FIGS. 1 to 4, a method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described in a case where a plurality of semiconductor chips 10 are mounted on the substrate 50 to manufacture the semiconductor device 500. Here, the semiconductor device 500 shown in FIG. 4 is a semiconductor device using the TSV technology. In the semiconductor device 500 shown in FIG. 4, the wiring 15 formed on the substrate 50 is connected to the wiring 15 of the semiconductor chip 10 via the connection bump 30, so that the semiconductor chip 10 and the substrate 50 are flip-chip connected. ing. The gap between the semiconductor chip 10 and the substrate 50 is filled with the adhesive material 45 without any gap. The adhesive material 45 is a cured product of the semiconductor film-like adhesive 40. The connection bump 30 is sealed by the adhesive material 45 and is shielded from the external environment. The semiconductor chip 10 is repeatedly laminated on the surface of the semiconductor chip 10 on the side opposite to the substrate 50 via the wiring 15, the connection bump 30, and the adhesive material 45. The wiring 15 on the pattern surface on the front and back of the semiconductor chip 10 is connected to each other by a through electrode 34 filled in a hole penetrating the inside of the semiconductor chip 10. As the material of the through electrode 34, copper, aluminum, or the like can be used.

本実施形態の半導体装置の製造方法においては、まず、基板50又は半導体チップ10上に半導体用フィルム状接着剤40を貼付する。半導体用フィルム状接着剤40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。また、上述したように、樹脂組成物ワニスを基板50又は半導体チップ10上に直接スピンコートした後、有機溶剤を除去することによって、基板50又は半導体チップ10上に直接半導体用フィルム状接着剤40を形成してもよい。半導体用フィルム状接着剤40の供給面積及び厚さは、半導体チップ10又は基板50のサイズ、並びに、接続バンプ30の高さによって適宜設定される。半導体用フィルム状接着剤40は、半導体チップ10に貼付してもよく、半導体ウエハに貼付した後、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、半導体用フィルム状接着剤40を貼付した半導体チップ10を作製してもよい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, first, the semiconductor film-like adhesive 40 is attached onto the substrate 50 or the semiconductor chip 10. The semiconductor film-like adhesive 40 can be attached by a heat press, roll laminating, vacuum laminating, or the like. Further, as described above, the resin composition varnish is spin-coated directly on the substrate 50 or the semiconductor chip 10, and then the organic solvent is removed to directly spin-coat the semiconductor film-like adhesive 40 on the substrate 50 or the semiconductor chip 10. May be formed. The supply area and thickness of the semiconductor film-like adhesive 40 are appropriately set according to the size of the semiconductor chip 10 or the substrate 50 and the height of the connection bump 30. The semiconductor film-like adhesive 40 may be attached to the semiconductor chip 10, and the semiconductor film-like adhesive 40 is attached by dicing the semiconductor wafer and then dicing the semiconductor chip 10 into individual pieces. The semiconductor chip 10 may be manufactured.

半導体用フィルム状接着剤40を基板50又は半導体チップ10に貼り付けた後、半導体チップ10の接続バンプ(はんだバンプ等)30と基板50の配線(銅配線等)15とをフリップチップボンダー等の接続装置を用いて、位置合わせする。続いて、図1に示すように、半導体チップ10と基板50とを、接続バンプ30の融点未満の温度で加熱しながら仮圧着し、第1の仮積層体100を得る。 After the semiconductor film-like adhesive 40 is attached to the substrate 50 or the semiconductor chip 10, the connection bump (solder bump or the like) 30 of the semiconductor chip 10 and the wiring (copper wiring or the like) 15 of the substrate 50 are attached to a flip chip bonder or the like. Align using a connector. Subsequently, as shown in FIG. 1, the semiconductor chip 10 and the substrate 50 are temporarily crimped while being heated at a temperature lower than the melting point of the connection bump 30, to obtain the first temporary laminate 100.

