半導体用接着シート及びこれを用いたダイシング一体型半導体用接着シート
【課題】 半導体搭載用基板に半導体素子を実装する場合に必要な応力緩和性、基板凹凸埋込性を有し、耐熱性、耐湿性に優れた半導体用接着シート及びこれを用いたダイシング一体型半導体用接着シートを提供する。
【解決手段】 高分子量成分と、脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を含む半導体用接着シート。高分子量成分のＴｇが、−１０〜６０℃、重量平均分子量が２万〜１００万で、高分子量成分を樹脂成分中８０〜９５質量％、脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂を樹脂成分中２〜２０重量％含有すると好ましい。
【解決手段】 高分子量成分と、脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を含む半導体用接着シート。高分子量成分のＴｇが、−１０〜６０℃、重量平均分子量が２万〜１００万で、高分子量成分を樹脂成分中８０〜９５質量％、脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂を樹脂成分中２〜２０重量％含有すると好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用接着シート及びこれを用いたダイシング一体型半導体用接着シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材の接合には銀ペーストが主に使用されていた。しかし、近年の半導体素子の小型化・高性能化に伴い、使用される支持部材にも小型化・細密化が要求されるようになってきている。こうした要求に対して、銀ペーストでは、はみ出しや半導体素子の傾きに起因するワイヤボンディング時における不具合の発生、接着シートの膜厚の制御困難性、および接着シートのボイド発生などにより前記要求に対処しきれなくなってきている。そのため、前記要求に対処するべく、近年、シート状の接着剤が使用されるようになってきた。
【０００３】
この接着シートは、個片貼付け方式あるいはウェハ裏面貼付け方式において使用されているが、前者の個片貼付け方式の接着シートを用いて半導体装置を製造する場合、リール状の接着シートをカッティングあるいはパンチングによって個片に切り出した後その個片を支持部材に接着し前記接着シート付き支持部材にダイシング工程によって個片化された半導体素子を接合して半導体素子付き支持部材を作製し、その後、必要に応じてワイヤボンド工程、封止工程などを経ることによって半導体装置が得られることとなる。しかし、前記個片貼付け方式の接着シートを用いるためには、接着シートを切り出して支持部材に接着する専用の組立装置が必要であることから、銀ペーストを使用する方法に比べて製造コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
一方、後者のウェハ裏面貼付け方式の接着シートを用いて半導体装置を製造する場合、まず半導体ウェハの裏面に接着シートを貼付けさらに接着シートの他面にダイシングテープを貼り合わせ、その後、前記ウェハからダイシングによって半導体素子を個片化し、個片化した接着シート付き半導体素子をピックアップしそれを支持部材に接合し、加熱、硬化、ワイヤボンドなどの工程を経ることにより半導体装置が得られる。このウェハ裏面貼付け方式の接着シートは、接着シート付き半導体素子を支持部材に接合するため接着シートを個片化する装置を必要とせず、従来の銀ペースト用の組立装置をそのままあるいは熱盤を付加するなどの装置の一部を改良することにより使用できる。そのため、接着シートを用いた組立方法の中で製造コストが比較的安く抑えられる方法として注目されている。
【０００５】
ウェハ裏面貼り付け方式の接着シートを用いる方法にあっては、ウェハのダイシング工程時に接着シートも切断することが必要であるが、これには従来のダイヤモンドブレードを用いて切断する接触型の切断方法に加え、ウェハにレーザを照射することによりウェハ内部に選択的に改質部を形成し、その後エキスパンドすることにより改質部に沿ってウェハを切断する時に同時に接着シートを切断する方法、または切断されたウェハに接着シートを貼り付け、その後エキスパンドすることによりウェハ切断ラインに沿って接着シートを切断する方法（例えば、特許文献１参照）があるが、いずれも無機物で固いウェハと有機物で柔らかい接着シートの固さのことなる２種類の材料を同じ工程で切断するため、有機物である接着シートに無機フィラーを添加することが有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０９３２１３号公報
【０００７】
また、半導体素子をはじめとする各種電子部品を搭載した実装基板として最も重要な特性の一つとして信頼性がある。その中でも、熱疲労に対する接続信頼性は実装基板を用いた機器の信頼性に直接関係するため非常に重要な項目である。この接続信頼性を低下させる原因の一つとして、熱膨張係数の異なる各種材料を用いていることから生じる熱応力が挙げられる。これは、半導体素子の熱膨張係数が約４ｐｐｍ／℃と小さいのに対し、電子部品を実装する配線基板の熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以上と大きいことから熱衝撃に対して熱ひずみが発生し、その熱ひずみによって熱応力が発生するため、この応力緩和が課題である。また、このような配線基板は配線による凹凸を一般に有しており、この配線基板凹凸を埋込ことが必要である。また、ハンダリフロー時の２００℃以上の温度において吸湿した水分が原因となり、剥離・浮き等を引き起こす問題があり、高耐熱性及び、耐吸湿性が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の応力緩和性、基板凹凸埋込性の点から、半導体用接着シートが、硬化後の弾性率がある程度低いことが望ましく、また耐熱性および耐吸湿性の点から、吸湿後、高温時の接着力が高いことが望ましい。また接着シートの切断性向上のため無機フィラーを添加すると、一般的に接着シートが高弾性化することが分かっており、半導体パッケージの信頼性と接着シートの切断性の両立が課題となる。
【０００９】
本発明は、半導体搭載用基板に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性を有する半導体用接着シート及びこれを用いたダイシング一体型半導体用接着シート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】
【００１０】
本発明は、以下のことを特徴とする。
＜１＞高分子量成分と脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を含むことを特徴とする半導体用接着シート。
＜２＞上記高分子量成分のＴｇが、−１０〜６０℃、重量平均分子量が２万〜１００万である上記＜１＞に記載の半導体用接着シート。
＜３＞上記高分子量成分を樹脂成分中８０〜９５質量％、脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を樹脂成分中２〜２０重量％含有する上記＜１＞または＜２＞に記載の半導体用接着シート。
＜４＞上記脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂のエポキシ当量が、１００〜２５０ｇ／ｅｑである上記＜１＞ないし＜３＞のいずれかに記載の半導体用接着シート。
＜５＞さらに、フィラーを１〜６０質量％含むことを特徴とする上記＜１＞ないし＜４＞のいずれかに記載の半導体用接着シート。
＜６＞フィラーの平均一次粒径が０．００５〜０．６μｍである上記＜５＞に記載の半導体用接着シート。
＜７＞フィラーの平均一次粒径０．００５〜０．１μｍであるフィラーを１〜１５質量％含有する上記＜５＞又は＜６＞に記載の半導体用接着シート。
＜８＞上記＜１＞ないし＜７＞のいずれかに記載の半導体用接着シートと、ダイシングテープを積層してなるダイシング一体型半導体用接着シート。
【発明の効果】
【００１１】
半導体搭載用基板に熱膨張係数の差が大きくなる半導体素子を実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性に優れる半導体用接着シートを得ることができ、これを用いることで熱疲労に対する接続信頼性に優れた半導体素子が搭載された実装基板を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂を単独、もしくは二種とも含むことを特徴とした半導体用接着シートであって、この半導体用接着シートにポリイミドテープを両面貼り合わせた試料を、１７０℃で３ｈ硬化させた後、吸湿処理（温度８５℃、湿度８５ＲＨ％雰囲気下、４８時間）を行い、２４０℃に設定したホットプレート上に乗せ、一分間放置した後も発泡などの変化がなく、かつ、半導体素子搭載用支持部材に対する接着シートの接着力が１７０℃で３ｈ硬化させた後、吸湿処理（８５℃、８５％ＲＨ）した場合の接着シートの接着力は、吸湿処理する前の接着力の比率（吸湿処理後の接着力／吸湿処理前の接着力）が０．７以上と、耐湿性があり、また高温度での接着力に優れている半導体用接着シートに関する。
