積層体及びその製造方法
【課題】半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが防がれた積層体、及び該積層体を簡便に、かつ効率よく製造することができる積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置２と基板３とが接着剤層７により接着され構成されており、半導体装置２の外周縁に設けられた第１の電極５と、基板３に設けられた第２の電極６とが接続されており、接着剤層７は、半導体装置２と基板３との間に第１、第２の電極５、６を覆うように、半導体装置２の中央領域に至らないように半導体装置２の外周縁に設けられており、かつ接着剤層７は、半導体装置２の外周端よりも外側に至るように設けられており、半導体装置２の外周端よりも外側の接着剤層７は、半導体装置２と基板３との間隔よりも大きな直径を有する粒子８を含有する、積層体１。
【解決手段】半導体装置２と基板３とが接着剤層７により接着され構成されており、半導体装置２の外周縁に設けられた第１の電極５と、基板３に設けられた第２の電極６とが接続されており、接着剤層７は、半導体装置２と基板３との間に第１、第２の電極５、６を覆うように、半導体装置２の中央領域に至らないように半導体装置２の外周縁に設けられており、かつ接着剤層７は、半導体装置２の外周端よりも外側に至るように設けられており、半導体装置２の外周端よりも外側の接着剤層７は、半導体装置２と基板３との間隔よりも大きな直径を有する粒子８を含有する、積層体１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体に関し、より詳細には、半導体装置の外周縁に接着剤層が設けられており、半導体装置の中央領域に接着剤層が設けられていない積層体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置と基板とが、接着剤層を介して接着された積層体が広く知られている。接着剤層は、例えば半導体装置と基板とを貼り合わせた後、半導体装置の外周端の開口から半導体装置と基板との間に、接着剤を塗布、流入させて形成されている。この積層体において、例えば半導体装置の中央領域に半導体素子領域が設けられており、該半導体素子領域を囲む外側の部分に電極が設けられている場合には、接着剤層は電極を取り囲むように、かつ半導体素子領域に至らないように形成されている。
【０００３】
このような積層体の一例として、下記の特許文献１には、光透過基板と、ダイの周囲に樹脂が充填されている半導体映像感受チップとを備える感受ゾーン保護パッケージ構造を持つ映像センサーが開示されている。半導体映像感受チップの映像感受ゾーンの外周には堤が設けられ、かつ半導体感受チップの電気接続点は堤の外側に位置している。
【０００４】
特許文献１に記載の映像センサーでは、ダイの周囲に樹脂が樹脂滴下方式などによって充填されるが、映像感受ゾーンの外周には堤が設けられているので、樹脂が映像感受ゾーンに至ることが防がれている。
【特許文献１】特開２００５−３２３１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、映像感受ゾーンに樹脂が至るのを防止するために、堤が設けられていた。よって、提を設けるための材料を用意し、堤を設ける余計な作業を行わなければならなかった。よって、映像センサーの製造効率に劣りがちであった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが防がれた積層体、及び該積層体を簡便に、かつ効率よく製造することができる積層体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】
【０００７】
第１の発明は、半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、半導体装置は片面の外周縁に第１の電極を有し、第１の電極と対向する位置に基板は片面に第２の電極を有し、第１、第２の電極は対向されて接続されており、接着剤層は、半導体装置と基板との間に、接続された第１、第２の電極を覆うように、半導体装置の中央領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、かつ接着剤層は、半導体装置の外周端よりも外側に至るように設けられており、半導体装置の外周端よりも外側の接着剤層は、半導体装置と基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有することを特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係る積層体のある特定の局面では、半導体装置と基板との間の接着剤層は、粒子を含んでいない。
【０００９】
第１の発明に係る積層体の他の特定の局面では、粒子は、基板と半導体装置との間隔よりも大きな半径を有する。
【００１０】
第２の発明は、半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、半導体装置は片面の外周縁に間隔を隔てて枠状に設けられた複数の第１の電極を有し、第１の電極と対向する位置に基板は片面に間隔を隔てて枠状に設けられた複数の第２の電極を有し、複数の第１、第２の電極は対向されて接続されており、接着剤層は、半導体装置と基板との間に、接続された第１、第２の電極を覆うように、半導体装置の中央領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、第１、第２の電極よりも外側の接着剤層は、隣り合う接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有することを特徴とする。
【００１１】
第２の発明に係る積層体のある特定の局面では、第１、第２の電極よりも内側の接着剤層は粒子を含んでいない。
【００１２】
本発明に係る積層体の製造方法は、第１の発明の積層体の製造方法であって、第１の電極が片面に設けられた半導体装置と、第２の電極が片面に設けられた基板とを用意する工程と、第１、第２の電極を対向させて接続し、半導体装置と基板とを貼り合わせる工程と、貼り合わされた半導体装置と基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を用意する工程と、半導体装置の外周端よりも外側から半導体装置と基板との開口にむけて、粒子を含有する接着剤を塗布し、半導体装置の外周側面に粒子を接触させ、半導体装置と基板との間に粒子を流入させずに、粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る積層体の製造方法のある特定の局面では、半導体装置の外周の長さに対して、塗布される接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上とされている。
【００１４】
本発明に係る積層体の製造方法は、第２の発明の積層体の製造方法であって、複数の第１の電極が片面に間隔を隔てて枠状に設けられた半導体装置と、複数の第２の電極が片面に間隔を隔てて枠状に設けられた基板とを用意する工程と、第１、第２の電極を対向させて接続し、半導体装置と基板とを貼り合わせる工程と、隣り合う接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を用意する工程と、半導体装置の外周端よりも外側から半導体装置と基板との開口にむけて、粒子を含有する接着剤を塗布し、第１の電極及び／又は第２の電極に粒子を接触させ、第１、第２の電極よりも内側に粒子を流入させずに、粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る積層体の製造方法のある特定の局面では、接続された第１、第２の電極の外側端を直線で結んだ外周の長さに対して、塗布される接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上とされている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る積層体では、接着剤層は、半導体装置と基板との間に、接続された第１、第２の電極を覆うように、半導体装置の中央領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、かつ接着剤層は、半導体装置の外周端よりも外側に至るように設けられており、半導体装置の外周端よりも外側の接着剤層は、半導体装置と基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有するので、積層体の製造の際に、粒子によって半導体装置と基板との間に接着剤が適量流入され、接着剤層が構成されている。従って、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが効果的に防がれている。
【００１７】
粒子が、基板と半導体装置との間隔よりも大きな半径を有する場合には、半導体装置の外周端の角部に粒子が接触し、該角部が損傷することを防ぐことができる。
【００１８】
本発明に係る積層体では、接着剤層は、半導体装置と基板との間に、接続された第１、第２の電極を覆うように、半導体装置の中央領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、第１、第２の電極よりも外側の接着剤層は、隣り合う接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有するので、積層体の製造の際に、粒子によって第１、第２の電極よりも内側に接着剤が適量流入され、接着剤層が構成されている。従って、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが効果的に防がれている。
【００１９】
本発明に係る積層体の製造方法では、半導体装置の外周端よりも外側から半導体装置と基板との開口にむけて、基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を塗布し、半導体装置の外周側面に粒子を接触させ、半導体装置と基板との間に粒子を流入させずに、粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成するので、粒子によって半導体装置と基板との間に接着剤を適量流入させることができる。従って、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが効果的に防ぐことができる。
【００２０】
半導体装置の外周の長さに対して、塗布される接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上である場合には、半導体装置の外周に粒子が存在していない領域が狭くなり、半導体装置と基板との間に、接着剤が部分的に多く流入することを効果的に防ぐことができる。
【００２１】
本発明に係る積層体の製造方法では、半導体装置の外周端よりも外側から半導体装置と基板との開口にむけて、隣り合う接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を塗布し、第１の電極及び／又は第２の電極に粒子を接触させ、第１、第２の電極よりも内側に粒子を流入させずに、粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成するので、粒子によって半導体装置と基板との間に接着剤を適量流入させることができる。従って、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが効果的に防ぐことができる。
