半導体接合用接着剤、半導体接合用接着フィルム、半導体チップの実装方法及び半導体装置
【課題】透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤を提供する。また、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装方法により製造される半導体装置を提供する。
【解決手段】エポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、硬化剤及び応力緩和剤を含有する半導体接合用接着剤であって、前記応力緩和剤は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子であり、前記応力緩和剤の含有量は、１〜２０重量％である半導体接合用接着剤。
【解決手段】エポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、硬化剤及び応力緩和剤を含有する半導体接合用接着剤であって、前記応力緩和剤は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子であり、前記応力緩和剤の含有量は、１〜２０重量％である半導体接合用接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤に関する。また、本発明は、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装方法により製造される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化、高集積化が進展し、例えば、表面に電極として複数の突起（バンプ）を有するフリップチップ、複数の薄研削した半導体チップを積層したスタックドチップ等も生産されている。更に、このような小型化、高集積化した半導体装置を効率よく生産するために、製造工程の自動化もますます進展している。
【０００３】
半導体装置の製造において、半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際には、現在では、接着剤、接着フィルム等が用いられることが多い。このような接着剤には、リフロー試験、温度サイクル試験等を経ても不具合を生じることのない高い接合信頼性が要求される。
【０００４】
接合信頼性を向上させるためには、ゴム粒子、エラストマー等の応力緩和剤の添加が有効であることが一般的に知られている。例えば、特許文献１には、０．０２〜１ミクロンの直径を有するゴム粒子が分散したエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の潜在性硬化剤とを必須成分とする接着剤組成物を含有する回路用接続部材が記載されている。また、特許文献２には、平均粒径０．１〜１０μｍの所定の官能基を含有したシリコーン微粒子が分散された回路接続用接着剤が記載されている。
【０００５】
一方、近年の自動化された製造工程においては、例えば、半導体チップ上に設置されたパターン又は位置表示をカメラが認識することによって、半導体チップの位置合わせが行われ、半導体チップが基板又は他の半導体チップにボンディングされる。このとき、パターン又は位置表示は半導体チップ上に積層された接着剤の上から認識されるため、ボンディング時に用いられる接着剤には、カメラがパターン又は位置表示を充分に認識することができる程度の高い透明性も要求される。
しかしながら、ゴム粒子、エラストマー等の応力緩和剤はマトリクス樹脂と相分離し、相界面で光の散乱が起こりやすいため、応力緩和剤の添加によって接着剤の透明性が低下し、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となって、半導体装置の生産性の向上が妨げられることが問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５００３２号公報
【特許文献２】特許第４４３３５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤を提供することを目的とする。また、本発明は、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装方法により製造される半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、エポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、硬化剤及び応力緩和剤を含有する半導体接合用接着剤であって、前記応力緩和剤は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子であり、前記応力緩和剤の含有量は、１〜２０重量％である半導体接合用接着剤である。
以下、本発明を詳述する。
【０００９】
本発明者は、エポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、硬化剤及び応力緩和剤を含有する半導体接合用接着剤において、応力緩和剤として、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子を用い、かつ、応力緩和剤の含有量を所定範囲とすることにより、透明性を損なうことなく、高い接合信頼性を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の半導体接合用接着剤は、エポキシ樹脂を含有する。
上記エポキシ樹脂は特に限定されないが、多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することが好ましい。上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することで、得られる半導体接合用接着剤の硬化物は、剛直で分子の運動が阻害されるため優れた機械的強度及び耐熱性を発現し、また、吸水性が低くなるため優れた耐湿性を発現する。
【００１１】
上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂は特に限定されず、例えば、ジシクロペンタジエンジオキシド、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノールノボラックエポキシ樹脂等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂ともいう）、１−グリシジルナフタレン、２−グリシジルナフタレン、１，２−ジグリジジルナフタレン、１，５−ジグリシジルナフタレン、１，６−ジグリシジルナフタレン、１，７−ジグリシジルナフタレン、２，７−ジグリシジルナフタレン、トリグリシジルナフタレン、１，２，５，６−テトラグリシジルナフタレン等のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、ナフタレン型エポキシ樹脂ともいう）、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタン、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボネート等が挙げられる。なかでも、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂が好ましい。
これらの多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよく、また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等の汎用されるエポキシ樹脂と併用されてもよい。
【００１２】
上記ナフタレン型エポキシ樹脂は、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含有することが好ましい。下記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含有することで、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の線膨張率を下げることができ、硬化物の耐熱性及び接着性が向上して、より高い接合信頼性を実現することができる。
【００１３】
【化１】
【００１４】
一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基又はフェニル基を表し、ｎ及びｍは、それぞれ、０又は１である。
【００１５】
上記エポキシ樹脂が上記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含有する場合、上記一般式（１）で表される構造を有する化合物の配合量は特に限定されないが、上記エポキシ樹脂中の好ましい下限が３重量％、好ましい上限が９０重量％である。上記一般式（１）で表される構造を有する化合物の配合量が３重量％未満であると、半導体接合用接着剤の硬化物の線膨張率を下げる効果が充分に得られなかったり、接着力が低下したりすることがある。上記一般式（１）で表される構造を有する化合物の配合量が９０重量％を超えると、該一般式（１）で表される構造を有する化合物と他の配合成分とが相分離し、半導体接合用接着剤の塗工性が低下したり、吸水率が高くなったりすることがある。上記一般式（１）で表される構造を有する化合物の配合量は、上記エポキシ樹脂中のより好ましい下限が５重量％、より好ましい上限が８０重量％である。
【００１６】
本発明の半導体接合用接着剤は、上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物を含有する。
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物を含有することで、本発明の半導体接合用接着剤に製膜性又は可撓性を付与することができ、接合信頼性に優れた半導体接合用接着剤が得られる。
【００１７】
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物は特に限定されず、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等を有する高分子化合物が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有する高分子化合物が好ましい。
【００１８】
本発明の半導体接合用接着剤が、上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂と上記エポキシ基を有する高分子化合物とを含有する場合、半導体接合用接着剤の硬化物は、上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた可撓性とを有し、耐冷熱サイクル性、耐ハンダリフロー性、寸法安定性等に優れ、高い接合信頼性及び導通信頼性を実現することができる。
【００１９】
上記エポキシ基を有する高分子化合物は、末端及び／又は側鎖（ペンダント位）にエポキシ基を有する高分子化合物であれば特に限定されず、例えば、エポキシ基含有アクリルゴム、エポキシ基含有ブタジエンゴム、ビスフェノール型高分子量エポキシ樹脂、エポキシ基含有フェノキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有ウレタン樹脂、エポキシ基含有ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ基を有する高分子化合物は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なかでも、エポキシ基を多く含み、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の機械的強度、耐熱性をより高められることから、エポキシ基含有アクリル樹脂が好ましい。
【００２０】
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物は、上記エポキシ樹脂と反応する官能基に加えて、光硬化性官能基を有していてもよい。上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物が上記光硬化性官能基を有することで、得られる半導体接合用接着剤に光硬化性を付与し、光照射によって半硬化することが可能となり、このような半導体接合用接着剤からなる接着剤層の粘着力を光照射によって制御することが可能となる。
上記光硬化性官能基は特に限定されず、例えば、アクリル基、メタクリル基等が挙げられる。
【００２１】
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物の重量平均分子量は特に限定されないが、好ましい下限は１万、好ましい上限は１００万である。上記重量平均分子量が１万未満であると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の接着力が不足したり、半導体接合用接着剤をフィルム化する場合に、フィルム化が困難となったり、半導体接合用接着剤の製膜性が不充分となって、硬化物の可撓性が充分に向上しなかったりすることがある。上記重量平均分子量が１００万を超えると、得られる半導体接合用接着剤は、ボンディング時の表面濡れ性が劣り、接着強度に劣ることがある。
【００２２】
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物の配合量は特に限定されないが、上記エポキシ樹脂１００重量部に対する好ましい下限が２０重量部、好ましい上限が１００重量部である。上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物の配合量が２０重量部未満であると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物は、可撓性が低下し、高い接合信頼性及び導通信頼性が得られないことがある。上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物の配合量が１００重量部を超えると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物は、機械的強度、耐熱性及び耐湿性が低下し、高い接合信頼性及び導通信頼性が得られないことがある。
【００２３】
本発明の半導体接合用接着剤は、硬化剤を含有する。
上記硬化剤は特に限定されず、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なかでも、酸無水物系硬化剤が好ましい。
【００２４】
上記酸無水物系硬化剤を用いることで、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の酸性度を中和することができ、電極の信頼性を高めることができる。また、上記酸無水物系硬化剤は硬化速度が速いため、得られる半導体接合用接着剤の硬化物におけるボイドの発生を効果的に低減することができ、高い接合信頼性を実現することができる。
【００２５】
また、後述するように、硬化促進剤として常温で液状のイミダゾール化合物を用いる場合には、硬化剤としてビシクロ骨格を有する酸無水物を併用することにより、高い硬化性と優れた貯蔵安定性及び熱安定性とを両立することができる。これは、一般的には常温で液状のイミダゾール化合物を含有すると半導体接合用接着剤の貯蔵安定性及び熱安定性が低下してしまうのに対し、立体的に嵩高いビシクロ骨格を有する酸無水物を含有することにより、硬化反応の反応性が抑えられるためと考えられる。
また、上記ビシクロ骨格を有する酸無水物は上記エポキシ樹脂に対する溶解性が高いことから、得られる半導体接合用接着剤の透明性をより向上させることができる。
更に、上記ビシクロ骨格を有する酸無水物を用いることにより、得られる半導体接合用接着剤の硬化物が優れた機械的強度、耐熱性、電気特性等を発現することができる。
【００２６】
上記ビシクロ骨格を有する酸無水物は特に限定されないが、下記一般式（ａ）で表される構造を有する化合物が好ましい。
【００２７】
【化２】
【００２８】
