JP2013181049A - フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置 - Google Patents

フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 半導体素子を損傷させず、圧着時に生じた接着面の空隙を封止時に低減してワイヤ埋込構造で実装できるフィルム状接着剤を提供する。
【解決手段】 ａ）軟化点１００℃以下で、エポキシ当量１４０以上のエポキシ樹脂又は水酸基当量１４０以上のフェノール樹脂を２０質量％以上含む熱硬化性樹脂１００質量部、
ｂ）架橋性官能基を５〜１５％有し、Ｍｗ１０万〜４０万、Ｔｇ−５０〜５０℃の高分子量成分１、
または架橋性官能基をモノマー比率で１〜７％有し、Ｍｗ５０万〜８０万、Ｔｇ−５０〜５０℃の高分子量成分２と、前記高分子量成分１を５０質量％以上との混合物を３０〜１００質量部、
ｃ）平均粒径０．４μｍ以上のフィラー１と平均粒径が０．４μｍ未満のフィラー２とを含み、粒径０．４μｍ以上の粒子が３０体積％以上の無機フィラー１０〜６０質量部、及び
ｄ）硬化促進剤０〜０．０７質量部
を含有するフィルム状接着剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、フィルム状接着剤、接着シート及び半導体装置に関する。
携帯電話等の多機能化に伴い、チップを多段に積層し、高容量化したスタックドＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）が普及しており、半導体素子の実装には、実装工程において有利なフィルム状接着剤がダイボンディング用の接着剤として広く用いられている。このようなフィルム状接着剤を使用した多段積層パッケージの一例としてワイヤ埋込型のパッケージが挙げられる。これは、高流動なフィルム状接着剤を使用して圧着することで、圧着される側のチップに接続しているワイヤを接着剤で覆いながら圧着するパッケージのことであり、携帯電話、携帯オーディオ機器用のメモリパッケージなどに搭載されている。
上記スタックドＭＣＰなどの半導体装置に求められる重要な特性の一つとして接続信頼性が挙げられ、接続信頼性を向上させるためには、耐熱性、耐湿性、耐リフロー性などの特性を考慮したフィルム状接着剤の開発が行われている。このようなフィルム状接着剤として、例えば、特許文献１には、高分子量成分と、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性成分と、を含む樹脂及びフィラーを含有する、厚さ１０〜２５０μｍの接着シートが提案されている。また、特許文献２には、エポキシ樹脂とフェノール樹脂とを含む混合物及びアクリル共重合体を含む接着剤組成物が提案されている。
また、半導体装置の接続信頼性は、接着面に空隙を発生させること無くチップを圧着できているかどうかによっても大きく左右される。このため、空隙を発生させずにチップを圧着できるように高流動なフィルム状接着剤を使用、または発生した空隙を半導体素子の封止工程で消失させることができるように弾性率の低いフィルム状接着剤を使用するなどの工夫がなされている。例えば特許文献３には低粘度でタック強度も低い接着シートが提案されている。
上記特許文献１の接着フィルムなどでは、圧着時にワイヤを埋め込むため、高流動化を目的としてエポキシ樹脂などを多く含んでいる。このため、半導体装置製造工程中の熱により熱硬化が進行し、高弾性化してしまうため、封止時の高温・高圧条件でもフィルムが変形せず、圧着時に形成された空隙が最終的に消失しない。
一方、上記特許文献２の接着フィルムなどは、弾性率が低いため封止工程で空隙を消失させることができるものの、粘度が高いため、そもそも圧着時にワイヤを埋め込むことができない。
国際公開第２００５／１０３１８０号公報 特開２００２−２２０５７６号公報 特開２００９−１２０８３０号公報
近年、更なるパッケージの高容量化・高密度化を実現するため、チップの厚みを極限まで薄くする試みがなされており、そのような極薄チップを使用してパッケージを組み立てる場合には、様々な問題が発生する。例えば、フィルム状接着剤を使用する場合、接着剤付きチップは、コレットと呼ばれる穴の開いたツールで吸着し、持ち上げることでダイシングテープから剥離され、別の半導体素子または基板上へ圧着される。ここでチップが薄くなることにより、コレットの吸着穴に起因してチップが凸状に撓みやすくなり、結果として圧着後の品質が悪化し、チップ内部に空隙が発生しやすくなる。このため、特許文献３の接着シートのように高流動のフィルムを使用しても圧着時に空隙が発生しやすくなる傾向にあるため、フィルム状接着剤の特性の向上が図られている。
このように、ワイヤ埋込用のフィルム状接着剤を使用して極薄チップを圧着した場合には、圧着時に空隙が発生し、その後も消失しないため、十分な接続信頼性を得られないことがある。
また、フィルム状接着剤を貼り付けた極薄ウェハをチップサイズへ小片化する場合、通常の回転刃による小片化では、チップにクラックが入りやすく、チップが損傷しやすくなる。このため、近年従来の回転刃以外の方法でフィルム状接着剤を貼り付けた極薄ウェハをチップサイズへ小片化する方法が考案、採用されてきている。例えば、ウェハをレーザーで改質させた後に伸張（エキスパンド）することでフィルム状接着剤と共に小片化する方法や、事前に小片化しておいたチップにフィルム状接着剤を貼り付けた後、レーザーまたはエキスパンドによりフィルム状接着剤を分断する方法が挙げられる。このため、回転刃による切断性だけではなく、エキスパンドによる良好な分断性がフィルム状接着剤に求められる傾向にある。しかし、封止工程での空隙消失と、エキスパンドによる良好な分断性の両立は難しく、特許文献２の接着シートでは、分断性は充分ではなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、硬化前には良好な破断性を示し、高流動で圧着時にワイヤを埋め込むことができ、例えばワイヤボンディング工程の１５０℃／１時間の加熱後でも低弾性で、封止時に空隙を消失させることができるフィルム状接着剤を提供することを目的とする。また、本発明のフィルム状接着剤を用いた接着シート及び本発明のフィルム状接着剤を用いて製造される半導体装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく、フィルム状接着剤に使用する樹脂の選定と物性の調整に鋭意研究を重ねた。特に、未硬化のフィルムで高い流動性を発現させ、加熱により硬化が途中まで進行した時点でも、フィルム状接着剤の弾性率を低く、柔らかい状態に維持し、完全硬化後には高い接着力を発現させることが重要となる。これは、熱硬化性成分と柔軟な高分子量成分との割合だけではなく、高分子量成分として分子量が低め、反応性の官能基を多めに含む樹脂を使用することにより解決できることを見出した。また、硬化前の破断性を高くするためには、分子量が低めの高分子量成分を多用し、粒径が大きめのフィラーを使用することにより解決できることを見出した。
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１） （ａ）軟化点が１００℃以下であるか又は１００℃以下で液状となり、エポキシ当量が１４０以上のエポキシ樹脂または水酸基当量が１４０以上であるフェノール樹脂を２０質量％以上含む熱硬化性樹脂を１００質量部、
（ｂ）架橋性官能基をモノマー比率で５〜１５％有し、重量平均分子量が１０万〜４０万でＴｇが−５０〜５０℃である第１の高分子量成分、
または前記第１の高分子量成分と、架橋性官能基をモノマー比率で１〜７％有し、重量平均分子量が５０万〜８０万でＴｇが−５０〜５０℃である第２の高分子量成分との混合物であって前記第１の高分子量成分が５０質量％以上である混合高分子量成分