【００２２】
接続された第１、第２の電極の外側端を直線で結んだ外周の長さに対して、塗布される接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上である場合には、接続された第１、第２の電極の外周に粒子が存在していない領域が狭くなり、第１、第２の電極よりも内側に、接着剤が部分的に多く流入することを効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る積層体を略図的に示す正面断面図、及びその一部を拡大して示す部分切欠正面断面図である。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）に示す積層体１は、半導体装置２の上面２ａに、基板３が積層された構造を有する。半導体装置２及び基板３は、矩形状の平面形状を有する。基板３の大きさは、半導体装置２よりも大きくされている。なお、半導体装置２及び基板３は、前述の形状及び大きさを有するが、形状及び大きさは特に限定されるものではない。例えば半導体装置及び基板は、正方形の平面形状を有していてもよく、半導体装置と基板とは同じ大きさであってもよい。
【００２６】
積層体１では、上記半導体装置２はイメージセンサとされている。半導体装置２の上面２ａの中央領域に、例えば光電変換を行う受光素子４が配置され、センサーの検知機能が付与されている。従って、後述するように接着剤層は、半導体素子２の中央領域、すなわち半導体素子領域である受光素子４領域には設けられていない。半導体装置２はＣＭＯＳ、ＣＣＤなどのイメージセンサからなるが、半導体装置としては特に限定されず、ＭＥＭＳ等であってもよい。
【００２７】
上記基板３としては、特に限定されないが、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、サファイア基板等が挙げられる。
【００２８】
図２に半導体装置２を模式的に平面図で示すように、半導体装置２の上面２ａの外周縁には、複数の第１の電極５が設けられている。第１の電極５はバンプとされている。複数の第１の電極５は等間隔Ｄ２に枠状に設けられている。他方、図３に基板２を模式的に裏面図で示すように、基板３の下面３ａには、複数の第２の電極６が設けられている。複数の第２の電極６は等間隔Ｄ２に枠状に設けられている。
【００２９】
第１の電極５と第２の電極６とが対向するように、半導体装置２と基板３とが貼り合わされ、第１、第２の電極５、６が接続されている。なお、本実施形態では、半導体装置２の上面２ａに第１の電極５としてのバンプが設けられ、バンプ接続されているが、このように半導体装置の第１の電極もしくは基板の第２の電極がバンプであり、バンプ接続されていることが好ましい。
【００３０】
なお、複数の第１の電極５及び複数の第２の電極６は、それぞれ等間隔に設けられているが、第１、第２の電極５、６は必ずしも等間隔に設けられている必要はない。第１、第２の電極５、６の間隔は、本発明の目的を阻害しない範囲で適宜変更することができる。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）に戻り、半導体装置２と基板３との間に、接続された第１、第２の電極５、６を覆うように、半導体装置２の中央領域に至らないように、半導体装置２の外周縁に接着剤層７が設けられている。接着剤層７は、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側に至るように設けられている。接着剤層７は、半導体装置２の半導体素子領域、すなわち受光素子４領域に至らないように、第１、第２の電極５、６を取り囲むように設けられている。なお、必ずしも設けられる必要はないが、本実施形態では、接着剤層７は、半導体装置２の下面を覆うように設けられている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側の接着剤層７は、半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有する複数の粒子８を含有している。粒子８は、半導体装置２の外周端２ｂに接触している。一方、半導体装置２と基板３との間の接着剤層７は、上記粒子８を含んでいない。このように、粒子８は、半導体装置２の外周端２ｂに接触していることが好ましい。
【００３３】
以下、上述した積層体１の製造方法を図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００３４】
先ず、図４（ａ）に示すように、第１の電極５としてのバンプが上面２ａに設けられた半導体装置２と、第２の電極６が下面３ａに設けられた基板３とを用意する。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１、第２の電極５、６を対向させて接続し、半導体装置２と基板３とを貼り合わせる。ここでは、フリップチップボンダーを用いて、フリップチップ実装により、第１、第２の電極５、６が接続されている。
【００３６】
貼り合わされた半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１としては、特に限定されないが、１０〜１００μｍ程度である。
【００３７】
次に、接着剤層７を構成するために、粒子８を含有する接着剤７Ａを用意する。粒子８は、貼り合わされた半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有する。
【００３８】
接着剤層７を構成する際には、図４（ｃ）に示すように、例えば半導体装置２が上側、基板３が下側となるように配置する。しかる後、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側から半導体装置２と基板３との開口にむけて、粒子８を含有する接着剤７Ａを塗布する。接着剤７Ａが塗布されると、半導体装置２の外周側面に粒子８が接触される。また、半導体装置２の外周側面に粒子８が接触されることによって、半導体装置２と基板３との間に粒子８が流入せずに、半導体装置２と基板３との間に粒子８を含まない接着剤７Ａが流入する。
【００３９】
すなわち、粒子８は、半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有するので、接着剤７Ａが半導体装置２と基板３との間に流入していくにつれ、半導体装置２の外周側面に粒子８が接触される。半導体装置２の外周側面に粒子８が接触されると、半導体装置２と基板３との開口面積が小さくなる。粒子８は上述の大きさを有するので、半導体装置２と基板３との間に粒子８は流入せず、粒子８を除く、粒子８を含まない接着剤７Ａのみが半導体装置２と基板３との間に流入する。粒子８を含まない接着剤７Ａは半導体装置２と基板３との間に流入するが、半導体装置２と基板３との開口面積が小さくされているため、粒子８を含まない接着剤７Ａが多量に流入することが防がれている。従って、粒子８を含まない接着剤７Ａが半導体装置２の中央領域、すなわち受光素子４領域に至ることが防がれている。
【００４０】
なお、接着剤７Ａの塗布に際しては、ディスペンサー装置等を用いて接着剤７Ａの塗布が行われている。
【００４１】
接着剤７Ａを塗布した後、接着剤７Ａを硬化させて、接着剤層７を構成し、図１に示す積層体１を得ることができる。なお、図５に半導体装置２と、基板３と、粒子８との位置関係を正面図で示すように、積層体１では、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側において、半導体層装置２の外周側面に複数の粒子８が接触している。
【００４２】
上記接着剤７Ａとしては、特に限定されないが、硬化性化合物及び硬化剤を有する接着性組成物と粒子８とからなる接着剤が好ましく用いられる。
【００４３】
上記硬化性化合物としては特に限定されないが、なかでも、接合後に得られる半導体装置の信頼性及び接合強度に優れていることから、エポキシ樹脂が好ましい。
【００４４】
上記エポキシ樹脂としては特に限定されず、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、及び、これらの水添化物等が挙げられる。なかでも、接着剤の耐熱性が高められることから、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂が好ましい。
【００４５】
上記エポキシ樹脂としては、更に、ＮＢＲ、ＣＴＢＮ、ポリブタジエン、アクリルゴム等のゴム成分を有するゴム変性エポキシ樹脂、可撓性エポキシ化合物等のエポキシ化合物を用いることができる。このようなエポキシ樹脂を用いた場合、硬化後に柔軟性を付与することができる。また、従来公知のエポキシ樹脂を用いてもよい。
【００４６】
上記硬化剤としては特に限定されず、従来公知の硬化剤を上記硬化性化合物に合わせて適宜選択して用いることができるが、硬化性化合物としてエポキシ樹脂を用いる場合の硬化剤としては、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４７】
上記硬化剤の配合量としては特に限定されないが、上記硬化性化合物の官能基と等量反応する硬化剤を用いる場合、上記硬化性化合物の官能基量に対して、９０〜１１０当量であることが好ましい。また、触媒として機能する硬化剤を用いる場合であれば、上記硬化性化合物１００重量部に対して、上記硬化剤の配合量の好ましい下限は１重量部、好ましい上限は２０重量部である。
【００４８】
上記接着性組成物においては、硬化速度や硬化物の物性等を調整するために、硬化剤に加えて硬化促進剤を添加してもよい。
【００４９】
上記硬化促進剤としては、特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、３級アミン系硬化促進剤等が挙げられ、なかでも、硬化速度や硬化物の物性等の調整をするための反応系の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好適に用いられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５０】
上記接着性組成物は、粘度を低減させるための希釈剤を含有してもよい。
【００５１】
このような希釈剤としては、エポキシ基を有するものが好ましく、１分子中のエポキシ基数の好ましい下限は２、好ましい上限は４である。２未満であると、硬化後に充分な耐熱性が発現しないことがあり、４を超えると、硬化によるひずみが発生したり、未硬化のエポキシ基が残存したりすることがあり、これにより、接合強度の低下、繰り返しの熱応力による接合不良が発生することがある。好ましい上限は３である。
【００５２】
また、上記希釈剤は、芳香環及び／又はジシクロペンタジエン構造を有することが好ましい。
【００５３】
上記接着性組成物の粘度としては特に限定はされないが、Ｅ型粘度計で測定した場合の好ましい下限は１Ｐａ・ｓ、好ましい上限は５００Ｐａ・ｓである。１Ｐａ・ｓ未満であると、粒子８が半導体装置に接触することにより半導体装置と基板の開口面積が小さくなっても、接着性組成物が半導体装置と基板との間に流れ込みやすいため、接着性組成物が受光素子の領域に達してしまうことがある。５００Ｐａ・ｓを超えると、接着性組成物が半導体装置と基板との間に流れ込みにくくなりすぎて、積層体の接着信頼性に劣る場合がある。より好ましい下限は１０Ｐａ・ｓ、より好ましい上限は１００Ｐａ・ｓである。
【００５４】
