JP5182094B2 - 半導体電子部品及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、チップオンチップ型の半導体電子部品及びそれを用いた半導体装置に関する。さらに詳しくは、本発明は半導体集積回路の高密度化の要求に対応しうる半導体電子部品及びそれを用いた半導体装置に関する。

近年、電子機器の高機能化及び小型化の要求に伴い、半導体集積回路の高密度実装技術の開発が進められている。そのような実装技術の一つとして、半導体チップ上に他の半導体チップをフェイスダウンで搭載するチップオンチップ型のシステムインパッケージ（ＳｉＰ）がある。この構造は、パッケージの薄型化を図ることができ、電気的接続の信頼性の点で優れていることから着目されている。
チップオンチップ型ＳｉＰにおいて、通常半導体チップ間の接続は微細なバンプを介したフリップチップ方式で行う。この際、電気的接続強度及び機械的接続強度を確保するため半導体チップ間には封止樹脂を注入する（アンダーフィル封止）。
しかし、このアンダーフィル封止工程において、半導体チップ間に注入した封止樹脂がブリードして下段の半導体チップ表面に設けられた外部電極を汚染し、ワイヤーボンディングを行うことが出来ないという問題があった。このため、上段の半導体チップの側面と下段の半導体チップ上に設けられた外部電極との距離を約１．５ｍｍ程度あける必要があった。また、半導体チップ間に接着剤を注入するため、チップギャップを少なくとも４０μｍ程度あける必要があり、半導体集積回路の高密度実装の妨げになっていた。
一方、異方導電フィルムを介して半導体チップ間の電気的接続及び封止を一括で行う方法が知られている。例えば、特開昭６１−２７６８７３号公報（特許文献１）には、半田粒子を含む接着テープが記載されている。同文献では、該接着テープを部材間に介在させて熱圧着することにより、両部材の電気接続部間に半田粒子を介在させ、他部に樹脂成分を充填する方法が記載されている。また、特許第３７６９６８８号公報（特許文献２）では、導電性粒子と該導電性粒子の融点で硬化が完了しない樹脂成分とを含む導電性接着剤を用いた端子間の接続方法が記載されている。
しかしながら、これら何れの方法によってもチップオンチップ型ＳｉＰにおいて半導体集積回路の更なる高密度化を実現することはできなかった。

かかる状況下、半導体集積回路の更なる高密度化の要求に対応しうるチップオンチップ型の半導体電子部品及び半導体装置の開発が望まれている。
本発明者らは、上述した従来技術の問題点に鑑み鋭意検討した結果、接着フィルムの溶融時に樹脂成分のブリードを最小限に抑えて、半導体チップ間の電気的接続及び封止を一括で行うことに成功した。これにより、更なる高密度化の要求に対応しうるチップオンチップ型の半導体電子部品及び半導体装置を得ることができた。
すなわち、本発明は、以下の半導体電子部品及び該半導体電子部品を用いた半導体装置等を提供するものである。
［１］第１の内部電極と第１の外部電極とが設けられた回路面を有する第１の半導体チップと、
前記第１の内部電極と電気的に接続した第２の内部電極が設けられた回路面を有する第２の半導体チップとを備え、
前記第１の半導体チップの回路面と前記第２の半導体チップの回路面とが対向して配設されてなるチップオンチップ型の半導体電子部品であって、
前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間隙には絶縁性樹脂が充填され、
前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの離隔距離は５０μｍ以下であり、
前記第２の半導体チップ側面と前記第１の外部電極との最短離隔距離は１ｍｍ以下であることを特徴とする半導体電子部品。
［２］第１の内部電極と第１の外部電極とが設けられた回路面を有する第１の半導体チップと、
前記第１の内部電極と電気的に接続した第２の内部電極が設けられた回路面を有する第２の半導体チップとを備え、
前記第１の半導体チップの回路面と前記第２の半導体チップの回路面とが対向して配設されてなるチップオンチップ型の半導体電子部品であって、
前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間隙には絶縁性樹脂が充填され、
前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの離隔距離は２５μｍ以下であり、
前記第２の半導体チップ側面と前記第１の外部電極との最短離隔距離は１ｍｍ以下であることを特徴とする半導体電子部品。
［３］隣接した前記第１の内部電極間の最短離隔距離は５０μｍ以下である［１］または［２］記載の半導体電子部品。
［４］前記第２の半導体チップは前記第１の半導体チップの略中央領域に配設されたものである［１］〜［３］のいずれか記載の半導体電子部品。
［５］前記第１の外部電極は前記第１の半導体チップの周縁部に設けられたものである［１］〜［４］のいずれか記載の半導体電子部品。
［６］前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間に、前記第１の内部電極上及び前記第２の内部電極上の少なくとも一方に設けられた半田バンプと、フラックス化合物を含む熱硬化性接着フィルムとを介在させて熱融着させることにより、前記第１の内部電極と前記第２の内部電極とが電気的に接続され、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間隙に前記絶縁性樹脂が充填されたものである［１］〜［５］のいずれか記載の半導体電子部品。
［７］前記熱硬化性接着フィルムは、フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％、硬化性樹脂３０〜８０重量％及びフラックス活性を有する硬化剤１〜２０重量％を含有するものである、［６］記載の半導体電子部品。
［８］前記フィルム形成性樹脂は、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である、［７］記載の半導体電子部品。
［９］前記硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、［７］または［８］記載の半導体電子部品。
［１０］前記フラックス活性を有する硬化剤は、脂肪族ジカルボン酸及びカルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種である、［７］〜［９］のいずれか記載の半導体電子部品。
［１１］前記熱硬化性接着フィルムは、前記熱硬化性接着フィルム上に直径５００μｍのスズ含有半田ボールを配置し、該半田ボールの融点より３０℃高い温度で２０秒間加熱したとき、式（Ｉ）：
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００ （Ｉ）
で表される半田濡れ拡がり率が４０％以上である、［６］〜［１０］のいずれか記載の半導体電子部品。
［１２］前記熱硬化性接着フィルムは、厚みが１００μｍのとき、２２３℃における溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２０００００Ｐａ・ｓである、［６］〜［１１］のいずれか記載の半導体電子部品。
［１３］前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間に、半田粉とフラックス化合物とを含む熱硬化性接着フィルムを介在させて熱融着させることにより、前記第１の内部電極と前記第２の内部電極とが電気的に接続され、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間隙に前記絶縁性樹脂が充填されたものである［１］〜［５］のいずれか記載の半導体電子部品。
［１４］前記熱硬化性接着フィルムの半田粉以外の構成成分は、フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％、硬化性樹脂３０〜８０重量％及びフラックス活性を有する硬化剤１〜２０重量％を含有するものである、［１３］記載の半導体電子部品。
［１５］前記熱硬化性接着フィルムは、半田粉以外の構成成分の合計１００重量部に対して、半田粉３０〜２００重量部を含有するものである、［１３］または［１４］記載の半導体電子部品。
［１６］前記フィルム形成性樹脂は、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である、［１４］または［１５］記載の半導体電子部品。
［１７］前記硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、［１４］〜［１６］のいずれか記載の半導体電子部品。
［１８］前記フラックス活性を有する硬化剤は、脂肪族ジカルボン酸及びカルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種である、［１４］〜［１７］のいずれか記載の半導体電子部品。
［１９］前記熱硬化性接着フィルムの硬化温度Ｔ_１と前記半田粉の融点Ｔ_２とが、式（ＩＩ）
Ｔ_１≧Ｔ_２＋２０℃ （ＩＩ）
であり、
前記半田粉の融点Ｔ_２における前記熱硬化性接着フィルムの溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ〜５０００Ｐａ・ｓである［１３］〜［１８］のいずれか記載の半導体電子部品。
［２０］前記熱硬化性接着フィルムは、厚みが１００μｍのとき、１３８℃における溶融粘度が１Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓである、［１３］〜［１９］のいずれか記載の半導体電子部品
［２１］前記第２の半導体チップの回路面とは反対側の面に半導体チップがさらに配設されてなる［１］〜［２０］のいずれか記載の半導体電子部品。
［２２］第３の内部電極が設けられた回路面を有する第３の半導体チップをさらに備え、
前記第３の半導体チップの回路面は、前記第２の半導体チップの回路面と反対側の面に対向して配設され、
前記第２の半導体チップと前記第３の半導体チップとの間隙には絶縁性樹脂が充填され、
前記第３の内部電極は、前記第２の半導体チップの厚み方向に設けられたスルーホールを介して前記第２の内部電極と電気的に接続してなる［１］〜［２１］のいずれか記載の半導体電子部品。
［２３］［１］〜［２２］のいずれか記載の半導体電子部品が実装されてなる半導体装置。
本発明は、半導体チップ間の離隔距離が５０μｍ以下、好ましくは２５μｍ以下である半導体電子部品を提供することができる。本発明の半導体電子部品を用いることにより、半導体装置としてパッケージ化される部品全体の総厚を薄くすることができ、パッケージ化される部品全体を軽量化することができる。
また本発明は、上段の半導体チップ側面と下段の半導体チップ上に設けられた外部電極との最短離隔距離が１ｍｍ以下である半導体電子部品を提供することができる。本発明の半導体電子部品を用いることにより、一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップの集積密度を高めることができ、また、パッケージ化される部品全体を小型化することができる。
