JP6544146B2 - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP6544146B2 JP6544146B2 JP2015168049A JP2015168049A JP6544146B2 JP 6544146 B2 JP6544146 B2 JP 6544146B2 JP 2015168049 A JP2015168049 A JP 2015168049A JP 2015168049 A JP2015168049 A JP 2015168049A JP 6544146 B2 JP6544146 B2 JP 6544146B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor chip
- substrate
- semiconductor
- connection portion
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 223
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 79
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 68
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 52
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 35
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 35
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 35
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 30
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 28
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 28
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 claims description 27
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 claims description 25
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 12
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 31
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 29
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 26
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 24
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 24
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 15
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- -1 for example Substances 0.000 description 12
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 10
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 8
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 8
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 8
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 8
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N adamantane Chemical compound C1C(C2)CC3CC1CC2C3 ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 6
- QCEUXSAXTBNJGO-UHFFFAOYSA-N [Ag].[Sn] Chemical compound [Ag].[Sn] QCEUXSAXTBNJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 5
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 4
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 4
- JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N bismuth tin Chemical compound [Sn].[Bi] JWVAUCBYEDDGAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 4
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PQIJHIWFHSVPMH-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ag].[Sn] Chemical compound [Cu].[Ag].[Sn] PQIJHIWFHSVPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003647 acryloyl group Chemical group O=C([*])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 3
- RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2C3=C[CH]C=CC3=CC2=C1 RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N o-biphenylenemethane Natural products C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- 229910000969 tin-silver-copper Inorganic materials 0.000 description 3
- RUEBPOOTFCZRBC-UHFFFAOYSA-N (5-methyl-2-phenyl-1h-imidazol-4-yl)methanol Chemical compound OCC1=C(C)NC(C=2C=CC=CC=2)=N1 RUEBPOOTFCZRBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WVUYYXUATWMVIT-UHFFFAOYSA-N 1-bromo-4-ethoxybenzene Chemical compound CCOC1=CC=C(Br)C=C1 WVUYYXUATWMVIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RJIQELZAIWFNTQ-UHFFFAOYSA-N 2-phenyl-1h-imidazole;1,3,5-triazinane-2,4,6-trione Chemical compound O=C1NC(=O)NC(=O)N1.C1=CNC(C=2C=CC=CC=2)=N1 RJIQELZAIWFNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCCGHLMDDOUWAF-UHFFFAOYSA-N 2-phenylimidazole-1-carbonitrile Chemical compound N#CN1C=CN=C1C1=CC=CC=C1 UCCGHLMDDOUWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SZUPZARBRLCVCB-UHFFFAOYSA-N 3-(2-undecylimidazol-1-yl)propanenitrile Chemical compound CCCCCCCCCCCC1=NC=CN1CCC#N SZUPZARBRLCVCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N ac1mqpva Chemical compound CC12C(=O)OC(=O)C1(C)C1(C)C2(C)C(=O)OC1=O GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002490 anilino group Chemical group [H]N(*)C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000004643 cyanate ester Substances 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Natural products O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 125000003055 glycidyl group Chemical group C(C1CO1)* 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 125000005641 methacryl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 239000012756 surface treatment agent Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N triphenylmethane Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DQVXWCCLFKMJTQ-UHFFFAOYSA-N (4-methylphenoxy)boronic acid Chemical compound CC1=CC=C(OB(O)O)C=C1 DQVXWCCLFKMJTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBHPRUXJQNWTEW-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-2-methylimidazole Chemical compound CC1=NC=CN1CC1=CC=CC=C1 FBHPRUXJQNWTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XZKLXPPYISZJCV-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-2-phenylimidazole Chemical compound C1=CN=C(C=2C=CC=CC=2)N1CC1=CC=CC=C1 XZKLXPPYISZJCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLQNDYUMLMVFCX-UHFFFAOYSA-N 