【００１３】
本発明の半導体用接着シートの両面にポリイミドテープを貼り合わせた試料を、１７０℃で３ｈ硬化させた後、吸湿処理（温度８５℃、湿度８５％雰囲気下、４８時間）を行い、２４０℃に設定したホットプレート上に乗せ、一分間放置した後に発泡や剥離が発生した場合には、耐半田リフロー時に剥離が発生する可能性が非常に高い。
【００１４】
本発明で用いる高分子量成分は、熱可塑性樹脂を少なくとも含有し、半導体用接着シート中の高分子量成分の含有量は、樹脂成分中８０〜９５質量％であることが好ましい。８０質量％未満だと、硬化後の弾性率が高く基板凹凸への埋込性が低下する可能性がある。また、９５質量％を超えると、硬化後の弾性率が低く信頼性が低下する可能性がある。この場合、樹脂成分とはフィラーを含まない成分の質量を合計したものである。高分子量成分の重量平均分子量は、２万〜１００万であることが好ましく、１０万〜９０万であることがより好ましく、２０万〜８０万であることが最も好ましい。重量平均分子量が２万未満だと、シート状、フィルム状での強度や可とう性の低下やタック性が増大する可能性があり、１００万を超えると、溶剤への溶解性が低下し作業性が悪くなる。
なお、本発明において、重量平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を意味する。
【００１５】
高分子量成分としては、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル共重合体が挙げられるが、エポキシ樹脂と非相溶であるグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート０．５〜６質量％を含む重量平均分子量が５０万以上であるエポキシ基含有アクリル共重合体であることが好ましい。
【００１６】
グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート０．５〜６質量％を含む重量平均分子量が５０万以上であるエポキシ基含有アクリル共重合体としては、特に制限が無く、ナガセケムテック株式会社製のＨＴＲ―８６０Ｐ−３ＤＲ等を用いることができる。官能基モノマーが、カルボン酸タイプのアクリル酸や、水酸基タイプのヒドロキシメチル（メタ）アクリレートを用いると、橋架け反応が進行しやすく、ワニス状態でのゲル化、硬化前状態での硬化度の上昇による接着力の低下等の問題があるため好ましくない。また、官能基モノマーとして用いるグリシジル（メタ）アクリレートの量は、０．５〜６質量％の共重合体比とする。０．５質量％未満だと接着力が低下する可能性があり、６質量％を超えるとゲル化する可能性がある。残部はエチル（メタ）アクリレートやブチル（メタ）アクリレートまたは両者の混合物を用いることができるが、混合比率は、共重合体のガラス転移温度（以下Ｔｇと略す）を考慮して決定し、Ｔｇは−１０℃以上であることが好ましい。Ｔｇが−１０℃未満であると硬化前状態での接着剤層のタック性が大きくなり取り扱い性が悪化する可能性がある。
また、高分子量成分のＴｇが６０℃を超えると、柔軟性が低くなりすぎ、被着材との充分な密着性が得られにくくなる傾向にある。このためＴｇは、−１０〜６０℃の範囲であることが好ましい。
重合方法は特に制限が無く、パール重合、溶液重合等を使用することができる。
本発明で用いる高分子量成分は、例えば、グリシジル（メタ）アクリレートおよびメタクリル酸メチルおよび／またはメタクリル酸エチル以外の単量体の含有率は、ガラス転移温度が−１０℃以上となるように調整されるもので、特に制限はないが、例えば、他の単量体として、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルを選択し、グリシジルメタクリレートを２．５質量％、メタクリル酸メチルを４３．５質量％とした場合には、アクリル酸エチルが１８．５質量％、アクリル酸ブチル３５．５質量％で、ガラス転移温度が１２℃で、重量平均分子量が１０万以上のアクリル系ランダム共重合体（エポキシ基含有アクリル系ランダム共重合体）を合成できる。
【００１７】
本発明で使用する脂肪族エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂は、良好な接着力を持たせるために、エポキシ当量が１００〜２５０ｇ／ｅｑであることが望ましい。２５０ｇ／ｅｑを超えると、硬化が十分ではなくなり、接着力の低下を招く。また、一分子当たりの官能基数は、二つ以上であることが望ましい。三つ以上であると、なお良い。また、当該エポキシ樹脂は単独又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００１８】
脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂としては、例えば、ＺＸ−１５４２（東都化成株式会社製、商品名、脂肪族ポリグリシジルエ−テル）、ＺＸ−１６５８ＧＳ（東都化成株式会社製、商品名、環状脂肪族ジグリジルエ−テル）、デナコールＥＸ−４１１（ナガセケムテックス株式会社製、商品名、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル）、ＳＲ−ＴＭＰ（坂本薬品工業株式会社製、商品名、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル）、ＳＲ−ＳＥＰ（坂本薬品工業株式会社製、商品名、ソルビトール系ポリグリシジルエーテル）、ＳＲ−１６Ｈ（坂本薬品工業株式会社製、商品名、１，６ヘキサンジオールジグリシジルエーテル）等の脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００１９】
本発明の半導体用接着シートには、脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂等の熱硬化成分を硬化させる硬化剤を含んでも良い。このような硬化剤としては、例えばフェノール樹脂が挙げられる。フェノール樹脂は、特に制限は無く、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間投入後の吸水率が２質量％以下で、熱重量分析計（ＴＧＡ）で測定した３５０℃での加熱質量減少率（昇温速度：５℃／min，雰囲気：窒素）が５質量％未満のものを使用することができる。このようなフェノール樹脂は、フェノール化合物と２価の連結基であるキシリレン化合物を、無触媒または酸触媒の存在下に反応させて得られる。この様にして製造されているフェノール樹脂として代表的なものに、三井化学株式会社製ミレックスＸＬＣ−シリーズ、ＸＬシリーズなどがある。
【００２０】
また、本発明の半導体用接着シートには、硬化促進剤を添加することもできる。硬化促進剤には、特に制限が無く、各種イミダゾール類を用いることができる。イミダゾール類としては、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート等が挙げられ、これらは１種又は２種以上を併用することもできる。
【００２１】
硬化促進剤の添加量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂との総量１００質量部に対して０．００３〜５質量部が好ましく、０．００５〜３質量部がより好ましい。添加量が０．００３質量部未満だと硬化性が劣る傾向があり、５質量部以上だと保存安定性が低下する傾向がある。
【００２２】
また、本発明の半導体用接着シートには、その取り扱い性向上、熱伝導性向上、溶融粘度の調整及びチキソトロピック性付与などのため、フィラーを添加することもできる。
フィラーとしては特に制限が無く、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカなどを使用することができ、これらは、１種又は２種以上を併用することもできる。
熱伝導性向上のためには、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。
溶融粘度の調整やチキソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが好ましい。
フィラーの使用量は、半導体用接着シート１００質量に対して１〜６０質量％が好ましい。
１質量％未満だと添加効果が充分では無く、６０質量％を超えると、接着シートの貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を起こす可能性がある。
【００２３】