さらに本発明の好ましい態様によれば、本発明は、半導体チップ表面に設けられた内部電極間の最短離隔距離が５０μｍ以下である半導体電子部品を提供することができる。本発明の半導体電子部品を用いることにより、一つのパッケージ内に収容できる情報量を増大させることができる。
また本発明の好ましい態様によれば、本発明は、複数の半導体チップを多段に積層させてなる多段スタック型の半導体電子部品を提供することができる。本発明の好ましい態様によれば、本発明の多段スタック型の半導体電子部品において、半導体チップ間の離隔距離は５０μｍ以下、好ましくは２５μｍ以下であり、上段の半導体チップ側面と下段の半導体チップ上に設けられた外部電極との最短離隔距離は１ｍｍ以下である。また、本発明の好ましい態様によれば、本発明の多段スタック型の半導体電子部品において、半導体チップ表面に設けられた内部電極間の最短離隔距離は５０μｍ以下である。このような本発明の半導体電子部品を用いることにより一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップの集積密度を更に高めることができる。
さらに本発明は、基板上に本発明に係る半導体電子部品が実装されてなる半導体装置を提供することができる。本発明の半導体装置は、一つのパッケージ内に搭載することができる半導体チップの集積密度を高めることができるので、電子機器の高機能化及び小型化の要求に対応することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体電子部品の概略上面図及び概略断面図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る多段スタック型半導体電子部品の概略断面図である。
図３は、本発明の一実施形態に係る半導体電子部品の製造方法の工程説明図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る半導体電子部品の製造方法の工程説明図である。
図５は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
図６は、本発明の一実施形態に係る多段スタック型半導体装置の概略断面図である。
図７は、本発明の実施例に係る半導体電子部品の製造方法の工程説明図である。
図８は、本発明の実施例に係る半導体電子部品の製造方法の工程説明図である。

符号の説明

図中の符号は、下記のものを意味する。
１ 半導体電子部品
２ 多段スタック型半導体電子部品
１０ 第１の半導体チップ
２０ 第２の半導体チップ
３０ 第３の半導体チップ
１１ 第１の内部電極
１２ 外部電極
２０ａ 第２の半導体チップ側面
２１ 第２の内部電極
３０ａ 第３の半導体チップ側面
３１ 第３の内部電極
１００ 半田領域
１０１ 絶縁性領域
１０２ スルーホール
１０３ ＵＢＭ層
１０４ ＵＢＭ層
１０５ 半田バンプ
１０６ 熱硬化性接着フィルム
１０７ 保護膜
１０８ 熱硬化性接着フィルム
１０８ａ 半田粉
１０９ 実装基板
１１０ ワイヤ
１１１ 封止樹脂
１１２ バンプ電極
１１３ 不導態膜
１１４ 熱酸化膜

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
１．半導体電子部品
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る半導体電子部品について説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態の半導体電子部品の概略上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’の概略断面図である。図１（ｂ）において、本実施形態の半導体電子部品１は、内部電極１１が設けられた第１の半導体チップ１０の回路面（図示しない）に、内部電極２１が設けられた第２の半導体チップ２０の回路面（図示しない）が対向するように配設された構成となっている。図１（ｂ）に示すように、内部電極１１は、内部電極２１に対応するようにパターニングされ、対向する内部電極１１と内部電極２１との間には半田領域１００が形成されている。この半田領域１００によって、対向する内部電極間は電気的に接続されている。また、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間隙には絶縁性樹脂が充填されて絶縁性樹脂領域１０１が形成され、この絶縁性樹脂領域１０１によって隣接する内部電極間が電気的に絶縁されている。半導体チップ１０の回路面には、半導体チップ１０の回路面に形成された図示しない集積回路を、シリコン等からなる実装基板に接続するための外部電極１２が設けられている。
半導体チップ１０と半導体チップ２０との離隔距離Ｘは５０μｍ以下であり、好ましくは２５μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下である。後述する本発明の第１実施態様の製造方法により本発明の半導体電子部品を製造する場合、離隔距離Ｘは半田ボールの大きさに依存する。例えば、５０μｍ径の半田ボールを使用した場合、離隔距離Ｘは３５〜４８μｍが好ましく、４０〜４５μｍがより好ましい。また、後述する本発明の第２実施態様の製造方法により本発明の半導体電子部品を製造する場合、離隔距離Ｘは５μｍ以下が好ましく、３μｍ以下がより好ましい。ここで離隔距離Ｘは、半導体チップ１０の回路面と半導体チップ２０の回路面との間の距離をいう。半導体チップ間の接続強度を確保するという点では、離隔距離Ｘは、１μｍ以上であることが好ましい。
また、半導体チップ２０の側面２０ａと半導体チップ１０の回路面に設けられた外部電極１２との最短の離隔距離Ｙは１ｍｍ以下であり、好ましくは０．７ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下である。なお、特に制限されるものではないが、ワイヤーボンディングのスペースを確保する為、最短の離隔距離Ｙは、通常０．０５ｍｍ以上である。ここで、「半導体チップ２０の側面２０ａと半導体チップ１０上に設けられた外部電極１２との最短の離隔距離Ｙ」において、「最短」という用語を用いているのは、各半導体チップ２０の側面２０ａと半導体チップ１０の回路面に設けられた外部電極１２との距離が一定でない場合に、最も近接した距離を表現する意図である。
さらに、半導体チップの回路面に複数設けられた隣接する内部電極間の最短の離隔距離Ｚは、５０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下である。電気的な接続信頼性を確保する点では、最短の離隔距離Ｚは、好ましくは１０〜３０μｍである。ここで、「半導体チップ上に複数設けられた隣接する内部電極間の最短の離隔距離Ｚ」において、「最短」という用語を用いているのは、隣接する内部電極間の離隔距離Ｚが一定でない場合に、最も近接した距離を表現する意図である。
なお、特に制限されないが、第１の半導体チップ１０は、第２の半導体チップ２０よりもサイズが大きいものであることが好ましく、半導体チップの集積密度を向上させる点で、図１（ａ）に示すように、半導体チップ２０は、半導体チップ１０の略中央領域に配設されていることが好ましい。また、半導体チップ１０上に設けられた外部電極１２は、半導体チップ１０の周縁部に設けられていることが好ましい。
半田領域１００は、半田成分が溶融し固着して形成された領域であり、この領域により対向する内部電極間が導通している。半田領域１００に用いられる半田成分は、特に制限されないが、例えば、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及び銅（Ｃｕ）からなる群から選択される少なくとも２種以上を含む合金であることが好ましい。また、半田領域１００に用いられる半田成分の使用量は、対向する内部電極間を導通できる範囲であれば特に制限されない。
また、絶縁性領域１０１は、絶縁性樹脂が充填して形成された領域であり、この領域により隣接する内部電極間が電気的に絶縁されている。絶縁性領域１０１に用いられる絶縁性樹脂は、電気的接続強度及び機械的接着強度を高める点から、硬化性樹脂であることが好ましい。絶縁性領域１０１に用いられる絶縁性樹脂の使用量は、隣接する内部電極間を電気的に絶縁できる範囲であれば特に制限されない。
半田領域１００及び絶縁性領域１０１に用いられる材料等については、後述の製造方法の項において詳しく説明する。
また、特に制限されないが、半導体チップ１０及び２０の厚みは、それぞれ１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、より好ましくは７５０μｍ以下である。また、内部電極、外部電極の大きさや材質は特に制限されず、用途に応じて適宜選択すればよい。なお、本発明に用いられる半導体チップ、内部電極、外部電極等については、例えば、「ＣＳＰ技術のすべてＰａｒｔ２」（萩本英二著、工業調査会発行）のｐ６２〜７２、ｐ８４〜８８、ｐ３９〜６０、「ＳｉＰ技術のすべて」（赤沢隆著、工業調査会発行）のｐ１７６〜１８８、Ｐ１９２〜２０５、特開２００４−６３７５３号公報の記載等を参照することができる。
本実施態様では、上記のような構成を有しているため、パッケージ化される部品全体を薄型化及び小型化することができ、また、パッケージ化される部品全体を軽量化することもできる。
また本発明においては、半導体電子部品１に更に他の半導体が積層されて多段スタック型の半導体電子部品を構成してもよい。図２は、本発明に係る一実施形態である多段スタック型の半導体電子部品の概略断面図である。
図２に示すように、半導体チップ２０の内部電極２１が設けられた回路面とは反対側の面に、内部電極３１が設けられた半導体チップ３０が配設され、多段スタック型の半導体電子部品２が構成されている。
半導体チップ３０の回路面に設けられた内部電極３１は、半田領域１００によって半導体チップ２０の厚み方向に設けられたスルーホール１０２を介して半導体チップ２０の回路面と導通し、半導体チップ２０上の内部電極２１と電気的に接続されている。ここでスルーホール１０２は、例えば、半導体チップ２０の厚み方向にドリル加工等により貫通孔を形成し、該貫通孔の内壁面にめっきを施し、めっきが施された貫通孔内に樹脂剤を充填して形成されている。なお、スルーホールについては、例えば、特開２００１−１２７２４３号公報、特開２００２−０２６２４１号公報等を参照することができる。なお、半導体チップ２０と半導体チップ３０との間隙には絶縁性樹脂が充填されて絶縁性領域１０１が形成されており、この絶縁性領域１０１によって隣接する内部電極間が電気的に絶縁されている。
本実施態様では、このように半導体チップを多段に搭載することもできる。なお、特に制限されるものではないが、半導体チップ２０と半導体チップ３０との間の離隔距離は、半導体チップ１０と半導体チップ２０との離隔距離Ｘと同様の範囲であることが好ましい。また、半導体チップ３０の側面３０ａと半導体チップ１０の回路面に設けられた外部電極１２との最短の離隔距離は、半導体チップ２０の側面２０ａと半導体チップ１０の回路面に設けられた外部電極１２との最短の離隔距離Ｙと同様の範囲であることが好ましい。さらに、半導体チップ３０の回路面に複数設けられた隣接する内部電極間の最短離隔距離は、半導体チップ１０ないし２０の回路面に設けられた隣接する内部電極間の離隔距離Ｚと同様の範囲であることが好ましい。
