接着剤組成物、並びに、半導体装置およびその製造方法
【課題】チップ積層型の半導体装置において良好なワイヤボンディング接続信頼性を確保しながら、製造工程を簡素化し、製造コストを低減する方法を提供する。
【解決手段】支持部材上に半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓ以下であり、チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm（ここで、η0.5rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度であり、η5.0rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数５．０ｒｐｍで測定した粘度である。）が３．０以下であり、かつ温度２５℃で測定した前記支持部材に対する接触角が３０°以下である接着剤組成物、並びに、そのような組成物を用いた半導体装置およびその製造方法である。
【解決手段】支持部材上に半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓ以下であり、チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm（ここで、η0.5rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度であり、η5.0rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数５．０ｒｐｍで測定した粘度である。）が３．０以下であり、かつ温度２５℃で測定した前記支持部材に対する接触角が３０°以下である接着剤組成物、並びに、そのような組成物を用いた半導体装置およびその製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ積層型の半導体装置（半導体パッケージ）に使用される接着剤組成物、さらには、そのような接着剤組成物を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化に伴い、半導体パッケージは基板への高密度実装が要求されるようになった。この要求に応えるため、ＣＳＰ（Chip Size Package（チップサイズパッケージ））やμＢＧＡ（Ball Grid Array（ボールグリッドアレイ））と称する小型パッケージが開発されている。
【０００３】
その中でも、特に注目されているものに、チップ積層型（スタックドタイプ）パッケージがある。チップ積層型パッケージは配線基板上に半導体チップ（以下、単にチップともいう。）を積層した構造を有しており、チップを積層できることから配線基板上の搭載面積の省スペース化を図ることができるという利点がある。
【０００４】
一方、半導体チップと基板との接合には、従来、銀ペーストなどのダイボンディングペーストを用いる方法が一般的であった。しかし、ペーストは、樹脂のフローおよび厚みのコントロールが難しく、上記構造のパッケージ、特にチップの厚さが２００μｍ以下であるパッケージに適用した場合に、ワイヤボンディング接続の信頼性を確保することが困難であった。
【０００５】
このため、チップ積層型パッケージでは、フィルム状の接着材を用いる方法が一般に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法は、ダイボンディングペーストを用いる方法に比べ、工程数が多く、コスト高となる難点があった。
【特許文献１】特開２００４−４３７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような従来技術の課題に対処してなされたもので、支持部材上に厚さが２００μｍ以下の半導体チップを積層するチップ積層型の半導体装置において良好なワイヤボンディング接続信頼性を確保することができ、しかも、製造工程が簡素で、製造コストを低減することができる接着剤組成物、並びに、そのような接着剤組成物を用いた半導体装置およびその製造方法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】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、粘度、チクソ指数および支持部材に対する接触角が特定の範囲にある接着剤組成物、並びに、それを用いた半導体装置およびその製造方法により、上記の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓ以下であり、チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm（ここで、η0.5rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度であり、η5.0rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数５．０ｒｐｍで測定した粘度である。）が３．０以下であり、かつ温度２５℃で測定した前記支持部材に対する接触角が３０°以下であることを特徴とする接着剤組成物である。
【０００９】
また、本発明は、支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してチップ積層型半導体装置を製造する方法であって、上記の接着剤組成物を用いて前記半導体素子を前記支持部材上に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置であって、上記の接着剤組成物を用いて前記半導体素子が前記支持部材上に接着されていることを特徴とする半導体装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、支持部材上に厚さが２００μｍ以下の半導体チップを積層するチップ積層型の半導体装置において良好なワイヤボンディング接続信頼性を確保することができ、しかも、製造工程が簡素で、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明の接着剤組成物は、支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、（１）Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓ以下であり、（２）チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm（ここで、η0.5rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度であり、η5.0rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数５．０ｒｐｍで測定した粘度である。）が３．０以下であり、かつ（３）温度２５℃で測定した前記支持部材に対する接触角が３０°以下のものである。
【００１４】
（１）Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓを超えると、接着剤組成物の拡がり性が不良となり、半導体チップの密着性が低下する。Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度は、５〜４０Ｐａ・ｓであることが好ましく、１０〜３０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