また、本発明の半導体用接着シートには、異種材料間の界面結合を良くするために、各種カップリング剤を添加することもできる。カップリング剤としては、シラン系、チタン系、アルミニウム系などが挙げられるが、シラン系カップリング剤が最も好ましい。
【００２４】
シラン系カップリング剤としては、特に制限は無く、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピル−トリメトキシシラン、メチルトリ（メタクリロイルオキエトキシ）シラン等のメタクリロイルシラン類、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、メチルトリ（グリシジルオキシ）シラン等のエポキシ基含有シラン類、N−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N‐フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピル−トリス（２−メトキシ−エトキシ−エトキシ）シラン、N−メチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、トリアミノプロピル−トリメトキシシラン、３−４，５−ジヒドロイミダゾール−１−イル−プロピルトリメトキシシラン、アミルトリクロロシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピル−メチルジメトキシシラン等のメルカプトシラン類、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン等の尿素結合含有シラン類、トリメチルシリルイソシアネート、ジメチルシリルイソシアネート、メチルシリルトリイソシアネート、ビニルシリルトリイソシアネート、フェニルシリルトリイソシアネート、テトライソシアネートシラン、エトキシシランイソシアネート等のイソシアネート基含有シラン類、３−クロロプロピル−メチルジメトキシシラン、３−クロロプロピル−ジメトキシシラン、３−シアノプロピル−トリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N，O−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、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、N−β（N−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル〔３−（トリメトキシシリル）プロピル〕アンモニウムクロライド、γ−クロロプロピルメチルジクロロシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシランなどを使用することができ、これらの１種又は２種以上を併用することもできる。
【００２５】
カップリング剤の添加量は、その効果や耐熱性およびコストから、樹脂の合計１００質量部に対し、０．１〜１０質量部とするのが好ましい。
【００２６】
さらに本発明の半導体用接着シートには、イオン性不純物を吸着して、吸湿時の絶縁信頼性をよくするために、イオン捕捉剤を添加することもできる。イオン捕捉剤としては、特に制限が無く、銅がイオン化して溶け出すのを防止するため銅害防止剤として知られる化合物、例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノール系還元剤などを使用することができ、ジルコニウム系、アンチモンビスマス系マグネシウムアルミニウム化合物等の無機イオン吸着剤を使用することもできる。
イオン捕捉剤の添加量は、添加による効果や耐熱性、コストなどから、１〜１０質量部とするのが好ましい。
【００２７】
本発明の半導体用接着シートは、本発明の半導体用接着シートを溶剤に溶解あるいは分散してワニスとし、支持体フィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去することによって得ることができる。
【００２８】
前記支持体フィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポイエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルムを使用することができ、これらプラスチックフィルムは表面を離型処理して使用することもできる。支持体フィルムは、使用時に剥離して接着剤層のみを使用することもできるし、支持体フィルムとともに使用し、後で除去することもできる。
【００２９】
前記ワニス化の溶剤としては、特に制限は無いが、フィルム作製時の揮発性等を考慮し、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキシエタノール、トルエン、キシレン、ブチルセルソルブ、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノールなど比較的低沸点の溶媒を使用するのが好ましい。また、塗膜性を向上させるなどの目的で、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサノンなど比較的高沸点の溶媒を加えることもできる。
【００３０】
支持体フィルムへのワニスの塗布方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法等が挙げられる。
【００３１】
半導体用接着シートの接着剤層の厚みは、１〜４０μｍが好ましい。１μｍより薄いと成膜性が困難であり、４０μｍより厚いと経済的でなくなる。また、本発明の半導体用接着シートにおける接着剤層は、所望の厚さを得るために、２枚以上を貼り合わせることもできる。この場合には、接着剤層同士の剥離が発生しないような貼り合わせ条件が必要である。
【００３２】
また、上記の半導体用接着シートは、ダイシングテープと予め貼り合わせたダイシング一体型半導体用接着シートとしても使用される。この場合、ウェハへのラミネート工程が一回で済む点で、作業の効率化が可能である。
【００３３】
本発明に使用するダイシングテープとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等が挙げられる。これらは他材料との多層構造にして用いることも出来る。また、必要に応じてプライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理を行っても良い。ダイシングテープは粘着性を有することが必要であり、ダイシングテープの片面に粘着剤層を設けても良い。これは、粘着剤層の樹脂組成物において、特に液状成分の比率、高分子量成分のＴｇを調整することによって得られる適度なタック強度を有する樹脂組成物を塗布乾燥することで形成可能である。
【００３４】
また、半導体装置を製造する際に用いた場合、ダイシング時には半導体素子が飛散しない接着力を有し、その後ピックアップ時にはダイシングテープから剥離することが必要である。例えば、半導体用接着シートやダイシングテープの粘着性が高すぎて両者を張り合わせたときのピール強度が１５０Ｎ／ｍ以上の場合、分離が困難になることがある。そのため、適宜、接着シートのタック強度を調節することが好ましく、その方法としては、接着シートの室温（２５℃）における流動性を上昇させることにより、接着強度及びタック強度も上昇する傾向があり、流動性を低下させれば接着強度及びタック強度も低下する傾向があることを利用すればよい。例えば、流動性を上昇させる場合には、可塑剤の含有量の増加、粘着付与材含有量の増加等の方法がある。逆に流動性を低下させる場合には、前記化合物の含有量を減らせばよい。前記可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマー、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系のいわゆる希釈剤等が挙げられる。
【００３５】
半導体用接着シートとダイシングテープを積層したダイシング一体型半導体用接着シートの、ダイシングの際のピール強度は、１５０Ｎ／ｍ以下が好ましく、より好ましくは５０Ｎ／ｍ以下である。ダイシングテープ上に半導体用接着シートを積層する方法としては、印刷のほか、予め作製した半導体用接着シートをダイシングテープ上にプレス、ホットロールラミネートする方法が挙げられるが、連続的に製造でき、効率が良い点でホットロールラミネート方法が好ましい。尚、ダイシングテープの膜厚は、特に制限はなく、接着シートの膜厚やダイシングテープ一体型接着シートの用途によって適宜、当業者の知識に基づいて定められるものであるが、経済性がよく、フィルムの取扱い性が良い点で６０〜２００μｍ、好ましくは７０〜１７０μｍである。
【００３６】
