JP5477144B2 - 回路部材接続用接着剤シート及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路部材接続用接着剤シート及び半導体装置の製造方法に関する。

一般に、半導体チップの実装技術として、半導体チップを直接回路基板に接続するフェイスダウンボンディング方式が知られている。この方式には、半導体チップの電極部分にはんだバンプを形成して回路基板の電極にはんだ接続する方法や、半導体チップに設けた突起電極に導電性接着剤を塗布して回路基板の電極との電気的な接続を行う方法がある。

フェイスダウンボンディング方式で製造された半導体装置は、各種環境下に曝された場合、接続されたチップと基板の熱膨張係数差に基づくストレスが接続界面で発生するため、接続信頼性が低下しやすいという問題を有している。このため、接続界面のストレスを緩和する目的で、チップと基板との間隙をエポキシ樹脂等のアンダーフィル材で充填することが行われている。

アンダーフィル材の充填方式としては、チップと基板とを接続した後に低粘度の液状樹脂を注入する方式と、基板上にアンダーフィル材を設けた後にチップを搭載する方式がある。さらに、後者の方式には、液状樹脂を塗布する方式とフィルム状樹脂を貼付ける方式がある。

液状樹脂を用いる方式は、ディスペンサーによる精密な塗布量コントロールが困難である。特に、近年の薄型化されたチップを実装する場合、塗布量が多すぎると、ボンディング時に滲み出した樹脂がチップの側面を這い上がり、ボンディングツールを汚染してしまう。そのため、本方式では、ツールの洗浄が必要となり、量産時の工程が煩雑化する。

他方、フィルム状樹脂を用いる方式は、フィルムの厚みを調整することによって最適な樹脂量を与えることが容易にできる反面、仮圧着工程と呼ばれるフィルム状樹脂を基板に貼付ける工程を必要とする。通常、仮圧着工程は、対象となるチップ幅よりも大きめの幅にスリットされたリール状の接着剤テープを用意し、チップサイズに応じて基材上の接着剤テープをカットして接着剤が反応しない程度の温度で基板上に熱圧着する。ところが、チップ搭載位置にフィルムを精度よく供給することは難しく、また微小チップ等に対応した細幅のリール加工は困難であることから、一般的に、歩留りの確保には、仮圧着で貼付けるフィルムをチップサイズより大きくすることで対応している。そのため、本方式では、隣接部品との距離や実装面積を余分に確保する必要があり、高密度化実装に対応しにくい。

最近、高密度化実装技術の一つとして、フィルム状接着剤付チップを用いる方法が検討されている。例えば、下記特許文献１及び２等には、フィルム状の接着剤が貼付されたウエハを準備し、このウエハの裏面を研削した後、ウエハを接着剤と共に切断してチップ化することにより、チップにチップサイズと同サイズの接着剤が付着したフィルム状接着剤付チップを作製し、これを回路基板に実装して半導体装置を製造する方法が提案されている。

一方、近年ではさらなる高機能化、高速動作を可能とするものとしてチップ間を最短距離で接続する３次元実装技術であるシリコン貫通電極（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）が注目されている（非特許文献１参照）。この結果、半導体ウエハの厚さはできるだけ薄く、かつ機械的強度が低下しないことが要求されてきている。

特開２００６−０４９４８２号公報 特許第２８３３１１１号

ＯＫＩテクニカルレビュー２００７年１０月／第２１１号ＶＯＬ．７４ Ｎｏ．３

上記の方法におけるフィルム状接着剤は、ウエハへの貼付工程、ウエハ裏面研削工程、ダイシング工程、フリップチップボンディング工程を経ることになる。ウエハへの貼付工程では、ウエハに貼付したときに剥離やボイドの発生を十分抑制できる貼付性がフィルム状接着剤に求められる。ウエハ裏面研削工程では、ウエハ裏面研削性に優れていること、すなわち、研削による破損やクラックの発生を十分防止できる粘着性や密着性を有していることがフィルム状接着剤に求められる。フリップチップボンディング工程では、半導体素子搭載用部材等の回路部材との接続時にボイドが発生しにくい埋込性がフィルム状接着剤に求められる。

しかしながら、特許文献１に記載のウエハ加工用テープは、基材フィルム上に粘着剤層及び接着剤層を有するものであることから、保存時に粘着剤層と接着剤層との間の剥離性が経時的に低下してしまい、接着剤層をウエハへ貼付することが困難となる可能性があった。また、上記特許文献２に記載の接着剤フィルムは、フリップチップボンディング工程における埋込性が必ずしも十分とはいえず、特に、ハンダ接合を同時に行う場合の２００℃以上での熱圧着時にボイドが発生することがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体ウエハへの貼付性、ウエハ裏面研削性及びフリップチップボンディング時の埋込性のすべてを高水準で満足する回路部材接続用接着剤シート、及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の回路部材接続用接着剤シートは、相対向する回路部材を接続するための回路部材接続用接着剤シートであって、支持基材と、該支持基材上に設けられた接着剤組成物からなる接着剤層とを備え、接着剤組成物が、（Ａ）重量平均分子量が１０万以上である高分子量成分と、（Ｂ）エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール系エポキシ樹脂硬化剤と、（Ｄ）放射線重合性化合物と、（Ｅ）光開始剤と、（Ｆ）硬化促進剤とを含む。