上記粒子８としては、特に限定されないが、後述するように、特に粒子８の半径１／２・Ｒ１の平均値がＤ１よりも小さい場合には、樹脂粒子が好ましい。粒子８の半径１／２・Ｒ１の平均値がＤ１よりも小さい場合には粒子８が半導体装置２の外周端の角部に接触する可能性が高くなるところ、粒子を樹脂粒子とすることで該角部に損傷を与える可能性が低減されるためである。
【００５５】
上記樹脂粒子を構成する樹脂としては特に限定はされないが、なかでも、粒子の硬さと回復率を調整しやすく耐熱性についても向上させることが可能であることから、架橋樹脂が好ましい。
【００５６】
上記架橋樹脂としては特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体、トリアリルイソシアヌレート重合体、ベンゾグアナミン重合体等の網目構造を有する樹脂が挙げられる。なかでも、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン系共重合体、ジビニルベンゼン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体等が好ましい。これらを用いた場合、チップをボンディングした後、硬化プロセス、半田リフロープロセス等の熱処理プロセスへの耐性が優れる。
【００５７】
尚、後述するように、粒子８の半径１／２・Ｒ１がＤ１よりも大きい場合には、上記粒子８はシリカ等の無機粒子であってもよい。
【００５８】
上記粒子８は、ＣＶ値が１０％以下であることが好ましい。ＣＶ値が１０％以下の粒子を用いる事により、粒子径の選定や粒子の材質の選定により容易に接着剤の流入を制御することができ、設計が容易となる。
【００５９】
粒子８の市販品としては、積水化学工業社製のミクロパール等が挙げられる。
【００６０】
上記接着剤７Ａを硬化させる条件としては、特に限定されないが、例えば１３０〜２００℃で、１〜６０分加熱を行うことが挙げられる。
【００６１】
上記接着剤７Ａは、１５０℃で３０分かけて硬化したときの重量減少率が３重量％以下であることが好ましい。重量減少率が３重量％を超えると、受光素子が損傷したり、半導体装置としての寿命が短命化することがある。
【００６２】
半導体装置２の外周の長さ、すなわち半導体装置２の４辺の長さの和に対して、塗布される接着剤７Ａに含有される全粒子８の粒子直径の和の比は０．８以上であることが好ましい。この比が０．８以上であると、半導体装置２の外周に粒子が存在していない領域が狭くなり、半導体装置２と基板３との間に、接着剤７Ａが部分的に多く流入することを効果的に防ぐことができる。半導体装置２の外周の長さに対して、塗布される接着剤７Ａに含有される全粒子８の粒子直径の和の比の好ましい上限は、１０である。
【００６３】
上記粒子８は上記間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有し、かつ上記間隔Ｄ１よりも小さな半径を有するが、図６に積層体１の変形例を示すように、接着剤層は、半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも大きな半径１／２・Ｒ１を有する粒子１１を含んでいることが好ましい。接着剤層は、半導体装置２及び基板３の間隔Ｄ１と、半導体装置２の厚みＤ３との合計Ｄ４よりも小さな半径１／２・Ｒ１を有する粒子１１を含んでいることがより好ましい。粒子１１がこの大きさであると、図６に示すように半導体装置２の外周側面に粒子１１が接触され、図１（ｂ）に示すように、粒子が半導体装置２の外周端の角部に接触することを防ぐことができる。
【００６４】
接着剤層７は、ほぼ同じ直径を有する粒子８を含む。粒子の大きさが不ぞろいである場合には、粒子の大きさを均一にするために、ふるいにかけて所定の大きさに選別された粒子を用いることが好ましい。もっとも、上記間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有する粒子であれば、異なる大きさの粒子を含む接着剤を用いて接着剤層７を構成してもよい。
【００６５】
さらに、図７に示すように、接着剤層７Ａを塗布した後に、半導体装置の外周側面に接触した粒子８間の隙間を通過しない程度の小粒子９を含む接着剤をさらに塗布してもよい。この場合、粒子８間の隙間が小粒子９で埋められるので、半導体装置２と基板３との間に粒子８を含まない接着剤が多く流入することをより一層効果的に防ぐことができる。小粒子９は、粒子８の１／４〜３／４の大きさであることが好ましい。
【００６６】
次に、図８（ａ）、（ｂ）に、本発明の他の実施形態に係る積層体を略図的に正面断面図、及びその一部を拡大して部分切欠正面断面図で示す。
【００６７】
図８（ａ）、（ｂ）に示す積層体２１では、接着剤層が異なることを除いては積層体１と同様に構成されている。積層体２１において、積層体１と同様に構成されているところは同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図８に示す積層体２１では、半導体装置２と基板３との間において、接続された第１、第２の電極５、６を覆うように、半導体装置２の中央領域に至らないように、半導体装置２の外周縁に接着剤層２２が設けられている。接着剤層２２は、半導体装置２の半導体素子領域、すなわち受光素子４領域に至らないように、第１、第２の電極５、６を取り囲むように設けられている。なお、必ずしも設けられる必要はないが、本実施形態では、接着剤層２２は、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側に至るように、半導体装置２の下面を覆うように設けられている。
【００６９】
半導体装置２及び基板３では、複数の第１、第２の電極５、６が、等間隔Ｄ２に枠状に設けられている。第１、第２の電極５、６よりも外側の接着剤層２２は、隣り合う接続された第１の電極５、６の間隔Ｄ２よりも大きな直径Ｒ１を有する粒子２３を含有している。粒子２３は、半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも小さな直径Ｒ１を有する。図９に半導体装置２を平面図で示すように、粒子２３は、第１の電極５及び／又は第２の電極６に接触している。一方、第１、第２の電極５、６よりも内側の接着剤層２２は、上記粒子２３を含んでいない。
【００７０】
積層体２１の製造に際しては、複数の第１の電極５としてのバンプが上面２ａに間隔を隔てて枠状に設けられた半導体装置２と、複数の第２の電極６が下面に間隔を隔てて枠状に設けられた基板３とを用意する。しかる後、図４（ｂ）に示す貼り合わされた半導体装置２と基板３とを用意する。さらに、接着剤層２２を構成するために、粒子２３を含有する接着剤２２Ａを用意する。粒子２３は、隣り合う接続された第１、第２の電極５の間隔Ｄ２よりも大きな直径Ｒ１を有する。
【００７１】
次に、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側から半導体装置２と基板３との開口にむけて、粒子２３を含有する接着剤２２Ａを塗布する。接着剤２２Ａが塗布されると、第１の電極５及び／又は第２の電極５、６に粒子２３が接触される。そして、第１、第２の電極５、６に粒子２３が接触されることによって、第１、第２の電極５、６よりも内側に粒子２３が流入せずに、第１、第２の電極５、６よりも内側に粒子８を含まない接着剤２２Ａが流入する。
【００７２】
粒子２３は、接続された第１、第２の電極５、６の間隔Ｄ２よりも大きな直径Ｒ１を有するので、接着剤２２Ａが半導体装置２と基板３との間に流入していくにつれ、第１、第２の電極５、６に粒子２３が接触される。第１、第２の電極５、６に粒子８が接触されると、複数の接続された第１、第２の電極５、６の間の開口面積が小さくなる。粒子２３は上述の大きさを有するので、第１、第２の電極５、６よりも内側に粒子２３は流入せず、粒子２３を除く、粒子２３を含まない接着剤２２Ａのみが第１、第２の電極５、６よりも内側に流入する。粒子２３を含まない接着剤２２Ａは第１、第２の電極５、６よりも内側に流入するが、複数の接続された第１、第２の電極５、６の間の開口面積が小さくされているため、粒子２３を含まない接着剤２２Ａが多量に流入することが防がれている。従って、粒子２３を含まない接着剤２２Ａが半導体装置２の中央領域、すなわち受光素子４領域に至ることが防がれている。
【００７３】
接着剤２２Ａを塗布した後、接着剤２２Ａを硬化させて、接着剤層２２を構成し、図８（ａ）、（ｂ）に示す積層体２１を得ることができる。
【００７４】
積層体２１では、接続された第１、第２の電極５、６の外側端を直線で結んだ図９の一点鎖線Ｘで示す外周の長さに対して、塗布される接着剤２２Ａに含有される全粒子２３の粒子直径の和の比が０．８以上であることが好ましい。この比が０．８以上であると、接続された第１の電極と第２の電極の外周に粒子が存在していない領域が狭くなり、第１、第２の電極よりも内側に、接着剤が部分的に多く流入することを効果的に防ぐことができる。接続された第１、第２の電極５、６の外側端を直線で結んだ外周の長さに対して、塗布される接着剤２２Ａに含有される全粒子２３の粒子直径の和の比の好ましい上限は、１０である。
【００７５】
積層体２１では、接着剤層２２は半導体装置２の外周端２ｂよりも外側に至るように、半導体装置２の下面を覆うように設けられていたか、図１０に積層体２１の変形例としての積層体３１を略図的に正面断面図で示すように、接着剤層３２は、半導体装置２と基板３との間にのみ設けられていてもよい。積層体３１では、接着剤層３２は、接続された第１、第２の電極５、６を覆うように、半導体装置２の中央領域に至らないように、半導体装置２の外周縁に接着剤層３２が設けられている。
【００７６】
上記接着剤層７、２２を形成する塗布された接着剤７Ａ、２２Ａの外周に、さらに接着剤を塗布しても良い。その接着剤は、接着剤７Ａ、２２Ａよりも高粘度であることが望ましい。Ｅ型粘度計で測定した場合に、接着剤７Ａ、２２Ａの外周に塗布する接着剤の粘度の好ましい下限は５Ｐａ・ｓ、好ましい上限は１０００Ｐａ・ｓである。
【００７７】
上述した積層体１、２１、３１はイメージセンサ本体であり、例えばイメージセンサ本体の前方にレンズが配置され、用いられる。レンズは、センサー本体に光を集光するために設けられる。レンズから入光してきた光は、基板３を介して半導体装置２の受光素子４に与えられ、電気信号に変換されように構成されている。
【００７８】
以下実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００７９】
積層体を構成するため、以下のものを用意した。
【００８０】
（半導体装置）
８０μｍ×８０μｍ角、６５μｍ高さのＡｕスタッドバンプを片面の外周縁に、２０μｍ間隔で１辺あたり９０個枠状に備え、中央領域（各バンプの内縁から２ｍｍ隔てた位置よりも内側の領域）に受光素子としてＣＭＯＳを備えた、サイズ１０×１０×０．１ｍｍの半導体装置を用意した。
【００８１】
（基板）
厚み０．２ｍｍ、８０μｍ×８０μｍ角のＩＴＯ電極パッドを片面の外周縁に、半導体装置のバンプと対応する位置に、２０μｍ間隔で１辺あたり９０個枠状に備えたガラス基板を用意した。
【００８２】
（接着剤）
（１）接着剤１の作製
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（ＨＰ−７２００ＨＨ、大日本インキ化学工業社製）２０重量部と、ナフタレン型エポキシ樹脂（ＨＰ−４０３２Ｄ、大日本インキ化学工業社製）７６重量部と、エポキシ基含有アクリル樹脂（ブレンマーＣＰ−３０、ジャパンエポキシレジン社製）４重量部と、ＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂（ＥＰＲ−４０２３、ＡＤＥＫＡ社製）１０重量部と、酸無水物（ＹＨ−３０７、ジャパンエポキシレジン社製）６３重量部と、イミダゾール化合物（２ＭＡ−ＯＫ、四国化成工業社製）８重量部と、ヒュームドシリカ（ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ２０２Ｓ、日本アエロジル社製）８重量部とを配合し、ホモディスパーを用いて攪拌混合して、接着性組成物を作製した。
