WO2010070947A1 - ダイボンディング用樹脂ペースト、半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

ダイボンディング用樹脂ペースト、半導体装置の製造方法及び半導体装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a resin paste for die bonding, a method for manufacturing a semiconductor device, and a semiconductor device, and more specifically, a bonding material (die bonding) between a semiconductor element such as IC or LSI and a support member such as a lead frame or an insulating support substrate.
  • the present invention relates to a die bonding resin paste used as a material, a method of manufacturing a semiconductor device using the same, and a semiconductor device.
  • the Au—Si eutectic alloy has high heat resistance and moisture resistance, but has a problem of being easily cracked when applied to a large chip because of its high elastic modulus. Further, the Au—Si eutectic alloy has a drawback that it is expensive. On the other hand, although solder is cheap, it is inferior in heat resistance, and its elastic modulus is as high as that of an Au—Si eutectic alloy, making it difficult to apply to a large chip.
  • silver paste is inexpensive, has high moisture resistance, has a lower elastic modulus than Au—Si eutectic alloy and solder, and has heat resistance enough to be applied to a thermocompression bonding wire bonder at 350 ° C. Therefore, silver paste is currently the mainstream of die bonding materials.
  • ICs and LSIs become more highly integrated and the size of the chip grows, the silver paste is spread over the entire surface of the chip and applied to the IC or LSI and the lead frame. It is difficult to do.
  • the die bonding material applied to the substrate is dried and semi-cured (B-stage) before attaching the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip is pressure-bonded, and the die bonding material is cured in an oven at, for example, 180 ° C. for 1 hour as post-curing.
  • the substrates after the die bonding material is made into the B stage are temporarily stored in a rack or the like one by one.
  • the stacked substrates are temporarily stored under room temperature conditions, and are transported for each substrate by suction in the step of attaching the semiconductor chip.
  • a die bonding material having tackiness (adhesiveness) after the B-stage the weight of the substrate is applied as a load when directly stacked and stored, and the substrates stick to each other. Transport becomes impossible.
  • the substrates are attached to each other, even if the substrates are peeled off, the film thickness and surface roughness of the die bonding material change, which may reduce the reliability. Therefore, when the B-staged substrates are directly stacked, the tackiness can be reduced so that the substrates do not stick to each other even if a certain load is applied under room temperature conditions after the B-stage. Necessary.
  • An object of the present invention is to provide a sufficiently low die bonding resin paste. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device using the die bonding resin paste, and a semiconductor device.
  • the present invention comprises a polyurethane imide resin represented by the following general formula (I), a thermosetting resin, a filler, and a printing solvent, and contains a thermosetting resin.
  • a die bonding resin paste having an amount of 250 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of polyurethaneimide resin is provided.
  • R 1 represents a divalent organic group containing an aromatic ring or an aliphatic ring
  • R 2 represents a divalent organic group having a molecular weight of 100 to 10,000
  • R 3 represents 4 or more carbon atoms.
  • a tetravalent organic group containing an atom is shown, and n and m each independently represents an integer of 1 to 100.
  • the polyurethaneimide resin represented by the general formula (I) is contained together with a thermosetting resin, a filler and a printing solvent, and a predetermined range of thermosetting resin is blended.
  • the tack property can be sufficiently reduced in the B stage state, and the substrates can be directly stacked and stored, and then easily peeled off, and can be used in the subsequent steps.
  • the resin paste for die bonding which has the said structure, it can supply and apply
  • the filler preferably contains spherical silica fine particles. Thereby, tackiness in the B stage state can be further reduced.
  • the present invention also includes a coating step of coating the die bonding resin paste of the present invention on a substrate to form a coating film, and a semiconductor chip mounting step of mounting a semiconductor chip on the coating film.
  • An apparatus manufacturing method is provided.
  • a semiconductor chip can be attached on a substrate at a relatively low temperature, and excellent heat resistance and chip adhesion. Can be obtained.
  • the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention further includes a drying step of drying the coating film to form a B-stage after the coating step, and the B-staged coating film on the coating step of the semiconductor chip. It is preferable to mount a semiconductor chip.
  • the resin paste for die bonding of the present invention can obtain sufficient heat resistance and chip adhesion in the B-stage state, a semiconductor device with higher reliability can be obtained by including the drying step. .
  • the present invention further provides a semiconductor device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
  • a semiconductor device can obtain excellent heat resistance and chip adhesiveness because the semiconductor chip is bonded onto the substrate using the die bonding resin paste of the present invention.
  • the present invention it is possible to provide a resin paste for die bonding that can be easily supplied and applied by a printing method to a substrate on which a semiconductor chip needs to be attached at a relatively low temperature.
  • the resin paste for die bonding of the present invention has heat resistance, is easy to handle, and is excellent in low stress property and low temperature adhesiveness. Further, since the tack property in the B stage state is sufficiently reduced, the substrates can be directly stacked after being made into the B stage, which contributes to the simplification of process management at the time of assembling the semiconductor device.
  • the resin paste for die bonding of the present invention can be suitably used for an insulating support substrate such as an organic substrate and a copper lead frame for die bonding, and can also be used for a 42 alloy lead frame. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device manufacturing method using the die bonding resin paste of the present invention and a semiconductor device manufactured by the manufacturing method.
  • the resin bonding for die bonding according to the present invention includes (A) a polyurethaneimide resin represented by the following general formula (I) (hereinafter, “(A) component”) ”)").
  • (A) component represents a divalent organic group containing an aromatic ring or an aliphatic ring
  • R 2 represents a divalent organic group having a molecular weight of 100 to 10,000
  • R 3 represents 4 or more carbon atoms.
  • a tetravalent organic group containing an atom is shown, and n and m each independently represents an integer of 1 to 100.
  • the resin paste of the present invention comprises (B) a thermosetting resin (hereinafter sometimes referred to as “(B) component”) and (C) filler (hereinafter, “( C) component ”) and (D) a printing solvent (hereinafter sometimes referred to as“ (D) component ”).
  • a thermosetting resin hereinafter sometimes referred to as “(B) component”
  • C filler
  • D a printing solvent
  • the polyurethaneimide resin is represented by the above general formula (I).
  • the divalent organic group containing an aromatic ring or an aliphatic ring represented by R 1 is preferably a diisocyanate residue, and the following general formula (II);
  • the structure represented by the formula is more preferably contained in an amount of 10 to 100 mol%.
  • the divalent organic group having a molecular weight of 100 to 10,000 represented by R 2 in the general formula (I) is preferably a diol residue.
  • the diol residue is a group derived from diols such as polybutadiene diol, polyisoprene diol, polycarbonate diol, polyether diol, polyester diol, polycaprolactone diol, and silicone diol.
  • R 2 is a diol residue represented by the following general formula (III); More preferably, it contains 10 to 100 mol% of a structure consisting of repeating units represented by:
  • the remaining diol residue the following formula: Those having a repeating unit such as These can be used alone or in combination of two or more. These weight average molecular weights are preferably 100 to 10,000, more preferably 500 to 5,000.
