JP5739372B2 - 接着剤組成物、並びにこれを用いた接着シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置 - Google Patents

接着剤組成物、並びにこれを用いた接着シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5739372B2
JP5739372B2 JP2012100387A JP2012100387A JP5739372B2 JP 5739372 B2 JP5739372 B2 JP 5739372B2 JP 2012100387 A JP2012100387 A JP 2012100387A JP 2012100387 A JP2012100387 A JP 2012100387A JP 5739372 B2 JP5739372 B2 JP 5739372B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adhesive composition
adhesive
acid
semiconductor
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012100387A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013227429A (ja
Inventor
和紀 近藤
和紀 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2012100387A priority Critical patent/JP5739372B2/ja
Priority to US13/854,469 priority patent/US8808865B2/en
Priority to TW102113461A priority patent/TWI577771B/zh
Priority to KR1020130044808A priority patent/KR101802425B1/ko
Publication of JP2013227429A publication Critical patent/JP2013227429A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5739372B2 publication Critical patent/JP5739372B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J183/00Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J183/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C09J7/22Plastics; Metallised plastics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • C09J7/35Heat-activated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002Preparing wafers
    • H01L21/02005Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008Multistep processes
    • H01L21/0201Specific process step
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002Preparing wafers
    • H01L21/02005Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008Multistep processes
    • H01L21/0201Specific process step
    • H01L21/02013Grinding, lapping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L21/6836Wafer tapes, e.g. grinding or dicing support tapes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2203/00Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2203/326Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for bonding electronic components such as wafers, chips or semiconductors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/30Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier
    • C09J2301/304Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier the adhesive being heat-activatable, i.e. not tacky at temperatures inferior to 30°C
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13111Tin [Sn] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147Copper [Cu] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/1354Coating
    • H01L2224/1356Disposition
    • H01L2224/13563Only on parts of the surface of the core, i.e. partial coating
    • H01L2224/13564Only on the bonding interface of the bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/2919Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/2919Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H01L2224/29191The principal constituent being an elastomer, e.g. silicones, isoprene, neoprene
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/731Location prior to the connecting process
    • H01L2224/73101Location prior to the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73103Bump and layer connectors
    • H01L2224/73104Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/81009Pre-treatment of the bump connector or the bonding area
    • H01L2224/8101Cleaning the bump connector, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H01L2224/81011Chemical cleaning, e.g. etching, flux
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81193Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812Applying energy for connecting
    • H01L2224/81201Compression bonding
    • H01L2224/81203Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/831Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/83101Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83191Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8385Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83862Heat curing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8385Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83877Moisture curing, i.e. curing by exposing to humidity, e.g. for silicones and polyurethanes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8385Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83885Combinations of two or more hardening methods provided for in at least two different groups from H01L2224/83855 - H01L2224/8388, e.g. for hybrid thermoplastic-thermosetting adhesives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9212Sequential connecting processes
    • H01L2224/92122Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
    • H01L2224/92125Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/0132Binary Alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/0133Ternary Alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/156Material
    • H01L2924/15786Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15788Glasses, e.g. amorphous oxides, nitrides or fluorides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20Parameters
    • H01L2924/201Temperature ranges
    • H01L2924/20104Temperature range 100 C=<T<150 C, 373.15 K =< T < 423.15K
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20Parameters
    • H01L2924/201Temperature ranges
    • H01L2924/20105Temperature range 150 C=<T<200 C, 423.15 K =< T < 473.15K
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/20Parameters
    • H01L2924/201Temperature ranges