【００８３】
得られた接着性組成物に、粒子Ａ（樹脂粒子、ミクロパールＧＳ、積水化学工業社製、平均粒子径８０μｍ、ＣＶ値６％）５．２重量部を配合し、更にホモディスパーを用いて攪拌混合することにより接着剤１を作製した。
【００８４】
（２）接着剤２の作製
粒子Ａ５．２重量部に代えて、粒子Ｂ（樹脂粒子、ミクロパールＧＳ、積水化学工業社製、平均粒子径４０μｍ、ＣＶ値６％）１．４重量部用いたこと以外は接着剤１と同様にして、接着剤２を作製した。
【００８５】
（３）接着剤３の作製
粒子Ａを配合せずに、粒子を含まない接着性組成物を接着剤としたこと以外は接着剤１と同様にして、接着剤３を作製した。
【００８６】
（実施例１）
半導体装置のバンプと基板の電極とを対向させ、フリップチップボンダー：ＤＢ−１００（澁谷工業社製）を用いて、ボンディング条件を温度：２５０℃、荷重：３５ｇ／バンプ、０．５秒、５０ｋＨｚ、振幅３μｍとして、半導体装置のバンプと基板の電極とを接続した。接続後の半導体装置と基板との間隔は５５μｍであった。
【００８７】
上記接着剤１（半導体装置と基板との間隔５５μｍよりも大きな粒子径８０μｍの粒子Ａを含む）１０ｍｍ３を、ディスペンサー（ＭＳ−１０ＤＸ、武蔵エンジニアリング社製）を用いて、バンプと電極とを接続した半導体装置−基板接続体の開口部周辺に約１ｍｍ幅となるように塗布した。オーブンを用いて、８０℃で１０分加熱することにより、粒子Ａを半導体装置の外周側面に接触させ、半導体装置と基板との間に粒子Ａを含有しない接着剤を流れ込ませた。
【００８８】
その後、この積層体を、オーブンを用いて１５０℃で３０分間加熱し、接着剤を硬化させて接着剤層を形成し、積層体を作製した。
【００８９】
（実施例２）
接着剤１に代えて接着剤２を用いたこと以外は実施例１と同様にして、積層体を作製した。なお、接着剤２は、半導体装置と基板との間隔５５μｍよりも小さく、かつ隣り合う接続されたバンプと電極との間隔２０μｍよりも大きな粒子径を有する粒子Ｂを含む。
【００９０】
（比較例１）
接着剤１に代えて、粒子を含まない接着剤３を用いたこと以外は実施例１と同様にして、積層体を作製した。
【００９１】
（評価）
（１）接着剤１〜３の粘度の測定
Ｅ型粘度測定装置（商品名：ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ ＴＶ−２２、ＴＯＫＩ ＳＡＮＧＹＯ ＣＯ．ＬＴＤ社製、使用ローター：φ１５ｍｍ、設定温度：２５℃）を用いて回転数１０ｒｐｍにて、接着剤１〜３の粘度を測定した。結果を表１に示す。
【００９２】
（２）接着剤１〜３の１５０℃での重量減少率の測定
接着剤１〜３を１５０℃で３０分かけて硬化したときの重量減少率を測定した。
【００９３】
供試料約０．００４ｇを、試料管（Ｔｅｎａｘ ＴＡ 吸着管）に精秤し、試料管を（Ｈｅ）にてパージ、１５０℃３０ｍｉｎの温度・時間条件にて加熱した。そこで発生したガスを、コールドトラップ（濃縮）させ、トラップ管を加熱させた後、ＧＣ検出器に導入し、ガス成分の量について、ＧＣ−ＭＡＳＳ（Ｔｕｒｂｏ Ｍａｔｒｉｘ ＡＴＤ、パーキンエルマー社製）、ＧＣ ＨＰ５８９０ ｓｅｒｉｅｓII、ＡＵＴＯＭＡＳＳ ＳＵＮ（日本電子社製）を用いて測定した。発生したガス量を重量減少量の値とし、（重量減少量）／（硬化前の重量）を求めて重量減少率とした。
【００９４】
（３）接着剤層の形状の観察
得られた積層体を透明樹脂で封止し、断面研磨を行い積層体のバンプと電極との接続部に平行な面の断面を露出させた。露出した断面を光学顕微鏡（ニコン社製、商品名ＳＭＺ１５００）で観察した。
【００９５】
その結果、実施例１の積層体では、基板の電極と半導体装置のバンプとが接続されており、電極とバンプとの接続部の高さ（基板と半導体装置との間隔）は５５μｍであった。また、接着剤層は、接続部を覆い、かつ受光素子領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、かつ接着剤層は、半導体装置の外周端よりも外側に至るように設けられていた。また、粒子Ａは半導体装置の外周端よりも外側に位置しており、粒子Ａは半導体装置の外周端の角部に接触していた。
【００９６】
なお、塗布した接着剤１中に含まれる全粒子Ａの直径の和の、半導体装置の外周の長さに対する比は１であった。
【００９７】
一方、実施例２の積層体では、基板の電極と半導体装置のバンプとが接続されており、電極とバンプとの接続部の高さ（基板と半導体装置との間隔）は５５μｍであり、隣り合う電極とバンプとの接続部の間隔は２０μｍであった。また、接着剤層は、接続部を覆い、かつ受光素子領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられていた。また、粒子Ｂは半導体装置と基板との間に位置しており、粒子Ｂは電極の外側に接触していた。
【００９８】
なお、塗布した接着剤２中に含まれる全粒子Ｂの直径の和の、電極とバンプとの接続部の外側端を直線で結んだ外周の長さに対する比は１であった。
【００９９】
他方、比較例１の積層体では、接着剤層は受光素子領域に至っていた。
【０１００】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る積層体を略図的に示す正面断面図、及びその一部を拡大して示す部分切欠正面断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る積層体の半導体装置を模式的に示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る積層体の基板を模式的に示す裏面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る積層体の製造方法を説明するための略図的正面断面図であり、（ａ）は、使用する半導体装置と基板とを示す図であり、（ｂ）は、半導体装置と基板とを貼り合せた後の状態を示す図であり、（ｃ）は、半導体装置と基板との間に接着剤を流入させた後の状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る積層体において、半導体装置と、基板と、粒子との位置関係を示す正面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る積層体の変形例を示す部分切欠正面断面図。
【図７】本発明の一実施形態に係る積層体の他の変形例説明するための正面図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る積層体を略図的に示す正面断面図、及びその一部を拡大して示す部分切欠正面断面図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る積層体の半導体装置を模式的に示す平面図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る積層体の変形例を略図的に示す正面断面図。
【符号の説明】
【０１０２】
１…積層体
２…半導体装置
２ａ…上面
２ｂ…外周縁
３…基板
３ａ…下面
４…受光素子
５…第１の電極
６…第２の電極
７…接着剤層
７Ａ…接着剤
８…粒子
９…小粒子
１１…粒子
２１…積層体
２２…接着剤層
２２Ａ…接着剤
２３…粒子
３１…積層体
３２…接着剤層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体に関し、より詳細には、半導体装置の外周縁に接着剤層が設けられており、半導体装置の中央領域に接着剤層が設けられていない積層体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置と基板とが、接着剤層を介して接着された積層体が広く知られている。接着剤層は、例えば半導体装置と基板とを貼り合わせた後、半導体装置の外周端の開口から半導体装置と基板との間に、接着剤を塗布、流入させて形成されている。この積層体において、例えば半導体装置の中央領域に半導体素子領域が設けられており、該半導体素子領域を囲む外側の部分に電極が設けられている場合には、接着剤層は電極を取り囲むように、かつ半導体素子領域に至らないように形成されている。
【０００３】
このような積層体の一例として、下記の特許文献１には、光透過基板と、ダイの周囲に樹脂が充填されている半導体映像感受チップとを備える感受ゾーン保護パッケージ構造を持つ映像センサーが開示されている。半導体映像感受チップの映像感受ゾーンの外周には堤が設けられ、かつ半導体感受チップの電気接続点は堤の外側に位置している。
【０００４】
特許文献１に記載の映像センサーでは、ダイの周囲に樹脂が樹脂滴下方式などによって充填されるが、映像感受ゾーンの外周には堤が設けられているので、樹脂が映像感受ゾーンに至ることが防がれている。
【特許文献１】特開２００５−３２３１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、映像感受ゾーンに樹脂が至るのを防止するために、堤が設けられていた。よって、提を設けるための材料を用意し、堤を設ける余計な作業を行わなければならなかった。よって、映像センサーの製造効率に劣りがちであった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが防がれた積層体、及び該積層体を簡便に、かつ効率よく製造することができる積層体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】
【０００７】
第１の発明は、半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、半導体装置は片面の外周縁に第１の電極を有し、第１の電極と対向する位置に基板は片面に第２の電極を有し、第１、第２の電極は対向されて接続されており、接着剤層は、半導体装置と基板との間に、接続された第１、第２の電極を覆うように、半導体装置の中央領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、かつ接着剤層は、半導体装置の外周端よりも外側に至るように設けられており、半導体装置の外周端よりも外側の接着剤層は、半導体装置と基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有することを特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係る積層体のある特定の局面では、半導体装置と基板との間の接着剤層は、粒子を含んでいない。
【０００９】
第１の発明に係る積層体の他の特定の局面では、粒子は、基板と半導体装置との間隔よりも大きな半径を有する。
【００１０】
第２の発明は、半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、半導体装置は片面の外周縁に間隔を隔てて枠状に設けられた複数の第１の電極を有し、第１の電極と対向する位置に基板は片面に間隔を隔てて枠状に設けられた複数の第２の電極を有し、複数の第１、第２の電極は対向されて接続されており、接着剤層は、半導体装置と基板との間に、接続された第１、第２の電極を覆うように、半導体装置の中央領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、第１、第２の電極よりも外側の接着剤層は、隣り合う接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有することを特徴とする。
