半導体装置製造用の接着シート、半導体装置製造用の接着シートを有する半導体装置、及び、半導体装置の製造方法
【課題】 半導体ウエハ等の割れや欠けを抑制するとともに、化学的安定性があり、且つ、物性コントロールの容易な半導体装置製造用の接着シートを提供すること。
【解決手段】 カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有する半導体装置製造用の接着シート。
【解決手段】 カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有する半導体装置製造用の接着シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体装置製造用の接着シート、半導体装置製造用の接着シートを有する半導体装置、及び、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や、携帯オーディオ機器用のメモリパッケージチップを多段に積層したスタックドＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）が普及している。また、画像処理技術や携帯電話等の多機能化に伴い、パッケージの高密度化・高集積化・薄型化が推し進められている。
【０００３】
一方、半導体製造のプロセス中に外部から、ウェハの結晶基板に陽イオン（例えば、銅イオンや鉄イオン）が混入し、この陽イオンがウェハ上に形成された回路形成面に到達すると、電気特性が低下するといった問題があった。また、製品使用中に回路やワイヤーから陽イオンが発生し、電気特性が低下するといった問題があった。
【０００４】
上述した問題に対して、従来、ウェハの裏面を加工して破砕層（歪み）を形成し、この破砕層により陽イオンを捕捉して除去するエクストリンシック・ゲッタリング（以下、「ＥＧ」ともいう）や、ウェハの結晶基板中に酸素析出欠陥を形成し、この酸素析出欠陥により陽イオンを捕捉して除去するイントリンシック・ゲッタリング（以下、「ＩＧ」ともいう）が試みられている。
【０００５】
しかしながら、近年のウェハの薄型化に伴い、ＩＧの効果が小さくなるとともに、ウェハの割れや反りの原因となる裏面歪みが除去されることにより、ＥＧの効果が得られなくなり、ゲッタリングの効果が充分に得られなくなるという問題があった。
【０００６】
特許文献１には、銅イオンと錯形成し得る骨格を有する樹脂を含有する銅イオン吸着層を備えるフィルム状接着剤が記載されている。また、銅イオン吸着層の樹脂内部に銅イオンを化学的に吸着させることができ、銅を素材とする部材から発生する銅イオンの影響を従来よりも大幅に低減することができる、と記載されている。また、特許文献２、３には、イオン捕捉剤を含有する粘接着剤組成物が記載されており、このイオン捕捉剤は、塩素イオン等を捕捉する効果を有することが開示されている。また、特許文献４には、イオントラップ剤を含有するフィルム状接着剤が記載されており、このイオントラップ剤は、ハロゲン元素を捕捉することが記載されている。また、特許文献５には、陰イオン交換体を含む接着シートが記載されている。また、特許文献６には、キレート変性エポキシ樹脂を含み、内部のイオン性不純物を捕捉することが可能のシート状接着剤が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−５２１０９号公報
【特許文献２】特開２００９−２０３３３７号公報
【特許文献３】特開２００９−２０３３３８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１１６４５３号公報
【特許文献５】特開２００９−２５６６３０号公報
【特許文献６】特開２０１１−１０５８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２〜５のフィルム状接着剤等では陽イオンを捕捉することについては開示されていない。そのため、塩化物イオンを捕捉するだけでは、陽イオンに基づく電気特性の低下を防止することは困難である。また、特許文献２〜５に開示されているイオン捕捉剤、イオントラップ剤、陰イオン交換体は、無機系化合物である。そのため、フィルム状接着剤等の樹脂中での分散状態によってイオン捕捉性にバラツキが生じたり、ウエハに貼り合わせた際に、無機系化合物がウエハと接触して割れや欠けが発生することとなるといった問題がある。特に、近年では、接着シートの薄型化の要請があり、無機系化合物によるウエハの割れや欠けを抑制する必要がある。
【０００９】
また、特許文献１のフィルム状接着剤や特許文献６のシート状接着剤によれば、銅イオンを捕捉することができる。また、樹脂に銅イオンと錯形成し得る骨格があるため、無機系化合物がウエハと接触して割れや欠けが発生するといった問題は生じ難い。しかしながら、樹脂中の銅イオンと錯形成し得る骨格は、フィルム状接着剤等を構成する他の樹脂と反応するおそれがある。そのため、フィルム状接着剤等の化学的安定性が低下したり、フィルム状接着剤等の物性のコントロールが困難となり、必要特性が得られないこととなるといった問題がある。
【００１０】
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、半導体ウエハ等の割れや欠けを抑制するとともに、化学的安定性があり、且つ、物性コントロールの容易な半導体装置製造用の接着シート、当該半導体装置製造用の接着シートを有する半導体装置、及び、当該半導体装置製造用の接着シートを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく、半導体装置製造用の接着シートについて検討した。その結果、下記の構成を採用することにより、半導体ウエハ等の割れや欠けを抑制するとともに、化学的安定性があり、且つ、物性コントロールを容易とすることができることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明に係る半導体装置製造用の接着シートは、 カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有することを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物を有しているため、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する陽イオンを捕捉することができる。その結果、外部から混入する陽イオンがウェハ上に形成された回路形成面に到達し難くなり、電気特性の低下が抑えられて製品信頼性を向上させることができる。また、有機系錯体形成化合物であるため、仮に、接着時に半導体ウエハ等に接触したとしても、割れや欠けが発生することを抑制することができる。
【００１４】
また、接着シートを介して被着体に半導体ウエハを接着する際、一般的に被着体には凹凸があるため、気泡が混入する。この気泡は、通常、樹脂封止時に圧力等により封止樹脂等に拡散され、その影響が低減される。しかしながら、有機系錯体形成化合物として２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する化合物を使用した場合、熱可塑性樹脂にエポキシ基が存在すると、樹脂封止する前のワイヤーボンディング等の工程における熱履歴により、急激に硬化反応が進行し、樹脂封止工程において気泡を封止樹脂に拡散させることができなくなる。その結果、接着界面で気泡による剥離が発生することになる。特に、半導体チップを多層に積層する場合には、熱履歴が多くなり、気泡による剥離への影響は大きなものとなる。本発明によれば、熱可塑性樹脂がエポキシ基を有さないため、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する有機系錯体形成化合物との反応が抑制される。従って、接着シートの化学的安定性を向上させることができる。また、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する有機系錯体形成化合物との反応が抑制されるため、モールド工程前に急激に硬化反応が進行することを抑制でき、接着界面の気泡を封止樹脂等に拡散することが可能となる。これにより、接着界面での剥離を防止することができる。
【００１５】
また、前記構成によれば、熱可塑性樹脂がカルボキシル基を有するため、例えば、樹脂封止後の後硬化工程により、熱可塑性樹脂がある程度架橋し、接着界面での剥離を防止することができる。
【００１６】
すなわち、前記構成によれば、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有するため、当該半導体装置製造用の接着シートを用いて製造される半導体装置の製品信頼性を向上させることができる。
【００１７】
前記構成においては、半導体装置製造用の接着シートの総量１００重量部に対して、前記熱可塑性樹脂が５〜９５重量部、前記熱硬化性樹脂が５〜５０重量部、フィラーが０〜６０重量部、前記有機系錯体形成化合物が０．１〜５重量部の割合で含まれていることが好ましい。前記の各成分を前記数値範囲内とすることにより、半導体ウエハ等の割れや欠けをより抑制できるとともに、化学的安定性をより高くでき、且つ、物性コントロールをより容易とすることができる。
【００１８】
前記構成において、１０ｐｐｍの銅イオンを有する水溶液５０ｍｌ中に、重さ２．５ｇの半導体装置製造用の接着シートを浸漬し、１２０℃で２０時間放置した後の前記水溶液中の銅イオン濃度が、０〜９．９ｐｐｍであることが好ましい。前記構成によれば、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する銅イオンがより捕捉されることになる。その結果、外部から混入する銅イオンがウェハ上に形成された回路形成面により到達し難くなる。
【００１９】
また、本発明に係る半導体装置は、前記に記載の半導体装置製造用の接着シートを有することを特徴とする。前記構成によれば、前記に記載の半導体装置製造用の接着シートを有するため、製品信頼性が向上した半導体装置とすることができる。
【００２０】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記に記載の半導体装置製造用の接着シートを介して被着体に半導体チップを貼り付ける工程を具備することを特徴とする。前記構成によれば、前記に記載の半導体装置製造用の接着シートを有する半導体装置が製造されるため、製品信頼性が向上した半導体装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。
【図２】前記ダイシング・ダイボンドフィルムに於けるダイボンドフィルムを介して半導体チップを実装した例を示す断面模式図である。
【図３】前記ダイシング・ダイボンドフィルムに於けるダイボンドフィルムを介して半導体チップを３次元実装した例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の半導体装置製造用の接着シート（以下、単に「接着シート」ともいう）は、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有する。
【００２３】
前記接着シートは、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物を有しているため、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する陽イオンを捕捉することができる。その結果、外部から混入する陽イオンがウェハ上に形成された回路形成面に到達し難くなり、電気特性の低下が抑えられて製品信頼性を向上させることができる。また、有機系錯体形成化合物であるため、仮に、接着時に半導体ウエハ等に接触したとしても、割れや欠けが発生することを抑制することができる。