２．半導体電子部品の製造方法
次に、図３及び４を参照して、本発明に係る一実施態様の半導体電子部品の製造方法について説明する。図３は本発明に係る一実施形態の半導体電子部品の製造方法（第１実施態様）の工程説明図であり、図４は本発明に係る他の一実施形態の半導体電子部品の製造方法（第２実施態様）の工程説明図である。
（１）第１実施態様
まず、図３を参照して、本発明に係る第１実施態様の半導体電子部品の製造方法について説明する。
図３（ａ）に示すように、まず、回路面に内部電極１１が設けられた半導体チップ１０と、回路面に内部電極２１が設けられた半導体チップ２０とを用意する。電気的接続を良好にするために、内部電極１１及び内部電極２１の表面には、予め洗浄、研磨、めっき及び表面活性化等の処理を施しておいてもよい。例えば、図３（ａ）に示したように、内部電極１１及び内部電極２１の表面に、Ｔｉ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ／Ｎｉ等を用いてＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｍｅｔａｌ）層１０３、１０４を形成してもよい。ＵＢＭ層は１層でもよく、複数層でもよい。なお、半導体チップ１０及び２０表面には、予め、半導体素子を保護する目的で表面安定化処理が施されていてもよく、例えばＳｉＮ膜などの不動態膜１１３が形成されていてもよい。また、図示しないが、半田バンプとＵＢＭ層の接合部および内部電極に残留する応力を緩和する層として、ポリイミド膜、ポリベンゾオキサゾール膜、ベンゾシクロブテン膜などの有機樹脂保護膜が形成されていてもよい。
次に、図３（ｂ）に示すように、内部電極１１上及び２１上の少なくとも一方に半田バンプ１０５を形成する。半田バンプ１０５は、めっき法により形成してもよいし、半田ペースト印刷法によって形成してもよい。なお、図３（ａ）では、半田バンプ１０５は内部電極２１上に形成されているが、内部電極１１上にのみ形成されていてもよく、内部電極１１上及び内部電極２１上の両方に形成されていてもよい。半田バンプ１０５は、形成後にリフロー処理が施されていてもよい。
半田バンプ１０５を構成する半田成分は、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及び銅（Ｃｕ）からなる群から選択される少なくとも２種以上を含む合金であることが好ましい。中でも、溶融温度及び機械的な物性を考慮すると、Ｓｎ−Ｂｉの合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの合金、Ｓｎ−Ｉｎの合金等のＳｎを含む合金であることが好ましい。半田バンプの融点は、熱硬化性接着フィルム中の樹脂成分の流動性を充分に確保する点では、通常１００℃以上、好ましくは１３０℃以上とする。また、半田バンプの溶融温度は、接着時に実装基板や半導体チップ上に設けられた素子の熱劣化を防止するためには、通常２５０℃以下、好ましくは２３０℃以下とする。なお、半田バンプの融点は、例えばＤＳＣを用い、昇温速度１０℃／分で半田バンプを構成する半田粉単体を測定した際の吸熱ピーク温度とする。
半田バンプ１０５の大きさは、電気的な接続信頼性を充分に確保するため、直径５μｍ〜５００μｍであることが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜３００μｍ、更に好ましくは２０μｍ〜２００μｍである。
次に、図３（ｃ）に示すように、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間に、フラックス化合物を含む熱硬化性接着フィルム１０６を介在させ、熱硬化性接着フィルム１０６の硬化が完了せず、かつ、半田バンプ１０５が溶融する温度まで徐々に加熱する。加熱により、半田バンプ１０５を構成する半田成分が溶融し、溶融した半田成分が内部電極表面に凝集する。そして、内部電極表面と半田成分とが接合し、半田領域１００を形成して対向する内部電極間を電気的に接続する。
半田バンプの融点における熱硬化性接着フィルムの溶融粘度は、熱硬化性接着フィルムの厚みを１００μｍとした場合、５０Ｐａ・ｓ〜５０００Ｐａ・ｓであることが好ましく、より好ましくは１００Ｐａ・ｓ〜４０００Ｐａ・ｓである。半田バンプの融点における熱硬化性接着フィルムの溶融粘度が上記の範囲であると、半田成分が内部電極間から拡散することを抑制でき、また樹脂成分のブリードを抑制することができる。なお、半導体電子部品の熱劣化を防ぐために熱硬化性接着フィルムの硬化温度は２５０℃未満であることが好ましい。熱硬化性接着フィルムの溶融粘度は、接着フィルムの厚みを１００μｍとしたサンプルを使用し、動的粘弾性測定装置を用い、周波数０．１Ｈｚ、昇温速度１０℃／分で計測することができる。
なお、加熱温度が半田バンプの融点に達した時点で、半導体チップ１０と半導体チップ２０とを加圧して、対向する内部電極間の距離を近づけてもよい。
このようにして、加熱により溶融した半田成分が対向する内部電極間に凝集し、固着して、図３（ｃ）に示すような半田領域１００を形成し、それによって対向する内部電極間が電気的に接続される。他方、熱硬化性接着フィルム１０６に含まれる樹脂成分は、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間隙に充填されて絶縁性領域１０１を形成し、絶縁性領域１０１によって隣接する内部電極間が電気的に絶縁される。
続いて、熱硬化性接着フィルム１０６の樹脂成分を完全に硬化させ、電気的接続強度及び機械的接着強度を確保する。本実施態様では、このようにして対向する内部電極間を電気的に接続し、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間隙を絶縁性樹脂で封止することができる。
（ａ）フラックス化合物
ここで、熱硬化性接着フィルム１０６はフラックス化合物を含む。フラックス化合物は、樹脂成分中を内部電極と半田バンプとの界面に効率良く移動し、半田バンプ１０５表面の酸化膜を除去して、半田バンプの濡れ性を高めることができる化合物である。これにより、対向する内部電極間の接続抵抗値を低下させることができる。このようなフラックス化合物を使用することにより、フラックス洗浄工程を省くことができるので、製造工程を簡略化することができる。
フラックス化合物としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基を含む化合物などが挙げられる。
フェノール性水酸基含有化合物としては、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、２，６−キシレノール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−エチルフェノール、２，４−キシレノール、２，５キシレノール、ｍ−エチルフェノール、２，３−キシレノール、メジトール、３，５−キシレノール、ｐ−ターシャリブチルフェノール、カテコール、ｐ−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＦ、ビフェノール、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、ｏ−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＦノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等が挙げられる。
また、カルボキシル基含有化合物としては、例えば、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、フェノール類等が挙げられる。
ここで、脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。
脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
芳香族酸無水物としては、無水フタル酸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無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。
脂肪族カルボン酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ピメリン酸等が挙げられる。中でも、ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＯＯＨ（ｎは０〜２０の整数である）で表される脂肪族カルボン酸が好適であり、例えば、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸が好ましい。
芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレートニ酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）、４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−２−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸等が挙げられる。
これらの中でも、熱硬化性接着フィルムの樹脂成分の硬化剤として作用しうる化合物が好ましい。すなわち、本実施態様に用いられるフラックス化合物は、半田バンプ表面の酸化膜を、導電部材と電気的に接合できる程度に還元する作用を示し、且つ、樹脂成分と結合する官能基を有する化合物（フラックス活性を有する硬化剤）であることが好ましい。フラックス活性を有する硬化剤は、熱硬化性接着フィルムの溶融時は、半田バンプ表面の酸化膜を還元して、半田バンプを構成する半田成分の濡れ性を高め、半導体チップの対向する内部電極間への半田成分の凝集を促し、半田領域の形成を容易にする。一方、半導体チップ間の電気的接続が形成された後は、硬化剤として機能し、樹脂に付加して、樹脂の弾性率又はＴｇを高めることができる。上記のようなフラックス活性を有する硬化剤を用いることにより、フラックス洗浄を行う必要がなく、フラックス成分残渣に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
本発明に用いられるフラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基を少なくとも１個有していることが好ましい。フラックス活性を有する硬化剤に含まれる樹脂成分と結合する官能基は、使用される硬化性樹脂の種類等によって適宜選択することができる。例えば、樹脂成分にエポキシ樹脂を含む場合、フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基と、エポキシ基と反応する基（例えば、カルボキシル基、水酸基、アミノ基等）とを有していてもよい。