次いで、図2に示すように、第1の仮積層体100の半導体チップ10上に、半導体用フィルム状接着剤40を貼付した半導体チップ10を更に仮圧着し、第2の仮積層体200を得る。なお、第2の仮積層体200を得る際に、半導体用フィルム状接着剤40は、第1の仮積層体100の半導体チップ10上に貼付してもよい。 Next, as shown in FIG. 2, the semiconductor chip 10 to which the semiconductor film-like adhesive 40 is attached is further temporarily crimped onto the semiconductor chip 10 of the first temporary laminate 100, and the second temporary laminate 200 is formed. obtain. When obtaining the second temporary laminate 200, the semiconductor film-like adhesive 40 may be attached onto the semiconductor chip 10 of the first temporary laminate 100.

続いて、図3に示すように、第2の仮積層体200の半導体チップ10上に、半導体用フィルム状接着剤40を貼付した半導体チップ10を更に仮圧着し、第3の仮積層体300を得る。図3に示すように、最上部に配置される半導体チップ10は、接続バンプ30と反対側の面に配線15を有していなくてもよい。なお、第3の仮積層体300を得る際に、半導体用フィルム状接着剤40は、第2の仮積層体200の半導体チップ10上に貼付してもよい。 Subsequently, as shown in FIG. 3, the semiconductor chip 10 to which the semiconductor film-like adhesive 40 is attached is further temporarily crimped onto the semiconductor chip 10 of the second temporary laminate 200, and the third temporary laminate 300 is further temporarily crimped. To get. As shown in FIG. 3, the semiconductor chip 10 arranged at the uppermost portion does not have to have the wiring 15 on the surface opposite to the connection bump 30. When obtaining the third temporary laminate 300, the semiconductor film-like adhesive 40 may be attached onto the semiconductor chip 10 of the second temporary laminate 200.

その後、第3の仮積層体300を、接続バンプ30の融点以上且つ350〜400℃の温度で加熱加圧し、基板50及び複数の半導体チップ10を一括して本圧着する。また、上記本圧着により半導体用フィルム状接着剤40を硬化させて接着材料45を形成すると共に、接着材料45によって半導体チップ10と基板50との間、及び、複数の半導体チップ10同士の間の空隙を封止充填する。以上により、半導体装置500を製造することができる。 After that, the third temporary laminate 300 is heated and pressed at a temperature equal to or higher than the melting point of the connection bump 30 and at a temperature of 350 to 400 ° C., and the substrate 50 and the plurality of semiconductor chips 10 are collectively crimped. Further, the semiconductor film-like adhesive 40 is cured by the above-mentioned main crimping to form the adhesive material 45, and the adhesive material 45 is used between the semiconductor chip 10 and the substrate 50 and between the plurality of semiconductor chips 10. The voids are sealed and filled. From the above, the semiconductor device 500 can be manufactured.

上記製造方法において、仮圧着時の温度は、例えば、50〜150℃であってもよく、60〜130℃、又は、70〜100℃であってもよい。温度が150℃を超えると、フィルムの硬化反応が進み、流動性が低下することに伴い接続性が低下する傾向があり、50℃未満であると、フィルムが軟化せず、流動性が低下することに伴い接続性が低下する傾向がある。 In the above manufacturing method, the temperature at the time of temporary crimping may be, for example, 50 to 150 ° C., 60 to 130 ° C., or 70 to 100 ° C. If the temperature exceeds 150 ° C., the curing reaction of the film proceeds and the fluidity tends to decrease, so that the connectivity tends to decrease. If the temperature is less than 50 ° C., the film does not soften and the fluidity decreases. As a result, connectivity tends to decrease.

仮圧着時の圧力は、例えば、0.125〜6.25MPaであってもよく、0.375〜3.75MPa、又は、0.625〜2.5MPaであってもよい。圧力が6.25MPaを超えると、圧力が高く半導体チップを破壊してしまう恐れがあり、0.125MPa未満であると、圧力が低いため圧着が十分に出来ない傾向がある。 The pressure at the time of temporary crimping may be, for example, 0.125 to 6.25 MPa, 0.375 to 3.75 MPa, or 0.625 to 2.5 MPa. If the pressure exceeds 6.25 MPa, the pressure is high and the semiconductor chip may be destroyed. If the pressure is less than 0.125 MPa, the pressure is low and the crimping tends to be insufficient.