【００２４】
また、熱可塑性樹脂がエポキシ基を有さないため、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する化合物との反応が抑制される。従って、接着シートの化学的安定性を向上させることができる。また、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する化合物との反応が抑制されるため、モールド工程前に急激に硬化反応が進行することを抑制でき、接着界面の気泡を封止樹脂等に拡散することが可能となる。これにより、接着界面での剥離を防止することができる。
【００２５】
また、熱可塑性樹脂がカルボキシル基を有するため、例えば、樹脂封止後の後硬化工程により、熱可塑性樹脂がある程度架橋し、接着界面での剥離を防止することができる。
【００２６】
すなわち、前記接着シートによれば、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有するため、当該半導体装置製造用の接着シートを用いて製造される半導体装置の製品信頼性を向上させることができる。
【００２７】
前記有機系錯体形成化合物は、有機溶媒に可溶であることが好ましい。有機系錯体形成化合物が有機溶媒に可溶であると、容易にかつ好適に樹脂中に分散させることができる。なお、本発明において、有機系錯体形成化合物が有機溶媒に可溶であるとは、例えば、有機溶媒としてのメチルエチルケトン１００重量部に対して有機系錯体形成化合物１重量部が懸濁などを生じさせることなく溶解可能であることをいう。
【００２８】
本発明において、前記有機系錯体形成化合物と錯体を形成する陽イオンとしては、陽イオンであれば特に制限されないが、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｖ等のイオンを挙げることができる。
【００２９】
（有機系錯体形成化合物）
前記有機系錯体形成化合物は、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成するものであれば、特に制限されるものではないが、好適に陽イオンを捕捉でき、且つ、前記熱可塑性樹脂の有するカルボキシル基との反応を抑制する観点から、タンニン、タンニン誘導体（没食子酸、没食子酸メチル、ピロガロール）などが挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。前記有機系錯体形成化合物としては、微粉末状のもの、有機溶媒に溶解し易いもの、又は、液状のものが好ましい。
【００３０】
前記接着シートは、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂とを含有する。前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は２種以上を併用して用いることができ、特に、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の少なくともいずれか一方を用いることが好ましい。特に、エポキシ樹脂を用いると、高温（例えば、１７５〜２６０℃）での高い接着力が得られる。従って、有機系錯体形成化合物とエポキシ樹脂とを組み合わせて使用することにより、高温での接着力が高い接着シートを得ることができる。
【００３１】
前記エポキシ樹脂は、接着剤組成物として一般に用いられるものであれば特に限定は無く、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、臭素化ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＦ型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性等に優れるからである。
【００３２】
更に、前記フェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。
【００３３】
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂との配合割合は、例えば、前記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が０．５〜２．０当量になるように配合することが好適である。より好適なのは、０．８〜１．２当量である。即ち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。
【００３４】
前記熱可塑性樹脂としては、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さないものであれば、特に限定されないが、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン―酢酸ビニル共重合体、エチレン―アクリル酸共重合体、エチレン―アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴやＰＢＴ等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。
【００３５】
前記アクリル樹脂としては、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さないものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、炭素数３０以下、特に炭素数４〜１８の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルと、カルボキシル基含有モノマーとの共重合体が挙げられる。前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、へプチル基、シクロヘキシル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。また、カルボキシル基含有モノマーとしては、カルボン酸ビニル、酢酸ビニル等が挙げられる。
【００３６】
前記接着シートのなかでも、接着シートの総量１００重量部に対して、前記熱可塑性樹脂が５〜９５重量部（より好ましくは１０〜９０重量部）、前記熱硬化性樹脂が５〜５５重量部（より好ましくは１０〜５０重量部）、フィラーが０〜６０重量部（より好ましくは０〜５０重量部）、前記有機系錯体形成化合物が０．１〜５重量部（より好ましくは０．５〜３重量部）の割合で含まれていることが好ましい。前記の各成分を前記数値範囲内とすることにより、半導体ウエハ等の割れや欠けをより抑制できるとともに、化学的安定性をより高くでき、且つ、物性コントロールをより容易とすることができる。
【００３７】
前記接着シートは、１０ｐｐｍの銅イオンを有する水溶液５０ｍｌ中に、重さ２．５ｇの接着シートを浸漬し、１２０℃で２０時間放置した後の前記水溶液中の銅イオン濃度が、０〜９．９ｐｐｍであることが好ましく、０〜９．５ｐｐｍであることがより好ましく、０〜８ｐｐｍであることがさらに好ましい。前記接着シートは、１０ｐｐｍの銅イオンを有する水溶液５０ｍｌ中に、重さ２．５ｇの接着シートを浸漬し、１２０℃で２０時間放置した後の水溶液中の銅イオン濃度が、０〜９．９ｐｐｍであると、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する陽イオンがより捕捉され易い。その結果、外部から混入する陽イオンがウェハ上に形成された回路形成面により到達し難くなり、電気特性の低下が抑えられてより製品信頼性を向上させることができる。
【００３８】
前記接着シートを予めある程度架橋をさせておく場合には、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。
【００３９】
前記架橋剤としては、従来公知のものを採用することができる。特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。架橋剤の添加量としては、前記の重合体１００重量部に対し、通常０．０５〜７重量部とするのが好ましい。架橋剤の量が７重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、０．０５重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、この様なポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。
【００４０】
また、前記接着シートには、その用途に応じてフィラーを適宜配合することができる。フィラーの配合は、前記接着シートへの導電性の付与や熱伝導性の向上、弾性率の調節等を可能とする。前記フィラーとしては、無機フィラー、及び、有機フィラーが挙げられるが、取り扱い性の向上、熱電導性の向上、溶融粘度の調整、チキソトロピック性付与等の特性の観点から、無機フィラーが好ましい。前記無機フィラーとしては、特に制限はなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウィスカ、窒化ほう素、結晶質シリカ、非晶質シリカ等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。熱電導性の向上の観点からは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶質シリカ、非晶質シリカが好ましい。また、上記各特性のバランスがよいという観点からは、結晶質シリカ、又は、非晶質シリカが好ましい。また、導電性の付与、熱電導性の向上等の目的で、無機フィラーとして、導電性物質（導電フィラー）を用いることとしてもよい。導電フィラーとしては、銀、アルミニウム、金、胴、ニッケル、導電性合金等を球状、針状、フレーク状とした金属粉、アルミナ等の金属酸化物、アモルファスカーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。
【００４１】
前記フィラーの平均粒径は、０．００１〜１μｍとすることができる。前記フィラーの平均粒径を０．００１μｍ以上とすることにより、被着体への濡れ性、及び、接着性を良好とすることができる。また、１μｍ以下とすることにより、上記各特性の付与のために加えたフィラーの効果を十分なものとすることができるとともに、耐熱性を確保することができる。なお、フィラーの平均粒径は、例えば、光度式の粒度分布計（ＨＯＲＩＢＡ製、装置名；ＬＡ−９１０）により求めた値である。
【００４２】
なお、前記接着シートには、前記有機系錯体形成化合物以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、陰イオン捕捉剤、分散剤、酸化防止剤、シランカップリング剤、硬化促進剤などが挙げられる。これらは、単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。
【００４３】
前記接着シートを形成するための接着剤組成物の製造方法としては、特に限定されず、例えば、前記熱硬化性樹脂、前記熱可塑性樹脂、及び、前記有機系錯体形成化合物と、必要に応じて、他の添加剤等を容器に投入して、有機溶媒に溶解させ、均一になるように攪拌することによって接着剤組成物溶液として得ることができる。
【００４４】