    • H01L2924/20106Temperature range 200 C=<T<250 C, 473.15 K =<T < 523.15K
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31511Of epoxy ether
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31652Of asbestos
    • Y10T428/31663As siloxane, silicone or silane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)

Description

本発明は、接着剤組成物に関するものであり、特には、フリップチップ実装方式を用いた半導体装置の製造のために好適に使用することができる接着剤組成物に関する。さらには、当該接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する接着シート及び半導体装置保護用材料、並びに当該接着剤組成物の硬化物を備えた半導体装置に関する。
近年、電子機器の小型化及び高性能化に伴い、半導体装置の高密度化及び高集積化の要求が強まっており、ICパッケージの大容量化及び高密度化が進んでいる。これまで、半導体チップと基板とを接続するには、金属細線を用いるワイヤボンディング方式が広く適用されてきた。しかし、半導体装置の高密度化及び高集積化の要求に対応するため、半導体チップにバンプと呼ばれる導電性突起を形成し、基板電極と半導体チップのバンプとを直接接続するフリップチップ実装方式が主流になりつつある。
一般的に、フリップチップ実装方式においては、接続部分の補強や半導体装置の信頼性向上等を目的として、半導体チップと回路基板の間隙をアンダーフィル剤で封止する。アンダーフィル剤で封止する方法には、一般的に、キャピラリーアンダーフィル方式が採用されている。キャピラリーアンダーフィル方式とは、チップの一辺又は複数面にアンダーフィル剤を塗布し、毛細管現象を利用して回路基板とチップの間隙にアンダーフィル剤を流れ込ませて充填する方法である(特許文献1)。しかしながら、近年、半導体装置の高密度化及び高集積化の要求が益々強まっており、バンプ間ピッチ、及び、チップ間ギャップの狭小化が進み、アンダーフィル充填時に空気が巻き込まれやすく、ボイドが発生し、信頼性が損なわれるという問題を生じることがあった。
また、キャピラリーアンダーフィル方式では、図8に示される工程(a)〜(g)が必要とされる。各工程を以下に説明する。
工程(a):フラックス21を回路基板20に塗布する工程
工程(b):バンプ22aが形成された半導体チップ22を回路基板20上にフラックス21を介してマウントする工程
工程(c):フラックス21を介して半導体チップ22と回路基板20とを接合する工程(接合部23)
工程(d):フラックス21を洗浄により除去する工程
工程(e):半導体チップ22の一辺又は複数面にアンダーフィル剤24を塗布する工程
工程(f):毛細管現象を利用して回路基板20と半導体チップ22の間隙にアンダーフィル剤24を流れ込ませる工程
工程(g):充填されたアンダーフィル剤を硬化し(24a)、樹脂封止する工程
上記及び図8に示す通り、キャピラリーアンダーフィル方式は工程が煩雑であり、また、フラックス洗浄時の洗浄廃液の処理を必要とする。さらに、工程(f)で毛細管現象を利用するため、充填時間が長くなり、半導体装置の生産性に問題を生じることがあった。
これらの問題を解決する方法として、複数のバンプを有するウエハ上のバンプが形成された面に接着剤層を形成した後、ウエハを接着剤層ごとダイシングして、接着剤層付の半導体チップに個片化する方法が提案されている。ダイシングにより個片化された接着剤層付き半導体チップは、他の半導体チップ、又は、基板にボンディングされ、バンプを介して電気的に接合される。このようなウエハ上に形成される接着剤層に用いられる接着剤組成物として、熱硬化性化合物と、前記熱硬化性化合物と反応可能な官能基を有するポリマーと、熱硬化剤とを有する接着剤組成物であり、ボンディング温度での溶融粘度が10Pa・s以上、15000Pa・s以下である接着剤組成物が記載されている(特許文献2)。
特開2007−217708号公報 特開2011−157529号公報
しかしながら、特許文献2記載の接着剤組成物では、ボンディング時のボイドの発生を抑えようとすると、実装時にバンプの位置ずれが生じてしまい、導通が取れなくなるという問題があった。また逆に、バンプの位置ずれが生じないように実装しようとすると、接合後のチップ間にボイドを生じることがあった。従って、特許文献2に開示されている方法では、半導体チップと回路基板との接続部分の補強や半導体装置の信頼性向上等の目的を十分達成することができない。そのため、ボンディング時のボイドの発生がなく、バンプの位置ずれを生じず、かつ、半田接合終了後においてもボイドの発生がない、接続信頼性に優れる半導体装置を提供することができる接着剤組成物の開発が強く望まれている。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、半導体装置の製造のために好適に使用することができる接着剤組成物、特に、ボンディング時にバンプ間にボイドを生じにくく、バンプの位置ずれを起こしにくく、また、半田接合終了後においてもボイドを生じにくい接着剤組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、下記(A)、(B)及び(C)成分を含有する接着剤組成物であって、最低溶融粘度が500Pa・s未満、該最低溶融粘度となる温度が200℃未満であり、かつ、200℃での溶融粘度が500Pa・s以上であることを特徴とする接着剤組成物を提供する。
(A)反応性官能基を有するポリマー
(B)熱硬化性樹脂
(C)フラックス活性を有する化合物。
このような組成物であれば、半導体装置の製造のために好適に使用することができる接着剤組成物、特に、ボンディング時にバンプ間にボイドを生じにくく、バンプの位置ずれを起こしにくく、また、半田接合終了後においてもボイドを生じにくいものとなる。
この場合、前記(A)反応性官能基を有するポリマーが、シリコーン樹脂であることが好ましい。
(A)成分がシリコーン樹脂であれば、ポリマーの分子量、反応性官能基種、反応性官能基量等の制御性や、接着剤組成物としての接着性、耐熱性、絶縁信頼性により優れるものとなる。
また、前記反応性官能基が、ヒドロキシル基及びエポキシ基のうちの少なくとも1つであることが好ましい。
ヒドロキシル基やエポキシ基は、(B)成分である熱硬化性樹脂との反応性や、接着剤組成物としての保存安定性を向上させることができるため、(A)成分のポリマーが有する反応性官能基が、これらの基のうちの少なくとも1つであること好ましい。
また、前記(B)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂であることが好ましい。
(B)成分がエポキシ樹脂であれば、接着剤組成物を硬化させる際に、(B)成分の熱硬化性樹脂と(A)成分の反応性官能基を有するポリマーとが架橋反応するため、当該接着剤組成物を用いて形成される接着剤層の接着性、及び硬化物の接続信頼性がより向上する。
さらに、エポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤のうち少なくとも1種を含有することが好ましい。
これらを含有することにより、硬化反応を適切かつ均一に進めることができる。
また、前記(C)フラックス活性を有する化合物が、カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する化合物であることが好ましい。
(C)成分がカルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する化合物であれば、接着剤組成物を接着させた半導体チップの機能面を半田付け等する際に、該機能面上に存在するバンプの金属酸化膜を加熱等によって取り除く効果が特に高くなる。
また本発明は、前記接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する接着シート、及び前記接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する半導体装置保護用材料を提供する。
このような本発明の半導体装置保護用材料や接着シートは、優れた接着性、耐熱性、耐湿性等を有するものとなる。
また本発明は、前記接着剤組成物の硬化物を備えた半導体装置を提供する。
このような本発明の半導体装置は、接続信頼性や絶縁信頼性に優れたものとなる。
以上説明したように、本発明の接着剤組成物は、反応性官能基を有するポリマーを含有することによって、柔軟性に優れた接着剤層を形成することができる。また、反応性官能基を有するポリマーと熱硬化性樹脂との熱硬化反応により架橋構造を形成し、半導体保護用材料として必要な、耐熱性、接着性、信頼性を確保することが可能となる。このような本発明の接着剤組成物は、接着シート及び半導体保護用材料のための接着剤層として好適に使用することができ、接続信頼性及び絶縁信頼性が保証された半導体装置を提供することができる。
また、本発明の接着剤組成物はフラックス活性を有する化合物を含有するため、加熱等によって金属酸化膜を取り除く効果(フラックス活性)を有する接着剤層を形成する。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。また、当該接着剤層が半導体チップと回路基板を接合させる際にフラックスとして機能することにより、半導体チップを基板上にフリップチップ実装する際の、フラックスを回路基板に塗布等する工程(図8:工程(a))、フラックスを洗浄する工程(図8:工程(d))、半導体チップの一辺又は複数面にアンダーフィル剤を塗布する工程(図8:工程(e))、及び毛細管現象を利用して回路基板とチップの間隙にアンダーフィル剤を流れ込ませる工程(図8:工程(f))が不要となり、半導体装置の生産性を向上することができる。
さらに、本発明の接着剤組成物は、200℃未満に最低溶融粘度となる温度があり、さらにその最低溶融粘度は500Pa・s未満であり、かつ、200℃での溶融粘度は500Pa・s以上であるため、凹凸のある基板やバンプにチップをボンディングしても空気を巻き込むことなく、また、フラックス成分とバンプや金属端子表面に存在する金属酸化膜との反応により生成する水(水蒸気)を封じ込めることが可能なため、このような本発明の接着剤組成物を用いてボンディングを行えば、ボイドなくボンディングを行うことが出来、バンプの位置ずれを起こしにくく、実装後にもボイドを生じない。
図1は、本発明の接着剤組成物を用いて形成された接着剤層を有する接着シートを半導体ウエハ上に圧着した態様を示すものである。 図2は、本発明の接着剤組成物を用いて形成された接着剤層を有する接着シートを介して、半導体ウエハを半導体加工用保護テープ上に搭載した態様を示すものである。 図3は、半導体ウエハを研削する態様を示すものである。 図4は、半導体ウエハをダイシングする態様を示すものである。 図5は、切断された半導体チップをピックアップする態様を示すものである。 図6は、ピックアップした半導体チップを、ベース基板上に位置決めして搭載する態様を示すものである。 図7は、半導体チップとベース基板が半田接合された態様を示すものである。 図8は、キャピラリーアンダーフィル方式におけるフリップチップ実装工程を示したフロー図である。 図9は、接着剤層の基板に対する接着力を測定した試験の実施態様である。
以下、本発明をより詳細に説明する。
上記のように、従来の接着剤組成物によっては、半導体チップと回路基板との接続部分の補強や半導体装置の信頼性向上等の目的を十分達成することができておらず、半導体装置の製造のために好適に使用することができる接着剤組成物、特に、ボンディング時のボイドの発生がなく、バンプの位置ずれを生じず、かつ、半田接合終了後においてもボイドの発生がない、接続信頼性に優れる半導体装置を提供することができる接着剤組成物の開発が強く望まれていた。
本発明者らは、上記課題を達成するため鋭意検討を重ねた結果、反応性官能基を有するポリマー、熱硬化性樹脂、及び、フラックス活性を有する化合物からなる接着剤組成物であり、最低溶融粘度が500Pa・s未満であり、かつ、該最低溶融粘度となる温度が200℃未満であり、さらに、200℃での溶融粘度が500Pa・s以上となる接着剤組成物が、半導体装置の製造のために好適に使用することができ、特にボンディング時及びバンプ接合後のボイドを抑制し、かつ、狭バンプピッチでの実装においても位置ずれを生じないことを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明の接着剤組成物は、下記(A)、(B)及び(C)成分を含有する接着剤組成物であって、最低溶融粘度が500Pa・s未満、該最低溶融粘度となる温度が200℃未満であり、かつ、200℃での溶融粘度が500Pa・s以上であることを特徴とする。