仮圧着時の圧着時間は、例えば、0.5〜30秒であってもよく、1〜20秒、又は、2〜10秒であってもよい。圧着時間が30秒を超えると、1回の圧着に時間がかかりすぎるため生産性に劣る傾向があり、0.5秒未満であると、十分に圧着できにくい傾向がある。 The crimping time at the time of temporary crimping may be, for example, 0.5 to 30 seconds, 1 to 20 seconds, or 2 to 10 seconds. If the crimping time exceeds 30 seconds, it tends to be inferior in productivity because it takes too much time for one crimping, and if it is less than 0.5 seconds, it tends to be difficult to sufficiently crimp.

上記製造方法において、本圧着時の温度は、接続バンプ30の融点以上且つ350〜400℃とされる。温度が350℃以上であると、複数の半導体チップのうち、最も下段に位置する半導体チップまで熱が十分に伝わりやすく、400℃以下であると、最も上段に位置する半導体チップにおいてアウトガスの発生が抑制される。 In the above manufacturing method, the temperature at the time of the main crimping is set to be equal to or higher than the melting point of the connecting bump 30 and 350 to 400 ° C. When the temperature is 350 ° C. or higher, heat is sufficiently easily transferred to the semiconductor chip located at the lowermost stage among the plurality of semiconductor chips, and when the temperature is 400 ° C. or lower, outgas is generated at the semiconductor chip located at the uppermost stage. It is suppressed.

本圧着時の圧力は、例えば、0.125〜6.25MPaであってもよく、0.375〜3.75MPa、又は、0.625〜2.5MPaであってもよい。圧力が6.25MPaを超えると、圧力が高く半導体チップを破壊してしまう恐れがあり、0.125MPa未満であると、圧力が低いため圧着が十分に出来ない傾向がある。 The pressure at the time of the main crimping may be, for example, 0.125 to 6.25 MPa, 0.375 to 3.75 MPa, or 0.625 to 2.5 MPa. If the pressure exceeds 6.25 MPa, the pressure is high and the semiconductor chip may be destroyed. If the pressure is less than 0.125 MPa, the pressure is low and the crimping tends to be insufficient.

本圧着時の圧着時間は、例えば、0.5〜30秒であってもよく、1〜20秒、又は、2〜10秒であってもよい。圧着時間が30秒を超えると、熱がかかりすぎてアウトガスが発生しやすくなる傾向があり、0.5秒未満であると、複数の半導体チップのうち、最も下段に位置する半導体チップまで熱が十分に伝わらず、接続不良が発生しやすい傾向がある。 The crimping time at the time of the main crimping may be, for example, 0.5 to 30 seconds, 1 to 20 seconds, or 2 to 10 seconds. If the crimping time exceeds 30 seconds, heat tends to be applied too much and outgas is likely to be generated, and if it is less than 0.5 seconds, heat is generated to the semiconductor chip located at the lowermost stage among the plurality of semiconductor chips. It is not sufficiently transmitted and tends to cause poor connection.

本実施形態の半導体装置の製造方法では、本圧着を行った後、オーブン等で加熱処理を行って、さらに接続信頼性・絶縁信頼性を高めてもよい。加熱温度は、半導体用フィルム状接着剤40の硬化が進行する温度が好ましく、完全に硬化する温度がより好ましい。加熱温度、加熱時間は適宜設定される。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, after the main crimping, heat treatment may be performed in an oven or the like to further improve connection reliability and insulation reliability. The heating temperature is preferably a temperature at which the curing of the semiconductor film-like adhesive 40 proceeds, and more preferably a temperature at which the curing is completely completed. The heating temperature and heating time are set as appropriate.

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。 The semiconductor chip 10 is not particularly limited, and an elemental semiconductor composed of elements of the same type such as silicon and germanium, and a compound semiconductor such as gallium arsenide and indium phosphide can be used.