前記有機溶媒としては、接着シートを構成する成分を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ-メチルピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン等が挙げられる。乾燥速度が速く、安価で入手できる点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを使用することが好ましい。なかでも、前記有機系錯体形成化合物を溶解可能であるメチルエチルケトンがより好ましい。
【００４５】
本実施形態に係る接着シートは、例えば、次の通りにして作製される。先ず、前記接着剤組成物溶液を作製する。次に、接着剤組成物溶液を基材セパレータ上に所定厚みとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させる。基材セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙等が使用可能である。また、塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度７０〜１６０℃、乾燥時間１〜５分間の範囲内で行われる。これにより、本実施形態に係る接着シートが得られる。
【００４６】
（半導体装置の製造方法）
次に、前記接着シートをダイボンドフィルムとして使用した場合における半導体装置の製造方法の一実施形態について説明する。以下では、従来公知のダイシングフィルムに、本実施形態に係る接着シート３（以下、ダイボンドフィルム３ともいう）が積層されたダイシング・ダイボンドフィルム１０を用いた半導体装置の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るダイシングフィルムは、基材１上に粘着剤層２が積層された構造である。図１は、本実施形態に係るダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。図２は、前記ダイシング・ダイボンドフィルムに於けるダイボンドフィルムを介して半導体チップを実装した例を示す断面模式図である。
【００４７】
先ず、図１に示すように、ダイシング・ダイボンドフィルム１０に於けるダイボンドフィルム３の半導体ウェハ貼り付け部分３ａ上に半導体ウェハ４を圧着し、これを接着保持させて固定する（マウント工程）。本工程は、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行う。
【００４８】
次に、半導体ウェハ４のダイシングを行う。これにより、半導体ウェハ４を所定のサイズに切断して個片化し、半導体チップ５を製造する。ダイシングは、例えば半導体ウェハ４の回路面側から常法に従い行われる。また、本工程では、例えばダイシング・ダイボンドフィルム１０まで切込みを行なうフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウェハは、ダイシング・ダイボンドフィルム１０により接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウェハ４の破損も抑制できる。
【００４９】
ダイシング・ダイボンドフィルム１０に接着固定された半導体チップを剥離する為に、半導体チップ５のピックアップを行う。ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップ５をダイシング・ダイボンドフィルム１０側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップ５をピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。
【００５０】
ここでピックアップは、粘着剤層２が紫外線硬化型の場合、該粘着剤層２に紫外線を照射した後に行う。これにより、粘着剤層２のダイボンドフィルム３に対する粘着力が低下し、半導体チップ５の剥離が容易になる。その結果、半導体チップを損傷させることなくピックアップが可能となる。
【００５１】
次に、図２に示すように、ダイシングにより形成された半導体チップ５を、ダイボンドフィルム３を介して被着体６にダイボンドする。ダイボンドは圧着により行われる。ダイボンドの条件としては特に限定されず、適宜必要に応じて設定することができる。具体的には、例えば、ダイボンド温度８０〜１６０℃、ボンディング圧力５Ｎ〜１５Ｎ、ボンディング時間１〜１０秒の範囲内で行うことができる。
【００５２】
次に、被着体６の端子部（インナーリード）の先端と半導体チップ５上の電極パッド（図示しない）とをボンディングワイヤー７で電気的に接続するワイヤーボンディング工程を行う。前記ボンディングワイヤー７としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、８０〜２５０℃、好ましくは８０〜２２０℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。結線は、前記温度範囲内となる様に加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着エネルギーの併用により行われる。
【００５３】
尚、ワイヤーボンディング工程は、加熱処理によりダイボンドフィルム３を熱硬化させることなく行う。この場合、ダイボンドフィルム３の２５℃における剪断接着力は、被着体６に対し０．２ＭＰａ以上であることが好ましく、０．２〜１０ＭＰａであることがより好ましい。前記剪断接着力を０．２ＭＰａ以上にすることにより、ダイボンドフィルム３を熱硬化させることなくワイヤーボンディング工程を行っても、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、ダイボンドフィルム３と半導体チップ５又は被着体６との接着面でずり変形を生じることがない。即ち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体素子が動くことがなく、これにより、ワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止する。
【００５４】
ダイボンドフィルム３は、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有している。そのため、ワイヤーボンディング工程における熱履歴によっても、エポキシ基を有さない前記熱可塑性樹脂と前記有機系錯体形成化合物とはほとんど反応しない。その結果、急激にダイボンドフィルム３の硬化反応が進行することが抑制されている。
【００５５】
続いて、封止樹脂８により半導体チップ５を封止する封止工程を行う。本工程は、被着体６に搭載された半導体チップ５やボンディングワイヤー７を保護する為に行われる。本工程は、封止用の樹脂を金型で成型することにより行う。封止樹脂８としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、通常１７５℃で６０〜９０秒間行われるが、本発明はこれに限定されず、例えば１６５〜１８５℃で、数分間キュアすることができる。
【００５６】
前記マウント工程においては、一般的に半導体ウエハ４には微細な凹凸があるため、半導体４とダイボンドフィルム３との界面等に気泡が混入している。本封止工程では、この気泡が、樹脂封止時の圧力等により封止樹脂８等に拡散され、その影響が低減される。なお、前記の通り、ダイボンドフィルム３は、ワイヤーボンディング工程における熱履歴による、急激な硬化反応の進行が抑制されている。その結果、封止工程において気泡を容易に拡散させることができ、接着界面での気泡による剥離を防止することができる。
【００５７】
次に、後硬化工程に於いて、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂８を完全に硬化させる。封止工程に於いてダイボンドフィルム３が熱硬化されない場合でも、本工程に於いて封止樹脂８の硬化と共にダイボンドフィルム３を熱硬化させて接着固定が可能になる。本工程に於ける加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば１６５〜１８５℃の範囲内であり、加熱時間は０．５〜８時間程度である。
【００５８】
また、接着シート（ダイボンドフィルム）は、図３に示すように、複数の半導体チップを積層して３次元実装をする場合にも好適に用いることができる。図３は、ダイボンドフィルムを介して半導体チップを３次元実装した例を示す断面模式図である。図３に示す３次元実装の場合、先ず半導体チップと同サイズとなる様に切り出した少なくとも１つのダイボンドフィルム３を被着体６上に貼り付けた後、ダイボンドフィルム３を介して半導体チップ５を、そのワイヤーボンド面が上側となる様にして貼り付ける。次に、ダイボンドフィルム１３を半導体チップ５の電極パッド部分を避けて貼り付ける。更に、他の半導体チップ１５をダイボンドフィルム１３上に、そのワイヤーボンド面が上側となる様にしてダイボンドする。
【００５９】
次に、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体チップ５及び他の半導体チップ１５に於けるそれぞれの電極パッドと、被着体６とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する。尚、本工程は、ダイボンドフィルム３、１３の加熱工程を経ることなく実施される。
【００６０】
続いて、封止樹脂８により半導体チップ５等を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させる。次に、後硬化工程に於いて、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂８を完全に硬化させる。
【００６１】
半導体チップを多層に積層する場合には、ワイヤーボンディング工程等の熱履歴が多くなり、ダイボンドフィルムと半導体チップとの界面に存在する気泡による剥離への影響は大きなものとなる。しかしながら、エポキシ基を有さない前記熱可塑性樹脂と前記有機系錯体形成化合物とはほとんど反応しない。その結果、急激にダイボンドフィルム３、１３の硬化反応が進行することが抑制されている。従って、封止工程において気泡を容易に拡散させることができ、接着界面での気泡による剥離を防止することができる。
【００６２】
上述した実施形態では、前記接着シートがダイボンドフィルムである場合について説明したが、前記接着シートは、半導体装置の製造に用いられるものであれば特に制限されない。フリップチップ型半導体装置の半導体チップの裏面を保護する保護フィルムや、フリップチップ型半導体装置の半導体チップの表面と被着体との間を封止するための封止シートであってもよい。前記接着シートは、前記接着シートを介して被着体に半導体チップを貼り付ける工程を具備する半導体装置の製造方法に用いられる。前記接着シートを介して被着体に半導体チップを貼り付ける工程は、従来公知の貼り付け工程を採用できる。また、前記半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は、前記接着シートを有する半導体装置となる。
【実施例】
【００６３】
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の要旨をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、以下において、部とあるのは重量部を意味する。
【００６４】