半導体素子を搭載する半導体搭載用支持部材としては、ダイパットを有するリードフレーム、セラミック基板や有機基板など基板材質に制限されることなく用いることができる。セラミック基板としては、アルミナ基板、窒化アルミ基板などを用いることができる。有機基板としては、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたＦＲ−４基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂を含浸させたＢＴ基板、さらにはポリイミドフィルムを基材として用いたポリイミドフィルム基板などを用いることができる。
【００３７】
配線の形状としては、片面配線、両面配線、多層配線いずれの構造でも良く、必要に応じて電気的に接続された貫通孔、非貫通孔を設けても良い。
さらに、配線が半導体装置の外部表面に現れる場合には、保護樹脂層を設けることが好ましい。
【００３８】
半導体用接着シートを半導体搭載用支持部材へ貼り付ける方法としては、接着シートを所定の形状に切断し、その切断された接着シートを支持部材の所望の位置に熱圧着する方法が一般的ではあるが、これに制限するものではない。
【００３９】
半導体装置の構造としては、半導体素子の電極と支持部材とがワイヤーボンディングで接続されている構造、半導体素子の電極と支持部材とがテープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）のインナーリードボンディングで接続されている構造等があるが、これらに制限されるものではなく、何れの場合でも効果がある。
半導体素子としては、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等一般の半導体素子を使用することができる。
【００４０】
半導体素子と半導体搭載用支持部材の間に発生する熱応力は、半導体素子と支持部材の面積差が小さい場合に著しいが、半導体装置は低弾性率の半導体用接着シートを用いることによりその熱応力を緩和して信頼性を確保する。これらの効果は、半導体素子の面積が、支持部材の面積の７０％以上である場合に非常に有効に現れるものである。また、このように半導体素子と支持部材の面積差が小さい半導体装置においては、外部接続端子はエリア状に設けられる場合が多い。
【００４１】
また、本発明の半導体用接着シートの特性として、前記接着シートを支持部材の所望の位置に熱圧着する工程や、ワイヤーボンディングで接続する工程等、加熱される工程において、接着剤層からの揮発分を抑制できる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
＜実施例、及び比較例の半導体用接着シートの作製方法＞
エポキシ樹脂としてＹＤＣＮ−７００−１０（ｏ-クレゾールノボラック型、エポキシ当量２０３ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製、商品名）、ＹＤＦ−８１７０Ｃ（ビスフェノールＦ型、エポキシ当量１６０ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製、商品名）、ＺＸ−１５４０（脂肪族ポリグリシジルエ−テル、エポキシ当量１１５ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製、商品名）、フェノール樹脂としてミレックスＸＬＣ−ＬＬ（フェノールアラルキル樹脂、三井化学株式会社製商品名）、これら熱硬化成分５０質量部に対して、シランカップリング剤として、Ａ−１８９（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、日本ユニカー株式会社製）２質量部、およびＡ−１１６０（３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、日本ユニカー株式会社製）７質量部、またフィラーとして、ＳＯ−Ｃ２（株式会社アドマテック製商品名、シリカ、比表面積７ｍ２／ｇ、平均一次粒径０．５μｍ）２５０質量部、アエロジルＲ９７２（日本アエロジル株式会社製商品名、シリカ、平均一次粒径０．０１６μｍ）２０質量部からなる組成物に、シクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、さらにビーズミルを用いて９０分間混練した。これにグリシジル（メタ）クリレート２〜６質量％を含むアクリルゴムＨＴＲ−８６０Ｐ−３（ナガセケムテック株式会社製商品名、重量平均分子量８０万）６５０質量部、硬化促進剤としてキュアゾール２ＰＺ−ＣＮ（四国化成工業株式会社製商品名、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール）０．１質量部を混合攪拌し、真空脱気した。ワニスを厚さ３８μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１３０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が２０μｍのＢステージ状態（硬化前）の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた半導体用接着シートを作製した。以下同様に表１の各接着シートを作製した。表１に実施例１、比較例１〜２の配合質量部を示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
信頼性評価として、以下の二種類の方法で評価を行った。
【００４５】
（評価方法１）
評価方法１として、上記で得られた半導体用接着シートにポリイミドテープ（ユーピレックス５０Ｓ、宇部興産株式会社製）を温度７０℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件でホットロールラミネーターを用いて両面貼りあわせ、１７０℃で３時間硬化させた後、吸湿処理（温度８５℃、湿度８５％ＲＨ雰囲気下、４８時間）を行い、１０ｍｍ口のポンチで打ち抜き、所定の温度に設定したホットプレート上に置き、接着シートが発泡した場合は、「×」、１分間設置後も変化がない場合は「○」として評価した。この高温度発泡性の評価を評価方法１とした。
【００４６】
（評価方法２）
評価方法２として、大きさ５×５ｍｍ口の半導体用接着シートを半導体チップ（５×５ｍｍ口）に温度７０℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件でホットロールラミネーターを用いて貼りあわせ、その後０．１ＭＰａ、５ｓ、１２０℃の条件で有機基板［ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたＦＲ−４にパッケージ基板用ソルダーレジストＡＵＳ３０８（太陽インキ製造株式会社製）を塗布した基板］に圧着し、１７０℃３ｈ硬化させた後、吸湿処理（温度８５℃、湿度８５％ＲＨ雰囲気下、４８時間）後の半導体用接着シートと基板の接着力を２６５℃の条件下でダイシェア強度測定（Ｄａｇｅ社製、測定温度１８０℃）により測定を行った。吸湿処理後の接着力／吸湿処理前の接着力が０．７以上であったものを「○」、０．７未満であったものを「×」として評価した。この高温度接着維持性の評価を評価方法２とした。
【００４７】
【表２】
【００４８】
表２から、脂肪族エポキシ樹脂を用いない比較例１、２は、いずれも、２２０℃以上の高温度で発泡するようになり、また、吸湿処理後の接着力は、比較例１で低下した。これに対し、本発明の脂肪族エポキシ樹脂と高分子量成分を用いた半導体用接着シートは、２００〜２４０℃の高温度でも発泡することなく、また、吸湿処理後の接着力も高く良好でいずれの評価においても信頼性に優れることがわかった。
以上に説明したとおり、本発明によって、半導体搭載用基板に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に必要な応力緩和性、基板凹凸埋込性を有し、さらに、耐熱性、耐湿性を有する半導体用接着シート並びにこれを用いたダイシング一体型半導体用接着シートを提供することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用接着シート及びこれを用いたダイシング一体型半導体用接着シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材の接合には銀ペーストが主に使用されていた。しかし、近年の半導体素子の小型化・高性能化に伴い、使用される支持部材にも小型化・細密化が要求されるようになってきている。こうした要求に対して、銀ペーストでは、はみ出しや半導体素子の傾きに起因するワイヤボンディング時における不具合の発生、接着シートの膜厚の制御困難性、および接着シートのボイド発生などにより前記要求に対処しきれなくなってきている。そのため、前記要求に対処するべく、近年、シート状の接着剤が使用されるようになってきた。
【０００３】
