接着シート
【課題】 歩留まりの低下を抑制しつつ製造工程を簡略化した半導体装置の製造方法、当該方法に使用する接着シート及び当該方法により得られる半導体装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子１３を基板等１１上に接着シート１２で仮固着する仮固着工程と、加熱工程を経ることなく、ワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記接着シート１２の基板等１１に対する仮固着時の剪断接着力が、０．２ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【解決手段】 本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子１３を基板等１１上に接着シート１２で仮固着する仮固着工程と、加熱工程を経ることなく、ワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程とを有する半導体装置の製造方法であって、前記接着シート１２の基板等１１に対する仮固着時の剪断接着力が、０．２ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、当該方法に於いて使用する接着シート及び当該方法により得られる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化、高機能化の要求に対応すべく、半導体チップ（半導体素子）主面の全域に配置された電源ラインの配線幅や信号ライン間の間隔が狭くなってきている。この為、インピーダンスの増加や、異種ノードの信号ライン間での信号の干渉が生じ、半導体チップの動作速度、動作電圧余裕度、耐静電破壊強度等に於いて、十分な性能の発揮を阻害する要因となっている。これらの問題を解決する為、半導体素子を積層したパッケージ構造が提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
一方、半導体素子を基板等に固着する際に使用されるものとしては、熱硬化性ペースト樹脂を用いる例（例えば、特許文献３参照）や、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を併用した接着シートを用いる例（例えば、特許文献４参照）が提案されている。
【０００４】
従来の半導体装置の製造方法に於いては、半導体素子と、基板、リードフレーム又は半導体素子との接着に際し、接着シート又は接着剤を使用する。接着は、半導体素子と基板等との圧着の後（ダイアタッチ）、接着シート等を加熱工程により硬化させて行う。さらに、半導体素子と基板とを電気的に接続する為にワイヤーボンディングを行い、その後に封止樹脂でモールドし、後硬化して当該封止樹脂の封止を行う。
【０００５】
しかしながら、ワイヤーボンディングを行う際、超音波振動や加熱により、基板等上の半導体素子が動く。この為、従来は、ワイヤーボンディングの前に加熱工程を行って熱硬化性ペースト樹脂や熱硬化性接着シートを加熱硬化し、半導体素子が動かない様に固着する必要があった。
【０００６】
さらに、熱可塑性樹脂からなる接着シートや、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用した接着シートに於いては、ダイアタッチ後、ワイヤーボンディング前に接着対象物との接着力確保や濡れ性向上の目的で、加熱工程を必要としていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５５−１１１１５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１２３３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７９７６９号公報
【特許文献４】特開２０００−１０４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ワイヤーボンディングの前に行う接着シート等の加熱により、接着シート等から揮発ガスが発生するという問題点がある。揮発ガスはボンディングパットを汚染し、多くの場合、ワイヤーボンディングを行うことができなくなる。
【０００９】
また、接着シート等を加熱硬化することにより当該接着シート等の硬化収縮等が生じる。これに伴い応力が発生し、リードフレーム又は基板に（同時に、半導体素子にも）反りが発生するという問題点を有している。加えて、ワイヤーボンディング工程に於いては、応力に起因して半導体素子にクラックが発生するという問題点も有している。近年、半導体素子の薄型化・小型化に伴い、半導体素子の厚さが従来の２００μｍからそれ以下へ、更には１００μｍ以下にまで薄層化している現状を勘案すると、基板等の反りや半導体素子のクラックの問題は一層深刻なものであり、その問題解決は益々重要である。
【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、歩留まりを向上させつつ製造工程を簡略化した半導体装置の製造方法、当該方法に使用する接着シート及び当該方法により得られる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決する為に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子を被着体上に接着シートを介して仮固着する仮固着工程と、加熱工程を経ることなく、ワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程とを有し、前記接着シートの被着体に対する仮固着時の剪断接着力が、０．２ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【００１２】
前記被着体は、基板、リードフレーム又は半導体素子であることが好ましい。
【００１３】
又、本発明の半導体装置の製造方法は、前記半導体素子を封止樹脂により封止する封止工程と、前記封止樹脂の後硬化を行う後硬化工程とを含み、前記封止工程及び／又は後硬化工程に於いて、加熱により封止樹脂を硬化させると共に、前記接着シートを介して半導体素子と被着体とを固着させることができる。
【００１４】
前記被着体が半導体素子である場合に、半導体素子と半導体素子との間に、前記接着シートを介してスペーサを積層する工程を含み、前記接着シートのスペーサ又は半導体素子に対する仮固着時の剪断接着力が０．２ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００１５】
更に、前記封止工程及び／又は後硬化工程に於いて、加熱により封止樹脂を硬化させると共に、前記接着シートを介して半導体素子とスペーサとを固着させることができる。
【００１６】
前記ワイヤーボンディング工程は、８０℃〜２５０℃で行われるのが好ましい。
【００１７】
さらに、前記接着シートとして、熱可塑性樹脂を含むものを使用することができる。また、前記接着シートとして、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の双方を含むものを使用することもできる。
【００１８】
ここで、前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂を使用するのが好ましい。また、前記熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂を使用するのが好ましい。
【００１９】
さらに、前記接着シートとして熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用したものを用いる場合は、架橋剤が添加されているものを使用するのが好ましい。
【００２０】
また、前記の課題を解決する為に、本発明に係る接着シートは、前記半導体装置の製造方法に於いて使用されるものであることを特徴とする。
【００２１】
また、前記の課題を解決する為に、本発明に係る半導体装置は、前記半導体装置の製造方法により得られたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の構成によると、接着シートの被着体に対する仮固着時の剪断接着力が０．２ＭＰａ以上であるので、接着シートの加熱工程を省略してワイヤーボンディング工程に移行しても、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、接着シートと被着体との接着面でずり変形を生じることがない。この為、歩留まりの低下を抑制してワイヤーボンディングが可能となる。
【００２３】
また、従来の製造方法に於いては、ワイヤーボンディング工程の前に接着シートの加熱を行っており、当該加熱により接着シートから揮発ガスが発生してボンディングパットが汚染されることがあった。しかし本発明は、その様な工程を不要とするので、歩留まりの向上が図れる。さらに、接着シートを加熱する工程の省略により、基板等に反りが生じたり、半導体素子にクラックが発生したりすることもない。この結果、半導体素子の一層の薄型化も可能となる。
【００２４】
また、前記接着シートによる固着は、封止樹脂を封止する樹脂封止工程、及び／又は前記樹脂封止工程後に行われる封止樹脂の後硬化工程において加熱と共に行うことができるので、製造工程の簡素化が図れる。
【００２５】
ここで、前記ワイヤーボンディング工程は８０℃〜２５０℃で数秒から数分間行われるので、当該工程では、接着シートにより半導体素子と被着体等とが完全に固着することがない。
【００２６】
前記接着シートとしては、熱可塑性樹脂を含むものを使用し、又は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の双方を含むものを使用することが可能である。
【００２７】
また、前記熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂を使用するのが好ましく、前記熱可塑性樹脂としてはアクリル樹脂を使用するのが好ましい。これらの樹脂はイオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。
【００２８】
また、前記接着シートとしては、架橋剤を添加したものを使用するのが好ましい。
【００２９】
以上に述べたことは、前記半導体素子の上に１又は２以上の半導体素子を、前記接着シートを介して積層する場合や、必要に応じて、前記半導体素子と半導体素子との間に前記接着シートを介してスペーサを積層する場合にも同様の作用効果を奏する。また、前記の製造工程の簡素化は、複数の半導体素子等の３次元実装に於いて、製造効率の一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図７】前記実施の形態６に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置の概略を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態７に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。但し、説明に不要な部分は省略し、また、説明を容易にする為に拡大又は縮小等して図示した部分がある。以上のことは、以下の図面に対しても同様である。
【００３２】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子１３を基板又はリードフレーム（被着体、以下単に基板等と称する）１１上に接着シート１２で仮固着する仮固着工程と、加熱工程を経ることなく、ワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程とを有する。さらに、半導体素子１３を封止樹脂１５で封止する封止工程と、当該封止樹脂１５をアフターキュアする後硬化工程とを有する。
【００３３】