【００１１】
第２の発明に係る積層体のある特定の局面では、第１、第２の電極よりも内側の接着剤層は粒子を含んでいない。
【００１２】
本発明に係る積層体の製造方法は、第１の発明の積層体の製造方法であって、第１の電極が片面に設けられた半導体装置と、第２の電極が片面に設けられた基板とを用意する工程と、第１、第２の電極を対向させて接続し、半導体装置と基板とを貼り合わせる工程と、貼り合わされた半導体装置と基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を用意する工程と、半導体装置の外周端よりも外側から半導体装置と基板との開口にむけて、粒子を含有する接着剤を塗布し、半導体装置の外周側面に粒子を接触させ、半導体装置と基板との間に粒子を流入させずに、粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る積層体の製造方法のある特定の局面では、半導体装置の外周の長さに対して、塗布される接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上とされている。
【００１４】
本発明に係る積層体の製造方法は、第２の発明の積層体の製造方法であって、複数の第１の電極が片面に間隔を隔てて枠状に設けられた半導体装置と、複数の第２の電極が片面に間隔を隔てて枠状に設けられた基板とを用意する工程と、第１、第２の電極を対向させて接続し、半導体装置と基板とを貼り合わせる工程と、隣り合う接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を用意する工程と、半導体装置の外周端よりも外側から半導体装置と基板との開口にむけて、粒子を含有する接着剤を塗布し、第１の電極及び／又は第２の電極に粒子を接触させ、第１、第２の電極よりも内側に粒子を流入させずに、粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る積層体の製造方法のある特定の局面では、接続された第１、第２の電極の外側端を直線で結んだ外周の長さに対して、塗布される接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上とされている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る積層体では、接着剤層は、半導体装置と基板との間に、接続された第１、第２の電極を覆うように、半導体装置の中央領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、かつ接着剤層は、半導体装置の外周端よりも外側に至るように設けられており、半導体装置の外周端よりも外側の接着剤層は、半導体装置と基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有するので、積層体の製造の際に、粒子によって半導体装置と基板との間に接着剤が適量流入され、接着剤層が構成されている。従って、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが効果的に防がれている。
【００１７】
粒子が、基板と半導体装置との間隔よりも大きな半径を有する場合には、半導体装置の外周端の角部に粒子が接触し、該角部が損傷することを防ぐことができる。
【００１８】
本発明に係る積層体では、接着剤層は、半導体装置と基板との間に、接続された第１、第２の電極を覆うように、半導体装置の中央領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、第１、第２の電極よりも外側の接着剤層は、隣り合う接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有するので、積層体の製造の際に、粒子によって第１、第２の電極よりも内側に接着剤が適量流入され、接着剤層が構成されている。従って、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが効果的に防がれている。
【００１９】
本発明に係る積層体の製造方法では、半導体装置の外周端よりも外側から半導体装置と基板との開口にむけて、基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を塗布し、半導体装置の外周側面に粒子を接触させ、半導体装置と基板との間に粒子を流入させずに、粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成するので、粒子によって半導体装置と基板との間に接着剤を適量流入させることができる。従って、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが効果的に防ぐことができる。
【００２０】
半導体装置の外周の長さに対して、塗布される接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上である場合には、半導体装置の外周に粒子が存在していない領域が狭くなり、半導体装置と基板との間に、接着剤が部分的に多く流入することを効果的に防ぐことができる。
【００２１】
本発明に係る積層体の製造方法では、半導体装置の外周端よりも外側から半導体装置と基板との開口にむけて、隣り合う接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を塗布し、第１の電極及び／又は第２の電極に粒子を接触させ、第１、第２の電極よりも内側に粒子を流入させずに、粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成するので、粒子によって半導体装置と基板との間に接着剤を適量流入させることができる。従って、半導体装置の中央領域に接着剤層が形成されることが効果的に防ぐことができる。
【００２２】
接続された第１、第２の電極の外側端を直線で結んだ外周の長さに対して、塗布される接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上である場合には、接続された第１、第２の電極の外周に粒子が存在していない領域が狭くなり、第１、第２の電極よりも内側に、接着剤が部分的に多く流入することを効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る積層体を略図的に示す正面断面図、及びその一部を拡大して示す部分切欠正面断面図である。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）に示す積層体１は、半導体装置２の上面２ａに、基板３が積層された構造を有する。半導体装置２及び基板３は、矩形状の平面形状を有する。基板３の大きさは、半導体装置２よりも大きくされている。なお、半導体装置２及び基板３は、前述の形状及び大きさを有するが、形状及び大きさは特に限定されるものではない。例えば半導体装置及び基板は、正方形の平面形状を有していてもよく、半導体装置と基板とは同じ大きさであってもよい。
【００２６】
積層体１では、上記半導体装置２はイメージセンサとされている。半導体装置２の上面２ａの中央領域に、例えば光電変換を行う受光素子４が配置され、センサーの検知機能が付与されている。従って、後述するように接着剤層は、半導体素子２の中央領域、すなわち半導体素子領域である受光素子４領域には設けられていない。半導体装置２はＣＭＯＳ、ＣＣＤなどのイメージセンサからなるが、半導体装置としては特に限定されず、ＭＥＭＳ等であってもよい。
【００２７】
上記基板３としては、特に限定されないが、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、サファイア基板等が挙げられる。
【００２８】
図２に半導体装置２を模式的に平面図で示すように、半導体装置２の上面２ａの外周縁には、複数の第１の電極５が設けられている。第１の電極５はバンプとされている。複数の第１の電極５は等間隔Ｄ２に枠状に設けられている。他方、図３に基板２を模式的に裏面図で示すように、基板３の下面３ａには、複数の第２の電極６が設けられている。複数の第２の電極６は等間隔Ｄ２に枠状に設けられている。
【００２９】
第１の電極５と第２の電極６とが対向するように、半導体装置２と基板３とが貼り合わされ、第１、第２の電極５、６が接続されている。なお、本実施形態では、半導体装置２の上面２ａに第１の電極５としてのバンプが設けられ、バンプ接続されているが、このように半導体装置の第１の電極もしくは基板の第２の電極がバンプであり、バンプ接続されていることが好ましい。
【００３０】
なお、複数の第１の電極５及び複数の第２の電極６は、それぞれ等間隔に設けられているが、第１、第２の電極５、６は必ずしも等間隔に設けられている必要はない。第１、第２の電極５、６の間隔は、本発明の目的を阻害しない範囲で適宜変更することができる。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）に戻り、半導体装置２と基板３との間に、接続された第１、第２の電極５、６を覆うように、半導体装置２の中央領域に至らないように、半導体装置２の外周縁に接着剤層７が設けられている。接着剤層７は、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側に至るように設けられている。接着剤層７は、半導体装置２の半導体素子領域、すなわち受光素子４領域に至らないように、第１、第２の電極５、６を取り囲むように設けられている。なお、必ずしも設けられる必要はないが、本実施形態では、接着剤層７は、半導体装置２の下面を覆うように設けられている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側の接着剤層７は、半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有する複数の粒子８を含有している。粒子８は、半導体装置２の外周端２ｂに接触している。一方、半導体装置２と基板３との間の接着剤層７は、上記粒子８を含んでいない。このように、粒子８は、半導体装置２の外周端２ｂに接触していることが好ましい。
【００３３】
以下、上述した積層体１の製造方法を図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
【００３４】
先ず、図４（ａ）に示すように、第１の電極５としてのバンプが上面２ａに設けられた半導体装置２と、第２の電極６が下面３ａに設けられた基板３とを用意する。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１、第２の電極５、６を対向させて接続し、半導体装置２と基板３とを貼り合わせる。ここでは、フリップチップボンダーを用いて、フリップチップ実装により、第１、第２の電極５、６が接続されている。
【００３６】
貼り合わされた半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１としては、特に限定されないが、１０〜１００μｍ程度である。
【００３７】
次に、接着剤層７を構成するために、粒子８を含有する接着剤７Ａを用意する。粒子８は、貼り合わされた半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有する。