のいずれか一方を３０〜１００質量部、
（ｃ）平均粒径が０．４μｍ以上の第１のフィラーと平均粒径が０．４μｍ未満の第２のフィラーとを含み、粒径が０．４μｍ以上の粒子が３０体積％以上を占める無機フィラーを１０〜６０質量部、及び
（ｄ）硬化促進剤を０〜０．０７質量部
を含有することを特徴とするフィルム状接着剤。
（２） 硬化前の８０℃でのずり粘度が２００〜１１０００Ｐａ・ｓ以下で、
１５０℃で１時間加熱した後の１８０℃での引っ張り弾性率が２０ＭＰａ以下、２５℃での接着剤破断伸び率が３５０％以下、破断強度が６．０ＭＰａ以下となる前記（１）に記載のフィルム状接着剤。
（３） 半導体チップ表面に形成された窒化ケイ素の薄膜への接着力がフィルム状接着剤硬化後で１．０ＭＰａ以上である前記（１）または（２）に記載のフィルム状接着剤。
（４） 基材フィルムと、該基材フィルムの片面に積層した前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤とを有する接着シート。
（５） 半導体チップが、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤を介して、段差を有する基板またはワイヤボンディングされた別の半導体チップ上に積層され、段差またはワイヤによる凹凸はフィルム状接着剤内に埋め込まれ、さらに少なくとも半導体チップ及びワイヤは封止材で封止されている半導体装置。
（６） 前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤の片面又は請求項４に記載の接着シートにおけるフィルム状接着剤の露出面と、半導体ウエハ又は半導体チップの底面とを貼り合わせるラミネート工程と、
切断又は伸張により、フィルム状接着剤付き半導体チップを得る分断工程と、
前記フィルム状接着剤付き半導体チップを、段差を有する基板の上面又は基板上にワイヤボンディングされた別の半導体チップの上面に圧着して前記フィルム状接着剤内に段差又はワイヤによる凹凸を埋め込むダイボンド工程と、
封止材で封止する工程とを含む半導体装置の製造方法。
（７） 前記ダイボンド工程において、圧着の条件は８０〜１８０℃、０．０１〜０．５０ＭＰａ、０．５〜２．０秒であり、
前記封止の条件は１７０〜１８０℃／６．０〜１０．０ＭＰａ／９０秒である前記（６）記載の半導体装置の製造方法。
本発明によれば、チップの損傷を抑えつつ、接着面に空隙を生じさせることなくワイヤ埋込構造での実装を可能とする低い弾性率を有し、耐熱性、耐湿性及び耐リフロー性に優れたフィルム状接着剤、接着シート、及び、上記フィルム状接着剤を用いて製造される半導体装置を提供することができる。
これにより、本発明のフィルム状接着剤は、圧着時に良好なワイヤ埋込性を確保しつつ、圧着時に生じた空隙を封止時に消失させることができる。さらに、本発明のフィルム状接着剤を極薄チップを使用したワイヤ埋込型パッケージに用いると、極薄チップの損傷を抑えつつ、従来のワイヤ埋込用のフィルム状接着剤では達成が困難である接着面に空隙の無い半導体装置を得ることができる。
（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明に係る接着シートの実施形態を示す縦断面模式図である。 （ａ）は本発明の半導体装置の一実施形態を示す縦断面模式図であり、（ｂ）は本発明の半導体装置の別の実施形態を示す縦断面模式図である。 （ａ）は本発明の実施例で使用した評価用基板であり、（ｂ）は、（ａ）を用いて作製したサンプルである。 本発明の実施例のワイヤ付近のＳＥＭ写真であって、（ａ）は埋め込み性不良の例、（ｂ）は埋め込み性良好の例である。
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明のフィルム状接着剤は、半硬化（Ｂステージ）状態を経て、硬化処理後に完全硬化物（Ｃステージ）状態となり得る熱硬化性の樹脂組成物から構成される。本発明の接着シートは、前記フィルム状接着剤が基材フィルムの片面に積層されたものである。なお、本明細書における「（メタ）アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味する。
本発明のフィルム状接着剤は、（１）硬化前の８０℃でのずり粘度が２００〜１１０００Ｐａ・ｓであること、かつ１５０℃で１時間加熱した後は、（２）１８０℃での引っ張り弾性率が２０ＭＰａ以下、（３）２５℃でのが３５０％以下、（４）破断強度が６．０ＭＰａ以下となることが好ましい。
上記（１）ずり粘度のより好ましい範囲は２００〜８０００Ｐａ・ｓであり、（２）１８０℃引っ張り弾性率のより好ましい範囲は１５ＭＰａ以下であり、（３）接着剤破断伸び率のより好ましい範囲は３３０％以下であり、（４）破断強度のより好ましい範囲は５．７ＭＰａ以下である。
上記ずり粘度は、ＡＲＥＳ（レオメトリック・サイエンティフィック社製）を用い、フィルム状接着剤に５％の歪みを与えながら５℃／分の昇温速度で昇温させながら測定した場合の測定値を意味する。一方、引っ張り弾性率は、動的粘弾性測定装置（ＵＢＭ社製）を用い、３℃／分の昇温速度で昇温させながら測定した場合の測定値を意味する。また、接着剤破断伸び率および破断強度は、１０ｍｍ幅、６０μｍ厚の硬化前のフィルム状接着剤をチャック間距離２０ｍｍにて引っ張り試験機にセットし５０ｍｍ／分の速度で引っ張った場合に、試験片が破断するまでの伸び率と引張強度を意味する。
（１）８０℃でのずり粘度を２００〜１１０００Ｐａ・ｓとすることにより、ワイヤ下の空隙または基板段差に由来する凹凸を接着剤内に埋め込むことができるようになる。その際の圧着は８０℃以上、０．０１〜０．５０ＭＰａ、１〜２秒が好ましい。
また、（２）１５０℃で１時間加熱した後の１８０℃での引っ張り弾性率を２０ＭＰａ以下とすることにより、残存する空隙を封止材硬化中に消失させることができる。その際の封止条件は１７５℃／６．７ＭＰａ／９０秒が好ましい。
（３）２５℃での接着剤破断伸び率が３５０％以下、（４）破断強度が６．０ＭＰａ以下とすることにより、エキスパンドなどの分断方法で、極薄チップと一緒に分断可能なフィルム状接着剤とすることができ、極薄チップの損傷を抑えつつ、小片化することができる。
本発明のフィルム状接着剤が上記特性（１）〜（４）を有するには、（ａ）軟化点が１００℃以下であるか又は１００℃以下で液状となり、エポキシ当量が１４０以上のエポキシ樹脂または水酸基当量が１４０以上であるフェノール樹脂を２０質量％以上含む熱硬化性樹脂を１００質量部、
（ｂ）架橋性官能基をモノマー比率で５〜１５％有し、重量平均分子量が１０万〜４０万でＴｇが−５０〜５０℃である第一の高分子量成分単体、または架橋性官能基をモノマー比率で１〜７％有し、重量平均分子量が５０万〜８０万でＴｇが−５０〜５０℃である第二の高分子量成分と第一の高分子量成分とのブレンドにより得られる高分子量成分で、第一の高分子量成分の割合が５０質量％以上であることを特徴する高分子量成分のいずれか一方を３０〜１００質量部、
（ｃ）平均粒径が０．４μｍ以上の第１のフィラーと平均粒径が０．４μｍ未満の第２のフィラーからなり、粒径が０．４μｍ以上の粒子が３０体積％以上を占めることを特徴とする無機フィラーを１０〜６０質量部、
（ｄ）硬化促進剤を０〜０．０７質量部含有する接着剤組成物をフィルム状に成形することにより作製することができる。
より具体的には、８０℃でのずり粘度を２００〜１１０００Ｐａ・ｓとするには、高分子量成分を少なくする、１００℃以下で液状となる、または軟化点が１００℃以下の樹脂の含有量を増やす、フィラー含有量を下げる、の内のいずれかの組成変更を行えばよい。