一般式（ａ）中、Ｘは単結合又は二重結合の連結基を表し、Ｒ３はメチレン基又はエチレン基を表し、Ｒ４及びＲ５は水素原子、ハロゲン基、アルコキシ基又は炭化水素基を表す。
【００２９】
上記一般式（ａ）で表される構造を有する化合物として、具体的には、例えば、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３０】
上記ビシクロ骨格を有する酸無水物の市販品は特に限定されず、例えば、ＹＨ−３０７及びＹＨ−３０９（ジャパンエポキシレジン社製）、リカシッドＨＮＡ−１００（新日本理化社製）等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３１】
上記硬化剤の配合量は特に限定されないが、上記エポキシ樹脂の官能基と等量反応する硬化剤を用いる場合には、本発明の半導体接合用接着剤中に含まれるエポキシ基の総量に対する好ましい下限が６０当量、好ましい上限が１１０当量である。上記硬化剤の配合量が６０当量未満であると、得られる半導体接合用接着剤は、充分に硬化しないことがある。上記硬化剤の配合量が１１０当量を超えても特に半導体接合用接着剤の硬化性に寄与しない。上記硬化剤の配合量のより好ましい下限は７０当量、より好ましい上限は１００当量である。
【００３２】
本発明の半導体接合用接着剤は、硬化速度、硬化物の物性等を調整する目的で、更に、硬化促進剤を含有してもよい。
上記硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、３級アミン系硬化促進剤等が挙げられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なかでも、硬化速度、硬化物の物性等の調整をするための反応系の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好ましい。
【００３３】
上記イミダゾール系硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾールの１位をシアノエチル基で保護した１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、イソシアヌル酸で塩基性を保護したイミダゾール系硬化促進剤（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」、四国化成工業社製）等が挙げられる。これらのイミダゾール系硬化促進剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３４】
また、上記イミダゾール系硬化促進剤は、常温で液状のイミダゾール化合物を含有してもよい。本明細書中、常温で液状であるとは、温度１０〜３０℃において、液体状態であることを意味する。
【００３５】
一般に、上記イミダゾール系硬化促進剤を配合することで、得られる半導体接合用接着剤を比較的低温で短時間に硬化させることができるが、上記イミダゾール系硬化促進剤の多くは常温で固体であり、微小に粉砕されて配合されることから、透明性低下の原因ともなっている。これに対し、上記常温で液状のイミダゾール化合物を含有することで、得られる半導体接合用接着剤の透明性を更に高めることができ、例えば、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となる。
また、上述のように上記常温で液状のイミダゾール化合物は、立体的に嵩高いビシクロ骨格を有する酸無水物と併用して使用されることが好ましい。これにより、得られる半導体接合用接着剤の貯蔵安定性及び熱安定性を高めることができる。
更に、上記常温で液状のイミダゾール化合物を用いることで、イミダゾール化合物を微小に粉砕する必要がなく、より容易に半導体接合用接着剤を製造することができる。
【００３６】
上記常温で液状のイミダゾール化合物は、常温で液状であれば特に限定されず、例えば、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１―メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾ−ル、１−ベンジル−２−メチルイミダゾ−ル、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾ−ル、１−ベンジル−２−エチルイミダゾ−ル、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾ−ル、１−シアノエチル−２−フェニル−４，５−ジ−（シアノエトキシメチル）イミダゾ−ル、１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７、及び、これらの誘導体等が挙げられる。
上記誘導体は特に限定されず、例えば、カルボン酸塩、イソシアヌル酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩等の塩、エポキシ化合物との付加物等が挙げられる。
これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なかでも、２−エチル−４−メチルイミダゾール及びその誘導体が好ましい。
【００３７】
上記常温で液状のイミダゾール化合物の市販品は特に限定されず、例えば、２Ｅ４ＭＺ、１Ｂ２ＭＺ、１Ｂ２ＰＺ、２ＭＺ−ＣＮ、２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ、２ＰＨＺ−ＣＮ、１Ｍ２ＥＺ、１Ｂ２ＥＺ（以上、四国化成工業社製）、ＥＭＩ２４（ジャパンエポキシレジン社製）、フジキュア７０００（富士化成社製）等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３８】
本発明の半導体接合用接着剤が上記常温で液状のイミダゾール化合物を含有する場合、上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量は特に限定されないが、上記硬化剤１００重量部に対する好ましい下限が５重量部、好ましい上限が５０重量部である。上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量が５重量部未満であると、得られる半導体接合用接着剤は、硬化するために高温で長時間の加熱を必要とすることがある。上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量が５０重量部を超えると、得られる半導体接合用接着剤は、貯蔵安定性及び熱安定性が低下することがある。上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量は、上記硬化剤１００重量部に対するより好ましい下限が１０重量部、より好ましい上限が３０重量部である。
【００３９】
本発明の半導体接合用接着剤は、応力緩和剤を含有する。
上記応力緩和剤は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子である。
【００４０】
上記コアシェル粒子のコア層がゴム成分からなることで、本発明の半導体接合用接着剤は、リフロー試験、温度サイクル試験等を経ることにより発生するひずみ（反り）及び応力を緩和して、高い接合信頼性を実現することができる。
【００４１】
一方、上記コアシェル粒子のシェル層がアクリル樹脂からなることで、上記応力緩和剤は、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物に対する分散性が良好となる。そのため、本発明の半導体接合用接着剤においては、上記応力緩和剤の性能が充分に発現されるとともに、透明性が向上し、例えば、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となる。
また、上記アクリル樹脂は、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物と屈折率が近い。そのため、上記応力緩和剤と、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物との相界面での光の散乱が抑制され、本発明の半導体接合用接着剤は高い透明性を維持することができる。
【００４２】
上記コアシェル粒子は、平均粒子径の下限が０．１μｍ、上限が２μｍである。上記コアシェル粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満であると、応力緩和剤としての効果が充分に発現されず、また、得られる半導体接合用接着剤が増粘して、塗工性が低下する。上記コアシェル粒子の平均粒子径が２μｍを超えると、ボンディング時にバンプと対抗電極との間に上記応力緩和剤を噛み込んでしまい、導通信頼性が低下する。上記コアシェル粒子の平均粒子径の好ましい上限は１．８μｍであり、より好ましい上限は１．５μｍである。
【００４３】
なお、本明細書中、コアシェル粒子の平均粒子径とは、コアシェル粒子の平均一次粒子径を意味し、例えば、レーザー回折式粒度分布測定法等により求められる。
【００４４】
上記コアシェル粒子のコア層を構成するゴム成分は特に限定されず、例えば、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム等の共役ジエン系ゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、及び、これらの共重合体又は複合体等が挙げられる。
また、上記コアシェル粒子のコア層を構成するゴム成分は、応力緩和剤としての性能を充分に発現するために、ガラス転移温度（Ｔｇ）が０℃以下であることが好ましい。
【００４５】
上記コアシェル粒子のシェル層を構成するアクリル樹脂は特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリロニトリル、スチレン等をモノマー成分とする（メタ）アクリル酸エステル重合体が挙げられる。
また、上記コアシェル粒子のシェル層を構成するアクリル樹脂は、コアシェル粒子同士の融着を抑制し、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物に対する分散性を高める点から、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０℃以上であることが好ましい。
【００４６】
上記コアシェル粒子は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有していれば、上記コア層と上記シェル層とからなる２層構造体であってもよく、上記コア層と上記シェル層との間に更に中間層を有する３層以上の多層構造体であってもよい。
【００４７】
上記応力緩和剤の市販品は特に限定されず、例えば、ガンツ化成社製の商品名「スタフィロイドＩＭ−１０１」、「スタフィロイドＩＭ−２０３」、「スタフィロイドＩＭ−３０１」、「スタフィロイドＩＭ−４０１」、「スタフィロイドＩＭ−６０１」、「スタフィロイドＡＣ−３３５５」、「スタフィロイドＡＣ−３３６４」、「スタフィロイドＡＣ−３８１６」、「スタフィロイドＡＣ−３８３２」、「スタフィロイドＡＣ−４０３０」等のスタフィロイドシリーズ、ゼオン化成社製の商品名「ゼオンＦ３５１」等のゼオンシリーズ、三菱レイヨン社製の商品名「メタブレンＣ−１４０Ａ」、「メタブレンＣ−２０１Ａ」、「メタブレンＣ−２１５Ａ」、「メタブレンＣ−２２３Ａ」、「メタブレンＣ−３０３Ａ」、「メタブレンＣ−３２３Ａ」、「メタブレンＣ−１０２」、「メタブレンＣ−１３２」、「メタブレンＣ−２０２」、「メタブレンＥ−９０１」、「メタブレンＷ−３４１」、「メタブレンＷ−３００Ａ」、「メタブレンＷ−４５０Ａ」、「メタブレンＳ−２００１」、「メタブレンＳＸ−００５」、「メタブレンＳＸ−００６」、「メタブレンＳＲＫ２００Ｅ」、「メタブレンＷ−５５００」、「メタブレンＪ−５８００」等のメタブレンシリーズ等が挙げられる。
【００４８】
本発明の半導体接合用接着剤中の上記応力緩和剤の含有量は、下限が１重量％、上限が２０重量％である。上記応力緩和剤の含有量が１重量％未満であると、得られる半導体接合用接着剤は、高い接合信頼性を実現することができず、リフロー試験、温度サイクル試験等を経ることにより不具合を生じやすい。上記応力緩和剤の含有量が２０重量％を超えると、ボンディング時にバンプと対抗電極との間に上記応力緩和剤を噛み込んでしまい、導通信頼性が低下する。本発明の半導体接合用接着剤中の上記応力緩和剤の含有量の好ましい下限は２重量％、より好ましい下限は５重量％である。
【００４９】
本発明の半導体接合用接着剤は、更に、無機フィラーを含有することが好ましい。
上記無機フィラーを含有することで、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の線膨張率を下げることができ、より高い接合信頼性を実現することができる。
【００５０】
本発明の半導体接合用接着剤は、上記無機フィラーとして、平均粒子径が０．１μｍ未満のフィラーＡと、平均粒子径が０．１μｍ以上１μｍ未満のフィラーＢとを含有することが好ましい。
上記フィラーＡと上記フィラーＢとを含有することで、高い接合信頼性を維持しながら、得られる半導体接合用接着剤の粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を抑制し、塗工性を向上させることができ、同時に、透明性を高め、例えば、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となる。
また、半導体接合用接着剤の粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を抑制することで、表面に突起電極を有するウエハに対する半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性を向上させることもできる。
【００５１】
上記フィラーＡの平均粒子径が０．１μｍ以上であると、得られる半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。上記フィラーＡの平均粒子径は、０．０８μｍ未満であることが好ましい。
【００５２】
上記フィラーＢの平均粒子径が０．１μｍ未満であると、得られる半導体接合用接着剤の接合信頼性が低下し、また、粘度が増大して流動性が低下し、塗工性が低下したり、表面に突起電極を有するウエハに対して、半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性が低下したりすることがある。上記フィラーＢの平均粒子径が１μｍ以上であると、得られる半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。上記フィラーＢの平均粒子径は、０．１５μｍ以上であることが好ましい。また、上記フィラーＢの平均粒子径は、０．８μｍ未満であることが好ましい。
【００５３】
なお、本明細書中、無機フィラーの平均粒子径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した体積平均での粒度分布測定結果から求められる平均粒子径を意味する。
【００５４】
上記フィラーＡは、上記フィラーＢに対する重量比の下限が１／９、上限が６／４であることが好ましい。上記フィラーＡの上記フィラーＢに対する重量比が１／９未満であると、得られる半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。上記フィラーＡの上記フィラーＢに対する重量比が６／４を超えると、得られる半導体接合用接着剤の接合信頼性が低下し、また、粘度が増大して流動性が低下し、塗工性が低下したり、表面に突起電極を有するウエハに対して、半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性が低下したりすることがある。上記フィラーＡは、上記フィラーＢに対する重量比のより好ましい下限が２／８、より好ましい上限が５／５である。
【００５５】