  • the tetravalent organic group containing 4 or more carbon atoms represented by R 3 in the general formula (I) is preferably a tetracarboxylic acid anhydride residue, represented by the following formula: And groups represented respectively by These can be used alone or in combination of two or more.
  • R 3 is more preferably a tetracarboxylic anhydride residue containing 4 to 27 carbon atoms, still more preferably a tetracarboxylic anhydride residue containing 4 to 20 carbon atoms, Particularly preferred is a tetracarboxylic anhydride residue containing 6 to 18 carbon atoms.
  • n and m must each independently be an integer of 1 to 100, and more preferably an integer of 1 to 50.
  • the polyurethaneimide resin can be synthesized by a usual method such as a solution polymerization method.
  • a solution polymerization method diisocyanate and diol are dissolved in a solvent in which the resulting polyurethaneimide resin is dissolved, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and then at 70 to 180 ° C. for 1 to 5 hours. React to synthesize urethane oligomer. Next, tetracarboxylic dianhydride is added and reacted at 70 ° C. to 180 ° C. for 1 to 10 hours to obtain an NMP solution of polyurethaneimide resin.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the terminal of the polyurethane imide resin can be modified by further adding a monohydric alcohol, oxime, amine, isocyanate, acid anhydride or the like to continue the reaction.
  • a monohydric alcohol, oxime, amine, isocyanate, acid anhydride or the like can be used as a catalyst.
  • the obtained polyurethane imide resin solution can be separated from the polyurethane imide resin by a reprecipitation method with water or the like according to the purpose.
  • the composition ratio of diisocyanate and diol constituting the urethane oligomer is preferably 0.1 to 1.0 mol of the diol component with respect to 1.0 mol of diisocyanate.
  • the composition ratio between the polyurethane oligomer constituting the polyurethaneimide resin and the tetracarboxylic dianhydride is preferably 0.1 to 2.0 mol of tetracarboxylic dianhydride with respect to 1.0 mol of the polyurethane oligomer.
  • the polyurethaneimide resin (A) preferably has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 5,000 to 500,000 as measured by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran as a solvent. More preferably, it is 000. If the weight average molecular weight is less than 5,000, the strength of the resin tends to be low, and if it exceeds 500,000, the solubility of the resin tends to be poor.
  • the blending amount of the component (A) in the resin paste is preferably 10 to 50% by mass based on the total solid content in the resin paste. If this amount exceeds 50% by mass, the curability tends to decrease, and if it is less than 10% by mass, the chip adhesiveness in the B-stage state tends to decrease.
  • thermosetting resin for example, an epoxy resin is preferable.
  • (B) component you may use the resin mixture containing an epoxy resin, a phenol resin, the compound which has a phenolic hydroxyl group in a molecule
  • (B) By containing a thermosetting resin, the resin paste can obtain high reliability after simultaneous curing with the sealing material.
  • the epoxy resin contains at least two epoxy groups in the molecule, and phenol glycidyl ether type epoxy resin is preferable from the viewpoint of curability and cured product characteristics.
  • phenol glycidyl ether type epoxy resin is preferable from the viewpoint of curability and cured product characteristics.
  • resins include bisphenol A, bisphenol AD, bisphenol S, bisphenol F, or a condensate of halogenated bisphenol A and epichlorohydrin, glycidyl ether of phenol novolac resin, glycidyl ether of cresol novolac resin, bisphenol A novolak resin.
  • glycidyl ether These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the phenol resin has at least two phenolic hydroxyl groups in the molecule, and examples thereof include phenol novolac resin, cresol novolac resin, bisphenol A novolac resin, poly-p-vinylphenol, and phenol aralkyl resin. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • thermosetting resin is used in combination with an epoxy resin and a phenol resin or a compound having a phenolic hydroxyl group in the molecule from the viewpoint of the curability and reliability of the cured film. Is preferred.
  • the compounding amount of the phenol resin or the compound having a phenolic hydroxyl group in the molecule is preferably 1 to 150 parts by mass, preferably 20 to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. Is more preferably 50 to 100 parts by mass.
  • the resin paste of the present invention can contain a curing accelerator together with the epoxy resin from the viewpoint of further improving the curability of the epoxy resin.
  • the curing accelerator is not particularly limited as long as it is used for curing the epoxy resin.
  • Examples of such a curing accelerator include imidazoles, dicyandiamide derivatives, dicarboxylic acid dihydrazide, triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, 2-ethyl-4-methylimidazole-tetraphenylborate, 1,8-diazabicyclo. (5,4,0) undecene-7-tetraphenylborate. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the blending amount of the curing accelerator is preferably 0.5 to 50 parts by mass, more preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin.
  • this compounding quantity exceeds 50 mass parts, there exists a possibility that the storage stability of a resin paste may fall.
  • thermosetting resin an imide compound having at least two thermosetting imide groups in one molecule can also be used.
  • examples of such compounds include orthobismaleimide benzene, metabismaleimide benzene, parabismaleimide benzene, 1,4-bis (p-maleimidocumyl) benzene, 1,4-bis (m-maleimidocumyl).
  • examples include benzene. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • imide compound it is also preferable to use imide compounds represented by the following general formulas (IV) to (VI).
  • X and Y are each independently —O—, —CH 2 —, —CF 2 —, —SO 2 —, —S—, —CO—, —C (CH 3 ) 2 — or —C (CF 3 ) 2 —, wherein R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 and R 18 are each independently a hydrogen atom, lower alkyl Group, a lower alkoxy group, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, D represents a dicarboxylic acid residue having an ethylenically unsaturated double bond, and p represents an integer of 0 to 4.
  • the blending amount of the (B) thermosetting resin needs to be 250 to 500 parts by weight, preferably 260 to 450 parts by weight, and preferably 260 to 370 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A). More preferably, it is a part.
  • the blending amount is in the range of 250 to 500 parts by mass, the flexibility is excellent, the tack property in the B stage state can be sufficiently reduced, and the hot die shear strength can be improved.
  • filler (C) examples include conductive (metal) fillers such as silver powder, gold powder, and copper powder; inorganic fillers such as silica, alumina, titania, glass, iron oxide, and ceramic.
  • conductive (metal) fillers such as silver powder, gold powder, and copper powder
  • inorganic fillers such as silica, alumina, titania, glass, iron oxide, and ceramic.
  • conductive (metal) fillers such as silver powder, gold powder, and copper powder are added for the purpose of imparting conductivity, heat conductivity, or thixotropy to the adhesive.
  • inorganic fillers such as silica, alumina, titania, glass, iron oxide, and ceramic are added for the purpose of imparting low thermal expansion, low moisture absorption, and thixotropy to the adhesive. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • an inorganic ion exchanger as a filler which improves the electrical reliability of a semiconductor device.
  • the inorganic ion exchanger ions extracted from an aqueous solution when the paste cured product is extracted in hot water, for example, ion traps such as Na + , K + , Cl ⁇ , F ⁇ , RCOO ⁇ , Br ⁇ , etc. Those whose action is recognized are effective.