前記仮固着工程は、図１（ａ）に示すように、半導体素子１３を、接着シート１２を介して基板等１１に仮固着する工程である。半導体素子１３を基板等１１上に仮固着する方法としては、例えば基板等１１上に接着シート１２を積層した後、接着シート１２上に、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３を順次積層して仮固着する方法が挙げられる。また、予め接着シート１２が仮固着された半導体素子１３を基板等１１に仮固着して積層してもよい。
【００３４】
前記基板としては、従来公知のものを使用することができる。また、前記リードフレームとしては、Ｃｕリードフレーム、４２Ａｌｌｏｙリードフレーム等の金属リードフレームやガラスエポキシ、ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体素子をマウントし、半導体素子と電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。
【００３５】
前記接着シート１２としては、仮固着時の剪断接着力が、基板等１１に対して０．２ＭＰａ以上のものを使用し、より好ましくは０．２〜１０ＭＰａの範囲内のものを使用する。接着シート１２の剪断接着力は、少なくとも０．２ＭＰａ以上であるので、加熱工程を経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、接着シート１２と半導体素子１３又は基板等１１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。なお、接着シート１２については、後段に於いて更に詳述する。
【００３６】
前記ワイヤーボンディング工程は、基板等１１の端子部（インナーリード）の先端と半導体素子１３上の電極パッド（図示しない）とをボンディングワイヤー１４で電気的に接続する工程である（図１（ｂ）参照）。前記ボンディングワイヤー１４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。
【００３７】
本工程は、接着シート１２による固着を行うことなく実行される。また、本工程の過程で接着シート１２により半導体素子１３と基板等１１とが固着することはない。ここで、接着シート１２の剪断接着力は、８０〜２５０℃の温度範囲内であっても、０．２ＭＰａ以上であることが必要である。当該温度範囲内で剪断接着力が０．２ＭＰａ未満であると、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き、ワイヤーボンディングを行うことができず、歩留まりが低下するからである。
【００３８】
前記封止工程は、封止樹脂１５により半導体素子１３を封止する工程である（図１（ｃ）参照）。本工程は、基板等１１に搭載された半導体素子１３やボンディングワイヤー１４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１５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。これにより、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２を介して半導体素子１３と基板等１１とを固着させる。即ち、本発明に於いては、後述する後硬化工程が行われない場合に於いても、本工程に於いて接着シート１２による固着が可能であり、製造工程数の減少及び半導体装置の製造期間の短縮に寄与することができる。
【００３９】
前記後硬化工程に於いては、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂１５を完全に硬化させる。封止工程に於いて接着シート１２により固着がされない場合でも、本工程に於いて封止樹脂１５の硬化と共に接着シート１２による固着が可能となる。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。
【００４０】
ここで、前記接着シート１２について詳述する。接着シート１２は、ワイヤーボンディングの際に、０．２ＭＰａ以上の剪断接着力が得られるものであれば、その構成は特に限定されない。具体的には、例えば接着剤層の単層のみからなる接着シートや、コア材料の片面又は両面に接着剤層を形成した多層構造の接着シート等が挙げられる。ここで、前記コア材料としては、フィルム（例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。また、接着シートとダイシングシートとの一体型のものも使用することができる。
【００４１】
前記接着剤層は接着機能を有する層であり、その構成材料としては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用したものが挙げられる。又、熱可塑性樹脂単独でも使用可能である。
【００４２】
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、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、６−ナイロンや６，６−ナイロン等のポリアミド樹脂、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。
【００４３】
前記アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、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の１種又は２種以上を成分とする重合体等が挙げられる。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、へキシル基、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。
【００４４】
また、前記重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸６−ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸８−ヒドロキシオクチル、（メタ）アクリル酸１０−ヒドロキシデシル、（メタ）アクリル酸１２−ヒドロキシラウリル若しくは（４−ヒドロキシメチルシクロヘキシル）−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル（メタ）アクリレート若しくは（メタ）アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。
【００４５】
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る。特に、半導体素子を腐食させるイオン性不純物等の含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
【００４６】
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。
【００４７】
さらに、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。
【００４８】
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、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。
【００４９】
なお、本発明に於いては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル樹脂を含む接着シートが特に好ましい。これらの樹脂は、イオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。この場合の配合比は、アクリル樹脂成分１００重量部に対して、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合量が１０〜２００重量部である。
【００５０】
本発明の接着シート１２は、予めある程度架橋をさせておく為、作製に際し、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。
【００５１】
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。架橋剤の添加量が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、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。
【００５２】
また、本発明の接着シート１２には、その用途に応じて無機充填剤を適宜配合することができる。無機充填剤の配合は、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。前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、鉛、錫、亜鉛、パラジウム、半田などの金属、又は合金類、その他カーボンなどからなる種々の無機粉末が挙げられる。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。なかでも、シリカ、特に溶融シリカが好適に用いられる。また、無機充填剤の平均粒径は、０．１〜８０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５３】
前記無機充填剤の配合量は、有機樹脂成分１００重量部に対し０〜８０重量％に設定することが好ましい。特に好ましくは０〜７０重量％である。
【００５４】
なお、本発明の接着シート１２には、前記無機充填剤以外に、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、例えば難燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。
【００５５】
前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。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。
【００５６】
前記シランカップリング剤としては、例えば、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エトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
【００５７】
前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。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。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る半導体装置の製造方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００５９】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態１に係る半導体装置と比較して、複数の半導体素子を積層して３次元実装とした点が異なる。より詳細には、半導体素子の上に、他の半導体素子を、前記接着シートを介して積層する工程を含む点が異なる。
【００６０】
先ず、図２（ａ）に示すように、所定のサイズに切り出した少なくとも１つ以上の接着シート１２を被着体である基板等１１に仮固着する。次に、接着シート１２上に半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして仮固着する（図２（ｂ）参照）。さらに、半導体素子１３上に、その電極パッド部分を避けて接着シート１４を仮固着する（図２（ｃ）参照）。さらに、接着シート１４上に、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３を形成する（図２（ｄ）参照）。