上記フィラーＡ及び上記フィラーＢは、平均粒子径が上記範囲内であれば特に限定されないが、例えば、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられる。また、上記フィラーＡ及び上記フィラーＢとして、例えば、ケイ素、チタン、アルミニウム、カルシウム、ホウ素、マグネシウム及びジルコニアの酸化物、並びに、これらの複合物等も挙げられ、このような複合物として、具体的には、例えば、ケイ素−アルミニウム−ホウ素複合酸化物、ケイ素−チタン複合酸化物、シリカ−チタニア複合酸化物等が挙げられる。なかでも、滑り性に優れることから、球状シリカが好ましい。
上記球状シリカを用いることで、得られる半導体接合用接着剤の接合信頼性を更に高めることができ、また、粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を更に抑制し、塗工性、及び、表面に突起電極を有するウエハに対する半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性を更に向上させることができる。
【００５６】
また、本発明の半導体接合用接着剤は、上記無機フィラーとして、上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーを含有することも好ましい。
このような無機フィラーを含有することで、得られる半導体接合用接着剤の透明性を低下させることなく、硬化物の機械的強度を確保し、また、線膨張率を低下させて、高い接合信頼性を実現することができる。
上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１を超える無機フィラーを用いると、得られる半導体接合用接着剤を透過する光の散乱が増し、半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。本発明の半導体接合用接着剤は、上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．０５以下である無機フィラーを含有することがより好ましい。
【００５７】
上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーは特に限定されないが、ケイ素、チタン、アルミニウム、カルシウム、ホウ素、マグネシウム及びジルコニアの酸化物、並びに、これらの複合物からなる群より選択される少なくとも１つであることが好ましい。なかでも、一般的に無機フィラーとして用いられるシリカに類似した物性を有することから、ケイ素−アルミニウム−ホウ素複合酸化物、ケイ素−チタン複合酸化物、シリカ−チタニア複合酸化物がより好ましい。
【００５８】
上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーの平均粒子径は特に限定されないが、好ましい下限が０．１μｍ、好ましい上限が３０μｍである。上記平均粒子径が０．１μｍ未満であると、半導体接合用接着剤に無機フィラーを充填することが困難となったり、得られる半導体接合用接着剤の流動性が低下して、接着性能が低下したりすることがある。上記平均粒子径が３０μｍを超えると、得られる半導体接合用接着剤の透明性が低下し、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。また、上記平均粒子径が３０μｍを超えると、無機フィラーの平均粒子径が大きいために電極接合不良が生じることがある。
【００５９】
特に、平均粒子径が０．５μｍ〜５μｍの上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーを用いることで、半導体接合用接着剤の透明性を更に高めることができる。また、必要に応じて、上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーとして、平均粒子径がナノメートルサイズの無機フィラーを用いてもよい。
【００６０】
上記無機フィラーは、カップリング剤により表面処理されていることが好ましい。
表面処理することで、上記無機フィラーの凝集を抑制し、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物との親和性を高めることができる。これにより、得られる半導体接合用接着剤の接合信頼性を更に高めることができ、また、粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を更に抑制し、塗工性、及び、表面に突起電極を有するウエハに対する半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性を更に向上させることができる。
【００６１】
上記カップリング剤は特に限定されず、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が挙げられる。なかでも、上記エポキシ樹脂との親和性及び分散性の観点から、シランカップリング剤が好ましい。
【００６２】
上記シランカップリング剤は特に限定されず、例えば、ビニルシラン、エポキシシラン、スチリルシラン、（メタ）アクリロキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン、イミダゾールシラン、イソシアネートシラン、アルコキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。なかでも、アルコキシシランが好ましい。
上記アルコキシシランは特に限定されないが、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランが特に好ましい。
これらのカップリング剤は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。
【００６３】
本発明の半導体接合用接着剤が上記無機フィラーを含有する場合、本発明の半導体接合用接着剤中の上記無機フィラーの含有量は特に限定されないが、好ましい下限が１０重量％、好ましい上限が７０重量％である。上記無機フィラーの含有量が１０重量％未満であると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の線膨張率が上昇し、高い接合信頼性を実現することが困難となることがある。上記無機フィラーの含有量が７０重量％を超えると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物は、弾性率が上昇するため熱応力を緩和することができず、高い接合信頼性を実現することが困難となり、また、得られる半導体接合用接着剤の粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を充分に抑制することができないことがある。本発明の半導体接合用接着剤中の上記無機フィラーの含有量のより好ましい下限は２０重量％、より好ましい上限は６０重量％であり、更に好ましい下限は３０重量％、更に好ましい上限は５５重量％であり、特に好ましい下限は４０重量％である。
【００６４】
本発明の半導体接合用接着剤は、光重合開始剤を含有してもよい。
上記光重合開始剤は特に限定されず、例えば、２５０〜８００ｎｍの波長の光を照射することにより活性化されるものが挙げられる。このような光重合開始剤として、例えば、メトキシアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体化合物や、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル系化合物や、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジエチルケタール等のケタール誘導体化合物や、フォスフィンオキシド誘導体化合物や、ビス（η５−シクロペンタジエニル）チタノセン誘導体化合物、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、クロロチオキサントン、トデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシメチルフェニルプロパン等の光ラジカル重合開始剤が挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６５】
本発明の半導体接合用接着剤は、更に、必要に応じて、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、フェノキシ樹脂等の一般的な樹脂を含有してもよく、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、増粘剤、消泡剤等の添加剤を含有してもよい。
【００６６】
本発明の半導体接合用接着剤は、ヘイズ値が７０％以下であることが好ましい。
上記ヘイズ値が７０％を超えると、半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。本発明の半導体接合用接着剤は、ヘイズ値が６０％以下であることがより好ましい。
【００６７】
なお、本明細書中、半導体接合用接着剤のヘイズ値とは、該半導体接合用接着剤からなる厚み４０μｍの接着剤層の両面を、２枚の厚み２５μｍのＰＥＴフィルム間に挟み込んで得られた半導体接合用接着フィルムを、村上色彩技術研究所社製「ＨＭ−１５０」等のヘイズメータを用いて測定したときのヘイズ値（％）を意味する。
【００６８】
本発明の半導体接合用接着剤を製造する方法は特に限定されず、例えば、上記エポキシ樹脂、上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、上記硬化剤、上記応力緩和剤及び必要に応じて添加される各材料を、ホモディスパー等を用いて攪拌混合する方法が挙げられる。
【００６９】
本発明の半導体接合用接着剤の用途は特に限定されないが、例えば、半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際の接着剤として好適に用いられる。なかでも、表面に電極として複数の突起を有するフリップチップを実装する際の接着剤、アンダーフィル材、又は、アンダーフィル材を兼ねた接着剤として、好適に用いられる。
本発明の半導体接合用接着剤は透明性が高いことから、本発明の半導体接合用接着剤を用いて半導体チップをボンディングする際には、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となり、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【００７０】
本発明の半導体接合用接着剤からなる接着剤層と、基材層とを有する半導体接合用接着フィルムもまた、本発明の１つである。
上記接着剤層の厚みは特に限定されないが、好ましい下限は５μｍ、好ましい上限は１５０μｍである。上記接着剤層の厚みが５μｍ未満であると、得られる接着剤層の硬化物の接着力が不足することがある。上記接着剤層の厚みが１５０μｍを超えると、接着剤層が厚くなりすぎ、透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。上記接着剤層の厚みは、より好ましい下限は１５μｍ、より好ましい上限は５０μｍである。
【００７１】
上記基材層は、本発明の効果を妨げない程度に透明であれば特に限定されず、例えば、ポリオレフィン、アクリレート、ポリカーボネート、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ウレタン、ポリイミド等の樹脂からなる層が挙げられる。
【００７２】
上記基材層の厚みは特に限定されないが、好ましい下限は１２μｍ、好ましい上限は３００μｍである。上記基材層の厚みが１２μｍ未満であると、得られる半導体接合用接着フィルムが取り扱いにくかったり、バックグラインドテープ機能を備えた非導電性フィルム（ＢＧ−ＮＣＦ）として用いる場合に、充分な電極保護効果が得られなかったりすることがある。上記基材層の厚みが３００μｍを超えると、得られる半導体接合用接着フィルムの加工性が悪かったり、梱包時ロール状にしにくかったり、ＢＧ−ＮＣＦとして用いる場合に、ウエハの厚みのばらつきが大きくなったりすることがある。
【００７３】
なお、本明細書中、バックグラインドテープ機能を備えた非導電性フィルム（ＢＧ−ＮＣＦ）とは、少なくとも基材層と接着剤層とを有するフィルムであって、表面に電極として複数の突起（バンプ）を有するウエハの突起電極を有する面に貼付されてバックグラインドテープとして用いられ、その後、基材層だけが剥離され、ウエハ上に残った接着剤層は半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際に用いられるフィルムをいう。
【００７４】
本発明の半導体接合用接着フィルムを製造する方法は特に限定されず、例えば、上記エポキシ樹脂、上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、上記硬化剤、上記応力緩和剤及び必要に応じて添加される各材料を適当な溶媒で希釈し、ホモディスパー等を用いて攪拌混合することにより得られる本発明の半導体接合用接着剤を含有する半導体接合用接着剤溶液を、上記基材層上に塗工、乾燥させる方法等が挙げられる。
上記塗工する方法は特に限定されず、例えば、コンマコート、グラビアコート、キャスティング等を用いる方法が挙げられる。
【００７５】
本発明の半導体接合用接着フィルムの用途は特に限定されないが、例えば、半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際の接着フィルム等として用いられることが好ましい。なかでも、本発明の半導体接合用接着フィルムは、表面に電極として複数の突起（バンプ）を有するフリップチップを実装する際の接着フィルム、アンダーフィル材を兼ねた接着フィルム、ＢＧ−ＮＣＦ等に用いられることがより好ましい。
【００７６】
なお、本発明の半導体接合用接着フィルムをＢＧ−ＮＣＦとして用いる場合には、該半導体接合用接着フィルムの接着剤層が付着したウエハをダイシングする工程が行われ、このとき、ダイシングする箇所を示すウエハ表面の切断線の認識もまた、パターン又は位置表示と同様に接着剤層の上からカメラにより行われる。従って、本発明の半導体接合用接着剤の高い透明性、及び、それによる本発明の半導体接合用接着フィルムの接着剤層の高い透明性により、半導体ウエハダイジング時のカメラによる切断線の認識もまた容易となり、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【００７７】
本発明の半導体接合用接着剤からなる接着剤層と、基材層とを有する半導体接合用接着フィルムを用いる半導体チップの実装方法であって、前記半導体接合用接着フィルムの接着剤層と、表面に突起電極を有するウエハの突起電極を有する面とを貼り合わせる工程１と、前記ウエハを、前記半導体接合用接着フィルムに固定した状態で裏面から研削する工程２と、前記研削後のウエハに貼り合わせられた前記半導体接合用接着フィルムから、基材層を剥離して、接着剤層が付着したウエハを得る工程３と、前記接着剤層が付着したウエハ表面の切断線を、カメラに自動的に認識させて、前記接着剤層が付着したウエハを前記切断線に沿ってダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程４と、前記接着剤層が付着した半導体チップのパターン又は位置表示と、基板又は他の半導体チップのパターン又は位置表示とを、カメラに自動的に認識させて位置合わせを行い、前記接着剤層が付着した半導体チップを、接着剤層を介して前記基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程５とを有する半導体チップの実装方法もまた、本発明の１つである。
【００７８】
なお、このような半導体チップの実装方法によって実装される表面に突起電極を有する半導体チップとして、例えば、フリップチップ、ＴＳＶ等が挙げられる。
【００７９】
本発明の半導体チップの実装方法においては、まず、上記半導体接合用接着フィルムの接着剤層と、表面に突起電極を有するウエハの突起電極を有する面とを貼り合わせる工程１を行う。
上記ウエハは特に限定されず、例えば、シリコン、ガリウム砒素等の半導体からなり、金、銅、銀−錫ハンダ、アルミニウム、ニッケル等からなる突起電極を有するウエハが挙げられる。