  • ion exchangers include naturally occurring zeolites, natural minerals such as zeolites, acid clay, dolomite, hydrotalcites, artificially synthesized synthetic zeolites, and the like.
  • conductive fillers or inorganic fillers can be used alone or in combination of two or more.
  • one or more kinds of conductive fillers and one or more kinds of inorganic fillers may be mixed and used as long as the physical properties are not impaired.
  • spherical silica fine particles are contained as the component (C) from the viewpoint of improving printability and further reducing tack.
  • the average particle diameter of the spherical silica fine particles is preferably 50 nm to 2000 nm, more preferably 100 nm to 1000 nm, and further preferably 200 nm to 800 nm.
  • the blending amount of the (C) filler is preferably 1 to 200 parts by mass, more preferably 30 to 170 parts by mass, and 60 to 140 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). Is particularly preferred.
  • the blending amount of the filler is preferably 1 part by mass or more from the viewpoint of imparting sufficient thixotropic property (for example, thixotropy index: 1.5 or more) to the resin paste.
  • the blending amount of the filler is preferably 200 parts by mass or less from the viewpoint of printability and adhesiveness. When the blending amount exceeds 200 parts by mass, the elastic modulus of the cured product is increased, and as a result, die bonding is performed. There is a possibility that the stress relaxation ability of the material is lowered and the mounting reliability of the semiconductor device is lowered.
  • the printing solvent which is component (D) is preferably selected from (C) solvents that can uniformly knead or disperse the filler. In view of preventing solvent volatilization during printing, it is preferable to select a solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher. (D) The viscosity of the resin paste can be adjusted by the printing solvent.
  • Examples of the printing solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, diethylene glycol dimethyl ether (also referred to as diglyme), triethylene glycol dimethyl ether (also referred to as triglyme), diethylene glycol diethyl ether, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, ⁇ -Butyrolactone, isophorone, carbitol, carbitol acetate, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, dioxane, cyclohexanone, anisole
  • a solvent mainly composed of petroleum distillate used as a solvent for printing ink can be mentioned. These can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
  • the blending amount of the printing solvent (D) is preferably 30 to 90% by mass, more preferably 35 to 75% by mass, and 40 to 60% by mass, based on the solid content of the resin paste. Particularly preferred.
  • the solid content is 30% by mass or more, it is preferable from the viewpoint of shape change suppression based on a decrease in volume after drying the paste, and when it is 90% by mass or less, it is preferable from the viewpoint of improvement in paste fluidity and printing workability.
  • the amount added thereof is preferably 0.01% by mass or more based on the total amount of the printing solvent and the additive, and adhesion and viscosity stability of the paste. In view of the above, it is preferably 10% by mass or less.
  • the resin paste contains a butadiene homopolymer or copolymer having a carboxylic acid end group, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a nonionic surfactant, a fluorine surfactant.
  • silicone additives and the like may be added as appropriate.
  • butadiene homopolymers or copolymers having carboxylic acid end groups include, for example, “Hycer CTBN-2009 ⁇ 162”, “CTBN-1300”, which is a low molecular weight liquid polybutadiene having acrylonitrile introduced into the main chain and having a carboxylic acid at the terminal.
  • CTBN-1300 ⁇ 8 a low molecular weight liquid polybutadiene having acrylonitrile introduced into the main chain and having a carboxylic acid at the terminal.
  • ⁇ 31 “ CTBN-1300 ⁇ 8 ”,“ CTBN-1300 ⁇ 13 ”,“ CTBNX-1300 ⁇ 9 ”(all manufactured by Ube Industries, Ltd.) and low molecular weight liquid polybutadiene having a carboxylic acid group
  • NISSO-PB-C-2000 manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.
  • the thixotropy index of the resin paste is preferably 1.0 to 8.0.
  • the thixotropy index of the resin paste is 1.0 or more, the occurrence of sagging or the like in the paste supplied and applied by the printing method tends to be suppressed, and the printed shape tends to be kept good.
  • the thixotropy index is 8.0 or less, it tends to be possible to suppress the occurrence of “chips” or scumming in the paste supplied and applied by the printing method.
  • the viscosity (25 ° C.) of the resin paste is preferably 1 to 1000 Pa ⁇ s.
  • the viscosity of the resin paste is preferably adjusted as appropriate according to the type of printing method. In the case of a stencil plate or the like, it is preferably adjusted in the range of 20 to 500 Pa ⁇ s. Moreover, when many voids remain in the paste after drying, it is effective to adjust the viscosity to 150 Pa ⁇ s or less.
  • the above viscosity is a value measured using an E-type rotational viscometer under the conditions of 25 ° C. and a rotational speed of 0.5 rpm.
  • the resulting resin paste for die bonding includes a lead frame such as a 42 alloy lead frame or a copper lead frame; or a plastic film such as a polyimide resin, an epoxy resin, or a polyimide resin; A resin, epoxy resin, polyimide resin or other plastic impregnated and cured; or a ceramic support member such as alumina can be supplied and applied by a printing method to form a B stage. Thereby, a support substrate with a B stage adhesive is obtained. A semiconductor element (chip) such as an IC or LSI is attached to the support substrate with the B stage adhesive, and the chip is bonded to the support substrate by heating. Thereafter, the chip is mounted on the support substrate by a step of post-curing the resin paste. This post-curing of the resin paste may be performed together with the post-curing process of the sealing material when there is no problem in the mounting assembly process.
  • a lead frame such as a 42 alloy lead frame or a copper lead frame
  • a plastic film such as a polyimide resin,
  • the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention preferably includes at least a coating step of applying a resin paste on a substrate to form a coating film, and a semiconductor chip mounting step of mounting a semiconductor chip on the coating film.
  • a method that further includes a drying step of drying the coating film to form a B-stage after the coating step and more specifically includes the above-described steps.
  • the semiconductor device according to the present invention is manufactured by a manufacturing method including the above steps.
  • the die bonding resin paste contains a solvent, but when used in a semiconductor device manufacturing method, most of the solvent is volatilized by forming a B stage in the drying process. It is possible to assemble a semiconductor device with a small amount and good mounting reliability.
  • the semiconductor element can be attached without drying and semi-curing, and then the chip can be bonded to the support substrate by heating. .
  • another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of applying a predetermined amount of the above-mentioned die bonding resin paste on a substrate and mounting the semiconductor chip on the resin paste.
  • the semiconductor device according to the invention is manufactured by a manufacturing method including the above steps.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor device (a substrate having a BOC structure for memory) of the present invention.
  • a semiconductor chip 2 such as an IC chip is bonded to a substrate 6 having solder balls 8 via an adhesive 4 made of a resin paste for die bonding of the present invention.
  • the solder balls 8 are formed on the circuit layer 14 formed on the surface of the substrate 6.
  • a resist layer 16 is formed on the circuit layer 14.
