JP4844229B2 - 半導体装置およびその製造方法ならびに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法ならびに電子機器に関する。

電子機器の小型化・薄型化に伴い、これらに用いられる半導体素子は基板に高密度で実装された半導体パッケージが用いられるようになっている。通常、このような半導体パッケージは、半導体素子と基板との接着フィルムを用いた接合工程、半導体素子と基板とのワイヤーボンディング工程、半導体素子を封止樹脂で封止する封止工程を経て得られる（例えば、特許文献１参照）。

ここで、用いられる接着フィルムには、半導体素子と基板とを接合する機能と、基板の凹凸を埋め込む機能等とが要求される。従来の接着フィルムでは、封止樹脂を封止する工程における加熱により、接着フィルムが軟化し基板の凹凸を埋め込むものであった。

しかし、従来の接着フィルムを用いた場合、封止工程において封止樹脂に含まれる充填材が半導体素子を損傷したり、半導体素子が多段に形成されている場合には半導体素子間に充填材が挟まったりする場合があった。

特開２００３−６０１２７号公報

本発明の目的は、半導体素子の損傷等を防止することができる接着剤を備えた半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記に記載の半導体装置を有する電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１４）に記載の本発明により達成される。
（１）半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とが接着剤を介して接合されており、前記半導体素子と、凹凸を有する前記基板とをボンディングワイヤーで電気的に接続した後に、前記半導体素子およびボンディングワイヤーを覆うように封止樹脂で封止してなる半導体装置であって、前記封止樹脂は、無機充填材を含有しており、前記接着剤は、熱硬化性樹脂と液状の硬化剤とを含む樹脂組成物で構成され、前記封止樹脂を封止する封止温度での弾性率が６ＭＰａ以上のものであり、前記半導体素子と前記基板との間における前記凹凸への前記接着剤の埋め込み性は、８０％以上、１００％以下であることを特徴とする半導体装置。
（２）前記接着剤は、ワイヤーボンディングする温度での弾性率が、５ＭＰａ以上である上記（１）に記載の半導体装置。
（３）前記接着剤は、１３０℃での溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である上記（１）または（２）に記載の半導体装置。
（４）前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含むものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の半導体装置。
（５）前記熱硬化性樹脂の含有量は、前記樹脂組成物全体の６０〜８５重量％である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の半導体装置。
（６）前記樹脂組成物は、さらに硬化触媒を含むものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の半導体装置。
（７）前記硬化触媒は、イミダゾール化合物を含むものである上記（６）に記載の半導体装置。
（８）前記硬化触媒の融点が、１５０℃以上である上記（６）または（７）に記載の半導体装置。
（９）上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電子機器。
（１０）半導体素子と、凹凸を有する基板とを接着剤を介して仮接合体を得る仮接合工程と、前記仮接合体の前記半導体素子と前記基板とをボンディングワイヤーで電気的に接続するワイヤーボンディング工程と、前記半導体素子およびボンディングワイヤーを覆うように、無機充填材を含有する封止樹脂で封止する封止工程とを有し、前記接着剤は、熱硬化性樹脂と液状の硬化剤とを含む樹脂組成物で構成され、前記封止樹脂を封止する封止温度での弾性率が６ＭＰａ以上であるものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１１）前記仮接合工程において、前記仮接合体での、前記半導体素子と前記基板との間における前記凹凸への前記接着剤の埋め込み性を、８０％以上、１００％以下にする上記（１０）に記載の半導体装置の製造方法。
（１２）さらに、前記仮接合体を構成する前記接着剤を所定の硬化度まで仮硬化させ、該接着剤の弾性率を５Ｍｐａ以上とする第１硬化工程を有するものである上記（１０）または（１１）に記載の半導体装置の製造方法。
（１３）前記接着剤として、１３０℃での溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以下であるものを用いる上記（１０）ないし（１２）のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（１４）前記封止工程の後に、さらに前記封止樹脂を硬化すると共に、前記接着剤を前記硬化度以上に本硬化する第２硬化工程を有するものである上記（１０）ないし（１３）のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

本発明によれば、半導体素子の損傷等を防止することができる接着剤を備えた半導体装置およびその製造方法を得ることができる。
また、本発明によれば、上記に記載の半導体装置を有する電子機器を得ることができる。