【００８０】
上記工程１は常圧下で行ってもよいが、より密着性を向上するためには、１ｔｏｒｒ程度の真空下で行うことが好ましい。
上記貼り合わせる方法は特に限定されないが、ラミネーターを用いる方法が好ましい。
【００８１】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記ウエハを、上記半導体接合用接着フィルムに固定した状態で裏面から研削する工程２を行う。これにより、上記ウエハを所望の厚みに研削する。
また、上記工程２を行う前には、上記突起電極は上記接着剤層中に埋もれている。そして、上記工程２の研削時にかかる圧力によって上記突起電極の頂部から接着剤が押し除かれ、これにより、後の工程において上記基材層を剥離した後には、上記突起電極の頂部が上記接着剤層から露出することができる。
【００８２】
上記研削する方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、市販の研削装置（例えば、Ｄｉｓｃｏ社製の「ＤＦＧ８５４０」等）を用いて、２４００ｒｐｍの回転で３〜０．２μｍ／ｓの研削量の条件にて研削を行い、最終的にはＣＭＰで仕上げる方法等が挙げられる。
【００８３】
本発明の半導体チップの実装方法においては、上記工程２の後工程３を行う前に、上記研削後のウエハに貼り合わせられた半導体接合用接着フィルムにエネルギー線を照射して、上記接着剤層を半硬化させる工程を行ってもよい。なお、このようにして上記接着剤層を半硬化させるためには、上記接着剤層が、例えば光照射等のエネルギー線照射により硬化する化合物を含有している必要がある。
エネルギー線を照射して上記接着剤層を半硬化させることにより、上記接着剤層の粘着力が低下し、後の工程における上記基材層の剥離が容易になる。また、このとき、上記接着剤層は完全な硬化ではなく「半硬化」することから、上記接着剤層は、後の工程における基板又は他の半導体チップとの接着時には、なお充分な接着力を発揮することができる。なお、本明細書において「半硬化」とは、ゲル分率が１０〜６０重量％であることを意味する。
【００８４】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記研削後のウエハに貼り合わせられた上記半導体接合用接着フィルムから、基材層を剥離して、接着剤層が付着したウエハを得る工程３を行う。
このとき、上記接着剤層の接着剤は、上記突起電極の表面よりも上記基材層側に付着しやすいことから、上記突起電極の表面に残存する接着剤の量は抑制される。
【００８５】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記接着剤層が付着したウエハ表面の切断線を、カメラに自動的に認識させて、上記接着剤層が付着したウエハを上記切断線に沿ってダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程４を行う。
上記ダイシングの方法は特に限定されず、例えば、従来公知の砥石等を用いて切断分離する方法等が挙げられる。
【００８６】
上記工程４においては、ダイシングする箇所を示すウエハ表面の切断線の認識は、上記接着剤層の上からカメラにより行われる。本発明の半導体チップの実装方法においては、上記接着剤層の透明性が高いことから、カメラによる切断線の認識が容易となり、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【００８７】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記接着剤層が付着した半導体チップのパターン又は位置表示と、基板又は他の半導体チップのパターン又は位置表示とを、カメラに自動的に認識させて位置合わせを行い、上記接着剤層が付着した半導体チップを、接着剤層を介して上記基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程５を行う。
【００８８】
上記工程５においては、上記接着剤層が付着した半導体チップのパターン又は位置表示と、上記基板又は他の半導体チップのパターン又は位置表示との位置合わせは、上記接着剤層の上からカメラにより行われる。本発明の半導体チップの実装方法においては、上記接着剤層の透明性が高いことから、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となり、半導体装置の生産性を向上させることができる。
なお、本明細書中、半導体チップの実装とは、基板上に半導体チップを実装する場合と、基板上に実装されている１以上の半導体チップ上に、更に半導体チップを実装する場合との両方を含む。
【００８９】
上記工程５により半導体チップを実装した後、更に、加熱することによって上記接着剤層を完全に硬化させる工程６を行うことにより、より安定したボンディングを行うことができる。
【００９０】
上記の説明においては、接着剤層が付着したウエハを得る工程３を行った後、該接着剤層が付着したウエハをダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程４を行った。
この他の態様として、工程３で得られた接着剤層が付着したウエハ上に、接着剤層を介して他のウエハを積層してウエハ積層体を製造し、得られたウエハ積層体を一括的にダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップの積層体を得てもよい。
【００９１】
本発明の半導体接合用接着剤は、上記応力緩和剤を含有することで、透明性を損なうことなく、高い接合信頼性を実現することができる。本発明の半導体接合用接着剤は透明性が高いことから、本発明の半導体接合用接着剤を用いることで、カメラによるウエハ表面の切断線、及び、半導体チップのパターン又は位置表示の認識が容易となり、半導体装置を生産性良く製造することができる。
本発明の半導体チップの実装方法を用いて製造される半導体装置もまた、本発明の１つである。
【発明の効果】
【００９２】
本発明によれば、透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤を提供することができる。また、本発明によれば、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装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。
【発明を実施するための形態】
【００９３】
以下に実施例を掲げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【００９４】
（実施例１〜７及び比較例１〜４）
（１）半導体接合用接着フィルムの製造
表１の組成に従って、下記に示す材料をメチルエチルケトンに加えて固形分濃度が５０重量％となるように調整し、ホモディスパーを用いて攪拌混合することにより、半導体接合用接着剤溶液を調製した。得られた半導体接合用接着剤溶液を、基材層としての厚み２５μｍの離型処理したＰＥＴフィルム上にアプリケーター（テスター産業社製）を用いて塗工し、１００℃５分で乾燥させることにより、厚み４０μｍの接着剤層を有する半導体接合用接着フィルムを得た。
【００９５】
得られた半導体接合用接着フィルムの接着剤層側に更に厚み２５μｍのＰＥＴフィルムを積層し、厚み４０μｍの接着剤層の両面を、２枚の厚み２５μｍのＰＥＴフィルム間に挟み込んだ試片を得た。得られた試片をヘイズメータ（ＨＭ−１５０、村上色彩技術研究所社製）に設置し、ヘイズ値（％）を測定した。得られたヘイズ値（％）を表１に示す。
【００９６】
（エポキシ樹脂）
・ＨＰ−７２００Ｌ（ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ＤＩＣ社製）
・ＥＸＡ−４７１０（ナフタレン型エポキシ樹脂、ＤＩＣ社製）
【００９７】
（エポキシ基含有アクリル樹脂）
・マープルーフＧ−２０５０Ｍ（グリシジル基含有アクリル樹脂、重量平均分子量２０万、日油社製）
・マープルーフＧ−０１７５８１（グリシジル基含有アクリル樹脂、重量平均分子量１万、日油社製）
【００９８】
（硬化剤）
・ＹＨ−３０９（酸無水物系硬化剤、ＪＥＲ社製）
【００９９】
（硬化促進剤）
・フジキュア７０００（常温で液状のイミダゾール化合物、富士化成社製）
【０１００】
（無機フィラー）
（１）フィラーＡ
・ＳＸ００９−ＭＪＦ（フェニルトリメトキシシラン表面処理球状シリカ、平均粒子径０．０５μｍ、アドマテックス社製）
（２）フィラーＢ
・ＳＥ−１０５０−ＳＰＴ（フェニルトリメトキシシラン表面処理球状シリカ、平均粒子径０．３μｍ、アドマテックス社製）
【０１０１】
（応力緩和剤）
・ＡＣ−４０３０（ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有するコアシェル粒子、平均粒子径０．５μｍ、ガンツ化成社製）
・ＡＣ−３３５５（ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有するコアシェル粒子、平均粒子径０．５μｍ、ガンツ化成社製）
・ＡＣ−３８１６（ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有するコアシェル粒子、平均粒子径０．５μｍ、ガンツ化成社製）
・Ｊ−５８００（ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有するコアシェル粒子、平均粒子径１μｍ、三菱レイヨン社製）
・Ｘ−５２−７０３０（シリコーン複合粒子、平均粒子径０．８μｍ、信越シリコーン社製）
・ＴＰＡＥ−８２６（ポリアミドエラストマー、富士化成工業社製）
【０１０２】
（２）半導体チップの実装
直径２０ｃｍ、厚み７００μｍであり、表面に高さ４０μｍ、幅１００μｍ×１００μｍの正方形の銅バンプが４００μｍピッチで多数形成されている半導体ウエハ（シリコンウエハ）を用意した。半導体接合用接着フィルムから接着剤層を保護するＰＥＴフィルムを剥がし、真空ラミネーターを用いて、真空下（１ｔｏｒｒ）、７０℃で半導体ウエハの銅バンプを有する面に半導体接合用接着フィルムを貼り付けた。
【０１０３】
次いで、得られた半導体接合用接着フィルムが貼付された半導体ウエハを研磨装置に取りつけ、半導体ウエハの厚さが約１００μｍになるまで裏面から研磨した。このとき、研磨の摩擦熱により半導体ウエハの温度が上昇しないように、半導体ウエハに水を散布しながら作業を行った。研磨後はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセスでアルカリのシリカ分散水溶液による研磨で鏡面化加工を行った。
【０１０４】
半導体接合用接着フィルムが貼付された半導体ウエハを研磨装置から取り外し、半導体接合用接着フィルムが貼付されていない側の面にダイシングテープ「ＰＥテープ♯６３１８−Ｂ」（積水化学社製、厚み７０μｍ、基材ポリエチレン、粘着材ゴム系粘着材１０μｍ）を貼り付け、ダイシングフレームにマウントした。半導体接合用接着フィルムの接着剤層から基材層を剥離して、接着剤層が付着した研磨済の半導体ウエハを得た。
【０１０５】
ダイシング装置（ＤＦＤ６３６１、ＤＩＳＣＯ社製）を用いて、送り速度５０ｍｍ／秒で、接着剤層が付着した半導体ウエハを１０ｍｍ×１０ｍｍのチップサイズに分割して個片化し、接着剤層が付着した半導体チップを得た。
【０１０６】
得られた接着剤層が付着した半導体チップを熱風乾燥炉内にて８０℃で１０分間乾燥後、ボンディング装置（ＦＣ３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）を用いて荷重０．５ＭＰａ、温度２８０℃で１０秒間、基板上に圧着し、次いで、１９０℃で３０分間かけて硬化させ、半導体チップ実装体を得た。
【０１０７】
（評価）
実施例及び比較例で得られた接着剤層が付着した半導体チップ、又は、半導体チップ実装体について以下の評価を行った。結果を表１に示す。
【０１０８】
（１）透明性
（１−１）カメラによる自動認識
接着剤層が付着した半導体チップを、ボンディング装置（ＦＣ３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）を用いて基板上に圧着する際、カメラによって半導体チップのパターンを自動認識可能か否かについて観察した。
１０個の試験サンプルについて評価を行い、１０個全ての試験サンプルで半導体チップのパターンを自動認識可能であった場合を○、７〜９個の試験サンプルで半導体チップのパターンを自動認識可能であった場合を△、６個以下の試験サンプルで半導体チップのパターンを自動認識可能であった場合を×とした。
【０１０９】
（２）接合信頼性
（２−１）ボンディング後導通率
半導体チップ実装体における上下電極の導通を、ハンドテスターにより確認した。導通率を以下のとおり算出した。
導通率（％）＝｛（導通したパッド数）／（測定したパッド数）｝×１００
【０１１０】
（２−２）耐リフロー性試験
半導体チップ実装体を１２０℃、８５ＲＨ％に９６時間放置して吸湿させた後、半田リフロー炉（プレヒート１５０℃×１００秒、リフロー［最高温度２６０℃］）に３回通過させた後、半導体チップの基板からの剥離が発生した半導体チップ実装体の個数を確認した。
２０個の半導体チップ実装体のうち、剥離が発生した半導体チップ実装体が０個であった場合を○、１〜３個であった場合を△、４〜２０個であった場合を×とした。
【０１１１】
（２−３）温度サイクル試験
上記（２−２）にて耐リフロー性試験を行った後の半導体チップ実装体について、−５５〜１２５℃（３０分／１サイクル）、１０００サイクルの温度サイクル試験を行った。温度サイクル試験の途中で適宜半導体チップ実装体を取り出して導通抵抗値の変化を確認し、導通抵抗値が温度サイクル試験前の初期抵抗値から５％以上変化した時点でのサイクル数を評価した。
【０１１２】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明によれば、透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤を提供することができる。また、本発明によれば、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤に関する。また、本発明は、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装方法により製造される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化、高集積化が進展し、例えば、表面に電極として複数の突起（バンプ）を有するフリップチップ、複数の薄研削した半導体チップを積層したスタックドチップ等も生産されている。更に、このような小型化、高集積化した半導体装置を効率よく生産するために、製造工程の自動化もますます進展している。
【０００３】
半導体装置の製造において、半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際には、現在では、接着剤、接着フィルム等が用いられることが多い。このような接着剤には、リフロー試験、温度サイクル試験等を経ても不具合を生じることのない高い接合信頼性が要求される。
【０００４】
接合信頼性を向上させるためには、ゴム粒子、エラストマー等の応力緩和剤の添加が有効であることが一般的に知られている。例えば、特許文献１には、０．０２〜１ミクロンの直径を有するゴム粒子が分散したエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の潜在性硬化剤とを必須成分とする接着剤組成物を含有する回路用接続部材が記載されている。また、特許文献２には、平均粒径０．１〜１０μｍの所定の官能基を含有したシリコーン微粒子が分散された回路接続用接着剤が記載されている。
【０００５】
一方、近年の自動化された製造工程においては、例えば、半導体チップ上に設置されたパターン又は位置表示をカメラが認識することによって、半導体チップの位置合わせが行われ、半導体チップが基板又は他の半導体チップにボンディングされる。このとき、パターン又は位置表示は半導体チップ上に積層された接着剤の上から認識されるため、ボンディング時に用いられる接着剤には、カメラがパターン又は位置表示を充分に認識することができる程度の高い透明性も要求される。