【００１５】
（２）チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpmが３．０を超えると、接着剤組成物の形状保持性が増大し、拡がり性が不良となって、上記と同様の問題が生じる。チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpmは、１．０〜３．０であることが好ましく、１．５〜３．０であることがより好ましい。
【００１６】
（３）温度２５℃で測定した支持部材に対する接触角が３０°を超えると、支持部材に対する接着剤組成物の濡れ性が小さくなり、拡がり性が不良となって、上記と同様の問題が生じる。温度２５℃で測定した支持部材に対する接触角は、１０〜３０°であることが好ましく、１０〜２５°であることがより好ましい。
【００１７】
本発明の接着剤組成物は、さらに、（４）拡がり率Ｓ（ここで、拡がり率Ｓは、接着剤組成物をリードフレームに塗付し半導体チップを実装した直後の接着剤組成物の塗付面積をＡ、硬化後の接着剤組成物の塗付面積をＡ′としたとき、Ｓ＝（Ａ′／Ａ）×１００により求められる値である。）が、１００〜４００％であることが好ましい。拡がり率Ｓが１００％に満たないと、半導体チップの接着面積を十分に確保することができず、接着不良を生ずるおそれがある。また、パッケージした後のはんだリフローや環境試験（高温高湿保管試験など）などにおいて、チップ剥離やクラックを誘発するおそれがある。一方、拡がり率Ｓが４００％を超えると、半導体チップ端から接着剤組成物がはみ出し、ワイヤボンディング時に不具合を生ずるおそれがある。拡がり率Ｓは、１２０〜３００％であることがより好ましい。
【００１８】
本発明の接着剤組成物は、また、（５）Ｅ型回転粘度計により、温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が２５Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。Ｅ型回転粘度計により、温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が２５Ｐａ・ｓを超えると、接着剤組成物が十分に濡れ拡がる前に硬化してしまい、接着不良や、パッケージした後のはんだリフローや環境試験（高温高湿保管試験など）などにおいて、チップ剥離やクラックを誘発するおそれがある。Ｅ型回転粘度計により、温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度は、５〜２０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
【００１９】
本発明の接着剤組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）絶縁性粉末を含有することが好ましい。
【００２０】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量などに制限されることなく一般に使用されているものを広く用いることができる。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体などのエポキシ化によって得られる脂環式エポキシ樹脂、特殊多官能型エポキシ樹脂、ダイマー酸エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。なお、必要に応じて、液状のモノエポキシ樹脂を併用成分として使用することができる。
【００２１】
本発明においては、必要に応じて（Ａ）成分以外の樹脂成分を配合してもよい。（Ａ）成分と併用可能な樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、キシレン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２２】
（Ｂ）成分の硬化剤は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と反応し、硬化させることができるものであれば、特に制限されることなく使用することができる。具体的には、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどの脂肪族アミン；芳香族アミン；ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸などの酸無水物、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂；ジシアンジアミド、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン酸、イソフタル酸、ｐ−オキシ安息香酸などの潜在性硬化剤；イミダゾール類；イソシアネート化合物；カチオン系硬化剤などが挙げられる。これらの硬化剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２３】
この（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１当量に対して０．２〜１．５当量の範囲であることが好ましい。０．２当量未満では、十分に硬化が進行せず、硬化の不十分な硬化物が得られ、１．５当量を超えると、吸湿性が高くなって、半導体装チップの剥離が生ずるおそれがある。
【００２４】
（Ｃ）成分の絶縁性粉末としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどの酸化物、シリコンナイトライド、アルミニウムナイトライドなどの窒化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの粉末が挙げられる。これらの絶縁性粉末は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２５】
絶縁性粉末の平均粒径は、２０μｍ以下であることが好ましく、０．１〜１０μｍであることがより好ましい。絶縁性粉末の平均粒径が２０μｍを超えると、接着剤組成物の均一性や各種物性が低下する。また、絶縁性粉末の形状は特に限定されるものではなく、鱗片状、フレーク状、球状など、任意の形状であってよい。
【００２６】
この（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００質量部に対して、１０〜１５０質量部の範囲が好ましく、１０〜１００質量部の範囲がより好ましく、１０〜５０質量部の範囲がよりいっそう好ましい。１０質量部未満では、接着強度が低下する傾向があり、また、１５０質量部を超えると、粘度が増加し、調製時の作業性や使用時の塗布性が低下する傾向がある。
【００２７】
本接着剤組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される、硬化促進剤、カップリング剤、粘度調整用溶剤、反応性希釈剤、チクソ性付与剤、消泡剤、顔料およびその他の添加剤を配合することができる。
【００２８】