この接着シートは、個片貼付け方式あるいはウェハ裏面貼付け方式において使用されているが、前者の個片貼付け方式の接着シートを用いて半導体装置を製造する場合、リール状の接着シートをカッティングあるいはパンチングによって個片に切り出した後その個片を支持部材に接着し前記接着シート付き支持部材にダイシング工程によって個片化された半導体素子を接合して半導体素子付き支持部材を作製し、その後、必要に応じてワイヤボンド工程、封止工程などを経ることによって半導体装置が得られることとなる。しかし、前記個片貼付け方式の接着シートを用いるためには、接着シートを切り出して支持部材に接着する専用の組立装置が必要であることから、銀ペーストを使用する方法に比べて製造コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
一方、後者のウェハ裏面貼付け方式の接着シートを用いて半導体装置を製造する場合、まず半導体ウェハの裏面に接着シートを貼付けさらに接着シートの他面にダイシングテープを貼り合わせ、その後、前記ウェハからダイシングによって半導体素子を個片化し、個片化した接着シート付き半導体素子をピックアップしそれを支持部材に接合し、加熱、硬化、ワイヤボンドなどの工程を経ることにより半導体装置が得られる。このウェハ裏面貼付け方式の接着シートは、接着シート付き半導体素子を支持部材に接合するため接着シートを個片化する装置を必要とせず、従来の銀ペースト用の組立装置をそのままあるいは熱盤を付加するなどの装置の一部を改良することにより使用できる。そのため、接着シートを用いた組立方法の中で製造コストが比較的安く抑えられる方法として注目されている。
【０００５】
ウェハ裏面貼り付け方式の接着シートを用いる方法にあっては、ウェハのダイシング工程時に接着シートも切断することが必要であるが、これには従来のダイヤモンドブレードを用いて切断する接触型の切断方法に加え、ウェハにレーザを照射することによりウェハ内部に選択的に改質部を形成し、その後エキスパンドすることにより改質部に沿ってウェハを切断する時に同時に接着シートを切断する方法、または切断されたウェハに接着シートを貼り付け、その後エキスパンドすることによりウェハ切断ラインに沿って接着シートを切断する方法（例えば、特許文献１参照）があるが、いずれも無機物で固いウェハと有機物で柔らかい接着シートの固さのことなる２種類の材料を同じ工程で切断するため、有機物である接着シートに無機フィラーを添加することが有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０９３２１３号公報
【０００７】
また、半導体素子をはじめとする各種電子部品を搭載した実装基板として最も重要な特性の一つとして信頼性がある。その中でも、熱疲労に対する接続信頼性は実装基板を用いた機器の信頼性に直接関係するため非常に重要な項目である。この接続信頼性を低下させる原因の一つとして、熱膨張係数の異なる各種材料を用いていることから生じる熱応力が挙げられる。これは、半導体素子の熱膨張係数が約４ｐｐｍ／℃と小さいのに対し、電子部品を実装する配線基板の熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以上と大きいことから熱衝撃に対して熱ひずみが発生し、その熱ひずみによって熱応力が発生するため、この応力緩和が課題である。また、このような配線基板は配線による凹凸を一般に有しており、この配線基板凹凸を埋込ことが必要である。また、ハンダリフロー時の２００℃以上の温度において吸湿した水分が原因となり、剥離・浮き等を引き起こす問題があり、高耐熱性及び、耐吸湿性が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の応力緩和性、基板凹凸埋込性の点から、半導体用接着シートが、硬化後の弾性率がある程度低いことが望ましく、また耐熱性および耐吸湿性の点から、吸湿後、高温時の接着力が高いことが望ましい。また接着シートの切断性向上のため無機フィラーを添加すると、一般的に接着シートが高弾性化することが分かっており、半導体パッケージの信頼性と接着シートの切断性の両立が課題となる。
【０００９】
本発明は、半導体搭載用基板に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性を有する半導体用接着シート及びこれを用いたダイシング一体型半導体用接着シート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】
【００１０】
本発明は、以下のことを特徴とする。
＜１＞高分子量成分と脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を含むことを特徴とする半導体用接着シート。
＜２＞上記高分子量成分のＴｇが、−１０〜６０℃、重量平均分子量が２万〜１００万である上記＜１＞に記載の半導体用接着シート。
＜３＞上記高分子量成分を樹脂成分中８０〜９５質量％、脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を樹脂成分中２〜２０重量％含有する上記＜１＞または＜２＞に記載の半導体用接着シート。
＜４＞上記脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂のエポキシ当量が、１００〜２５０ｇ／ｅｑである上記＜１＞ないし＜３＞のいずれかに記載の半導体用接着シート。
＜５＞さらに、フィラーを１〜６０質量％含むことを特徴とする上記＜１＞ないし＜４＞のいずれかに記載の半導体用接着シート。
＜６＞フィラーの平均一次粒径が０．００５〜０．６μｍである上記＜５＞に記載の半導体用接着シート。
＜７＞フィラーの平均一次粒径０．００５〜０．１μｍであるフィラーを１〜１５質量％含有する上記＜５＞又は＜６＞に記載の半導体用接着シート。
＜８＞上記＜１＞ないし＜７＞のいずれかに記載の半導体用接着シートと、ダイシングテープを積層してなるダイシング一体型半導体用接着シート。
【発明の効果】
【００１１】
半導体搭載用基板に熱膨張係数の差が大きくなる半導体素子を実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性に優れる半導体用接着シートを得ることができ、これを用いることで熱疲労に対する接続信頼性に優れた半導体素子が搭載された実装基板を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂を単独、もしくは二種とも含むことを特徴とした半導体用接着シートであって、この半導体用接着シートにポリイミドテープを両面貼り合わせた試料を、１７０℃で３ｈ硬化させた後、吸湿処理（温度８５℃、湿度８５ＲＨ％雰囲気下、４８時間）を行い、２４０℃に設定したホットプレート上に乗せ、一分間放置した後も発泡などの変化がなく、かつ、半導体素子搭載用支持部材に対する接着シートの接着力が１７０℃で３ｈ硬化させた後、吸湿処理（８５℃、８５％ＲＨ）した場合の接着シートの接着力は、吸湿処理する前の接着力の比率（吸湿処理後の接着力／吸湿処理前の接着力）が０．７以上と、耐湿性があり、また高温度での接着力に優れている半導体用接着シートに関する。
【００１３】
本発明の半導体用接着シートの両面にポリイミドテープを貼り合わせた試料を、１７０℃で３ｈ硬化させた後、吸湿処理（温度８５℃、湿度８５％雰囲気下、４８時間）を行い、２４０℃に設定したホットプレート上に乗せ、一分間放置した後に発泡や剥離が発生した場合には、耐半田リフロー時に剥離が発生する可能性が非常に高い。
【００１４】
本発明で用いる高分子量成分は、熱可塑性樹脂を少なくとも含有し、半導体用接着シート中の高分子量成分の含有量は、樹脂成分中８０〜９５質量％であることが好ましい。８０質量％未満だと、硬化後の弾性率が高く基板凹凸への埋込性が低下する可能性がある。また、９５質量％を超えると、硬化後の弾性率が低く信頼性が低下する可能性がある。この場合、樹脂成分とはフィラーを含まない成分の質量を合計したものである。高分子量成分の重量平均分子量は、２万〜１００万であることが好ましく、１０万〜９０万であることがより好ましく、２０万〜８０万であることが最も好ましい。重量平均分子量が２万未満だと、シート状、フィルム状での強度や可とう性の低下やタック性が増大する可能性があり、１００万を超えると、溶剤への溶解性が低下し作業性が悪くなる。
なお、本発明において、重量平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を意味する。
【００１５】
高分子量成分としては、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル共重合体が挙げられるが、エポキシ樹脂と非相溶であるグリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート０．５〜６質量％を含む重量平均分子量が５０万以上であるエポキシ基含有アクリル共重合体であることが好ましい。
【００１６】