  • the semiconductor device 100 has a configuration in which the connection terminal of the semiconductor chip 2 is electrically connected to the substrate 6 via a wire 10 such as a gold wire and is further sealed with a sealing resin 12.
  • cresol novolac type epoxy resin (trade name: YDCN-702S, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., epoxy equivalent 200), bisphenol A novolak resin (trade name: VH-4170, Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) Co., Ltd., OH equivalent 118) 9.9 parts by mass of a carbitol acetate (36 parts by mass) solution was prepared.
  • tetraphenylphosphonium tetraphenylborate (trade name: TPPK, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), Aerosil (trade name: AEROSIL 380, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., bulk silica fine particles), silica (trade name) : SO-C2, manufactured by Admatechs Co., Ltd., spherical silica fine particles, average particle diameter of 500 nm) were prepared.
  • Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 3 die bonding resin paste was obtained.
  • the amount of carbitol acetate (CA) in Table 1 indicates the amount of carbitol acetate contained as a solvent in the polyurethaneimide resin solution and in the epoxy resin and phenol resin carbitol acetate solutions. ing.
  • the sticking property (tack property) after the resist coated substrate was pressure-bonded in the B stage state was evaluated.
  • the evaluation method of sticking property is as follows.
  • the resin pastes produced in the examples and comparative examples were applied to an evaluation substrate and dried by heating in an oven at 110 ° C. for 1 hour to form a B-stage coating film (die bonding layer).
  • the evaluation substrate is obtained by applying a solder resist AUS-308 (manufactured by Dainippon Ink) to an MCL-E679F substrate (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.). Thereafter, a 10 mm ⁇ 12 mm evaluation substrate was pressure-bonded on the die bonding layer for 60 seconds on a 30 ° C.
  • Table 1 shows the results. In Table 1, “A” indicates that the substrate was dropped without being bonded after the pressure bonding, and “B” indicates that the substrate was still bonded after the pressure bonding.
  • the method for measuring the die shear strength during heating is as follows.
  • the resin pastes produced in the examples and comparative examples were printed on 42 alloy lead frames and dried in an oven at 110 ° C. for 60 minutes. Thereafter, a 5 ⁇ 5 mm silicon chip (thickness: 0.5 mm) was applied onto the resin paste by applying a load of 5 kgf on a 200 ° C. heating plate for 1 second, and heated and cured in an oven at 180 ° C. for 60 minutes. .
  • the resin pastes (Examples 1 to 3) of the present invention have sufficiently reduced tackiness at room temperature after B-staging, and conventional resin pastes (Comparative Examples 1 to 3). It was found that the substrate can be transported in a state where the substrates are directly stacked. Further, it was found that the resin paste according to the present invention has a high thermal shear strength at 250 ° C. after the chip is pressure-bonded and post-cured, and has high chip adhesion and heat resistance. .

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Abstract

　本発明は、下記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂と、熱硬化性樹脂と、フィラーと、印刷用溶剤とを含有し、熱硬化性樹脂の配合量が、ポリウレタンイミド樹脂１００質量部に対し、２５０～５００質量部である、ダイボンディング用樹脂ペーストに関する。［式中、Ｒ１は芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基を示し、Ｒ２は分子量１００～１０，０００の２価の有機基を示し、Ｒ３は４個以上の炭素原子を含む４価の有機基を示し、ｎ及びｍは各々独立に１～１００の整数を示す。］

Description

ダイボンディング用樹脂ペースト、半導体装置の製造方法及び半導体装置
　本発明は、ダイボンディング用樹脂ペースト、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関し、より詳しくは、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームや絶縁性支持基板等の支持部材との接合材料（ダイボンディング材）として用いられるダイボンディング用樹脂ペースト、並びに、それを用いた半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
　ＩＣやＬＳＩとリードフレームとの接合材料として、従来から、Ａｕ－Ｓｉ共晶合金、半田あるいは銀ペースト等が知られている。また、特定のポリイミド樹脂を用いた接着フィルム、特定のポリイミド樹脂に導電性フィラーもしくは無機フィラーを加えたダイボンディング用接着フィルムも先に提案されている（特許文献１～３参照）。
特開平０７－２２８６９７号公報 特開平０６－１４５６３９号公報 特開平０６－２６４０３５号公報