硬化促進剤としては、イミダゾール類、第３級アミン類またはその塩、有機ボロン塩化合物などが挙げられ、なかでもイミダゾール類が好ましい。イミダゾール類の具体例としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、２−ｎ−プロピルイミダゾール、２−ウンデシル−１Ｈ−イミダゾール、２−ヘプタデシル−１Ｈ−イミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール、４−メチル−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、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−エチル−４−メチルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２′−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２′−ウンデシルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２′−エチル−４−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２′−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニル−４，５−ジ（２−シアノエトキシ）メチルイミダゾール、１−ドデシル−２−メチル−３−ベンジルイミダゾリウムクロライド、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール塩酸塩、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイトなどが挙げられる。また、好ましいイミダゾール類の市販品を例示すると、キュアゾールＣ１７Ｚ、キュアゾール２ＭＺ、キュアゾール１Ｂ２ＭＺ、キュアゾール２Ｅ４ＭＺ、キュアゾール２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ、キュアゾール２ＭＺ
−ＡＺＩＮＥ、キュアゾール２ＭＺ−ＯＫ（以上、四国化成工業（株）製 商品名）などが挙げられる。
【００２９】
硬化促進剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。また、その配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００質量部に対して、２０質量部以下とすることが好ましく、０．２〜７．０質量部の範囲がより好ましい。２０質量部を超えると、硬化促進効果はさほど変わらずに、常温での保存安定性が低下する。
【００３０】
カップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤の他、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコート系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤などが挙げられる。これらのカップリング剤のなかでも、シランカップリング剤が好ましく、特に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
【００３１】
カップリング剤は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。また、その配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲が好ましく、０．５〜５質量部の範囲がより好ましい。配合量が０．１質量部未満では、接着性を改善する効果が小さく、逆に、１０質量部を超えると、揮発分が多くなり、硬化物中にボイドが生じやすくなる傾向がある。
【００３２】
粘度調整用溶剤としては、例えば、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、γ−ブチルラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジドンなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００３３】
反応性希釈剤としては、例えば、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。反応性希釈剤としては、特に、エポキシ基を含有するクレジルグリシジルエーテルの使用が好ましい。この反応性希釈剤の配合量は、接着剤組成物全体の０．１〜１０質量％となる範囲が好ましい。
【００３４】
本接着剤組成物は、前記した（Ａ）成分のエポキシ樹脂、（Ｂ）成分の硬化剤、（Ｃ）成分の絶縁性粉末、および、必要に応じて配合される硬化促進剤、シランカップリング剤、粘度調整用溶剤などを、高速混合機などを用いて十分に混合した後、ディスパース、ニーダ、三本ロールなどにより混練し、次いで、減圧脱泡することにより、容易に調製することができる。
【００３５】
このようにして得られた接着剤組成物は、半導体装置の製造や各種電子部品の接着に好適に用いることができる。例えば、半導体装置の製造に用いる場合、接着剤組成物をディスペンサなどを用いて配線基板などの支持部材上または半導体チップ上に吐出し、接着剤組成物を介して半導体チップを支持部材上にマウントした後、接着剤組成物を加熱硬化させる。加熱は、通常、１００〜２００℃で１〜３時間程度行われる。その後、支持部材上の電極と半導体チップ上の電極とをワイヤボンディングにより接続し、次いで、これらを封止樹脂を用いて封止することにより、半導体装置が製造される。
【００３６】
上記接着剤組成物は、半導体装置のなかでも、配線基板などの支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着して構成されるチップ積層型半導体装置の製造に特に好適である。
【００３７】
図１に、上記接着剤組成物を用いて製造されたチップ積層型半導体装置の一例を示す。配線基板１上に、上記接着剤組成物の硬化物である接着剤層２を介して、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する第１の半導体チップ３ａが実装され、さらに、その上に第２の半導体チップ３ｂが市販のフィルム状接着材からなる接着剤層４を介して積層されている。接着剤層２の厚さは１０〜４０μｍ程度である。そして、第１の半導体チップ３ａおよび第２の半導体チップ３ｂの各電極と、配線基板１の電極とが、それぞれボンディングワイヤ５により電気的に接続されている。
【００３８】
このように構成されるチップ積層型半導体装置においては、配線基板１と第１の半導体チップ３ａの接着に上記接着剤組成物を使用したことにより、ワイヤボンディング接続に信頼性を十分に確保することができるとともに、配線基板１と第１の半導体チップ３ａの接着にフィルム状接着材を使用した従来のものに比べ、工程数を削減し、製造コストを低減することができる。
【００３９】
なお、この例では、第１の半導体チップ３ａと第２の半導体チップ３ｂの接合にフィルム状接着材を使用しているが、フィルム状接着材に代えて上記接着剤組成物を使用して接着するようにしてもよい。これにより、品質を確保しながら、製造工程をより簡素化し、かつ、製造コストを低減することができる。
【実施例】
【００４０】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４１】
実施例１〜３、比較例１〜３