【００６１】
次に、加熱工程を行うことなく、図２（ｅ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００６２】
次に、封止樹脂により半導体素子１３を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・１４により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３同士の間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。
【００６３】
本実施の形態によれば、半導体素子の３次元実装の場合に於いても、接着シート１２・１４の加熱による加熱処理を行わないので、製造工程の簡素化及び歩留まりの向上が図れる。また、基板等１１に反りが生じたり、半導体素子１３にクラックが発生したりすることもないので、半導体素子の一層の薄型化が可能となる。
【００６４】
（実施の形態３）
本実施の形態３に係る半導体装置の製造方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００６５】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態２に係る半導体装置と比較して、積層した半導体素子間にスペーサを介在させた点が異なる。より詳細には、半導体素子と半導体素子との間に、接着シートを介してスペーサを積層する工程を含む点が異なる。
【００６６】
先ず、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記実施の形態２と同様にして、基板等１１上に接着シート１２、半導体素子１３及び接着シート１４を順次積層して仮固着する。さらに、接着シート１４上に、スペーサ２１、接着シート１４及び半導体素子１３を順次積層して仮固着する（図３（ｄ）〜（ｆ）参照）。
【００６７】
次に、加熱工程を行うことなく、図３（ｇ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００６８】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・１４により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３とスペーサ２１との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００６９】
なお、前記スペーサとしては、特に限定されるものではなく、例えば従来公知のシリコンチップ、ポリイミドフィルム等を用いることができる。
【００７０】
（実施の形態４）
本実施の形態４に係る半導体装置の製造方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００７１】
先ず、図４（ａ）に示すように、接着シート１２’を半導体ウェハ１３’の裏面に貼り付けて接着シート付きの半導体ウェハを作製する。次に、半導体ウェハ１３’にダイシングテープ３３に仮固着する（図４（ｂ）参照）。さらに、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし（図４（ｃ）参照）、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。
【００７２】
次に、図４（ｄ）に示すように、接着シート１２が付いた半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして基板等１１上に仮固着する。さらに、接着シート３１が付いた大きさの異なる半導体素子３２を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３上に仮固着する。
【００７３】
次に、加熱工程を行うことなく、図４（ｅ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３・３２に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００７４】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・３１により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３と半導体素子３２との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００７５】
（実施の形態５）
本実施の形態５に係る半導体装置の製造方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００７６】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、前記実施の形態４に係る半導体装置の製造方法と比較して、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層した後、更に接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を積層した点が異なる。
【００７７】
先ず、図５（ａ）に示すように、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層する。さらに、接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を積層する（図５（ｂ）参照）。さらに、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし（図５（ｃ）参照）、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。
【００７８】
次に、図５（ｄ）に示すように、接着シート１２が付いた半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして基板等１１上に仮固着する。さらに、接着シート３１が付いた大きさの異なる半導体素子３２を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３上に仮固着する。この際、半導体素子３２の固着は、下段の半導体素子１３の電極パッド部分を避けて行われる。
【００７９】
次に、加熱工程を行うことなく、図５（ｅ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３・３２に於ける電極パッドと基板等１１に於ける内部接続用ランドとをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００８０】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・３１により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３と半導体素子３２との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００８１】
（実施の形態６）
本実施の形態６に係る半導体装置の製造方法について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。図７は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置の概略を示す断面図である。
【００８２】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態３に係る半導体装置と比較して、スペーサとしてコア材料を採用した点が異なる。
【００８３】
先ず、前記実施の形態５と同様にして、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層する。さらに、接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を積層する。さらに、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。これにより、接着シート１２を備えた半導体素子１３を得る。
【００８４】
他方、ダイシングテープ３３の上に接着シート４１形成し、該接着シート４１上にコア材料４２を貼り付ける。さらに、所定のサイズとなる様にダイシングしてチップ状にし、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。これにより、接着シート４１’を備えたチップ状のコア材料４２’を得る。
【００８５】
次に、前記半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様に、基板等１１上に接着シート１２を介して仮固着する。さらに、半導体素子１３上に接着シート４１’を介してコア材料４２’を仮固着する。さらに、コア材料４２’上に接着シート１２を介して半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様に仮固着する。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００８６】
次に、加熱工程を行うことなく、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１に於ける内部接続用ランドとをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する（図７参照）。
【００８７】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・４１’により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３とコア材料４２’との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００８８】
なお、前記コア材料としては特に限定されるものではなく、従来公知のものを用いることができる。具体的には、フィルム（例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、ミラーシリコンウェハ、シリコン基板又はガラス基板等を使用できる。
【００８９】
（実施の形態７）
本実施の形態７に係る半導体装置の製造方法について、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００９０】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、前記実施の形態６に係る半導体装置の製造方法と比較して、コア材料のダイシングに替えて、打ち抜き等によりチップ化した点が異なる。
【００９１】
先ず、前記実施の形態６と同様にして、接着シート１２を備えた半導体素子１３を得る。他方、接着シート４１上にコア材料４２を貼り付ける。さらに、所定のサイズとなる様に打ち抜き等によりチップ状にし、接着シート４１’を備えたチップ状のコア材料４２’を得る。
【００９２】
次に、前記実施の形態６と同様にして、接着シート１２・４１’を介してコア材料４２’及び半導体素子１３を順次積層して仮固着する。
【００９３】
さらに、ワイヤーボンディング工程、封止工程、必要に応じて後硬化工程を行い、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００９４】
（その他の事項）
前記基板等上に半導体素子を３次元実装する場合、半導体素子の回路が形成される面側には、バッファーコート膜が形成されている。当該バッファーコート膜としては、例えば窒化珪素膜やポリイミド樹脂等の耐熱樹脂からなるものが挙げられる。
【００９５】
また、半導体素子の３次元実装の際に、各段で使用される接着シートは同一組成からなるものに限定されるものではなく、製造条件や用途等に応じて適宜変更可能である。