しかしながら、ゴム粒子、エラストマー等の応力緩和剤はマトリクス樹脂と相分離し、相界面で光の散乱が起こりやすいため、応力緩和剤の添加によって接着剤の透明性が低下し、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となって、半導体装置の生産性の向上が妨げられることが問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−５００３２号公報
【特許文献２】特許第４４３３５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤を提供することを目的とする。また、本発明は、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装方法により製造される半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、エポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、硬化剤及び応力緩和剤を含有する半導体接合用接着剤であって、前記応力緩和剤は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子であり、前記応力緩和剤の含有量は、１〜２０重量％である半導体接合用接着剤である。
以下、本発明を詳述する。
【０００９】
本発明者は、エポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、硬化剤及び応力緩和剤を含有する半導体接合用接着剤において、応力緩和剤として、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子を用い、かつ、応力緩和剤の含有量を所定範囲とすることにより、透明性を損なうことなく、高い接合信頼性を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の半導体接合用接着剤は、エポキシ樹脂を含有する。
上記エポキシ樹脂は特に限定されないが、多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することが好ましい。上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂を含有することで、得られる半導体接合用接着剤の硬化物は、剛直で分子の運動が阻害されるため優れた機械的強度及び耐熱性を発現し、また、吸水性が低くなるため優れた耐湿性を発現する。
【００１１】
上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂は特に限定されず、例えば、ジシクロペンタジエンジオキシド、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノールノボラックエポキシ樹脂等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂ともいう）、１−グリシジルナフタレン、２−グリシジルナフタレン、１，２−ジグリジジルナフタレン、１，５−ジグリシジルナフタレン、１，６−ジグリシジルナフタレン、１，７−ジグリシジルナフタレン、２，７−ジグリシジルナフタレン、トリグリシジルナフタレン、１，２，５，６−テトラグリシジルナフタレン等のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂（以下、ナフタレン型エポキシ樹脂ともいう）、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタン、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボネート等が挙げられる。なかでも、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂が好ましい。
これらの多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよく、また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等の汎用されるエポキシ樹脂と併用されてもよい。
【００１２】
上記ナフタレン型エポキシ樹脂は、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含有することが好ましい。下記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含有することで、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の線膨張率を下げることができ、硬化物の耐熱性及び接着性が向上して、より高い接合信頼性を実現することができる。
【００１３】
【化１】
【００１４】
一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基又はフェニル基を表し、ｎ及びｍは、それぞれ、０又は１である。
【００１５】
上記エポキシ樹脂が上記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含有する場合、上記一般式（１）で表される構造を有する化合物の配合量は特に限定されないが、上記エポキシ樹脂中の好ましい下限が３重量％、好ましい上限が９０重量％である。上記一般式（１）で表される構造を有する化合物の配合量が３重量％未満であると、半導体接合用接着剤の硬化物の線膨張率を下げる効果が充分に得られなかったり、接着力が低下したりすることがある。上記一般式（１）で表される構造を有する化合物の配合量が９０重量％を超えると、該一般式（１）で表される構造を有する化合物と他の配合成分とが相分離し、半導体接合用接着剤の塗工性が低下したり、吸水率が高くなったりすることがある。上記一般式（１）で表される構造を有する化合物の配合量は、上記エポキシ樹脂中のより好ましい下限が５重量％、より好ましい上限が８０重量％である。
【００１６】
本発明の半導体接合用接着剤は、上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物を含有する。
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物を含有することで、本発明の半導体接合用接着剤に製膜性又は可撓性を付与することができ、接合信頼性に優れた半導体接合用接着剤が得られる。
【００１７】
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物は特に限定されず、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等を有する高分子化合物が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有する高分子化合物が好ましい。
【００１８】
本発明の半導体接合用接着剤が、上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂と上記エポキシ基を有する高分子化合物とを含有する場合、半導体接合用接着剤の硬化物は、上記多環式炭化水素骨格を主鎖に有するエポキシ樹脂に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた可撓性とを有し、耐冷熱サイクル性、耐ハンダリフロー性、寸法安定性等に優れ、高い接合信頼性及び導通信頼性を実現することができる。
【００１９】
上記エポキシ基を有する高分子化合物は、末端及び／又は側鎖（ペンダント位）にエポキシ基を有する高分子化合物であれば特に限定されず、例えば、エポキシ基含有アクリルゴム、エポキシ基含有ブタジエンゴム、ビスフェノール型高分子量エポキシ樹脂、エポキシ基含有フェノキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有ウレタン樹脂、エポキシ基含有ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ基を有する高分子化合物は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なかでも、エポキシ基を多く含み、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の機械的強度、耐熱性をより高められることから、エポキシ基含有アクリル樹脂が好ましい。
【００２０】
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物は、上記エポキシ樹脂と反応する官能基に加えて、光硬化性官能基を有していてもよい。上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物が上記光硬化性官能基を有することで、得られる半導体接合用接着剤に光硬化性を付与し、光照射によって半硬化することが可能となり、このような半導体接合用接着剤からなる接着剤層の粘着力を光照射によって制御することが可能となる。
上記光硬化性官能基は特に限定されず、例えば、アクリル基、メタクリル基等が挙げられる。
【００２１】
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物の重量平均分子量は特に限定されないが、好ましい下限は１万、好ましい上限は１００万である。上記重量平均分子量が１万未満であると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の接着力が不足したり、半導体接合用接着剤をフィルム化する場合に、フィルム化が困難となったり、半導体接合用接着剤の製膜性が不充分となって、硬化物の可撓性が充分に向上しなかったりすることがある。上記重量平均分子量が１００万を超えると、得られる半導体接合用接着剤は、ボンディング時の表面濡れ性が劣り、接着強度に劣ることがある。
【００２２】
上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物の配合量は特に限定されないが、上記エポキシ樹脂１００重量部に対する好ましい下限が２０重量部、好ましい上限が１００重量部である。上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物の配合量が２０重量部未満であると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物は、可撓性が低下し、高い接合信頼性及び導通信頼性が得られないことがある。上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物の配合量が１００重量部を超えると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物は、機械的強度、耐熱性及び耐湿性が低下し、高い接合信頼性及び導通信頼性が得られないことがある。
【００２３】
本発明の半導体接合用接着剤は、硬化剤を含有する。
上記硬化剤は特に限定されず、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なかでも、酸無水物系硬化剤が好ましい。
【００２４】
上記酸無水物系硬化剤を用いることで、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の酸性度を中和することができ、電極の信頼性を高めることができる。また、上記酸無水物系硬化剤は硬化速度が速いため、得られる半導体接合用接着剤の硬化物におけるボイドの発生を効果的に低減することができ、高い接合信頼性を実現することができる。
【００２５】
また、後述するように、硬化促進剤として常温で液状のイミダゾール化合物を用いる場合には、硬化剤としてビシクロ骨格を有する酸無水物を併用することにより、高い硬化性と優れた貯蔵安定性及び熱安定性とを両立することができる。これは、一般的には常温で液状のイミダゾール化合物を含有すると半導体接合用接着剤の貯蔵安定性及び熱安定性が低下してしまうのに対し、立体的に嵩高いビシクロ骨格を有する酸無水物を含有することにより、硬化反応の反応性が抑えられるためと考えられる。
また、上記ビシクロ骨格を有する酸無水物は上記エポキシ樹脂に対する溶解性が高いことから、得られる半導体接合用接着剤の透明性をより向上させることができる。
更に、上記ビシクロ骨格を有する酸無水物を用いることにより、得られる半導体接合用接着剤の硬化物が優れた機械的強度、耐熱性、電気特性等を発現することができる。
【００２６】
上記ビシクロ骨格を有する酸無水物は特に限定されないが、下記一般式（ａ）で表される構造を有する化合物が好ましい。
【００２７】
【化２】
【００２８】
一般式（ａ）中、Ｘは単結合又は二重結合の連結基を表し、Ｒ３はメチレン基又はエチレン基を表し、Ｒ４及びＲ５は水素原子、ハロゲン基、アルコキシ基又は炭化水素基を表す。
【００２９】
上記一般式（ａ）で表される構造を有する化合物として、具体的には、例えば、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３０】
上記ビシクロ骨格を有する酸無水物の市販品は特に限定されず、例えば、ＹＨ−３０７及びＹＨ−３０９（ジャパンエポキシレジン社製）、リカシッドＨＮＡ−１００（新日本理化社製）等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３１】
上記硬化剤の配合量は特に限定されないが、上記エポキシ樹脂の官能基と等量反応する硬化剤を用いる場合には、本発明の半導体接合用接着剤中に含まれるエポキシ基の総量に対する好ましい下限が６０当量、好ましい上限が１１０当量である。上記硬化剤の配合量が６０当量未満であると、得られる半導体接合用接着剤は、充分に硬化しないことがある。上記硬化剤の配合量が１１０当量を超えても特に半導体接合用接着剤の硬化性に寄与しない。上記硬化剤の配合量のより好ましい下限は７０当量、より好ましい上限は１００当量である。
【００３２】
本発明の半導体接合用接着剤は、硬化速度、硬化物の物性等を調整する目的で、更に、硬化促進剤を含有してもよい。
上記硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、３級アミン系硬化促進剤等が挙げられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なかでも、硬化速度、硬化物の物性等の調整をするための反応系の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好ましい。
【００３３】
上記イミダゾール系硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾールの１位をシアノエチル基で保護した１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、イソシアヌル酸で塩基性を保護したイミダゾール系硬化促進剤（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」、四国化成工業社製）等が挙げられる。これらのイミダゾール系硬化促進剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３４】
また、上記イミダゾール系硬化促進剤は、常温で液状のイミダゾール化合物を含有してもよい。本明細書中、常温で液状であるとは、温度１０〜３０℃において、液体状態であることを意味する。
【００３５】
一般に、上記イミダゾール系硬化促進剤を配合することで、得られる半導体接合用接着剤を比較的低温で短時間に硬化させることができるが、上記イミダゾール系硬化促進剤の多くは常温で固体であり、微小に粉砕されて配合されることから、透明性低下の原因ともなっている。これに対し、上記常温で液状のイミダゾール化合物を含有することで、得られる半導体接合用接着剤の透明性を更に高めることができ、例えば、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となる。