1h-imidazol-2-ylmethanediol Chemical compound OC(O)C1=NC=CN1 PLQNDYUMLMVFCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMMZCWZIJXAGKW-UHFFFAOYSA-N 2-methylpent-2-ene Chemical compound CCC=C(C)C JMMZCWZIJXAGKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSKNLOOGBYYDHV-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;naphthalen-1-ol Chemical compound CC1=CC=CC=C1O.C1=CC=C2C(O)=CC=CC2=C1 GSKNLOOGBYYDHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCUJYXPAKHMBAZ-UHFFFAOYSA-N 2-phenyl-1h-imidazole Chemical compound C1=CNC(C=2C=CC=CC=2)=N1 ZCUJYXPAKHMBAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGENSHRLAKPCSM-UHFFFAOYSA-N 3-methylcyclohexane-1,1,2,2-tetracarboxylic acid Chemical compound CC1CCCC(C(O)=O)(C(O)=O)C1(C(O)=O)C(O)=O MGENSHRLAKPCSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UITKHKNFVCYWNG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,4-dicarboxybenzoyl)phthalic acid Chemical compound C1=C(C(O)=O)C(C(=O)O)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C1 UITKHKNFVCYWNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TYOXIFXYEIILLY-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-2-phenyl-1h-imidazole Chemical compound N1C(C)=CN=C1C1=CC=CC=C1 TYOXIFXYEIILLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920009204 Methacrylate-butadiene-styrene Polymers 0.000 description 1
- QCXXDZUWBAHYPA-UHFFFAOYSA-N OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.O=C1NC(=O)NC(=O)N1 Chemical class OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.O=C1NC(=O)NC(=O)N1 QCXXDZUWBAHYPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUQQGGWZVKUCBD-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)-2-phenyl-1h-imidazol-5-yl]methanol Chemical compound N1C(CO)=C(CO)N=C1C1=CC=CC=C1 UUQQGGWZVKUCBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SPMWUCYYMHVNFU-UHFFFAOYSA-N [O-]B([O-])Oc1ccc(F)cc1.c1ccc(cc1)[P+](c1ccccc1)(c1ccccc1)c1ccccc1.c1ccc(cc1)[P+](c1ccccc1)(c1ccccc1)c1ccccc1 Chemical compound [O-]B([O-])Oc1ccc(F)cc1.c1ccc(cc1)[P+](c1ccccc1)(c1ccccc1)c1ccccc1.c1ccc(cc1)[P+](c1ccccc1)(c1ccccc1)c1ccccc1 SPMWUCYYMHVNFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011354 acetal resin Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 125000004018 acid anhydride group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- OJMOMXZKOWKUTA-UHFFFAOYSA-N aluminum;borate Chemical compound [Al+3].[O-]B([O-])[O-] OJMOMXZKOWKUTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- WWNGFHNQODFIEX-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;methyl 2-methylprop-2-enoate;styrene Chemical compound C=CC=C.COC(=O)C(C)=C.C=CC1=CC=CC=C1 WWNGFHNQODFIEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 239000012933 diacyl peroxide Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMLPVHXESHXUSV-UHFFFAOYSA-N dodecane-1,1-diamine Chemical compound CCCCCCCCCCCC(N)N JMLPVHXESHXUSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 description 1
- ANSXAPJVJOKRDJ-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-f][2]benzofuran-1,3,5,7-tetrone Chemical compound C1=C2C(=O)OC(=O)C2=CC2=C1C(=O)OC2=O ANSXAPJVJOKRDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000002432 hydroperoxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004850 liquid epoxy resins (LERs) Substances 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 125000000864 peroxy group Chemical group O(O*)* 0.000 description 1
- 125000005634 peroxydicarbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- USFPINLPPFWTJW-UHFFFAOYSA-N tetraphenylphosphonium Chemical compound C1=CC=CC=C1[P+](C=1C=CC=CC=1)(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 USFPINLPPFWTJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- SRPWOOOHEPICQU-UHFFFAOYSA-N trimellitic anhydride Chemical compound OC(=O)C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 SRPWOOOHEPICQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
Landscapes
- Adhesive Tapes (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
本発明は、半導体装置及びそれを製造する方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same.
従来、半導体チップと基板とを接続するには金ワイヤ等の金属細線を用いるワイヤーボンディング方式が広く適用されてきたが、半導体装置に対する高機能・高集積・高速化等の要求に対応するため、半導体チップ又は基板にバンプと呼ばれる導電性突起を形成して、半導体チップと基板間で直接接続するフリップチップ接続方式（ＦＣ接続方式）が広まりつつある。 Conventionally, wire bonding using metal thin wires such as gold wires has been widely applied to connect a semiconductor chip and a substrate, but in order to meet the requirements for high performance, high integration, high speed, etc., for semiconductor devices, 2. Description of the Related Art A flip chip connection method (FC connection method) in which conductive protrusions called bumps are formed on a semiconductor chip or a substrate to directly connect the semiconductor chip and the substrate is spreading.
フリップチップ接続方式としては、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて金属接合させる方法、超音波振動を印加して金属接合させる方法、樹脂の収縮力によって機械的接触を保持する方法などが知られているが、接続部の信頼性の観点から、はんだ、スズ、金、銀、銅等を用いて金属接合させる方法が一般的である。 As a flip chip connection method, a method of metal bonding using solder, tin, gold, silver, copper etc., a method of metal bonding by applying ultrasonic vibration, a method of maintaining mechanical contact by the contraction force of resin, etc. However, in view of the reliability of the connection, a method of metal bonding using solder, tin, gold, silver, copper or the like is generally used.