また、１５０℃で１時間加熱した後の１８０℃での引っ張り弾性率を２０ＭＰａ以下とするには、高分子量成分を増やす、高分子量成分の架橋性官能基のモノマー比率を下げる、フィラー含有量を下げる、エポキシ当量・水酸基当量がより大きな熱硬化性樹脂を使用すればよい。
２５℃での接着剤破断伸び率が３５０％以下、破断強度が６．０ＭＰａ以下とするには、第一の高分子量成分の割合を上げて第二の高分子量成分の割合を下げる、フィラー含有量を上げる、粒径が０．４μｍ以上のフィラーの割合を上げる、軟化点が２５℃以上である固形のエポキシ樹脂またはフェノール樹脂の割合を上げればよい。
本発明のフィルム状接着剤は、半導体チップ表面（配線側）に形成された窒化ケイ素の薄膜へ圧着して硬化した後の接着力が１．０ＭＰａ以上であることが好ましい。フィルム状接着剤が上記接着力を有するには、接着剤組成物を上述の構成とすればよい。窒化ケイ素の薄膜は半導体チップに代表的な回路保護材として形成される。
上記接着剤組成物は、十分な接着性を得るという観点から、（ｅ）カップリング剤等の添加剤を更に含んでいてもよい。
また、接着力は、後述のダイシェア強度を測定することで得られる。
以下、フィルム状接着剤を得るための接着剤組成物の各成分について説明する。
（ａ）熱硬化性成分：
（ａ）熱硬化性成分としては、熱硬化性樹脂が好ましく、半導体素子を実装する場合に要求される耐熱性及び耐湿性を有するエポキシ樹脂及びフェノール樹脂等が好ましい。
封止時に残存する空隙を消失させるため、硬化途中及び硬化後の引っ張り弾性率を低くする必要があり、この目的で、上記熱硬化性樹脂は、軟化点が１００℃以下であるか又は１００℃以下で液状となり（以下、軟化点が１００℃以下と総称する。）且つエポキシ当量が１４０以上であるエポキシ樹脂、または水酸基当量が１４０以上であるフェノール樹脂を、２０質量％以上含有することが必要である。このようなエポキシ樹脂の例としては、一般式（１）で表されるエポキシ樹脂が挙げられる。
（式（１）中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐または環状アルキル基、直鎖、分岐または環状アラルキル基、直鎖、分岐または環状アルケニル基、水酸基、アリール基、あるいはハロゲン原子を示し、ｋ及びｍは１〜４の整数を示す。）
上記式（１）中、好ましいエポキシ樹脂として、Ｒ１〜Ｒ４が水素原子で、ｋ＝４、ｍ＝４であるエポキシ樹脂（市販品であれば、東都化成（株）製のＹＤＦ−８１７０Ｃ等）や、上記式（１）中、Ｒ１〜Ｒ２がメチル基で、Ｒ３〜Ｒ４が水素原子、ｋ＝２、ｍ＝２であるエポキシ樹脂（市販品であれば、東都化成（株）製のＹＳＬＶ−８０ＸＹ等）等が挙げられる。
上記一般式（１）以外のエポキシ樹脂としては、軟化点１００℃以下且つエポキシ当量１４０以上であり、硬化して接着作用を有するものであれば特に限定されず、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、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂等を変性させた二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂等を使用することができる。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、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂等を変性させた二官能エポキシ樹脂の一例としては、（株）プリンテック製のＲ７１０（液状、エポキシ当量１７０）、Ｒ１７１０（液状、エポキシ当量１７５）、Ｒ２７１０（液状、エポキシ当量１８０）等が挙げられる（下記一般式（２）参照）。
（式（２）中、ｎは０〜５を示す。）
また、軟化点１００℃以下且つエポキシ当量１４０以上のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を（ａ）熱硬化性樹脂として併用してもよい。そのようなエポキシ樹脂としては、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂等、一般に知られているものを用いることができる。
また、いずれのエポキシ樹脂も、Ｂステージ状態でのフィルムの可撓性を高める観点から、重量平均分子量が１０００以下であることが好ましく、さらに好ましくは５００以下である。可撓性に優れる重量平均分子量５００以下のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記熱硬化性樹脂として、軟化点が１００℃以下且つ水酸基当量が１４０以上であるフェノール樹脂の例としては、一般式（３）、（４）で表されるフェノール樹脂が挙げられる。
（式（３）中、Ｒ５はそれぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐または環状アルキル基、直鎖、分岐または環状アラルキル基、直鎖、分岐または環状アルケニル基、水酸基、アリール基、あるいはハロゲン原子を示し、ｎは１〜４の整数を示し、ｐは１〜５０の範囲の整数を示す。）
（式（４）中、ｑは１〜５０の範囲の整数を示す。）
上記一般式（３）で表されるフェノール樹脂として代表的なものに、三井化学（株）製のミレックスＸＬＣ−シリーズとＸＬシリーズ（例えば、ミレックスＸＬＣ−ＬＬ（上記一般式（３）中、Ｒ５が水素原子で、ｎ＝３である））等がある。
また、一般式（４）で表されるフェノール樹脂として代表的なものに、エア・ウォーター（株）製のＨＥシリーズ（例えば、ＨＥ２００Ｃ−１０）等がある。
上記一般式（３）及び（４）で表される以外で、軟化点１００℃以下且つ水酸基当量１４０以上のフェノール樹脂として、上記の他、東都化成（株）製のナフトール樹脂ＳＮシリーズ等を用いても良い。
なお、軟化点１００℃以下且つ水酸基当量１４０以上のフェノール樹脂以外のフェノール樹脂を熱硬化性樹脂として併用してもよい。その他のフェノール樹脂としては、硬化して接着作用を有するものであれば特に限定されない。例えば、ＤＩＣ（株）製のフェノライトＬＦ、ＫＡ、ＴＤシリーズ等が挙げられる。
軟化点１００℃以下且つ水酸基当量１４０以上のフェノール樹脂及びそれ以外のフェノール樹脂いずれも、耐熱性の観点から、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽に４８時間投入後の吸水率が２質量％以下で、熱重量分析計（ＴＧＡ）で測定した３５０℃での加熱質量減少率（昇温速度：５℃／ｍｉｎ、雰囲気：窒素）が５質量％未満のものが好ましい。
熱硬化性成分としてエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の両方を含む場合、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の配合量は、それぞれエポキシ当量と水酸基当量の当量比で０．７０／０．３０〜０．３０／０．７０となるのが好ましく、０．６５／０．３５〜０．３５／０．６５となるのがより好ましく、０．６０／０．４０〜０．４０／０．６０となるのがさらに好ましく、０．６０／０．４０〜０．５０／０．５０となるのが特に好ましい。
配合比が上記範囲を超えると、作製したフィルム状接着剤が硬化性に劣る、または未硬化フィルム状接着剤の粘度が高く、流動性に劣る可能性がある。
なお、軟化点１００℃以下且つエポキシ当量１４０以上であるエポキシ樹脂、その他のエポキシ樹脂、軟化点１００℃以下且つ水酸基当量１４０以上であるフェノール樹脂、その他のフェノール樹脂以外に、（ａ）熱硬化性成分として、加熱により重合する（メタ）アクリル基等の官能基を有する樹脂を用いることができる。