本発明の回路部材接続用接着剤シートによれば、上記構成を有することにより、半導体ウエハへの貼付性、ウエハ裏面研削性及びフリップチップボンディング時の埋込性のすべてを高水準で満足することができる。

本発明の回路部材接続用接着剤シートにより上記の効果が得られる理由を本発明者らは以下のとおり考えている。すなわち、放射線重合性化合物及び光開始剤の配合により、ウエハへの貼付工程で求められる比較的低温での埋込性及びウエハ裏面研削工程で求められる粘着性や密着性との両立に大きく寄与し、接着剤層の粘接着性が増して半導体ウエハへの貼付性に十分に優れる。その後の工程で、フリップチップボンディング前の放射線重合性化合物及び光開始剤の配合により事前の放射線照射により放射線重合性化合物が架橋することで加熱時の流動性を制御できることが、高温時の埋込性に寄与していると本発明者らは考えている。

本発明の回路部材接続用接着剤シートにおいて、上記接着剤組成物は、（Ａ）成分を１００質量部と、（Ｂ）成分を５〜５００質量部と、（Ｄ）成分を５〜１００質量部と、（Ｅ）成分を０．１〜２０質量部と、（Ｆ）成分を０．１〜２０質量部とを含み、（Ｂ）成分のエポキシ樹脂のエポキシ基に対する（Ｃ）成分のフェノール性水酸基の当量比が０．５〜１．５であることが好ましい。

また、上記（Ａ）成分が、グリシジル基を有する反復単位を０．５〜６質量％含有するグリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体であることが好ましい。

本発明はまた、主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの回路電極が設けられている側に、上記本発明の回路部材接続用接着剤シートの接着剤層を貼付ける工程と、半導体ウエハの回路電極が設けられている側とは反対側を研削して半導体ウエハを薄化する工程と、接着剤層に放射線を照射する工程と、薄化した半導体ウエハ及び放射線が照射された接着剤層をダイシングしてフィルム状接着剤付半導体素子に個片化する工程と、フィルム状接着剤付半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とをフィルム状接着剤付半導体素子のフィルム状接着剤を介して接着する工程とを備える半導体装置の製造方法を提供する。

本発明によれば、半導体ウエハへの貼付性、ウエハ裏面研削性及びフリップチップボンディング時の埋込性のすべてを高水準で満足する回路部材接続用接着剤シートを提供することができる。また、本発明によれば、上記の回路部材接続用接着剤シートを用いた半導体装置の製造方法を提供することができ、これにより接続信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。

本発明に係る回路部材接続用接着剤シートの好適な一実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。

図１は、本発明に係る回路部材接続用接着剤シートの好適な一実施形態を示す模式断面図である。図１に示す回路部材接続用接着剤シート１０は、支持基材３と、該支持基材３上に設けられ、本発明の接着剤組成物からなる接着剤層２と、接着剤層２を被覆する保護フィルム１とを備えている。

まず、接着剤層２を構成する本発明に係る接着剤組成物について説明する。

本発明に係る接着剤組成物は、（Ａ）重量平均分子量が１０万以上である高分子量成分（（Ａ）成分）と、（Ｂ）エポキシ樹脂（（Ｂ）成分）と、（Ｃ）フェノール系エポキシ樹脂硬化剤（（Ｃ）成分）と、（Ｄ）放射線重合性化合物（（Ｄ）成分）と、（Ｅ）光開始剤（（Ｅ）成分）と、（Ｆ）硬化促進剤（（Ｆ）成分）とを含む。

（Ａ）重量平均分子量が１０万以上である高分子量成分は、例えば、接着剤組成物に塗膜性を付与するために使用される。具体例としては、接着性向上の点で、グリシジル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、カルボキシル基、水酸基、エピスルフィド基等の官能基を有するものが好ましい。このような高分子量成分としては、例えば、（メタ）アクリルエステル共重合体、アクリルゴムが挙げられ、特に、アクリルゴムがより好ましい。アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレート及びアクリロニトリル等との共重合体や、エチルアクリレート及びアクリロニトリル等との共重合体からなるゴムである。共重合体モノマーとしては、例えば、ブチルアクリレート、エチルアクリレートアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル及びアクリロニトリルを挙げることができる。

また、（Ａ）成分としては、架橋性の点で、グリシジル基を有する高分子量成分が好ましい。具体的には、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレートを含む原料モノマーを重合させて得られる重量平均分子量が１０万以上であるグリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体を挙げることができる。なお、本明細書において、グリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体とは、グリシジル基含有アクリル共重合体とグリシジル基含有メタクリル共重合体の両方を示す語句である。

重量平均分子量が１０万以上であるグリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体は、上記共重合モノマーと、グリシジルアクリレートやグリシジルメタクリレート等とから適宜モノマーを選択して製造したものを用いることができる。また、市販品（例えば、ナガセケムテックス（株）製「ＨＴＲ−８６０Ｐ−３」等）を用いることもできる。

（Ａ）重量平均分子量が１０万以上である高分子量成分は、官能基の含有量を適宜変更することにより架橋密度を調整することができる。高分子量成分が複数のモノマーの共重合体である場合は、原料として使用する官能基含有モノマーが、共重合体の０．５〜６．０質量％程度含まれることが好ましい。

グリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体の場合、グリシジルアクリレートやグリシジルメタクリレート等のグリシジル基を有する反復単位を好ましくは０．５〜６．０質量％、より好ましくは０．５〜５．０質量％、さらにより好ましくは０．８〜５．０質量％含有するグリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体が用いられる。グリシジル基を有する反復単位の量が上記範囲にあると、グリシジル基の緩やかな架橋が起こるため、接着力を確保しつつゲル化を防止することが容易となる。また、（Ｂ）エポキシ樹脂と非相溶になるため、応力緩和性に優れるようになる。

また、上記グリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体には、グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート等以外に他の官能基が組み込まれていてもよい。その場合の混合比率は、グリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体のガラス転移温度を考慮して決定することが好ましい。具体的には、かかる重合体のガラス転移温度が−１０℃以上となるように混合比率を設定することが好ましい。重合体のガラス転移温度が−１０℃以上であると、Ｂステージ状態での接着剤層のタック性が適当であり、取り扱い性に問題を生じないため好ましい。

（Ａ）成分として、上記グリシジル基含有モノマーを重合させて得られるグリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体を使用する場合、その重合方法としては特に制限はなく、パール重合、溶液重合等の方法を使用することができる。

本発明において、（Ａ）成分の重量平均分子量は１０万以上であるが、３０万〜３００万であることが好ましく、４０万〜２５０万であることがより好ましく、５０万〜２００万であることが特に好ましい。重量平均分子量がこの範囲にあると、シート状又はフィルム状とした接着剤層の強度、可とう性及びタック性を良好にバランスさせることが容易となるとともに接着剤層のフロー性が良好となるため、配線の回路充填性（埋込性）を十分確保できる。なお、本明細書において、重量平均分子量とは、表１に示す条件にしたがって、ゲル浸透クロマトグラフ（ＧＰＣ）より標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定した値をいう。

また、（Ａ）成分は、耐リフロー性の点で、（Ｂ）エポキシ樹脂と非相溶であることが好ましい。ただし、相溶性については（Ａ）成分の特性のみでは決定されないので、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の両者が相溶しない組み合わせを選択する。

（Ｂ）エポキシ樹脂としては、硬化して接着作用を有するものであれば特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂ハンドブック（新保正樹編、日刊工業新聞社）に記載されるエポキシ樹脂を広く使用することができる。具体的には、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ等の二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂を使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂等、一般に知られているものを適用することができる。

ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート８０７，８１５，８２５，８２７，８２８，８３４，１００１，１００４，１００７，１００９、ダウケミカル社製ＤＥＲ−３３０，３０１，３６１、東都化成（株）製ＹＤ８１２５，ＹＤＦ８１７０等が挙げられる。フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート１５２，１５４、日本化薬（株）製ＥＰＰＮ−２０１、ダウケミカル社製ＤＥＮ−４３８等が挙げられる。また、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、日本化薬（株）製ＥＯＣＮ−１０２Ｓ，１０３Ｓ，１０４Ｓ，１０１２，１０２５，１０２７、東都化成（株）製ＹＤＣＮ７０１，７０２，７０３，７０４等が挙げられる。多官能エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン（株）製Ｅ１０３２−Ｈ６０、チバスペシャリティーケミカルズ（株）製アラルダイト０１６３、ナガセケムテックス（株）製デナコールＥＸ−６１１，６１４，６１４Ｂ，６２２，５１２，５２１，４２１，４１１，３２１等が挙げられる。アミン型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート６０４、東都化成（株）製ＹＨ−４３４、三菱ガス化学（株）製ＴＥＴＲＡＤ−Ｘ，ＴＥＴＲＡＤ−Ｃ、住友化学（株）製ＥＬＭ−１２０等が挙げられる。複素環含有エポキシ樹脂としては、チバスペシャリティーケミカルズ（株）製アラルダイトＰＴ８１０等、ＵＣＣ社製ＥＲＬ４２３４，４２９９，４２２１，４２０６等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

また、本発明においては、高接着力を付与するためには、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及びフェノールノボラック型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。

本発明に係る接着剤組成物における（Ｂ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して５〜５００質量部であることが好ましく、１０〜４００質量部とすることが好ましく、４０〜３００質量部とすることがより好ましい。（Ｂ）成分の含有量が上記の範囲にあると、フィルム状に形成した接着剤層の弾性率及び成型時のフロー性抑制が十分確保でき、高温での取り扱い性を良好にできる。

（Ｃ）フェノール系エポキシ樹脂硬化剤は、エポキシ樹脂と組み合わせることによって、高温高圧下において耐衝撃性が優れ、厳しい熱吸湿下においても充分な接着物性を保持することを可能とする。

（Ｃ）成分としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹脂が挙げられる。より具体的には、例えば、ＤＩＣ（株）製、商品名：フェノライトＬＦ４８７１、フェノライトＬＦ２８２２、フェノライトＴＤ−２０９０、フェノライトＴＤ−２１４９、フェノライトＶＨ−４１５０及びフェノライトＶＨ４１７０が挙げられる。これらは単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