　上記Ａｕ－Ｓｉ共晶合金は、耐熱性及び耐湿性は高いが、弾性率が大きいために、大型チップに適用した場合に割れやすいという問題がある。また、Ａｕ－Ｓｉ共晶合金は、高価であるという難点もある。一方、半田は安価であるものの、耐熱性に劣り、その弾性率はＡｕ－Ｓｉ共晶合金と同様に高く、大型チップへの適用は難しい。
　これに対して銀ペーストは、安価で、耐湿性が高く、弾性率はＡｕ－Ｓｉ共晶合金や半田よりも低く、３５０℃の熱圧着型ワイヤボンダーに適用できる程の耐熱性も有する。そのため、現在は、銀ペーストがダイボンディング材の主流となっている。しかし、ＩＣやＬＳＩの高集積化が進み、それに伴ってチップが大型化していくなかで、ＩＣやＬＳＩとリードフレームとを銀ペーストで接合しようとする場合、銀ペーストをチップ全面に広げて塗布するには困難を伴う。
　また、近年のパッケージの小型化及び軽量化に伴い、絶縁性支持基板の使用が広範になっており、また、製造コストの低減を目的として、ダイボンディング材を量産性の高い印刷法で供給しようとする方法が注目されている。こうした状況の中で、上記特許文献１～３に記載されたような接着フィルムを絶縁性支持基板へ効率的に供給・貼付しようとすると、予めチップサイズに切り出して（または打ち抜いて）接着フィルムを貼り付ける必要がある。
　接着フィルムをチップサイズに切り出して基板に貼り付ける方法では、生産効率を上げるための貼付装置が必要となる。また、接着フィルムを打ち抜いて複数個のチップ分を一括で貼り付ける方法では、接着フィルムの無駄が生じやすい。さらに、絶縁性支持基板の大部分は、基板内部に内層配線が形成されているため、接着フィルムを貼り付ける表面には凹凸が多く、接着フィルム貼付時に空隙が生じて、信頼性が低下しやすい。
　また、予め基板にダイボンディング材を形成し、そこに半導体チップを貼り付ける方法では、半導体チップを貼り付ける前に、基板に塗布したダイボンディング材を乾燥半硬化（Ｂステージ化）し、そこに半導体チップを圧着し、後硬化としてダイボンディング材を例えば１８０℃のオーブンで１時間硬化している。通常、ダイボンディング材をＢステージ化した後の基板は、１枚ごとラック等に入れて一時的に保管される。しかし、最近、工程管理の簡易化の点から、ダイボンディング材をＢステージ化した後の基板を直接重ねて取り扱うことが求められている。重ねられた基板は、室温条件下で一時的に保管され、半導体チップを貼り付ける工程において、吸着により基板１枚ごとに搬送される。しかしながら、Ｂステージ化した後にタック性（粘着性）を有するダイボンディング材の場合、直接重ねて保管した際に基板の重量が荷重として掛かり、基板同士が貼り付いてしまい、吸着による１枚ごとの搬送が不可能となる。また、基板同士が貼り付いてしまった後は、引き剥がしてもダイボンディング材の膜厚や、表面粗さが変化するため、信頼性が低下する恐れもある。従って、Ｂステージ化した後の基板を、直接重ねて取り扱う場合、Ｂステージ化した後に、室温条件下において一定の荷重を加えても基板同士が貼り付かないように、タック性を低減することが必要となる。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、樹脂ペーストをＢステージ化した後に基板同士を直接重ねても、容易に引き剥がすことができる、すなわち、Ｂステージ状態でのタック性を十分に低減したダイボンディング用樹脂ペーストを提供することを目的とする。また、本発明は、上記ダイボンディング用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法、及び、半導体装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、下記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂と、熱硬化性樹脂と、フィラーと、印刷用溶剤とを含有し、熱硬化性樹脂の配合量が、ポリウレタンイミド樹脂１００質量部に対し、２５０～５００質量部であるダイボンディング用樹脂ペーストを提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 ［式中、Ｒ１は芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基を示し、Ｒ２は分子量１００～１０，０００の２価の有機基を示し、Ｒ３は４個以上の炭素原子を含む４価の有機基を示し、ｎ及びｍは各々独立に１～１００の整数を示す。］
　かかるダイボンディング用樹脂ペーストによれば、上記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂を、熱硬化性樹脂、フィラー及び印刷用溶剤とともに含有し、かつ、所定範囲の熱硬化性樹脂を配合することにより、Ｂステージ状態でタック性を十分に低減し、基板同士を直接重ねて保管した後、容易に引き剥がして、以降の工程に使用可能であるという効果を奏することができる。また、上記構成を有するダイボンディング用樹脂ペーストによれば、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布することができる。
　本発明のダイボンディング用樹脂ペーストにおいて、フィラーが、球状シリカ微粒子を含むことが好ましい。これにより、Ｂステージ状態におけるタック性をより一層低減することができる。
　本発明はまた、基板上に上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布して塗膜を形成する塗布工程と、上記塗膜上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載工程と、を含む、半導体装置の製造方法を提供する。
　かかる半導体装置の製造方法によれば、上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを用いているため、比較的低い温度で半導体チップを基板上に貼り付けることができ、優れた耐熱性及びチップ接着性を有する半導体装置を得ることができる。
　また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記塗布工程の後に、上記塗膜を乾燥してＢステージ化する乾燥工程を更に含み、上記半導体チップ搭載工程において、Ｂステージ化した上記塗膜上に半導体チップを搭載することが好ましい。
　本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、Ｂステージ状態で十分な耐熱性及びチップ接着性を得ることができるため、上記乾燥工程を含むことにより、より信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。
　本発明は更に、上記本発明の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置を提供する。かかる半導体装置は、上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを用いて基板上に半導体チップが貼り付けられているため、優れた耐熱性及びチップ接着性を得ることができる。
　本発明によれば、比較的低い温度で半導体チップを貼り付ける必要がある基板に対して、印刷法によって容易に供給・塗布できるダイボンディング用樹脂ペーストを提供することができる。また、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、耐熱性があり、扱いやすく、低応力性及び低温接着性に優れている。更に、Ｂステージ状態におけるタック性が十分に低減しているため、Ｂステージ化後に基板を直接重ねて保管することができ、半導体装置組立時の工程管理の簡便化に寄与する。本発明のダイボンディング用樹脂ペーストは、ダイボンド用として、有機基板などの絶縁性支持基板や銅リードフレームに好適に使用でき、また、４２アロイリードフレームにも使用できる。更に、本発明によれば、上記本発明のダイボンディング用樹脂ペーストを用いた半導体装置の製造方法及びかかる製造方法により製造される半導体装置を提供することができる。
本発明の半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。
　以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
　本発明に係るダイボンディング用樹脂ペースト（以下、場合により単に「樹脂ペースト」と言う）は、（Ａ）下記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂（以下、場合により「（Ａ）成分」と言う）を含有するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 ［式中、Ｒ１は芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基を示し、Ｒ２は分子量１００～１０，０００の２価の有機基を示し、Ｒ３は４個以上の炭素原子を含む４価の有機基を示し、ｎ及びｍは各々独立に１～１００の整数を示す。］
　また、本発明の樹脂ペーストは、上記（Ａ）成分とともに、（Ｂ）熱硬化性樹脂（以下、場合により「（Ｂ）成分」と言う）と、（Ｃ）フィラー（以下、場合により「（Ｃ）成分」と言う）と、（Ｄ）印刷用溶剤（以下、場合により「（Ｄ）成分」と言う）と、を含有するものである。以下、各成分について詳細に説明する。