（ｂ）高分子量成分：
（ｂ）高分子量成分としては、架橋性官能基比率が高く分子量が低い高分子成分と、架橋性官能基比率が低く分子量が高い高分子成分との併用が好ましく、併用のうち前者の高分子成分が一定量以上含まれることが好ましい。
すなわち、架橋性官能基をモノマー比率で５〜１５％含有し、Ｔｇ（ガラス転移温度）が−５０℃〜５０℃で、重量平均分子量が１０万〜４０万である第一の高分子量成分と、
架橋性官能基をモノマー比率で１〜７％含有し、Ｔｇ（ガラス転移温度）が−５０℃〜５０℃で、重量平均分子量が５０万〜８０万である第二の高分子量成分とからなり、第一の高分子量成分の割合が５０質量％以上であることが好ましい。
本発明においては、第一及び第二の高分子量成分共にアクリル系樹脂が好ましく、更に、Ｔｇ（ガラス転移温度）が−５０℃〜５０℃で、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレート等のエポキシ基またはグリシジル基を架橋性官能基として有する官能性モノマーを重合して得たエポキシ基含有（メタ）アクリル共重合体等のアクリル系樹脂がより好ましい。
このような樹脂として、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エポキシ基含有アクリルゴム等を使用することができ、エポキシ基含有アクリルゴムがより好ましい。エポキシ基含有アクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とし、主として、ブチルアクリレートとアクリロニトリル等の共重合体や、エチルアクリレートとアクリロニトリル等の共重合体等からなるエポキシ基を有しているゴムである。
なお、本発明において高分子量成分の架橋性官能基としては、エポキシ基だけでなく、アルコール性またはフェノール性水酸基、カルボキシル基等の架橋性官能基が挙げられる。
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）で標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値である。
ガラス転移温度は、ＤＳＣ（熱示差走査熱量計）（例えば、（株）リガク製「Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌｕｓ ２」）を用いて測定したものをいう。
フィルムの成形性、硬化後の接着強度を維持できる程度に上記第一の高分子量成分の分子量が低すぎなければ、第一の高分子量成分単体でも使用可能である。または、より分子量が大きい第二の高分子量成分と併用し、かつ、第一の高分子量成分の割合が５０質量％以上とする場合には、さらにフィルムの破断性が良好になる傾向にある。第一の高分子量成分は６０質量％以上がより好ましい。
また、上記高分子量成分のＴｇが５０℃以下であれば、フィルム状接着剤の柔軟性が充分であり、Ｔｇが−５０℃以上であれば、フィルム状接着剤の柔軟性が高すぎないため、ウェハダイシング時にフィルム状接着剤が切断しやすく、ダイシング性に影響するバリの発生を抑制できる。
上記第一の高分子量成分の重量平均分子量が１０万未満であると、フィルム成膜性の悪化やフィルム状接着剤の接着力と耐熱性の低下を引き起こす場合があり、重量平均分子量が４０万を超えると、未硬化フィルム状接着剤の破断性が悪くなる傾向にあり、伸び率と破断強度が高くなる傾向にある。このような観点から、第一の高分子量成分の重量平均分子量は、１０万以上４０万以下であることが好ましい。
また、上記第二の高分子量成分の重量平均分子量が５０万以上であると、第一の高分子量成分とブレンドすることによる成膜性を向上させる効果が充分に現れる傾向にあり、重量平均分子量が８０万以下であると未硬化フィルム状接着剤の切削性と破断性が低下しないため、ダイシングの品質を維持できる。これらの点で、第二の高分子量成分の重量平均分子量は、５０万以上８０万以下であることが好ましい。
更に、ウェハダイシング時にフィルム状接着剤を切断しやすく樹脂くずが発生し難い点、接着力と耐熱性が高い点、また未硬化フィルム状接着剤の高い流動性を発現させるという点で、（ｂ）高分子量成分は、全体でＴｇが−２０℃〜４０℃である高分子量成分が好ましく、Ｔｇが−１０℃〜３０℃である高分子量成分が好ましい。
上記（ｂ）高分子量成分は、（ａ）熱硬化性成分１００質量部に対して、３０〜１００質量部含有することが好ましい。３０質量部以上であれば、フィルムの可とう性が充分である。それとともに、加熱後に高弾性化して封止時に空隙を埋め込めなくなるのを防止できる傾向がある。一方、１００質量部以下であれば、未硬化フィルムの流動性が充分であって、硬化後の接着力が低下しない傾向にある。より好ましくは、３０〜６０質量部である。
更に、高い接着力を発現させるため、主に用いる第一の高分子量成分のグリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレート等の官能性モノマーのモノマー比率は、（使用した官能性モノマーの重量）／（使用した全モノマーの全重量）で５〜１５％が好ましく、１５０℃／１時間加熱後の引っ張り弾性率を低く維持する観点から、５〜１０％がより好ましい。
本発明で使用する（ｂ）高分子量成分は、市販品として入手することも可能である。例えば、帝国化学産業（株）製の商品名「アクリルゴムＨＴＲ−８６０Ｐ−３０Ｂ−ＣＨＮ」等が挙げられる。この化合物は、架橋性官能基としてグリシジル部位を有し、アクリル酸誘導体からなるアクリルゴムをベース樹脂とする化合物であり、重量平均分子量が１０万〜３０万、ガラス転移温度Ｔｇ（−７℃）である。
（ｃ）無機フィラー：
（ｃ）無機フィラーとしては、Ｂステージ状態におけるフィルム状接着剤のダイシング性の向上、フィルム状接着剤の取扱い性の向上、熱伝導性の向上、溶融粘度の調整、チクソトロピック性の付与、接着力の向上等の観点から、シリカフィラーを配合することが好ましい。
本実施形態の接着剤組成物においては、未硬化フィルム状接着剤の流動性と破断性、硬化後フィルム状接着剤の引っ張り弾性率と接着力を制御する観点から、（ａ）熱硬化性成分１００質量部に対して、無機フィラーを１０〜６０質量部配合することが好ましい。上記下限値を下回る無機フィラーを配合した場合、未硬化フィルム状接着剤の破断性およびダイシング性が悪化し、硬化後の接着力の低下することがある。一方、上記上限値を超える無機フィラーを配合した場合、未硬化フィルム状接着剤の流動性が低下し、硬化後の引っ張り弾性率が高くなる傾向がある。より好ましい配合量は１５〜５０質量部である。
無機フィラーは、未硬化フィルム状接着剤の破断性を向上し、硬化後の接着力を十分に発現させる目的で、平均粒径の異なる２種類以上のフィラーを混合することが好ましい。すなわち、未硬化フィルム状接着剤の破断性向上を目的とした平均粒径が０．４μｍ以上の第１のフィラーと、硬化後の接着力を十分に発現させることを目的とした平均粒径が０．４μｍ未満の第２のフィラーを含み、粒径が０．４μｍ以上の粒子が３０体積％以上を占めることが好ましい。第１のフィラーの含有量が３０体積％未満の場合には、フィルムの破断性が悪化し、未硬化フィルム状接着剤の流動性が悪化する傾向にある。ここで「平均粒径」とはレーザー回折式粒度分布測定装置でアセトンを溶媒として分析した場合に得られる値とする。また、各種類のフィラー同士は、粒度分布測定装置で各平均粒径が判別できる程度に平均粒径の差が大きいことがより好ましい。
（ｄ）硬化促進剤：
（ｄ）硬化促進剤としては、反応性の観点からイミダゾール系の化合物が好ましい。