また、上述のように上記常温で液状のイミダゾール化合物は、立体的に嵩高いビシクロ骨格を有する酸無水物と併用して使用されることが好ましい。これにより、得られる半導体接合用接着剤の貯蔵安定性及び熱安定性を高めることができる。
更に、上記常温で液状のイミダゾール化合物を用いることで、イミダゾール化合物を微小に粉砕する必要がなく、より容易に半導体接合用接着剤を製造することができる。
【００３６】
上記常温で液状のイミダゾール化合物は、常温で液状であれば特に限定されず、例えば、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１―メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾ−ル、１−ベンジル−２−メチルイミダゾ−ル、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾ−ル、１−ベンジル−２−エチルイミダゾ−ル、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾ−ル、１−シアノエチル−２−フェニル−４，５−ジ−（シアノエトキシメチル）イミダゾ−ル、１，８−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７、及び、これらの誘導体等が挙げられる。
上記誘導体は特に限定されず、例えば、カルボン酸塩、イソシアヌル酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩等の塩、エポキシ化合物との付加物等が挙げられる。
これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なかでも、２−エチル−４−メチルイミダゾール及びその誘導体が好ましい。
【００３７】
上記常温で液状のイミダゾール化合物の市販品は特に限定されず、例えば、２Ｅ４ＭＺ、１Ｂ２ＭＺ、１Ｂ２ＰＺ、２ＭＺ−ＣＮ、２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ、２ＰＨＺ−ＣＮ、１Ｍ２ＥＺ、１Ｂ２ＥＺ（以上、四国化成工業社製）、ＥＭＩ２４（ジャパンエポキシレジン社製）、フジキュア７０００（富士化成社製）等が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３８】
本発明の半導体接合用接着剤が上記常温で液状のイミダゾール化合物を含有する場合、上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量は特に限定されないが、上記硬化剤１００重量部に対する好ましい下限が５重量部、好ましい上限が５０重量部である。上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量が５重量部未満であると、得られる半導体接合用接着剤は、硬化するために高温で長時間の加熱を必要とすることがある。上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量が５０重量部を超えると、得られる半導体接合用接着剤は、貯蔵安定性及び熱安定性が低下することがある。上記常温で液状のイミダゾール化合物の配合量は、上記硬化剤１００重量部に対するより好ましい下限が１０重量部、より好ましい上限が３０重量部である。
【００３９】
本発明の半導体接合用接着剤は、応力緩和剤を含有する。
上記応力緩和剤は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子である。
【００４０】
上記コアシェル粒子のコア層がゴム成分からなることで、本発明の半導体接合用接着剤は、リフロー試験、温度サイクル試験等を経ることにより発生するひずみ（反り）及び応力を緩和して、高い接合信頼性を実現することができる。
【００４１】
一方、上記コアシェル粒子のシェル層がアクリル樹脂からなることで、上記応力緩和剤は、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物に対する分散性が良好となる。そのため、本発明の半導体接合用接着剤においては、上記応力緩和剤の性能が充分に発現されるとともに、透明性が向上し、例えば、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となる。
また、上記アクリル樹脂は、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物と屈折率が近い。そのため、上記応力緩和剤と、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物との相界面での光の散乱が抑制され、本発明の半導体接合用接着剤は高い透明性を維持することができる。
【００４２】
上記コアシェル粒子は、平均粒子径の下限が０．１μｍ、上限が２μｍである。上記コアシェル粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満であると、応力緩和剤としての効果が充分に発現されず、また、得られる半導体接合用接着剤が増粘して、塗工性が低下する。上記コアシェル粒子の平均粒子径が２μｍを超えると、ボンディング時にバンプと対抗電極との間に上記応力緩和剤を噛み込んでしまい、導通信頼性が低下する。上記コアシェル粒子の平均粒子径の好ましい上限は１．８μｍであり、より好ましい上限は１．５μｍである。
【００４３】
なお、本明細書中、コアシェル粒子の平均粒子径とは、コアシェル粒子の平均一次粒子径を意味し、例えば、レーザー回折式粒度分布測定法等により求められる。
【００４４】
上記コアシェル粒子のコア層を構成するゴム成分は特に限定されず、例えば、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム等の共役ジエン系ゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、及び、これらの共重合体又は複合体等が挙げられる。
また、上記コアシェル粒子のコア層を構成するゴム成分は、応力緩和剤としての性能を充分に発現するために、ガラス転移温度（Ｔｇ）が０℃以下であることが好ましい。
【００４５】
上記コアシェル粒子のシェル層を構成するアクリル樹脂は特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリロニトリル、スチレン等をモノマー成分とする（メタ）アクリル酸エステル重合体が挙げられる。
また、上記コアシェル粒子のシェル層を構成するアクリル樹脂は、コアシェル粒子同士の融着を抑制し、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物に対する分散性を高める点から、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０℃以上であることが好ましい。
【００４６】
上記コアシェル粒子は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有していれば、上記コア層と上記シェル層とからなる２層構造体であってもよく、上記コア層と上記シェル層との間に更に中間層を有する３層以上の多層構造体であってもよい。
【００４７】
上記応力緩和剤の市販品は特に限定されず、例えば、ガンツ化成社製の商品名「スタフィロイドＩＭ−１０１」、「スタフィロイドＩＭ−２０３」、「スタフィロイドＩＭ−３０１」、「スタフィロイドＩＭ−４０１」、「スタフィロイドＩＭ−６０１」、「スタフィロイドＡＣ−３３５５」、「スタフィロイドＡＣ−３３６４」、「スタフィロイドＡＣ−３８１６」、「スタフィロイドＡＣ−３８３２」、「スタフィロイドＡＣ−４０３０」等のスタフィロイドシリーズ、ゼオン化成社製の商品名「ゼオンＦ３５１」等のゼオンシリーズ、三菱レイヨン社製の商品名「メタブレンＣ−１４０Ａ」、「メタブレンＣ−２０１Ａ」、「メタブレンＣ−２１５Ａ」、「メタブレンＣ−２２３Ａ」、「メタブレンＣ−３０３Ａ」、「メタブレンＣ−３２３Ａ」、「メタブレンＣ−１０２」、「メタブレンＣ−１３２」、「メタブレンＣ−２０２」、「メタブレンＥ−９０１」、「メタブレンＷ−３４１」、「メタブレンＷ−３００Ａ」、「メタブレンＷ−４５０Ａ」、「メタブレンＳ−２００１」、「メタブレンＳＸ−００５」、「メタブレンＳＸ−００６」、「メタブレンＳＲＫ２００Ｅ」、「メタブレンＷ−５５００」、「メタブレンＪ−５８００」等のメタブレンシリーズ等が挙げられる。
【００４８】
本発明の半導体接合用接着剤中の上記応力緩和剤の含有量は、下限が１重量％、上限が２０重量％である。上記応力緩和剤の含有量が１重量％未満であると、得られる半導体接合用接着剤は、高い接合信頼性を実現することができず、リフロー試験、温度サイクル試験等を経ることにより不具合を生じやすい。上記応力緩和剤の含有量が２０重量％を超えると、ボンディング時にバンプと対抗電極との間に上記応力緩和剤を噛み込んでしまい、導通信頼性が低下する。本発明の半導体接合用接着剤中の上記応力緩和剤の含有量の好ましい下限は２重量％、より好ましい下限は５重量％である。
【００４９】
本発明の半導体接合用接着剤は、更に、無機フィラーを含有することが好ましい。
上記無機フィラーを含有することで、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の線膨張率を下げることができ、より高い接合信頼性を実現することができる。
【００５０】
本発明の半導体接合用接着剤は、上記無機フィラーとして、平均粒子径が０．１μｍ未満のフィラーＡと、平均粒子径が０．１μｍ以上１μｍ未満のフィラーＢとを含有することが好ましい。
上記フィラーＡと上記フィラーＢとを含有することで、高い接合信頼性を維持しながら、得られる半導体接合用接着剤の粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を抑制し、塗工性を向上させることができ、同時に、透明性を高め、例えば、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となる。
また、半導体接合用接着剤の粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を抑制することで、表面に突起電極を有するウエハに対する半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性を向上させることもできる。
【００５１】
上記フィラーＡの平均粒子径が０．１μｍ以上であると、得られる半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。上記フィラーＡの平均粒子径は、０．０８μｍ未満であることが好ましい。
【００５２】
上記フィラーＢの平均粒子径が０．１μｍ未満であると、得られる半導体接合用接着剤の接合信頼性が低下し、また、粘度が増大して流動性が低下し、塗工性が低下したり、表面に突起電極を有するウエハに対して、半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性が低下したりすることがある。上記フィラーＢの平均粒子径が１μｍ以上であると、得られる半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。上記フィラーＢの平均粒子径は、０．１５μｍ以上であることが好ましい。また、上記フィラーＢの平均粒子径は、０．８μｍ未満であることが好ましい。
【００５３】
なお、本明細書中、無機フィラーの平均粒子径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した体積平均での粒度分布測定結果から求められる平均粒子径を意味する。
【００５４】
上記フィラーＡは、上記フィラーＢに対する重量比の下限が１／９、上限が６／４であることが好ましい。上記フィラーＡの上記フィラーＢに対する重量比が１／９未満であると、得られる半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。上記フィラーＡの上記フィラーＢに対する重量比が６／４を超えると、得られる半導体接合用接着剤の接合信頼性が低下し、また、粘度が増大して流動性が低下し、塗工性が低下したり、表面に突起電極を有するウエハに対して、半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性が低下したりすることがある。上記フィラーＡは、上記フィラーＢに対する重量比のより好ましい下限が２／８、より好ましい上限が５／５である。
【００５５】
上記フィラーＡ及び上記フィラーＢは、平均粒子径が上記範囲内であれば特に限定されないが、例えば、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられる。また、上記フィラーＡ及び上記フィラーＢとして、例えば、ケイ素、チタン、アルミニウム、カルシウム、ホウ素、マグネシウム及びジルコニアの酸化物、並びに、これらの複合物等も挙げられ、このような複合物として、具体的には、例えば、ケイ素−アルミニウム−ホウ素複合酸化物、ケイ素−チタン複合酸化物、シリカ−チタニア複合酸化物等が挙げられる。なかでも、滑り性に優れることから、球状シリカが好ましい。
上記球状シリカを用いることで、得られる半導体接合用接着剤の接合信頼性を更に高めることができ、また、粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を更に抑制し、塗工性、及び、表面に突起電極を有するウエハに対する半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性を更に向上させることができる。
【００５６】
また、本発明の半導体接合用接着剤は、上記無機フィラーとして、上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーを含有することも好ましい。
このような無機フィラーを含有することで、得られる半導体接合用接着剤の透明性を低下させることなく、硬化物の機械的強度を確保し、また、線膨張率を低下させて、高い接合信頼性を実現することができる。
上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１を超える無機フィラーを用いると、得られる半導体接合用接着剤を透過する光の散乱が増し、半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。本発明の半導体接合用接着剤は、上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．０５以下である無機フィラーを含有することがより好ましい。
【００５７】
上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーは特に限定されないが、ケイ素、チタン、アルミニウム、カルシウム、ホウ素、マグネシウム及びジルコニアの酸化物、並びに、これらの複合物からなる群より選択される少なくとも１つであることが好ましい。なかでも、一般的に無機フィラーとして用いられるシリカに類似した物性を有することから、ケイ素−アルミニウム−ホウ素複合酸化物、ケイ素−チタン複合酸化物、シリカ−チタニア複合酸化物がより好ましい。
【００５８】
上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーの平均粒子径は特に限定されないが、好ましい下限が０．１μｍ、好ましい上限が３０μｍである。上記平均粒子径が０．１μｍ未満であると、半導体接合用接着剤に無機フィラーを充填することが困難となったり、得られる半導体接合用接着剤の流動性が低下して、接着性能が低下したりすることがある。上記平均粒子径が３０μｍを超えると、得られる半導体接合用接着剤の透明性が低下し、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。また、上記平均粒子径が３０μｍを超えると、無機フィラーの平均粒子径が大きいために電極接合不良が生じることがある。
【００５９】