【００９６】
また、前記実施の形態に於いて述べた積層方法は例示的に述べたものであって、必要に応じて適宜変更が可能である。例えば、前記実施の形態２に係る半導体装置の製造方法に於いては、２段目以降の半導体素子を前記実施の形態３に於いて述べた積層方法で積層することも可能である。
【００９７】
また、前記実施の形態に於いては、基板等に複数の半導体素子を積層させた後に、一括してワイヤーボンディング工程を行う態様について述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、半導体素子を基板等の上に積層する度にワイヤーボンディング工程を行うことも可能である。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例に基づいて、本発明の内容を具体的に説明する。
【００９９】
（実施例１）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、多官能イソシアネート系架橋剤３部、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、エピコート１００４)２３部、フェノール樹脂(三井化学(株)製、ミレックスＸＬＣ−ＣＣ)６部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物の溶液を調整した。
【０１００】
この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナーとしてシリコーン離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ５０μｍ）からなる離型処理フィルム上に塗布した。さらに、１２０℃で３分間乾燥させたことにより、厚さ２５μｍの本実施例１に係る接着シートを作製した。
【０１０１】
（実施例２）
本実施例２に於いては、実施例１にて使用したアクリル酸エステル系ポリマーに替えて、ブチルアクリレートを主成分としたポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＳＮ−７１０）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、本実施例２に係る接着シート（厚さ５０μｍ）を作製した。
【０１０２】
（比較例１）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、エピコート１００４)２３部、フェノール樹脂(三井化学(株)製、ミレックスＸＬＣ−ＣＣ)６部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物の溶液を調整した。
【０１０３】
この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナーとしてシリコーン離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ５０μｍ）からなる離型処理フィルム上に塗布した。さらに、１２０℃で３分間乾燥させたことにより、比較例１に係る接着シート（厚さ２５μｍ）を作製した。
【０１０４】
（比較例２）
本比較例２に於いては、前記比較例１にて使用したアクリル酸エステル系ポリマーに替えて、ブチルアクリレートを主成分としたポリマー(根上工業（株）製、パラクロンＳＮ−７１０)を用いた以外は、比較例１と同様にして、比較例２に係る接着シート（厚さ２５μｍ）を作製した。
【０１０５】
〔せん断接着力測定〕
前記実施例及び比較例に於いて作製した接着シートについて、基板、リードフレーム又は半導体素子に対する仮固着時の剪断接着力を以下の通り測定した。
【０１０６】
先ず、基板、リードフレーム及び半導体素子について各種試料を作製した。
即ち、基板（ＵｎｉＭｉｃｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、商品名ＴＦＢＧＡ１６×１６（２２１６-００１Ａ０１））の場合に於いては、得られた接着シートをセパレーターから剥離した後、２ｍｍ□に切断したものを用いた。一方、アルミ蒸着ウェハをダイシングして、縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ５００μｍのチップを作製した。このチップを、基板にダイアタッチして試験片を作製した。ダイアタッチは、１２０℃の温度下で荷重（０．２５ＭＰａ）をかけ、１秒間加熱するという条件下で、ダイボンダー（（株）新川製ＳＰＡ−３００）を用いて行った。
【０１０７】
また、リードフレーム（新光電気株式会社製、商品名ＣＡ−Ｆ３１３（ＭＦ２０２））の場合に於いても、前記基板の場合と同様にして試験片を作製した。
【０１０８】
また、半導体素子の場合に於いては、得られた接着シートをセパレーターから剥離した後、６ｍｍ□に切断したものを用いた。リードフレーム（新光電気株式会社製、品名ＣＡ−Ｆ３１３（ＭＦ２０２））のダイパッドに、評価用モデルパターンが形成された評価用素子（フェニックス・セミコンダクター（株）製、型番：ＮＴ−１０３、パッシベーション層Ｓｉ３Ｎ４／５０００Å厚み）を縦６ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ５００μｍにダイシングしたものをダイアタッチした。その後、前記接着シートを２ｍｍ□に切断したものを用い、アルミ蒸着ウェハから縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ５００μｍにダイシングしたチップを前記評価用素子の上にダイアタッチして試験片を作製した。ダイアタッチは、基板及びリードフレームの場合と同様の条件で行った。
【０１０９】
剪断接着力の測定は、温度制御可能な熱板に各試験片を固定し、ダイアタッチされた半導体素子をプッシュプルゲージにて速度０.１ｍｍ／秒の速度で水平に押して、剪断接着力を測定した。測定は、熱板温度がそれぞれ８０、１７５、２５０℃の場合について行った。また、測定装置として、Ｍｏｄｅｌ−２２５２（ＡＩＫＯＨエンジニアリング(株)製）を使用した。なお、ダイアタッチ後に試料の加熱工程は行っていない。また、半導体素子の場合では、せん断接着力測定時には２ｍｍ□のアルミ蒸着の半導体素子をプッシュプルゲージで押して、せん断接着力を測定した。
【０１１０】
それらの結果を下記表１に示す。
【表１】
【０１１１】
表１に示す様に、実施例１及び２に係る接着シートは、何れの熱板温度に於いても、０．２ＭＰａ以上の剪断接着力を示した。その一方、比較例１及び２に係る接着シートの剪断接着力は、０ＭＰａであった。
【０１１２】
〔ワイヤボンディング性〕
実施例及び比較例の接着シートを用い、半導体素子とリードフレーム、基板、半導体素子を用いた場合のワイヤーボンディング性を評価した。
【０１１３】
先ず、基板、リードフレーム及び半導体素子について各種試料を作製した。
即ち、基板（ＵｎｉＭｉｃｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、商品名ＴＦＢＧＡ１６×１６（２２１６-００１Ａ０１））の場合に於いては、得られた接着シートをセパレーターから剥離した後、６ｍｍ□に切断したものを用いた。一方、アルミ蒸着ウェハをダイシングして、縦６ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ１００μｍのチップを作製した。このチップを、基板にダイアタッチして試験片を作製した。ダイアタッチは、１２０℃の温度下で荷重（０．２５ＭＰａ）をかけ、１秒間加熱するという条件下で、ダイボンダー（（株）新川製ＳＰＡ−３００）を用いて行った。
【０１１４】
また、リードフレーム（新光電気株式会社製、商品名ＣＡ−Ｆ３１３（ＭＦ２０２））の場合に於いては、接着シートをセパレーターから剥離した後、７．５ｍｍ□に切断したものを用いた。一方、アルミ蒸着ウェハをダイシングして、縦７．５ｍｍ×横７．５ｍｍ×厚さ１００μｍのチップを作製した。このチップを、基板にダイアタッチして試験片を作製した。ダイアタッチは、基板の場合と同様の条件で行った。
【０１１５】
また、半導体素子の場合に於いては、得られた接着シートをセパレーターから剥離した後、６ｍｍ□に切断したものを用いた。リードフレーム（新光電気株式会社製、商品名ＣＡ−Ｆ３１３（ＭＦ２０２））のダイパッドに、評価用モデルパターンが形成された評価用素子（フェニックス・セミコンダクター（株）製、型番：ＮＴ−１０３、パッシベーション層Ｓｉ３Ｎ４／５０００Å厚み）を縦６ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ１００μｍにダイシングしたものをダイアタッチした。この評価用素子を第１の半導体素子とする。次に、前記接着シートを５ｍｍ□に切断したものを用い、アルミ蒸着ウェハから縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ１００μｍにダイシングしたチップを前記評価用素子の上にダイアタッチして試験片を作製した。このチップを第２の半導体素子とする。なお、各試料はそれぞれ２０個ずつ作製した。
【０１１６】
次に、各種試料について、超音波熱圧着法によりワイヤーボンド用金線（直径２５μｍ）をボンディングした。試料１個当たりのワイヤーボンド数は８０点とした。ワイヤーボンディング条件は、超音波出力時間１０ｍｓ、超音波出力１２０、ボンド荷重９８０ｍＮ、ステージ温度は８０℃、１７５℃、２５０℃とした。また、ワイヤーボンディング装置としては、ＵＴＣ−３００（(株)新川製）を使用した。また、ワイヤーボンド成功率の評価は、テンションゲージによるプル強度評価で５ｇ以上とした場合を成功とした。なお、ダイアタッチ後に試料の加熱工程は行っていない。また、半導体素子の場合に於いては、第２の半導体素子とリードフレームとの間でワイヤーボンドを施した。
【０１１７】
それらの結果を下記表２に示す。
【表２】
【０１１８】
表２に示す様に、実施例１及び２に係る接着シートについては、何れの熱板温度に於いても成功率１００％であった。その一方、比較例１及び２に係る接着シートについては、０％であった。実施例１及び２に係る接着シートについての成功率が１００％だったのは、各々十分な剪断接着力を有していたことによりチップずれが生じなかった為である。
【符号の説明】
【０１１９】
１１ 基板等（被着体）
１２、３１、４１ 接着シート
１３ 半導体素子
１４、１６ ボンディングワイヤー
１５ 封止樹脂
２１ スペーサ
３２ 半導体素子
３３ ダイシングテープ
４１’、４２’ コア材料（スペーサ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、当該方法に於いて使用する接着シート及び当該方法により得られる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化、高機能化の要求に対応すべく、半導体チップ（半導体素子）主面の全域に配置された電源ラインの配線幅や信号ライン間の間隔が狭くなってきている。この為、インピーダンスの増加や、異種ノードの信号ライン間での信号の干渉が生じ、半導体チップの動作速度、動作電圧余裕度、耐静電破壊強度等に於いて、十分な性能の発揮を阻害する要因となっている。これらの問題を解決する為、半導体素子を積層したパッケージ構造が提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
一方、半導体素子を基板等に固着する際に使用されるものとしては、熱硬化性ペースト樹脂を用いる例（例えば、特許文献３参照）や、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を併用した接着シートを用いる例（例えば、特許文献４参照）が提案されている。
【０００４】
従来の半導体装置の製造方法に於いては、半導体素子と、基板、リードフレーム又は半導体素子との接着に際し、接着シート又は接着剤を使用する。接着は、半導体素子と基板等との圧着の後（ダイアタッチ）、接着シート等を加熱工程により硬化させて行う。さらに、半導体素子と基板とを電気的に接続する為にワイヤーボンディングを行い、その後に封止樹脂でモールドし、後硬化して当該封止樹脂の封止を行う。