下記に示す材料を用い、表１に示す配合割合で各成分を十分に混合し、さらに三本ロールで混練して接着剤組成物を調製した。
・エポキシ樹脂（ａ）：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
ジャパンエポキシレジン（株）製 商品名 ｊｅｒ−８２８
エポキシ樹脂（ｂ）：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
・ ジャパンエポキシレジン（株）製 商品名ｊｅｒ−ＹＬ９８３Ｕ
エポキシ樹脂（ｃ）：特殊液状エポキシ樹脂
旭電化工業（株）製 商品名 Ｅｐ−４０００Ｓ
・硬化剤（ａ）：テトラヒドロ無水フタル酸
新日本理化（株）製 商品名 リカシッドＴＨ
・硬化剤（ｂ）：ジシアンジアミド
ジャパンエポキシレジン（株）製 商品名 ＤＩＣＹ７
・硬化促進剤：２−エチル−４−メチルイミダゾール
四国化成工業（株）製 商品名 キュアゾール２Ｅ４ＭＺ
・絶縁性粉末：球状シリカ粉（平均粒径２μｍ）
アドマテックス製 商品名 ＳＯ−Ｅ６
・シランカップリング剤：ビニルトリエトキシシラン
信越化学工業（株）製 商品名 ＫＢＥ１００３
・顔料：カーボンブラック
三菱化学（株）製 商品名 ＭＡ１１
・チクソ付与剤：シリカ微粉末
アエロジル社製 商品名 アエロジル２００
・溶剤：ブチルカルビトール
【００４２】
上記各実施例および各比較例で得られた接着剤組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。
（１）粘度
東機産業（株）製のＥ型回転粘度計（３°コーン）を用い、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍおよび温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍの各条件で測定した。
（２）チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm
東機産業社製のＥ型回転粘度計（３°コーン）を用い、温度２５℃、回転数５ｒｐｍの条件で粘度（η5rpm）を測定し、上記（１）で温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍの条件で測定された粘度（η0.5rpm）との比η0.5rpm／η5rpmを算出した。
（３）接触角
２５℃において、協和界面科学（株）製の接触角測定計を用い、３種の基材（ガラス板、ソルダーレジスト、ポリイミドウエハ）に対する接触角を測定した。
（４）接着強度
得られた接着剤組成物をＡｇめっき／Ｃｕフレーム上に２０μｍ厚に塗布し、その上に２ｍｍ×２ｍｍの半導体チップをマウントし、１２０℃で１２０分間加熱硬化させて、接続サンプルを作製し、この接続サンプルについて、沖エンジニアリング社製のダイシェア強度測定装置を用い、２５℃で測定した。
（５）ボイド（空隙）
上記（４）の測定前の接続サンプルについて、軟Ｘ線透過法により接着剤組成物の硬化物内のボイドの有無を調べた。
（６）拡がり性
得られた接着剤組成物をガラス板上に２．０ｍＬ吐出し、その上に１８ｍｍ×１８ｍｍ×０．１５ｍｍの半導体チップをマウントし、その直後および１２０℃で１２０分間加熱硬化後の接着剤組成物の占有面積を測定し、下記の基準で評価した。
良好：半導体チップの四隅まで拡がり、かつチップ端からのはみ出し２００μｍ未満
不良：半導体チップの四隅まで拡がらない、または、チップ端からのはみ出し２００μｍ以上
（７）這い上がり
上記（６）の加熱硬化後のサンプルについて、接着剤組成物の半導体チップ端からのはみ出し距離（最大値）を光学顕微鏡を用いて測定した。
（８）耐はんだリフロー性
得られた接着剤組成物を用いて２層チップ積層型パッケージ（３５ｍｍ×３５ｍｍ×１．４ｍｍ；基材（１層目：ポリイミドウエハ、２層目：ソルダーレジスト）；半導体チップ（１層目：１５ｍｍ×１５ｍｍ×０．１５ｍｍ、２層目：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．１０ｍｍ）を作製し、このパッケージに２６０℃のＩＲリフローを３回行い、冷却後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた（試料数１０）。
（９）温度サイクル試験
上記（８）の場合と同様にして２層チップ積層型パッケージを作製し、このパッケージに５００回の冷熱サイクル（−６０℃〜１５０℃）を加えた後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた（試料数１０）。
（１０）高温高湿保管試験
上記（８）の場合と同様にして２層チップ積層型パッケージを作製し、このパッケージを３０℃、９０％ＲＨの雰囲気下、１９２時間保管した後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた（試料数１０）。
【００４３】
これらの結果を表１に併せ示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１からも明らかなように、実施例に係る接着剤組成物は、拡がり性および這い上がり性がいずれも良好で、また、パッケージ性能を評価する試験結果も比較例に比べはるかに良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…配線基板、２…接着剤層、３ａ…第１の半導体チップ、３ｂ…第２の半導体チップ、５…ボンディングワイヤ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ積層型の半導体装置（半導体パッケージ）に使用される接着剤組成物、さらには、そのような接着剤組成物を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化に伴い、半導体パッケージは基板への高密度実装が要求されるようになった。この要求に応えるため、ＣＳＰ（Chip Size Package（チップサイズパッケージ））やμＢＧＡ（Ball Grid Array（ボールグリッドアレイ））と称する小型パッケージが開発されている。
【０００３】
その中でも、特に注目されているものに、チップ積層型（スタックドタイプ）パッケージがある。チップ積層型パッケージは配線基板上に半導体チップ（以下、単にチップともいう。）を積層した構造を有しており、チップを積層できることから配線基板上の搭載面積の省スペース化を図ることができるという利点がある。
【０００４】
一方、半導体チップと基板との接合には、従来、銀ペーストなどのダイボンディングペーストを用いる方法が一般的であった。しかし、ペーストは、樹脂のフローおよび厚みのコントロールが難しく、上記構造のパッケージ、特にチップの厚さが２００μｍ以下であるパッケージに適用した場合に、ワイヤボンディング接続の信頼性を確保することが困難であった。
【０００５】
このため、チップ積層型パッケージでは、フィルム状の接着材を用いる方法が一般に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法は、ダイボンディングペーストを用いる方法に比べ、工程数が多く、コスト高となる難点があった。