グリシジルアクリレート又はグリシジルメタクリレート０．５〜６質量％を含む重量平均分子量が５０万以上であるエポキシ基含有アクリル共重合体としては、特に制限が無く、ナガセケムテック株式会社製のＨＴＲ―８６０Ｐ−３ＤＲ等を用いることができる。官能基モノマーが、カルボン酸タイプのアクリル酸や、水酸基タイプのヒドロキシメチル（メタ）アクリレートを用いると、橋架け反応が進行しやすく、ワニス状態でのゲル化、硬化前状態での硬化度の上昇による接着力の低下等の問題があるため好ましくない。また、官能基モノマーとして用いるグリシジル（メタ）アクリレートの量は、０．５〜６質量％の共重合体比とする。０．５質量％未満だと接着力が低下する可能性があり、６質量％を超えるとゲル化する可能性がある。残部はエチル（メタ）アクリレートやブチル（メタ）アクリレートまたは両者の混合物を用いることができるが、混合比率は、共重合体のガラス転移温度（以下Ｔｇと略す）を考慮して決定し、Ｔｇは−１０℃以上であることが好ましい。Ｔｇが−１０℃未満であると硬化前状態での接着剤層のタック性が大きくなり取り扱い性が悪化する可能性がある。
また、高分子量成分のＴｇが６０℃を超えると、柔軟性が低くなりすぎ、被着材との充分な密着性が得られにくくなる傾向にある。このためＴｇは、−１０〜６０℃の範囲であることが好ましい。
重合方法は特に制限が無く、パール重合、溶液重合等を使用することができる。
本発明で用いる高分子量成分は、例えば、グリシジル（メタ）アクリレートおよびメタクリル酸メチルおよび／またはメタクリル酸エチル以外の単量体の含有率は、ガラス転移温度が−１０℃以上となるように調整されるもので、特に制限はないが、例えば、他の単量体として、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルを選択し、グリシジルメタクリレートを２．５質量％、メタクリル酸メチルを４３．５質量％とした場合には、アクリル酸エチルが１８．５質量％、アクリル酸ブチル３５．５質量％で、ガラス転移温度が１２℃で、重量平均分子量が１０万以上のアクリル系ランダム共重合体（エポキシ基含有アクリル系ランダム共重合体）を合成できる。
【００１７】
本発明で使用する脂肪族エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂は、良好な接着力を持たせるために、エポキシ当量が１００〜２５０ｇ／ｅｑであることが望ましい。２５０ｇ／ｅｑを超えると、硬化が十分ではなくなり、接着力の低下を招く。また、一分子当たりの官能基数は、二つ以上であることが望ましい。三つ以上であると、なお良い。また、当該エポキシ樹脂は単独又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００１８】
脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂としては、例えば、ＺＸ−１５４２（東都化成株式会社製、商品名、脂肪族ポリグリシジルエ−テル）、ＺＸ−１６５８ＧＳ（東都化成株式会社製、商品名、環状脂肪族ジグリジルエ−テル）、デナコールＥＸ−４１１（ナガセケムテックス株式会社製、商品名、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル）、ＳＲ−ＴＭＰ（坂本薬品工業株式会社製、商品名、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル）、ＳＲ−ＳＥＰ（坂本薬品工業株式会社製、商品名、ソルビトール系ポリグリシジルエーテル）、ＳＲ−１６Ｈ（坂本薬品工業株式会社製、商品名、１，６ヘキサンジオールジグリシジルエーテル）等の脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００１９】
本発明の半導体用接着シートには、脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂等の熱硬化成分を硬化させる硬化剤を含んでも良い。このような硬化剤としては、例えばフェノール樹脂が挙げられる。フェノール樹脂は、特に制限は無く、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間投入後の吸水率が２質量％以下で、熱重量分析計（ＴＧＡ）で測定した３５０℃での加熱質量減少率（昇温速度：５℃／min，雰囲気：窒素）が５質量％未満のものを使用することができる。このようなフェノール樹脂は、フェノール化合物と２価の連結基であるキシリレン化合物を、無触媒または酸触媒の存在下に反応させて得られる。この様にして製造されているフェノール樹脂として代表的なものに、三井化学株式会社製ミレックスＸＬＣ−シリーズ、ＸＬシリーズなどがある。
【００２０】
また、本発明の半導体用接着シートには、硬化促進剤を添加することもできる。硬化促進剤には、特に制限が無く、各種イミダゾール類を用いることができる。イミダゾール類としては、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート等が挙げられ、これらは１種又は２種以上を併用することもできる。
【００２１】
硬化促進剤の添加量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂との総量１００質量部に対して０．００３〜５質量部が好ましく、０．００５〜３質量部がより好ましい。添加量が０．００３質量部未満だと硬化性が劣る傾向があり、５質量部以上だと保存安定性が低下する傾向がある。
【００２２】
また、本発明の半導体用接着シートには、その取り扱い性向上、熱伝導性向上、溶融粘度の調整及びチキソトロピック性付与などのため、フィラーを添加することもできる。
フィラーとしては特に制限が無く、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカなどを使用することができ、これらは、１種又は２種以上を併用することもできる。
熱伝導性向上のためには、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。
溶融粘度の調整やチキソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが好ましい。
フィラーの使用量は、半導体用接着シート１００質量に対して１〜６０質量％が好ましい。
１質量％未満だと添加効果が充分では無く、６０質量％を超えると、接着シートの貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を起こす可能性がある。
【００２３】
また、本発明の半導体用接着シートには、異種材料間の界面結合を良くするために、各種カップリング剤を添加することもできる。カップリング剤としては、シラン系、チタン系、アルミニウム系などが挙げられるが、シラン系カップリング剤が最も好ましい。
【００２４】
シラン系カップリング剤としては、特に制限は無く、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピル−トリメトキシシラン、メチルトリ（メタクリロイルオキエトキシ）シラン等のメタクリロイルシラン類、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、メチルトリ（グリシジルオキシ）シラン等のエポキシ基含有シラン類、N−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N‐フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピル−トリス（２−メトキシ−エトキシ−エトキシ）シラン、N−メチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、トリアミノプロピル−トリメトキシシラン、３−４，５−ジヒドロイミダゾール−１−イル−プロピルトリメトキシシラン、アミルトリクロロシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピル−メチルジメトキシシラン等のメルカプトシラン類、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン等の尿素結合含有シラン類、トリメチルシリルイソシアネート、ジメチルシリルイソシアネート、メチルシリルトリイソシアネート、ビニルシリルトリイソシアネート、フェニルシリルトリイソシアネート、テトライソシアネートシラン、エトキシシランイソシアネート等のイソシアネート基含有シラン類、３−クロロプロピル−メチルジメトキシシラン、３−クロロプロピル−ジメトキシシラン、３−シアノプロピル−トリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N，O−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、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、N−β（N−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル〔３−（トリメトキシシリル）プロピル〕アンモニウムクロライド、γ−クロロプロピルメチルジクロロシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシランなどを使用することができ、これらの１種又は２種以上を併用することもできる。