(A)反応性官能基を有するポリマー
(B)熱硬化性樹脂
(C)フラックス活性を有する化合物。
以下、本発明についてより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。
<接着剤組成物>
(A)反応性官能基を有するポリマー
(A)成分の反応性官能基は特に限定されず、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基等が挙げられる。これらのなかでも、ヒドロキシル基及びエポキシ基のうちの少なくとも1つを有するポリマーが、(B)成分である熱硬化性樹脂との反応性や接着剤組成物としての保存安定性の観点から好ましい。
上記反応性官能基を有するポリマーとしては、末端及び/又は側鎖に反応性官能基を有するポリマーであれば特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、ポリマーの分子量、反応性官能基種、反応性官能基量等の制御性、及び、接着性、耐熱性、絶縁信頼性に優れることから、シリコーン樹脂を用いることが最も望ましい。
これら(A)成分のポリマーは、単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。
上記、(A)反応性官能基を有するポリマーとしては、例えば下記に示すような反応性官能基を有するシリコーン樹脂を挙げることができる。
Figure 0005739372
[上記一般式(1)中、R〜Rは同一でも異なっていてもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基を示す。また、mは1〜100の整数であり、a、b、c、及びdは0又は正数であり、かつ、0<(c+d)/(a+b+c+d)≦1.0を満たす。更に、X、Yはそれぞれ下記一般式(2)又は(3)で示される2価の有機基である。
Figure 0005739372
(上記一般式(2)中、Zは、
Figure 0005739372
より選ばれる2価の有機基であり、nは0又は1である。また、R、Rは、それぞれ炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。kは0、1、又は2である。)
Figure 0005739372
(上記一般式(3)中、Vは、
Figure 0005739372
より選ばれる2価の有機基であり、pは0又は1である。また、R、Rは、それぞれ炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。hは0、1、又は2である。)]
上記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する反応性官能基を有するシリコーン樹脂は、接着剤組成物に圧着時の接着性、接着剤層形成時のフィルム形成性、機械的特性等を与えるものであり、絶縁信頼性にも優れるものである。
上記一般式(1)中、R〜Rは同一でも異なってもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、好ましくは炭素数1〜6の1価炭化水素基を示す。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基等の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
また、上記一般式(1)中、mは1〜100の整数であり、好ましくは1〜80の整数である。
さらに、上記一般式(1)中のa、b、c、dは0又は正数であり、かつ、0<(c+d)/(a+b+c+d)≦1.0を満たし、基板に対する密着性、電気特性、信頼性の観点から、好ましくは0.1≦(c+d)/(a+b+c+d)≦0.5を満たし、更に好ましくは0.15≦(c+d)/(a+b+c+d)≦0.25を満たす。これに加えて、上記一般式(1)中のcは0.05≦c/(a+b+c+d)≦0.3を満たすことが好ましく、特に0.1≦c/(a+b+c+d)≦0.15を満たすことが好ましい。またこれに加えて、上記一般式(1)中のdは0.05≦d/(a+b+c+d)≦0.3を満たすことが好ましく、特に0.2≦d/(a+b+c+d)≦0.25を満たすことが好ましい。さらに、上記一般式(1)中のa、bは0.4≦a/(a+b+c+d)≦0.9、0.4≦b/(a+b+c+d)≦0.9を満たすことが好ましい。
さらに、上記一般式(1)中、Xは上記一般式(2)で示される2価の有機基であり、Yは上記一般式(3)で示される2価の有機基である。上記一般式(2)又は(3)中のZ又はVは、
Figure 0005739372
より選ばれる2価の有機基であり、n又はpは、0又は1である。
上記一般式(2)中のR、Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。R、Rの具体例としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基等が挙げられる。
上記一般式(3)中のR、Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。R、Rの具体例としては、上記一般式(2)中のR、Rと同様なものが挙げられる。
また、上記一般式(2)又は(3)中のk又はhは、0、1、又は2である。
本発明における(A)成分として好適な反応性官能基を有するシリコーン樹脂は、圧着時の接着性、接着剤層形成時のフィルム形成性、機械的特性、溶融粘度特性の観点から、重量平均分子量が3,000〜100,000が好ましく、より好ましくは5,000〜80,000である。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値である。
上記一般式(1)で示される反応性官能基を有するシリコーン樹脂は、下記一般式(4)のハイドロジェンシルフェニレン(1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン)、
Figure 0005739372
及び/又は下記一般式(5)のジヒドロオルガノシロキサンと、
Figure 0005739372
(式中、R〜R、及びmは、上記と同一である。)
下記一般式(6)で示されるジアリル基を有するフェノール化合物と、
Figure 0005739372
(式中、V、R、R、p、hは、上記と同一である。)
更に、必要に応じて下記一般式(7)で示されるジアリル基を有するフェノール化合物とを、触媒の存在下、所謂ハイドロシリレーション重合反応を行うことにより、製造することができる。
Figure 0005739372
(式中、Z、R、R、n、kは、上記と同一である。)
なお、上記一般式(1)で示される反応性官能基を有するシリコーン樹脂の重量平均分子量は、上記ハイドロシリレーション重合反応をさせる上記一般式(6)及び上記一般式(7)で示されるジアリル基を有するフェノール化合物のアリル基の総数と、上記一般式(4)で示されるハイドロジェンシルフェニレン及び上記一般式(5)で示されるジヒドロオルガノシロキサンのヒドロシリル基の総数との比(アリル基の総数/ヒドロシリル基の総数)を調整することにより容易に制御することが可能である。あるいは、上記一般式(6)及び上記一般式(7)で示されるジアリル基を有するフェノール化合物と、上記一般式(4)で示されるハイドロジェンシルフェニレン及び上記一般式(5)で示されるジヒドロオルガノシロキサンのハイドロシリレーション重合時に、例えば、O−アリルフェノールのようなモノアリル化合物、又は、トリエチルヒドロシランのようなモノヒドロシランやモノヒドロシロキサンを分子量調整剤として使用することにより、上記一般式(1)で示されるシリコーン樹脂の重量平均分子量は容易に制御することが可能である。
上記ハイドロシリレーション重合反応における、触媒としては、例えば白金(白金黒を含む)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属担体;HPtCl・xHO、HPtCl・xHO、NaHPtCl・xHO、KHPtCl・xHO、NaPtCl・xHO、KPtCl・xHO、PtCl・xHO、PtCl・xHO、NaHPtCl・xHO(式中、xは0〜6の整数が好ましく、特に0又は6が好ましい。)等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(米国特許第3,220,972号公報);塩化白金酸とオレフィンとの錯体(米国特許第3,159,601号公報、米国特許第3,159,662号公報、米国特許第3,775,452号公報);白金黒やパラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム−オレフィン錯体;クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(所謂ウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン(特にビニル基含有環状シロキサン)との錯体等が挙げられる。その使用量は触媒量であり、通常白金族金属として、上記一般式(4)〜(7)の重合反応物の総質量に対して、0.001質量%から0.1質量%であることが好ましい。
上記ハイドロシリレーション重合反応においては、必要に応じて溶剤を使用してもよい。溶剤としては、例えばトルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤が好ましい。
上記ハイドロシリレーション重合条件として、触媒が失活せず、かつ、短時間で重合の完結が可能という観点から、重合温度は例えば40〜150℃、特に60〜120℃が好ましい。
また、重合時間は、上記一般式(4)〜(7)の重合反応物の種類及び量にもよるが、重合反応系中に湿気の介入を回避するため、およそ0.5〜100時間、特に0.5〜30時間以内であることが好ましい。このようにしてハイドロシリレーション重合反応を終了後、溶剤を使用した場合はこれを留去することにより、上記一般式(1)で示されるシリコーン樹脂を得ることができる。
(B)熱硬化性樹脂
(B)成分は、接着剤組成物の接着性、及び硬化物の接続信頼性を向上させるために含有する。本発明において熱硬化性樹脂は特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等を挙げることができる。中でも、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は(A)反応性官能基を有するポリマーが含有する官能基(例えば、フェノール性水酸基やカルボキシル基等)と架橋反応することができる。従って、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であると、接着剤組成物を硬化させる際に、熱硬化性樹脂と(A)反応性官能基を有するポリマーとが架橋反応するため、接着剤層の接着性、及び硬化物の接続信頼性がより向上する。
エポキシ樹脂は、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、又はそれらに水素添化したもの、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等のグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル、ダイマー酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル系エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン等のグリシジルアミン系エポキシ樹脂等が挙げられ、好ましくは、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、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が挙げられる。これらの市販品としては、例えば、商品名で、jER1001(三菱化学製)、エピクロン830S(DIC製)、jER517(三菱化学製)、EOCN103S(日本化薬製)等が挙げられる。