以下、本発明の半導体装置、半導体装置の製造方法および電子機器について詳細に説明する。
本発明の半導体装置は、半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とが接着剤を介して接合されており、前記半導体素子と、前記基板とをボンディングワイヤーで電気的に接続した後に、前記半導体素子およびボンディングワイヤーを覆うように封止樹脂で封止してなる半導体装置であって、前記封止樹脂は、無機充填材を含有しており、前記接着剤は、前記封止樹脂を封止する封止温度での弾性率が６ＭＰａ以上のものであることを特徴とする。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子と、基板とを接着剤を介して仮接合体を得る仮接合工程と、前記仮接合体の前記半導体素子と前記基板とをボンディングワイヤーで電気的に接続するワイヤーボンディング工程と、前記半導体素子およびボンディングワイヤーを覆うように封止樹脂で封止する封止工程とを有し、前記接着剤は、前記封止樹脂を封止する封止温度での弾性率が６ＭＰａ以上であるものを用いることを特徴とする。

まず、半導体装置の製造方法および半導体装置について、好適な実施形態に基づいて詳細に説明する（接着剤として接着フィルムの例を具体例に挙げて説明する）。
図１は、本発明の半導体装置の製造方法のフロー図である。
図２ないし５は、本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図である。

（仮接合工程）
仮接合工程では、図２に示すように予め接着フィルム１が貼付された半導体素子３と、基板２とを仮接合して仮接合体１０’を得る（図３）。また、仮接合工程では、接着フィルム１を基板２の凹凸に埋め込む（初期埋め込み）を行う。仮接合は、具体的には基板２、接着フィルム１および半導体素子３を順次搭載し、熱プレスにて熱圧着して行う。ここで、接着フィルム１は、予め半導体素子３に接合していても良いし、基板２に接合していても良い。
仮接合の条件は、特に限定されないが、８０〜２５０℃×０．０１〜１０ＭＰａで、０．１〜１００秒間プレスする条件が挙げられる。
この接着フィルム１の１３０℃での溶融粘度は、特に限定されないが、１００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、特に５０〜８０Ｐａ・ｓであることが好ましい。溶融粘度が前記範囲内であると、特に仮接合時における初期埋め込み性に優れる。
このように、１３０℃での接着フィルムの溶融粘度が前記範囲内であると初期埋め込み性に優れる理由は、下記の通りである。
接着フィルム１の１３０℃での溶融粘度が前記上限値以下であると、基板と半導体素子等を熱圧着する時の流動性に優れ、接着フィルム１が基板に設けられた回路との間の空隙（凹凸）の充填性（埋め込み性）に優れる。一方、１３０℃での溶融粘度が前記下限値以上であると、必要以上に半導体用接着フィルムがフローしてしまうことを抑制できるため半導体素子を汚染する危険が低くなる。さらに、接着フィルム１を加熱硬化させる場合に、接着フィルム１が基板から発生するガス成分を巻き込むことによるボイドの発生を抑制できる。

ここで接着フィルム１は、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で構成されていることが好ましい。これにより、耐熱性を向上することができる。
前記熱硬化性樹脂としては、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、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても良い。これらの中でもエポキシ樹脂が好ましい。これにより、耐熱性および密着性をより向上することができる。

前記エポキシ樹脂は、特に限定されないが、結晶性エポキシ樹脂が好ましい。このような結晶性エポキシ樹脂としては、ビフェニル骨格、ビスフェノール骨格、スチルベン骨格等の剛直な構造を主鎖に有し、比較的低分子量であるものが挙げられる。結晶性エポキシ樹脂が好ましい理由は、常温では結晶化している固体であるが、融点以上の温度域では急速に融解して低粘度の液状に変化するからである。それによって、半導体部品と基板とを接合する際の初期埋め込み性（基板の凹凸に対する初期の埋め込み性）をより向上することができる。

前記結晶性エポキシ樹脂の融点は、特に限定されないが、５０〜１５０℃が好ましく、特に６０〜１４０℃が好ましい。融点が前記範囲内であると、特に低温接着性（低温でシリコンウエハにラミネートすること）を向上することができる。
前記融点は、例えば示差走査熱量計を用いて、常温から昇温速度５℃／分で昇温した結晶融解の吸熱ピークの頂点温度で評価することができる。

前記熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の６０〜８５重量％が好ましく、特に７０〜８０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると硬化後の接着フィルム１の弾性率を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えるとフィルム形成能を向上する効果が低下する場合がある。さらに、含有量が前記範囲内であると、基板２と半導体素子３との初期埋め込み性をより向上することができる。