【００３８】
接着剤層７を構成する際には、図４（ｃ）に示すように、例えば半導体装置２が上側、基板３が下側となるように配置する。しかる後、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側から半導体装置２と基板３との開口にむけて、粒子８を含有する接着剤７Ａを塗布する。接着剤７Ａが塗布されると、半導体装置２の外周側面に粒子８が接触される。また、半導体装置２の外周側面に粒子８が接触されることによって、半導体装置２と基板３との間に粒子８が流入せずに、半導体装置２と基板３との間に粒子８を含まない接着剤７Ａが流入する。
【００３９】
すなわち、粒子８は、半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有するので、接着剤７Ａが半導体装置２と基板３との間に流入していくにつれ、半導体装置２の外周側面に粒子８が接触される。半導体装置２の外周側面に粒子８が接触されると、半導体装置２と基板３との開口面積が小さくなる。粒子８は上述の大きさを有するので、半導体装置２と基板３との間に粒子８は流入せず、粒子８を除く、粒子８を含まない接着剤７Ａのみが半導体装置２と基板３との間に流入する。粒子８を含まない接着剤７Ａは半導体装置２と基板３との間に流入するが、半導体装置２と基板３との開口面積が小さくされているため、粒子８を含まない接着剤７Ａが多量に流入することが防がれている。従って、粒子８を含まない接着剤７Ａが半導体装置２の中央領域、すなわち受光素子４領域に至ることが防がれている。
【００４０】
なお、接着剤７Ａの塗布に際しては、ディスペンサー装置等を用いて接着剤７Ａの塗布が行われている。
【００４１】
接着剤７Ａを塗布した後、接着剤７Ａを硬化させて、接着剤層７を構成し、図１に示す積層体１を得ることができる。なお、図５に半導体装置２と、基板３と、粒子８との位置関係を正面図で示すように、積層体１では、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側において、半導体層装置２の外周側面に複数の粒子８が接触している。
【００４２】
上記接着剤７Ａとしては、特に限定されないが、硬化性化合物及び硬化剤を有する接着性組成物と粒子８とからなる接着剤が好ましく用いられる。
【００４３】
上記硬化性化合物としては特に限定されないが、なかでも、接合後に得られる半導体装置の信頼性及び接合強度に優れていることから、エポキシ樹脂が好ましい。
【００４４】
上記エポキシ樹脂としては特に限定されず、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、及び、これらの水添化物等が挙げられる。なかでも、接着剤の耐熱性が高められることから、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂が好ましい。
【００４５】
上記エポキシ樹脂としては、更に、ＮＢＲ、ＣＴＢＮ、ポリブタジエン、アクリルゴム等のゴム成分を有するゴム変性エポキシ樹脂、可撓性エポキシ化合物等のエポキシ化合物を用いることができる。このようなエポキシ樹脂を用いた場合、硬化後に柔軟性を付与することができる。また、従来公知のエポキシ樹脂を用いてもよい。
【００４６】
上記硬化剤としては特に限定されず、従来公知の硬化剤を上記硬化性化合物に合わせて適宜選択して用いることができるが、硬化性化合物としてエポキシ樹脂を用いる場合の硬化剤としては、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４７】
上記硬化剤の配合量としては特に限定されないが、上記硬化性化合物の官能基と等量反応する硬化剤を用いる場合、上記硬化性化合物の官能基量に対して、９０〜１１０当量であることが好ましい。また、触媒として機能する硬化剤を用いる場合であれば、上記硬化性化合物１００重量部に対して、上記硬化剤の配合量の好ましい下限は１重量部、好ましい上限は２０重量部である。
【００４８】
上記接着性組成物においては、硬化速度や硬化物の物性等を調整するために、硬化剤に加えて硬化促進剤を添加してもよい。
【００４９】
上記硬化促進剤としては、特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、３級アミン系硬化促進剤等が挙げられ、なかでも、硬化速度や硬化物の物性等の調整をするための反応系の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好適に用いられる。これらの硬化促進剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５０】
上記接着性組成物は、粘度を低減させるための希釈剤を含有してもよい。
【００５１】
このような希釈剤としては、エポキシ基を有するものが好ましく、１分子中のエポキシ基数の好ましい下限は２、好ましい上限は４である。２未満であると、硬化後に充分な耐熱性が発現しないことがあり、４を超えると、硬化によるひずみが発生したり、未硬化のエポキシ基が残存したりすることがあり、これにより、接合強度の低下、繰り返しの熱応力による接合不良が発生することがある。好ましい上限は３である。
【００５２】
また、上記希釈剤は、芳香環及び／又はジシクロペンタジエン構造を有することが好ましい。
【００５３】
上記接着性組成物の粘度としては特に限定はされないが、Ｅ型粘度計で測定した場合の好ましい下限は１Ｐａ・ｓ、好ましい上限は５００Ｐａ・ｓである。１Ｐａ・ｓ未満であると、粒子８が半導体装置に接触することにより半導体装置と基板の開口面積が小さくなっても、接着性組成物が半導体装置と基板との間に流れ込みやすいため、接着性組成物が受光素子の領域に達してしまうことがある。５００Ｐａ・ｓを超えると、接着性組成物が半導体装置と基板との間に流れ込みにくくなりすぎて、積層体の接着信頼性に劣る場合がある。より好ましい下限は１０Ｐａ・ｓ、より好ましい上限は１００Ｐａ・ｓである。
【００５４】
上記粒子８としては、特に限定されないが、後述するように、特に粒子８の半径１／２・Ｒ１の平均値がＤ１よりも小さい場合には、樹脂粒子が好ましい。粒子８の半径１／２・Ｒ１の平均値がＤ１よりも小さい場合には粒子８が半導体装置２の外周端の角部に接触する可能性が高くなるところ、粒子を樹脂粒子とすることで該角部に損傷を与える可能性が低減されるためである。
【００５５】
上記樹脂粒子を構成する樹脂としては特に限定はされないが、なかでも、粒子の硬さと回復率を調整しやすく耐熱性についても向上させることが可能であることから、架橋樹脂が好ましい。
【００５６】
上記架橋樹脂としては特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体、トリアリルイソシアヌレート重合体、ベンゾグアナミン重合体等の網目構造を有する樹脂が挙げられる。なかでも、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン系共重合体、ジビニルベンゼン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体等が好ましい。これらを用いた場合、チップをボンディングした後、硬化プロセス、半田リフロープロセス等の熱処理プロセスへの耐性が優れる。
【００５７】
尚、後述するように、粒子８の半径１／２・Ｒ１がＤ１よりも大きい場合には、上記粒子８はシリカ等の無機粒子であってもよい。
【００５８】
上記粒子８は、ＣＶ値が１０％以下であることが好ましい。ＣＶ値が１０％以下の粒子を用いる事により、粒子径の選定や粒子の材質の選定により容易に接着剤の流入を制御することができ、設計が容易となる。
【００５９】
粒子８の市販品としては、積水化学工業社製のミクロパール等が挙げられる。
【００６０】
上記接着剤７Ａを硬化させる条件としては、特に限定されないが、例えば１３０〜２００℃で、１〜６０分加熱を行うことが挙げられる。
【００６１】
上記接着剤７Ａは、１５０℃で３０分かけて硬化したときの重量減少率が３重量％以下であることが好ましい。重量減少率が３重量％を超えると、受光素子が損傷したり、半導体装置としての寿命が短命化することがある。
【００６２】
半導体装置２の外周の長さ、すなわち半導体装置２の４辺の長さの和に対して、塗布される接着剤７Ａに含有される全粒子８の粒子直径の和の比は０．８以上であることが好ましい。この比が０．８以上であると、半導体装置２の外周に粒子が存在していない領域が狭くなり、半導体装置２と基板３との間に、接着剤７Ａが部分的に多く流入することを効果的に防ぐことができる。半導体装置２の外周の長さに対して、塗布される接着剤７Ａに含有される全粒子８の粒子直径の和の比の好ましい上限は、１０である。
【００６３】
上記粒子８は上記間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有し、かつ上記間隔Ｄ１よりも小さな半径を有するが、図６に積層体１の変形例を示すように、接着剤層は、半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも大きな半径１／２・Ｒ１を有する粒子１１を含んでいることが好ましい。接着剤層は、半導体装置２及び基板３の間隔Ｄ１と、半導体装置２の厚みＤ３との合計Ｄ４よりも小さな半径１／２・Ｒ１を有する粒子１１を含んでいることがより好ましい。粒子１１がこの大きさであると、図６に示すように半導体装置２の外周側面に粒子１１が接触され、図１（ｂ）に示すように、粒子が半導体装置２の外周端の角部に接触することを防ぐことができる。
【００６４】
接着剤層７は、ほぼ同じ直径を有する粒子８を含む。粒子の大きさが不ぞろいである場合には、粒子の大きさを均一にするために、ふるいにかけて所定の大きさに選別された粒子を用いることが好ましい。もっとも、上記間隔Ｄ１よりも大きな直径Ｒ１を有する粒子であれば、異なる大きさの粒子を含む接着剤を用いて接着剤層７を構成してもよい。
【００６５】
さらに、図７に示すように、接着剤層７Ａを塗布した後に、半導体装置の外周側面に接触した粒子８間の隙間を通過しない程度の小粒子９を含む接着剤をさらに塗布してもよい。この場合、粒子８間の隙間が小粒子９で埋められるので、半導体装置２と基板３との間に粒子８を含まない接着剤が多く流入することをより一層効果的に防ぐことができる。小粒子９は、粒子８の１／４〜３／４の大きさであることが好ましい。
【００６６】
次に、図８（ａ）、（ｂ）に、本発明の他の実施形態に係る積層体を略図的に正面断面図、及びその一部を拡大して部分切欠正面断面図で示す。
【００６７】
図８（ａ）、（ｂ）に示す積層体２１では、接着剤層が異なることを除いては積層体１と同様に構成されている。積層体２１において、積層体１と同様に構成されているところは同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図８に示す積層体２１では、半導体装置２と基板３との間において、接続された第１、第２の電極５、６を覆うように、半導体装置２の中央領域に至らないように、半導体装置２の外周縁に接着剤層２２が設けられている。接着剤層２２は、半導体装置２の半導体素子領域、すなわち受光素子４領域に至らないように、第１、第２の電極５、６を取り囲むように設けられている。なお、必ずしも設けられる必要はないが、本実施形態では、接着剤層２２は、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側に至るように、半導体装置２の下面を覆うように設けられている。
【００６９】