また、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いることもできる。該フェノール樹脂としては、例えば、フェノールやビスフェノールA、p−t−ブチルフェノール、オクチルフェノール、p−クミルフェノール等のアルキルフェノール、p−フェニルフェノール、クレゾール等を原料として調製したレゾール型フェノール樹脂及び/又はノボラック型フェノール樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂は1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂の配合量は特に限定されないが、(A)成分100質量部に対して5〜100質量部であるのがよく、好ましくは10〜50質量部である。熱硬化性樹脂の配合量が上記範囲内であれば、接着剤組成物又は接着剤層を基材に圧着した時の接着性が向上する。また、当該接着剤組成物の硬化物は接続信頼性に優れた硬化物となるため好ましい。
また、本発明の接着剤組成物は、前記エポキシ樹脂に加え、更にエポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤のうち少なくとも1種を含有することが好ましい。エポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤のうち少なくとも1種を含有することにより、硬化反応を適切かつ均一に進めることができる。これらを配合する場合、エポキシ樹脂硬化剤の配合量は(A)成分100質量部に対して3〜20質量部、好ましくは5〜10質量部であるのがよく、エポキシ樹脂硬化促進剤の配合量は、(A)成分100質量部に対して0.1〜5質量部、好ましくは0.3〜3質量部であるのが良い。
エポキシ樹脂硬化剤は、通常使用されるものであればよく、特に限定されないが、耐熱性の観点から芳香族系硬化剤や脂環式硬化剤がより好ましい。当該エポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、三フッ化ホウ素アミン錯塩、フェノール樹脂等が挙げられる。アミン系硬化剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等の脂肪族アミン系硬化剤、イソホロンジアミン等の脂環式アミン系硬化剤、ジアミノジフェニルメタン、フェニレンジアミン等の芳香族アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等が挙げられる。中でも、芳香族アミン系硬化剤が好ましい。酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、ピロメリット酸無水物、トリメリット酸無水物、ヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂硬化剤は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂硬化促進剤は、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、及びこれらの化合物のエチルイソシアネート化合物、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、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−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7(DBU)、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5(DBN)、DBUの有機酸塩、DBUのフェノール樹脂塩、DBU誘導体のテトラフェニルボレート塩等のDBU系化合物、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリス(p−メチルフェニル)ホスフィン、トリス(p−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(p−エトキシフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボレート、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボレート等のトリオルガノホスフィン類、四級ホスホニウム塩、トリエチレンアンモニウム・トリフェニルボレート等の第三級アミン、及びそのテトラフェニルホウ素酸塩等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂硬化促進剤は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(C)フラックス活性を有する化合物
(C)フラックス活性を有する化合物は、加熱等によって金属酸化膜を還元し取り除く効果(フラックス活性)を有していれば特に限定されず、例えば、活性化ロジン、カルボキシル基を有する有機酸、アミン、フェノール、アルコール、アジン等が挙げられる。
特に、本発明の接着剤組成物におけるフラックス活性を有する化合物は、分子中にカルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する化合物が好ましい。尚、フラックス活性を有する化合物は液状であっても固体であってもよい。フラックス活性を有する化合物が分子中にカルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する化合物であれば、接着剤組成物を接着させた半導体チップの機能面を半田付け等する際に、該機能面上に存在するバンプの金属酸化膜を加熱等によって取り除く効果が特に高くなるため好ましい。
カルボキシル基を有する化合物としては、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、芳香族カルボン酸等が挙げられる。また、前記フェノール性水酸基を有する化合物としては、例えばフェノール類が挙げられる。
脂肪族酸無水物としては、例えば無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、及び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、例えば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、及び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、例えば無水フタル酸、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、及び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、例えば、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、セバシン酸等が挙げられる。また、その他の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、及び琥珀酸等が挙げられる。
芳香族カルボン酸としては、例えば安息香酸、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、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、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、食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、及び3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、及びジフェノール酸等が挙げられる。
フェノール性水酸基を有する化合物としては、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A、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、及びテトラキスフェノール、フェノールフタレイン等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類が挙げられる。
また、(C)フラックス活性を有する化合物は、(A)成分及び(B)成分の少なくとも一方と架橋反応できることが好ましい。(A)成分や(B)成分と反応することによりフラックス活性を有する化合物を3次元的に架橋構造の中に取り込むことができる。特には、フラックス活性を有する樹脂硬化剤であることが好ましい。該フラックス活性を有する樹脂硬化剤としては、例えば1分子中に少なくとも2個のフェノール性水酸基と、少なくとも1個の芳香族に直接結合したカルボキシル基を有する化合物が挙げられる。具体的には、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、没食子酸(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、3,7−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体;フェノールフタレイン;及びジフェノール酸等が挙げられる。
フラックス活性を有する化合物を3次元的に架橋構造の中に取り込むことにより、フラックス活性を有する化合物の残渣が硬化物の3次元架橋構造から析出することを抑制することができる。これによって、当該化合物の残渣に由来するデンドライトの成長を抑制することができ、硬化物の絶縁信頼性(耐マイグレーション性)をより向上させることができる。
(C)フラックス活性を有する化合物の配合量は、特に限定されないが、(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して1〜20質量部、好ましくは、2〜15質量部であるのがよい。(C)フラックス活性を有する化合物の含有量が上記下限値以上であれば、フラックス活性の効果を十分に得られ、また上記上限値以下であれば、フリップチップ実装工程後にフラックス活性を有する化合物が架橋構造から析出しデンドライトを成長させる原因となることもない。また、フラックス活性を有する化合物の配合量が上記範囲内にあれば、金属表面の酸化膜を十分に取り除くことができるため、半田接合時において強度の大きい良好な接合が得られる。
その他の成分
本発明の接着剤組成物は、上記(A)〜(C)成分以外にも、必要に応じてその他の成分を添加してもよい。その他の成分としては、無機充填剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
無機充填剤
本発明の接着剤組成物は、耐熱性、寸法安定性、耐湿性等の特性を得るために、無機充填剤を含有することができる。無機充填剤としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩;酸化チタン、アルミナ、溶融シリカ(溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ)、結晶シリカ等の粉末等の酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩又は亜硫酸塩;ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。
これらの無機充填剤は1種単独で混合しても、2種以上を併せて混合しても良い。これらの中でも溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末が好ましく、特に溶融球状シリカが好ましい。
無機充填剤を含有することにより、本発明の接着剤組成物を硬化させた後の耐熱性、耐湿性、強度等を向上させることができ、また本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層と保護層とが積層してなる接着シートにおいて、接着剤層の保護層に対する剥離性を向上させることができる。なお、無機充填剤の形状は、特に限定されないが、真球状であることが好ましく、これにより、異方性のない接着剤層を形成することができる。
無機充填剤の平均粒径は、特に限定されないが、0.01μm以上0.5μm以下が好ましく、特には0.01μm以上0.3μm以下が好ましい。無機充填剤の平均粒子径が上記下限値以上であれば、無機充填剤が凝集し難くなり、強度が向上するため好ましい。また上記上限値以下であれば、接着剤層の透明度が向上し、半導体チップ表面の位置合わせマークの認識が容易になり、半導体チップと基板の位置合わせがより容易となるため好ましい。