【特許文献１】特開２００４−４３７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような従来技術の課題に対処してなされたもので、支持部材上に厚さが２００μｍ以下の半導体チップを積層するチップ積層型の半導体装置において良好なワイヤボンディング接続信頼性を確保することができ、しかも、製造工程が簡素で、製造コストを低減することができる接着剤組成物、並びに、そのような接着剤組成物を用いた半導体装置およびその製造方法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】
【０００７】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、粘度、チクソ指数および支持部材に対する接触角が特定の範囲にある接着剤組成物、並びに、それを用いた半導体装置およびその製造方法により、上記の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓ以下であり、チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm（ここで、η0.5rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度であり、η5.0rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数５．０ｒｐｍで測定した粘度である。）が３．０以下であり、かつ温度２５℃で測定した前記支持部材に対する接触角が３０°以下であることを特徴とする接着剤組成物である。
【０００９】
また、本発明は、支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してチップ積層型半導体装置を製造する方法であって、上記の接着剤組成物を用いて前記半導体素子を前記支持部材上に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置であって、上記の接着剤組成物を用いて前記半導体素子が前記支持部材上に接着されていることを特徴とする半導体装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、支持部材上に厚さが２００μｍ以下の半導体チップを積層するチップ積層型の半導体装置において良好なワイヤボンディング接続信頼性を確保することができ、しかも、製造工程が簡素で、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明の接着剤組成物は、支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、（１）Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓ以下であり、（２）チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm（ここで、η0.5rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度であり、η5.0rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数５．０ｒｐｍで測定した粘度である。）が３．０以下であり、かつ（３）温度２５℃で測定した前記支持部材に対する接触角が３０°以下のものである。
【００１４】
（１）Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓを超えると、接着剤組成物の拡がり性が不良となり、半導体チップの密着性が低下する。Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度は、５〜４０Ｐａ・ｓであることが好ましく、１０〜３０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
【００１５】
（２）チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpmが３．０を超えると、接着剤組成物の形状保持性が増大し、拡がり性が不良となって、上記と同様の問題が生じる。チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpmは、１．０〜３．０であることが好ましく、１．５〜３．０であることがより好ましい。
【００１６】
（３）温度２５℃で測定した支持部材に対する接触角が３０°を超えると、支持部材に対する接着剤組成物の濡れ性が小さくなり、拡がり性が不良となって、上記と同様の問題が生じる。温度２５℃で測定した支持部材に対する接触角は、１０〜３０°であることが好ましく、１０〜２５°であることがより好ましい。
【００１７】
本発明の接着剤組成物は、さらに、（４）拡がり率Ｓ（ここで、拡がり率Ｓは、接着剤組成物をリードフレームに塗付し半導体チップを実装した直後の接着剤組成物の塗付面積をＡ、硬化後の接着剤組成物の塗付面積をＡ′としたとき、Ｓ＝（Ａ′／Ａ）×１００により求められる値である。）が、１００〜４００％であることが好ましい。拡がり率Ｓが１００％に満たないと、半導体チップの接着面積を十分に確保することができず、接着不良を生ずるおそれがある。また、パッケージした後のはんだリフローや環境試験（高温高湿保管試験など）などにおいて、チップ剥離やクラックを誘発するおそれがある。一方、拡がり率Ｓが４００％を超えると、半導体チップ端から接着剤組成物がはみ出し、ワイヤボンディング時に不具合を生ずるおそれがある。拡がり率Ｓは、１２０〜３００％であることがより好ましい。
【００１８】
本発明の接着剤組成物は、また、（５）Ｅ型回転粘度計により、温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が２５Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。Ｅ型回転粘度計により、温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が２５Ｐａ・ｓを超えると、接着剤組成物が十分に濡れ拡がる前に硬化してしまい、接着不良や、パッケージした後のはんだリフローや環境試験（高温高湿保管試験など）などにおいて、チップ剥離やクラックを誘発するおそれがある。Ｅ型回転粘度計により、温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度は、５〜２０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
【００１９】
本発明の接着剤組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）絶縁性粉末を含有することが好ましい。
【００２０】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量などに制限されることなく一般に使用されているものを広く用いることができる。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体などのエポキシ化によって得られる脂環式エポキシ樹脂、特殊多官能型エポキシ樹脂、ダイマー酸エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。なお、必要に応じて、液状のモノエポキシ樹脂を併用成分として使用することができる。
【００２１】