【００２５】
カップリング剤の添加量は、その効果や耐熱性およびコストから、樹脂の合計１００質量部に対し、０．１〜１０質量部とするのが好ましい。
【００２６】
さらに本発明の半導体用接着シートには、イオン性不純物を吸着して、吸湿時の絶縁信頼性をよくするために、イオン捕捉剤を添加することもできる。イオン捕捉剤としては、特に制限が無く、銅がイオン化して溶け出すのを防止するため銅害防止剤として知られる化合物、例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノール系還元剤などを使用することができ、ジルコニウム系、アンチモンビスマス系マグネシウムアルミニウム化合物等の無機イオン吸着剤を使用することもできる。
イオン捕捉剤の添加量は、添加による効果や耐熱性、コストなどから、１〜１０質量部とするのが好ましい。
【００２７】
本発明の半導体用接着シートは、本発明の半導体用接着シートを溶剤に溶解あるいは分散してワニスとし、支持体フィルム上に塗布、加熱し溶剤を除去することによって得ることができる。
【００２８】
前記支持体フィルムとしては、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポイエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルムを使用することができ、これらプラスチックフィルムは表面を離型処理して使用することもできる。支持体フィルムは、使用時に剥離して接着剤層のみを使用することもできるし、支持体フィルムとともに使用し、後で除去することもできる。
【００２９】
前記ワニス化の溶剤としては、特に制限は無いが、フィルム作製時の揮発性等を考慮し、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキシエタノール、トルエン、キシレン、ブチルセルソルブ、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノールなど比較的低沸点の溶媒を使用するのが好ましい。また、塗膜性を向上させるなどの目的で、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサノンなど比較的高沸点の溶媒を加えることもできる。
【００３０】
支持体フィルムへのワニスの塗布方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法等が挙げられる。
【００３１】
半導体用接着シートの接着剤層の厚みは、１〜４０μｍが好ましい。１μｍより薄いと成膜性が困難であり、４０μｍより厚いと経済的でなくなる。また、本発明の半導体用接着シートにおける接着剤層は、所望の厚さを得るために、２枚以上を貼り合わせることもできる。この場合には、接着剤層同士の剥離が発生しないような貼り合わせ条件が必要である。
【００３２】
また、上記の半導体用接着シートは、ダイシングテープと予め貼り合わせたダイシング一体型半導体用接着シートとしても使用される。この場合、ウェハへのラミネート工程が一回で済む点で、作業の効率化が可能である。
【００３３】
本発明に使用するダイシングテープとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等が挙げられる。これらは他材料との多層構造にして用いることも出来る。また、必要に応じてプライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理を行っても良い。ダイシングテープは粘着性を有することが必要であり、ダイシングテープの片面に粘着剤層を設けても良い。これは、粘着剤層の樹脂組成物において、特に液状成分の比率、高分子量成分のＴｇを調整することによって得られる適度なタック強度を有する樹脂組成物を塗布乾燥することで形成可能である。
【００３４】
また、半導体装置を製造する際に用いた場合、ダイシング時には半導体素子が飛散しない接着力を有し、その後ピックアップ時にはダイシングテープから剥離することが必要である。例えば、半導体用接着シートやダイシングテープの粘着性が高すぎて両者を張り合わせたときのピール強度が１５０Ｎ／ｍ以上の場合、分離が困難になることがある。そのため、適宜、接着シートのタック強度を調節することが好ましく、その方法としては、接着シートの室温（２５℃）における流動性を上昇させることにより、接着強度及びタック強度も上昇する傾向があり、流動性を低下させれば接着強度及びタック強度も低下する傾向があることを利用すればよい。例えば、流動性を上昇させる場合には、可塑剤の含有量の増加、粘着付与材含有量の増加等の方法がある。逆に流動性を低下させる場合には、前記化合物の含有量を減らせばよい。前記可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマー、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系のいわゆる希釈剤等が挙げられる。
【００３５】
半導体用接着シートとダイシングテープを積層したダイシング一体型半導体用接着シートの、ダイシングの際のピール強度は、１５０Ｎ／ｍ以下が好ましく、より好ましくは５０Ｎ／ｍ以下である。ダイシングテープ上に半導体用接着シートを積層する方法としては、印刷のほか、予め作製した半導体用接着シートをダイシングテープ上にプレス、ホットロールラミネートする方法が挙げられるが、連続的に製造でき、効率が良い点でホットロールラミネート方法が好ましい。尚、ダイシングテープの膜厚は、特に制限はなく、接着シートの膜厚やダイシングテープ一体型接着シートの用途によって適宜、当業者の知識に基づいて定められるものであるが、経済性がよく、フィルムの取扱い性が良い点で６０〜２００μｍ、好ましくは７０〜１７０μｍである。
【００３６】
半導体素子を搭載する半導体搭載用支持部材としては、ダイパットを有するリードフレーム、セラミック基板や有機基板など基板材質に制限されることなく用いることができる。セラミック基板としては、アルミナ基板、窒化アルミ基板などを用いることができる。有機基板としては、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたＦＲ−４基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂を含浸させたＢＴ基板、さらにはポリイミドフィルムを基材として用いたポリイミドフィルム基板などを用いることができる。
【００３７】
配線の形状としては、片面配線、両面配線、多層配線いずれの構造でも良く、必要に応じて電気的に接続された貫通孔、非貫通孔を設けても良い。
さらに、配線が半導体装置の外部表面に現れる場合には、保護樹脂層を設けることが好ましい。
【００３８】
半導体用接着シートを半導体搭載用支持部材へ貼り付ける方法としては、接着シートを所定の形状に切断し、その切断された接着シートを支持部材の所望の位置に熱圧着する方法が一般的ではあるが、これに制限するものではない。
【００３９】
半導体装置の構造としては、半導体素子の電極と支持部材とがワイヤーボンディングで接続されている構造、半導体素子の電極と支持部材とがテープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）のインナーリードボンディングで接続されている構造等があるが、これらに制限されるものではなく、何れの場合でも効果がある。
半導体素子としては、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等一般の半導体素子を使用することができる。
【００４０】
半導体素子と半導体搭載用支持部材の間に発生する熱応力は、半導体素子と支持部材の面積差が小さい場合に著しいが、半導体装置は低弾性率の半導体用接着シートを用いることによりその熱応力を緩和して信頼性を確保する。これらの効果は、半導体素子の面積が、支持部材の面積の７０％以上である場合に非常に有効に現れるものである。また、このように半導体素子と支持部材の面積差が小さい半導体装置においては、外部接続端子はエリア状に設けられる場合が多い。
【００４１】
また、本発明の半導体用接着シートの特性として、前記接着シートを支持部材の所望の位置に熱圧着する工程や、ワイヤーボンディングで接続する工程等、加熱される工程において、接着剤層からの揮発分を抑制できる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
＜実施例、及び比較例の半導体用接着シートの作製方法＞