前記樹脂組成物は、さらに硬化剤（前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合、特に、フェノール系硬化剤）を含有することが好ましい。
前記硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）等の脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）等の芳香族ポリアミン、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジド等を含むポリアミン化合物等のアミン系硬化剤、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）等の脂環族酸無水物（液状酸無水物）、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）等の芳香族酸無水物等の酸無水物系硬化剤、フェノール樹脂等のフェノール系硬化剤が挙げられる。これらの中でもフェノール系硬化剤が好ましく、具体的にはビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）メタン（通称テトラメチルビスフェノールＦ）、４，４’−スルホニルジフェノール、４，４’−イソプロピリデンジフェノール（通称ビスフェノールＡ）、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（２−ヒドロキシフェニル）メタン、（２−ヒドロキシフェニル）（４−ヒドロキシフェニル）メタンおよびこれらの内ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（２−ヒドロキシフェニル）メタン、（２−ヒドロキシフェニル）（４−ヒドロキシフェニル）メタンの３種の混合物（例えば、本州化学工業（株）製、ビスフェノールＦ−Ｄ）等のビスフェノール類、１，２−ベンゼンジオール、１，３−ベンゼンジオール、１，４−ベンゼンジオール等のジヒドロキシベンゼン類、１，２，４−ベンゼントリオール等のトリヒドロキシベンゼン類、１，６−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシナフタレン類の各種異性体、２，２’−ビフェノール、４，４’−ビフェノール等のビフェノール類の各種異性体等の化合物が挙げられる。

前記硬化剤（特にフェノール系硬化剤）の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の１５〜４０重量％が好ましく、特に２０〜３０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると耐熱性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると保存性が低下する場合がある。なお、フェノール系硬化剤としてフェノール樹脂を用いる場合には、該フェノール樹脂は熱硬化性樹脂とせずに含有量を評価する。

また、前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合は、エポキシ当量と硬化剤の当量比を計算して決めることができ、前記エポキシ樹脂のエポキシ当量と硬化剤の官能基の当量（たとえばフェノール樹脂であれば水酸基当量）の比が０．５〜１．５であることが好ましく、特に０．７〜１．３であることが好ましい。含有量が前記下限値未満であると保存性が低下する場合があり、前記上限値を超えると耐熱性を向上する効果が低下する場合がある。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、さらに硬化触媒を含むことが好ましい。これにより、接着フィルム１の硬化性を向上することができる。
前記硬化触媒としては、例えばイミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン等アミン系触媒、トリフェニルホスフィン等リン系触媒等が挙げられる。これらの中でもイミダゾール類が好ましい。これにより、特に速硬化性と保存性を両立することができる。
前記イミダゾール類としては、例えば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−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル４−メチルイミダゾール、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物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、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、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。これらの中でも２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールまたは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。これにより、保存性を特に向上することができる。

前記硬化触媒の融点は、特に限定されないが、１５０℃以上であることが好ましく、特に１６０〜２３０℃であることが好ましい。融点が前記範囲内であると、半導体素子３と基板２との初期埋め込み性（基板２の凹凸に対する接着フィルム１の接合時の埋め込み性）と硬化性とのバランスに優れる。
融点が１５０℃以上の硬化触媒としては、例えば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等が挙げられる。

前記硬化触媒の含有量は、特に限定されないが、前記熱硬化性樹脂１００重量部に対して０．０１〜３０重量部が好ましく、特に０．５〜１０重量部が好ましい。含有量が前記下限値未満であると硬化性が不十分である場合があり、前記上限値を超えると保存性が低下する場合がある。

前記硬化触媒の平均粒子径は、特に限定されないが、１０μｍ以下であることが好ましく、特に１〜５μｍであることが好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、特に硬化触媒の反応性に優れる。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、さらに熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。これにより、接着フィルムのフィルム形成能を向上することができる。
前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等のポリイミド系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等のポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。これらの中でもアクリル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂は、ガラス転移温度が低いため接着フィルムの初期埋め込み性をより向上することができる。

前記アクリル系樹脂は、アクリル酸およびその誘導体を意味し、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、アクリロニトリル、アクリルアミド等の重合体および他の単量体との共重合体等が挙げられる。
また、アクリル系樹脂の中でもエポキシ基、水酸基、カルボキシル基、ニトリル基等を持つ化合物（共重合モノマー成分）を有するアクリル系樹脂（特に、アクリル酸エステル共重合体）が好ましい。これにより、半導体素子等の被着体への密着性をより向上することができる。前記官能基を持つ化合物として、具体的にはグリシジルエーテル基を持つグリシジルメタクリレート、水酸基を持つヒドロキシメタクリレート、カルボキシル基を持つカルボキシメタクリレート、ニトリル基を持つアクリロニトリル等が挙げられる。

前記官能基を持つ化合物の含有量は、特に限定されないが、前記アクリル系樹脂全体の０．５〜４０重量％が好ましく、特に５〜３０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると密着性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると粘着力が強すぎて作業性を向上する効果が低下する場合がある。

前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、特に限定されないが、−２５〜１２０℃であることが好ましく、特に−２０〜６０℃が好ましく、最も−１０〜５０℃が好ましい。ガラス転移温度が前記下限値未満であると接着フィルムの粘着力が強くなり作業性が低下する場合があり、前記上限値を超えると低温接着性を向上する効果が低下する場合がある。