反応性が高すぎる硬化促進剤は、半導体装置の製造工程中で、特にワイヤボンディング工程の熱履歴で、フィルム状接着剤の急激な硬化を引き起こし、１５０℃／１時間加熱後の引っ張り弾性率が高くなる傾向にある。一方、反応性が低すぎる硬化促進剤は、半導体装置の製造工程内の熱履歴ではフィルム状接着剤が完全には硬化することが困難となり、未硬化のまま製品内に搭載されることとなり、その後の素子不具合を誘発するおそれがある。
硬化促進剤の添加量が少なすぎる場合には、半導体装置の製造工程内の熱履歴ではフィルム状接着剤が完全には硬化することが困難となり、未硬化のまま製品内に搭載されることとなり、その後の素子不具合を誘発するおそれがある。一方、硬化促進剤の添加量が多すぎる場合には、半導体装置の製造工程中でフィルム状接着剤の急激な硬化を引き起こし、１５０℃／１時間加熱後の引っ張り弾性率が高くなる傾向にある。このような観点から、硬化促進剤は熱硬化性樹脂１００質量部に対して、０〜０．０７質量部含有することが好ましい。
（ｅ）その他の成分：
本実施形態の接着剤組成物は、上記（ａ）〜（ｄ）の以外に、接着性向上の観点から、カップリング剤を含有することが好ましい。カップリング剤としては、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
＜フィルム状接着剤の製造方法＞
フィルム状接着剤は、上述した接着剤組成物のワニスから作製することができる。
具体的には、まず、上記エポキシ樹脂及び上記フェノール樹脂を含む（ａ）熱硬化性樹脂、上記（ｂ）高分子量成分、上記（ｃ）無機フィラー、上記（ｄ）硬化促進剤、必要に応じて上記カップリング剤等の他の添加成分を、有機溶媒中で混合、混練してワニスを調製する。
次に、得られたワニスを基材フィルム上に塗布することによりワニスの層を形成する。次に、加熱乾燥によりワニス層から溶媒を除去した後、基材フィルムを除去することにより、フィルム状接着剤が得られる。
上記の混合、混練は、通常の攪拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を用い、これらを適宜組み合わせて行うことができる。上記の加熱乾燥は、使用した溶媒が充分に揮散する条件であれば特に制限はないが、通常６０℃〜２００℃で、０．１〜９０分間加熱して行うことができる。
上記ワニスを作製するための有機溶媒は、上記各成分を均一に溶解、混練または分散できるものであれば制限はなく、従来公知のものを使用することができる。このような溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎメチルピロリドン、トルエン、キシレン等が挙げられる。乾燥速度が速く、価格が安い点でメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等を使用することが好ましい。
上記基材フィルムとしては、特に制限はなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム（ＯＰＰフィルム等）、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルナフタレートフィルム、メチルペンテンフィルム等が挙げられる。
＜本発明のフィルム状接着剤及び接着シートの実施形態＞
フィルム状接着剤の膜厚は、半導体素子接続用のワイヤや、基板の配線回路等の凹凸を十分に充填可能とするため、５〜２００μｍであることが好ましい。膜厚が５μｍより薄いと、接着力が乏しくなる傾向があり、２００μｍより厚いと、経済的でなくなる上に、半導体装置の小型化の要求に応えることが困難となる。なお、接着性が高く、また、半導体装置を薄型化できる点で、フィルム状接着剤の膜厚は１０〜１００μｍがより好ましく、２０〜７５μｍが更により好ましい。
本発明のフィルム状接着剤は、基材フィルムに積層することで接着シートとして用いることができる。また、基材フィルム上に上記ワニスを塗布して乾燥したものをそのまま接着シートとしてもよい。
図１の（ａ）は、本発明に係る接着シートの一実施形態を示す模式縦断面図である。
図１に示す接着シート１００は、基材フィルム２と、これの一方面上に設けられた本発明のフィルム状接着剤１とから構成される。
フィルム状接着剤１は、基材フィルム２に、予め得られた本発明に係るフィルム状接着剤を積層することにより設けることができる。また、より厚膜のフィルム状接着剤１を製造する方法の１つとして、予め得られたフィルム状接着剤１と接着シート１００のフィルム状接着剤１との貼り合わせにより形成することもできる。
図１の（ｂ）は、本発明に係る接着シートの他の一実施形態を示す模式縦断面図である。（ｂ）に示す接着シート１１０は、基材フィルム２の上に設けられたフィルム状接着剤１の基材フィルム２とは反対側面上に、さらにカバーフィルム３を設けた構造を有する。
また、カバーフィルム３としては、例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＥフィルム、ＯＰＰフィルム等が挙げられる。
本発明のフィルム状接着剤は、それ自体で用いても構わないが、一実施態様として、本発明のフィルム状接着剤を従来公知のダイシングテープ上に積層したダイシング・ダイボンディング一体型接着シートとして用いることもできる。この場合、ウェハへのラミネート工程が一回で済む点で、作業の効率化が可能である。
ダイシングテープとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルム等が挙げられる。また、ダイシングテープは、必要に応じて、プライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理が行われていてもよい。
更に、ダイシングテープは粘着性を有するものが好ましく、上述のプラスチックフィルムに粘着性を付与したものを用いてもよいし、上述のプラスチックフィルムの片面に粘着剤層を設けてもよい。
このようなダイシング・ダイボンディング一体型接着シートとしては、例えば、図１の（ｃ）及び（ｄ）に示される構成を有するものが挙げられる。（ｃ）に示す接着シート１２０は、引張テンションを加えたときの伸びを確保できる基材フィルム７上に粘着剤層６が設けられたダイシングテープを支持基材とし、該ダイシングテープの粘着剤層６上に、フィルム状接着剤１が設けられた構造を有している。
（ｄ）に示す接着シート１３０は、（ｃ）に示す接着シートのフィルム状接着剤１の表面に基材フィルム２が設けられている。
基材フィルム７としては、ダイシングテープについて記載した上述のプラスチックフィルムが挙げられる。
また、粘着剤層６は、例えば、液状成分及び高分子量成分を含み適度なタック強度を有する樹脂組成物が挙げられる。粘着剤層６を基材フィルム７上に塗布し乾燥する、または、ＰＥＴフィルム等の基材フィルムに塗布・乾燥させた粘着剤層を基材フィルム７と貼り合せることでダイシングテープは形成可能である。タック強度は、例えば、液状成分の比率、高分子量成分のＴｇを調整することにより、所望の値に設定される。
ダイシング・ダイボンディング一体型接着シートが半導体装置の製造に用いられる場合、ダイシング時には半導体素子が飛散しない粘着力を有し、その後のピックアップ時にはダイシングテープから容易に剥離できることが必要である。
係る特性は、上述したように粘着剤層のタック強度の調整、光反応等によるタック強度を変化させることによって得ることができるが、フィルム状接着剤の粘着性が高すぎるとピックアップが困難になることがある。そのため、本発明のフィルム状接着剤のタック強度を適宜調節することが好ましい。その方法としては、例えば、フィルム状接着剤の室温（２５℃）におけるフローを上昇させると粘着強度及びタック強度も上昇する傾向があり、フローを低下させると粘着強度及びタック強度も低下する傾向があることを利用すればよい。