基板50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。 The substrate 50 is not particularly limited as long as it is a circuit board, and unnecessary parts of the metal film are etched on the surface of an insulating substrate containing glass epoxy, polyimide, polyester, ceramic, epoxy, bismaleimide triazine and the like as main components. A circuit board having a wiring (wiring pattern) 15 formed by removing the circuit board, a circuit board in which the wiring 15 is formed by metal plating or the like on the surface of the insulating substrate, and a conductive material printed on the surface of the insulating substrate for wiring. A circuit board on which 15 is formed can be used.

配線15及び接続バンプ30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。 The connection portions of the wiring 15 and the connection bump 30 are mainly composed of gold, silver, copper, and solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper, tin-silver-copper). ), Nickel, tin, lead and the like, and may contain a plurality of metals.

上記金属の中でも、接続部の電気伝導性・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。 Among the above metals, gold, silver and copper are preferable, and silver and copper are more preferable, from the viewpoint of forming a package having excellent electrical and thermal conductivity of the connection portion. From the viewpoint of providing a package with reduced cost, silver, copper and solder are preferable, copper and solder are more preferable, and solder is further preferable because of its low cost. If an oxide film is formed on the surface of a metal at room temperature, the productivity may decrease and the cost may increase. Therefore, from the viewpoint of suppressing the formation of the oxide film, gold, silver, copper and solder are preferable, and gold and silver are preferable. , Solder is more preferable, and gold and silver are more preferable.

上記配線15及び接続バンプ30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。 The surfaces of the wiring 15 and the connection bump 30 are mainly composed of gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), tin, nickel and the like. The metal layer as a component may be formed by, for example, plating. This metal layer may be composed of only a single component or may be composed of a plurality of components. Further, the metal layer may have a structure in which a single layer or a plurality of metal layers are laminated.

図4に示した半導体装置500は、基板50上に半導体チップ10を3枚積層した構造を有するが、積層する半導体チップ10の数は特に限定されない。積層する半導体チップ10の数は4〜15枚であってもよく、6〜12枚であってもよく、8〜10枚であってもよい。上記のように多数の半導体チップ10を一括して本圧着する場合であっても、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、良好な接続性を有する半導体装置を得ることができる。 The semiconductor device 500 shown in FIG. 4 has a structure in which three semiconductor chips 10 are laminated on a substrate 50, but the number of the semiconductor chips 10 to be laminated is not particularly limited. The number of semiconductor chips 10 to be laminated may be 4 to 15, 6 to 12, or 8 to 10. Even when a large number of semiconductor chips 10 are collectively crimped as described above, a semiconductor device having good connectivity can be obtained according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment.

以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited thereto.

[実施例1〜4及び比較例1〜4]
<半導体用フィルム状接着剤の作製>
表1に示す種類及び含有量(単位:質量部)のエポキシ樹脂、硬化剤、フラックス剤、無機フィラー及び樹脂フィラーをボールミル容器に加え、さらに固形分量が50質量%となるようにシクロヘキサノンを加えた。このボールミル容器に、直径1.0mmのビーズを固形分と同質量分加えて、ボールミル装置(レッチェ株式会社製、商品名「遊星ボールミルPM400」)を用いて30分間撹拌した。その後、ボールミル容器に表1に示す種類及び含有量(単位:質量部)の熱可塑性樹脂を加え、再度ボールミルで30分間撹拌した。撹拌に用いたビーズをろ過によって除去することによって樹脂組成物ワニスを得た。
[Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4]
<Manufacturing of film-like adhesives for semiconductors>
Epoxy resin, curing agent, flux agent, inorganic filler and resin filler of the type and content (unit: parts by mass) shown in Table 1 were added to the ball mill container, and cyclohexanone was further added so that the solid content was 50% by mass. .. Beads having a diameter of 1.0 mm were added to the ball mill container by the same mass as the solid content, and the mixture was stirred for 30 minutes using a ball mill device (manufactured by Lecce Co., Ltd., trade name "planetary ball mill PM400"). Then, a thermoplastic resin of the type and content (unit: parts by mass) shown in Table 1 was added to the ball mill container, and the mixture was stirred again in the ball mill for 30 minutes. The beads used for stirring were removed by filtration to obtain a resin composition varnish.