具体的に、本発明に用いられるフラックス活性を有する硬化剤は、脂肪族ジカルボン酸及びカルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本発明に用いられる脂肪族ジカルボン酸は、脂肪族炭化水素にカルボキシル基が２個結合した化合物であれば特に限定されない。脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和の非環式であってもよいし、飽和又は不飽和の環式であってもよい。脂肪族炭化水素基が非環式の場合には、直鎖状でもよいし、分岐状でもよい。
上記脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、下記式（１）で表される化合物が挙げられる。
ＨＯＯＣ−（ＣＨ_２）_ｎ−ＣＯＯＨ （１）
式中、ｎは１〜２０の整数であり、３〜１０の整数であることが好ましい。この範囲であると、フラックス活性、接着時のアウトガス及び熱硬化性接着フィルムの硬化後の弾性率及びガラス転移温度のバランスが良好である。特に、ｎを３以上とすることにより、熱硬化性接着フィルムの硬化後の弾性率増加を抑制し、被接着物との接着性を向上させることができる。また、ｎを１０以下とすることにより、弾性率の低下を抑制し、接続信頼性を更に向上させることができる。
上記式（１）で示される化合物の具体例としては、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、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸等が挙げられる。中でも、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデンカン二酸が好ましく、セバシン酸が特に好ましい。
カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物としては、サリチル酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸）等の安息香酸誘導体；１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体；フェノールフタリン；ジフェノール酸等が挙げられる。中でも、フェノールフタリン、ゲンチジン酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸が好ましく、フェノールフタリン、ゲンチジン酸、又はこれらの組み合わせが特に好ましい。
なお、これらの化合物は何れも吸湿し易く、ボイドの原因となるため、使用する際は前もって乾燥させておくことが好ましい。
本発明において、フラックス活性を有する硬化剤は、１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
フラックス化合物の含有量は、熱硬化性接着フィルムの構成成分の合計量に対して０．１〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは１〜２０重量％、さらに好ましくは３〜１８重量％、特に好ましくは５〜１５重量％である。この範囲であると、半田バンプ表面の酸化膜を電気的に接合できる程度に十分に還元することができ、かつ、樹脂成分の硬化時には、樹脂中に効率よく付加して、樹脂の弾性率又はＴｇを高めることができる。また、未反応のフラックス化合物に起因するイオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
（ｂ）樹脂成分
次に、本発明に用いられる熱硬化性接着フィルムは、フラックス化合物に加えて、樹脂成分を含む。用いられる樹脂成分は、所望の成膜性及び溶融粘度が得られることから熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等が挙げられる。中でも、硬化性と保存性が良好であり、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性が優れていることからエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロビトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、（メタ）アクリル系樹脂（アクリルゴムを含む）等が挙げられる。接着性や他の樹脂との相溶性を向上させる目的でニトリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基を有する樹脂を用いることが好ましく、（メタ）アクリル系樹脂を用いることが特に好ましい。
例えば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂の配合比は、熱硬化性接着フィルムの構成成分の合計量に対し２０〜８０重量％であることが好ましい。また、熱可塑性樹脂として（メタ）アクリル系樹脂を用いる場合、（メタ）アクリル系樹脂の配合比は、熱硬化性接着フィルムの構成成分の合計量に対し、１０〜５０重量％であることが好ましい。
より具体的に、本発明に用いられる熱硬化性接着フィルムは、樹脂成分として、フィルム形成性樹脂と硬化性樹脂とを含むことが好ましい。
（フィルム形成性樹脂）
本発明に用いられるフィルム形成性樹脂は、有機溶媒に可溶であり、単独で製膜性を有するものであれば特に限定されない。フィルム形成性樹脂は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のいずれも使用することができ、これらを併用することもできる。
フィルム形成性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン等を挙げることができる。これらは、１種で用いても、２種以上を併用してもよい。中でも、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本明細書において、（メタ）アクリル系樹脂とは、（メタ）アクリル酸及びその誘導体の重合体、あるいは（メタ）アクリル酸及びその誘導体と他の単量体との共重合体を意味する。ここで、（メタ）アクリル酸などと表記するときは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。
（メタ）アクリル系樹脂の具体例としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸−２−エチルヘキシル等のポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル等のポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリアクリルアミド、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体、メタクリル酸メチル−α−メチルスチレン共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート−メタクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミド共重合体等を例示することができる。中でも、アクリル酸ブチル−アクリル酸エチル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エチル−アクリロニトリル−Ｎ，Ｎジメチルアクリルアミドが好ましい。
なお、ニトリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基などの官能基を有する単量体を共重合させてなる（メタ）アクリル系樹脂を用いることにより、被着体への密着性及び他の樹脂成分との相溶性を向上させることができる。このような（メタ）アクリル系樹脂において、前記官能基を有する単量体の使用量は特に限定されないが、（メタ）アクリル系樹脂の全重量に対し、０．１〜５０ｍｏｌ％であることが好ましく、より好ましくは０．５〜４５ｍｏｌ％、更に好ましくは１〜４０ｍｏｌ％である。配合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（メタ）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、より好ましくは１５万〜１００万、更に好ましくは２５万〜９０万である。重量平均分子量が前記範囲であると製膜性を向上させることができる。
フィルム形成性樹脂としてフェノキシ樹脂が用いられる場合、その数平均分子量は、好ましくは５０００〜１５０００であり、より好ましくは６０００〜１４０００、更に好ましくは８０００〜１２０００である。このようなフェノキシ樹脂を用いることにより、硬化前の熱硬化性接着フィルムの流動性を抑制し、かつ、熱硬化性接着フィルムの層間厚みを均一にすることができる。フェノキシ樹脂の骨格は、ビスフェノールＡタイプ、ビスフェノールＦタイプ、ビフェニル骨格タイプなどが挙げられるが、これらに限定されない。これらの中でも、飽和吸水率が１％以下であるフェノキシ樹脂は、接着時や半田実装時の高温下において、発泡又は剥離などの発生を抑えることができるため好ましい。なお、飽和吸水率は、フェノキシ樹脂を２５μｍ厚のフィルムに加工し、１００℃雰囲気中で１時間乾燥（絶乾状態）し、さらに、そのフィルムを４０℃９０％ＲＨ雰囲気の恒温高湿層に放置し、重量変化を２４時間おきに測定し、重量変化が飽和した時点の重量を用いて、下記式により算出することができる。
飽和吸水率（％）＝｛（飽和した時点の重量）−（絶乾時点の重量）｝／（絶乾時点の重量）×１００
本発明に用いられるポリイミド樹脂は、繰り返し単位中にイミド結合を持つ樹脂であれば特に限定されない。例えば、ジアミンと酸二無水物を反応させ、得られたポリアミド酸を加熱、脱水閉環することにより得られるものが挙げられる。ジアミンとしては、芳香族ジアミンである、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニル、４，６−ジメチル−ｍ−フェニレンジアミン、２，５−ジメチル−ｐ−フェニレンジアミン、シロキサンジアミンである、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられ、単独でも２種以上混合して用いて良い。また、酸二無水物としては、３，３，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、ピロメリット酸二無水物、４，４’−オキシジフタル酸二無水物等が挙げられ、単独でも２種以上混合して用いても良い。ポリイミド樹脂は、溶剤に可溶なものでも、不溶なものでも使用できるが、溶剤可溶性のものが他の成分と混合する際のワニス化が容易であり、取り扱いに優れている。特に、シロキサン変性ポリイミド樹脂は、様々な有機溶媒に溶かすことができるため好適に用いられる。
フィルム形成性樹脂は市販品を用いてもよく、本発明の効果を損ねない範囲で、各種可塑剤、安定剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料等の添加剤を配合したものであってもよい。