半導体装置２及び基板３では、複数の第１、第２の電極５、６が、等間隔Ｄ２に枠状に設けられている。第１、第２の電極５、６よりも外側の接着剤層２２は、隣り合う接続された第１の電極５、６の間隔Ｄ２よりも大きな直径Ｒ１を有する粒子２３を含有している。粒子２３は、半導体装置２と基板３との間隔Ｄ１よりも小さな直径Ｒ１を有する。図９に半導体装置２を平面図で示すように、粒子２３は、第１の電極５及び／又は第２の電極６に接触している。一方、第１、第２の電極５、６よりも内側の接着剤層２２は、上記粒子２３を含んでいない。
【００７０】
積層体２１の製造に際しては、複数の第１の電極５としてのバンプが上面２ａに間隔を隔てて枠状に設けられた半導体装置２と、複数の第２の電極６が下面に間隔を隔てて枠状に設けられた基板３とを用意する。しかる後、図４（ｂ）に示す貼り合わされた半導体装置２と基板３とを用意する。さらに、接着剤層２２を構成するために、粒子２３を含有する接着剤２２Ａを用意する。粒子２３は、隣り合う接続された第１、第２の電極５の間隔Ｄ２よりも大きな直径Ｒ１を有する。
【００７１】
次に、半導体装置２の外周端２ｂよりも外側から半導体装置２と基板３との開口にむけて、粒子２３を含有する接着剤２２Ａを塗布する。接着剤２２Ａが塗布されると、第１の電極５及び／又は第２の電極５、６に粒子２３が接触される。そして、第１、第２の電極５、６に粒子２３が接触されることによって、第１、第２の電極５、６よりも内側に粒子２３が流入せずに、第１、第２の電極５、６よりも内側に粒子８を含まない接着剤２２Ａが流入する。
【００７２】
粒子２３は、接続された第１、第２の電極５、６の間隔Ｄ２よりも大きな直径Ｒ１を有するので、接着剤２２Ａが半導体装置２と基板３との間に流入していくにつれ、第１、第２の電極５、６に粒子２３が接触される。第１、第２の電極５、６に粒子８が接触されると、複数の接続された第１、第２の電極５、６の間の開口面積が小さくなる。粒子２３は上述の大きさを有するので、第１、第２の電極５、６よりも内側に粒子２３は流入せず、粒子２３を除く、粒子２３を含まない接着剤２２Ａのみが第１、第２の電極５、６よりも内側に流入する。粒子２３を含まない接着剤２２Ａは第１、第２の電極５、６よりも内側に流入するが、複数の接続された第１、第２の電極５、６の間の開口面積が小さくされているため、粒子２３を含まない接着剤２２Ａが多量に流入することが防がれている。従って、粒子２３を含まない接着剤２２Ａが半導体装置２の中央領域、すなわち受光素子４領域に至ることが防がれている。
【００７３】
接着剤２２Ａを塗布した後、接着剤２２Ａを硬化させて、接着剤層２２を構成し、図８（ａ）、（ｂ）に示す積層体２１を得ることができる。
【００７４】
積層体２１では、接続された第１、第２の電極５、６の外側端を直線で結んだ図９の一点鎖線Ｘで示す外周の長さに対して、塗布される接着剤２２Ａに含有される全粒子２３の粒子直径の和の比が０．８以上であることが好ましい。この比が０．８以上であると、接続された第１の電極と第２の電極の外周に粒子が存在していない領域が狭くなり、第１、第２の電極よりも内側に、接着剤が部分的に多く流入することを効果的に防ぐことができる。接続された第１、第２の電極５、６の外側端を直線で結んだ外周の長さに対して、塗布される接着剤２２Ａに含有される全粒子２３の粒子直径の和の比の好ましい上限は、１０である。
【００７５】
積層体２１では、接着剤層２２は半導体装置２の外周端２ｂよりも外側に至るように、半導体装置２の下面を覆うように設けられていたか、図１０に積層体２１の変形例としての積層体３１を略図的に正面断面図で示すように、接着剤層３２は、半導体装置２と基板３との間にのみ設けられていてもよい。積層体３１では、接着剤層３２は、接続された第１、第２の電極５、６を覆うように、半導体装置２の中央領域に至らないように、半導体装置２の外周縁に接着剤層３２が設けられている。
【００７６】
上記接着剤層７、２２を形成する塗布された接着剤７Ａ、２２Ａの外周に、さらに接着剤を塗布しても良い。その接着剤は、接着剤７Ａ、２２Ａよりも高粘度であることが望ましい。Ｅ型粘度計で測定した場合に、接着剤７Ａ、２２Ａの外周に塗布する接着剤の粘度の好ましい下限は５Ｐａ・ｓ、好ましい上限は１０００Ｐａ・ｓである。
【００７７】
上述した積層体１、２１、３１はイメージセンサ本体であり、例えばイメージセンサ本体の前方にレンズが配置され、用いられる。レンズは、センサー本体に光を集光するために設けられる。レンズから入光してきた光は、基板３を介して半導体装置２の受光素子４に与えられ、電気信号に変換されように構成されている。
【００７８】
以下実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００７９】
積層体を構成するため、以下のものを用意した。
【００８０】
（半導体装置）
８０μｍ×８０μｍ角、６５μｍ高さのＡｕスタッドバンプを片面の外周縁に、２０μｍ間隔で１辺あたり９０個枠状に備え、中央領域（各バンプの内縁から２ｍｍ隔てた位置よりも内側の領域）に受光素子としてＣＭＯＳを備えた、サイズ１０×１０×０．１ｍｍの半導体装置を用意した。
【００８１】
（基板）
厚み０．２ｍｍ、８０μｍ×８０μｍ角のＩＴＯ電極パッドを片面の外周縁に、半導体装置のバンプと対応する位置に、２０μｍ間隔で１辺あたり９０個枠状に備えたガラス基板を用意した。
【００８２】
（接着剤）
（１）接着剤１の作製
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（ＨＰ−７２００ＨＨ、大日本インキ化学工業社製）２０重量部と、ナフタレン型エポキシ樹脂（ＨＰ−４０３２Ｄ、大日本インキ化学工業社製）７６重量部と、エポキシ基含有アクリル樹脂（ブレンマーＣＰ−３０、ジャパンエポキシレジン社製）４重量部と、ＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂（ＥＰＲ−４０２３、ＡＤＥＫＡ社製）１０重量部と、酸無水物（ＹＨ−３０７、ジャパンエポキシレジン社製）６３重量部と、イミダゾール化合物（２ＭＡ−ＯＫ、四国化成工業社製）８重量部と、ヒュームドシリカ（ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ２０２Ｓ、日本アエロジル社製）８重量部とを配合し、ホモディスパーを用いて攪拌混合して、接着性組成物を作製した。
【００８３】
得られた接着性組成物に、粒子Ａ（樹脂粒子、ミクロパールＧＳ、積水化学工業社製、平均粒子径８０μｍ、ＣＶ値６％）５．２重量部を配合し、更にホモディスパーを用いて攪拌混合することにより接着剤１を作製した。
【００８４】
（２）接着剤２の作製
粒子Ａ５．２重量部に代えて、粒子Ｂ（樹脂粒子、ミクロパールＧＳ、積水化学工業社製、平均粒子径４０μｍ、ＣＶ値６％）１．４重量部用いたこと以外は接着剤１と同様にして、接着剤２を作製した。
【００８５】
（３）接着剤３の作製
粒子Ａを配合せずに、粒子を含まない接着性組成物を接着剤としたこと以外は接着剤１と同様にして、接着剤３を作製した。
【００８６】
（実施例１）
半導体装置のバンプと基板の電極とを対向させ、フリップチップボンダー：ＤＢ−１００（澁谷工業社製）を用いて、ボンディング条件を温度：２５０℃、荷重：３５ｇ／バンプ、０．５秒、５０ｋＨｚ、振幅３μｍとして、半導体装置のバンプと基板の電極とを接続した。接続後の半導体装置と基板との間隔は５５μｍであった。
【００８７】
上記接着剤１（半導体装置と基板との間隔５５μｍよりも大きな粒子径８０μｍの粒子Ａを含む）１０ｍｍ３を、ディスペンサー（ＭＳ−１０ＤＸ、武蔵エンジニアリング社製）を用いて、バンプと電極とを接続した半導体装置−基板接続体の開口部周辺に約１ｍｍ幅となるように塗布した。オーブンを用いて、８０℃で１０分加熱することにより、粒子Ａを半導体装置の外周側面に接触させ、半導体装置と基板との間に粒子Ａを含有しない接着剤を流れ込ませた。
【００８８】
その後、この積層体を、オーブンを用いて１５０℃で３０分間加熱し、接着剤を硬化させて接着剤層を形成し、積層体を作製した。
【００８９】
（実施例２）
接着剤１に代えて接着剤２を用いたこと以外は実施例１と同様にして、積層体を作製した。なお、接着剤２は、半導体装置と基板との間隔５５μｍよりも小さく、かつ隣り合う接続されたバンプと電極との間隔２０μｍよりも大きな粒子径を有する粒子Ｂを含む。
【００９０】
（比較例１）
接着剤１に代えて、粒子を含まない接着剤３を用いたこと以外は実施例１と同様にして、積層体を作製した。
【００９１】
（評価）
（１）接着剤１〜３の粘度の測定
Ｅ型粘度測定装置（商品名：ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ ＴＶ−２２、ＴＯＫＩ ＳＡＮＧＹＯ ＣＯ．ＬＴＤ社製、使用ローター：φ１５ｍｍ、設定温度：２５℃）を用いて回転数１０ｒｐｍにて、接着剤１〜３の粘度を測定した。結果を表１に示す。
【００９２】
（２）接着剤１〜３の１５０℃での重量減少率の測定
接着剤１〜３を１５０℃で３０分かけて硬化したときの重量減少率を測定した。
【００９３】
供試料約０．００４ｇを、試料管（Ｔｅｎａｘ ＴＡ 吸着管）に精秤し、試料管を（Ｈｅ）にてパージ、１５０℃３０ｍｉｎの温度・時間条件にて加熱した。そこで発生したガスを、コールドトラップ（濃縮）させ、トラップ管を加熱させた後、ＧＣ検出器に導入し、ガス成分の量について、ＧＣ−ＭＡＳＳ（Ｔｕｒｂｏ Ｍａｔｒｉｘ ＡＴＤ、パーキンエルマー社製）、ＧＣ ＨＰ５８９０ ｓｅｒｉｅｓII、ＡＵＴＯＭＡＳＳ ＳＵＮ（日本電子社製）を用いて測定した。発生したガス量を重量減少量の値とし、（重量減少量）／（硬化前の重量）を求めて重量減少率とした。
【００９４】
（３）接着剤層の形状の観察
得られた積層体を透明樹脂で封止し、断面研磨を行い積層体のバンプと電極との接続部に平行な面の断面を露出させた。露出した断面を光学顕微鏡（ニコン社製、商品名ＳＭＺ１５００）で観察した。
【００９５】
その結果、実施例１の積層体では、基板の電極と半導体装置のバンプとが接続されており、電極とバンプとの接続部の高さ（基板と半導体装置との間隔）は５５μｍであった。また、接着剤層は、接続部を覆い、かつ受光素子領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられており、かつ接着剤層は、半導体装置の外周端よりも外側に至るように設けられていた。また、粒子Ａは半導体装置の外周端よりも外側に位置しており、粒子Ａは半導体装置の外周端の角部に接触していた。
【００９６】
なお、塗布した接着剤１中に含まれる全粒子Ａの直径の和の、半導体装置の外周の長さに対する比は１であった。
【００９７】
一方、実施例２の積層体では、基板の電極と半導体装置のバンプとが接続されており、電極とバンプとの接続部の高さ（基板と半導体装置との間隔）は５５μｍであり、隣り合う電極とバンプとの接続部の間隔は２０μｍであった。また、接着剤層は、接続部を覆い、かつ受光素子領域に至らないように半導体装置の外周縁に設けられていた。また、粒子Ｂは半導体装置と基板との間に位置しており、粒子Ｂは電極の外側に接触していた。
【００９８】
なお、塗布した接着剤２中に含まれる全粒子Ｂの直径の和の、電極とバンプとの接続部の外側端を直線で結んだ外周の長さに対する比は１であった。
【００９９】
他方、比較例１の積層体では、接着剤層は受光素子領域に至っていた。