無機充填剤の含有量は、特に限定されないが、本発明の接着剤組成物の総質量に対し5質量%以上60質量%以下、好ましくは10質量%以上50質量%以下とすることが好ましい。無機充填剤の含有量が上記上限値以下であれば、接着剤層の透明性及びタック性が向上し、溶融粘度が上昇することもないため好ましい。
シランカップリング剤
本発明の接着剤組成物はシランカップリング剤を含んでも良い。シランカップリング剤を含むことにより、接着剤層の被接着体への密着性をさらに高めることができる。シランカップリング剤としては、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挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シランカップリング剤の含有量は、特に限定されないが、本発明の接着剤組成物の総質量の0.01質量%以上5質量%以下とすることが好ましい。
また、本発明の接着剤組成物は、さらに上記以外の成分を含んでいても良い。例えば、反応性官能基を有するポリマー(A)と熱硬化性樹脂(B)の相溶性を向上するため、あるいは接着剤組成物の貯蔵安定性又は作業性等の各種特性を向上するために、各種添加剤を適宜添加しても良い。例えば、脂肪酸エステル・グリセリン酸エステル・ステアリン酸亜鉛・ステアリン酸カルシウム等の内部離型剤、フェノール系、リン系、もしくは硫黄系酸化防止剤等を添加することができる。
その他の任意成分は、無溶剤で本発明の接着剤組成物に添加してもよいが、有機溶剤に溶解又は分散し、溶液又は分散液として調製してから添加してもよい。溶剤は接着剤組成物の分散液を調製するための溶剤として以下に説明する有機溶剤を使用することができる。
本発明の接着剤組成物は、最低溶融粘度が500Pa・s未満であり、さらにその最低溶融粘度となる温度が200℃未満であり、かつ、200℃での溶融粘度が500Pa・s以上となる必要がある。
ボンディングを、最低溶融粘度が500Pa・s未満、かつ該最低溶融粘度(500Pa・s未満)となる温度が200℃未満である組成物を用いて行った場合、凹凸のある基板やバンプにチップをボンディングしても空気を巻き込むことなく、従って、ボイドなくボンディングを行うことが出来、また、チップの位置ずれを防ぐこともできる。一方、最低溶融粘度が500Pa・s以上の組成物や、最低溶融粘度が500未満であっても該最低溶融粘度となる温度が200℃以上である組成物を用いてボンディングを行った場合、ボンディング時の空気の巻き込みは防止できるものの、チップの位置ずれを防ぐことが出来ない。
また、200℃での溶融粘度が500Pa・s以上となる場合、フラックス成分とバンプや金属端子表面に存在する金属酸化膜との反応により生成する水(水蒸気)を封じ込めることが可能なため実装後にボイドを生じない。一方、200℃での溶融粘度が500Pa・s未満の場合、生成する水(水蒸気)を封じ込めることができず、実装時にボイドが発生してしまう。
なお、本明細書中のボンディングとは、接着剤組成物を半導体ウエハ又はチップ上に形成し、当該接着剤組成物を介して、他の半導体ウエハ、もしくは、チップ、又は、基板に接合する工程と、その後、バンプの接続を行うために、荷重もしくは位置を制御しながら加熱する工程を意味する。また、本明細書中のボンディング温度とは、接着剤組成物を形成したウエハ又はチップを、当該接着剤組成物を介して、他の半導体ウエハ、もしくは、チップ、又は、基板に接合する工程の温度である。このようなボンディング温度は、例えば、100〜180℃とし、接着剤組成物の溶融粘度が10Pa・s〜500Pa・sとなる温度でボンディングを行うことが望ましい。
また、本明細書中、溶融粘度とは、溶融粘度計を用いて、昇温速度10℃/分で40℃から260℃まで昇温しながら、周波数1Hzで円形プレートのせん断により測定した溶融粘度を意味する。
接着剤組成物の調製
本発明の接着剤組成物は、反応性官能基を有するポリマー(A)、熱硬化性樹脂(B)、フラックス活性を有する化合物(C)、及び所望によりその他の任意成分、並びに必要に応じて有機溶剤を同時あるいは別々に、必要により加熱処理を加えながら攪拌、溶解、混合、分散させることにより調製される。これらの操作に用いる装置は特に限定されないが、攪拌、加熱装置を備えたライカイ機、3本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー等を用いることができる。また、これらの装置を適宜組み合わせてもよい。有機溶剤は接着剤組成物の分散液を調製するための溶剤として以下に説明する有機溶剤であればよい。
本発明の接着剤組成物は25℃での溶液粘度10〜3000mPa・s、好ましくは100〜2000mPa・sとなるように調整するのがよい。粘度は回転型粘度計を用いて測定することができる。
本発明の接着剤組成物を用いて接着剤層を形成する際には、接着剤組成物を有機溶剤に分散させた溶液として使用するのが好ましい。有機溶剤としては、N,N−ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、N−メチル−2−ピロリドン、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられ、好ましくはメチルエチルケトン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが挙げられる。これらの有機溶剤は、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。有機溶剤は固形成分濃度が30〜70質量%、好ましくは40〜65質量%となるように配合するのがよい。
<接着シート>
本発明は、上記接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する接着シートを提供する。接着シートとしては、例えば、本発明の接着剤組成物から形成される接着剤層と、該接着剤層を被覆する保護層(離型基材)とを積層して得られる接着シートが挙げられる。
接着シートの製造
本発明の接着シートの製造方法の一例を以下に示す。
接着剤組成物を有機溶剤に分散して得た溶液を、リバースロールコータ、コンマコータ等を用いて保護層(離型基材)の上に塗布する。前記接着剤組成物の分散液が塗布された保護層(離型基材)をインラインドライヤに通し、80〜160℃、2〜20分間で有機溶剤を除去し乾燥させて接着剤層を形成し、接着剤層を有する接着シートとする。また、必要に応じて、別の保護層(離型基材)を前記接着剤層上にロールラミネータを用いて圧着し積層することにより接着シートとしてもよい。接着シートに形成される接着剤層の厚みは5〜150μmであるのがよく、特には10〜100μmであるのがよい。
接着シートの製造に使用する保護層(離型基材)は、接着剤層の形態を損なうことなく接着剤層から剥離できるものであれば特に限定されない。例えば、ポリエチレン(PE)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリメチルペンテン(TPX)フィルム、離型処理を施したポリエステルフィルム等のプラスチックフィルム等を使用することができる。
接着シートの使用
本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する接着シートは、例えば、半導体ウエハ上に設けられたバンプと基板上に設けられた電極とを直接接続するフリップチップ実装のために使用することができる。また、貫通電極を有する半導体素子同士を接続するために使用することもできる。
本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する接着シートを使用して半導体ウエハを実装する態様の一例を図1〜図7に示す。以下に各工程を説明する。
(工程1:図1)
保護層1と接着剤層2を積層して形成される接着シート2’を、予めバンプ11(図6:図1〜5では不図示)が形成された半導体ウエハ3の機能面(バンプ形成面)に加熱圧着等により貼り合わせる。加熱圧着は、通常、温度80〜130℃、圧力0.01〜1MPa、時間5〜300秒で行われる。あるいは、真空下50〜1300Paで接着シートを貼り合わせ、その後、大気圧へ戻すことによる圧着で行われる。
(工程2:図2)
該半導体ウエハ3に貼り合わせられた接着シート2’の保護層1側の面を、半導体加工用保護テープ4上に貼り付け、ウエハリング5によりサポートする。半導体加工用保護テープ4は、一般的に用いられているもの(例えば、バックグラインドテープ、ダインシングテープという名称等で市販されているもの)を使用することができ、用途に応じて適宜選択すればよい。尚、半導体加工用保護テープ4と接着剤層2は、保護層1を介さずに直接貼り合わせることもできる。接着シートをテープ上に貼り付ける工程は、通常、温度20〜40℃、線圧5〜50N/cm、圧着時間5〜60秒である。該工程は粘着テープを使用して行ってもよい。また、真空下50〜1300Paで貼り合わせ、その後、大気圧へ戻すことにより圧着することができる。
(工程3:図3)
次いで、半導体加工用保護テープ4を研削(研磨)ステージ(不図示)に固定し、半導体ウエハ3をグラインドホイール6により研削(研磨)する。グラインドホイールを有する研削(研磨)装置は、特に限定されることはなく通常用いられているものを使用すればよい。ここで、研削(研磨)後の半導体ウエハ7(図4)の厚さは、特に限定されないが、30〜600μm程度とすることが好ましい。
(工程4:図4)
研削(研磨)後の半導体ウエハ7は、半導体加工用保護テープ4側の面とダイサーテーブル9とが接するように、ダイサーテーブル9上に設置される。研削(研磨)後の半導体ウエハ7は、ダイシングブレード8を備えるダイシングソー(不図示)を使用して、保護層1及び接着剤層2と共に切断される。ダイシング時のスピンドル回転数及び切断速度は適宜選択すればよいが、通常、スピンドル回転数25,000〜45,000rpm、切断速度10〜50mm/secである。
(工程5:図5)
半導体加工用保護テープ4をエキスパンド装置で伸ばして、接着シート2’と共に個片化された半導体チップ12の、各々の間に一定の隙間を作る。接着剤層2と保護層1の間を剥離し、接着剤層を備えた半導体チップ12をピックアップする。
(工程6:図6)
切断された半導体チップ12の機能面上に備えたバンプ11と、ベース基板10上の電極13とを、フリップチップボンダー(不図示)を用いて位置合わせし、ベース基板10上に半導体チップ12を搭載する。
(工程7:図7)
切断された半導体チップ12の機能面上に備えたバンプ11と、ベース基板10上の電極13とを加熱圧着により接合する(接合部14)。加熱圧着は、通常、温度100〜280℃、荷重1〜500N、時間1〜30秒で行われる。その後、加熱して接着剤組成物を硬化し、半導体チップ12とベース基板10との間隙を封止する。接着剤組成物の硬化は、通常、160〜240℃、特には180〜220℃、0.5〜6時間、特には1〜4時間で行われる。
上述の通り、本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する接着シートを使用することにより、キャピラリーアンダーフィル方式(図8)における工程(a)、工程(d)、工程(e)及び工程(f)を省略することが可能になる。また、本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層は、圧着時にベース基板に対する優れた接着性を有する。また、硬化後の接着剤層は接続信頼性及び絶縁信頼性に優れる。
<半導体装置保護用材料>
また、本発明は、上記接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する半導体装置保護用材料を提供する。半導体装置保護用材料としての使用態様は、例えば、本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層と半導体加工用保護テープとが積層された保護シートが挙げられる。該保護シートの接着剤層面を半導体装置の被保護面に貼り付け、保護テープを剥離したのち、接着剤層面を硬化して保護皮膜とすることにより半導体装置の表面を保護することができる。本発明の接着剤組成物の硬化物は接続信頼性及び絶縁信頼性に優れるため、半導体装置、及び、ダイオード、トランジスタ、IC、LSI等の電子部品の保護皮膜として好適に機能することができる。保護皮膜としての使用態様は、例えば、ダイオード、トランジスタ、IC、LSI等の半導体素子表面のジャンクションコート膜、パッシベーション膜及びバッファーコート膜;LSI等のα線遮蔽膜;多層配線の層間絶縁膜;プリントサーキットボードのコンフォーマルコート;イオン注入マスク;太陽電池の表面保護膜などが挙げられる。
<半導体装置>
さらに、本発明は、上記接着剤組成物の硬化物を備えた半導体装置を提供する。