　（Ａ）ポリウレタンイミド樹脂は、上記一般式（Ｉ）で表されるものである。ここで、上記一般式（Ｉ）中、Ｒ１で表される芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基は、ジイソシアネート残基であることが好ましく、下記一般式（ＩＩ）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 で表される構造を１０～１００ｍｏｌ％含むことがより好ましい。
　また、残りのジイソシアネート残基としては、下記式；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 等が挙げられる。これらは１種類あるいは２種類以上を組み合わせて用いることができる。
　上記一般式（Ｉ）中のＲ２で表される分子量１００～１０，０００の２価の有機基は、ジオール残基であることが好ましい。ジオール残基は、例えば、ポリブタジエンジオール、ポリイソプレンジオール、ポリカーボネートジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール、シリコーンジオール等のジオールから誘導される基である。Ｒ２は、ジオール残基として、下記一般式（ＩＩＩ）；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 で表される繰り返し単位からなる構造を１０～１００ｍｏｌ％含むことがより好ましい。
　また、残りのジオール残基としては、下記式；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 等の繰り返し単位を有するものが挙げられる。これらは１種類あるいは２種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの重量平均分子量は１００～１０，０００であることが好ましく、５００～５，０００であることがより好ましい。
　上記一般式（Ｉ）中のＲ３で表される４個以上の炭素原子を含む４価の有機基は、テトラカルボン酸無水物残基であることが好ましく、下記式；
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 でそれぞれ表される基が挙げられる。これらは１種類あるいは２種類以上を組み合わせて用いることができる。Ｒ３は、４～２７個の炭素原子を含むテトラカルボン酸無水物残基であることがより好ましく、４～２０個の炭素原子を含むテトラカルボン酸無水物残基であることが更に好ましく、６～１８個の炭素原子を含むテトラカルボン酸無水物残基であることが特に好ましい。
　また、上記一般式（Ｉ）中のｎ及びｍは各々独立に１～１００の整数である必要があり、１～５０の整数であることがより好ましい。
　（Ａ）ポリウレタンイミド樹脂は、溶液重合法等の通常の方法で合成することができる。例えば、溶液重合法の場合、生成するポリウレタンイミド樹脂が溶解する溶媒、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等にジイソシアネート及びジオールを溶解し、７０℃～１８０℃で１時間～５時間反応させ、ウレタンオリゴマーを合成する。次いで、テトラカルボン酸二無水物を添加し、７０℃～１８０℃で１時間から１０時間反応させてポリウレタンイミド樹脂のＮＭＰ溶液を得ることができる。その後、場合により、さらに１価のアルコール、オキシム、アミン、イソシアネート、酸無水物等を添加して反応を続け、ポリウレタンイミド樹脂の末端を修飾することもできる。また、合成の際には、水、アルコール、第３級アミン等を触媒として用いることもできる。
　得られたポリウレタンイミド樹脂溶液は、目的に応じ、水による再沈澱法等によりポリウレタンイミド樹脂を分離することもできる。ウレタンオリゴマーを構成するジイソシアネートとジオールとの組成比は、ジイソシアネート１．０ｍｏｌに対して、ジオール成分を０．１～１．０ｍｏｌとすることが好ましい。ポリウレタンイミド樹脂を構成するポリウレタンオリゴマーとテトラカルボン酸二無水物との組成比は、ポリウレタンオリゴマー１．０ｍｏｌに対して、テトラカルボン酸二無水物を０．１～２．０ｍｏｌとすることが好ましい。
　本発明における（Ａ）ポリウレタンイミド樹脂は、テトラヒドロフランを溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が５，０００～５００，０００であることが好ましく、１０，０００～１００，０００であることがより好ましい。重量平均分子量が５，０００未満では樹脂の強度が低くなる傾向があり、５００，０００を超えると樹脂の溶解性が劣る傾向がある。
　樹脂ペーストにおける（Ａ）成分の配合量は、樹脂ペースト中の固形分全量を基準として１０～５０質量％であることが好ましい。この配合量が５０質量％を超えると、硬化性が低下する傾向があり、１０質量％未満であると、Ｂステージ状態でのチップ接着性が低下する傾向がある。
　（Ｂ）成分である熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂が好ましいものとして挙げられる。また、（Ｂ）成分としては、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂又は分子中にフェノール性水酸基を有する化合物と、硬化促進剤と、を含む樹脂混合物を用いてもよい。（Ｂ）熱硬化性樹脂を含有することにより、樹脂ペーストは、封止材との同時硬化後に高い信頼性を得ることができる。
　エポキシ樹脂は、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を含むものであり、硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が好ましい。このような樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＦ、又は、ハロゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテルが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　フェノール樹脂は、分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、ポリ－ｐ－ビニルフェノール、フェノールアラルキル樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　本発明の樹脂ペーストにおいて、（Ｂ）熱硬化性樹脂は、硬化膜の硬化性及び信頼性の観点から、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂又は分子中にフェノール性水酸基を有する化合物を併用して用いることが好ましい。
　（Ｂ）成分中、フェノール樹脂又は分子中にフェノール性水酸基を有する化合物の配合量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して１～１５０質量部であることが好ましく、２０～１２０質量部であることがより好ましく、５０～１００質量部であることが更に好ましい。
　本発明の樹脂ペーストは、エポキシ樹脂の硬化性をより向上できる観点から、エポキシ樹脂と共に硬化促進剤を含有することができる。硬化促進剤としては、エポキシ樹脂を硬化させるために用いられるものであれば特に制限されない。このような硬化促進剤としては、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、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。
　（Ｂ）成分中、硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して０．５～５０質量部であることが好ましく、１～１０質量部であることがより好ましい。この配合量が５０質量部を超えると、樹脂ペーストの保管安定性が低下する恐れがある。
　また、（Ｂ）熱硬化性樹脂としては、１分子中に少なくとも２個の熱硬化性イミド基を有するイミド化合物を使用することもできる。そのような化合物の例としては、オルトビスマレイミドベンゼン、メタビスマレイミドベンゼン、パラビスマレイミドベンゼン、１，４－ビス（ｐ－マレイミドクミル）ベンゼン、１，４－ビス（ｍ－マレイミドクミル）ベンゼン等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。さらに、イミド化合物としては、下記一般式（ＩＶ）～（ＶＩ）で表されるイミド化合物を用いることも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
　上記式（ＩＶ）～（ＶＩ）中、Ｘ及びＹは各々独立に、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＦ２－、－ＳＯ２－、－Ｓ－、－ＣＯ－、－Ｃ（ＣＨ３）２－又は－Ｃ（ＣＦ３）２－を示し、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は、各々独立に、水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子を示し、Ｄはエチレン性不飽和二重結合を有するジカルボン酸残基を示し、ｐは０～４の整数を示す。