フィルム形成性樹脂の配合量は、熱硬化性接着フィルムの構成成分の合計量に対して、１０〜５０重量％であり、好ましくは１５〜４０重量％、更に好ましくは２０〜３５重量％である。この範囲であると、熱硬化性接着フィルムの溶融前の樹脂成分の流動性を抑制することができ、熱硬化性接着フィルムの取り扱いが容易になる。
（硬化性樹脂）
本発明に用いられる硬化性樹脂は、通常、半導体用の接着成分として使用できるものであれば特に限定されない。例えば、硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等が挙げられる。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。
エポキシ樹脂は、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂のうち、いずれを使用してもよい。また、樹脂が室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂とを併用してもよい。これにより、樹脂の溶融挙動の設計自由度を更に高めることができる。
室温で固形のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ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、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、３官能エポキシ樹脂、４官能エポキシ樹脂等が挙げられる。更に具体的には、固形３官能エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が好適に使用される。これらは、１種で用いても、２種以上を併用してもよい。
室温で固形のエポキシ樹脂の軟化点は、好ましくは４０〜１２０℃であり、より好ましくは５０〜１１０℃であり、更に好ましくは６０〜１００℃である。この範囲であると、熱硬化性接着フィルムのタック性を抑えることができ、熱硬化性接着フィルムの取り扱いが容易となる。
室温で液状のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とを併用してもよい。
室温で液状のエポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは１５０〜３００であり、より好ましくは１６０〜２５０であり、更に好ましくは１７０〜２２０である。エポキシ当量がこの範囲より低いと硬化物の収縮率が大きくなる傾向があり、上記熱硬化性接着フィルムを用いて接着した半導体チップに反りが生じることがある。また、エポキシ当量がこの範囲より高いとフィルム形成性樹脂、特にポリイミド樹脂との反応性が低下する場合がある。
エポキシ樹脂等の硬化性樹脂は市販品を用いてもよく、本発明の効果を損ねない範囲で、各種可塑剤、安定剤、無機フィラー、帯電防止剤や顔料等の添加剤を配合したものであってもよい。
硬化性樹脂の配合量は、熱硬化性接着フィルムの構成成分の合計量に対して、３０〜８０重量％であり、好ましくは３５〜７５重量％、更に好ましくは４０〜７０重量％である。この範囲であると、半導体チップ間の電気的接続強度及び機械的接着強度を確保することができる。
（ｃ）硬化剤
また、熱硬化性接着フィルムには、フェノール樹脂などの、フラックス活性を有する硬化剤以外の硬化剤が更に配合されていてもよい。用いられる硬化剤としては、フェノール類、アミン類、チオール類等が挙げられる。これらは、使用される硬化性樹脂の種類等に応じて適宜選択すればよい。例えば、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が使用される場合、硬化剤としては、エポキシ樹脂との良好な反応性、硬化時の低寸法変化及び硬化後の適切な物性（例えば、耐熱性、耐湿性等）が得られる点でフェノール類が好適に用いられる。
本発明に用いられるフェノール類は、特に限定されるものではないが、熱硬化性接着フィルムの硬化後の物性が優れていることから、２官能以上であることが好ましい。例えば、ビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＡ、ビフェノール、ビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＦ、トリスフェノール、テトラキスフェノール、フェノールノボラック類、クレゾールノボラック類等が挙げられる。中でも、溶融粘度、エポキシ樹脂との反応性が良好であり、硬化後の物性が優れていることから、フェノールノボラック類及びクレゾールノボラック類が好適に用いられる。
硬化剤の配合量は、使用する硬化性樹脂や硬化剤の種類、あるいはフラックス活性を有する硬化剤の種類や使用量によって適宜選択すればよい。例えば、硬化剤として、フェノールノボラック類を使用する場合、その配合量は、硬化性樹脂を確実に硬化させる点で、熱硬化性接着フィルムの構成成分の合計量に対して、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上である。エポキシ樹脂と未反応のフェノールノボラック類が残留していると、イオンマイグレーションの要因となる。したがって、残渣として残らないようにするためには、好ましくは５０重量％以下、より好ましくは３０重量％以下、さらに好ましくは２５重量％以下とする。
フェノールノボラック樹脂の配合量は、エポキシ樹脂に対する当量比で規定してもよい。例えば、エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック樹脂の当量比は、０．５〜１．２であり、好ましくは０．６〜１．１であり、更に好ましくは０．７〜０．９８である。エポキシ樹脂に対するフェノールノボラック樹脂の当量比を０．５以上とすることにより、硬化後の耐熱性、耐湿性を確保することができる。一方、この当量比を１．２以下とすることにより、硬化後のエポキシ樹脂と未反応の残留フェノールノボラック樹脂の量を低減することができ、耐イオンマイグレーション性が良好となる。
これらの硬化剤は、１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
（ｄ）硬化促進剤
熱硬化性接着フィルムは、硬化促進剤を更に含んでもよい。硬化促進剤は樹脂の種類に応じて適宜選択すればよいが、例えば、融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物を使用することができる。使用される硬化促進剤の融点が１５０℃以上であると、熱硬化性接着フィルムの硬化が完了する前に半田成分が内部電極表面に移動することができ、内部電極間の接続を良好なものとすることができる。融点が１５０℃以上のイミダゾール化合物としては、２−フェニルヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４−メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられる。
硬化促進剤の配合量は適宜選択すればよいが、例えば、硬化促進剤として、イミダゾール化合物を使用する場合、熱硬化性接着フィルム１０６の構成成分の合計量に対し、０．００５〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０．０１〜５重量％程度である。イミダゾール化合物の配合量を０．００５重量％以上とすることにより、硬化促進剤としての機能を更に効果的に発揮させて、熱硬化性接着フィルムの硬化性を向上させることができる。また、イミダゾールの配合量を１０重量％以下とすることにより、半田バンプを構成する半田成分の溶融温度における樹脂の溶融粘度が高くなりすぎず、良好な半田接合構造が得られる。また、熱硬化性接着フィルムの保存性を更に向上させることができる。
これらの硬化促進剤は、１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
（ｅ）シランカップリング剤
また、熱硬化性接着フィルムは、シランカップリング剤を更に含んでもよい。シランカップリング剤を含むことにより、半導体チップに対する接着フィルムの密着性を高めることができる。シランカップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が使用できる。これらは１種で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。シランカップリング剤の配合量は、適宜選択すればよいが、熱硬化性接着フィルムの構成成分の合計量に対し、０．０１〜５重量％が好ましく、より好ましくは０．０１〜５重量％、更に好ましくは０．０５〜５重量％、特に好ましくは０．１〜２重量％である。
上記成分のほか、本実施態様に用いられる熱硬化性接着フィルムには、樹脂の相溶性、安定性、作業性等の各種特性向上のため、各種添加剤が適宜配合されていてもよい。
これらの成分を溶媒中に混合し、得られたワニスをポリエステルシート等の剥離処理を施した基材上に塗布し、所定の温度で、実質的に溶媒を含まない程度にまで乾燥させて熱硬化性接着フィルム１０６を得ることができる。用いられる溶媒は、使用される成分に対し不活性なものであれば特に限定されないが、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ＤＩＢＫ（ジイソブチルケトン）、シクロヘキサノン、ＤＡＡ（ジアセトンアルコール）等のケトン類、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＢＥ（ニ塩基酸エステル）、ＥＥＰ（３−エトキシプロピオン酸エチル）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）等が好適に用いられる。溶媒の使用量は、溶媒に混合した成分の固形分が１０〜６０重量％となる範囲であることが好ましい。
熱硬化性接着フィルム１０６の厚みは、特に限定されるものではないが、１μｍ〜５０μｍが好ましく、より好ましくは３μｍ〜３０μｍである。この範囲であると、半導体チップの間隙に樹脂成分を十分に充填することができ、樹脂成分の硬化後の機械的接着強度を確保することができる。また、対向する内部電極間の電気的接続を確保することができ、所望の半導体チップ間の離隔距離を得ることができる。熱硬化性接着フィルム１０６の大きさは、使用する際に半導体チップ１０と半導体チップ２０との接続面が被覆される大きさに合わせて適宜調整される。フィルム１０６の大きさは、接着性等の問題を考慮すると、半導体チップの面積の少なくとも半分より大きいことが望ましい。
また、熱硬化性接着フィルム１０６は、所望の半田濡れ拡がり率（％）を有していることが好ましい。すなわち、熱硬化性接着フィルム１０６は、熱硬化性接着フィルム上に直径５００μｍのスズ含有半田ボールを配置し、該半田ボールの融点より３０℃高い温度で２０秒間加熱したとき、式（Ｉ）
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００ （Ｉ）
で表される半田濡れ拡がり率が４０％以上であることが好ましい。半田バンプを用いて回路基板を金属接合する場合、半田の濡れ拡がり率が大きい程、金属間結合が助長され、接合強度が増加する。接合不良の発生が防止されるのに十分な半田濡れ拡がり率は４０％以上であるが、接合確率を高め、接合後の種々の環境下における接合信頼性を考慮すると、半田濡れ拡がり率は、４５％以上であることがより好ましく、更に好ましくは５０％以上である。