上述の通り、このような本発明の半導体装置の製造方法の一態様としては、本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を介して半導体チップをベース基板に搭載し、その後、接着剤組成物を硬化させる方法が挙げられる。また、別の態様としては、本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する半導体装置保護用材料を半導体装置(被接着物)の保護面に貼り付け、その後、接着剤組成物を硬化して保護皮膜を形成する方法が挙げられる。本発明の接着剤組成物は、フィルム形成性及び基板への接着性に優れており、かつ、高温高湿条件下における接続信頼性及び絶縁信頼性(耐マイグレーション性)に優れた硬化物を提供することができるため、半導体装置の高密度化、高集積化への応用のために好適に利用できる。
以下、本発明における(A)反応性官能基を有するポリマーとしてのシリコーン樹脂の合成例、本発明の接着剤組成物の実施例及び比較例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明における(A)反応性官能基を有するポリマーとしてのシリコーン樹脂の合成例1及び2において使用する化合物(M−1)〜(M−6)の化学構造式を以下に示す。
Figure 0005739372
合成例において、各重合体の重量平均分子量は、GPCカラム TSKgel Super HZM−H(東ソー社製)を用い、流量0.6ミリリットル/分、溶出溶媒テトラヒドロフラン、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。また、各重合体の1H−NMR分析は、JNM−LA300WB(JEOL社製)を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して実施した。
[合成例1]
本発明における(A)反応性官能基を有するポリマーとしてのシリコーン樹脂の合成例1について説明する。撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した5Lフラスコ内に化合物(M−1)220.5g、化合物(M−3)225.0gをトルエン1,875gに溶解後、化合物(M−4)949.6g、化合物(M−5)6.1gを加え60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)2.2gを投入し、内部反応温度が65℃〜67℃に昇温するのを確認後、更に、90℃まで加温後3時間保持し、再び60℃まで冷却して、さらにカーボン担持白金触媒(5質量%)2.2gを投入し、化合物(M−6)107.3gを1時間掛けてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、80℃まで上昇した。化合物(M−6)の滴下終了後、更に、90℃で3時間保持した後、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(MIBK)1,700gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することでカーボン担持白金触媒を取り除いてシリコーン樹脂溶液を得た。更に、得られたシリコーン樹脂溶液に純水760gを加えて攪拌、静置、分液を行い下層の水層を除去した。この分液水洗操作を6回繰り返し、シリコーン樹脂溶液中の微量酸成分を取り除いた。その後、シリコーン樹脂溶液中の溶剤を減圧留去すると共に、シクロペンタノンを950g添加して、固形分濃度60質量%のシクロペンタノンを主溶剤とするシリコーン樹脂溶液(A−1)を得た。このシリコーン樹脂溶液中の(A)シリコーン樹脂の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量75,000であり、(c+d)/(a+b+c+d)=0.50である。
[合成例2]
本発明における(A)反応性官能基を有するポリマーとしてのシリコーン樹脂の合成例2について説明する。撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した5Lフラスコ内に化合物(M−1)352.8g、化合物(M−2)116.1gをトルエン1,875gに溶解後、化合物(M−4)949.6g、化合物(M−5)6.1gを加え60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)2.2gを投入し、内部反応温度が65℃〜67℃に昇温するのを確認後、更に、90℃まで加温後3時間保持し、再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)2.2gを投入し、化合物(M−6)107.3gを1時間掛けてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、73℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間保持した後、室温まで冷却後、メチルイソブチルケトン(MIBK)1,700gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することでカーボン担持白金触媒を取り除いてシリコーン樹脂溶液を得た。更に、得られたシリコーン樹脂溶液に純水760gを加えて攪拌、静置、分液を行い下層の水層を除去した。この分液水洗操作を6回繰り返し、シリコーン樹脂溶液中の微量酸成分を取り除いた。その後、このシリコーン樹脂中の溶剤を減圧留去すると共に、シクロペンタノンを940g添加して、固形分濃度60質量%のシクロペンタノンを主溶剤とするシリコーン樹脂溶液(A−2)を得た。このシリコーン樹脂溶液中の(A)シリコーン樹脂の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量55,000であり、(c+d)/(a+b+c+d)=0.20である。
[実施例1〜5及び比較例1〜
接着剤組成物の調製
表1に記載した組成で、(A)上記合成例1〜2で合成した反応性官能基を有するポリマー(シリコーン樹脂)、(B)熱硬化性樹脂、(C)フラックス活性を有する化合物、その他の任意成分を配合した。さらに固形成分濃度が50質量%となる量のシクロペンタノンを添加し、ボールミルを使用して撹拌し、混合及び溶解して、接着剤組成物の分散液を調製した。尚、表1中の配合量を示す数値の単位は「質量部」である。
接着剤組成物の調製に用いた各成分を下記に示す。
(B)熱硬化性樹脂
・jER1001(商品名)(三菱化学製、エポキシ当量:450〜500)
さらに、以下に示すエポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤を使用した。
・エポキシ樹脂硬化剤:
フェノライトTD−2093(商品名)(DIC製、OH当量:104)
・エポキシ樹脂硬化促進剤:
キュアゾール2MZA−PW(商品名)(四国化成製、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)
キュアゾール2P4MZ(商品名)(四国化成製、2−フェニル−4−メチルイミダゾール)
(C)フラックス活性を有する化合物
・セバシン酸(和光純薬工業製)
その他の任意成分
・無機充填剤:シリカ(アドマテックス製、SE1050、平均粒径0.25μm)
接着シートの作製
アプリケータで離型処理を施したポリエステルフィルム(保護層、東洋紡績製)表面に、接着剤組成物の分散液を乾燥後の厚さが25μmとなるように塗布し、130℃で5分間、送風オーブン内で乾燥することにより接着剤層を形成し、接着剤層を有する接着シートを作製した。各接着シートの特性を下記評価方法に従って評価した。結果を表1に示す。
評価1:接着剤層の溶融粘度測定
各接着シート(接着剤層厚み25μm)を温度調節が可能なロールラミネーターにて、接着剤層厚みが500μmとなるまで重ね合わせた。
得られた接着シートを溶融粘度計(HAAKE社製、MARS)を用いて、昇温速度10℃/分で40℃から260℃まで昇温しながら、周波数1Hzで円形プレートのせん断により溶融粘度を測定し、最低溶融粘度となる温度、最低溶融粘度、及び200℃での溶融粘度をそれぞれ得た。得られた結果を表1に示す。
評価2:半導体パッケージ実装後のボイド有無(SAT及び光学顕微鏡)
上述した接着シートの作製方法に則して、接着剤層の厚みが40μmである接着シートを作製した。バンプを備えた半導体ウエハ(8インチ、厚み725μm)のバンプ付着面と、各接着シートの接着剤層面を、真空フィルムラミネーター(温度:110℃、圧力:80Pa)を使用して貼り合わせた(図1)。その後、接着シートを備えた半導体ウエハの保護層面を、ウエハリングでサポートされたバックグラインドテープ(デンカ製)上に線圧約10N/cm、室温で貼り合わせた。
次に、ダイシングブレードを備えるダイシングソーを使用して半導体ウエハを5mm×6mm角に切断し(図4、ただしここで、半導体ウエハは薄く研削されたものではない)、個片化した半導体チップをピックアップして(図5)、接着剤層を備える半導体チップ(バンプ径25μm、バンプ高さ10μmのCu上にバンプ高さ15μmのSn−Agバンプを作製し合計高さを25μmとした、バンプピッチ50μm、バンプ数2,200)を得た(図6の2、11、12に相当)。ダイシング時のスピンドル回転数は30,000rpm、切断速度は25mm/secとした。
次に、上述のチップに対応するようにバンプが配置された半導体ウエハ(8インチ、厚み725μm、バンプ径25μm、Cuバンプ高さ10μm、バンプピッチ50μm、バンプ数2,200)を、ダイシングブレードを備えるダイシングソーを使用して11mm×11mm角に切断し、個片化した半導体基板を得た(図6の10、13に相当)。ダイシング時のスピンドル回転数は30,000rpm、切断速度は25mm/secとした。
次に、前記接着剤層を備える半導体チップ(図6の2、11、12に相当)を、個片化した半導体基板(図6の10、13に相当)にフリップチップボンダーを用いて位置合わせを行い、表1に示すボンディング温度にて、10sec、50Nで搭載した後、255℃で15秒、10Nの荷重を保つように加熱圧着し半導体パッケージを各10個ずつ作製した(図7)。その後、該パッケージを180℃にて1時間加熱し、接着剤層を硬化させた。
このようにして得られた半導体パッケージについて、超音波映像装置(SAT)(日立エンジニアリング・アンド・サービス社製、FS300 III)を用いてボイドの有無を確認し、ボイドが確認されない場合を○、ボイドが確認された場合を×として、ボイドの評価を行った。結果を表1に示す。○を合格と判定した。
また、得られた半導体パッケージを半導体チップ側から、チップと水平に、チップがなくなるまで研磨し、光学顕微鏡によりボイドの観察を行った。25μm以上のボイドが確認されない場合を○、25μmより大きいボイドが確認された場合を×として、ボイドの評価を行った。結果を表1に示す。○を合格と判定した。
評価3:半導体パッケージ実装後のチップずれ(X線及び光学顕微鏡)
評価2と同様の方法でえられた、各々10個の半導体パッケージについて、三次元計測X線CT装置(ヤマト科学社製、TDM1000−IS)にて、チップずれの発生を確認した。半導体チップ及び半導体基板が有するバンプの水平方向への最大ずれ量が、5μm未満の場合を○、5μm以上10μm未満の場合を△、10μm以上を×として、チップずれの評価を行った。結果を表1に示す。○を合格と判定した。さらに、X線観察を終了した半導体パッケージについて、半導体チップ及び半導体基板と垂直の方向に断面を研磨し、光学顕微鏡にて、上下のバンプ同士が接合されているか確認を行った。上下のバンプ同士が接合されている場合を○、接合されてない場合を×として評価を行った。結果を表1に示す。○を合格と判定した。
評価4:接着剤層の接着力
各接着シート(接着剤層厚み25μm)を真空フィルムラミネーター(温度:110℃、圧力:80Pa、TEAM−100、タカトリ社製)を用いて、6インチ半導体ウエハ(厚み625μm、信越半導体社製)に貼り合わせた(図1)。次いで、該接着シートが有するポリエステルフィルム面を、ウエハリングでサポートされたダイシングテープ(デンカ製)上に線圧約10N/cm、室温で貼り付けた(図2)。半導体ウエハ及び接着シートを、ダイシングブレードを備えるダイシングソー(DAD685、DISCO社製)を使用して2mm×2mm角の大きさに切断した(図4)。接着剤層とポリエステルフィルムの間を剥離して個片化した半導体チップをピックアップし、接着剤層を備えた半導体チップを得た(図5)。ダイシング時のスピンドル回転数は30,000rpm、切断速度は25mm/secとした。前記個片化した各半導体チップを、15mm×15mm角のシリコンウエハ(ベース基板)上に、接着剤層を介して最低溶融粘度となる温度にて、50mNの荷重にて貼り合わせた。その後、180℃にて1時間加熱して接着剤組成物を硬化させ、試験片を得た。試験片は各5個ずつ製造し、以下の接着力測定試験に供した。