得られた樹脂組成物ワニスを、基材フィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「ピューレックスA55」)上に、小型精密塗工装置(株式会社康井精機製)で塗工し、クリーンオーブン(エスペック株式会社製)で乾燥(100℃/5min)して、実施例及び比較例の半導体用フィルム状接着剤(厚さ:20μm)を得た。 The obtained resin composition varnish is coated on a base film (manufactured by Teijin DuPont Film Co., Ltd., trade name "Purex A55") with a small precision coating device (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.) to clean it. It was dried in an oven (manufactured by Espec Co., Ltd.) (100 ° C./5 min) to obtain a film-like adhesive for semiconductors (thickness: 20 μm) of Examples and Comparative Examples.

実施例及び比較例で使用した材料は以下のとおりである。
(エポキシ樹脂)
EP1032:トリフェノールメタン骨格含有多官能固形エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「EP1032H60」
YL983U:ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「YL983U」
YX−7110:長鎖ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「YX−7110」
(熱可塑性樹脂)
FX−293:フルオレン骨格含有フェノキシ樹脂(東都化成株式会社製、商品名「FX−293」、重量平均分子量40000
(硬化剤)
2P4MHZ:2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成株式会社製、商品名「2P4MHZ−PW」)
(フラックス剤)
グルタル酸(東京化成株式会社製、融点約98℃)
(無機フィラー)
SE2030:シリカフィラー(株式会社アドマテックス製、商品名「SE2030」、平均粒径0.5μm)
エポキシ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「50nmSE−AH1」、平均粒径:約50nm、以下「SEナノシリカ」という。)
(樹脂フィラー)
EXL−2655:有機フィラー(コアシェルタイプ有機微粒子)(ロームアンドハースジャパン株式会社製、商品名「EXL−2655」、コア部分:ブタジエン/スチレン共重合ポリマー、シェル部分:PMMA/スチレン共重合ポリマー)
The materials used in the examples and comparative examples are as follows.
(Epoxy resin)
EP1032: Triphenol methane skeleton-containing polyfunctional solid epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name "EP1032H60"
YL983U: Bisphenol F type liquid epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name "YL983U"
YX-7110: Long-chain bisphenol F type liquid epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name "YX-7110"
(Thermoplastic resin)
FX-293: Fluorene skeleton-containing phenoxy resin (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., trade name "FX-293", weight average molecular weight 40,000
(Hardener)
2P4MHZ: 2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole (manufactured by Shikoku Chemicals Corporation, trade name "2P4MHZ-PW")
(Flux agent)
Glutaric acid (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd., melting point approx. 98 ° C)
(Inorganic filler)
SE2030: Silica filler (manufactured by Admatex Co., Ltd., trade name "SE2030", average particle size 0.5 μm)
Epoxy surface-treated nanosilica filler (manufactured by Admatex Co., Ltd., trade name "50 nm SE-AH1", average particle size: about 50 nm, hereinafter referred to as "SE nanosilica")
(Resin filler)
EXL-2655: Organic filler (core-shell type organic fine particles) (manufactured by Roam and Hearth Japan Co., Ltd., trade name "EXL-2655", core part: butadiene / styrene copolymer polymer, shell part: PMMA / styrene copolymer polymer)