前記熱可塑性樹脂（特にアクリル系樹脂）の重量平均分子量は、特に限定されないが、１０万以上が好ましく、特に１５万〜１００万が好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、特に半導体用接着フィルムの製膜性を向上することができる。

前記熱可塑性樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の１０〜３０重量％が好ましく、特に１５〜２５重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であるとフィルム形成能を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると初期埋め込み性を向上する効果が低下する場合がある。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、さらにカップリング剤を含むことが好ましい。これにより、樹脂と被着体および樹脂界面の密着性をより向上させることができる。
前記カップリング剤としてはシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらの中でもシラン系カップリング剤が好ましい。これにより、耐熱性をより向上することができる。

前記シラン系カップリング剤としては例えばビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。

前記カップリング剤の含有量は、特に限定されないが、前記熱硬化性樹脂１００重量部に対して０．０１〜１０重量部が好ましく、特に０．５〜８重量部が好ましい。含有量が前記下限値未満であると密着性の効果が不十分である場合があり、前記上限値を超えるとアウトガスやボイドの原因になる場合がある。

このような樹脂組成物を、例えばメチルエチルケトン、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド等の溶剤に溶解して、ワニスの状態にした後、コンマコーター、ダイコーター、グラビアコーター等を用いてキャリアフィルムに塗工し、乾燥して接着フィルム１を得ることができる。
接着フィルム１の厚さは、特に限定されないが、３〜１００μｍが好ましく、特に５〜７０μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に厚さ精度の制御を容易にできる。なお、接着フィルム１の特性については、後述する。

（第１硬化工程）
第１硬化工程では、仮接合体１０’を加熱処理等して接着フィルム１を構成する樹脂組成物を所定の硬化度まで仮硬化する。これにより、後述するワイヤーボンディング工程でのワイヤー接着力を向上することができる。
具体的に所定の硬化度とは、例えば接着フィルム１を示差熱量計で測定して得られる全硬化発熱量の５０〜８０％の発熱を終えた状態である場合をいう。
また、前記第１硬化工程を経た後の接着フィルム１の１７５℃（例えばワイヤーボンディングする温度）での弾性率は、特に限定されないが、５．０ＭＰａ以上とすることが好ましく、特に６．０〜８．０ＭＰａとすることが好ましい。これにより、ワイヤーボンディング性を向上することができる。

前記第１硬化工程の条件は、接着フィルム１を構成する樹脂組成物により異なり、特に限定されないが、例えば８０〜１６０℃×３０〜１８０分間が好ましく、特に１００〜１３０℃×２０〜１２０分間が好ましい。前記範囲内であると、接着フィルム１の弾性率が向上し、本硬化時のボイドの発生を抑えることができる。また封止工程において封止樹脂５に含まれる充填材が、半導体素子３と基板２との間に挟まったりして発生する不良を低減することができる。
前記第１硬化工程は、接着フィルム１を構成する樹脂組成物の組成によっては不要であるが、後述するワイヤーボンディング工程の安定性の観点では、第１硬化工程を有することが好ましい。

（ワイヤーボンディング工程）
ワイヤーボンディング工程では、半導体素子３の電極（不図示）と、基板２の電極（不図示）とをボンディングワイヤー４で電気的に接続する（図４）。
ボンディングワイヤー４の接続は、例えばＥＡＧＬＥ６０（ＡＳＭ製）等を用いて行うことができる。
ここで、ワイヤーボンディング工程は、通常１５０〜２５０℃の温度で行われる。そこで、初期埋め込み性に優れるような接着フィルム１の場合、接着フィルム１の弾性率が低い傾向があり、接着フィルム１がクッションとなりワイヤーボンディング強度が低下し、不良の原因となる場合がある。そのため、前述の第１硬化工程により、接着フィルム１の硬化度をある程度向上させることが好ましい。
ここで、ワイヤーボンディングする温度（例えば１５０〜２００℃）での接着フィルム１の弾性率は、特に限定されないが、５ＭＰａ以上であることが好ましく、特に６．０〜８．０ＭＰａとすることが好ましい。これにより、ワイヤーボンディング性を向上することができる。