特に、平均粒子径が０．５μｍ〜５μｍの上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーを用いることで、半導体接合用接着剤の透明性を更に高めることができる。また、必要に応じて、上記エポキシ樹脂との屈折率の差が０．１以下である無機フィラーとして、平均粒子径がナノメートルサイズの無機フィラーを用いてもよい。
【００６０】
上記無機フィラーは、カップリング剤により表面処理されていることが好ましい。
表面処理することで、上記無機フィラーの凝集を抑制し、上記エポキシ樹脂及び上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物との親和性を高めることができる。これにより、得られる半導体接合用接着剤の接合信頼性を更に高めることができ、また、粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を更に抑制し、塗工性、及び、表面に突起電極を有するウエハに対する半導体接合用接着剤からなる接着剤層の追従性を更に向上させることができる。
【００６１】
上記カップリング剤は特に限定されず、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等が挙げられる。なかでも、上記エポキシ樹脂との親和性及び分散性の観点から、シランカップリング剤が好ましい。
【００６２】
上記シランカップリング剤は特に限定されず、例えば、ビニルシラン、エポキシシラン、スチリルシラン、（メタ）アクリロキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン、イミダゾールシラン、イソシアネートシラン、アルコキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。なかでも、アルコキシシランが好ましい。
上記アルコキシシランは特に限定されないが、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランが特に好ましい。
これらのカップリング剤は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。
【００６３】
本発明の半導体接合用接着剤が上記無機フィラーを含有する場合、本発明の半導体接合用接着剤中の上記無機フィラーの含有量は特に限定されないが、好ましい下限が１０重量％、好ましい上限が７０重量％である。上記無機フィラーの含有量が１０重量％未満であると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物の線膨張率が上昇し、高い接合信頼性を実現することが困難となることがある。上記無機フィラーの含有量が７０重量％を超えると、得られる半導体接合用接着剤の硬化物は、弾性率が上昇するため熱応力を緩和することができず、高い接合信頼性を実現することが困難となり、また、得られる半導体接合用接着剤の粘度の増大、及び、該粘度の増大による流動性の低下を充分に抑制することができないことがある。本発明の半導体接合用接着剤中の上記無機フィラーの含有量のより好ましい下限は２０重量％、より好ましい上限は６０重量％であり、更に好ましい下限は３０重量％、更に好ましい上限は５５重量％であり、特に好ましい下限は４０重量％である。
【００６４】
本発明の半導体接合用接着剤は、光重合開始剤を含有してもよい。
上記光重合開始剤は特に限定されず、例えば、２５０〜８００ｎｍの波長の光を照射することにより活性化されるものが挙げられる。このような光重合開始剤として、例えば、メトキシアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体化合物や、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル系化合物や、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジエチルケタール等のケタール誘導体化合物や、フォスフィンオキシド誘導体化合物や、ビス（η５−シクロペンタジエニル）チタノセン誘導体化合物、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、クロロチオキサントン、トデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシメチルフェニルプロパン等の光ラジカル重合開始剤が挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６５】
本発明の半導体接合用接着剤は、更に、必要に応じて、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、フェノキシ樹脂等の一般的な樹脂を含有してもよく、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、増粘剤、消泡剤等の添加剤を含有してもよい。
【００６６】
本発明の半導体接合用接着剤は、ヘイズ値が７０％以下であることが好ましい。
上記ヘイズ値が７０％を超えると、半導体接合用接着剤の透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。本発明の半導体接合用接着剤は、ヘイズ値が６０％以下であることがより好ましい。
【００６７】
なお、本明細書中、半導体接合用接着剤のヘイズ値とは、該半導体接合用接着剤からなる厚み４０μｍの接着剤層の両面を、２枚の厚み２５μｍのＰＥＴフィルム間に挟み込んで得られた半導体接合用接着フィルムを、村上色彩技術研究所社製「ＨＭ−１５０」等のヘイズメータを用いて測定したときのヘイズ値（％）を意味する。
【００６８】
本発明の半導体接合用接着剤を製造する方法は特に限定されず、例えば、上記エポキシ樹脂、上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、上記硬化剤、上記応力緩和剤及び必要に応じて添加される各材料を、ホモディスパー等を用いて攪拌混合する方法が挙げられる。
【００６９】
本発明の半導体接合用接着剤の用途は特に限定されないが、例えば、半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際の接着剤として好適に用いられる。なかでも、表面に電極として複数の突起を有するフリップチップを実装する際の接着剤、アンダーフィル材、又は、アンダーフィル材を兼ねた接着剤として、好適に用いられる。
本発明の半導体接合用接着剤は透明性が高いことから、本発明の半導体接合用接着剤を用いて半導体チップをボンディングする際には、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となり、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【００７０】
本発明の半導体接合用接着剤からなる接着剤層と、基材層とを有する半導体接合用接着フィルムもまた、本発明の１つである。
上記接着剤層の厚みは特に限定されないが、好ましい下限は５μｍ、好ましい上限は１５０μｍである。上記接着剤層の厚みが５μｍ未満であると、得られる接着剤層の硬化物の接着力が不足することがある。上記接着剤層の厚みが１５０μｍを超えると、接着剤層が厚くなりすぎ、透明性が低下して、半導体チップをボンディングする際、カメラによるパターン又は位置表示の認識が困難となることがある。上記接着剤層の厚みは、より好ましい下限は１５μｍ、より好ましい上限は５０μｍである。
【００７１】
上記基材層は、本発明の効果を妨げない程度に透明であれば特に限定されず、例えば、ポリオレフィン、アクリレート、ポリカーボネート、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ウレタン、ポリイミド等の樹脂からなる層が挙げられる。
【００７２】
上記基材層の厚みは特に限定されないが、好ましい下限は１２μｍ、好ましい上限は３００μｍである。上記基材層の厚みが１２μｍ未満であると、得られる半導体接合用接着フィルムが取り扱いにくかったり、バックグラインドテープ機能を備えた非導電性フィルム（ＢＧ−ＮＣＦ）として用いる場合に、充分な電極保護効果が得られなかったりすることがある。上記基材層の厚みが３００μｍを超えると、得られる半導体接合用接着フィルムの加工性が悪かったり、梱包時ロール状にしにくかったり、ＢＧ−ＮＣＦとして用いる場合に、ウエハの厚みのばらつきが大きくなったりすることがある。
【００７３】
なお、本明細書中、バックグラインドテープ機能を備えた非導電性フィルム（ＢＧ−ＮＣＦ）とは、少なくとも基材層と接着剤層とを有するフィルムであって、表面に電極として複数の突起（バンプ）を有するウエハの突起電極を有する面に貼付されてバックグラインドテープとして用いられ、その後、基材層だけが剥離され、ウエハ上に残った接着剤層は半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際に用いられるフィルムをいう。
【００７４】
本発明の半導体接合用接着フィルムを製造する方法は特に限定されず、例えば、上記エポキシ樹脂、上記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、上記硬化剤、上記応力緩和剤及び必要に応じて添加される各材料を適当な溶媒で希釈し、ホモディスパー等を用いて攪拌混合することにより得られる本発明の半導体接合用接着剤を含有する半導体接合用接着剤溶液を、上記基材層上に塗工、乾燥させる方法等が挙げられる。
上記塗工する方法は特に限定されず、例えば、コンマコート、グラビアコート、キャスティング等を用いる方法が挙げられる。
【００７５】
本発明の半導体接合用接着フィルムの用途は特に限定されないが、例えば、半導体チップを基板又は他の半導体チップにボンディングする際の接着フィルム等として用いられることが好ましい。なかでも、本発明の半導体接合用接着フィルムは、表面に電極として複数の突起（バンプ）を有するフリップチップを実装する際の接着フィルム、アンダーフィル材を兼ねた接着フィルム、ＢＧ−ＮＣＦ等に用いられることがより好ましい。
【００７６】
なお、本発明の半導体接合用接着フィルムをＢＧ−ＮＣＦとして用いる場合には、該半導体接合用接着フィルムの接着剤層が付着したウエハをダイシングする工程が行われ、このとき、ダイシングする箇所を示すウエハ表面の切断線の認識もまた、パターン又は位置表示と同様に接着剤層の上からカメラにより行われる。従って、本発明の半導体接合用接着剤の高い透明性、及び、それによる本発明の半導体接合用接着フィルムの接着剤層の高い透明性により、半導体ウエハダイジング時のカメラによる切断線の認識もまた容易となり、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【００７７】
本発明の半導体接合用接着剤からなる接着剤層と、基材層とを有する半導体接合用接着フィルムを用いる半導体チップの実装方法であって、前記半導体接合用接着フィルムの接着剤層と、表面に突起電極を有するウエハの突起電極を有する面とを貼り合わせる工程１と、前記ウエハを、前記半導体接合用接着フィルムに固定した状態で裏面から研削する工程２と、前記研削後のウエハに貼り合わせられた前記半導体接合用接着フィルムから、基材層を剥離して、接着剤層が付着したウエハを得る工程３と、前記接着剤層が付着したウエハ表面の切断線を、カメラに自動的に認識させて、前記接着剤層が付着したウエハを前記切断線に沿ってダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程４と、前記接着剤層が付着した半導体チップのパターン又は位置表示と、基板又は他の半導体チップのパターン又は位置表示とを、カメラに自動的に認識させて位置合わせを行い、前記接着剤層が付着した半導体チップを、接着剤層を介して前記基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程５とを有する半導体チップの実装方法もまた、本発明の１つである。
【００７８】
なお、このような半導体チップの実装方法によって実装される表面に突起電極を有する半導体チップとして、例えば、フリップチップ、ＴＳＶ等が挙げられる。
【００７９】
本発明の半導体チップの実装方法においては、まず、上記半導体接合用接着フィルムの接着剤層と、表面に突起電極を有するウエハの突起電極を有する面とを貼り合わせる工程１を行う。
上記ウエハは特に限定されず、例えば、シリコン、ガリウム砒素等の半導体からなり、金、銅、銀−錫ハンダ、アルミニウム、ニッケル等からなる突起電極を有するウエハが挙げられる。
【００８０】
上記工程１は常圧下で行ってもよいが、より密着性を向上するためには、１ｔｏｒｒ程度の真空下で行うことが好ましい。
上記貼り合わせる方法は特に限定されないが、ラミネーターを用いる方法が好ましい。
【００８１】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記ウエハを、上記半導体接合用接着フィルムに固定した状態で裏面から研削する工程２を行う。これにより、上記ウエハを所望の厚みに研削する。
また、上記工程２を行う前には、上記突起電極は上記接着剤層中に埋もれている。そして、上記工程２の研削時にかかる圧力によって上記突起電極の頂部から接着剤が押し除かれ、これにより、後の工程において上記基材層を剥離した後には、上記突起電極の頂部が上記接着剤層から露出することができる。
【００８２】
上記研削する方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、市販の研削装置（例えば、Ｄｉｓｃｏ社製の「ＤＦＧ８５４０」等）を用いて、２４００ｒｐｍの回転で３〜０．２μｍ／ｓの研削量の条件にて研削を行い、最終的にはＣＭＰで仕上げる方法等が挙げられる。
【００８３】
本発明の半導体チップの実装方法においては、上記工程２の後工程３を行う前に、上記研削後のウエハに貼り合わせられた半導体接合用接着フィルムにエネルギー線を照射して、上記接着剤層を半硬化させる工程を行ってもよい。なお、このようにして上記接着剤層を半硬化させるためには、上記接着剤層が、例えば光照射等のエネルギー線照射により硬化する化合物を含有している必要がある。
エネルギー線を照射して上記接着剤層を半硬化させることにより、上記接着剤層の粘着力が低下し、後の工程における上記基材層の剥離が容易になる。また、このとき、上記接着剤層は完全な硬化ではなく「半硬化」することから、上記接着剤層は、後の工程における基板又は他の半導体チップとの接着時には、なお充分な接着力を発揮することができる。なお、本明細書において「半硬化」とは、ゲル分率が１０〜６０重量％であることを意味する。
【００８４】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記研削後のウエハに貼り合わせられた上記半導体接合用接着フィルムから、基材層を剥離して、接着剤層が付着したウエハを得る工程３を行う。
このとき、上記接着剤層の接着剤は、上記突起電極の表面よりも上記基材層側に付着しやすいことから、上記突起電極の表面に残存する接着剤の量は抑制される。
【００８５】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記接着剤層が付着したウエハ表面の切断線を、カメラに自動的に認識させて、上記接着剤層が付着したウエハを上記切断線に沿ってダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程４を行う。
上記ダイシングの方法は特に限定されず、例えば、従来公知の砥石等を用いて切断分離する方法等が挙げられる。
【００８６】
上記工程４においては、ダイシングする箇所を示すウエハ表面の切断線の認識は、上記接着剤層の上からカメラにより行われる。本発明の半導体チップの実装方法においては、上記接着剤層の透明性が高いことから、カメラによる切断線の認識が容易となり、半導体装置の生産性を向上させることができる。
【００８７】
本発明の半導体チップの実装方法においては、次いで、上記接着剤層が付着した半導体チップのパターン又は位置表示と、基板又は他の半導体チップのパターン又は位置表示とを、カメラに自動的に認識させて位置合わせを行い、上記接着剤層が付着した半導体チップを、接着剤層を介して上記基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程５を行う。