【０１００】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る積層体を略図的に示す正面断面図、及びその一部を拡大して示す部分切欠正面断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る積層体の半導体装置を模式的に示す平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る積層体の基板を模式的に示す裏面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る積層体の製造方法を説明するための略図的正面断面図であり、（ａ）は、使用する半導体装置と基板とを示す図であり、（ｂ）は、半導体装置と基板とを貼り合せた後の状態を示す図であり、（ｃ）は、半導体装置と基板との間に接着剤を流入させた後の状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る積層体において、半導体装置と、基板と、粒子との位置関係を示す正面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る積層体の変形例を示す部分切欠正面断面図。
【図７】本発明の一実施形態に係る積層体の他の変形例説明するための正面図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る積層体を略図的に示す正面断面図、及びその一部を拡大して示す部分切欠正面断面図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る積層体の半導体装置を模式的に示す平面図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る積層体の変形例を略図的に示す正面断面図。
【符号の説明】
【０１０２】
１…積層体
２…半導体装置
２ａ…上面
２ｂ…外周縁
３…基板
３ａ…下面
４…受光素子
５…第１の電極
６…第２の電極
７…接着剤層
７Ａ…接着剤
８…粒子
９…小粒子
１１…粒子
２１…積層体
２２…接着剤層
２２Ａ…接着剤
２３…粒子
３１…積層体
３２…接着剤層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、
前記半導体装置は片面の外周縁に第１の電極を有し、前記第１の電極と対向する位置に前記基板は片面に第２の電極を有し、前記第１、第２の電極は対向されて接続されており、
前記接着剤層は、前記半導体装置と前記基板との間に、接続された前記第１、第２の電極を覆うように、前記半導体装置の中央領域に至らないように前記半導体装置の外周縁に設けられており、かつ前記接着剤層は、前記半導体装置の外周端よりも外側に至るように設けられており、
前記半導体装置の外周端よりも外側の接着剤層は、前記半導体装置と前記基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有することを特徴とする、積層体。
【請求項２】
前記半導体装置と前記基板との間の接着剤層は、粒子を含まないことを特徴とする、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記粒子は、前記基板と前記半導体装置との間隔よりも大きな半径を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の積層体。
【請求項４】
半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、
前記半導体装置は片面の外周縁に間隔を隔てて枠状に設けられた複数の第１の電極を有し、前記第１の電極と対向する位置に前記基板は片面に間隔を隔てて枠状に設けられた複数の第２の電極を有し、前記複数の第１、第２の電極は対向されて接続されており、
前記接着剤層は、前記半導体装置と前記基板との間に、接続された前記第１、第２の電極を覆うように、前記半導体装置の中央領域に至らないように前記半導体装置の外周縁に設けられており、
前記第１、第２の電極よりも外側の接着剤層は、隣り合う前記接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有することを特徴とする、積層体。
【請求項５】
前記第１、第２の電極よりも内側の接着剤層は粒子を含まないことを特徴とする、請求項４に記載の積層体。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層体の製造方法であって、
第１の電極が片面に設けられた半導体装置と、第２の電極が片面に設けられた基板とを用意する工程と、
前記第１、第２の電極を対向させて接続し、前記半導体装置と前記基板とを貼り合わせる工程と、
貼り合わされた前記半導体装置と前記基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を用意する工程と、
前記半導体装置の外周端よりも外側から前記半導体装置と前記基板との開口にむけて、前記粒子を含有する接着剤を塗布し、前記半導体装置の外周側面に前記粒子を接触させ、前記半導体装置と前記基板との間に前記粒子を流入させずに、前記粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成する工程とを備えることを特徴とする、積層体の製造方法。
【請求項７】
前記半導体装置の外周の長さに対して、塗布される前記接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上であることを特徴とする、請求項６に記載の積層体の製造方法。
【請求項８】
請求項４または５に記載の積層体の製造方法であって、
複数の第１の電極が片面に間隔を隔てて枠状に設けられた半導体装置と、複数の第２の電極が片面に間隔を隔てて枠状に設けられた基板とを用意する工程と、
前記第１、第２の電極を対向させて接続し、前記半導体装置と前記基板とを貼り合わせる工程と、
隣り合う前記接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を用意する工程と、
前記半導体装置の外周端よりも外側から前記半導体装置と前記基板との開口にむけて、前記粒子を含有する接着剤を塗布し、前記第１の電極及び／又は前記第２の電極に前記粒子を接触させ、前記第１、第２の電極よりも内側に前記粒子を流入させずに、前記粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成する工程とを備えることを特徴とする、積層体の製造方法。
【請求項９】
前記接続された第１、第２の電極の外側端を直線で結んだ外周の長さに対して、塗布される前記接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上であることを特徴とする、請求項８に記載の積層体の製造方法。
【請求項１】
半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、
前記半導体装置は片面の外周縁に第１の電極を有し、前記第１の電極と対向する位置に前記基板は片面に第２の電極を有し、前記第１、第２の電極は対向されて接続されており、
前記接着剤層は、前記半導体装置と前記基板との間に、接続された前記第１、第２の電極を覆うように、前記半導体装置の中央領域に至らないように前記半導体装置の外周縁に設けられており、かつ前記接着剤層は、前記半導体装置の外周端よりも外側に至るように設けられており、
前記半導体装置の外周端よりも外側の接着剤層は、前記半導体装置と前記基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有することを特徴とする、積層体。
【請求項２】
前記半導体装置と前記基板との間の接着剤層は、粒子を含まないことを特徴とする、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記粒子は、前記基板と前記半導体装置との間隔よりも大きな半径を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の積層体。
【請求項４】
半導体装置と基板とが接着剤層により接着された積層体であって、
前記半導体装置は片面の外周縁に間隔を隔てて枠状に設けられた複数の第１の電極を有し、前記第１の電極と対向する位置に前記基板は片面に間隔を隔てて枠状に設けられた複数の第２の電極を有し、前記複数の第１、第２の電極は対向されて接続されており、
前記接着剤層は、前記半導体装置と前記基板との間に、接続された前記第１、第２の電極を覆うように、前記半導体装置の中央領域に至らないように前記半導体装置の外周縁に設けられており、
前記第１、第２の電極よりも外側の接着剤層は、隣り合う前記接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有することを特徴とする、積層体。
【請求項５】
前記第１、第２の電極よりも内側の接着剤層は粒子を含まないことを特徴とする、請求項４に記載の積層体。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層体の製造方法であって、
第１の電極が片面に設けられた半導体装置と、第２の電極が片面に設けられた基板とを用意する工程と、
前記第１、第２の電極を対向させて接続し、前記半導体装置と前記基板とを貼り合わせる工程と、
貼り合わされた前記半導体装置と前記基板との間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を用意する工程と、
前記半導体装置の外周端よりも外側から前記半導体装置と前記基板との開口にむけて、前記粒子を含有する接着剤を塗布し、前記半導体装置の外周側面に前記粒子を接触させ、前記半導体装置と前記基板との間に前記粒子を流入させずに、前記粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成する工程とを備えることを特徴とする、積層体の製造方法。
【請求項７】
前記半導体装置の外周の長さに対して、塗布される前記接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上であることを特徴とする、請求項６に記載の積層体の製造方法。
【請求項８】
請求項４または５に記載の積層体の製造方法であって、
複数の第１の電極が片面に間隔を隔てて枠状に設けられた半導体装置と、複数の第２の電極が片面に間隔を隔てて枠状に設けられた基板とを用意する工程と、
前記第１、第２の電極を対向させて接続し、前記半導体装置と前記基板とを貼り合わせる工程と、
隣り合う前記接続された第１、第２の電極の間隔よりも大きな直径を有する粒子を含有する接着剤を用意する工程と、
前記半導体装置の外周端よりも外側から前記半導体装置と前記基板との開口にむけて、前記粒子を含有する接着剤を塗布し、前記第１の電極及び／又は前記第２の電極に前記粒子を接触させ、前記第１、第２の電極よりも内側に前記粒子を流入させずに、前記粒子を含まない接着剤を半導体装置の中央領域に至らないように流入させ、接着剤層を構成する工程とを備えることを特徴とする、積層体の製造方法。
【請求項９】
前記接続された第１、第２の電極の外側端を直線で結んだ外周の長さに対して、塗布される前記接着剤に含有される全粒子の粒子直径の和の比が０．８以上であることを特徴とする、請求項８に記載の積層体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１４０９７８（Ｐ２００８−１４０９７８Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２５５７７（Ｐ２００６−３２５５７７）
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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