【０００５】
しかしながら、ワイヤーボンディングを行う際、超音波振動や加熱により、基板等上の半導体素子が動く。この為、従来は、ワイヤーボンディングの前に加熱工程を行って熱硬化性ペースト樹脂や熱硬化性接着シートを加熱硬化し、半導体素子が動かない様に固着する必要があった。
【０００６】
さらに、熱可塑性樹脂からなる接着シートや、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用した接着シートに於いては、ダイアタッチ後、ワイヤーボンディング前に接着対象物との接着力確保や濡れ性向上の目的で、加熱工程を必要としていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５５−１１１１５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６１２３３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７９７６９号公報
【特許文献４】特開２０００−１０４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ワイヤーボンディングの前に行う接着シート等の加熱により、接着シート等から揮発ガスが発生するという問題点がある。揮発ガスはボンディングパットを汚染し、多くの場合、ワイヤーボンディングを行うことができなくなる。
【０００９】
また、接着シート等を加熱硬化することにより当該接着シート等の硬化収縮等が生じる。これに伴い応力が発生し、リードフレーム又は基板に（同時に、半導体素子にも）反りが発生するという問題点を有している。加えて、ワイヤーボンディング工程に於いては、応力に起因して半導体素子にクラックが発生するという問題点も有している。近年、半導体素子の薄型化・小型化に伴い、半導体素子の厚さが従来の２００μｍからそれ以下へ、更には１００μｍ以下にまで薄層化している現状を勘案すると、基板等の反りや半導体素子のクラックの問題は一層深刻なものであり、その問題解決は益々重要である。
【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、歩留まりを向上させつつ製造工程を簡略化した半導体装置の製造方法、当該方法に使用する接着シート及び当該方法により得られる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決する為に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子を被着体上に接着シートを介して仮固着する仮固着工程と、加熱工程を経ることなく、ワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程とを有し、前記接着シートの被着体に対する仮固着時の剪断接着力が、０．２ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【００１２】
前記被着体は、基板、リードフレーム又は半導体素子であることが好ましい。
【００１３】
又、本発明の半導体装置の製造方法は、前記半導体素子を封止樹脂により封止する封止工程と、前記封止樹脂の後硬化を行う後硬化工程とを含み、前記封止工程及び／又は後硬化工程に於いて、加熱により封止樹脂を硬化させると共に、前記接着シートを介して半導体素子と被着体とを固着させることができる。
【００１４】
前記被着体が半導体素子である場合に、半導体素子と半導体素子との間に、前記接着シートを介してスペーサを積層する工程を含み、前記接着シートのスペーサ又は半導体素子に対する仮固着時の剪断接着力が０．２ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００１５】
更に、前記封止工程及び／又は後硬化工程に於いて、加熱により封止樹脂を硬化させると共に、前記接着シートを介して半導体素子とスペーサとを固着させることができる。
【００１６】
前記ワイヤーボンディング工程は、８０℃〜２５０℃で行われるのが好ましい。
【００１７】
さらに、前記接着シートとして、熱可塑性樹脂を含むものを使用することができる。また、前記接着シートとして、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の双方を含むものを使用することもできる。
【００１８】
ここで、前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂を使用するのが好ましい。また、前記熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂を使用するのが好ましい。
【００１９】
さらに、前記接着シートとして熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用したものを用いる場合は、架橋剤が添加されているものを使用するのが好ましい。
【００２０】
また、前記の課題を解決する為に、本発明に係る接着シートは、前記半導体装置の製造方法に於いて使用されるものであることを特徴とする。
【００２１】
また、前記の課題を解決する為に、本発明に係る半導体装置は、前記半導体装置の製造方法により得られたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の構成によると、接着シートの被着体に対する仮固着時の剪断接着力が０．２ＭＰａ以上であるので、接着シートの加熱工程を省略してワイヤーボンディング工程に移行しても、当該工程に於ける超音波振動や加熱により、接着シートと被着体との接着面でずり変形を生じることがない。この為、歩留まりの低下を抑制してワイヤーボンディングが可能となる。
【００２３】
また、従来の製造方法に於いては、ワイヤーボンディング工程の前に接着シートの加熱を行っており、当該加熱により接着シートから揮発ガスが発生してボンディングパットが汚染されることがあった。しかし本発明は、その様な工程を不要とするので、歩留まりの向上が図れる。さらに、接着シートを加熱する工程の省略により、基板等に反りが生じたり、半導体素子にクラックが発生したりすることもない。この結果、半導体素子の一層の薄型化も可能となる。
【００２４】
また、前記接着シートによる固着は、封止樹脂を封止する樹脂封止工程、及び／又は前記樹脂封止工程後に行われる封止樹脂の後硬化工程において加熱と共に行うことができるので、製造工程の簡素化が図れる。
【００２５】
ここで、前記ワイヤーボンディング工程は８０℃〜２５０℃で数秒から数分間行われるので、当該工程では、接着シートにより半導体素子と被着体等とが完全に固着することがない。
【００２６】
前記接着シートとしては、熱可塑性樹脂を含むものを使用し、又は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の双方を含むものを使用することが可能である。
【００２７】
また、前記熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂を使用するのが好ましく、前記熱可塑性樹脂としてはアクリル樹脂を使用するのが好ましい。これらの樹脂はイオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。
【００２８】
また、前記接着シートとしては、架橋剤を添加したものを使用するのが好ましい。
【００２９】
以上に述べたことは、前記半導体素子の上に１又は２以上の半導体素子を、前記接着シートを介して積層する場合や、必要に応じて、前記半導体素子と半導体素子との間に前記接着シートを介してスペーサを積層する場合にも同様の作用効果を奏する。また、前記の製造工程の簡素化は、複数の半導体素子等の３次元実装に於いて、製造効率の一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【図７】前記実施の形態６に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置の概略を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態７に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。但し、説明に不要な部分は省略し、また、説明を容易にする為に拡大又は縮小等して図示した部分がある。以上のことは、以下の図面に対しても同様である。
【００３２】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子１３を基板又はリードフレーム（被着体、以下単に基板等と称する）１１上に接着シート１２で仮固着する仮固着工程と、加熱工程を経ることなく、ワイヤーボンディングをするワイヤーボンディング工程とを有する。さらに、半導体素子１３を封止樹脂１５で封止する封止工程と、当該封止樹脂１５をアフターキュアする後硬化工程とを有する。
【００３３】
前記仮固着工程は、図１（ａ）に示すように、半導体素子１３を、接着シート１２を介して基板等１１に仮固着する工程である。半導体素子１３を基板等１１上に仮固着する方法としては、例えば基板等１１上に接着シート１２を積層した後、接着シート１２上に、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３を順次積層して仮固着する方法が挙げられる。また、予め接着シート１２が仮固着された半導体素子１３を基板等１１に仮固着して積層してもよい。
【００３４】
前記基板としては、従来公知のものを使用することができる。また、前記リードフレームとしては、Ｃｕリードフレーム、４２Ａｌｌｏｙリードフレーム等の金属リードフレームやガラスエポキシ、ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）、ポリイミド等からなる有機基板を使用することができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体素子をマウントし、半導体素子と電気的に接続して使用可能な回路基板も含まれる。
【００３５】
前記接着シート１２としては、仮固着時の剪断接着力が、基板等１１に対して０．２ＭＰａ以上のものを使用し、より好ましくは０．２〜１０ＭＰａの範囲内のものを使用する。接着シート１２の剪断接着力は、少なくとも０．２ＭＰａ以上であるので、加熱工程を経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、接着シート１２と半導体素子１３又は基板等１１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。なお、接着シート１２については、後段に於いて更に詳述する。
【００３６】
前記ワイヤーボンディング工程は、基板等１１の端子部（インナーリード）の先端と半導体素子１３上の電極パッド（図示しない）とをボンディングワイヤー１４で電気的に接続する工程である（図１（ｂ）参照）。前記ボンディングワイヤー１４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。
【００３７】
本工程は、接着シート１２による固着を行うことなく実行される。また、本工程の過程で接着シート１２により半導体素子１３と基板等１１とが固着することはない。ここで、接着シート１２の剪断接着力は、８０〜２５０℃の温度範囲内であっても、０．２ＭＰａ以上であることが必要である。当該温度範囲内で剪断接着力が０．２ＭＰａ未満であると、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き、ワイヤーボンディングを行うことができず、歩留まりが低下するからである。
【００３８】