（封止工程）
封止工程では、半導体素子３および半導体素子３の電極と基板２の電極とを接合しているボンディングワイヤー４を覆うように封止樹脂で封止する。これにより、半導体素子３を保護、絶縁性および防湿性を向上することができる。封止条件は、例えばトランスファー成形機を用いて、１５０〜２００℃、５０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２の高温、高圧で行われる。
従来の接着剤では、封止工程で封止樹脂に含まれる充填材が半導体素子と基板の間（または半導体素子が複数積層される場合は、半導体素子間）の接着剤に混入してしまい、半導体素子の割れや欠け等の不良を発生する場合があった。
この原因について検討した結果、本発明者らは封止工程（封止温度）において接着剤（本実施の形態では、接着フィルム１に相当）が軟化し、かつ圧力がかかるために充填材が混入しやすくなっていることを見出した。そこで、本発明は、半導体素子と基板とまたは半導体素子と半導体素子とを接合する接着剤の封止温度での弾性率を６ＭＰａ以上とすることを特徴とする。これにより、封止する温度においても接着剤がある程度の硬さを有しているために、充填材が混入することを防止できるものである。
具体的に封止温度での弾性率は、１２ＭＰａ以上が特に好ましく、１５〜５０ＭＰａが最も好ましい。このような弾性率は、例えば動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）で測定することができる。
前記弾性率は、例えばセイコーインスツルメント社製動的粘弾性装置を用い、昇温３℃／ｍｉｎ、周波数１０Ｈｚで動的粘弾性を測定し、貯蔵弾性率を測定した。

このように、封止温度での接着フィルム１の弾性率を６ＭＰａ以上にする方法としては、例えば前記樹脂組成物中の熱硬化性樹脂の含有量を多く調製する方法、充填材を添加する方法、弾性率の高い樹脂を用いる方法等が挙げられる。これらの中でも、前記樹脂組成物中の熱硬化性樹脂の含有量を多く調製する方法が好ましい。これにより、初期埋め込み性に優れ、かつ封止工程での半導体素子の損傷を防止することができる。

このような封止樹脂５は、例えばエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂と、シリカのような無機充填材とを含んでいる。
前記熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン樹脂等が使用できるが、通常エポキシ系樹脂が使用される。その含有量としては、例えば封止樹脂５全体の５〜５０重量％であることが好ましい。

前記無機充填材としては、例えば溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミナ等が挙げられる。その含有量としては、例えば封止樹脂５全体の６０〜９５重量％であることが好ましい。

（第２硬化工程）
第２硬化工程では、封止樹脂５を硬化すると共に、接着フィルム１を前記硬化度以上に本硬化する。これにより、最終的な半導体装置１０を得ることができる。
第２硬化条件は、封止樹脂５が硬化し、かつ接着フィルム１の硬化が促進される条件であれば特に限定されないが、例えば１００〜１６０℃×５〜１８０分間が好ましく、特に１２０〜１３０℃×１０〜１００分間が好ましい。

このようにして得られる半導体装置１０を構成する接着フィルム１（硬化した後）の１７５℃での弾性率は、特に限定されないが、３０ＭＰａ以上でることが好ましく、特に４０ＭＰａ以上であることが好ましい。

上述のような工程を経て、図５に示すような半導体装置１０を得ることができる。
半導体装置１０は、基板２と半導体素子３とが接着フィルム１を介して接合されている。
基板２の電極（不図示）と、半導体素子３の電極（不図示）とは、ボンディングワイヤー４で電極的に接続されている。
半導体素子３とボンディングワイヤー４とは、封止樹脂５によって封止されている。
基板２としては、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸した基板、ポリイミド基板およびビスマレイミド−トリアジン樹脂基板等を用いることができる。

このように本実施の形態では、接着剤の一形態として接着フィルム１について説明したが、本発明はこれに限定されず、液状、ペースト状等の形態であっても良い。しかし、これらの中でも接着フィルム１が作業性の観点で好ましい。
このように、接着フィルム１を用いると初期埋め込み性に優れ、かつ封止工程での半導体素子の損傷を低減することができる。
また、本実施の形態では、基板と半導体素子とを接合する場合について説明したが、これに限定されず、半導体素子と半導体素子とを接合するために使用しても良い。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定
されるものではない。
まず、接着フィルムの実施例および比較例について説明する。

（実施例１）
１．接着フィルム樹脂ワニスの調製
熱可塑性樹脂（Ａ）としてアクリル酸エステル共重合体（エチルアクリレート−アクリロニトリル−グリシジルメタクリレート−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミド共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−８０ＨＤＲ、Ｔｇ：１０℃、重量平均分子量：３５０，０００）１９．９２重量％と、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂（ＥＯＣＮ−１０２０−８０（オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂）、エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）１９．３２重量％と、ＮＣ６０００（エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）２９．０８重量％、硬化剤として液状フェノール化合物（ＭＥＨ−８０００Ｈ、水酸基当量１４１ｇ／ＯＨ基、明和化成（株）製）２１．９１重量％、固形フェノール樹脂（ＰＲ−ＨＦ−３、水酸基当量１０４ｇ／ＯＨ基、住友ベークライト（株）製）９．３６重量％、硬化促進剤（Ｅ）としてイミダゾール化合物（２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ、四国化成工業（株）製、融点１９５℃）０．１５重量％、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３Ｅ、信越化学工業（株）製）０．２６重量％をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解して樹脂固形分４９％の樹脂ワニスを得た。