本発明に係る接着剤組成物における（Ｃ）成分の含有量は、吸湿時の耐電食性を付与する観点から、（Ｂ）成分のエポキシ基に対する（Ｃ）成分のフェノール性水酸基の当量比が０．５〜１．５となることが好ましく、０．８〜１．２となることがより好ましい。かかる当量比で（Ｃ）成分を含有させることにより、エポキシ樹脂の硬化（橋かけ）を十分なレベルまで進行させることができ、硬化物のガラス転移温度を十分高めることがより確実にできる。これにより、硬化した接着剤層の耐湿性及び高温での接続信頼性を十分確保でき、その結果、吸湿時の耐電食性がより確実に向上する。

（Ｄ）放射線重合性化合物としては、放射線の照射により架橋し得る化合物が挙げられる。（Ｄ）成分の具体例としては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシ・ジエトキシ）フェニル〕プロパン等のアクリレート又はメタクリレートが挙げられる。これらの化合物は、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。また、新中村工業化学株式会社製：Ａ−ＤＰＨ、日立化成工業株式会社製：ＦＡ−５１２ＡＳ、ＦＡ−５１３ＡＳ等の市販品を用いることができる。

本発明に係る接着剤組成物における（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して１０〜２００質量部が好ましい。係る配合量が１０質量部以上であると、紫外線等の放射線照射による放射線重合性化合物の重合反応を十分に進めることができ、高温圧着時の流動性を抑制することができる。一方、配合量が２００質量部を超えると、架橋が起こりすぎ、圧着に必要な流動性が得られにくくなるので好ましくない。上記配合量は、１５〜１５０質量部がより好ましく、２０〜１００質量部が特に好ましい。

（Ｅ）光開始剤としては、放射線の照射により上記（Ｄ）成分を硬化させ得る化合物が挙げられる。（Ｅ）成分の具体例としては、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、１−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１等のケトン類及びビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイドが挙げられる。これらの中でも、溶媒への溶解性や熱時の安定性の観点から、チバスペシャリティーケミカルズ（株）製Ｉｒｇ−１８４、Ｉｒｇ−８１９が好ましい。また、光開始剤は、１種類単独で、又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。

本発明に係る接着剤組成物における（Ｅ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜３０質量部であることが好ましい。係る配合量が０．１質量部より小さいと、未反応の（Ｄ）成分が残存しやすくなる。この場合、高温圧着時にボイドが多くなり、埋込性に悪影響を与える傾向にある。一方、上記配合量が３０質量部を超えると、重合反応によって分子量を十分に増加させることが困難となり、低分子量成分が多く存在する傾向にある。この場合、低分子量成分が熱時の流動性に影響を及ぼす可能性がある。上記配合量は、０．５〜２０質量部がより好ましく、１〜１０質量部が特に好ましい。

（Ｆ）硬化促進剤としては、（Ｂ）エポキシ樹脂と（Ｃ）フェノール系エポキシ樹脂硬化剤との反応を促進する化合物が挙げられる。（Ｆ）成分としては、例えば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート及び１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７−テトラフェニルボレートが挙げられる。これらの中でも、イミダゾール類が好ましい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明に係る接着剤組成物における（Ｆ）成分の含有量は、硬化性と保存安定性とを両立する観点から、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の合計１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましく、０．２〜５重量部がさらに好ましい。

本発明に係る接着剤組成物には、可とう性や耐リフロークラック性を向上させる目的で、（Ｇ）エポキシ樹脂と相溶性がある上記（Ａ）成分以外の高分子量樹脂を配合することができる。このような（Ｇ）成分としては、（Ａ）成分と非相溶になるものが信頼性向上の観点で好ましく、例えば、フェノキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂及び超高分子量エポキシ樹脂が挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

互いに相溶する（Ａ）成分と（Ｂ）エポキシ樹脂とを用いる場合、上記の（Ｇ）成分を配合して（Ｂ）エポキシ樹脂を（Ｇ）成分とより相溶させることにより、結果的に（Ｂ）エポキシ樹脂と（Ａ）成分とを非相溶にすることが可能となる場合がある。このような作用によって、可とう性や耐リフロークラック性をより向上させることができる。

（Ｇ）成分の配合量は、接着剤層のガラス転移温度（Ｔｇ）を確保する観点から、（Ｂ）及び（Ｃ）成分の合計１００質量部に対して、４０質量部以下とすることが好ましい。

本発明に係る接着剤組成物には、形成される接着剤層の取り扱い性向上、熱伝導性向上、溶融粘度の調整及びチキソトロピック性付与を目的として、無機フィラーを添加することができる。無機フィラーとしては、特に制限はなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ホウ酸アルミウィスカ、窒化ほう素、結晶性シリカ及び非晶性シリカが挙げられる。これらのフィラーは単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。また、フィラーの形状は特に制限されない。

上記のフィラーの中でも、熱伝導性向上のためには、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。また、溶融粘度の調整やチキソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。さらには、ムライト、コージェライト等の複合酸化物、モンモリロナイト、スメクタイト等の粘土鉱物を用いることもできる。また、フィルムの熱時流動性向上のためには、ナノフィラーを用いることがより好ましい。

無機フィラーの配合量は、接着剤組成物全量１００質量部に対して１〜１００質量部が好ましい。係る配合量が１質量部未満であると、添加効果が十分に得られない傾向があり、１００質量部を超えると、接着剤層の貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題が発生しやすくなる傾向がある。