<半導体装置の製造>
作製した半導体用フィルム状接着剤を所定のサイズ(縦10mm×横8mm×厚さ18μm)に切り抜き、はんだバンプ付き半導体チップ(A)(縦10mm×横8mm、厚さ50μm、はんだバンプ高さ20μm(はんだ高さ15μm、銅ピラー高さ5μm)、バンプ数1914、はんだバンプ付き面の反対面に高さ5μmの配線有、はんだバンプの融点約200℃)のはんだバンプ付き面に貼り付け、別の半導体チップ(縦13mm×横13mm×厚さ100μm、配線高さ5μm)上に実装装置(パナソニック株式会社製、商品名「FCB3」)で、仮圧着温度80℃、圧着時間2秒、圧着圧力60N(0.75MPa)の実装条件で仮圧着した。また、はんだバンプ付き半導体チップ(A)の配線面(はんだバンプ付き面とは反対面)上に、更に上記と同様のはんだバンプ付き半導体チップ(A)を、そのはんだバンプ付き面に半導体用フィルム状接着剤を貼り付けて、上記と同様の方法で仮圧着した。このはんだバンプ付き半導体チップ(A)を7枚仮圧着した後、更にはんだバンプ付き半導体チップ(B)(縦10mm×横8mm×厚さ50μm、はんだバンプ高さ20μm(はんだ高さ15μm、銅ピラー高さ5μm)、バンプ数1914、はんだバンプ付き面の反対面に配線無)を仮圧着し、仮積層体を作製した。次に、得られた仮積層体を上記実装装置で、圧着時間10秒、圧着圧力100N(1.25MPa)の実装条件で本圧着し、半導体装置(半導体チップの積層数:9枚)を作製した。本圧着時の圧着温度は、表1に示す温度とした。
<Manufacturing of semiconductor devices>
The produced film-like adhesive for semiconductors is cut out to a predetermined size (length 10 mm × width 8 mm × thickness 18 μm), and a semiconductor chip (A) with solder bumps (length 10 mm × width 8 mm, thickness 50 μm, solder bump height 20 μm). (Solder height 15 μm, Copper pillar height 5 μm), Number of bumps 1914, Wire with height 5 μm on the opposite side of the surface with solder bumps, Melting point of solder bumps about 200 ° C) Attached to the surface with solder bumps, separate Temporary crimping temperature 80 ° C., crimping time 2 seconds, crimping pressure with a mounting device (manufactured by Panasonic Corporation, trade name "FCB3") on a semiconductor chip (length 13 mm x width 13 mm x thickness 100 μm, wiring height 5 μm) Temporarily crimped under mounting conditions of 60 N (0.75 MPa). Further, on the wiring surface (the surface opposite to the surface with the solder bumps) of the semiconductor chip (A) with the solder bumps, a semiconductor chip (A) with the same solder bumps as described above is further placed on the surface with the solder bumps for a semiconductor film. The soldering agent was attached and temporarily crimped by the same method as described above. After temporarily crimping seven semiconductor chips (A) with solder bumps, the semiconductor chips (B) with solder bumps (length 10 mm x width 8 mm x thickness 50 μm, solder bump height 20 μm (solder height 15 μm, copper pillars) (Height 5 μm), the number of bumps 1914, and no wiring on the opposite surface to the surface with solder bumps) were temporarily crimped to prepare a temporary laminate. Next, the obtained temporary laminate is finally crimped with the above mounting device under the mounting conditions of a crimping time of 10 seconds and a crimping pressure of 100 N (1.25 MPa) to prepare a semiconductor device (number of laminated semiconductor chips: 9). did. The crimping temperature at the time of the main crimping was the temperature shown in Table 1.

<最低溶融粘度の測定>
作製した半導体用フィルム状接着剤の最低溶融粘度を以下の方法で測定した。作製した半導体用フィルムを10mm角に打ち抜き、評価用サンプルとした。この評価用サンプルの粘度を、回転式レオメーター(TAInstruments社製、商品名:ARES−G2)を用いて測定した。測定から得られた測定値のうち、最も低い値を最低溶融粘度とした。結果を表1に示す。
(測定条件)
測定モード:Dynamic Temperature Ramp.
昇温速度:10℃/min
周波数:10Hz
測定温度:35〜200℃
<Measurement of minimum melt viscosity>
The minimum melt viscosity of the produced film-like adhesive for semiconductors was measured by the following method. The produced semiconductor film was punched into a 10 mm square to prepare a sample for evaluation. The viscosity of this evaluation sample was measured using a rotary rheometer (manufactured by TA Instruments, trade name: ARES-G2). Among the measured values obtained from the measurement, the lowest value was defined as the minimum melt viscosity. The results are shown in Table 1.
(Measurement condition)
Measurement mode: Dynamic Temperature Ramp.
Temperature rise rate: 10 ° C / min
Frequency: 10Hz
Measurement temperature: 35-200 ° C