（実施例１）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ２９．９７部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．９９５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．９９５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５９．９４部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） ０．１部
【００６５】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの実施例１に係る接着シートを作製した。
【００６６】
（実施例２）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ２８．５部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．７５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．７５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５７部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） ５部
【００６７】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの実施例２に係る接着シートを作製した。
【００６８】
（実施例３）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ２７部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５４部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） １０部
【００６９】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの実施例３に係る接着シートを作製した。
【００７０】
（比較例１）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてエポキシ基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−Ｐ３、重量平均分子量８５万） ２８．５部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．７５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．７５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５７部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） ５部
【００７１】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの比較例１に係る接着シートを作製した。
【００７２】
（比較例２）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基として水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−６００ＴＥＡ、重量平均分子量１２０万） ２８．５部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．７５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．７５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５７部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） ５部
【００７３】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの比較例２に係る接着シートを作製した。
【００７４】
（比較例３）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ２８．５部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．７５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．７５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５７部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（城北化学（株）社製、ＴＴ−ＬＸ、トリアゾール化合物）
５部
【００７５】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの比較例３に係る接着シートを作製した。
【００７６】
（比較例４）
下記（ａ）〜（ｄ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ３０部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
６０部
【００７７】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの比較例４に係る接着シートを作製した。
【００７８】
（銅イオン捕捉性評価）
実施例、及び、比較例の接着シート（厚さ２０μｍ）を、それぞれ２４０ｍｍ×３００ｍｍの大きさ（約２．５ｇ）に切り出し、５回、半分に折り曲げ３７．５ｍｍ×６０ｍｍのサイズにしたものを、直径５８ｍｍ、高さ３７ｍｍの円柱状の密閉式テフロン（登録商標）製容器にいれ、１０ｐｐｍの銅（ＩＩ）イオン水溶液５０ｍｌを加えた。その後、恒温乾燥機（エスペック（株）製、ＰＶ−２３１）に１２０℃で２０時間放置した。フィルムを取り出した後、ＩＣＰ−ＡＥＳ（エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製、ＳＰＳ−１７００ＨＶＲ）を用いて水溶液中の銅イオンの濃度を測定した。水溶液中の銅イオンの濃度が０〜９．８ｐｐｍの場合を○とし、９．８ｐｐｍより大きい場合を×とした。結果を表１に示す。
【００７９】
（ボイド消失性）
実施例、及び、比較例の接着シート（厚さ２０μｍ）をそれぞれ温度４０℃の条件下で１０ｍｍ角の半導体チップに貼り付け、更に各接着シートを介して半導体チップをＢＧＡ基板にマウントした。マウント条件は、温度１２０℃、圧力０．１ＭＰａ、１秒とした。次に、半導体チップがマウントされたＢＧＡ基板を、乾燥機にて１７５℃で３０分間熱処理し、その後封止樹脂（日東電工（株）社製、ＧＥ−１００）でパッケージングした。封止条件は加熱温度１７５℃、９０秒とした。続いて、封止後の半導体装置をガラスカッターで切断し、その断面を超音波顕微鏡で観察して、各接着シートとＢＧＡ基板の貼り合わせ面に於けるボイド面積を測定した。ボイド面積が貼り合わせ面積に対し５０％未満の場合を○、５０％以上の場合を×とした。結果を下記表１に示す。
【００８０】
（耐湿リフロー性）
実施例、及び、比較例の接着シート（厚さ２０μｍ）をそれぞれ温度４０℃の条件下で１０ｍｍ角の半導体チップに貼り付け、更に各接着シートを介して半導体チップをＢＧＡ基板にマウントした。マウント条件は、温度１２０℃、圧力０．１ＭＰａ、１秒とした。次に、半導体チップがマウントされたＢＧＡ基板を、乾燥機にて１７５℃で３０分間熱処理し、その後封止樹脂（日東電工（株）社製、ＧＥ−１００）でパッケージングした。封止条件は加熱温度１７５℃、９０秒とした。その後、８５℃、６０％Ｒｈ、１６８時間の条件下で吸湿を行い、更に２６０℃以上で１０秒間保持する様に設定したＩＲリフロー炉に、前記半導体チップをマウントしたＢＧＡ基板を載置した。その後、封止後の半導体装置をガラスカッターで切断し、その断面を超音波顕微鏡で観察して、各熱硬化型ダイボンドフィルムとＢＧＡ基板の境界における剥離の有無を確認した。確認は半導体チップ９個に対し行い、剥離が生じている半導体チップが３個以下の場合を○、４個以上の場合を×とした。結果を下記表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
（結果）
実施例では、銅イオン捕捉性、ボイド消失性、耐湿リフロー性ともに良好な結果を示した。一方、比較例１では、没食子酸ドデシルとアクリル樹脂の有するエポキシ基とが反応し、急激に硬化が進み、モールド時のボイド消失性が低下した。また、比較例２では、アクリル樹脂に硬化性樹脂や有機系錯体形成化合物（２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する有機系錯体形成化合物）と反応する官能基が無いため、モールド時のボイド消失性は確保できる。しかしながら、アクリル樹脂が架橋していないため、リフロー試験に耐えられず、接着界面で剥離が起きてボイドが発生した。また、比較例３では、ＴＴ−ＬＸは、接着シートを構成する樹脂と反応性を持たないが、塩基性触媒として働くため、熱履歴によりエポキシ基とカルボキシル基、又は、エポキシ基とフェノール基との反応を促進し、モールド時のボイド消失性が低下した。また、比較例４では、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物が含有されていないため、金属イオンを捕捉することができなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体装置製造用の接着シート、半導体装置製造用の接着シートを有する半導体装置、及び、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や、携帯オーディオ機器用のメモリパッケージチップを多段に積層したスタックドＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）が普及している。また、画像処理技術や携帯電話等の多機能化に伴い、パッケージの高密度化・高集積化・薄型化が推し進められている。
【０００３】
一方、半導体製造のプロセス中に外部から、ウェハの結晶基板に陽イオン（例えば、銅イオンや鉄イオン）が混入し、この陽イオンがウェハ上に形成された回路形成面に到達すると、電気特性が低下するといった問題があった。また、製品使用中に回路やワイヤーから陽イオンが発生し、電気特性が低下するといった問題があった。
【０００４】
上述した問題に対して、従来、ウェハの裏面を加工して破砕層（歪み）を形成し、この破砕層により陽イオンを捕捉して除去するエクストリンシック・ゲッタリング（以下、「ＥＧ」ともいう）や、ウェハの結晶基板中に酸素析出欠陥を形成し、この酸素析出欠陥により陽イオンを捕捉して除去するイントリンシック・ゲッタリング（以下、「ＩＧ」ともいう）が試みられている。
【０００５】
しかしながら、近年のウェハの薄型化に伴い、ＩＧの効果が小さくなるとともに、ウェハの割れや反りの原因となる裏面歪みが除去されることにより、ＥＧの効果が得られなくなり、ゲッタリングの効果が充分に得られなくなるという問題があった。
【０００６】