また、本発明に係る接着剤組成物には、異種材料間の界面結合を良くするために、各種カップリング剤を添加することができる。カップリング剤としては、例えば、シラン系、チタン系及びアルミニウム系が挙げられる。

上記シラン系カップリング剤としては、例えば、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、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン及び３−ウレイドプロピルトリメトキシシランが挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。また、日本ユニカー株式会社製Ａ−１８９、Ａ−１１６０等の市販品を用いることもできる。

上記カップリング剤の配合量は、添加効果や耐熱性及びコストの面から、（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１〜１０質量部とするのが好ましい。

さらに、本発明に係る接着剤組成物には、イオン性不純物を吸着して、吸湿時の絶縁信頼性を向上させる目的で、イオン捕捉剤をさらに添加することができる。このようなイオン捕捉剤としては、例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノール系還元剤等の、銅がイオン化して溶け出すのを防止するため銅害防止剤として知られる化合物、及び、ジルコニウム系、アンチモンビスマス系マグネシウムアルミニウム化合物等の無機イオン吸着剤が挙げられる。

上記イオン捕捉剤の配合量は、添加効果や耐熱性及びコスト等の点から、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部とするのが好ましい。

また、接着剤組成物には、本発明の効果を阻害しない程度であれば導電粒子を添加して、異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）とすることができるが、導電粒子を含有させずに非導電性接着フィルム（ＮＣＦ）とすることが好ましい。

接着剤層２は、上述した本発明に係る接着剤組成物を溶剤に溶解若しくは分散してワニスとし、このワニスを支持基材３上に塗布し、加熱により溶剤を除去することによって形成することができる。或いは、上記ワニスを保護フィルム（以下、場合により「離型シート」という）１上に塗布し、加熱により溶剤を除去することによって接着層２を形成した後、支持基材３を積層することができる。

用いる溶剤は、特に限定されないが、接着剤層形成時の揮発性等を沸点から考慮して決めることが好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン等の比較的低沸点の溶媒は接着剤層形成時に接着剤層の硬化が進みにくい点で好ましい。また、塗工性を向上させる目的で、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサノン等の比較例高沸点の溶媒を使用することが好ましい。これらの溶媒は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

支持基材３としては、放射線透過性を有するものであれば公知のものを使用することができる。支持基材３としては、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、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プラスチックフィルムが挙げられる。また、支持基材３は、上記の材料から選ばれる２種以上が混合されたもの、又は、上記のフィルムが複層化されたものでもよい。

支持基材３の厚みは、特に制限はないが、５〜２５０μｍが好ましい。厚みが５μｍより薄いと、半導体ウエハの研削（バックグラインド）時に支持基材が切れる可能性があり、２５０μｍより厚いと経済的でなくなるため好ましくない。

支持基材３は、光透過性が高いことが好ましく、具体的には、５００〜８００ｎｍの波長域における最小光透過率が１０％以上であることが好ましい。

支持基材３上には、例えば、粘着剤層を一層設けることができる。粘着剤層を構成する粘着剤としては、例えば、主モノマーとして２−エチルヘキシルアクリレート及びメチルメタクリレートを用い、官能基モノマーとしてヒドロキシエチルアクリレート及びアクリル酸を用いた溶液重合法により合成されるアクリル共重合体を使用することができる。

保護フィルム１としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の耐熱性及び耐溶剤性を有する重合体フィルムを用いることができる。市販のものとしては、例えば、帝人デュポンフィルム株式会社製の「Ａ−３１」等のポリエチレンテレフタレートフィルムが挙げられる。保護フィルムは、厚みが１０〜１００μｍであることが好ましく、３０〜７５μｍであることがより好ましく、３５〜５０μｍであることが特に好ましい。この厚みが１０μｍ未満では塗工の際、保護フィルムが破れる傾向があり、１００μｍを超えると廉価性に劣る傾向がある。

上記ワニスを支持基材又は保護フィルム上に塗布する方法としては、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法等、一般に周知の方法が挙げられる。

加熱により溶剤を除去するときの温度条件は７０〜１５０℃程度が好ましい。

接着剤層２の厚みは、特に制限はないが、３〜２００μｍが好ましい。厚みが３μｍより小さいと、応力緩和効果が乏しくなる傾向があり、２００μｍより厚いと経済的でなくなる上に、半導体装置の小型化の要求に応えることが困難となる。

また、フリップチップボンディング時の埋込性をより一層向上する観点から、接着剤層２の５％重量減少温度は、１８０℃以上であることが好ましく、２００〜３５０℃であることがより好ましい。

上述した回路部材接続用接着剤シート１０は、相対向しハンダ接合される回路電極を有する回路部材と半導体素子との間又は半導体素子同士の間に介在させ、回路部材と半導体素子又は半導体素子同士を接着するために用いることができる。この場合、回路部材と半導体素子又は半導体素子同士を熱圧着することにより、ボイド発生を抑制しつつ十分な接着力で接着することができる。これにより、接続信頼性に優れた接続体を得ることができる。