<接続性の評価>
作製した半導体装置の接続抵抗値を、マルチメータ(株式会社エーディーシー製、商品名「R6871E」)を用いて測定することによって、実装後の初期導通を評価した。接続抵抗値が取得できたものを接続性良好として「OK」と評価し、接続抵抗値が取得できず、接続不良によるOpenの場合(抵抗値が表示されない場合)を「NG」と評価した。結果を表1に示す。
<Evaluation of connectivity>
The initial continuity after mounting was evaluated by measuring the connection resistance value of the manufactured semiconductor device using a multimeter (manufactured by ADC Co., Ltd., trade name "R6781E"). Those for which the connection resistance value could be obtained were evaluated as "OK" as good connectivity, and those for which the connection resistance value could not be obtained and were opened due to poor connection (when the resistance value was not displayed) were evaluated as "NG". The results are shown in Table 1.

Figure 2021061276
Figure 2021061276

表1に示した結果から明らかなように、半導体用フィルム状接着剤中の無機フィラーの含有量を20〜70質量%の範囲内とし、且つ、本圧着時の圧着温度を350〜400℃の範囲内とすることで、良好な接続性を有する多数の半導体チップを積層した半導体装置を製造できることが確認された。 As is clear from the results shown in Table 1, the content of the inorganic filler in the film-like adhesive for semiconductors is within the range of 20 to 70% by mass, and the crimping temperature during the main crimping is 350 to 400 ° C. It was confirmed that within the range, it is possible to manufacture a semiconductor device in which a large number of semiconductor chips having good connectivity are laminated.

10…半導体チップ、15…配線(接続部)、30…接続バンプ、34…貫通電極、40…半導体用フィルム状接着剤、45…接着材料、50…基板、500…半導体装置。
10 ... Semiconductor chip, 15 ... Wiring (connection part), 30 ... Connection bump, 34 ... Through electrode, 40 ... Semiconductor film-like adhesive, 45 ... Adhesive material, 50 ... Substrate, 500 ... Semiconductor device.

Claims (4)

貫通電極及び配線を有する複数の半導体チップを、対向する半導体チップの配線同士を電気的に接続するバンプと、半導体用フィルム状接着剤とを介して積層した構造を有する半導体装置の製造方法であって、
前記複数の半導体チップを前記バンプの融点未満の温度で仮圧着して仮積層体を得る工程と、
前記仮積層体を、前記バンプの融点以上且つ350〜400℃の温度で加熱加圧し、前記複数の半導体チップ同士を一括して本圧着する工程と、
を備え、
前記半導体用フィルム状接着剤が、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、フラックス剤、及び無機フィラーを含有し、
前記無機フィラーの含有量が、前記半導体用フィルム状接着剤全量を基準として20〜70質量%である、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a structure in which a plurality of semiconductor chips having through electrodes and wiring are laminated via a bump for electrically connecting the wirings of the opposing semiconductor chips and a film-like adhesive for semiconductors. hand,
A step of temporarily crimping the plurality of semiconductor chips at a temperature lower than the melting point of the bump to obtain a temporary laminate.
A step of heating and pressurizing the temporary laminate at a temperature equal to or higher than the melting point of the bump and at a temperature of 350 to 400 ° C.
With
The semiconductor film-like adhesive contains an epoxy resin, a thermoplastic resin, a curing agent, a flux agent, and an inorganic filler.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the content of the inorganic filler is 20 to 70% by mass based on the total amount of the film-like adhesive for semiconductors.
前記熱可塑性樹脂の重量平均分子量が10000以上である、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the thermoplastic resin has a weight average molecular weight of 10,000 or more. 前記半導体用フィルム状接着剤の最低溶融粘度が5000Pa・s以下である、請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the minimum melt viscosity of the film-like adhesive for semiconductors is 5000 Pa · s or less. 前記複数の半導体チップの数が4〜16枚である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of the plurality of semiconductor chips is 4 to 16.
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