本発明においては、必要に応じて（Ａ）成分以外の樹脂成分を配合してもよい。（Ａ）成分と併用可能な樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、キシレン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２２】
（Ｂ）成分の硬化剤は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と反応し、硬化させることができるものであれば、特に制限されることなく使用することができる。具体的には、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどの脂肪族アミン；芳香族アミン；ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸などの酸無水物、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂；ジシアンジアミド、アジピン酸ジヒドラジド、ドデカン酸、イソフタル酸、ｐ−オキシ安息香酸などの潜在性硬化剤；イミダゾール類；イソシアネート化合物；カチオン系硬化剤などが挙げられる。これらの硬化剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２３】
この（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１当量に対して０．２〜１．５当量の範囲であることが好ましい。０．２当量未満では、十分に硬化が進行せず、硬化の不十分な硬化物が得られ、１．５当量を超えると、吸湿性が高くなって、半導体装チップの剥離が生ずるおそれがある。
【００２４】
（Ｃ）成分の絶縁性粉末としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどの酸化物、シリコンナイトライド、アルミニウムナイトライドなどの窒化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの粉末が挙げられる。これらの絶縁性粉末は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２５】
絶縁性粉末の平均粒径は、２０μｍ以下であることが好ましく、０．１〜１０μｍであることがより好ましい。絶縁性粉末の平均粒径が２０μｍを超えると、接着剤組成物の均一性や各種物性が低下する。また、絶縁性粉末の形状は特に限定されるものではなく、鱗片状、フレーク状、球状など、任意の形状であってよい。
【００２６】
この（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００質量部に対して、１０〜１５０質量部の範囲が好ましく、１０〜１００質量部の範囲がより好ましく、１０〜５０質量部の範囲がよりいっそう好ましい。１０質量部未満では、接着強度が低下する傾向があり、また、１５０質量部を超えると、粘度が増加し、調製時の作業性や使用時の塗布性が低下する傾向がある。
【００２７】
本接着剤組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、この種の組成物に一般に配合される、硬化促進剤、カップリング剤、粘度調整用溶剤、反応性希釈剤、チクソ性付与剤、消泡剤、顔料およびその他の添加剤を配合することができる。
【００２８】
硬化促進剤としては、イミダゾール類、第３級アミン類またはその塩、有機ボロン塩化合物などが挙げられ、なかでもイミダゾール類が好ましい。イミダゾール類の具体例としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、２−ｎ−プロピルイミダゾール、２−ウンデシル−１Ｈ−イミダゾール、２−ヘプタデシル−１Ｈ−イミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール、４−メチル−２−フェニル−１Ｈ−イミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、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−エチル−４−メチルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２′−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２′−ウンデシルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２′−エチル−４−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２′−メチルイミダゾリル−（１′）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニル−４，５−ジ（２−シアノエトキシ）メチルイミダゾール、１−ドデシル−２−メチル−３−ベンジルイミダゾリウムクロライド、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール塩酸塩、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイトなどが挙げられる。また、好ましいイミダゾール類の市販品を例示すると、キュアゾールＣ１７Ｚ、キュアゾール２ＭＺ、キュアゾール１Ｂ２ＭＺ、キュアゾール２Ｅ４ＭＺ、キュアゾール２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ、キュアゾール２ＭＺ
−ＡＺＩＮＥ、キュアゾール２ＭＺ−ＯＫ（以上、四国化成工業（株）製 商品名）などが挙げられる。
【００２９】
硬化促進剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。また、その配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００質量部に対して、２０質量部以下とすることが好ましく、０．２〜７．０質量部の範囲がより好ましい。２０質量部を超えると、硬化促進効果はさほど変わらずに、常温での保存安定性が低下する。
【００３０】
カップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤の他、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコート系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤などが挙げられる。これらのカップリング剤のなかでも、シランカップリング剤が好ましく、特に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
【００３１】
カップリング剤は１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。また、その配合量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲が好ましく、０．５〜５質量部の範囲がより好ましい。配合量が０．１質量部未満では、接着性を改善する効果が小さく、逆に、１０質量部を超えると、揮発分が多くなり、硬化物中にボイドが生じやすくなる傾向がある。
【００３２】