次に、回路部材接続用接着剤シート１０を用いて半導体装置を製造する方法について説明する。

図２〜図６は、本発明に係る半導体装置の製造方法の好適な一実施形態を説明するための模式断面図である。本実施形態の半導体装置の製造方法は、
（ａ）主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの回路電極が設けられている側に、上述した本発明に係る回路部材接続用接着剤シートの接着剤層を貼付ける工程と、
（ｂ）半導体ウエハの回路電極が設けられている側とは反対側を研削して半導体ウエハを薄化する工程と、
（ｃ）接着剤層に放射線を照射してから支持基材を除去する工程と、
（ｄ）薄化した半導体ウエハ及び放射線を照射した接着剤層をダイシングしてフィルム状接着剤付半導体素子に個片化する工程と、
（ｅ）フィルム状接着剤付半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とをフィルム状接着剤付半導体素子のフィルム状接着剤を介して接着する工程と、
を備える。以下、図面を参照しながら、各工程について説明する。

（ａ）工程
先ず、接着剤シート１０を所定の装置に配置し、保護フィルム１を剥がす。続いて、主面の一方に複数の回路電極２０を有する半導体ウエハＡを準備し、半導体ウエハＡの回路電極が設けられている側に接着剤層２を貼付け、支持基材３／接着剤層２／半導体ウエハＡが積層された積層体を得る（図２を参照）。回路電極２０には、ハンダ接合用のハンダバンプを設けられている。なお、回路電極２０にハンダバンプを設けず、半導体素子搭載用支持部材の回路電極にハンダバンプを設けることもできる。

（ｂ）工程
次に、図３（ａ）に示されるように、半導体ウエハＡの回路電極２０が設けられている側とは反対側をグラインダー４によって研削し、半導体ウエハを薄化する。半導体ウエハの厚みは、例えば、１０μｍ〜３００μｍとすることができる。半導体装置の小型化、薄型化の観点から、半導体ウエハの厚みを２０μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。なお、本実施形態においては支持基材３がバックグラインドテープとして機能しているが、支持基材３にバックグラインドテープを貼付けて半導体ウエハの研削を行うこともできる。

（ｃ）工程
図３（ｂ）に示されるように、接着剤層２に支持基材３側から放射線を照射することにより接着剤層２を硬化させ、接着剤層２と支持基材３との間の接着力を低下させる。ここで、使用される放射線としては、例えば、紫外線、電子線及び赤外線が挙げられる。本実施形態においては、波長３００〜８００ｎｍの放射線を用いることが好ましく、その照射条件としては、照度：５〜３００ｍＷ／ｃｍ^２で上記アクリルモノマー等の（Ｄ）成分が重合する程度の照射量３００〜１０００ｍＪとなるように照射することが好ましい。

（ｄ）工程
次に、図４（ａ）に示されるように、積層体の半導体ウエハＡにダイシングテープ５を貼付け、これを所定の装置に配置して支持基材３を剥がす。このとき、接着剤層２に放射線が照射されていることにより、支持基材３を容易に剥がすことができる。支持基材３を剥離した後、図４（ｂ）に示されるように、半導体ウエハＡ及び接着剤層２をダイシングソウ６によりダイシングする。こうして、半導体ウエハＡは複数の半導体素子Ａ’に分割され、接着剤層２は複数のフィルム状接着剤２ａに分割される。

続いて、ダイシングテープ５をエキスパンド（拡張）することにより、上記ダイシングにより得られた各半導体素子Ａ’を互いに離間させつつ、ダイシングテープ５側からニードルで突き上げられた半導体素子Ａ’及びフィルム状接着剤２ａからなるフィルム状接着剤付半導体素子１２を吸引コレット７で吸引してピックアップする。

（ｅ）工程
次に、図６に示されるように、フィルム状接着剤２ａが付着した半導体素子Ａ’の回路電極２０と、半導体素子搭載用支持部材８の回路電極２２とを位置合わせし、フィルム状接着剤付半導体素子１２と半導体素子搭載用支持部材８とを熱圧着する。この熱圧着により、回路電極２０と回路電極２２とが電気的に接続されるとともに、半導体素子Ａ’と半導体素子搭載用支持部材８との間にフィルム状接着剤２ａの硬化物が形成される。

また、回路電極２０或いは回路電極２２にハンダバンプが設けられている場合、熱圧着により、回路電極２０と回路電極２２とがハンダ接合により電気的且つ機械的に接続される。

熱圧着時の温度は、ハンダ接合、接着剤の硬化の観点から、２００℃以上であることが好ましく、２２０〜２６０℃であることがより好ましい。熱圧着時間は、１〜２０秒とすることができる。熱圧着の圧力は、０．１〜５ＭＰａとすることができる。