前記封止工程は、封止樹脂１５により半導体素子１３を封止する工程である（図１（ｃ）参照）。本工程は、基板等１１に搭載された半導体素子１３やボンディングワイヤー１４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１５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。これにより、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２を介して半導体素子１３と基板等１１とを固着させる。即ち、本発明に於いては、後述する後硬化工程が行われない場合に於いても、本工程に於いて接着シート１２による固着が可能であり、製造工程数の減少及び半導体装置の製造期間の短縮に寄与することができる。
【００３９】
前記後硬化工程に於いては、前記封止工程で硬化不足の封止樹脂１５を完全に硬化させる。封止工程に於いて接着シート１２により固着がされない場合でも、本工程に於いて封止樹脂１５の硬化と共に接着シート１２による固着が可能となる。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。
【００４０】
ここで、前記接着シート１２について詳述する。接着シート１２は、ワイヤーボンディングの際に、０．２ＭＰａ以上の剪断接着力が得られるものであれば、その構成は特に限定されない。具体的には、例えば接着剤層の単層のみからなる接着シートや、コア材料の片面又は両面に接着剤層を形成した多層構造の接着シート等が挙げられる。ここで、前記コア材料としては、フィルム（例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。また、接着シートとダイシングシートとの一体型のものも使用することができる。
【００４１】
前記接着剤層は接着機能を有する層であり、その構成材料としては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用したものが挙げられる。又、熱可塑性樹脂単独でも使用可能である。
【００４２】
前記熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、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、６−ナイロンや６，６−ナイロン等のポリアミド樹脂、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。
【００４３】
前記アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、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の１種又は２種以上を成分とする重合体等が挙げられる。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、へキシル基、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。
【００４４】
また、前記重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸６−ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸８−ヒドロキシオクチル、（メタ）アクリル酸１０−ヒドロキシデシル、（メタ）アクリル酸１２−ヒドロキシラウリル若しくは（４−ヒドロキシメチルシクロヘキシル）−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル（メタ）アクリレート若しくは（メタ）アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。
【００４５】
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る。特に、半導体素子を腐食させるイオン性不純物等の含有が少ないエポキシ樹脂が好ましい。また、エポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好ましい。
【００４６】
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。
【００４７】
さらに、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。
【００４８】
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、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。
【００４９】
なお、本発明に於いては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びアクリル樹脂を含む接着シートが特に好ましい。これらの樹脂は、イオン性不純物が少なく耐熱性が高いので、半導体素子の信頼性を確保できる。この場合の配合比は、アクリル樹脂成分１００重量部に対して、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の混合量が１０〜２００重量部である。
【００５０】
本発明の接着シート１２は、予めある程度架橋をさせておく為、作製に際し、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。
【００５１】
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。架橋剤の添加量が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、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。
【００５２】
また、本発明の接着シート１２には、その用途に応じて無機充填剤を適宜配合することができる。無機充填剤の配合は、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。前記無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、石膏、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミナ、酸化ベリリウム、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック類、アルミニウム、銅、銀、金、ニッケル、クロム、鉛、錫、亜鉛、パラジウム、半田などの金属、又は合金類、その他カーボンなどからなる種々の無機粉末が挙げられる。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。なかでも、シリカ、特に溶融シリカが好適に用いられる。また、無機充填剤の平均粒径は、０．１〜８０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５３】
前記無機充填剤の配合量は、有機樹脂成分１００重量部に対し０〜８０重量％に設定することが好ましい。特に好ましくは０〜７０重量％である。
【００５４】
なお、本発明の接着シート１２には、前記無機充填剤以外に、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、例えば難燃剤、シランカップリング剤又はイオントラップ剤等が挙げられる。
【００５５】
前記難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。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。
【００５６】
前記シランカップリング剤としては、例えば、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エトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
【００５７】
前記イオントラップ剤としては、例えばハイドロタルサイト類、水酸化ビスマス等が挙げられる。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。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る半導体装置の製造方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００５９】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態１に係る半導体装置と比較して、複数の半導体素子を積層して３次元実装とした点が異なる。より詳細には、半導体素子の上に、他の半導体素子を、前記接着シートを介して積層する工程を含む点が異なる。
【００６０】
先ず、図２（ａ）に示すように、所定のサイズに切り出した少なくとも１つ以上の接着シート１２を被着体である基板等１１に仮固着する。次に、接着シート１２上に半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして仮固着する（図２（ｂ）参照）。さらに、半導体素子１３上に、その電極パッド部分を避けて接着シート１４を仮固着する（図２（ｃ）参照）。さらに、接着シート１４上に、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３を形成する（図２（ｄ）参照）。
【００６１】
次に、加熱工程を行うことなく、図２（ｅ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００６２】
次に、封止樹脂により半導体素子１３を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・１４により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３同士の間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。
【００６３】
本実施の形態によれば、半導体素子の３次元実装の場合に於いても、接着シート１２・１４の加熱による加熱処理を行わないので、製造工程の簡素化及び歩留まりの向上が図れる。また、基板等１１に反りが生じたり、半導体素子１３にクラックが発生したりすることもないので、半導体素子の一層の薄型化が可能となる。
【００６４】
（実施の形態３）
本実施の形態３に係る半導体装置の製造方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００６５】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態２に係る半導体装置と比較して、積層した半導体素子間にスペーサを介在させた点が異なる。より詳細には、半導体素子と半導体素子との間に、接着シートを介してスペーサを積層する工程を含む点が異なる。
【００６６】
先ず、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記実施の形態２と同様にして、基板等１１上に接着シート１２、半導体素子１３及び接着シート１４を順次積層して仮固着する。さらに、接着シート１４上に、スペーサ２１、接着シート１４及び半導体素子１３を順次積層して仮固着する（図３（ｄ）〜（ｆ）参照）。
【００６７】
次に、加熱工程を行うことなく、図３（ｇ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００６８】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・１４により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３とスペーサ２１との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００６９】