特許文献１には、銅イオンと錯形成し得る骨格を有する樹脂を含有する銅イオン吸着層を備えるフィルム状接着剤が記載されている。また、銅イオン吸着層の樹脂内部に銅イオンを化学的に吸着させることができ、銅を素材とする部材から発生する銅イオンの影響を従来よりも大幅に低減することができる、と記載されている。また、特許文献２、３には、イオン捕捉剤を含有する粘接着剤組成物が記載されており、このイオン捕捉剤は、塩素イオン等を捕捉する効果を有することが開示されている。また、特許文献４には、イオントラップ剤を含有するフィルム状接着剤が記載されており、このイオントラップ剤は、ハロゲン元素を捕捉することが記載されている。また、特許文献５には、陰イオン交換体を含む接着シートが記載されている。また、特許文献６には、キレート変性エポキシ樹脂を含み、内部のイオン性不純物を捕捉することが可能のシート状接着剤が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−５２１０９号公報
【特許文献２】特開２００９−２０３３３７号公報
【特許文献３】特開２００９−２０３３３８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１１６４５３号公報
【特許文献５】特開２００９−２５６６３０号公報
【特許文献６】特開２０１１−１０５８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２〜５のフィルム状接着剤等では陽イオンを捕捉することについては開示されていない。そのため、塩化物イオンを捕捉するだけでは、陽イオンに基づく電気特性の低下を防止することは困難である。また、特許文献２〜５に開示されているイオン捕捉剤、イオントラップ剤、陰イオン交換体は、無機系化合物である。そのため、フィルム状接着剤等の樹脂中での分散状態によってイオン捕捉性にバラツキが生じたり、ウエハに貼り合わせた際に、無機系化合物がウエハと接触して割れや欠けが発生することとなるといった問題がある。特に、近年では、接着シートの薄型化の要請があり、無機系化合物によるウエハの割れや欠けを抑制する必要がある。
【０００９】
また、特許文献１のフィルム状接着剤や特許文献６のシート状接着剤によれば、銅イオンを捕捉することができる。また、樹脂に銅イオンと錯形成し得る骨格があるため、無機系化合物がウエハと接触して割れや欠けが発生するといった問題は生じ難い。しかしながら、樹脂中の銅イオンと錯形成し得る骨格は、フィルム状接着剤等を構成する他の樹脂と反応するおそれがある。そのため、フィルム状接着剤等の化学的安定性が低下したり、フィルム状接着剤等の物性のコントロールが困難となり、必要特性が得られないこととなるといった問題がある。
【００１０】
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、半導体ウエハ等の割れや欠けを抑制するとともに、化学的安定性があり、且つ、物性コントロールの容易な半導体装置製造用の接着シート、当該半導体装置製造用の接着シートを有する半導体装置、及び、当該半導体装置製造用の接着シートを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく、半導体装置製造用の接着シートについて検討した。その結果、下記の構成を採用することにより、半導体ウエハ等の割れや欠けを抑制するとともに、化学的安定性があり、且つ、物性コントロールを容易とすることができることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明に係る半導体装置製造用の接着シートは、 カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有することを特徴とする。
【００１３】
前記構成によれば、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物を有しているため、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する陽イオンを捕捉することができる。その結果、外部から混入する陽イオンがウェハ上に形成された回路形成面に到達し難くなり、電気特性の低下が抑えられて製品信頼性を向上させることができる。また、有機系錯体形成化合物であるため、仮に、接着時に半導体ウエハ等に接触したとしても、割れや欠けが発生することを抑制することができる。
【００１４】
また、接着シートを介して被着体に半導体ウエハを接着する際、一般的に被着体には凹凸があるため、気泡が混入する。この気泡は、通常、樹脂封止時に圧力等により封止樹脂等に拡散され、その影響が低減される。しかしながら、有機系錯体形成化合物として２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する化合物を使用した場合、熱可塑性樹脂にエポキシ基が存在すると、樹脂封止する前のワイヤーボンディング等の工程における熱履歴により、急激に硬化反応が進行し、樹脂封止工程において気泡を封止樹脂に拡散させることができなくなる。その結果、接着界面で気泡による剥離が発生することになる。特に、半導体チップを多層に積層する場合には、熱履歴が多くなり、気泡による剥離への影響は大きなものとなる。本発明によれば、熱可塑性樹脂がエポキシ基を有さないため、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する有機系錯体形成化合物との反応が抑制される。従って、接着シートの化学的安定性を向上させることができる。また、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する有機系錯体形成化合物との反応が抑制されるため、モールド工程前に急激に硬化反応が進行することを抑制でき、接着界面の気泡を封止樹脂等に拡散することが可能となる。これにより、接着界面での剥離を防止することができる。
【００１５】
また、前記構成によれば、熱可塑性樹脂がカルボキシル基を有するため、例えば、樹脂封止後の後硬化工程により、熱可塑性樹脂がある程度架橋し、接着界面での剥離を防止することができる。
【００１６】
すなわち、前記構成によれば、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有するため、当該半導体装置製造用の接着シートを用いて製造される半導体装置の製品信頼性を向上させることができる。
【００１７】
前記構成においては、半導体装置製造用の接着シートの総量１００重量部に対して、前記熱可塑性樹脂が５〜９５重量部、前記熱硬化性樹脂が５〜５０重量部、フィラーが０〜６０重量部、前記有機系錯体形成化合物が０．１〜５重量部の割合で含まれていることが好ましい。前記の各成分を前記数値範囲内とすることにより、半導体ウエハ等の割れや欠けをより抑制できるとともに、化学的安定性をより高くでき、且つ、物性コントロールをより容易とすることができる。
【００１８】
前記構成において、１０ｐｐｍの銅イオンを有する水溶液５０ｍｌ中に、重さ２．５ｇの半導体装置製造用の接着シートを浸漬し、１２０℃で２０時間放置した後の前記水溶液中の銅イオン濃度が、０〜９．９ｐｐｍであることが好ましい。前記構成によれば、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する銅イオンがより捕捉されることになる。その結果、外部から混入する銅イオンがウェハ上に形成された回路形成面により到達し難くなる。
【００１９】
また、本発明に係る半導体装置は、前記に記載の半導体装置製造用の接着シートを有することを特徴とする。前記構成によれば、前記に記載の半導体装置製造用の接着シートを有するため、製品信頼性が向上した半導体装置とすることができる。
【００２０】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記に記載の半導体装置製造用の接着シートを介して被着体に半導体チップを貼り付ける工程を具備することを特徴とする。前記構成によれば、前記に記載の半導体装置製造用の接着シートを有する半導体装置が製造されるため、製品信頼性が向上した半導体装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。
【図２】前記ダイシング・ダイボンドフィルムに於けるダイボンドフィルムを介して半導体チップを実装した例を示す断面模式図である。
【図３】前記ダイシング・ダイボンドフィルムに於けるダイボンドフィルムを介して半導体チップを３次元実装した例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の半導体装置製造用の接着シート（以下、単に「接着シート」ともいう）は、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有する。
【００２３】
前記接着シートは、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物を有しているため、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する陽イオンを捕捉することができる。その結果、外部から混入する陽イオンがウェハ上に形成された回路形成面に到達し難くなり、電気特性の低下が抑えられて製品信頼性を向上させることができる。また、有機系錯体形成化合物であるため、仮に、接着時に半導体ウエハ等に接触したとしても、割れや欠けが発生することを抑制することができる。
【００２４】
また、熱可塑性樹脂がエポキシ基を有さないため、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する化合物との反応が抑制される。従って、接着シートの化学的安定性を向上させることができる。また、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する化合物との反応が抑制されるため、モールド工程前に急激に硬化反応が進行することを抑制でき、接着界面の気泡を封止樹脂等に拡散することが可能となる。これにより、接着界面での剥離を防止することができる。
【００２５】
また、熱可塑性樹脂がカルボキシル基を有するため、例えば、樹脂封止後の後硬化工程により、熱可塑性樹脂がある程度架橋し、接着界面での剥離を防止することができる。
【００２６】
すなわち、前記接着シートによれば、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有するため、当該半導体装置製造用の接着シートを用いて製造される半導体装置の製品信頼性を向上させることができる。
【００２７】
前記有機系錯体形成化合物は、有機溶媒に可溶であることが好ましい。有機系錯体形成化合物が有機溶媒に可溶であると、容易にかつ好適に樹脂中に分散させることができる。なお、本発明において、有機系錯体形成化合物が有機溶媒に可溶であるとは、例えば、有機溶媒としてのメチルエチルケトン１００重量部に対して有機系錯体形成化合物１重量部が懸濁などを生じさせることなく溶解可能であることをいう。
【００２８】
本発明において、前記有機系錯体形成化合物と錯体を形成する陽イオンとしては、陽イオンであれば特に制限されないが、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｖ等のイオンを挙げることができる。
【００２９】
（有機系錯体形成化合物）
前記有機系錯体形成化合物は、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成するものであれば、特に制限されるものではないが、好適に陽イオンを捕捉でき、且つ、前記熱可塑性樹脂の有するカルボキシル基との反応を抑制する観点から、タンニン、タンニン誘導体（没食子酸、没食子酸メチル、ピロガロール）などが挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。前記有機系錯体形成化合物としては、微粉末状のもの、有機溶媒に溶解し易いもの、又は、液状のものが好ましい。