ボンドテスター(Dage series 4000−PXY:Dage社製)を用いて、半導体チップ(2mm×2mm)がベース基板(15mm×15mm角のシリコンウエハ)から剥離する時にかかる抵抗力を測定し、接着剤層の接着力を評価した。テスト条件は、テストスピード200μm/sec、テスト高さ50μmで行った。接着力測定試験の実施図を図9に示す。図9において、ボンドテスターの測定治具(符号30)の移動方向を矢印で示した(符号31)。結果を表1に示す。表1に示される数値は、各々5個の試験体における測定値の平均であり、数値が高いほど接着シートの接着力が高いことを示す。
評価5:接続信頼性
上述した接着シートの作製方法に則して、接着剤層の厚みが65μmである接着シートを作製した。バンプを備えた半導体ウエハ(8インチ、厚み725μm)のバンプ付着面と、各接着シートの接着剤層面を、真空フィルムラミネーター(温度:110℃、圧力:80Pa)を使用して貼り合わせた(図1)。その後、接着シートを備えた半導体ウエハの保護層面を、ウエハリングでサポートされたバックグラインドテープ(デンカ製)上に線圧約10N/cm、室温で貼り(図2)、研削(研磨)装置(DAG810、DISCO社製)を使用して半導体ウエハの厚みが100μmとなるまで研削(研磨)した(図3)。
次に、ダイシングブレードを備えるダイシングソーを使用して半導体ウエハを10mm×10mm角に切断し(図4)、個片化した半導体チップをピックアップして(図5)、接着剤層を備える半導体チップ(直径80μm、Sn−3Ag−0.5Cuバンプ、バンプ高さ50μm、ピッチ150μm、バンプ数3,844)を得た。ダイシング時のスピンドル回転数は40,000rpm、切断速度は25mm/secとした。
ソルダーレジスト(太陽インキ製、PSR4000 AUS703)でコーティングされたビスマレイミドトリアジン(BT)樹脂基板(厚み0.94mm)上に、前記接着剤層を備える半導体チップを、フリップチップボンダーを用いて位置合わせを行い、表1に示すボンディング温度にて、10sec、60Nで搭載した後(図6)、255℃で15秒、10Nの荷重を保つように加熱圧着しフリップチップパッケージを作製した(各10個ずつ)。その後、該パッケージを180℃にて1時間加熱し、接着剤層を硬化させた。
なお、このBT樹脂基板は、半導体チップが電気的に接合されたときに、半導体チップ内のメタル配線とデイジーチェーンとなるように銅で配線がされており、得られた半導体パッケージの導通(接続抵抗)を確認することが出来る。
上記方法により製造された半導体パッケージ各10個の接続抵抗を測定し、初期の導通を確認した。その後、該パッケージをヒートサイクル試験(−25℃で10分保持、125℃で10分保持を1000サイクル繰り返す)に供し、ヒートサイクル試験後の導通を確認した。いずれも導通が取れたものを○、初期には導通が取れたがヒートサイクル試験後に導通が取れなくなったものを△、初期に導通が取れなかったものを×として、接続信頼性を評価した。結果を表1に示す。○を合格と判定した。
評価6:絶縁信頼性(耐マイグレーション性)
ガラス基板上にCu厚み5μm、ライン幅/スペース幅=20μm/20μmの櫛型回路を作製し、真空フィルムラミネーター(温度:110℃、圧力:80Pa)を使用して、接着シートの接着剤層面で櫛形回路を覆うように貼り合わせた(端子部はマスキングテープによりマスキングした)。次に、接着シートの保護層を剥離し、180℃にて1時間加熱することで接着剤層を硬化させ、絶縁信頼性評価用サンプルを作製した(各5個ずつ)。各試験片に対して、温度85℃、相対湿度85%の条件下で、回路の両極に10Vの直流電圧を印加し、マイグレーションテスター(IMV社製、MIG−86)を用いて、絶縁信頼性を評価した。電圧印加後、1,000時間以内に導体間で短絡(抵抗値の低下)が発生した場合、もしくは、デンドライトの成長が認められた場合を「不良」と評価して×で示し、1,000時間経過後も抵抗値を維持し、かつ、デンドライトを生じなかった場合を「良」と評価して○で示した。結果を表1に示す。
Figure 0005739372
実施例1〜5、比較例2の半導体パッケージ実装後のボイド有無は各々10個全てのパッケージにおいて評価が○であった。比較例1及びの半導体パッケージ実装後のボイド有無は10個全てのパッケージにおいて評価が×であった。
実施例1〜5、比較例1の半導体パッケージ実装後のチップずれは各々10個全てのパッケージにおいて評価が○であった。比較例2及び3の半導体パッケージ実装後のチップずれは各々10個全てのパッケージにおいて評価が×であった。
実施例1〜5、比較例2の接続信頼性は、各々10個全てのパッケージにおいて評価が○であった。比較例1及びの接続信頼性は、10個全てのパッケージにおいて評価が△であった。
実施例1〜5、比較例1〜の絶縁信頼性は、各々5個全ての試験片において評価が○であった。
表1より、本発明要件である、200℃における溶融粘度が500Pa・s以上を満たさない比較例1は、半導体パッケージ実装後において、ボイドの発生が見られた。比較例1の接着剤組成物は、JIS C2161 Bに準拠して測定したゲルタイムが、ボンディング温度である150℃において90秒であり、また、240℃におけるゲルタイムが10秒であり、かつ、ボンディング温度での溶融粘度が60Pa・sであることから、特開2011−157529号公報に記載の要件を満たす接着剤組成物であるが、ボイドが発生してしまうことが確認された。また、比較例1では、実装後のボイドの影響により、接続信頼性においても不合格となることが確認された。
比較例2の接着剤組成物は、本発明要件である、最低溶融粘度が500Pa・s未満を満たさないため、半導体パッケージ実装後においてチップずれを生じることが確認された。
また比較例は本発明要件である、200℃における溶融粘度が500Pa・s以上を満たさないため、半導体パッケージ実装後において、ボイドの発生が見られ、実装後のボイドの影響により、接続信頼性においても不合格となることが確認された。さらに比較例は本発明要件である、最低溶融粘度となる温度200℃未満も満たさないため、半導体パッケージ実装後においてチップずれを生じることが確認された。
これに対し、本発明の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層は、実装後においてボイドの発生が見られず、チップずれも確認されなかった。また、接着力にも優れており、接続信頼性及び絶縁信頼性にも優れていた。また、本発明の接着剤層で保護された半導体装置は接続信頼性並びに絶縁信頼性が保証された半導体装置となった。
本発明の接着剤組成物は、半導体パッケージ実装後において、ボイドの発生及びチップずれが見られず、基板への接着性に優れており、かつ、高温高湿条件下における接続信頼性及び絶縁信頼性(耐マイグレーション性)に優れた硬化物を提供することができる。そのため、本発明の接着剤組成物は、半導体装置の高密度化、高集積化への応用のために好適に利用されることが期待される。
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…保護層、 2…接着剤層、 2’…接着シート、 3…半導体ウエハ、
4…半導体加工用保護テープ、 5…ウエハリング、 6…グラインドホイール、
7…研削(研磨)された半導体ウエハ、 8…ダイシングブレード、
9…ダイサーテーブル、 10…ベース基板、 11…バンプ、
12…個片化された半導体チップ、 13…電極、
14…半導体チップと基板の接合部、 20…回路基板、 21…フラックス、
22…半導体チップ、 22a…半導体チップのバンプ、
23…半導体チップと基板の接合部、 24…アンダーフィル剤、
24a…アンダーフィル剤の硬化物、 30…ボンドテスターの測定治具、
31…ボンドテスターの測定治具移動方向。

Claims (8)

  1. 下記(A)、(B)及び(C)成分を含有する接着剤組成物であって、前記(A)成分と前記(B)成分は熱硬化反応により架橋構造を形成するものであり、最低溶融粘度が500Pa・s未満、該最低溶融粘度となる温度が200℃未満であり、かつ、200℃での溶融粘度が500Pa・s以上であることを特徴とする接着剤組成物。
    (A)反応性官能基を有するシリコーン樹脂
    (B)エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、及びポリエステル樹脂から選ばれる熱硬化性樹脂
    (C)フラックス活性を有する化合物。
  2. 前記反応性官能基が、ヒドロキシル基及びエポキシ基のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載の接着剤組成物。
  3. 前記(B)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の接着剤組成物。
  4. さらに、エポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤のうち少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項に記載の接着剤組成物。
  5. 前記(C)フラックス活性を有する化合物が、カルボキシル基又はフェノール性水酸基を有する化合物であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する接着シート。
  7. 請求項1〜のいずれか1項に記載の接着剤組成物を用いて形成される接着剤層を有する半導体装置保護用材料。
  8. 請求項1〜のいずれか1項に記載の接着剤組成物の硬化物を備えた半導体装置。
JP2012100387A 2012-04-25 2012-04-25 接着剤組成物、並びにこれを用いた接着シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置 Active JP5739372B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012100387A JP5739372B2 (ja) 2012-04-25 2012-04-25 接着剤組成物、並びにこれを用いた接着シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置
US13/854,469 US8808865B2 (en) 2012-04-25 2013-04-01 Adhesive composition, and adhesive sheet, semiconductor apparatus-protective material and semiconductor apparatus using the same
TW102113461A TWI577771B (zh) 2012-04-25 2013-04-16 An adhesive composition, an adhesive sheet using the adhesive composition, a semiconductor device protection material, and a semiconductor device
KR1020130044808A KR101802425B1 (ko) 2012-04-25 2013-04-23 접착제 조성물, 및 이를 이용한 접착 시트, 반도체 장치 보호용 재료, 및 반도체 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012100387A JP5739372B2 (ja) 2012-04-25 2012-04-25 接着剤組成物、並びにこれを用いた接着シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013227429A JP2013227429A (ja) 2013-11-07
JP5739372B2 true JP5739372B2 (ja) 2015-06-24

Family

ID=49477836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012100387A Active JP5739372B2 (ja) 2012-04-25 2012-04-25 接着剤組成物、並びにこれを用いた接着シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8808865B2 (ja)