例えば、フローを上昇させる場合には、可塑剤として機能する化合物の含有量の増加等の方法が挙げられる。フローを低下させる場合には、例えば、可塑剤として機能する化合物の含有量を減らす方法が挙げられる。上記可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマー、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。
ダイシングテープ上に本発明のフィルム状接着剤を積層する方法としては、上述した接着剤組成物のワニスを全面に塗布し乾燥する、または印刷により部分的に塗工する方法のほか、予め作製した本発明のフィルム状接着剤をダイシングテープ上に、プレス、ホットロールラミネートにより積層する方法が挙げられる。本実施形態においては、連続的に製造でき、効率がよい点で、ホットロールラミネートによる方法が好ましい。
ダイシングテープの膜厚は、特に制限はなく、フィルム状接着剤の膜厚やダイシング・ダイボンディング一体型接着シートの用途によって適宜、当業者の知識に基づいて定めることができる。ダイシングテープの厚みが６０μｍを下回ると、取扱い性が悪く、またダイシングにより小片化されたチップをダイシングテープから剥離する工程でのエキスパンドによりダイシングテープが破れる傾向が高い。一方、経済性と取扱い性の良さという観点から、１８０μｍ以下が望ましい。以上の観点から、ダイシングテープの膜厚は６０〜１８０μｍが好ましい。
＜本発明のフィルム状接着剤または接着シートを用いて得た半導体装置＞
本発明のフィルム状接着剤及び接着シートは、好ましくは半導体装置の製造に用いられる。より好ましくはウェハに、接着シート及びダイシングテープまたは、ダイシング・ダイボンディング一体型接着シートを貼り合わせる工程、その後、回転刃、レーザーあるいは伸張による分断で接着剤付きチップを得る工程、当該接着剤付きチップを、ワイヤで接続された半導体素子または段差を有する基板に圧着し、ワイヤや段差による凹凸を充てんして接着剤内に埋め込むダイボンド工程、封止材により封止する工程を含む半導体装置の製造に用いられる。なお、ウェハをダイシングし、研削によりウェハを薄型化して小片化チップを得た後、接着シートと貼り合わせてもよい。
本発明の半導体装置の製造において、ダイボンド工程と封止工程との間、例えばワイヤボンディング工程における熱履歴が１５０℃／１時間以下であることが好ましい。また、前記貼り合わせは０℃〜９０℃が好ましい。
「熱履歴が１５０℃／１時間以下」とは、ダイボンド工程から封止工程の間において熱処理の温度が１５０℃を超えず、かつ熱処理時間が１時間以下であることを示す。例えば、１５０℃未満であっても１時間を超えることは好ましくない場合がある。
本発明において、ダイボンド工程の圧着条件における荷重は０．０１〜０．５０ＭＰａであることが好ましく、０．０２〜０．２ＭＰａであることがより好ましい。荷重が０．０１ＭＰａ未満であると未充填部位が過度に存在し、封止時の圧力によりチップが動いてしまい、半導体装置の品質を悪化させる危険性がある。一方、圧着荷重が０．５０ＭＰａを超えるとチップが破損する傾向がある。また、フィルム状接着剤付きチップを、凹凸を有する基板に圧着する際には、被着体あるいはフィルム状接着剤付きチップ、またはその両方を加熱することが望ましい。
圧着条件における加熱温度は、８０〜１８０℃であることが好ましく、８０〜１６０℃であることがより好ましい。８０℃未満であると凹凸の埋込性が低下する傾向があり、１８０℃を超えると基板が変形し、反りが大きくなる傾向がある。加熱方法としては、基板を加熱した熱板に接触させる、赤外線またはマイクロ波を照射する、熱風を吹きかける等の方法が挙げられる。
圧着時間は、０．５〜２．０秒が好ましい。
ウェハとしては、単結晶シリコンの他、多結晶シリコン、各種セラミック、ガリウム砒素等の化合物半導体等が挙げられる。
本発明のフィルム状接着剤を単体で用いる場合には、ウェハにフィルム状接着剤を貼り合わせ、次いで、フィルム状接着剤面にダイシングテープを貼り合わせればよい。
フィルム状接着剤をウェハに貼り付ける温度、即ちラミネート温度は、通常、０〜９０℃であり、好ましくは１５〜８０℃であり、さらに好ましくは４０〜８０℃である。９０℃を超えるとフィルム状接着剤の過度な溶融による厚みの変化が顕著となる場合がある。ダイシングテープまたはダイシング・ダイボンディング一体型接着シートを貼り付ける際にも、上記温度で行うことが好ましい。
封止工程における封止条件は、１７０〜１８０℃／６．０〜１０．０ＭＰａ／９０秒が好ましい。封止工程後に、さらに封止材を硬化させるための加熱処理工程を実施してもよい。
本発明のフィルム状接着剤の用途として、フィルム状接着剤を備える半導体装置について図面を用いて具体的に説明する。なお、近年は様々な構造の半導体装置が提案されており、本発明のフィルム状接着剤の用途は、以下に説明する構造の半導体装置に限定されるものではない。
図２の（ａ）は、本発明の半導体装置の一実施形態を示す模式縦断面図である。
（ａ）に示す半導体装置２００において、一段目の半導体素子９ａは本発明のフィルム状接着剤の硬化物１ａ（接着部材）により、端子１３が形成された半導体素子搭載用支持部材１０に接着され、一段目の半導体素子９ａの上に更に本発明のフィルム状接着剤の硬化物１ａ（接着部材）により二段目の半導体素子９ｂが接着されている。一段目の半導体素子９ａ及び二段目の半導体素子９ｂの接続端子（図示せず）は、ワイヤ１１を介して外部接続端子と電気的に接続され、封止材１２によって封止されている。このように、本発明のフィルム状接着剤は、半導体素子を複数重ねる構造の半導体装置にも好適に使用できる。
また、図２の（ｂ）は、本発明の半導体装置の別の実施形態を示す模式縦断面図である。
（ｂ）に示す半導体装置２１０において、半導体素子９は本発明のフィルム状接着剤の硬化物１ａ（接着部材）により半導体素子搭載用支持部材１０に接着され、半導体素子９の接続端子（図示せず）はワイヤ１１を介して外部接続端子（図示せず）と電気的に接続され、封止材１２によって封止されている。
図２に示す半導体装置（半導体パッケージ）は、例えば、上述のフィルム状接着剤付きチップを半導体素子搭載用支持部材または半導体素子に加熱圧着して接着させ、その後、ワイヤボンディング工程と封止材による封止工程等の工程を経ることにより得ることができる。
本発明のフィルム状接着剤または接着シートを用いて半導体装置を製造することで、圧着時にワイヤ下の空隙または基板段差に由来する凹凸を埋め込むことができ、また圧着後に空隙が残っても、フィルム状接着剤は１５０℃で１時間加熱した後の１８０℃での引っ張り弾性率が低弾性であることから、封止時に空隙が消失される。
なお、本発明が提供するフィルム状接着剤は、ワイヤ埋込用途に限定されず、配線などに起因する凹凸を有する基板、リードフレームなどの金属基板などへ半導体素子を接着する用途でも同様に使用可能である。
以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜５及び比較例１〜２）
表１または表２に示す品名及び組成比（単位：質量部）の（ａ）熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂及びフェノール樹脂、（ｃ）無機フィラーからなる組成物にシクロヘキサノンを加え、撹拌混合した。これに、表１または表２に同様に示す、（ｂ）高分子量成分としてのアクリルゴムを加えて撹拌し、更に表１または表２に同様に示すカップリング剤及び（ｄ）硬化促進剤を加えて各成分が均一になるまで撹拌してワニスを得た。
なお、表１及び表２中の各成分の記号は下記のものを意味する。
（エポキシ樹脂）