【００３０】
前記接着シートは、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂とを含有する。前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は２種以上を併用して用いることができ、特に、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の少なくともいずれか一方を用いることが好ましい。特に、エポキシ樹脂を用いると、高温（例えば、１７５〜２６０℃）での高い接着力が得られる。従って、有機系錯体形成化合物とエポキシ樹脂とを組み合わせて使用することにより、高温での接着力が高い接着シートを得ることができる。
【００３１】
前記エポキシ樹脂は、接着剤組成物として一般に用いられるものであれば特に限定は無く、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、臭素化ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＡＦ型、ビフェニル型、ナフタレン型、フルオンレン型、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型、テトラフェニロールエタン型等の二官能エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂、又はヒダントイン型、トリスグリシジルイソシアヌレート型若しくはグリシジルアミン型等のエポキシ樹脂が用いられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのエポキシ樹脂のうちノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型樹脂又はテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂が特に好ましい。これらのエポキシ樹脂は、硬化剤としてのフェノール樹脂との反応性に富み、耐熱性等に優れるからである。
【００３２】
更に、前記フェノール樹脂は、前記エポキシ樹脂の硬化剤として作用するものであり、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらのフェノール樹脂のうちフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂が特に好ましい。半導体装置の接続信頼性を向上させることができるからである。
【００３３】
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂との配合割合は、例えば、前記エポキシ樹脂成分中のエポキシ基１当量当たりフェノール樹脂中の水酸基が０．５〜２．０当量になるように配合することが好適である。より好適なのは、０．８〜１．２当量である。即ち、両者の配合割合が前記範囲を外れると、十分な硬化反応が進まず、エポキシ樹脂硬化物の特性が劣化し易くなるからである。
【００３４】
前記熱可塑性樹脂としては、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さないものであれば、特に限定されないが、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン―酢酸ビニル共重合体、エチレン―アクリル酸共重合体、エチレン―アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴやＰＢＴ等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はフッ素樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。これらの熱可塑性樹脂のうち、イオン性不純物が少なく耐熱性が高く、半導体素子の信頼性を確保できるアクリル樹脂が特に好ましい。
【００３５】
前記アクリル樹脂としては、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さないものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、炭素数３０以下、特に炭素数４〜１８の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルと、カルボキシル基含有モノマーとの共重合体が挙げられる。前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、へプチル基、シクロヘキシル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。また、カルボキシル基含有モノマーとしては、カルボン酸ビニル、酢酸ビニル等が挙げられる。
【００３６】
前記接着シートのなかでも、接着シートの総量１００重量部に対して、前記熱可塑性樹脂が５〜９５重量部（より好ましくは１０〜９０重量部）、前記熱硬化性樹脂が５〜５５重量部（より好ましくは１０〜５０重量部）、フィラーが０〜６０重量部（より好ましくは０〜５０重量部）、前記有機系錯体形成化合物が０．１〜５重量部（より好ましくは０．５〜３重量部）の割合で含まれていることが好ましい。前記の各成分を前記数値範囲内とすることにより、半導体ウエハ等の割れや欠けをより抑制できるとともに、化学的安定性をより高くでき、且つ、物性コントロールをより容易とすることができる。
【００３７】
前記接着シートは、１０ｐｐｍの銅イオンを有する水溶液５０ｍｌ中に、重さ２．５ｇの接着シートを浸漬し、１２０℃で２０時間放置した後の前記水溶液中の銅イオン濃度が、０〜９．９ｐｐｍであることが好ましく、０〜９．５ｐｐｍであることがより好ましく、０〜８ｐｐｍであることがさらに好ましい。前記接着シートは、１０ｐｐｍの銅イオンを有する水溶液５０ｍｌ中に、重さ２．５ｇの接着シートを浸漬し、１２０℃で２０時間放置した後の水溶液中の銅イオン濃度が、０〜９．９ｐｐｍであると、半導体装置の製造における各種プロセス中に外部から混入する陽イオンがより捕捉され易い。その結果、外部から混入する陽イオンがウェハ上に形成された回路形成面により到達し難くなり、電気特性の低下が抑えられてより製品信頼性を向上させることができる。
【００３８】
前記接着シートを予めある程度架橋をさせておく場合には、重合体の分子鎖末端の官能基等と反応する多官能性化合物を架橋剤として添加させておくのがよい。これにより、高温下での接着特性を向上させ、耐熱性の改善を図ることができる。
【００３９】
前記架橋剤としては、従来公知のものを採用することができる。特に、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物がより好ましい。架橋剤の添加量としては、前記の重合体１００重量部に対し、通常０．０５〜７重量部とするのが好ましい。架橋剤の量が７重量部より多いと、接着力が低下するので好ましくない。その一方、０．０５重量部より少ないと、凝集力が不足するので好ましくない。また、この様なポリイソシアネート化合物と共に、必要に応じて、エポキシ樹脂等の他の多官能性化合物を一緒に含ませるようにしてもよい。
【００４０】
また、前記接着シートには、その用途に応じてフィラーを適宜配合することができる。フィラーの配合は、前記接着シートへの導電性の付与や熱伝導性の向上、弾性率の調節等を可能とする。前記フィラーとしては、無機フィラー、及び、有機フィラーが挙げられるが、取り扱い性の向上、熱電導性の向上、溶融粘度の調整、チキソトロピック性付与等の特性の観点から、無機フィラーが好ましい。前記無機フィラーとしては、特に制限はなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウィスカ、窒化ほう素、結晶質シリカ、非晶質シリカ等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。熱電導性の向上の観点からは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶質シリカ、非晶質シリカが好ましい。また、上記各特性のバランスがよいという観点からは、結晶質シリカ、又は、非晶質シリカが好ましい。また、導電性の付与、熱電導性の向上等の目的で、無機フィラーとして、導電性物質（導電フィラー）を用いることとしてもよい。導電フィラーとしては、銀、アルミニウム、金、胴、ニッケル、導電性合金等を球状、針状、フレーク状とした金属粉、アルミナ等の金属酸化物、アモルファスカーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。
【００４１】
前記フィラーの平均粒径は、０．００１〜１μｍとすることができる。前記フィラーの平均粒径を０．００１μｍ以上とすることにより、被着体への濡れ性、及び、接着性を良好とすることができる。また、１μｍ以下とすることにより、上記各特性の付与のために加えたフィラーの効果を十分なものとすることができるとともに、耐熱性を確保することができる。なお、フィラーの平均粒径は、例えば、光度式の粒度分布計（ＨＯＲＩＢＡ製、装置名；ＬＡ−９１０）により求めた値である。
【００４２】
なお、前記接着シートには、前記有機系錯体形成化合物以外に、必要に応じて他の添加剤を適宜に配合することができる。他の添加剤としては、陰イオン捕捉剤、分散剤、酸化防止剤、シランカップリング剤、硬化促進剤などが挙げられる。これらは、単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。
【００４３】
前記接着シートを形成するための接着剤組成物の製造方法としては、特に限定されず、例えば、前記熱硬化性樹脂、前記熱可塑性樹脂、及び、前記有機系錯体形成化合物と、必要に応じて、他の添加剤等を容器に投入して、有機溶媒に溶解させ、均一になるように攪拌することによって接着剤組成物溶液として得ることができる。
【００４４】
前記有機溶媒としては、接着シートを構成する成分を均一に溶解、混練又は分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ-メチルピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、トルエン、キシレン等が挙げられる。乾燥速度が速く、安価で入手できる点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどを使用することが好ましい。なかでも、前記有機系錯体形成化合物を溶解可能であるメチルエチルケトンがより好ましい。
【００４５】
本実施形態に係る接着シートは、例えば、次の通りにして作製される。先ず、前記接着剤組成物溶液を作製する。次に、接着剤組成物溶液を基材セパレータ上に所定厚みとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させる。基材セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンや、フッ素系剥離剤、長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙等が使用可能である。また、塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度７０〜１６０℃、乾燥時間１〜５分間の範囲内で行われる。これにより、本実施形態に係る接着シートが得られる。