２．接着フィルムの製造
コンマコーターを用いて上述の樹脂ワニスを、基材フィルム（Ｉ）であるポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱化学ポリエステルフィルム（株）製、品番ＭＲＸ５０、厚さ５０μｍ）に塗布した後、９０℃、５分間乾燥して、厚さ２５μｍの接着フィルムを得た。
なお、得られた接着フィルム（基材フィルム無し）を１２０℃で１時間処理後の１７５℃（後述するワイヤーボンディングする温度）での弾性率は、１０ＭＰａであった。
また、得られた接着フィルム（基材フィルム無し）を硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃（後述する封止樹脂の封止温度）での弾性率は、４５ＭＰａであった。
ここで弾性率は、セイコーインスツルメント社製動的粘弾性装置を用い、予めフィルム状接着剤に前述の処理を行った後、昇温３℃／ｍｉｎ、周波数１０Ｈｚで動的粘弾性を測定し、１７５℃での貯蔵弾性率を測定した。
接着フィルムの１３０℃での溶融粘度は、８０Ｐａ・ｓであった。

（実施例２）
接着フィルムの樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
熱可塑性樹脂（Ａ）としてアクリル酸エステル共重合体（エチルアクリレート−アクリロニトリル−グリシジルメタクリレート−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミド共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−８０ＨＤＲ、Ｔｇ：１０℃、重量平均分子量：３５０，０００）２９．８７重量％と、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂（ＥＯＣＮ−１０２０−８０（オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂）、エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）１６．９３重量％と、ＮＣ６０００（エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）２５．４９重量％、硬化剤として液状フェノール化合物（ＭＥＨ−８０００Ｈ、水酸基当量１４１ｇ／ＯＨ基、明和化成（株）製）１９．１２重量％、固形フェノール樹脂（ＰＲ−ＨＦ−３、水酸基当量１０４ｇ／ＯＨ基、住友ベークライト（株）製）８．１７重量％、硬化促進剤（Ｅ）としてイミダゾール化合物（２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ、四国化成工業（株）製、融点１９５℃）０．１５重量％、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３Ｅ、信越化学工業（株）製）０．２６重量％をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解して樹脂固形分４９％の樹脂ワニスを得た。
なお、得られた接着フィルムを１２０℃で１時間処理後の１７５℃での弾性率は、８ＭＰａであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、３０ＭＰａであった。
接着フィルムの１３０℃での溶融粘度は、１００Ｐａ・ｓであった。

（実施例３）
接着フィルム樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
熱可塑性樹脂（Ａ）としてアクリル酸エステル共重合体（エチルアクリレート−アクリロニトリル−グリシジルメタクリレート−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミド共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−８０ＨＤＲ、Ｔｇ：１０℃、重量平均分子量：３５０，０００）１９．９２重量％と、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂（ＥＯＣＮ−１０２０−８０（オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂）、エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）１９．３２重量％と、ＮＣ６０００（エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）２９．０８重量％、硬化剤として液状フェノール化合物（ＭＥＨ−８０００Ｈ、水酸基当量１４１ｇ／ＯＨ基、明和化成（株）製）２１．９１重量％、固形フェノール樹脂（ＰＲ−ＨＦ−３、水酸基当量１０４ｇ／ＯＨ基、住友ベークライト（株）製）９．３６重量％、硬化促進剤（Ｅ）としてイミダゾール化合物（２ＰＺ−ＣＮ、四国化成工業（株）製）０．１５重量％、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３Ｅ、信越化学工業（株）製）０．２６重量％をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解して樹脂固形分４９％の樹脂ワニスを得た。
なお、得られた接着フィルムを１２０℃で１時間処理後の１７５℃での弾性率は、１２ＭＰａであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、４８ＭＰａであった。
接着フィルムの１３０℃での溶融粘度は、８０Ｐａ・ｓであった。

（比較例１）
接着フィルム樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
熱可塑性樹脂（Ｂ）としてアクリル酸共重合体（エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６ＤＲ、Ｔｇ：６℃、重量平均分子量：８００，０００）１９．９２重量％と、熱硬化性樹脂としてクレゾールノボラックエポキシ樹脂（ＥＯＣＮ−１０２０−８０、エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）５．９７重量％と、硬化促進剤としてイミダゾール化合物（２ＰＨＺ−ＰＷ、四国化成工業（株）製、平均粒径約２μｍ、分解温度３３０℃）０．０４重量％と、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３Ｅ、信越化学工業（株）製）０．２０重量％とを用いた。
なお、得られた接着フィルムを１２０℃で１時間処理後の１７５℃での弾性率は、１ＭＰａであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、１２ＭＰａであった。
接着フィルムの１３０℃での溶融粘度は、１，１００Ｐａ・ｓであった。