粘度調整用溶剤としては、例えば、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジアセトンアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、γ−ブチルラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジドンなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００３３】
反応性希釈剤としては、例えば、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。反応性希釈剤としては、特に、エポキシ基を含有するクレジルグリシジルエーテルの使用が好ましい。この反応性希釈剤の配合量は、接着剤組成物全体の０．１〜１０質量％となる範囲が好ましい。
【００３４】
本接着剤組成物は、前記した（Ａ）成分のエポキシ樹脂、（Ｂ）成分の硬化剤、（Ｃ）成分の絶縁性粉末、および、必要に応じて配合される硬化促進剤、シランカップリング剤、粘度調整用溶剤などを、高速混合機などを用いて十分に混合した後、ディスパース、ニーダ、三本ロールなどにより混練し、次いで、減圧脱泡することにより、容易に調製することができる。
【００３５】
このようにして得られた接着剤組成物は、半導体装置の製造や各種電子部品の接着に好適に用いることができる。例えば、半導体装置の製造に用いる場合、接着剤組成物をディスペンサなどを用いて配線基板などの支持部材上または半導体チップ上に吐出し、接着剤組成物を介して半導体チップを支持部材上にマウントした後、接着剤組成物を加熱硬化させる。加熱は、通常、１００〜２００℃で１〜３時間程度行われる。その後、支持部材上の電極と半導体チップ上の電極とをワイヤボンディングにより接続し、次いで、これらを封止樹脂を用いて封止することにより、半導体装置が製造される。
【００３６】
上記接着剤組成物は、半導体装置のなかでも、配線基板などの支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着して構成されるチップ積層型半導体装置の製造に特に好適である。
【００３７】
図１に、上記接着剤組成物を用いて製造されたチップ積層型半導体装置の一例を示す。配線基板１上に、上記接着剤組成物の硬化物である接着剤層２を介して、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する第１の半導体チップ３ａが実装され、さらに、その上に第２の半導体チップ３ｂが市販のフィルム状接着材からなる接着剤層４を介して積層されている。接着剤層２の厚さは１０〜４０μｍ程度である。そして、第１の半導体チップ３ａおよび第２の半導体チップ３ｂの各電極と、配線基板１の電極とが、それぞれボンディングワイヤ５により電気的に接続されている。
【００３８】
このように構成されるチップ積層型半導体装置においては、配線基板１と第１の半導体チップ３ａの接着に上記接着剤組成物を使用したことにより、ワイヤボンディング接続に信頼性を十分に確保することができるとともに、配線基板１と第１の半導体チップ３ａの接着にフィルム状接着材を使用した従来のものに比べ、工程数を削減し、製造コストを低減することができる。
【００３９】
なお、この例では、第１の半導体チップ３ａと第２の半導体チップ３ｂの接合にフィルム状接着材を使用しているが、フィルム状接着材に代えて上記接着剤組成物を使用して接着するようにしてもよい。これにより、品質を確保しながら、製造工程をより簡素化し、かつ、製造コストを低減することができる。
【実施例】
【００４０】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４１】
実施例１〜３、比較例１〜３
下記に示す材料を用い、表１に示す配合割合で各成分を十分に混合し、さらに三本ロールで混練して接着剤組成物を調製した。
・エポキシ樹脂（ａ）：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
ジャパンエポキシレジン（株）製 商品名 ｊｅｒ−８２８
エポキシ樹脂（ｂ）：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
・ ジャパンエポキシレジン（株）製 商品名ｊｅｒ−ＹＬ９８３Ｕ
エポキシ樹脂（ｃ）：特殊液状エポキシ樹脂
旭電化工業（株）製 商品名 Ｅｐ−４０００Ｓ
・硬化剤（ａ）：テトラヒドロ無水フタル酸
新日本理化（株）製 商品名 リカシッドＴＨ
・硬化剤（ｂ）：ジシアンジアミド
ジャパンエポキシレジン（株）製 商品名 ＤＩＣＹ７
・硬化促進剤：２−エチル−４−メチルイミダゾール
四国化成工業（株）製 商品名 キュアゾール２Ｅ４ＭＺ
・絶縁性粉末：球状シリカ粉（平均粒径２μｍ）
アドマテックス製 商品名 ＳＯ−Ｅ６
・シランカップリング剤：ビニルトリエトキシシラン
信越化学工業（株）製 商品名 ＫＢＥ１００３
・顔料：カーボンブラック
三菱化学（株）製 商品名 ＭＡ１１
・チクソ付与剤：シリカ微粉末
アエロジル社製 商品名 アエロジル２００
・溶剤：ブチルカルビトール
【００４２】
上記各実施例および各比較例で得られた接着剤組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。
（１）粘度
東機産業（株）製のＥ型回転粘度計（３°コーン）を用い、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍおよび温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍの各条件で測定した。
（２）チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm
東機産業社製のＥ型回転粘度計（３°コーン）を用い、温度２５℃、回転数５ｒｐｍの条件で粘度（η5rpm）を測定し、上記（１）で温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍの条件で測定された粘度（η0.5rpm）との比η0.5rpm／η5rpmを算出した。
（３）接触角
２５℃において、協和界面科学（株）製の接触角測定計を用い、３種の基材（ガラス板、ソルダーレジスト、ポリイミドウエハ）に対する接触角を測定した。
（４）接着強度
得られた接着剤組成物をＡｇめっき／Ｃｕフレーム上に２０μｍ厚に塗布し、その上に２ｍｍ×２ｍｍの半導体チップをマウントし、１２０℃で１２０分間加熱硬化させて、接続サンプルを作製し、この接続サンプルについて、沖エンジニアリング社製のダイシェア強度測定装置を用い、２５℃で測定した。
（５）ボイド（空隙）
上記（４）の測定前の接続サンプルについて、軟Ｘ線透過法により接着剤組成物の硬化物内のボイドの有無を調べた。
（６）拡がり性
得られた接着剤組成物をガラス板上に２．０ｍＬ吐出し、その上に１８ｍｍ×１８ｍｍ×０．１５ｍｍの半導体チップをマウントし、その直後および１２０℃で１２０分間加熱硬化後の接着剤組成物の占有面積を測定し、下記の基準で評価した。
良好：半導体チップの四隅まで拡がり、かつチップ端からのはみ出し２００μｍ未満
不良：半導体チップの四隅まで拡がらない、または、チップ端からのはみ出し２００μｍ以上
（７）這い上がり
上記（６）の加熱硬化後のサンプルについて、接着剤組成物の半導体チップ端からのはみ出し距離（最大値）を光学顕微鏡を用いて測定した。