【００４６】
（半導体装置の製造方法）
次に、前記接着シートをダイボンドフィルムとして使用した場合における半導体装置の製造方法の一実施形態について説明する。以下では、従来公知のダイシングフィルムに、本実施形態に係る接着シート３（以下、ダイボンドフィルム３ともいう）が積層されたダイシング・ダイボンドフィルム１０を用いた半導体装置の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るダイシングフィルムは、基材１上に粘着剤層２が積層された構造である。図１は、本実施形態に係るダイシング・ダイボンドフィルムを示す断面模式図である。図２は、前記ダイシング・ダイボンドフィルムに於けるダイボンドフィルムを介して半導体チップを実装した例を示す断面模式図である。
【００４７】
先ず、図１に示すように、ダイシング・ダイボンドフィルム１０に於けるダイボンドフィルム３の半導体ウェハ貼り付け部分３ａ上に半導体ウェハ４を圧着し、これを接着保持させて固定する（マウント工程）。本工程は、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行う。
【００４８】
次に、半導体ウェハ４のダイシングを行う。これにより、半導体ウェハ４を所定のサイズに切断して個片化し、半導体チップ５を製造する。ダイシングは、例えば半導体ウェハ４の回路面側から常法に従い行われる。また、本工程では、例えばダイシング・ダイボンドフィルム１０まで切込みを行なうフルカットと呼ばれる切断方式等を採用できる。本工程で用いるダイシング装置としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。また、半導体ウェハは、ダイシング・ダイボンドフィルム１０により接着固定されているので、チップ欠けやチップ飛びを抑制できると共に、半導体ウェハ４の破損も抑制できる。
【００４９】
ダイシング・ダイボンドフィルム１０に接着固定された半導体チップを剥離する為に、半導体チップ５のピックアップを行う。ピックアップの方法としては特に限定されず、従来公知の種々の方法を採用できる。例えば、個々の半導体チップ５をダイシング・ダイボンドフィルム１０側からニードルによって突き上げ、突き上げられた半導体チップ５をピックアップ装置によってピックアップする方法等が挙げられる。
【００５０】
ここでピックアップは、粘着剤層２が紫外線硬化型の場合、該粘着剤層２に紫外線を照射した後に行う。これにより、粘着剤層２のダイボンドフィルム３に対する粘着力が低下し、半導体チップ５の剥離が容易になる。その結果、半導体チップを損傷させることなくピックアップが可能となる。
【００５１】
次に、図２に示すように、ダイシングにより形成された半導体チップ５を、ダイボンドフィルム３を介して被着体６にダイボンドする。ダイボンドは圧着により行われる。ダイボンドの条件としては特に限定されず、適宜必要に応じて設定することができる。具体的には、例えば、ダイボンド温度８０〜１６０℃、ボンディング圧力５Ｎ〜１５Ｎ、ボンディング時間１〜１０秒の範囲内で行うことができる。
【００５２】
次に、被着体６の端子部（インナーリード）の先端と半導体チップ５上の電極パッド（図示しない）とをボンディングワイヤー７で電気的に接続するワイヤーボンディング工程を行う。前記ボンディングワイヤー７としては、例えば金線、アルミニウム線又は銅線等が用いられる。ワイヤーボンディングを行う際の温度は、８０〜２５０℃、好ましくは８０〜２２０℃の範囲内で行われる。また、その加熱時間は数秒〜数分間行われる。結線は、前記温度範囲内となる様に加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着エネルギーの併用により行われる。
【００５３】
尚、ワイヤーボンディング工程は、加熱処理によりダイボンドフィルム３を熱硬化させることなく行う。この場合、ダイボンドフィルム３の２５℃における剪断接着力は、被着体６に対し０．２ＭＰａ以上であることが好ましく、０．２〜１０ＭＰａであることがより好ましい。前記剪断接着力を０．２ＭＰａ以上にすることにより、ダイボンドフィルム３を熱硬化させることなくワイヤーボンディング工程を行っても、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、ダイボンドフィルム３と半導体チップ５又は被着体６との接着面でずり変形を生じることがない。即ち、ワイヤーボンディングの際の超音波振動により半導体素子が動くことがなく、これにより、ワイヤーボンディングの成功率が低下するのを防止する。
【００５４】
ダイボンドフィルム３は、カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物とを有している。そのため、ワイヤーボンディング工程における熱履歴によっても、エポキシ基を有さない前記熱可塑性樹脂と前記有機系錯体形成化合物とはほとんど反応しない。その結果、急激にダイボンドフィルム３の硬化反応が進行することが抑制されている。
【００５５】
続いて、封止樹脂８により半導体チップ５を封止する封止工程を行う。本工程は、被着体６に搭載された半導体チップ５やボンディングワイヤー７を保護する為に行われる。本工程は、封止用の樹脂を金型で成型することにより行う。封止樹脂８としては、例えばエポキシ系の樹脂を使用する。樹脂封止の際の加熱温度は、通常１７５℃で６０〜９０秒間行われるが、本発明はこれに限定されず、例えば１６５〜１８５℃で、数分間キュアすることができる。
【００５６】
前記マウント工程においては、一般的に半導体ウエハ４には微細な凹凸があるため、半導体４とダイボンドフィルム３との界面等に気泡が混入している。本封止工程では、この気泡が、樹脂封止時の圧力等により封止樹脂８等に拡散され、その影響が低減される。なお、前記の通り、ダイボンドフィルム３は、ワイヤーボンディング工程における熱履歴による、急激な硬化反応の進行が抑制されている。その結果、封止工程において気泡を容易に拡散させることができ、接着界面での気泡による剥離を防止することができる。
【００５７】
次に、後硬化工程に於いて、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂８を完全に硬化させる。封止工程に於いてダイボンドフィルム３が熱硬化されない場合でも、本工程に於いて封止樹脂８の硬化と共にダイボンドフィルム３を熱硬化させて接着固定が可能になる。本工程に於ける加熱温度は、封止樹脂の種類により異なるが、例えば１６５〜１８５℃の範囲内であり、加熱時間は０．５〜８時間程度である。
【００５８】
また、接着シート（ダイボンドフィルム）は、図３に示すように、複数の半導体チップを積層して３次元実装をする場合にも好適に用いることができる。図３は、ダイボンドフィルムを介して半導体チップを３次元実装した例を示す断面模式図である。図３に示す３次元実装の場合、先ず半導体チップと同サイズとなる様に切り出した少なくとも１つのダイボンドフィルム３を被着体６上に貼り付けた後、ダイボンドフィルム３を介して半導体チップ５を、そのワイヤーボンド面が上側となる様にして貼り付ける。次に、ダイボンドフィルム１３を半導体チップ５の電極パッド部分を避けて貼り付ける。更に、他の半導体チップ１５をダイボンドフィルム１３上に、そのワイヤーボンド面が上側となる様にしてダイボンドする。
【００５９】
次に、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体チップ５及び他の半導体チップ１５に於けるそれぞれの電極パッドと、被着体６とをボンディングワイヤー７で電気的に接続する。尚、本工程は、ダイボンドフィルム３、１３の加熱工程を経ることなく実施される。
【００６０】
続いて、封止樹脂８により半導体チップ５等を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させる。次に、後硬化工程に於いて、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂８を完全に硬化させる。
【００６１】
半導体チップを多層に積層する場合には、ワイヤーボンディング工程等の熱履歴が多くなり、ダイボンドフィルムと半導体チップとの界面に存在する気泡による剥離への影響は大きなものとなる。しかしながら、エポキシ基を有さない前記熱可塑性樹脂と前記有機系錯体形成化合物とはほとんど反応しない。その結果、急激にダイボンドフィルム３、１３の硬化反応が進行することが抑制されている。従って、封止工程において気泡を容易に拡散させることができ、接着界面での気泡による剥離を防止することができる。
【００６２】
上述した実施形態では、前記接着シートがダイボンドフィルムである場合について説明したが、前記接着シートは、半導体装置の製造に用いられるものであれば特に制限されない。フリップチップ型半導体装置の半導体チップの裏面を保護する保護フィルムや、フリップチップ型半導体装置の半導体チップの表面と被着体との間を封止するための封止シートであってもよい。前記接着シートは、前記接着シートを介して被着体に半導体チップを貼り付ける工程を具備する半導体装置の製造方法に用いられる。前記接着シートを介して被着体に半導体チップを貼り付ける工程は、従来公知の貼り付け工程を採用できる。また、前記半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は、前記接着シートを有する半導体装置となる。
【実施例】
【００６３】
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の要旨をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、以下において、部とあるのは重量部を意味する。
【００６４】
（実施例１）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ２９．９７部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．９９５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．９９５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５９．９４部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） ０．１部
【００６５】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの実施例１に係る接着シートを作製した。
【００６６】
（実施例２）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ２８．５部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．７５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．７５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５７部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） ５部
【００６７】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの実施例２に係る接着シートを作製した。
【００６８】