なお、半田濡れ拡がり率が６０％以上であるときは、前述したフラックス化合物は、脂肪族ジカルボン酸を含有することが好ましい。半田濡れ拡がり率が６０％以上と高く、強い還元力が必要な場合は、フラックス活性がより高い脂肪族ジカルボン酸を用いることにより、半田成分の濡れ性を高め、電気的接続信頼性を確保することが望ましいからである。
一方、半田濡れ拡がり率が４０％〜６０％であるときは、フラックス化合物は、カルボキシル基とフェノール性水酸基とを有する化合物を含有することが好ましい。半田濡れ拡がり率が上記の範囲であり、それほど強い還元力が必要でない場合は、硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）との反応性が高い化合物を用い、フラックス残渣に起因するイオンマイグレーションの発生をより効果的に抑制できることが望ましいからである。
半田濡れ拡がり率の測定条件は、半田ボールが濡れ拡がる程度のばらつきを低減するために、半田ボールの融点よりも３０℃高い温度で加熱し、また、加熱時間は、フラックス化合物が溶融し、半田ボールの表面に移動して半田が濡れ拡がるまでの時間、及び半田が濡れ拡がる程度のばらつきを考慮して２０秒とする。
半田濡れ拡がり率は、具体的には、下記の測定方法により求められる。
（１）ベアＣｕ板（平井精密工業（株）製）に厚み１５μｍの熱硬化性接着フィルムを貼り付ける。
（２）熱硬化性接着フィルム上に下記の直径が５００μｍの半田ボールを静置させる。
（ｉ）「Ｍ３１」（Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、融点２１７℃、千住金属工業（株）製）
（ｉｉ）「Ｌ２０」（Ｓｎ／Ｂｉ、融点１３８℃、千住金属工業（株）製）
（３）ＡＳＴＭ Ｂ ５４５に準じて、各半田の融点よりも３０℃高い温度にホットプレートを加熱し、上記サンプルをホットプレート上で２０秒間加熱する。
（４）ベアＣｕ板上に濡れ拡がった半田ボールの高さを計測する。
（５）下記の式（Ｉ）により、半田濡れ広がり率を算出する。
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００ （Ｉ）
また、厚み１００μｍのとき、２２３℃における熱硬化性接着フィルム１０６の溶融粘度は１０〜２０００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。該溶融粘度を１０Ｐａ・ｓ以上とすることにより、加熱時に熱硬化性接着フィルム１０６が被着物である半導体チップからブリードすることによる接続信頼性の低下、及び周辺部材への汚染を抑制することができる。また、気泡の発生、半導体チップの間隙に樹脂成分が十分に充填されない等の不良も防止することができる。更に、半田が濡れ拡がりすぎてしまい、隣接電極間でショートするといった問題も防止することが可能である。また、溶融粘度を２０００００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、半田バンプと半導体チップに設けられた内部電極とが金属接合する際に、半田バンプと該内部電極間の樹脂が排除されるため、接合不良を抑制することが可能になる。溶融粘度は、より好ましくは１０〜１００００であり、更に好ましくは５０〜５０００Ｐａ・ｓであり、特に好ましくは３００〜１５００Ｐａ・ｓである。
熱硬化性接着フィルム１０６の溶融粘度は、以下の測定方法により求められる。すなわち、厚み１００μｍの熱硬化性接着フィルムを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）製）で昇温速度３０℃／ｍｉｎ、周波数１．０Ｈｚで歪み一定−応力検知で測定し、Ｓｎ／Ａｇ＝９６．５／３．５の融点である雰囲気温度２２３℃における粘度を測定値とする。
（２）第２実施態様
次に、図４を参照して、本発明に係る第２実施態様の半導体電子部品の製造方法について説明する。
図４（ａ）に示すように、内部電極１１が設けられた半導体チップ１０と、内部電極２１が設けられた半導体チップ２０とを、互いに内部電極が設けられた面（回路面）が対向するように配置する。
半導体チップ１０及び半導体チップ２０の表面には、それぞれ内部電極１１、２１を開口するように保護膜１０７が形成されていてもよい。例えば、ポリイミド膜、ポリベンゾオキサゾール膜、ベンゾシクロブテン膜などの有機樹脂の保護膜が形成されていてもよい。これにより、半田成分が対向する内部電極間に誘導されやすくなり、内部電極間の電気的接続を良好にすることができる。また、応力緩和層としても機能することができる。なお、保護膜１０７の形状は、上記のような機能を有するものであれば、図示した形状には限定されない。また、内部電極１１及び内部電極２１の表面には、予め洗浄、研磨、めっき、表面活性化等の処理を施しておいてもよい。例えば、図４（ａ）に示したように、内部電極１１及び内部電極２１の表面に、Ｔｉ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ／Ｎｉ等を用いてＵＢＭ（Ｕｎｄｅｒ Ｂｕｍｐ Ｍｅｔａｌ）層１０３を形成してもよい。ＵＢＭ層は１層でもよく、複数層でもよい。なお、半導体チップ１０及び２０表面には、予め、半導体素子を保護する目的で表面安定化処理が施されていてもよく、例えばＳｉＮ膜などの不動態膜１１３が形成されていてもよい。
続いて、図４（ｂ）に示すように、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間に熱硬化性接着フィルム１０８を介在させる。熱硬化性接着フィルム１０８には半田粉１０８ａとフラックス化合物（図示せず）とが含まれている。そして、熱硬化性接着フィルム１０８の硬化が完了せず、かつ、熱硬化性接着フィルム１０８中の半田粉１０８ａが溶融する温度まで徐々に加熱する。加熱により、図４（ｃ）に示すように、半田粉１０８ａが溶融し、樹脂成分中を移動して内部電極表面に自己整合的に凝集し、半田領域１００を形成する。この半田領域１００により、内部電極表面と溶融した半田粉が接合して対向する内部電極間が電気的に接続される。他方、半導体チップ間の間隙には熱硬化性接着フィルムの樹脂成分が充填され絶縁性領域１０１を形成する。これにより、隣接する内部電極間が電気的に絶縁される。
加熱温度は、半田粉及び熱硬化性接着フィルムの組成によって適宜選択されるものではあるが、本実施態様においては、熱硬化性接着フィルム１０８の硬化温度Ｔ_１と半田粉１０８ａの融点Ｔ_２とが、次式（ＩＩ）を満たしていることが好ましい。
Ｔ_１≧Ｔ_２＋２０℃ （ＩＩ）
熱硬化性接着フィルム１０８の硬化温度Ｔ_１と半田粉１０８ａの融点Ｔ_２とがこの関係を満たしていると、熱硬化性接着フィルムの硬化を制御しながら、対向する内部電極間に溶融した半田成分が自己整合的に凝集することができる。硬化温度Ｔ_１は、融点Ｔ_２＋３０℃以上であることがより好ましく、融点Ｔ_２＋５０℃以上であることが更に好ましい。なお、熱硬化性接着フィルムの硬化温度Ｔ_１は、例えばＤＳＣを用い、昇温速度１０℃／分で接着フィルムを測定した際の吸熱ピーク温度とする。また、半田粉の融点Ｔ_２は、例えばＤＳＣを用い、昇温速度１０℃／分で半田粉単体を測定した際の吸熱ピーク温度とする。
なお、半田粉を構成する半田成分は前記半田バンプを構成する半田成分と同じものを使用することができる。半田成分は、半田粉が所望の融点になるように適宜選択すればよい。
また、半田粉の融点Ｔ_２における熱硬化性接着フィルムの溶融粘度は、５０Ｐａ・ｓ〜５０００Ｐａ・ｓであることが好ましく、より好ましくは１００Ｐａ・ｓ〜４０００Ｐａ・ｓである。この範囲にすることにより、半田成分が内部電極間から拡散することを抑制でき、また樹脂成分のブリードを抑制することができる。熱硬化性接着フィルムの溶融粘度は、接着フィルムの厚みを１００μｍとしたサンプルを使用し、動的粘弾性測定装置を用い、周波数０．１Ｈｚ、昇温速度１０℃／分で計測することができる。
なお、加熱温度が半田粉の融点に達した時点で、半導体チップ１０と半導体チップ２０とを加圧して、対向する内部電極間の距離を近づけてもよい。
続いて、熱硬化性接着フィルム１０８の樹脂成分を完全に硬化させ、電気的接続強度及び機械的接着強度を確保する。こうして対向する内部電極１１と内部電極２１とを電気的に接続し、半導体チップ１０と半導体チップ２０との間隙を絶縁性樹脂で封止することができる。
ここで、半田粉の平均粒径は、半導体チップの表面積及び所望の半導体チップ間の離隔距離に応じて適宜選択されるが、１〜１００μｍ程度であることが好ましく、より好ましくは５〜１００μｍ、更に好ましくは１０〜５０μｍである。この範囲であると、内部電極表面に半田成分を確実に集合させることができる。また、隣接する内部電極間をブリッジすることを抑制し、隣接する内部電極間のショートを防止できる。半田粉の平均粒径は、例えばレーザー回折散乱法により測定される。
また、半田粉の融点は、熱硬化性接着フィルム１０８を接着する際の樹脂の流動性を充分に確保する観点では、通常１００℃以上、好ましくは１３０℃以上とする。また、半田粉の融点は、接着時に実装基板や半導体チップ上に設けられた素子の熱劣化を防止するためには、通常２５０℃以下、好ましくは２３０℃以下とする。半田粉の配合量は、半田粉以外の熱硬化性接着フィルムの構成成分の合計１００重量部に対して２０〜１５０重量部であることが好ましく、より好ましくは４０〜１００重量部である。
なお、熱硬化性接着フィルム１０８に含まれるフラックス化合物は、前記実施態様で例示したものと同じものを使用することができる。また、半田粉以外の熱硬化性接着フィルム１０８の構成成分及び配合量は、前述した熱硬化性接着フィルム１０６の説明で例示したものと同じものを用いることができる。なお、各成分の配合比は、半田粉を除いた成分の合計に対する量で規定される。これらの各成分と半田粉とを溶媒に混合し、得られたワニスをポリエステルシートに塗布し、乾燥させて熱硬化性接着フィルム１０８を得ることができる。
熱硬化性接着フィルム１０８の厚みは、特に限定されるものではないが、１μｍ〜５０μｍが好ましく、より好ましくは３μｍ〜３０μｍである。この範囲であると、半導体チップの間隙に樹脂成分を十分に充填することができ、樹脂成分の硬化後の機械的接着強度を確保することができる。
本実施態様において、厚み１００μｍのとき、１３８℃における熱硬化性接着フィルム１０８の溶融粘度は、１Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。この範囲にすることにより、半田成分が内部電極から拡散することを抑制できると共に、樹脂成分のブリードを抑制することができる。なお、熱硬化性接着フィルムの溶融粘度は、厚み１００μｍの熱硬化性接着フィルムを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）製）で昇温速度１０℃／ｍｉｎ、周波数０．１Ｈｚで歪み一定−応力検知で測定し、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８の融点である雰囲気温度１３８℃における粘度を測定値とする。