なお、前記スペーサとしては、特に限定されるものではなく、例えば従来公知のシリコンチップ、ポリイミドフィルム等を用いることができる。
【００７０】
（実施の形態４）
本実施の形態４に係る半導体装置の製造方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００７１】
先ず、図４（ａ）に示すように、接着シート１２’を半導体ウェハ１３’の裏面に貼り付けて接着シート付きの半導体ウェハを作製する。次に、半導体ウェハ１３’にダイシングテープ３３に仮固着する（図４（ｂ）参照）。さらに、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし（図４（ｃ）参照）、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。
【００７２】
次に、図４（ｄ）に示すように、接着シート１２が付いた半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして基板等１１上に仮固着する。さらに、接着シート３１が付いた大きさの異なる半導体素子３２を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３上に仮固着する。
【００７３】
次に、加熱工程を行うことなく、図４（ｅ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３・３２に於ける電極パッドと基板等１１とをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００７４】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・３１により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３と半導体素子３２との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００７５】
（実施の形態５）
本実施の形態５に係る半導体装置の製造方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００７６】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、前記実施の形態４に係る半導体装置の製造方法と比較して、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層した後、更に接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を積層した点が異なる。
【００７７】
先ず、図５（ａ）に示すように、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層する。さらに、接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を積層する（図５（ｂ）参照）。さらに、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし（図５（ｃ）参照）、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。
【００７８】
次に、図５（ｄ）に示すように、接着シート１２が付いた半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして基板等１１上に仮固着する。さらに、接着シート３１が付いた大きさの異なる半導体素子３２を、ワイヤーボンド面が上側となる様にして半導体素子１３上に仮固着する。この際、半導体素子３２の固着は、下段の半導体素子１３の電極パッド部分を避けて行われる。
【００７９】
次に、加熱工程を行うことなく、図５（ｅ）に示すように、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３・３２に於ける電極パッドと基板等１１に於ける内部接続用ランドとをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する。
【００８０】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・３１により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３と半導体素子３２との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００８１】
（実施の形態６）
本実施の形態６に係る半導体装置の製造方法について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。図７は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置の概略を示す断面図である。
【００８２】
本実施の形態に係る半導体装置は、前記実施の形態３に係る半導体装置と比較して、スペーサとしてコア材料を採用した点が異なる。
【００８３】
先ず、前記実施の形態５と同様にして、ダイシングテープ３３上に接着シート１２’を積層する。さらに、接着シート１２’上に半導体ウェハ１３’を積層する。さらに、接着シート付きの半導体ウェハを所定の大きさとなる様にダイシングしてチップ状にし、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。これにより、接着シート１２を備えた半導体素子１３を得る。
【００８４】
他方、ダイシングテープ３３の上に接着シート４１形成し、該接着シート４１上にコア材料４２を貼り付ける。さらに、所定のサイズとなる様にダイシングしてチップ状にし、ダイシングテープ３３から接着剤が付いたチップを剥離する。これにより、接着シート４１’を備えたチップ状のコア材料４２’を得る。
【００８５】
次に、前記半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様に、基板等１１上に接着シート１２を介して仮固着する。さらに、半導体素子１３上に接着シート４１’を介してコア材料４２’を仮固着する。さらに、コア材料４２’上に接着シート１２を介して半導体素子１３を、ワイヤーボンド面が上側となる様に仮固着する。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００８６】
次に、加熱工程を行うことなく、ワイヤーボンディング工程を行う。これにより、半導体素子１３に於ける電極パッドと基板等１１に於ける内部接続用ランドとをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する（図７参照）。
【００８７】
次に、封止樹脂により半導体素子を封止する封止工程を行い、封止樹脂を硬化させると共に、接着シート１２・４１’により基板等１１と半導体素子１３との間、及び半導体素子１３とコア材料４２’との間を固着させる。また、封止工程の後、後硬化工程を行ってもよい。以上の製造工程を行うことにより、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００８８】
なお、前記コア材料としては特に限定されるものではなく、従来公知のものを用いることができる。具体的には、フィルム（例えばポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等）、ガラス繊維やプラスチック製不織繊維で強化された樹脂基板、ミラーシリコンウェハ、シリコン基板又はガラス基板等を使用できる。
【００８９】
（実施の形態７）
本実施の形態７に係る半導体装置の製造方法について、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。
【００９０】
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、前記実施の形態６に係る半導体装置の製造方法と比較して、コア材料のダイシングに替えて、打ち抜き等によりチップ化した点が異なる。
【００９１】
先ず、前記実施の形態６と同様にして、接着シート１２を備えた半導体素子１３を得る。他方、接着シート４１上にコア材料４２を貼り付ける。さらに、所定のサイズとなる様に打ち抜き等によりチップ状にし、接着シート４１’を備えたチップ状のコア材料４２’を得る。
【００９２】
次に、前記実施の形態６と同様にして、接着シート１２・４１’を介してコア材料４２’及び半導体素子１３を順次積層して仮固着する。
【００９３】
さらに、ワイヤーボンディング工程、封止工程、必要に応じて後硬化工程を行い、本実施の形態に係る半導体装置を得ることができる。
【００９４】
（その他の事項）
前記基板等上に半導体素子を３次元実装する場合、半導体素子の回路が形成される面側には、バッファーコート膜が形成されている。当該バッファーコート膜としては、例えば窒化珪素膜やポリイミド樹脂等の耐熱樹脂からなるものが挙げられる。
【００９５】
また、半導体素子の３次元実装の際に、各段で使用される接着シートは同一組成からなるものに限定されるものではなく、製造条件や用途等に応じて適宜変更可能である。
【００９６】
また、前記実施の形態に於いて述べた積層方法は例示的に述べたものであって、必要に応じて適宜変更が可能である。例えば、前記実施の形態２に係る半導体装置の製造方法に於いては、２段目以降の半導体素子を前記実施の形態３に於いて述べた積層方法で積層することも可能である。
【００９７】
また、前記実施の形態に於いては、基板等に複数の半導体素子を積層させた後に、一括してワイヤーボンディング工程を行う態様について述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、半導体素子を基板等の上に積層する度にワイヤーボンディング工程を行うことも可能である。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例に基づいて、本発明の内容を具体的に説明する。
【００９９】
（実施例１）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、多官能イソシアネート系架橋剤３部、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、エピコート１００４)２３部、フェノール樹脂(三井化学(株)製、ミレックスＸＬＣ−ＣＣ)６部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物の溶液を調整した。
【０１００】
この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナーとしてシリコーン離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ５０μｍ）からなる離型処理フィルム上に塗布した。さらに、１２０℃で３分間乾燥させたことにより、厚さ２５μｍの本実施例１に係る接着シートを作製した。
【０１０１】
（実施例２）
本実施例２に於いては、実施例１にて使用したアクリル酸エステル系ポリマーに替えて、ブチルアクリレートを主成分としたポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＳＮ−７１０）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、本実施例２に係る接着シート（厚さ５０μｍ）を作製した。
【０１０２】
（比較例１）
アクリル酸エチル−メチルメタクリレートを主成分とするアクリル酸エステル系ポリマー（根上工業（株）製、パラクロンＷ−１９７ＣＭ）１００部に対して、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、エピコート１００４)２３部、フェノール樹脂(三井化学(株)製、ミレックスＸＬＣ−ＣＣ)６部をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度２０重量％の接着剤組成物の溶液を調整した。