以上の工程を経て、半導体装置３０が得られる。本実施形態の半導体装置の製造方法では、本発明に係る回路部材接続用接着剤シートを用いることにより、上記（ａ）工程では、剥離やボイドの発生を十分抑制でき、上記（ｂ）工程ではウエハを破損やクラックの発生を十分防止しつつ研削することができ、上記（ｅ）工程では、ボイドの発生を十分抑制しつつ半導体素子と半導体素子搭載用部材とを良好に接着することができる。これにより、半導体装置３０は接続信頼性に優れたものになり得る。また、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、そのような半導体装置を歩留りよく製造することができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
まず、シクロヘキサノンに、「ＨＴＲ−８６０Ｐ−３」（ナガセケムテックス（株）製商品名、グリシジル基含有アクリルゴム、重量平均分子量８０万、Ｔｇ−７℃）１００質量部、「１０３２−Ｈ６０」（ジャパンエポキシレジン（株）製商品名、高純度特殊多官能エポキシ樹脂、エポキシ当量１６９）８０質量部、「ＬＡ−３０１８」（ＤＩＣ（株）製商品名、アミノ基含有トリアジン変性クレゾールノボラック樹脂、エポキシ当量１５１）７０質量部、「Ａ−ＤＰＨ」（新中村化学工業（株）製商品名、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート）３０質量部、硬化促進剤としてイミダゾール化合物「２ＰＺ−ＣＮ」（四国化成（株）製商品名）１．５質量部、光開始剤として「Ｉｒｇ−１８４」（チバスペシャリティーケミカルズ（株）製商品名）１．５質量部を加えて攪拌混合し、さらに真空脱気することにより、接着剤ワニスを得た。

次に、上記接着剤ワニスを、保護フィルムである表面離型処理ポリエチレンテレフタレート（帝人デュポンフィルム株式会社製、テイジンテトロンフィルム：Ａ−３１、厚さ５０μｍ）上に乾燥後の厚みが３０μｍとなるように塗布し、１００℃で３０分間加熱乾燥して接着剤層を形成した。次いで、上記接着剤層上に、支持基材（ロンシール社製、軟質ポリオレフィンフィルム：ＰＯＦ−１２０Ａ、厚さ１００μｍ）をラミネートすることにより保護フィルム（表面離型処理ポリエチレンテレフタレート）、接着剤層及び支持基材からなる回路部材接続用接着剤シートを得た。

（実施例２）
接着剤ワニスの調製における「Ａ−ＤＰＨ」を「ＦＡ−５１２ＡＳ」（日立化成工業（株）製商品名、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート）に変更した以外は、実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（実施例３）
接着剤ワニスの調製における「Ａ−ＤＰＨ」を「ＢＰＥ−２００」（新中村化学工業（株）製商品名、２，２−ビス［４−（メタクリロキシ・ジエトキシ）フェニル］プロパン）に変更した以外は、実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（実施例４）
実施例１の作製に用いた支持基材を、粘着剤層付き支持基材である下記バックグラインド（ＢＧ）テープＡに変更して、回路部材接続用接着剤シートを得た。
（ＢＧテープＡ）
まず、主モノマーとして２−エチルヘキシルアクリレートとメチルメタクリレートを用い官能基モノマーとしてヒドロキシエチルアクリレートとアクリル酸を用い、溶液重合法によりアクリル共重合体を合成した。得られたアクリル共重合体の重量平均分子量は４０万、ガラス転移温度は−３８℃であった。次いで、アクリル共重合体１００質量部に対し、多官能イソシアネート架橋剤（日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名：コローネートＨＬ）１０質量部を配合して粘着剤ワニスを調製し、ポリオレフィンフィルム（オカモト株式会社製、商品名：ＷＮＨ−２１１０、厚さ１００μｍ）上に乾燥時の粘着剤層の厚さが１０μｍになるよう塗工乾燥した。さらに、シリコーン系離型剤を塗布したニ軸延伸ポリエステルフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名：Ａ３１７１、厚さ２５μｍ）を粘着剤面にラミネートした。この粘着剤層付きフィルムを室温で１週間放置し十分にエージングを行った。エージング後の粘着剤層付きフィルムからニ軸延伸ポリエステルフィルムを剥がしたものをＢＧテープＡとした。

上記接着剤層上に、ＢＧテープＡを粘着剤層が接着剤層と接触するようにラミネートすることにより、保護フィルム、接着剤層、ＢＧテープＡからなる回路部材接続用接着剤シートを得た。

（比較例１）
「Ａ−ＤＰＨ」を配合しなかった以外は、実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（比較例２）
「Ｉｒｇ−１８４」を配合しなかった以外は、実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（比較例３）
「１０３２−Ｈ６０」及び「ＬＡ−３０１８」を配合しなかった以外は、実施例１と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

（比較例４）
支持基材を実施例４で用いたＢＧテープＡに変更した以外は、比較例２と同様にして、回路部材接続用接着剤シートを得た。

［回路部材接続用接着剤シートの評価］
上記で得られた回路部材接続用接着剤シートについて、下記の試験手順にしたがって、ウエハ貼付性、ウエハ裏面研削性及び埋め込み性を評価した。結果を表２に示す。

＜ウエハ貼付性＞
支持台上に載せたシリコンウエハ（６インチ径、厚さ６２５μｍ）の回路電極が設けられている面に、回路部材接続用接着剤シートを、保護シートを除き接着剤層をシリコンウエハ側にしてラミネート条件（温度８０℃、線圧０．５〜２ｋｇｆ／ｃｍ、送り速度０．５〜５ｍ／分）で加圧することにより積層した。このときの接着剤層の貼付状態を目視及び顕微鏡観察で視察し、下記の基準に基づいてウエハ貼付性を評価した。
Ａ：剥離、ボイドが観察されない。
Ｂ：剥離、ボイドが観察される。