上記溶融粘度を１Ｐａ・ｓ以上とすることにより、半田粉が被着物である半導体チップからはみ出すことが無く、絶縁不良を抑制できる。また、加熱時に熱硬化性接着フィルム１０８が被着物である半導体チップからブリードすることによる接続信頼性の低下、及び周辺部材への汚染を抑制することができる。更に、気泡の発生、半導体チップの間隙に樹脂成分が十分に充填されない等の不良も防止することができる。また、溶融粘度を１００００Ｐａ・ｓ以下とすることにより、半田粉とフラックス活性を有する硬化剤の接触確率が高まり、酸化膜の還元が効率的に行われる。また、半田粉が動きやすいため、被着物である半導体チップの電極間に半田粉が残存する確率が低減し、絶縁不良の発生を抑制できる。また、半田バンプと半導体チップに設けられた内部電極とが金属接合する際に、半田バンプと該内部電極間の樹脂が排除されるため、接合不良を抑制することが可能になる。上記溶融粘度は、より好ましくは１０〜１００００Ｐａ・ｓであり、更に好ましくは５０〜５０００Ｐａ・ｓであり、特に好ましくは１００〜４０００Ｐａ・ｓであり、最も好ましくは１００〜２０００Ｐａ・ｓである。
熱硬化性接着フィルム１０８の大きさは、使用する際に半導体チップ１０と半導体チップ２０との接続面が被覆される大きさに適宜調整される。フィルム１０８の大きさは、接着性等の問題を考慮すると、半導体チップの面積の少なくとも半分より大きいことが望ましい。
本発明の一実施形態である多段型の半導体電子部品も、スルーホールが形成された半導体チップ上に他の半導体チップを電気的に接続することにより、上記と同様にして製造することができる。なお、本発明の範囲には、これらの製造方法により製造された半導体電子部品も含まれる。
３．半導体装置
次に、図５及び６を参照して、本発明の一実施形態である半導体電子部品が基板上に実装されてなる半導体装置を説明する。図５は、本発明の一実施形態である半導体電子部品１が実装されてなる半導体装置の概略断面図である。また、図６は、本発明の他の一実施形態である多段スタック型の半導体電子部品２が実装されてなる半導体装置の概略断面図である。なお、図中の符号は、半導体電子部品１、半導体電子部品２の説明中の符合と対応している。
図５に示されるように、半導体チップ１０上に設けられた外部電極１２と実装基板１０９上に設けられた電極（図示せず）とがワイヤ１１０により電気的に接続され、半導体電子部品１が実装基板１０９上に実装されている。半導体電子部品１、実装基板１０９及びワイヤ１１０は、封止樹脂１１１により封止されている。また、実装基板１０９の裏面には、複数のバンプ電極１１２が設けられている。
また、図６においても同様に、半導体チップ１０上に設けられた外部電極１２と実装基板１０９上に設けられた電極（図示せず）とがワイヤ１１０により電気的に接続され、半導体電子部品２が実装基板１０９上に実装されている。半導体電子部品２、実装基板１０９及びワイヤ１１０は、封止樹脂１１１により封止されている。また、実装基板１０９の裏面には、複数のバンプ電極１１２が設けられている。
本実施態様の半導体装置は、実装基板上に搭載される半導体電子部品として本発明に係る半導体電子部品を用いることにより、パッケージ全体の薄型化及び小型化を図ることができる。また、本実施態様の半導体装置は、半導体電子部品の内部電極間の離隔距離を小さくすることにより高機能化を図ることもできる。
本実施形態の半導体装置は、電子機器の高機能化及び小型化に対応することができる。本実施形態の半導体装置は、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、プリンタ等に広く用いることができる。

以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
＜熱硬化性接着フィルムの作製＞
以下のようにして熱硬化性接着フィルムＡ〜Ｙを作製した。
（１）熱硬化性接着フィルムＡの作製
表１に示した処方Ａの配合で各成分をアセトンに固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記アセトンが揮発する温度７０℃で３分間乾燥させて、厚み２５μｍの熱硬化性接着フィルムＡを作製した。
（２）熱硬化性接着フィルムＢの作製
表１に示した処方Ｂの配合で各成分をＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記ＮＭＰが揮発する温度１５０℃で３分間乾燥させて、厚み１５μｍの熱硬化性接着フィルムＢを作製した。
（３）熱硬化性接着フィルムＣ〜Ｆの作製
表１に示した処方Ｃ〜Ｆの配合で各成分をアセトンに固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記アセトンが揮発する温度７０℃で３分間乾燥させて、それぞれ厚み１５μｍの熱硬化性接着フィルムＣ〜Ｆを作製した。なお、処方Ｃ、Ｄに含まれるシリコン変性ポリイミドは、次のようにして合成した。
（シリコン変性ポリイミドの合成）
乾燥窒素ガス導入管、冷却器、温度計、撹拌機を備えた四口フラスコに、脱水精製したＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）２００ｇを入れ、窒素ガスを流しながら１０分間激しくかき混ぜた。
次に、１，３−ビス−（３−アミノフェノキシ）ベンゼン２９ｇ、３，３−（１，１，３，３，５，５，７，７，９，９，１１，１１，１３，１３，１５，１５，１７，１７，１９，１９−エイコサメチル−１，１９−デカシロキサンジイル）ビス−１−プロパンアミン１０ｇ、１，３−ビス（３−アミノプロピル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン）４ｇを投入し、均一になるまでかき混ぜた。均一に溶解した後、系を氷水浴で５℃に冷却し、４，４’−オキシジフタル酸二無水物４０ｇを、粉末状のまま１５分間かけて添加し、その後２時間撹拌を続けた。この間、フラスコは５℃に保った。
その後、窒素ガス導入管と冷却器を外し、キシレンを満たしたディーン・スターク管をフラスコに装着し、系にトルエン５０ｇを添加した。油浴に代えて、系を１７０℃に加熱し、発生する水を系外に除いた。４時間加熱したところ、系からの水の発生は認められなくなった。
冷却後、この反応溶液を大量のメタノール中に投入し、ポリイミドシロキサンを析出させた。固形分を濾過後、８０℃で１２時間減圧乾燥し溶剤を除き、固形樹脂を得た。ＫＢｒ錠剤法で赤外吸収スペクトルを測定したところ、環状イミド結合に由来する５．６μｍの吸収を認めたが、アミド結合に由来する６．０６μｍの吸収を認めることはできず、この樹脂は、ほぼ１００％イミド化していることが確かめられた。
（４）熱硬化性接着フィルムＧ〜Ｑの作製
表２に示した処方Ｇ〜Ｑの配合で各成分をアセトンに固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記アセトンが揮発する温度７０℃で３分間乾燥させて、厚み２５μｍの熱硬化性接着フィルムを作製した。
（５）熱硬化性接着フィルムＲ〜Ｙの作製
表３に示した処方Ｒ〜Ｙの配合で各成分をＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に固形分が４０重量％になるように混合し、得られたワニスを、静電防止処理を施したポリエステルシートにコンマナイフ方式コータを用い、上記ＮＭＰが揮発する温度１５０℃で３分間乾燥させて、厚み５０μｍの熱硬化性接着フィルムを作製した。

［１］半田融点における溶融粘度の測定
熱硬化性接着フィルムＡ〜Ｙの半田融点における溶融粘度を次のようにして測定した。熱硬化性接着フィルムＡ及びＧ〜Ｑについては、下記の測定条件１により溶融粘度を測定した。また、熱硬化性接着フィルムＢ〜Ｄ及びＲ〜Ｙについては、下記の測定条件２により溶融粘度を測定した。
（測定条件１）
厚み１００μｍの熱硬化性接着フィルムを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）製）で昇温速度１０℃／ｍｉｎ、周波数０．１Ｈｚで歪み一定−応力検知で測定し、Ｓｎ／Ｂｉ＝４２／５８の融点である雰囲気温度１３８℃における粘度を測定値とした。
（測定条件２）
厚み１００μｍの熱硬化性接着フィルムを、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）製）で昇温速度３０℃／ｍｉｎ、周波数１．０Ｈｚで歪み一定−応力検知で測定し、Ｓｎ／Ａｇ＝９６．５／３．５の融点である雰囲気温度２２３℃における粘度を測定値とした。
［２］半田濡れ拡がり率の測定
熱硬化性接着フィルムＢ〜Ｄ及びＲ〜Ｙの半田濡れ拡がり率を次のようにして測定した。
（１）ベアＣｕ板（平井精密工業（株）製）に厚み１５μｍの熱硬化性接着フィルムを貼り付ける。
（２）熱硬化性接着フィルム上に下記の直径が５００μｍの半田ボールを静置させる。
（ｉ）「Ｍ３１」（Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、融点２１７℃、千住金属工業（株）製）
（ｉｉ）「Ｌ２０」（Ｓｎ／Ｂｉ、融点１３８℃、千住金属工業（株）製）
（３）ＡＳＴＭ Ｂ ５４５に準じて、各半田の融点よりも３０℃高い温度にホットプレートを加熱し、上記サンプルをホットプレート上で２０秒間加熱する。
（４）ベアＣｕ板上に濡れ拡がった半田ボールの高さを計測する。
（５）下記の式（Ｉ）により、半田濡れ広がり率を算出する。
半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００ （Ｉ）
半田融点における溶融粘度及び半田濡れ拡がり率の測定結果を、表１及び３に示す。
＜半導体電子部品の製造＞
次に、得られた熱硬化性接着フィルムＡ〜Ｙを用いて、図１の構造の半導体電子部品を製造した。図７は、実施例１、２及び１３〜２８における製造方法の工程説明図である。また、図８は、実施例３〜１２及び２９〜４０における製造方法の工程説明図である。以下、実施例１、２及び１３〜２８については図７を、実施例３〜１２及び２９〜４０については図８を参照して説明する。
（実施例１、２）
まず、半導体チップ１０、２０の回路面全体に０．４μｍ厚の熱酸化膜１１４を形成した。次に、メタル層としてアルミニウム／０．５Ｃｕを０．４μｍ厚でスパッタリングし、レジストを利用して配線に必要な部分以外をドライエッチングして内部電極１１、２１を形成した。マスクを除去した後、０．２μｍ厚のＳｉＮ膜（不導態膜）１１３を、ＣＶＤ法により全面に形成し、さらに、レジストを利用してメタル層部分（内部電極表面）をソフトエッチングした。次に、３μｍ厚のポリイミド層を塗布・現像し、メタル層部分を開口し、さらに、ポリイミド層を硬化し応力緩和層（保護膜）１０７を形成した。次いで、Ｔｉを０．０５μｍ厚、Ｃｕを１μｍ厚、この順番でスパッタリングし、ＵＢＭ層１０３、１０４を形成した。こうして半導体チップ１０、２０上に接続パッド（パッドサイズ：６０μ角、パッド間距離：４０μｍ、パッドピッチ：１００μｍ）を形成した。ここで半導体チップ１０は、１０ｍｍ角、７２５μｍ厚のものを用い、半導体チップ２０は、６ｍｍ角、７２５μｍ厚のものを用いた。なお、実施例１では、半導体チップ１０上に、離隔距離Ｙが７５０μｍとなるように外部電極が配置され、実施例２では、離隔距離Ｙが２５０μｍとなるように外部電極が配置されている。