例えば、半導体チップと基板間の接続においては、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等に盛んに用いられているＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型の接続方式もフリップチップ接続方式である。また、フリップチップ接続方式は、半導体チップ上にバンプ又は配線を形成して、半導体チップ間で接続するＣＯＣ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｃｈｉｐ）型の接続方式にも広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。 For example, in connection between a semiconductor chip and a substrate, a COB (Chip On Board) connection method actively used for BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), etc. is also a flip chip connection method. . Further, the flip chip connection method is widely used also for a COC (Chip On Chip) type connection method in which bumps or wirings are formed on a semiconductor chip and connected between the semiconductor chips (for example, see Patent Document 1) ).
更なる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されたパッケージでは、上述した接続方式を積層・多段化したチップスタック型パッケージ、ＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ Ｏｎ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）等も広く普及し始めている。平面状でなく立体状に配置することでパッケージを小さくできることから、これらの技術は多用され、半導体の性能向上及びノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であり、次世代の半導体配線技術として注目されている。 In packages where further downsizing, thinning, and functional enhancement are strongly required, chip stack type packages, POP (Package On Package), TSV (Through-Silicon Via), etc., in which the above-mentioned connection methods are stacked and multi-tiered, are also required. It has begun to spread widely. Because the package can be made smaller by arranging three-dimensionally instead of planar, these technologies are widely used, and are also effective for improving the performance and noise of semiconductors, reducing the mounting area, and saving power, and the semiconductor of the next generation It attracts attention as wiring technology.
生産性向上の観点から、ウエハ上に半導体チップを圧着（接続）した後に個片化して半導体パッケージを作製するＣＯＷ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｗａｆｅｒ）、ウエハ同士を圧着（接続）した後に個片化して半導体パッケージを作製するＷＯＷ（Ｗａｆｅｒ Ｏｎ Ｗａｆｅｒ）も注目されている。更に、同様の観点から、ウエハ上又はマップ基板上に複数のチップを位置合わせして仮圧着した後、これら複数のチップを一括で本圧着して接続を確保するギャングボンディング方式も注目されている。 From the viewpoint of productivity improvement, COW (Chip On Wafer) is used to produce semiconductor packages by pressing (connecting) semiconductor chips onto wafers, and bonding semiconductor wafers after pressing (connecting) wafers. Attention is also focused on WOW (Wafer On Wafer) for producing. Furthermore, from the same point of view, a gang bonding method in which a plurality of chips are aligned on a wafer or a map substrate and temporarily crimped, and then the plurality of chips are collectively crimped collectively to secure a connection is attracting attention. .
上述したフリップチップパッケージの組立方法としては、例えば以下の方法が考えられる。まず、ダイシングしたウエハから半導体用接着剤が供給された半導体チップをコレットでピックアップし、圧着用押圧部材に供給する。次いで、チップ−チップ間又はチップ−基板間で位置合わせを行った後、それらを互いに仮圧着する。そして、チップ−チップ間又はチップ−基板間の接続部の融点以上に達するように圧着用押圧部材の温度を上昇させ、接続部に金属結合を形成させて、チップとチップ又はチップと基板とを互いに本圧着する。以上により、１つのフリップチップパッケージが得られる。その後、本圧着時に高温になった圧着用押圧部材を冷却してから、再び半導体チップを圧着用押圧部材でピックアップする。半導体チップに半導体用接着剤が供給されている場合、圧着用押圧部材は半導体チップの半導体用接着剤が供給された面（接続を行う面）とは反対側の面を吸着して半導体チップをピックアップする。 As a method of assembling the above-mentioned flip chip package, for example, the following method can be considered. First, a semiconductor chip supplied with a semiconductor adhesive from a diced wafer is picked up by a collet and supplied to a pressure bonding pressing member. Then, after aligning between the chip and the chip or between the chip and the substrate, they are temporarily crimped to each other. Then, the temperature of the pressure bonding pressing member is raised to reach the melting point or more of the connection between the chip and the chip or between the chip and the substrate to form a metallurgical bond in the connection, and the chip, the chip or the chip and the substrate are The main crimp of each other. Thus, one flip chip package is obtained. Thereafter, the pressing member for pressure bonding which has become high temperature at the time of main pressure bonding is cooled, and then the semiconductor chip is picked up again by the pressing member for pressure bonding. When the semiconductor adhesive is supplied to the semiconductor chip, the pressure bonding pressing member sucks the semiconductor chip by adsorbing the surface of the semiconductor chip opposite to the surface supplied with the semiconductor adhesive (the surface to be connected). Pick up.