（８）耐はんだリフロー性
得られた接着剤組成物を用いて２層チップ積層型パッケージ（３５ｍｍ×３５ｍｍ×１．４ｍｍ；基材（１層目：ポリイミドウエハ、２層目：ソルダーレジスト）；半導体チップ（１層目：１５ｍｍ×１５ｍｍ×０．１５ｍｍ、２層目：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．１０ｍｍ）を作製し、このパッケージに２６０℃のＩＲリフローを３回行い、冷却後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた（試料数１０）。
（９）温度サイクル試験
上記（８）の場合と同様にして２層チップ積層型パッケージを作製し、このパッケージに５００回の冷熱サイクル（−６０℃〜１５０℃）を加えた後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた（試料数１０）。
（１０）高温高湿保管試験
上記（８）の場合と同様にして２層チップ積層型パッケージを作製し、このパッケージを３０℃、９０％ＲＨの雰囲気下、１９２時間保管した後、半導体チップのフレームからの剥離の有無を調べた（試料数１０）。
【００４３】
これらの結果を表１に併せ示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１からも明らかなように、実施例に係る接着剤組成物は、拡がり性および這い上がり性がいずれも良好で、また、パッケージ性能を評価する試験結果も比較例に比べはるかに良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…配線基板、２…接着剤層、３ａ…第１の半導体チップ、３ｂ…第２の半導体チップ、５…ボンディングワイヤ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、
Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓ以下であり、チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm（ここで、η0.5rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度であり、η5.0rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数５．０ｒｐｍで測定した粘度である。）が３．０以下であり、かつ温度２５℃で測定した前記支持部材に対する接触角が３０°以下であることを特徴とする接着剤組成物。
【請求項２】
拡がり率Ｓ（ここで、拡がり率Ｓは、接着剤組成物をリードフレームに塗付し半導体チップを実装した直後の接着剤組成物の塗付面積をＡ、硬化後の接着剤組成物の塗付面積をＡ′としたとき、Ｓ＝（Ａ′／Ａ）×１００により求められる値である。）が、１００〜４００％であることを特徴とする請求項１記載の接着剤組成物。
【請求項３】
Ｅ型回転粘度計により、温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が２５Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の接着剤組成物。
【請求項４】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）絶縁性粉末を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の接着剤組成物。
【請求項５】
支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してチップ積層型半導体装置を製造する方法であって、
請求項１乃至４のいずれか１項記載の接着剤組成物を用いて前記半導体素子を前記支持部材上に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置であって、
請求項１乃至４のいずれか１項記載の接着剤組成物を用いて前記半導体素子が前記支持部材上に接着されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置に用いる接着剤組成物であって、
Ｅ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が４０Ｐａ・ｓ以下であり、チクソ指数η0.5rpm／η5.0rpm（ここで、η0.5rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度であり、η5.0rpmはＥ型回転粘度計により、温度２５℃、回転数５．０ｒｐｍで測定した粘度である。）が３．０以下であり、かつ温度２５℃で測定した前記支持部材に対する接触角が３０°以下であることを特徴とする接着剤組成物。
【請求項２】
拡がり率Ｓ（ここで、拡がり率Ｓは、接着剤組成物をリードフレームに塗付し半導体チップを実装した直後の接着剤組成物の塗付面積をＡ、硬化後の接着剤組成物の塗付面積をＡ′としたとき、Ｓ＝（Ａ′／Ａ）×１００により求められる値である。）が、１００〜４００％であることを特徴とする請求項１記載の接着剤組成物。
【請求項３】
Ｅ型回転粘度計により、温度５０℃、回転数０．５ｒｐｍで測定した粘度が２５Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の接着剤組成物。
【請求項４】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）絶縁性粉末を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の接着剤組成物。
【請求項５】
支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してチップ積層型半導体装置を製造する方法であって、
請求項１乃至４のいずれか１項記載の接着剤組成物を用いて前記半導体素子を前記支持部材上に接着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
支持部材上に、厚さが２００μｍ以下で、ワイヤボンディング方式により電気的接続がなされる電極を有する半導体チップを接着してなるチップ積層型半導体装置であって、
請求項１乃至４のいずれか１項記載の接着剤組成物を用いて前記半導体素子が前記支持部材上に接着されていることを特徴とする半導体装置。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１７７００３（Ｐ２００９−１７７００３Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４９５１（Ｐ２００８−１４９５１）
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（３９００２２４１５）京セラケミカル株式会社 (424)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２５日（２００８．１．２５）
【出願人】（３９００２２４１５）京セラケミカル株式会社 (424)
【Ｆターム（参考）】
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