【００８８】
上記工程５においては、上記接着剤層が付着した半導体チップのパターン又は位置表示と、上記基板又は他の半導体チップのパターン又は位置表示との位置合わせは、上記接着剤層の上からカメラにより行われる。本発明の半導体チップの実装方法においては、上記接着剤層の透明性が高いことから、カメラによるパターン又は位置表示の認識が容易となり、半導体装置の生産性を向上させることができる。
なお、本明細書中、半導体チップの実装とは、基板上に半導体チップを実装する場合と、基板上に実装されている１以上の半導体チップ上に、更に半導体チップを実装する場合との両方を含む。
【００８９】
上記工程５により半導体チップを実装した後、更に、加熱することによって上記接着剤層を完全に硬化させる工程６を行うことにより、より安定したボンディングを行うことができる。
【００９０】
上記の説明においては、接着剤層が付着したウエハを得る工程３を行った後、該接着剤層が付着したウエハをダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程４を行った。
この他の態様として、工程３で得られた接着剤層が付着したウエハ上に、接着剤層を介して他のウエハを積層してウエハ積層体を製造し、得られたウエハ積層体を一括的にダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップの積層体を得てもよい。
【００９１】
本発明の半導体接合用接着剤は、上記応力緩和剤を含有することで、透明性を損なうことなく、高い接合信頼性を実現することができる。本発明の半導体接合用接着剤は透明性が高いことから、本発明の半導体接合用接着剤を用いることで、カメラによるウエハ表面の切断線、及び、半導体チップのパターン又は位置表示の認識が容易となり、半導体装置を生産性良く製造することができる。
本発明の半導体チップの実装方法を用いて製造される半導体装置もまた、本発明の１つである。
【発明の効果】
【００９２】
本発明によれば、透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤を提供することができる。また、本発明によれば、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装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。
【発明を実施するための形態】
【００９３】
以下に実施例を掲げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【００９４】
（実施例１〜７及び比較例１〜４）
（１）半導体接合用接着フィルムの製造
表１の組成に従って、下記に示す材料をメチルエチルケトンに加えて固形分濃度が５０重量％となるように調整し、ホモディスパーを用いて攪拌混合することにより、半導体接合用接着剤溶液を調製した。得られた半導体接合用接着剤溶液を、基材層としての厚み２５μｍの離型処理したＰＥＴフィルム上にアプリケーター（テスター産業社製）を用いて塗工し、１００℃５分で乾燥させることにより、厚み４０μｍの接着剤層を有する半導体接合用接着フィルムを得た。
【００９５】
得られた半導体接合用接着フィルムの接着剤層側に更に厚み２５μｍのＰＥＴフィルムを積層し、厚み４０μｍの接着剤層の両面を、２枚の厚み２５μｍのＰＥＴフィルム間に挟み込んだ試片を得た。得られた試片をヘイズメータ（ＨＭ−１５０、村上色彩技術研究所社製）に設置し、ヘイズ値（％）を測定した。得られたヘイズ値（％）を表１に示す。
【００９６】
（エポキシ樹脂）
・ＨＰ−７２００Ｌ（ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ＤＩＣ社製）
・ＥＸＡ−４７１０（ナフタレン型エポキシ樹脂、ＤＩＣ社製）
【００９７】
（エポキシ基含有アクリル樹脂）
・マープルーフＧ−２０５０Ｍ（グリシジル基含有アクリル樹脂、重量平均分子量２０万、日油社製）
・マープルーフＧ−０１７５８１（グリシジル基含有アクリル樹脂、重量平均分子量１万、日油社製）
【００９８】
（硬化剤）
・ＹＨ−３０９（酸無水物系硬化剤、ＪＥＲ社製）
【００９９】
（硬化促進剤）
・フジキュア７０００（常温で液状のイミダゾール化合物、富士化成社製）
【０１００】
（無機フィラー）
（１）フィラーＡ
・ＳＸ００９−ＭＪＦ（フェニルトリメトキシシラン表面処理球状シリカ、平均粒子径０．０５μｍ、アドマテックス社製）
（２）フィラーＢ
・ＳＥ−１０５０−ＳＰＴ（フェニルトリメトキシシラン表面処理球状シリカ、平均粒子径０．３μｍ、アドマテックス社製）
【０１０１】
（応力緩和剤）
・ＡＣ−４０３０（ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有するコアシェル粒子、平均粒子径０．５μｍ、ガンツ化成社製）
・ＡＣ−３３５５（ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有するコアシェル粒子、平均粒子径０．５μｍ、ガンツ化成社製）
・ＡＣ−３８１６（ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有するコアシェル粒子、平均粒子径０．５μｍ、ガンツ化成社製）
・Ｊ−５８００（ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有するコアシェル粒子、平均粒子径１μｍ、三菱レイヨン社製）
・Ｘ−５２−７０３０（シリコーン複合粒子、平均粒子径０．８μｍ、信越シリコーン社製）
・ＴＰＡＥ−８２６（ポリアミドエラストマー、富士化成工業社製）
【０１０２】
（２）半導体チップの実装
直径２０ｃｍ、厚み７００μｍであり、表面に高さ４０μｍ、幅１００μｍ×１００μｍの正方形の銅バンプが４００μｍピッチで多数形成されている半導体ウエハ（シリコンウエハ）を用意した。半導体接合用接着フィルムから接着剤層を保護するＰＥＴフィルムを剥がし、真空ラミネーターを用いて、真空下（１ｔｏｒｒ）、７０℃で半導体ウエハの銅バンプを有する面に半導体接合用接着フィルムを貼り付けた。
【０１０３】
次いで、得られた半導体接合用接着フィルムが貼付された半導体ウエハを研磨装置に取りつけ、半導体ウエハの厚さが約１００μｍになるまで裏面から研磨した。このとき、研磨の摩擦熱により半導体ウエハの温度が上昇しないように、半導体ウエハに水を散布しながら作業を行った。研磨後はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）プロセスでアルカリのシリカ分散水溶液による研磨で鏡面化加工を行った。
【０１０４】
半導体接合用接着フィルムが貼付された半導体ウエハを研磨装置から取り外し、半導体接合用接着フィルムが貼付されていない側の面にダイシングテープ「ＰＥテープ♯６３１８−Ｂ」（積水化学社製、厚み７０μｍ、基材ポリエチレン、粘着材ゴム系粘着材１０μｍ）を貼り付け、ダイシングフレームにマウントした。半導体接合用接着フィルムの接着剤層から基材層を剥離して、接着剤層が付着した研磨済の半導体ウエハを得た。
【０１０５】
ダイシング装置（ＤＦＤ６３６１、ＤＩＳＣＯ社製）を用いて、送り速度５０ｍｍ／秒で、接着剤層が付着した半導体ウエハを１０ｍｍ×１０ｍｍのチップサイズに分割して個片化し、接着剤層が付着した半導体チップを得た。
【０１０６】
得られた接着剤層が付着した半導体チップを熱風乾燥炉内にて８０℃で１０分間乾燥後、ボンディング装置（ＦＣ３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）を用いて荷重０．５ＭＰａ、温度２８０℃で１０秒間、基板上に圧着し、次いで、１９０℃で３０分間かけて硬化させ、半導体チップ実装体を得た。
【０１０７】
（評価）
実施例及び比較例で得られた接着剤層が付着した半導体チップ、又は、半導体チップ実装体について以下の評価を行った。結果を表１に示す。
【０１０８】
（１）透明性
（１−１）カメラによる自動認識
接着剤層が付着した半導体チップを、ボンディング装置（ＦＣ３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）を用いて基板上に圧着する際、カメラによって半導体チップのパターンを自動認識可能か否かについて観察した。
１０個の試験サンプルについて評価を行い、１０個全ての試験サンプルで半導体チップのパターンを自動認識可能であった場合を○、７〜９個の試験サンプルで半導体チップのパターンを自動認識可能であった場合を△、６個以下の試験サンプルで半導体チップのパターンを自動認識可能であった場合を×とした。
【０１０９】
（２）接合信頼性
（２−１）ボンディング後導通率
半導体チップ実装体における上下電極の導通を、ハンドテスターにより確認した。導通率を以下のとおり算出した。
導通率（％）＝｛（導通したパッド数）／（測定したパッド数）｝×１００
【０１１０】
（２−２）耐リフロー性試験
半導体チップ実装体を１２０℃、８５ＲＨ％に９６時間放置して吸湿させた後、半田リフロー炉（プレヒート１５０℃×１００秒、リフロー［最高温度２６０℃］）に３回通過させた後、半導体チップの基板からの剥離が発生した半導体チップ実装体の個数を確認した。
２０個の半導体チップ実装体のうち、剥離が発生した半導体チップ実装体が０個であった場合を○、１〜３個であった場合を△、４〜２０個であった場合を×とした。
【０１１１】
（２−３）温度サイクル試験
上記（２−２）にて耐リフロー性試験を行った後の半導体チップ実装体について、−５５〜１２５℃（３０分／１サイクル）、１０００サイクルの温度サイクル試験を行った。温度サイクル試験の途中で適宜半導体チップ実装体を取り出して導通抵抗値の変化を確認し、導通抵抗値が温度サイクル試験前の初期抵抗値から５％以上変化した時点でのサイクル数を評価した。
【０１１２】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明によれば、透明性が高く、接合信頼性にも優れた半導体接合用接着剤を提供することができる。また、本発明によれば、該半導体接合用接着剤を用いて製造される半導体接合用接着フィルム、該半導体接合用接着剤を用いた半導体チップの実装方法、及び、該半導体チップの実装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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、硬化剤及び応力緩和剤を含有する半導体接合用接着剤であって、
前記応力緩和剤は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子であり、
前記応力緩和剤の含有量は、１〜２０重量％である
ことを特徴とする半導体接合用接着剤。
【請求項２】
更に、無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１記載の半導体接合用接着剤。
【請求項３】
ヘイズ値が７０％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体接合用接着剤。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の半導体接合用接着剤からなる接着剤層と、基材層とを有することを特徴とする半導体接合用接着フィルム。
【請求項５】
請求項１、２又は３記載の半導体接合用接着剤からなる接着剤層と、基材層とを有する半導体接合用接着フィルムを用いる半導体チップの実装方法であって、
前記半導体接合用接着フィルムの接着剤層と、表面に突起電極を有するウエハの突起電極を有する面とを貼り合わせる工程１と、
前記ウエハを、前記半導体接合用接着フィルムに固定した状態で裏面から研削する工程２と、
前記研削後のウエハに貼り合わせられた前記半導体接合用接着フィルムから、基材層を剥離して、接着剤層が付着したウエハを得る工程３と、
前記接着剤層が付着したウエハ表面の切断線を、カメラに自動的に認識させて、前記接着剤層が付着したウエハを前記切断線に沿ってダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程４と、
前記接着剤層が付着した半導体チップのパターン又は位置表示と、基板又は他の半導体チップのパターン又は位置表示とを、カメラに自動的に認識させて位置合わせを行い、前記接着剤層が付着した半導体チップを、接着剤層を介して前記基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程５とを有する
ことを特徴とする半導体チップの実装方法。
【請求項６】
更に、工程５により半導体チップを実装した後、加熱することにより接着剤層を完全に硬化させる工程６を有することを特徴とする請求項５記載の半導体チップの実装方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の半導体チップの実装方法を用いて製造されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
エポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂と反応する官能基を有する高分子化合物、硬化剤及び応力緩和剤を含有する半導体接合用接着剤であって、
前記応力緩和剤は、ゴム成分からなるコア層と、アクリル樹脂からなるシェル層とを有する平均粒子径が０．１〜２μｍのコアシェル粒子であり、
前記応力緩和剤の含有量は、１〜２０重量％である
ことを特徴とする半導体接合用接着剤。
【請求項２】
更に、無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１記載の半導体接合用接着剤。
【請求項３】
ヘイズ値が７０％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体接合用接着剤。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の半導体接合用接着剤からなる接着剤層と、基材層とを有することを特徴とする半導体接合用接着フィルム。
【請求項５】
請求項１、２又は３記載の半導体接合用接着剤からなる接着剤層と、基材層とを有する半導体接合用接着フィルムを用いる半導体チップの実装方法であって、
前記半導体接合用接着フィルムの接着剤層と、表面に突起電極を有するウエハの突起電極を有する面とを貼り合わせる工程１と、
前記ウエハを、前記半導体接合用接着フィルムに固定した状態で裏面から研削する工程２と、
前記研削後のウエハに貼り合わせられた前記半導体接合用接着フィルムから、基材層を剥離して、接着剤層が付着したウエハを得る工程３と、
前記接着剤層が付着したウエハ表面の切断線を、カメラに自動的に認識させて、前記接着剤層が付着したウエハを前記切断線に沿ってダイシングして、接着剤層が付着した半導体チップに個片化する工程４と、
前記接着剤層が付着した半導体チップのパターン又は位置表示と、基板又は他の半導体チップのパターン又は位置表示とを、カメラに自動的に認識させて位置合わせを行い、前記接着剤層が付着した半導体チップを、接着剤層を介して前記基板又は他の半導体チップに接着して半導体チップを実装する工程５とを有する
ことを特徴とする半導体チップの実装方法。
【請求項６】
更に、工程５により半導体チップを実装した後、加熱することにより接着剤層を完全に硬化させる工程６を有することを特徴とする請求項５記載の半導体チップの実装方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の半導体チップの実装方法を用いて製造されることを特徴とする半導体装置。
【公開番号】特開２０１２−５４５１８（Ｐ２０１２−５４５１８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８１１６（Ｐ２０１０−１９８１１６）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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