JP (1) JP5739372B2 (ja)
KR (1) KR101802425B1 (ja)
TW (1) TWI577771B (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3007212B1 (en) * 2013-05-29 2022-04-13 Mitsui Chemicals Tohcello, Inc. Semiconductor wafer protection film and production method for semiconductor device
US9819480B2 (en) * 2015-08-04 2017-11-14 Ibiquity Digital Corporation System and method for synchronous processing of analog and digital pathways in a digital radio receiver
JP6627792B2 (ja) * 2016-02-04 2020-01-08 信越化学工業株式会社 表面保護フィルム、基板加工体、及び表面保護フィルムの製造方法
JP6950150B2 (ja) * 2016-06-09 2021-10-13 横浜ゴム株式会社 2液硬化型ウレタン接着剤組成物
JP6793022B2 (ja) * 2016-12-02 2020-12-02 日東電工株式会社 マスキング用粘着テープ
CN107039241B (zh) * 2017-03-09 2019-07-05 昆明理工大学 一种超薄硅的化学切割方法
JP6956313B2 (ja) * 2017-07-27 2021-11-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 半導体装置の製造方法
KR102696450B1 (ko) * 2019-12-05 2024-08-16 주식회사 두산 반도체 패키지용 언더필 필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3159601A (en) 1962-07-02 1964-12-01 Gen Electric Platinum-olefin complex catalyzed addition of hydrogen- and alkenyl-substituted siloxanes
US3159662A (en) 1962-07-02 1964-12-01 Gen Electric Addition reaction
US3220972A (en) 1962-07-02 1965-11-30 Gen Electric Organosilicon process using a chloroplatinic acid reaction product as the catalyst
US3775452A (en) 1971-04-28 1973-11-27 Gen Electric Platinum complexes of unsaturated siloxanes and platinum containing organopolysiloxanes
JP2001055488A (ja) * 1999-06-10 2001-02-27 Shin Etsu Chem Co Ltd フリップチップ型半導体装置用封止材及びフリップチップ型半導体装置
KR100815314B1 (ko) * 2000-03-31 2008-03-19 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 접착제 조성물, 그의 제조 방법, 이것을 사용한 접착필름, 반도체 탑재용 기판 및 반도체 장치
JP5280597B2 (ja) * 2001-03-30 2013-09-04 サンスター技研株式会社 一液加熱硬化型エポキシ樹脂組成物および半導体実装用アンダーフィル材
JP3958102B2 (ja) * 2002-04-09 2007-08-15 住友ベークライト株式会社 液状封止樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2006206697A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 樹脂組成物及び樹脂組成物を使用して作製した半導体装置
JP4973037B2 (ja) * 2006-07-07 2012-07-11 住友ベークライト株式会社 樹脂組成物、封止材、半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2007217708A (ja) 2007-05-16 2007-08-30 Hitachi Chem Co Ltd 封止用エポキシ樹脂成形材料及び半導体装置
WO2009067113A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-28 Henkel Ag & Co. Kgaa Low-voiding die attach film, semiconductor package, and processes for making and using same
US20100279469A1 (en) * 2007-11-20 2010-11-04 Hwail Jin Low-Voiding Die Attach Film, Semiconductor Package, and Processes for Making and Using Same
WO2009099191A1 (ja) * 2008-02-07 2009-08-13 Sumitomo Bakelite Company Limited 半導体用フィルム、半導体装置の製造方法および半導体装置
JP5417729B2 (ja) * 2008-03-28 2014-02-19 住友ベークライト株式会社 半導体用フィルム、半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2009212511A (ja) * 2008-02-07 2009-09-17 Sumitomo Bakelite Co Ltd ダイシングシート機能付き半導体用フィルムおよび半導体装置
WO2010024087A1 (ja) * 2008-08-27 2010-03-04 日立化成工業株式会社 感光性接着剤組成物、並びにそれを用いたフィルム状接着剤、接着シート、接着剤パターン、接着剤層付半導体ウェハ及び半導体装置
US20120199988A1 (en) * 2009-10-19 2012-08-09 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Method of manufacturing electronic device, electronic device, and apparatus for manufacturing electronic device
JP5530206B2 (ja) 2010-02-03 2014-06-25 積水化学工業株式会社 半導体装置の製造方法、及び、半導体装置
JP2011192818A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Sekisui Chem Co Ltd 半導体チップ接合用接着フィルム
JP5373736B2 (ja) * 2010-10-28 2013-12-18 信越化学工業株式会社 接着剤組成物及び接着剤シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置
US8796410B2 (en) * 2011-05-23 2014-08-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Polymer having silphenylene and siloxane structures, a method of preparing the same, an adhesive composition, an adhesive sheet, a protective material for a semiconductor device, and a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130120403A (ko) 2013-11-04
TW201348373A (zh) 2013-12-01
US20130289225A1 (en) 2013-10-31
KR101802425B1 (ko) 2017-11-28
JP2013227429A (ja) 2013-11-07
TWI577771B (zh) 2017-04-11
US8808865B2 (en) 2014-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5373736B2 (ja) 接着剤組成物及び接着剤シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置
US8796410B2 (en) Polymer having silphenylene and siloxane structures, a method of preparing the same, an adhesive composition, an adhesive sheet, a protective material for a semiconductor device, and a semiconductor device
JP5739372B2 (ja) 接着剤組成物、並びにこれを用いた接着シート、半導体装置保護用材料、及び半導体装置
KR101193291B1 (ko) 반도체용 필름, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치
JP5417729B2 (ja) 半導体用フィルム、半導体装置の製造方法および半導体装置
JP6098531B2 (ja) 樹脂組成物、樹脂フィルム及び半導体装置とその製造方法
JP5547685B2 (ja) 接着剤組成物、接着シート及び半導体装置保護用材料、並びに半導体装置
WO2011033743A1 (ja) 接着フィルム、多層回路基板、電子部品及び半導体装置
JP2012089750A (ja) 半導体封止充てん用熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置
JP6361566B2 (ja) 樹脂組成物、樹脂フィルム及び半導体装置とその製造方法
JP6265105B2 (ja) シリコーン樹脂、樹脂組成物、樹脂フィルム及び半導体装置とその製造方法
JP2010010368A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP6466882B2 (ja) 樹脂組成物、樹脂フィルム、樹脂フィルムの製造方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP5573896B2 (ja) 半導体用フィルム、半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2016157916A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2015054952A (ja) エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及び電子部品装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140425

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140819

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141111

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150407

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150423

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5739372

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150