各実施例および比較例で得られた接着フィルムについて、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表１に示す。
１．耐熱性
得られた接着フィルムの耐熱性は、熱機械分析（ＴＭＡ）により硬化後の接着フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）で評価した。

２．保存性
得られた接着フィルムの保存性は、加速試験として接着フィルムを５０℃で１日間処理した後の硬化発熱量を測定し、初期硬化発熱量（ｍＪ／ｍｇ）に対する保存処理後の硬化発熱量（ｍＪ／ｍｇ）の百分率で評価した。単位は％。この値が１００％に近いほど保存性が高いことを示す。硬化発熱量の評価は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いた。
◎：硬化発熱量の比が、９０％以上である。
○：硬化発熱量の比が、７０％以上〜９０％未満である。
△：硬化発熱量の比が、５０％以上〜７０％未満である。
×：硬化発熱量の比が、５０％未満である。

表１から明らかなように、実施例１〜３の接着フィルムは、ガラス転移温度が高く、耐熱性に優れていることが示された。
また、実施例１および２の接着フィルムは、保存性にも特に優れていた。

次に、半導体装置について説明する。
（実施例１ａ〜実施例３ａ）
（１）半導体用接着フィルムの製造
各実施例で得られた接着フィルム樹脂ワニスをコンマコーターで、基材フィルム（Ｉ）であるポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱化学ポリエステルフィルム（株）社製、品番ＭＲＸ５０、厚さ５０μｍ）に塗布した後、９０℃、５分間乾燥して、厚さ２５μｍの半導体用接着フィルムを得た。

（２）粘着剤層の製造
基材フィルム（ＩＩ）としてクリアテックＣＴ−Ｈ７１７（（株）クラレ製）を、押し出し機で、厚み１００μｍのフィルムに形成し、表面をコロナ処理した。次に、アクリル酸２−エチルヘキシル５０重量部、アクリル酸ブチル１０重量部、酢酸ビニル３７重量部、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル３重量部とを共重合して得られた重量平均分子量５００，０００の共重合体を剥離処理した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム（粘着層のカバーフィルムに相当）に乾燥後の厚さが１０μｍになるように塗工し、８０℃で５分間乾燥し、粘着剤層を得た。その後、この粘着剤層を基材フィルム（ＩＩ）のコロナ処理面にラミネートして基材フィルム（ＩＩ）および粘着剤層を得た。

（３）半導体用接着フィルム（ダイシングシート機能付きダイアタッチフィルム）の製造
上述の半導体用接着フィルム（基材フィルム（Ｉ）付きの接着フィルム）のフィルム状接着剤層のみ（ウエハーと接合される部分のみ残す）をハーフカットし、上述の粘着層からカバーフィルムを剥離して、半導体用接着フィルムの接着フィルム層と粘着層とが接合するように貼り付けた。これにより、基材フィルム（ＩＩ）、粘着剤層、接着フィルム、基材（Ｉ）とがこの順に構成されてなるダイシングシート機能付きダイアタッチフィルムを得た。

（４）半導体装置の製造
このダイシングシート機能付きダイアタッチフィルムの基材（Ｉ）を剥離して、接着フィルム面を５インチ２００μｍウエハーの裏面に温度４０℃、圧力０．３ＭＰａで貼り付けし、ダイシングシート機能付きダイアタッチフィルムが付いたウエハーを得た。
その後、このウエハーを、ダイシングソーを用いて、スピンドル回転数３０，０００ｒｐｍ、切断速度５０ｍｍ／ｓｅｃで５ｍｍ×５ｍｍ角の半導体素子のサイズにダイシング（切断）した。次に、ダイシング機能付きダイアタッチフィルムの裏面から突上げし、粘着剤層と接着フィルムとの間で剥離し接着剤層（接着フィルム）が接着した半導体素子を得た。この半導体素子を、ソルダーレジスト（太陽インキ製造（株）製：商品名：ＡＵＳ３０８）をコーティングしたビスマレイミド−トリアジン樹脂基板（回路段差５〜１０μｍ）に、１３０℃、５Ｎ、１．０秒間圧着して、ダイボンディングし、１２０℃、１時間熱処理を行い、接着フィルム部を半硬化させた、１７５℃でワイヤーボンディングした後、１７５℃で封止樹脂ＥＭＥ−Ｇ７６０を封止し、１７５℃で２時間熱処理を行い、封止樹脂を硬化させて１０個の半導体装置を得た。