【０１０３】
この接着剤組成物の溶液を、剥離ライナーとしてシリコーン離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ５０μｍ）からなる離型処理フィルム上に塗布した。さらに、１２０℃で３分間乾燥させたことにより、比較例１に係る接着シート（厚さ２５μｍ）を作製した。
【０１０４】
（比較例２）
本比較例２に於いては、前記比較例１にて使用したアクリル酸エステル系ポリマーに替えて、ブチルアクリレートを主成分としたポリマー(根上工業（株）製、パラクロンＳＮ−７１０)を用いた以外は、比較例１と同様にして、比較例２に係る接着シート（厚さ２５μｍ）を作製した。
【０１０５】
〔せん断接着力測定〕
前記実施例及び比較例に於いて作製した接着シートについて、基板、リードフレーム又は半導体素子に対する仮固着時の剪断接着力を以下の通り測定した。
【０１０６】
先ず、基板、リードフレーム及び半導体素子について各種試料を作製した。
即ち、基板（ＵｎｉＭｉｃｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、商品名ＴＦＢＧＡ１６×１６（２２１６-００１Ａ０１））の場合に於いては、得られた接着シートをセパレーターから剥離した後、２ｍｍ□に切断したものを用いた。一方、アルミ蒸着ウェハをダイシングして、縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ５００μｍのチップを作製した。このチップを、基板にダイアタッチして試験片を作製した。ダイアタッチは、１２０℃の温度下で荷重（０．２５ＭＰａ）をかけ、１秒間加熱するという条件下で、ダイボンダー（（株）新川製ＳＰＡ−３００）を用いて行った。
【０１０７】
また、リードフレーム（新光電気株式会社製、商品名ＣＡ−Ｆ３１３（ＭＦ２０２））の場合に於いても、前記基板の場合と同様にして試験片を作製した。
【０１０８】
また、半導体素子の場合に於いては、得られた接着シートをセパレーターから剥離した後、６ｍｍ□に切断したものを用いた。リードフレーム（新光電気株式会社製、品名ＣＡ−Ｆ３１３（ＭＦ２０２））のダイパッドに、評価用モデルパターンが形成された評価用素子（フェニックス・セミコンダクター（株）製、型番：ＮＴ−１０３、パッシベーション層Ｓｉ３Ｎ４／５０００Å厚み）を縦６ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ５００μｍにダイシングしたものをダイアタッチした。その後、前記接着シートを２ｍｍ□に切断したものを用い、アルミ蒸着ウェハから縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ５００μｍにダイシングしたチップを前記評価用素子の上にダイアタッチして試験片を作製した。ダイアタッチは、基板及びリードフレームの場合と同様の条件で行った。
【０１０９】
剪断接着力の測定は、温度制御可能な熱板に各試験片を固定し、ダイアタッチされた半導体素子をプッシュプルゲージにて速度０.１ｍｍ／秒の速度で水平に押して、剪断接着力を測定した。測定は、熱板温度がそれぞれ８０、１７５、２５０℃の場合について行った。また、測定装置として、Ｍｏｄｅｌ−２２５２（ＡＩＫＯＨエンジニアリング(株)製）を使用した。なお、ダイアタッチ後に試料の加熱工程は行っていない。また、半導体素子の場合では、せん断接着力測定時には２ｍｍ□のアルミ蒸着の半導体素子をプッシュプルゲージで押して、せん断接着力を測定した。
【０１１０】
それらの結果を下記表１に示す。
【表１】
【０１１１】
表１に示す様に、実施例１及び２に係る接着シートは、何れの熱板温度に於いても、０．２ＭＰａ以上の剪断接着力を示した。その一方、比較例１及び２に係る接着シートの剪断接着力は、０ＭＰａであった。
【０１１２】
〔ワイヤボンディング性〕
実施例及び比較例の接着シートを用い、半導体素子とリードフレーム、基板、半導体素子を用いた場合のワイヤーボンディング性を評価した。
【０１１３】
先ず、基板、リードフレーム及び半導体素子について各種試料を作製した。
即ち、基板（ＵｎｉＭｉｃｒｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、商品名ＴＦＢＧＡ１６×１６（２２１６-００１Ａ０１））の場合に於いては、得られた接着シートをセパレーターから剥離した後、６ｍｍ□に切断したものを用いた。一方、アルミ蒸着ウェハをダイシングして、縦６ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ１００μｍのチップを作製した。このチップを、基板にダイアタッチして試験片を作製した。ダイアタッチは、１２０℃の温度下で荷重（０．２５ＭＰａ）をかけ、１秒間加熱するという条件下で、ダイボンダー（（株）新川製ＳＰＡ−３００）を用いて行った。
【０１１４】
また、リードフレーム（新光電気株式会社製、商品名ＣＡ−Ｆ３１３（ＭＦ２０２））の場合に於いては、接着シートをセパレーターから剥離した後、７．５ｍｍ□に切断したものを用いた。一方、アルミ蒸着ウェハをダイシングして、縦７．５ｍｍ×横７．５ｍｍ×厚さ１００μｍのチップを作製した。このチップを、基板にダイアタッチして試験片を作製した。ダイアタッチは、基板の場合と同様の条件で行った。
【０１１５】
また、半導体素子の場合に於いては、得られた接着シートをセパレーターから剥離した後、６ｍｍ□に切断したものを用いた。リードフレーム（新光電気株式会社製、商品名ＣＡ−Ｆ３１３（ＭＦ２０２））のダイパッドに、評価用モデルパターンが形成された評価用素子（フェニックス・セミコンダクター（株）製、型番：ＮＴ−１０３、パッシベーション層Ｓｉ３Ｎ４／５０００Å厚み）を縦６ｍｍ×横６ｍｍ×厚さ１００μｍにダイシングしたものをダイアタッチした。この評価用素子を第１の半導体素子とする。次に、前記接着シートを５ｍｍ□に切断したものを用い、アルミ蒸着ウェハから縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ１００μｍにダイシングしたチップを前記評価用素子の上にダイアタッチして試験片を作製した。このチップを第２の半導体素子とする。なお、各試料はそれぞれ２０個ずつ作製した。
【０１１６】
次に、各種試料について、超音波熱圧着法によりワイヤーボンド用金線（直径２５μｍ）をボンディングした。試料１個当たりのワイヤーボンド数は８０点とした。ワイヤーボンディング条件は、超音波出力時間１０ｍｓ、超音波出力１２０、ボンド荷重９８０ｍＮ、ステージ温度は８０℃、１７５℃、２５０℃とした。また、ワイヤーボンディング装置としては、ＵＴＣ−３００（(株)新川製）を使用した。また、ワイヤーボンド成功率の評価は、テンションゲージによるプル強度評価で５ｇ以上とした場合を成功とした。なお、ダイアタッチ後に試料の加熱工程は行っていない。また、半導体素子の場合に於いては、第２の半導体素子とリードフレームとの間でワイヤーボンドを施した。
【０１１７】
それらの結果を下記表２に示す。
【表２】
【０１１８】
表２に示す様に、実施例１及び２に係る接着シートについては、何れの熱板温度に於いても成功率１００％であった。その一方、比較例１及び２に係る接着シートについては、０％であった。実施例１及び２に係る接着シートについての成功率が１００％だったのは、各々十分な剪断接着力を有していたことによりチップずれが生じなかった為である。
【符号の説明】
【０１１９】
１１ 基板等（被着体）
１２、３１、４１ 接着シート
１３ 半導体素子
１４、１６ ボンディングワイヤー
１５ 封止樹脂
２１ スペーサ
３２ 半導体素子
３３ ダイシングテープ
４１’、４２’ コア材料（スペーサ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被着体上に半導体素子を固着するための半導体装置製造用の接着シートであって、
加熱により硬化される前の剪断接着力が０．２〜１０ＭＰａであることを特徴とする接着シート。
【請求項２】
前記接着シートが熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂及びフェノール樹脂と、熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂と、該アクリル樹脂１００重量部に対し０．０５〜７重量部の含有量の架橋剤とにより少なくとも形成され、
前記エポキシ樹脂及びフェノール樹脂は、前記アクリル樹脂１００重量部に対して、１０〜２００重量部の範囲内で含まれていることを特徴とする請求項１に記載の接着シート。
【請求項３】
前記架橋剤はポリイソシアネート化合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の接着シート。
【請求項４】
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合が、当該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当量であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の接着シート。
【請求項１】
被着体上に半導体素子を固着するための半導体装置製造用の接着シートであって、
加熱により硬化される前の剪断接着力が０．２〜１０ＭＰａであることを特徴とする接着シート。
【請求項２】
前記接着シートが熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂及びフェノール樹脂と、熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂と、該アクリル樹脂１００重量部に対し０．０５〜７重量部の含有量の架橋剤とにより少なくとも形成され、
前記エポキシ樹脂及びフェノール樹脂は、前記アクリル樹脂１００重量部に対して、１０〜２００重量部の範囲内で含まれていることを特徴とする請求項１に記載の接着シート。
【請求項３】
前記架橋剤はポリイソシアネート化合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の接着シート。
【請求項４】
前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合が、当該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当量であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の接着シート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２４５５４６（Ｐ２０１０−２４５５４６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３１４７（Ｐ２０１０−１３３１４７）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【分割の表示】特願２００３−４２３１１８（Ｐ２００３−４２３１１８）の分割
【原出願日】平成１５年１２月１９日（２００３．１２．１９）
【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２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【分割の表示】特願２００３−４２３１１８（Ｐ２００３−４２３１１８）の分割
【原出願日】平成１５年１２月１９日（２００３．１２．１９）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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