Ｒ７１０：（商品名、（株）プリンテック製、ビスフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量１７０、常温で液状、重量分子量約３４０）。なお、上記一般式（２）で表されるエポキシ樹脂である。
ＹＤＣＮ−７００−１０：（商品名、東都化成（株）製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１０、軟化点７５〜８５℃）。
（フェノール樹脂）
ミレックスＸＬＣ−ＬＬ：（商品名、三井化学（株）製、フェノール樹脂、水酸基当量１７５、軟化点７７℃、吸水率１質量％、加熱質量減少率４質量％）。なお、上記一般式（３）中、Ｒ５が水素原子で、ｎ＝３であるフェノール樹脂である。
ＨＥ２００Ｃ−１０：（商品名、エア・ウォーター（株）製、フェノール樹脂、水酸基当量２００、軟化点６５〜７６℃、吸水率１質量％、加熱質量減少率４質量％）。なお、上記一般式（４）で表されるフェノール樹脂である。
ＨＥ９１０−１０：（商品名、エア・ウォーター（株）製、フェノール樹脂、水酸基当量１０１、軟化点８３℃、吸水率１質量％、加熱質量減少率３質量％）。下記、一般式（５）で表されるフェノール樹脂である。一般式（５）中、ｍ、ｎはそれぞれ０〜２０である。好ましくはｍ、ｎは１〜５である。
（無機フィラー）
ＳＣ２０５０−ＨＬＧ：（商品名、アドマテックス（株）製、シリカフィラー分散液、平均粒径０．５０μｍ）。
ＳＣ１０３０−ＨＪＡ：（商品名、アドマテックス（株）製、シリカフィラー分散液、平均粒径０．２５μｍ）。
アエロジルＲ９７２：（商品名、日本アエロジル（株）製、シリカ、平均粒径０．０１６μｍ）。
（高分子量成分）
アクリルゴムＨＴＲ−８６０Ｐ−３０Ｂ−ＣＨＮ：（サンプル名、帝国化学産業（株）製、重量平均分子量２３万、グリシジル官能基モノマー比率８％、Ｔｇ：−７℃）。
アクリルゴムＨＴＲ−８６０Ｐ：（サンプル名、帝国化学産業（株）製、重量平均分子量８０万、グリシジル官能基モノマー比率３％、Ｔｇ：−７℃）。
（カップリング剤）
ＮＵＣ Ａ−１１６０：（商品名、ＧＥ東芝（株）製、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン）。
ＮＵＣ Ａ−１８９：（商品名、ＧＥ東芝（株）製、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）。
（硬化促進剤）
キュアゾール２ＰＺ−ＣＮ：（商品名、四国化成工業（株）製、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール）。
次に、得られたワニスを１００メッシュのフィルターでろ過し、真空脱泡した。真空脱泡後のワニスを、基材フィルムとしての、厚さ３８μｍの離型処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に塗布した。塗布したワニスを、９０℃で５分間、続いて１４０℃で５分間の２段階で加熱乾燥した。こうして、基材フィルムとしてのＰＥＴフィルム上に、Ｂステージ状態にある厚み６０μｍのフィルム状接着剤を備えた接着シートを得た。
＜各種物性の評価＞
得られた接着シートのフィルム状接着剤について、２５℃での伸び率・破断強度、極薄ウェハ貼り付け品での分断性、８０℃でのずり粘度、ワイヤ埋込性、１５０℃／１時間熱処理後の引っ張り弾性率、モールド埋込性、接着強度の測定、並びに、耐リフロー性の評価を行った。
［伸び率・破断強度測定］
フィルム状接着剤の伸び率・破断強度は下記の方法により評価した。
厚みが６０μｍの上記接着シートを幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの短冊状に切り出し、カバーフィルムと基材フィルムを剥離除去した。これを引張圧着試験機（製品名：ＳＬ−２００１、（株）今田製作所製）にチャック間距離が２０ｍｍとなるようにしてセットし、２５℃で５０ｍｍ／分の引張速度で引っ張り試験を行った。フィルム状接着剤が破断した時の引張強度を破断強度とした。また、伸び率は、破断するまでのフィルム状接着剤の伸び量をチャック間距離２０ｍｍで割ることにより算出した。測定は４サンプル実施し、その平均値を測定値として記録した。
［極薄ウェハ貼り付け品での分断性評価］
極薄ウェハ貼り付け品での分断性を下記の方法により評価した。
６２５μｍ厚みの半導体ウェハ（１２インチ）を１０ｍｍ角サイズでハーフカットし、ウェハ表面にＢＧテープを貼り付けた後、ウェハ裏面を研磨することで５０μｍまで厚みを薄くした。こウェハ裏面に上記で得られた接着シートのフィルム状接着剤（厚み６０μｍ）を７０℃で貼り付けた。当該ウェハ貼り付け品を０℃、突き上げ速度２００ｍｍ／秒、突き上げ量６ｍｍの条件下、エキスパンド分断装置（製品名：ＤＤＳ２３００、Ｄｉｓｃｏ社製）にて処理し、フィルム状接着剤の分断を試みた。ウェハ３枚を評価し、フィルム状接着剤が問題なく分断されている場合に分断性が良好として「○」とし、良好に分断されていない部分が５％を超える場合は「×」とした。
［ずり粘度測定］
フィルム状接着剤の８０℃でのずり粘度は下記の方法により評価した。
上記接着シート３枚から、基材フィルムを剥離除去した後、３枚のフィルム状接着剤を７０℃で３枚貼り合わせて厚み１８０μｍの積層体を得た。次いで、その積層体を、厚み方向に１０ｍｍ角に打ち抜き、１０ｍｍ角、厚み１８０μｍの四角形の積層体を得た。動的粘弾性装置ＡＲＥＳ（レオメトリック・サイエンティフィック社製）に直径８ｍｍの円形アルミプレート治具をセットし、更にここに打ち抜いたフィルム状接着剤の積層体をセットした。その後、３５℃で５％の歪みを与えながら５℃／分の昇温速度で昇温させながら測定し、８０℃のずり粘度の値を測定値として記録した。
［ワイヤ埋込性の評価］
フィルム状接着剤のワイヤ埋込性を下記の方法により評価した。
上記で得られた接着シートのフィルム状接着剤（厚み６０μｍ）を、厚み５０μｍの半導体ウェハ（８インチ）に７０℃で貼り付けた。次に、それらを７．５ｍｍ角にダイシングしてチップを得た。
個片化したチップの接着剤を、図３（ａ）に示す評価用基板３００に１２０℃、０．１０ＭＰａ、１秒間の条件で圧着して図３の（ｂ）に示すサンプル３１０を得た。なお、（ａ）に示す評価用基板３００は、一段目の半導体素子９ａが、一般的な従来の半導体用フィルム状接着剤１ｂ（日立化成工業（株）製のＦＨ−９００−２０）により、半導体素子搭載用支持部材１０に接着されている。なお、半導体素子９ａには、ワイヤ１１が接続されている。
（ｂ）に示すサンプル３１０は、評価用基板３００に、個片化したチップ（二段目の半導体素子９ｂ＋フィルム状接着剤１（硬化前））を圧着したものである。
得られたサンプルについて、全てのワイヤの下部を図４のようにＳＥＭにより観察した。全ワイヤ本数（合計６４本）の内９０％以上のワイヤで、その下部が（ｂ）のようにフィルム状接着剤で良好に充填されている場合にワイヤ埋込性が良好として「○」とし、良好に充填されているワイヤが９０％に満たない場合は「×」とした。良好に充填されていない例を（ａ）に示す。
［１５０℃／１時間加熱後の引っ張り弾性率の測定］
フィルム状接着剤の１５０℃／１時間加熱後の引っ張り弾性率は下記の方法により評価した。
上記接着シート２枚から、基材フィルムを剥離除去した後、２枚のフィルム状接着剤を７０℃で２枚貼り合わせて厚み１２０μｍの積層体を得た。次いで、その積層体を、厚み方向に４ｍｍ幅、長さ３０ｍｍに切り出し、１５０℃のオーブンで１時間加熱した。得られたサンプルを動的粘弾性装置（製品名：Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００、（株）ＵＭＢ製）にセットし、引張り荷重をかけて、周波数１０Ｈｚ、昇温速度３℃／分で測定し、１８０℃での測定値を１５０℃／１時間加熱後の引っ張り弾性率として記録した。