（比較例１ａ）
接着フィルムとして、比較例１で得られた接着フィルムを用いた以外は、実施例１ａと同様にした。

１．初期埋め込み性
初期埋め込み性（回路充填性）は、各実施例および比較例で得られる樹脂封止前の半導体装置を、走査型超音波探傷機（ＳＡＴ）により、有機基板上の回路段差内に半導体用接着フィルムが充填されている率を評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：充填率が、９０％以上、１００％であった。
○：充填率が、８０％以上、９０％未満であった。
△：充填率が、４０％以上、８０％未満であった。
×：充填率が、４０％未満であった。

２．低温貼り付け性
各実施例および比較例での、接着フィルムを厚み５５０μｍのウエハー裏面に温度４０℃、圧力０．３ＭＰａで貼り付け後の１８０°ピール強度を評価した。
◎：ピール強度が、１００Ｎ／ｍ以上であった。
○：ピール強度が、５０Ｎ／ｍ以上、１００Ｎ／ｍ未満であった。
△：ピール強度が、３０Ｎ／ｍ以上、５０Ｎ／ｍ未満であった。
×：ピール強度が、３０Ｎ／ｍ未満であった。

３．半導体素子への充填材の混入、割れ等の有無
封止樹脂で半導体素子とボンディングワイヤーを封止後、半導体装置の断面観察により
接着フィルムに充填材が入り混んでいないかを顕微鏡により観察した。各符号は、以下の通りである。
◎：接着フィルム中への充填材の混入が、ほとんど無かった。
×：接着フィルム中へ充填材が混入し、一部の半導体素子で割れ等があった。

表２から明らかなように、実施例１ａ〜３ａで得られた半導体装置は、半導体素子の割れ等がほとんど無かった。
また、実施例１および３の半導体装置では、接着フィルムの初期埋め込み性に特に優れていた。

半導体装置の製造工程を示すフロー図である。 半導体装置の製造工程を説明する断面図である。 半導体装置の製造工程を説明する断面図である。 半導体装置の製造工程を説明する断面図である。 半導体装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 接着フィルム
２ 基板
３ 半導体素子
４ ボンディングワイヤー
５ 封止樹脂
１０’ 仮接合体
１０ 半導体装置

Claims (14)

1. 半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とが接着剤を介して接合されており、
   前記半導体素子と、凹凸を有する前記基板とをボンディングワイヤーで電気的に接続した後に、前記半導体素子およびボンディングワイヤーを覆うように封止樹脂で封止してなる半導体装置であって、
   前記封止樹脂は、無機充填材を含有しており、
   前記接着剤は、熱硬化性樹脂と液状の硬化剤とを含む樹脂組成物で構成され、前記封止樹脂を封止する封止温度での弾性率が６ＭＰａ以上のものであり、
   前記半導体素子と前記基板との間における前記凹凸への前記接着剤の埋め込み性は、８０％以上、１００％以下であることを特徴とする半導体装置。
2. 前記接着剤は、ワイヤーボンディングする温度での弾性率が、５ＭＰａ以上である請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記接着剤は、１３０℃での溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以下である請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含むものである請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
5. 前記熱硬化性樹脂の含有量は、前記樹脂組成物全体の６０〜８５重量％である請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
6. 前記樹脂組成物は、さらに硬化触媒を含むものである請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置。
7. 前記硬化触媒は、イミダゾール化合物を含むものである請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記硬化触媒の融点が、１５０℃以上である請求項６または７に記載の半導体装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電子機器。
10. 半導体素子と、凹凸を有する基板とを接着剤を介して仮接合体を得る仮接合工程と、
    前記仮接合体の前記半導体素子と前記基板とをボンディングワイヤーで電気的に接続するワイヤーボンディング工程と、
    前記半導体素子およびボンディングワイヤーを覆うように、無機充填材を含有する封止樹脂で封止する封止工程とを有し、
    前記接着剤は、熱硬化性樹脂と液状の硬化剤とを含む樹脂組成物で構成され、前記封止樹脂を封止する封止温度での弾性率が６ＭＰａ以上であるものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 前記仮接合工程において、前記仮接合体での、前記半導体素子と前記基板との間における前記凹凸への前記接着剤の埋め込み性を、８０％以上、１００％以下にする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
12. さらに、前記仮接合体を構成する前記接着剤を所定の硬化度まで仮硬化させ、該接着剤の弾性率を５Ｍｐａ以上とする第１硬化工程を有するものである請求項１０または１１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記接着剤として、１３０℃での溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ以下であるものを用いる請求項１０ないし１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記封止工程の後に、さらに前記封止樹脂を硬化すると共に、前記接着剤を前記硬化度以上に本硬化する第２硬化工程を有するものである請求項１０ないし１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

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