（実施例３）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ２７部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５４部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） １０部
【００６９】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの実施例３に係る接着シートを作製した。
【００７０】
（比較例１）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてエポキシ基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−Ｐ３、重量平均分子量８５万） ２８．５部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．７５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．７５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５７部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） ５部
【００７１】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの比較例１に係る接着シートを作製した。
【００７２】
（比較例２）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基として水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−６００ＴＥＡ、重量平均分子量１２０万） ２８．５部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．７５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．７５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５７部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（東京化成工業（株）製、没食子酸ドデシル） ５部
【００７３】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの比較例２に係る接着シートを作製した。
【００７４】
（比較例３）
下記（ａ）〜（ｅ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ２８．５部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ４．７５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ４．７５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
５７部
（ｅ）有機系錯体形成化合物（城北化学（株）社製、ＴＴ−ＬＸ、トリアゾール化合物）
５部
【００７５】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの比較例３に係る接着シートを作製した。
【００７６】
（比較例４）
下記（ａ）〜（ｄ）をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物溶液を得た。
（ａ）官能基としてカルボキシル基、及び、水酸基を有するアクリル樹脂（ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６、重量平均分子量７０万） ３０部
（ｂ）エポキシ樹脂（新日鐵化学（株）社製、ＹＤＦ−８１７０Ｃ） ５部
（ｃ）フェノール樹脂（明和化成（株）製、ＭＥＨ−７８５１Ｈ） ５部
（ｄ）シリカフィラー（（株）アドマテックス製、ＳＣ−２０５０、平均粒径０．５μｍ）
６０部
【００７７】
前記接着剤組成物溶液を、シリコーン離型処理した厚さが５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、１３０℃で２分間乾燥させた。これにより、厚さ２０μｍの比較例４に係る接着シートを作製した。
【００７８】
（銅イオン捕捉性評価）
実施例、及び、比較例の接着シート（厚さ２０μｍ）を、それぞれ２４０ｍｍ×３００ｍｍの大きさ（約２．５ｇ）に切り出し、５回、半分に折り曲げ３７．５ｍｍ×６０ｍｍのサイズにしたものを、直径５８ｍｍ、高さ３７ｍｍの円柱状の密閉式テフロン（登録商標）製容器にいれ、１０ｐｐｍの銅（ＩＩ）イオン水溶液５０ｍｌを加えた。その後、恒温乾燥機（エスペック（株）製、ＰＶ−２３１）に１２０℃で２０時間放置した。フィルムを取り出した後、ＩＣＰ−ＡＥＳ（エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製、ＳＰＳ−１７００ＨＶＲ）を用いて水溶液中の銅イオンの濃度を測定した。水溶液中の銅イオンの濃度が０〜９．８ｐｐｍの場合を○とし、９．８ｐｐｍより大きい場合を×とした。結果を表１に示す。
【００７９】
（ボイド消失性）
実施例、及び、比較例の接着シート（厚さ２０μｍ）をそれぞれ温度４０℃の条件下で１０ｍｍ角の半導体チップに貼り付け、更に各接着シートを介して半導体チップをＢＧＡ基板にマウントした。マウント条件は、温度１２０℃、圧力０．１ＭＰａ、１秒とした。次に、半導体チップがマウントされたＢＧＡ基板を、乾燥機にて１７５℃で３０分間熱処理し、その後封止樹脂（日東電工（株）社製、ＧＥ−１００）でパッケージングした。封止条件は加熱温度１７５℃、９０秒とした。続いて、封止後の半導体装置をガラスカッターで切断し、その断面を超音波顕微鏡で観察して、各接着シートとＢＧＡ基板の貼り合わせ面に於けるボイド面積を測定した。ボイド面積が貼り合わせ面積に対し５０％未満の場合を○、５０％以上の場合を×とした。結果を下記表１に示す。
【００８０】
（耐湿リフロー性）
実施例、及び、比較例の接着シート（厚さ２０μｍ）をそれぞれ温度４０℃の条件下で１０ｍｍ角の半導体チップに貼り付け、更に各接着シートを介して半導体チップをＢＧＡ基板にマウントした。マウント条件は、温度１２０℃、圧力０．１ＭＰａ、１秒とした。次に、半導体チップがマウントされたＢＧＡ基板を、乾燥機にて１７５℃で３０分間熱処理し、その後封止樹脂（日東電工（株）社製、ＧＥ−１００）でパッケージングした。封止条件は加熱温度１７５℃、９０秒とした。その後、８５℃、６０％Ｒｈ、１６８時間の条件下で吸湿を行い、更に２６０℃以上で１０秒間保持する様に設定したＩＲリフロー炉に、前記半導体チップをマウントしたＢＧＡ基板を載置した。その後、封止後の半導体装置をガラスカッターで切断し、その断面を超音波顕微鏡で観察して、各熱硬化型ダイボンドフィルムとＢＧＡ基板の境界における剥離の有無を確認した。確認は半導体チップ９個に対し行い、剥離が生じている半導体チップが３個以下の場合を○、４個以上の場合を×とした。結果を下記表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
（結果）
実施例では、銅イオン捕捉性、ボイド消失性、耐湿リフロー性ともに良好な結果を示した。一方、比較例１では、没食子酸ドデシルとアクリル樹脂の有するエポキシ基とが反応し、急激に硬化が進み、モールド時のボイド消失性が低下した。また、比較例２では、アクリル樹脂に硬化性樹脂や有機系錯体形成化合物（２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有する有機系錯体形成化合物）と反応する官能基が無いため、モールド時のボイド消失性は確保できる。しかしながら、アクリル樹脂が架橋していないため、リフロー試験に耐えられず、接着界面で剥離が起きてボイドが発生した。また、比較例３では、ＴＴ−ＬＸは、接着シートを構成する樹脂と反応性を持たないが、塩基性触媒として働くため、熱履歴によりエポキシ基とカルボキシル基、又は、エポキシ基とフェノール基との反応を促進し、モールド時のボイド消失性が低下した。また、比較例４では、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物が含有されていないため、金属イオンを捕捉することができなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、
熱硬化性樹脂と、
２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物と
を有することを特徴とする半導体装置製造用の接着シート。
【請求項２】
半導体装置製造用の接着シートの総量１００重量部に対して、前記熱可塑性樹脂が５〜９５重量部、前記熱硬化性樹脂が５〜５０重量部、フィラーが０〜６０重量部、前記有機系錯体形成化合物が０．１〜５重量部の割合で含まれていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項３】
１０ｐｐｍの銅イオンを有する水溶液５０ｍｌ中に、重さ２．５ｇの半導体装置製造用の接着シートを浸漬し、１２０℃で２０時間放置した後の前記水溶液中の銅イオン濃度が、０〜９．９ｐｐｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の半導体装置製造用の接着シートを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１に記載の半導体装置製造用の接着シートを介して被着体に半導体チップを貼り付ける工程を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
カルボキシル基を有し、且つ、エポキシ基を有さない熱可塑性樹脂と、
熱硬化性樹脂と、
２以上のフェノール性水酸基を有するベンゼン環を有し、陽イオンと錯体を形成する有機系錯体形成化合物と
を有することを特徴とする半導体装置製造用の接着シート。
【請求項２】
半導体装置製造用の接着シートの総量１００重量部に対して、前記熱可塑性樹脂が５〜９５重量部、前記熱硬化性樹脂が５〜５０重量部、フィラーが０〜６０重量部、前記有機系錯体形成化合物が０．１〜５重量部の割合で含まれていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項３】
１０ｐｐｍの銅イオンを有する水溶液５０ｍｌ中に、重さ２．５ｇの半導体装置製造用の接着シートを浸漬し、１２０℃で２０時間放置した後の前記水溶液中の銅イオン濃度が、０〜９．９ｐｐｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置製造用の接着シート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の半導体装置製造用の接着シートを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１に記載の半導体装置製造用の接着シートを介して被着体に半導体チップを貼り付ける工程を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２３６５７（Ｐ２０１３−２３６５７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２２４１（Ｐ２０１１−１６２２４１）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]