　（Ｂ）熱硬化性樹脂の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して２５０～５００質量部であることが必要であり、２６０～４５０質量部であることが好ましく、２６０～３７０質量部であることがより好ましい。この配合量が２５０～５００質量部の範囲内であると、柔軟性に優れ、Ｂステージ状態でのタック性を十分に低減でき、かつ、熱時ダイシェア強度をも向上することができる。
　（Ｃ）成分であるフィラーとしては、例えば、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラー；シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラー等が挙げられる。（Ｃ）フィラーを含有することにより、印刷時に必要なチキソ性を樹脂ペーストに付与することができる。
　フィラーのうち、銀粉、金粉、銅粉等の導電性（金属）フィラーは、接着剤に導電性、伝熱性又はチキソトロピー性を付与する目的で添加される。また、シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機物質フィラーは、接着剤に低熱膨張性、低吸湿率、チキソトロピー性を付与する目的で添加される。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　また、半導体装置の電気的信頼性を向上させるフィラーとして、無機イオン交換体を加えてもよい。無機イオン交換体としては、ペースト硬化物を熱水中で抽出したとき、水溶液中に抽出されるイオン、例えば、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ－、Ｆ－、ＲＣＯＯ－、Ｂｒ－等のイオン捕捉作用が認められるものが有効である。このようなイオン交換体の例としては、天然に産出されるゼオライト、沸石類、酸性白土、白雲石、ハイドロタルサイト類等の天然鉱物、人工的に合成された合成ゼオライト等が挙げられる。
　これらの導電性フィラーまたは無機物質フィラーは、それぞれ１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。また、物性を損なわない範囲で、導電性フィラーの１種以上と無機物質フィラーの１種以上とを混合して用いてもよい。
　本発明の樹脂ペーストにおいて、印刷性を向上し、タックをより一層低減する観点から、（Ｃ）成分として、球状シリカ微粒子を含むことが好ましい。
　球状シリカ微粒子の平均粒径は、５０ｎｍ～２０００ｎｍであることが好ましく、１００ｎｍ～１０００ｎｍであることがより好ましく、２００ｎｍ～８００ｎｍであることが更に好ましい。
　（Ｃ）フィラーの配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して１～２００質量部であることが好ましく、３０～１７０質量部であることがより好ましく、６０～１４０質量部であることが特に好ましい。このフィラーの配合量は、樹脂ペーストに十分なチキソトロピー性（例えば、チキソトロピー指数：１．５以上）を付与する観点から、１質量部以上であることが好ましい。さらにこのフィラーの配合量は、印刷性及び接着性の観点から２００質量部以下であることが好ましく、配合量が２００質量部を超えると、硬化物の弾性率が高くなり、その結果、ダイボンディング材の応力緩和能が低くなって、半導体装置の実装信頼性が低下する恐れがある。
　（Ｃ）フィラーの混合・混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミルなどの分散機を適宜組み合わせて行う。
　（Ｄ）成分である印刷用溶剤は、（Ｃ）フィラーを均一に混練または分散できる溶剤のなかから選択することが好ましい。また、印刷時の溶剤の揮散防止を考えて、沸点１００℃以上の溶剤を選ぶことが好ましい。（Ｄ）印刷用溶剤により、樹脂ペーストの粘度の調整が可能となる。
　上記印刷用溶剤としては、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリジノン、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライムともいう）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライムともいう）、ジエチレングリコールジエチルエーテル、２－（２－メトキシエトキシ）エタノール、γ－ブチロラクトン、イソホロン、カルビトール、カルビトールアセテート、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、酢酸２－（２－ブトキシエトキシ）エチル、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、アニソールの他、印刷用インキの溶剤として使われる石油蒸留物を主体とした溶剤が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
　上記（Ｄ）印刷用溶剤の配合量は、樹脂ペーストの固形分が３０～９０質量％であることが好ましく、３５～７５質量％であることがより好ましく、４０～６０質量％であることが特に好ましい。上記固形分が３０質量％以上であると、ペースト乾燥後の体積減少に基づく形状変化抑制の観点から好ましく、９０質量％以下であると、ペーストの流動性及び印刷作業性向上の観点から好ましい。
　樹脂ペーストの印刷中に泡、ボイドの発生が目立つ場合は、上記（Ｄ）印刷用溶剤中に脱泡剤、破泡剤、抑泡剤等の添加剤を添加することが効果的である。それらの添加量は、抑泡効果を発揮させる観点から、（Ｄ）印刷用溶剤と添加剤との総量を基準として０．０１質量％以上であることが好ましく、接着性やペーストの粘度安定性の観点から、１０質量％以下であることが好ましい。
　また、接着力を向上させるため、樹脂ペースト中には、カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマー又はコポリマー、シランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系添加剤等を適宜加えてもよい。
　カルボン酸末端基を有するブタジエンのホモポリマー又はコポリマーとしては、例えば、主鎖にアクリロニトリルを導入した低分子量液状ポリブタジエンであり末端にカルボン酸を有する、「Ｈｙｃｅｒ　ＣＴＢＮ－２００９×１６２」、「ＣＴＢＮ－１３００×３１」、「ＣＴＢＮ－１３００×８」、「ＣＴＢＮ－１３００×１３」、「ＣＴＢＮＸ－１３００×９」（いずれも宇部興産株式会社製）や、カルボン酸基を有する低分子量液状ポリブタジエンである、「ＮＩＳＳＯ－ＰＢ－Ｃ－２０００」（日本曹達株式会社製）等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　樹脂ペーストのチキソトロピー指数は、１．０～８．０であることが好ましい。樹脂ペーストのチキソトロピー指数が１．０以上であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおけるダレ等の発生を抑制して、印刷形状を良好に保つことができる傾向がある。さらに、このチキソトロピー指数が８．０以下であると、印刷法によって供給・塗布されたペーストにおける「欠け」やカスレ等の発生を抑制できる傾向がある。
　樹脂ペーストの粘度（２５℃）は、１～１０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。樹脂ペーストの粘度が１～１０００Ｐａ・ｓであると、印刷作業性の観点から好適である。なお、樹脂ペーストの粘度は、印刷法の種類により適宜調整することが好ましく、例えば、スクリーンメッシュ版等のようにマスク開口部にメッシュ等が張ってある場合は、メッシュ部の抜け性を考慮して１～１００Ｐａ・ｓの範囲に調整されていることが好ましく、ステンシル版等の場合は２０～５００Ｐａ・ｓの範囲に調整されていることが好ましい。また、乾燥後のペーストに残存するボイドが多く見られる場合は、１５０Ｐａ・ｓ以下の粘度に調整することが有効である。
　上記粘度は、Ｅ型回転粘度計を用いて、２５℃、回転数０．５ｒｐｍの条件で測定したときの値とする。チキソトロピー指数は、Ｅ型回転粘度計で、２５℃、回転数１ｒｐｍの条件で測定したときの値と、２５℃、回転数１０ｒｐｍの条件で測定したときの値との比で定義する（チキソトロピー指数＝（１ｒｐｍでの粘度）／（１０ｒｐｍでの粘度））。
　得られたダイボンディング用樹脂ペーストは、４２アロイリードフレームや銅リードフレーム等のリードフレーム；または、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックフィルム；さらには、ガラス不織布等の基材にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂等のプラスチックを含浸・硬化させたもの；あるいは、アルミナ等のセラミックス製の支持部材に、印刷法によって供給・塗布し、Ｂステージ化することができる。それにより、Ｂステージ接着剤付き支持基板が得られる。このＢステージ接着剤付き支持基板に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子（チップ）を貼り付け、加熱してチップを支持基板に接合する。その後、樹脂ペーストを後硬化させる工程により、チップが支持基板に搭載される。この樹脂ペーストの後硬化は、実装組立工程での問題がない場合は、封止材の後硬化工程の際に併せて行ってもよい。