［モールド埋込性の評価］
フィルム状接着剤のモールド埋込性を下記の方法により評価した。
上記［ワイヤ埋込性の評価］で得たサンプルと同様に、上記で得られた接着シートのフィルム状接着剤６０μｍを厚み５０μｍの半導体ウェハに７０℃で貼り付けた。次に、それらを７．５ｍｍ角にダイシングしてチップを得た。個片化したチップの接着剤を、図３（ａ）に記載の評価用基板３００に１２０℃、０．１０ＭＰａ、１秒間の条件で圧着してサンプル３１０（図３（ｂ））を得た。
得られたサンプルを１２５℃で６０分間加熱し、更にホットプレートを用いて、ワイヤボンディングと同等の熱履歴（１５０℃、１時間）をサンプルに与えた。次いで、モールド用封止材（日立化成工業（株）、商品名「ＣＥＬ−９７５０ＺＨＦ１０）を用いて、１７５℃／６．７ＭＰａ／９０秒の条件で樹脂封止し、１７５℃、５時間の条件で封止材を硬化させてパッケージを得た。
得られたパッケージの一部を超音波映像装置 ＳＡＴ（日立建機製、品番ＦＳ２００II、プローブ：１２０ＭＨｚ）にて分析し、封止後の埋込性を確認した。埋め込み性の評価基準は以下の通りである。
○：ボイドの割合が１５％未満。
×：ボイドの割合が１５％以上。
［接着強度の測定］
フィルム状接着剤のダイシェア強度（接着強度）を下記の方法により測定した。
まず、上記で得られた接着シートのフィルム状接着剤６０μｍを厚み４００μｍの半導体ウェハに７０℃で貼り付けた。次に、それらを５．０ｍｍ角にダイシングしてチップを得た。個片化したチップのフィルム状接着剤側を窒化ケイ素で表面処理した厚み６２５μｍの半導体チップ上に１２０℃、０．１ＭＰａ、５秒間の条件で熱圧着してサンプルを得た。その後、得られたサンプルの接着剤を１２５℃で１時間、１５０℃で１時間、１７０℃で３時間の順のステップキュアにより硬化した。更に、接着剤硬化後のサンプルを８５℃、６０ＲＨ％条件の下、１６８時間放置した。その後、サンプルを２５℃、５０％ＲＨ条件下で３０分間放置し、２５０℃でダイシェア強度を測定し、これを接着強度とした。
［耐リフロー性の評価］
フィルム状接着剤の耐リフロー性を下記の方法により評価した。
上記［ワイヤ埋込性の評価］で得たサンプルと同様に、上記で得られた接着シートのフィルム状接着剤６０μｍを厚み５０μｍの半導体ウェハに７０℃で貼り付けた。次に、それらを７．５ｍｍ角にダイシングしてチップを得た。個片化したチップの接着剤を、図３（ａ）に記載の評価用基板３００に１２０℃、０．１０ＭＰａ、１秒間の条件で圧着してサンプル３１０（図３(ｂ)）を得た。
得られたサンプルを１２５℃で６０分間加熱し、更にホットプレートを用いて、ワイヤボンディングと同等の熱履歴（１５０℃、１時間）をサンプルに与えた。次いで、モールド用封止材（日立化成工業（株）製、商品名「ＣＥＬ−９７５０ＺＨＦ１０」）を用いて、１７５℃／６．７ＭＰａ／９０秒の条件で樹脂封止し、１７５℃、５時間の条件で封止材を硬化させてパッケージを得た。
上記のパッケージを２４個準備し、これらをＪＥＤＥＣで定めた環境下（レベル３、３０℃、６０ＲＨ％、１９２時間）に曝して吸湿させた。続いて、ＩＲリフロー炉（２６０℃、最高温度２６５℃）に吸湿後のパッケージを３回通過させた。パッケージの破損や厚みの変化、フィルム状接着剤と半導体素子との界面での剥離等が１個も観察されない場合を「○」、１個でも観察された場合を「×」と評価した。結果を表３に示す。
表３に示した結果から明らかなように、実施例１〜２の接着シートは、比較例１〜２の接着シートと比較して、ワイヤ埋込性に優れ、１５０℃／１時間以下の熱履歴後でも、１７５℃／６．７ＭＰａ／９０秒の封止条件で封止することにより空隙が消失し、耐リフロー性にも優れることが確認された。
本発明により、極薄チップからなる半導体素子であっても、接着面に空隙を生じさせることなくワイヤ埋込構造での実装を可能とし、耐熱性、耐湿性及び耐リフロー性に優れたフィルム状接着剤、接着シート、及び、上記フィルム状接着剤を用いて製造される半導体装置を提供することができる。
１００、１１０ 接着シート
１２０、１３０ ダイシング・ダイボンディング一体型接着シート
２００、２１０ 半導体装置
３００ 評価用基板
３１０ サンプル
１ 本発明のフィルム状接着剤
１ａ 本発明のフィルム状接着剤の硬化物
１ｂ 従来のフィルム状接着剤の硬化物
２ 基材フィルム
３ カバーフィルム
６ 粘着剤層
７ 基材フィルム
９、９ａ、９ｂ 半導体素子
１０ 半導体素子搭載用支持部材
１１ ワイヤ
１２ 封止材
１３ 端子

Claims (7)

  1. （ａ）軟化点が１００℃以下であるか又は１００℃以下で液状となり、エポキシ当量が１４０以上のエポキシ樹脂または水酸基当量が１４０以上であるフェノール樹脂を２０質量％以上含む熱硬化性樹脂を１００質量部、
    （ｂ）架橋性官能基をモノマー比率で５〜１５％有し、重量平均分子量が１０万〜４０万でＴｇが−５０〜５０℃である第１の高分子量成分、
    または前記第１の高分子量成分と、架橋性官能基をモノマー比率で１〜７％有し、重量平均分子量が５０万〜８０万でＴｇが−５０〜５０℃である第２の高分子量成分との混合物であって前記第１の高分子量成分が５０質量％以上である混合高分子量成分
    のいずれか一方を３０〜１００質量部、
    （ｃ）平均粒径が０．４μｍ以上の第１のフィラーと平均粒径が０．４μｍ未満の第２のフィラーとを含み、粒径が０．４μｍ以上の粒子が３０体積％以上を占める無機フィラーを１０〜６０質量部、及び
    （ｄ）硬化促進剤を０〜０．０７質量部
    を含有することを特徴とするフィルム状接着剤。
  2. 硬化前の８０℃でのずり粘度が２００〜１１０００Ｐａ・ｓ以下で、
    １５０℃で１時間加熱した後の１８０℃での引っ張り弾性率が２０ＭＰａ以下、２５℃での接着剤破断伸び率が３５０％以下、破断強度が６．０ＭＰａ以下となる請求項１に記載のフィルム状接着剤。
  3. 半導体チップ表面に形成された窒化ケイ素の薄膜への接着力がフィルム状接着剤硬化後で１．０ＭＰａ以上である請求項１または２に記載のフィルム状接着剤。
  4. 基材フィルムと、該基材フィルムの片面に積層した請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤とを有する接着シート。
  5. 半導体チップが、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤を介して、段差を有する基板またはワイヤボンディングされた別の半導体チップ上に積層され、段差またはワイヤによる凹凸はフィルム状接着剤内に埋め込まれ、さらに少なくとも半導体チップ及びワイヤは封止材で封止されている半導体装置。
  6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルム状接着剤の片面又は請求項４に記載の接着シートにおけるフィルム状接着剤の露出面と、半導体ウエハ又は半導体チップの底面とを貼り合わせるラミネート工程と、
    切断又は伸張により、フィルム状接着剤付き半導体チップを得る分断工程と、
    前記フィルム状接着剤付き半導体チップを、段差を有する基板の上面又は基板上にワイヤボンディングされた別の半導体チップの上面に圧着して前記フィルム状接着剤内に段差又はワイヤによる凹凸を埋め込むダイボンド工程と、
    封止材で封止する工程とを含む半導体装置の製造方法。
  7. 前記ダイボンド工程において、圧着の条件は８０〜１８０℃、０．０１〜０．５０ＭＰａ、０．５〜２．０秒であり、
    前記封止の条件は１７０〜１８０℃／６．０〜１０．０ＭＰａ／９０秒である請求項６記載の半導体装置の製造方法。
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