エポキシ樹脂としてＹＤＣＮ−７００−１０（ｏ-クレゾールノボラック型、エポキシ当量２０３ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製、商品名）、ＹＤＦ−８１７０Ｃ（ビスフェノールＦ型、エポキシ当量１６０ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製、商品名）、ＺＸ−１５４０（脂肪族ポリグリシジルエ−テル、エポキシ当量１１５ｇ／ｅｑ、東都化成株式会社製、商品名）、フェノール樹脂としてミレックスＸＬＣ−ＬＬ（フェノールアラルキル樹脂、三井化学株式会社製商品名）、これら熱硬化成分５０質量部に対して、シランカップリング剤として、Ａ−１８９（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、日本ユニカー株式会社製）２質量部、およびＡ−１１６０（３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、日本ユニカー株式会社製）７質量部、またフィラーとして、ＳＯ−Ｃ２（株式会社アドマテック製商品名、シリカ、比表面積７ｍ２／ｇ、平均一次粒径０．５μｍ）２５０質量部、アエロジルＲ９７２（日本アエロジル株式会社製商品名、シリカ、平均一次粒径０．０１６μｍ）２０質量部からなる組成物に、シクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、さらにビーズミルを用いて９０分間混練した。これにグリシジル（メタ）クリレート２〜６質量％を含むアクリルゴムＨＴＲ−８６０Ｐ−３（ナガセケムテック株式会社製商品名、重量平均分子量８０万）６５０質量部、硬化促進剤としてキュアゾール２ＰＺ−ＣＮ（四国化成工業株式会社製商品名、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール）０．１質量部を混合攪拌し、真空脱気した。ワニスを厚さ３８μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１３０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が２０μｍのＢステージ状態（硬化前）の塗膜を形成し、キャリアフィルムを備えた半導体用接着シートを作製した。以下同様に表１の各接着シートを作製した。表１に実施例１、比較例１〜２の配合質量部を示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
信頼性評価として、以下の二種類の方法で評価を行った。
【００４５】
（評価方法１）
評価方法１として、上記で得られた半導体用接着シートにポリイミドテープ（ユーピレックス５０Ｓ、宇部興産株式会社製）を温度７０℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件でホットロールラミネーターを用いて両面貼りあわせ、１７０℃で３時間硬化させた後、吸湿処理（温度８５℃、湿度８５％ＲＨ雰囲気下、４８時間）を行い、１０ｍｍ口のポンチで打ち抜き、所定の温度に設定したホットプレート上に置き、接着シートが発泡した場合は、「×」、１分間設置後も変化がない場合は「○」として評価した。この高温度発泡性の評価を評価方法１とした。
【００４６】
（評価方法２）
評価方法２として、大きさ５×５ｍｍ口の半導体用接着シートを半導体チップ（５×５ｍｍ口）に温度７０℃、圧力０．３ＭＰａ、速度０．３ｍ／分の条件でホットロールラミネーターを用いて貼りあわせ、その後０．１ＭＰａ、５ｓ、１２０℃の条件で有機基板［ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたＦＲ−４にパッケージ基板用ソルダーレジストＡＵＳ３０８（太陽インキ製造株式会社製）を塗布した基板］に圧着し、１７０℃３ｈ硬化させた後、吸湿処理（温度８５℃、湿度８５％ＲＨ雰囲気下、４８時間）後の半導体用接着シートと基板の接着力を２６５℃の条件下でダイシェア強度測定（Ｄａｇｅ社製、測定温度１８０℃）により測定を行った。吸湿処理後の接着力／吸湿処理前の接着力が０．７以上であったものを「○」、０．７未満であったものを「×」として評価した。この高温度接着維持性の評価を評価方法２とした。
【００４７】
【表２】
【００４８】
表２から、脂肪族エポキシ樹脂を用いない比較例１、２は、いずれも、２２０℃以上の高温度で発泡するようになり、また、吸湿処理後の接着力は、比較例１で低下した。これに対し、本発明の脂肪族エポキシ樹脂と高分子量成分を用いた半導体用接着シートは、２００〜２４０℃の高温度でも発泡することなく、また、吸湿処理後の接着力も高く良好でいずれの評価においても信頼性に優れることがわかった。
以上に説明したとおり、本発明によって、半導体搭載用基板に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に必要な応力緩和性、基板凹凸埋込性を有し、さらに、耐熱性、耐湿性を有する半導体用接着シート並びにこれを用いたダイシング一体型半導体用接着シートを提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子量成分と、脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を含むことを特徴とする半導体用接着シート。
【請求項２】
上記高分子量成分のＴｇが、−１０〜６０℃、重量平均分子量が２万〜１００万である求項１に記載の半導体用接着シート。
【請求項３】
上記高分子量成分を樹脂成分中８０〜９５質量％、脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を樹脂成分中２〜２０重量％含有する請求項１または請求項２に記載の半導体用接着シート。
【請求項４】
上記脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂のエポキシ当量が、１００〜２５０ｇ／ｅｑである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体用接着シート。
【請求項５】
さらに、フィラーを１〜６０質量％含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の半導体用接着シート。
【請求項６】
フィラーの平均一次粒径が、０．００５〜０．６μｍである請求項５に記載の半導体用接着シート。
【請求項７】
フィラーの平均一次粒径が、０．００５〜０．１μｍであるフィラーを１〜１５質量％含有する請求項５又は請求項６に記載の半導体用接着シート。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体用接着シートと、ダイシングテープを積層してなるダイシング一体型半導体用接着シート。
【請求項１】
高分子量成分と、脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を含むことを特徴とする半導体用接着シート。
【請求項２】
上記高分子量成分のＴｇが、−１０〜６０℃、重量平均分子量が２万〜１００万である求項１に記載の半導体用接着シート。
【請求項３】
上記高分子量成分を樹脂成分中８０〜９５質量％、脂肪族エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂のいずれかまたは両方を樹脂成分中２〜２０重量％含有する請求項１または請求項２に記載の半導体用接着シート。
【請求項４】
上記脂肪族エポキシ樹脂又は脂環式エポキシ樹脂のエポキシ当量が、１００〜２５０ｇ／ｅｑである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体用接着シート。
【請求項５】
さらに、フィラーを１〜６０質量％含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の半導体用接着シート。
【請求項６】
フィラーの平均一次粒径が、０．００５〜０．６μｍである請求項５に記載の半導体用接着シート。
【請求項７】
フィラーの平均一次粒径が、０．００５〜０．１μｍであるフィラーを１〜１５質量％含有する請求項５又は請求項６に記載の半導体用接着シート。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体用接着シートと、ダイシングテープを積層してなるダイシング一体型半導体用接着シート。
【公開番号】特開２０１１−１５９６９３（Ｐ２０１１−１５９６９３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４１８（Ｐ２０１０−１８４１８）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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