　本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に樹脂ペーストを塗布して塗膜を形成する塗布工程と、該塗膜上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載工程と、を少なくとも含み、好ましくは塗布工程後に塗膜を乾燥してＢステージ化する乾燥工程を更に含む方法であるが、より具体的には上述した各工程を含むものである。また、本発明に係る半導体装置は、以上の各工程を含む製造方法により製造されるものである。
　上記ダイボンディング用樹脂ペーストは溶剤を含有しているが、半導体装置の製造方法に用いる際には、乾燥工程にてＢステージ化することにより溶剤の大部分が揮発するため、ダイボンディング層にボイドの少ない、良好な実装信頼性をもつ半導体装置を組み立てることができる。
　一方、樹脂ペーストを印刷法によって供給・塗布した後に、パッケージ信頼性に影響が無ければ、乾燥半硬化させることなく半導体素子を貼り付け、その後、加熱してチップを支持基板に接合することもできる。
　したがって、別の本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に所定量の上記ダイボンディング用樹脂ペーストを塗布し、樹脂ペーストに半導体チップを搭載する各工程を含むものであり、別の本発明に係る半導体装置は、以上の各工程を含む製造方法により製造されるものである。
　ここで、図１は、本発明の半導体装置（メモリ用ＢＯＣ構造の基板）の一実施形態を示す模式断面図である。図１に示す半導体装置１００においては、ＩＣチップ等の半導体チップ２が、本発明のダイボンディング用樹脂ペーストからなる接着剤４を介して、はんだボール８を備える基板６に接着されている。ここで、はんだボール８は、基板６の表面に形成された回路層１４上に形成されている。また、回路層１４上にはレジスト層１６が形成されている。そして、半導体装置１００は、半導体チップ２の接続端子が金ワイヤ等のワイヤ１０を介して基板６と電気的に接続され、更に、封止樹脂１２によって封止された構成を有している。
　以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに制限されるものではない。
　以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１～３及び比較例１～３）
　ジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネート（１．０ｍｏｌ）、ジフェニルメタン－２，４’－ジイソシアネート（１．０ｍｏｌ）、及び、重量平均分子量１，０００のポリテトラメチレングリコール（０．８ｍｏｌ）を、１－メチル－２－ピロリドン（以下、「ＮＭＰ」という）中で窒素雰囲気下、１００℃で１時間反応させた後、そこに、４，４’－オキシジフタル酸無水物（１．０ｍｏｌ）、ＮＭＰ（６０．０ｍｏｌ）を添加し、さらに１００℃で３時間攪拌した。次いで、さらにベンジルアルコール（０．４９ｍｏｌ）を添加して１００℃で１時間攪拌し、反応を終了した。得られた溶液を激しく攪拌させた水に入れ、生成した沈殿物を濾別し、それを真空中、８０℃で８時間乾燥させ、ポリウレタンイミド樹脂を得た。得られたポリウレタンイミド樹脂を、ＧＰＣを用いて測定した結果、ポリスチレン換算で、Ｍｗ＝９３，７００、Ｍｎ＝３８，８００であった。また、得られたポリウレタンイミド樹脂を固形分濃度４０質量％でカルビトールアセテート（ＣＡ）に溶解し、ポリウレタンイミド樹脂溶液を得た。
　また、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ＹＤＣＮ－７０２Ｓ、東都化成（株）製、エポキシ当量２００）１４．１質量部、ビスフェノールＡノボラック樹脂（商品名：ＶＨ－４１７０、大日本インキ化学工業（株）製、ＯＨ当量１１８）９．９質量部のカルビトールアセテート（３６質量部）溶液を用意した。更に、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート（商品名：ＴＰＰＫ、東京化成工業（株）製）、及び、アエロジル（商品名：ＡＥＲＯＳＩＬ　３８０、日本アエロジル（株）製、塊状シリカ微粒子）、シリカ（商品名：ＳＯ－Ｃ２、アドマテックス（株）製、球状シリカ微粒子、平均粒径５００ｎｍ）をそれぞれ用意した。
　これらの材料を、固形質量比で下記表１に示す割合となるようにらいかい機に入れ、混練した後、５Ｔｏｒｒ以下で１時間脱泡混練を行い、実施例１～３及び比較例１～３のダイボンディング用樹脂ペーストを得た。なお、表１中のカルビトールアセテート（ＣＡ）の配合量は、ポリウレタンイミド樹脂溶液中、並びに、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂のカルビトールアセテート溶液中に溶剤として含まれているカルビトールアセテートの量を示している。
　また、この樹脂ペーストの特性として、Ｂステージ状態でレジスト塗布基板を圧着した後の貼り付き性（タック性）を評価した。貼り付き性の評価方法は以下の通りである。実施例及び比較例で作製した樹脂ペーストを、評価用基板に塗布し、１１０℃のオーブンで１時間、加熱乾燥して、Ｂステージ状態の塗膜（ダイボンディング層）を形成した。ここで、評価用基板とは、ＭＣＬ－Ｅ６７９Ｆ基板（日立化成工業株式会社製）にソルダーレジストＡＵＳ－３０８（大日本インキ製）を塗布したものである。その後、ダイボンディング層上に１０ｍｍ×１２ｍｍの評価用基板を、３０℃の熱盤上で５ｋｇｆの荷重を掛けて６０秒間圧着させた。これを、圧着後上下逆さまにし、圧着された側の基板が落下するかどうかを観察した。表１にその結果を示す。なお、表１中、「Ａ」は、圧着後に基板が貼り付かず落下したことを示し、「Ｂ」は、圧着後に基板が貼り付いたままであることを示す。
　さらに、この樹脂ペーストの特性として、半導体チップを圧着し、ペースト後硬化後の２５０℃における熱時ダイシェア強度を調べた。熱時ダイシェア強度の測定方法は以下の通りである。実施例及び比較例で作製した樹脂ペーストを４２アロイリードフレーム上に印刷し、１１０℃のオーブンで６０分乾燥した。その後、樹脂ペースト上に５×５ｍｍのシリコンチップ（厚さ０．５ｍｍ）を２００℃の熱盤上で５ｋｇｆの荷重を掛けて１秒間圧着させ、１８０℃のオーブンで６０分加熱、硬化させた。これを、自動接着力試験機（商品名：ｓｅｒｉｅ－４０００、デイジ社製）を用い、２５０℃におけるせん断強さ（ｋｇｆ／チップ）を測定した。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　表１に示す通り、本発明の樹脂ペースト（実施例１～３）は、Ｂステージ化後、室温条件下において、タック性が十分に低減されており、従来の樹脂ペースト（比較例１～３）に比較して、基板を直接重ねた状態での搬送が可能であることがわかった。また、本発明の樹脂ペーストは、チップを圧着、後硬化した後の、２５０℃における熱時せん断強さも従来の樹脂ペーストと比較して高く、高いチップ接着力と耐熱性を有することがわかった。
　２…半導体チップ、４…接着剤、６…基板、８…はんだボール、１０…ワイヤ、１２…封止樹脂、１００…半導体装置。

Claims (5)

  1. 　下記一般式（Ｉ）で表されるポリウレタンイミド樹脂と、熱硬化性樹脂と、フィラーと、印刷用溶剤と、を含有し、
    　前記熱硬化性樹脂の配合量が、前記ポリウレタンイミド樹脂１００質量部に対し、２５０～５００質量部である、ダイボンディング用樹脂ペースト。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     ［式中、Ｒ１は芳香族環又は脂肪族環を含む２価の有機基を示し、Ｒ２は分子量１００～１０，０００の２価の有機基を示し、Ｒ３は４個以上の炭素原子を含む４価の有機基を示し、ｎ及びｍは各々独立に１～１００の整数を示す。］
  2. 　前記フィラーが、球状シリカ微粒子を含む、請求項１記載のダイボンディング用樹脂ペースト。
  3. 　基板上に請求項１又は２記載のダイボンディング用樹脂ペーストを塗布して塗膜を形成する塗布工程と、
    　前記塗膜上に半導体チップを搭載する半導体チップ搭載工程と、
    を含む、半導体装置の製造方法。
  4. 　前記塗布工程の後に、前記塗膜を乾燥してＢステージ化する乾燥工程を更に含み、
    　前記半導体チップ搭載工程において、Ｂステージ化した前記塗膜上に半導体チップを搭載する、請求項３記載の半導体装置の製造方法。
  5. 　請求項３又は４記載の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置。
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