＜ウエハ裏面研削性＞
上記と同様にして回路部材接続用接着剤シートとシリコンウエハ（厚み６２５μｍ）との積層体を作製し、これをバックグラインダーに配置し、厚みが２８０μｍとなるまでシリコンウエハの裏面を研削（バックグラインド）した。研削したウエハを目視及び顕微鏡観察で視察し、下記の基準に基づいてウエハ裏面研削性を評価した。
Ａ：ウエハの破損及びマイクロクラックの発生がない。
Ｂ：ウエハの破損及びマイクロクラックの発生がある。

＜埋込性＞
金ワイヤーバンプ（レベリング済み、バンプ高さ３０μｍ、１８４バンプ）付きチップ（１０ｍｍ角、厚み２８０μｍ）を、バンプ面を上に向けて仮圧着装置のステージ上に置いた。次に、保護フィルムを剥離した回路部材接続用接着剤シートを支持基材ごと１１ｍｍ角に切断し、これを接着層側がバンプ面に向くようにしてチップに被せ、さらに、シリコーン製熱伝導性カバーフィルムを載せて、８０℃、１ＭＰａで加熱、加圧を行った。

加熱加圧後、接着剤層から支持基材を剥がし、接着剤層に対して紫外線を用いて照度１５ｍＷ／ｃｍ^２で５００ｍＪの露光を行い、接着剤付きチップを得た。次に、得られた接着剤付きチップを、Ｎｉ／ＡｕめっきＣｕ回路プリント基板と位置合わせをし、次いで、２５０℃、５ＭＰａ、１０秒の加熱、加圧を行った。こうして得られた半導体装置について、ボイド状況を超音波顕微鏡で視察し、下記の基準に基づいて埋込性を評価した。
Ａ：ボイドがほとんどなく、ボイドが埋込面積の１０％未満である。
Ｂ：ボイドが多く存在し、ボイドが埋込面積の１０％以上である。

＜支持基材剥離性＞
上記ウエハ裏面研削性の評価サンプルを、照度：２０ｍＷ／ｃｍ^２、露光量：５００ｍＪの条件で紫外線照射し、その後、回路部材接続用接着剤シートの支持基材（又はＢＧテープ）を５ｍｍ／秒の速度で剥離した。剥離した後の支持基材（又はＢＧテープ）と回路部材接続用接着剤付きウエハの表面を目視及び顕微鏡観察で視察し、下記の基準に基づいて支持基材剥離性を評価した。
Ａ：支持基材（又はＢＧテープ）が接着剤層から剥離でき、接着剤層とウエハの剥離が無い。
Ｂ：支持基材（又はＢＧテープ）が接着剤層から一部剥離できず、一部接着剤層ごとウエハから剥離してしまう。（接着剤層のウエハからの剥離面積が３０％未満）
Ｃ：支持基材（又はＢＧテープ）が接着剤層から剥離できず、接着剤層ごとウエハから剥離してしまう。（接着剤層のウエハからの剥離面積が３０％以上）

１…保護フィルム、２…接着剤層、３…支持基材、４…グラインダー、５…ダイシングテープ、６…ダイシングソウ、７…吸引コレット、８…半導体素子搭載用支持部材、１０…回路部材接続用接着剤シート、１２…フィルム状接着剤付半導体素子、２０…回路電極、３０…半導体装置、Ａ…半導体ウエハ、Ｂ…放射線。

Claims (5)

1. 主面の一方に複数の回路電極を有する半導体ウエハを準備し、該半導体ウエハの前記回路電極が設けられている側に、支持基材と、該支持基材上に設けられた接着剤組成物からなる接着剤層とを備える回路部材接続用接着剤シートの前記接着剤層を貼付ける工程と、
   前記半導体ウエハの前記回路電極が設けられている側とは反対側を研削して前記半導体ウエハを薄化する工程と、
   前記接着剤層に放射線を照射する工程と、
   前記放射線が照射された接着剤層から前記支持基材を除去する工程と、
   前記薄化した半導体ウエハ及び前記放射線が照射された接着剤層をダイシングしてフィルム状接着剤付半導体素子に個片化する工程と、
   前記フィルム状接着剤付半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを前記フィルム状接着剤付半導体素子のフィルム状接着剤を介して接着するフリップチップボンディング工程と、
   を備える半導体装置の製造方法であり、
   前記接着剤組成物が、（Ａ）重量平均分子量が１０万以上である高分子量成分と、（Ｂ）エポキシ樹脂と、（Ｃ）フェノール系エポキシ樹脂硬化剤と、（Ｄ）放射線重合性化合物と、（Ｅ）光開始剤と、（Ｆ）硬化促進剤とを含む、半導体装置の製造方法。
2. 前記接着剤組成物が、前記（Ａ）成分を１００質量部と、前記（Ｂ）成分を５〜５００質量部と、前記（Ｄ）成分を５〜１００質量部と、前記（Ｅ）成分を０．１〜２０質量部と、前記（Ｆ）成分を０．１〜２０質量部とを含み、
   前記（Ｂ）成分のエポキシ樹脂のエポキシ基に対する前記（Ｃ）成分のフェノール性水酸基の当量比が０．５〜１．５である、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記（Ａ）成分が、グリシジル基を有する反復単位を０．５〜６質量％含有するグリシジル基含有（メタ）アクリル共重合体である、請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記（Ａ）成分の重量平均分子量が、３０万〜３００万である、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。
5. 前記（Ｃ）成分がフェノール樹脂である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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