続いて、熱硬化性接着フィルムＡを、半導体チップ１０の接続パッド面の大きさ（６ｍｍ角）に切り出し、８０℃の熱盤上で貼り付け、その後、基材であるポリエステルシートを剥がした。次に、半導体チップ２０の接続パッド面と半導体チップ１０の接続パッド面とを対向させ、アライメントを行った。アライメントは、フリップチップボンダー（澁谷工業製、ＤＢ２００）に併設しているカメラにより、チップの接続パッド面にあるアライメントマークを認識させて行った。その後、このフリップチップボンダーを用いて、表４記載の一次加熱条件で熱圧着を行い、半田接続を実施した。さらに、オーブンを表４記載の二次加熱条件に設定し、所定の熱履歴をかけて、接着剤の硬化を実施した。その結果、表４に示した離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを有する半導体電子部品を得た。
（実施例１３〜１６）
熱硬化性接着フィルムＡに代えて熱硬化性接着フィルムＧまたはＨを用い、実施例１及び２と同様の方法で半導体電子部品を得た。なお、実施例１３及び１５では、半導体チップ１０上に、離隔距離Ｙが７５０μｍとなるように外部電極を配置し、実施例１４及び１６では、離隔距離Ｙが２５０μｍとなるように外部電極を配置した。その結果、表４に示した離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを有する半導体電子部品を得た。
（実施例１７〜２８）
表５記載の処方の熱硬化性接着フィルム及び加熱条件を用いたこと以外は、実施例１及び２と同様の方法で半導体電子部品を得た。なお、実施例１７〜２８では、半導体チップ１０上に、離隔距離Ｙが２５０μｍとなるように外部電極を配置した。その結果、表５に示した離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを有する半導体電子部品を得た。
（実施例３〜１２）
まず、半導体チップ１０、２０の回路面に、実施例１及び２と同様にして接続パッド（パッドサイズ：６０μ角、パッド間距離：４０μｍ、パッドピッチ：１００μｍ）を形成した。さらに、半導体チップ２０に形成された接続パッド上に、ＵＢＭ層１０４の部分が開口されているマスクを利用し、５０μｍ径のＳｎ−Ａｇ半田ボールを、フラックスを塗布したＵＢＭ１０４上に載置する。次に、リフローを通過させ、半田ボールとＵＢＭ層１０４とを接合し、半田バンプ１０５を形成した（図８参照）。なお、半導体チップ１０、２０は、実施例１及び２と同じものを用いた。
続いて、熱硬化性接着フィルムＢないしＦをそれぞれ、半導体チップ１０の接続パッド面の大きさ（６ｍｍ角）に切り出し、８０℃の熱盤上で貼り付け、その後、基材であるポリエステルシートを剥がした。次に、半導体チップ２０の接続パッド面と半導体チップ１０の接続パッド面とを対向させ、実施例１、２と同様にしてアライメントを行った。その後、フリップチップボンダーを用いて、表４記載の一次加熱条件で熱圧着を行い、半田接続を実施した。さらに、オーブンを表４記載の二次加熱条件に設定し、所定の熱履歴をかけて、接着剤の硬化を実施した。その結果、表４に示した離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを有する半導体電子部品を得た。
（実施例２９〜４０）
表６記載の処方の熱硬化性接着フィルム及び加熱条件を用いたこと以外は、実施例３〜１２と同様の方法で半導体電子部品を得た。なお、実施例２９〜４０では、半導体チップ１０上に、離隔距離Ｙが２５０μｍとなるように外部電極を配置した。その結果、表６に示した離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを有する半導体電子部品を得た。
＜試験例＞
離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚの測定、導通試験及び外部電極の汚染評価は次のようにして行った。
（１）離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚの測定
得られた半導体電子部品を熱硬化エポキシ樹脂（日本化薬工業製：ＲＥ−４０３Ｓ、富士化成工業：フジキュア５３００）で包埋し、断面研磨を実施した。得られた断面をキーエンス製、デジタルスコープにて投影し、画像処理ソフトＶＨＳ−５００を利用して離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを算出した。
（２）導通試験
得られた半導体電子部品における半導体チップの接続率を、ハンドテスターにより、半導体チップ積層後及び温度サイクル試験（−６５℃、１時間、１５０℃、１時間を交互に繰り返した。）１０００時間後の両方を測定した。接続率は、次式のようにして算出した。
接続率（％）＝｛（導通したパッド数）／（測定したパッド数）｝×１００
評価基準は下記のとおりとした。
○：接続率１００％
×：接続率１００％未満
（３）外部電極の汚染評価
得られた半導体電子部品において、半導体チップ１０上の外部電極１２（ワイヤーボンディングパッド）を金属顕微鏡で観察し、熱硬化接着性フィルムで汚染されているか否かを観察した。評価基準は下記のとおりとした。
外部電極の汚染なし（熱硬化接着性フィルムが外部電極まで到達せず。）
外部電極の汚染あり（熱硬化接着性フィルムが外部電極に到達。）
結果は表４〜６に示したとおりである。

表４、５及び６に示されたとおり、実施例１〜４０では、いずれも、外部電極を汚染することなく、所望の離隔距離Ｘ、Ｙ、Ｚを満たした半導体電子部品が得られた。また、導通試験の結果も良好であり、接続信頼性に優れていることがわかる。このようにして得られた半導体電子部品を、常法に従って、基板上に実装することによって、本発明の半導体装置を得ることができる。
以上のことから、本発明によれば、チップオンチップ型のシステムインパッケージにおいて、半導体チップを高密度に搭載した半導体電子部品を製造することができることが示された。

本発明によれば、半導体集積回路を高密度に搭載した半導体電子部品及び半導体装置を得ることができる。本発明の半導体電子部品及び半導体装置を用いることにより、高機能化及び小型化の要求に対応した電子部品を製造することができる。

Claims (13)

1. 第１の内部電極と第１の外部電極とが設けられた回路面を有する第１の半導体チップと、
   前記第１の内部電極と電気的に接続した第２の内部電極が設けられた回路面を有する第２の半導体チップとを備え、
   前記第１の半導体チップの回路面と前記第２の半導体チップの回路面とが対向して配設されてなるチップオンチップ型の半導体電子部品であって、
   前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間に、前記第１の内部電極上及び前記第２の内部電極上の少なくとも一方に設けられた半田バンプと、フラックス化合物を含む熱硬化性接着フィルムとを介在させて熱融着させることにより、前記第１の内部電極と前記第２の内部電極とが電気的に接続され、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの間隙には絶縁性樹脂が充填され、
   前記熱硬化性接着フィルムは、フィルム形成性樹脂１０〜５０重量％、硬化性樹脂３０〜８０重量％及びフラックス活性を有する硬化剤としてフェノール水酸基とカルボキシル基を有する化合物１〜２０重量％を含有し、
   前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの離隔距離は５０μｍ以下であり、
   前記第２の半導体チップ側面と前記第１の外部電極との最短離隔距離は１ｍｍ以下であることを特徴とする半導体電子部品。
2. 前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとの離隔距離は２５μｍ以下であり、
   前記第２の半導体チップ側面と前記第１の外部電極との最短離隔距離は１ｍｍ以下であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の半導体電子部品。
3. 隣接した前記第１の内部電極間の最短離隔距離は５０μｍ以下である請求の範囲第１項または第２項記載の半導体電子部品。
4. 前記第２の半導体チップは前記第１の半導体チップの略中央領域に配設されたものである請求の範囲第１項〜第３項のいずれか記載の半導体電子部品。
5. 前記第１の外部電極は前記第１の半導体チップの周縁部に設けられたものである請求の範囲第１項〜第４項のいずれか記載の半導体電子部品。
6. 前記フィルム形成性樹脂は、（メタ）アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも１種である、請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の半導体電子部品。
7. 前記硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の半導体電子部品。
8. 前記熱硬化性接着フィルムは、前記熱硬化性接着フィルム上に直径５００μｍのスズ含有半田ボールを配置し、該半田ボールの融点より３０℃高い温度で２０秒間加熱したとき、式（Ｉ）：
   半田濡れ拡がり率（％）＝［｛（半田ボールの直径）−（濡れ拡がり後の半田の厚み）｝／（半田ボールの直径）］×１００ （Ｉ）
   で表される半田濡れ拡がり率が４０％以上である、請求の範囲第１項〜第７項のいずれか記載の半導体電子部品。
9. 前記熱硬化性接着フィルムは、厚みが１００μｍのとき、２２３℃における溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ〜２０００００Ｐａ・ｓである、請求の範囲第１項〜第８項のいずれか記載の半導体電子部品。
10. 前記熱硬化性接着フィルムは、半田粉以外の構成成分の合計１００重量部に対して、半田粉３０〜２００重量部を含有するものである、請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の半導体電子部品。
11. 前記第２の半導体チップの回路面とは反対側の面に半導体チップがさらに配設されてなる請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか記載の半導体電子部品。
12. 第３の内部電極が設けられた回路面を有する第３の半導体チップをさらに備え、
    前記第３の半導体チップの回路面は、前記第２の半導体チップの回路面と反対側の面に対向して配設され、
    前記第２の半導体チップと前記第３の半導体チップとの間隙には絶縁性樹脂が充填され、
    前記第３の内部電極は、前記第２の半導体チップの厚み方向に設けられたスルーホールを介して前記第２の内部電極と電気的に接続してなる請求の範囲第１項〜第１１項のいずれか記載の半導体電子部品。
13. 請求の範囲第１項〜第１２項のいずれか記載の半導体電子部品が実装されてなる半導体装置。

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