ピックアップから本圧着までのサイクルでは、１つの圧着用押圧部材を用いるため、圧着用押圧部材の温度を、接続部の金属が溶融する高温まで上昇させたり、半導体用接着剤が供給された半導体チップをピックアップ可能な低温まで下降させたりする必要がある。しかし、圧着用押圧部材の温度を変化させるには時間がかかり、半導体装置の製造時間が長くなるため、生産性が低下し易い。 In the cycle from pickup to full pressure bonding, since one pressure bonding pressure member is used, the temperature of the pressure bonding pressure member is raised to a high temperature at which the metal of the connection portion melts, or a semiconductor chip supplied with a semiconductor adhesive Needs to be lowered to a low temperature that can be picked up. However, since it takes time to change the temperature of the pressure bonding pressing member, and the manufacturing time of the semiconductor device becomes long, the productivity tends to be reduced.
また、接続部の金属の融点以上に加熱して接続を確保するフリップチップ接続方式では、本圧着後の圧着用押圧部材は高温（接続部の金属がはんだであれば、例えば２４０℃以上）となっている。ここで、圧着用押圧部材を冷却せずに半導体チップをコレットからピックアップすると、圧着用押圧部材の熱がコレットに転写し、コレット自体の温度が上昇するため、ピックアップ時に不具合が生じて生産性が低下し易い。また、半導体用接着剤が供給されている半導体チップでは、圧着用押圧部材の熱がコレットに転写し、コレットの熱により半導体用接着剤の温度が上昇する。これにより、半導体用接着剤の粘性が発現すると、半導体用接着剤がコレットに付着し易くなり、生産性が低下し易い。さらに、コレットが高温化すると、ダイシングテープから個片化した半導体チップをピックアップする際に、コレットを経由してダイシングテープに熱が伝わり、ピックアップ性が低下して生産性が低下し易い。 In the flip chip connection method of securing the connection by heating above the melting point of the metal of the connection portion, the pressing member for pressure bonding after main pressure bonding has a high temperature (for example, 240 ° C. or higher if the metal of the connection portion is solder) It has become. Here, if the semiconductor chip is picked up from the collet without cooling the pressure bonding pressing member, the heat of the pressure bonding pressing member is transferred to the collet to raise the temperature of the collet itself. It is easy to fall. Further, in the semiconductor chip supplied with the adhesive for semiconductor, the heat of the pressure bonding member is transferred to the collet, and the temperature of the adhesive for semiconductor is increased by the heat of the collet. Thereby, when the viscosity of the adhesive for semiconductors is expressed, the adhesive for semiconductors easily adheres to the collet, and the productivity is easily reduced. Furthermore, when the temperature of the collet rises, when picking up the semiconductor chips separated from the dicing tape, heat is transmitted to the dicing tape via the collet, the pickup performance is reduced, and the productivity tends to be reduced.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、接続部同士を金属接合により接続することを含む、半導体装置の製造に関して、より高い生産性を可能にすることを主な目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its main object to enable higher productivity in the manufacture of a semiconductor device, including connecting the connection portions by metal bonding.
本発明の一側面は、半導体チップと、基板及び／又は他の半導体チップと、これらの間に介在する接着剤層とを備え、半導体チップ、基板、及び他の半導体チップのそれぞれが金属材料によって形成された表面を有する接続部を有し、半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とが金属接合によって電気的に接続されている、半導体装置を製造する方法に関する。当該方法は、半導体チップと、基板又は他の半導体チップと、これらの間に配置された接着剤層とを有し、半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とが対向配置されている、積層体を、対向する一対の仮圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップに基板又は他の半導体チップを仮圧着する工程と、積層体を、仮圧着用押圧部材とは別に準備された、対向する一対の本圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程と、をこの順に備える。一対の仮圧着用押圧部材のうち少なくとも一方は、積層体を加熱及び加圧する時に、半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、及び基板又は他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱される。一対の本圧着用押圧部材のうち少なくとも一方は、積層体を加熱及び加圧する時に、半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は基板若しくは他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱される。 One aspect of the present invention includes a semiconductor chip, a substrate and / or another semiconductor chip, and an adhesive layer interposed therebetween, and the semiconductor chip, the substrate, and the other semiconductor chip are each made of a metal material. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, which has a connection portion having a formed surface and in which a connection portion of a semiconductor chip and a connection portion of a substrate or another semiconductor chip are electrically connected by metal bonding. The method includes a semiconductor chip, a substrate or another semiconductor chip, and an adhesive layer disposed therebetween, and the connection portion of the semiconductor chip and the connection portion of the substrate or other semiconductor chip face each other. Heating and pressing the laminated body with a pair of opposing temporary pressure-bonding pressing members, thereby temporarily pressure-bonding the substrate or another semiconductor chip to the semiconductor chip, and temporarily laminating the laminated body Heat and pressure are applied by sandwiching with a pair of opposing pressing members for pressing, which are prepared separately from the pressing members, thereby metal-joining the connecting portion of the semiconductor chip and the connecting portion of the substrate or other semiconductor chip Electrically connecting steps in this order. At least one of the pair of temporary pressure-bonding pressing members heats and pressurizes the laminated body, the melting point of the metal material forming the surface of the connection portion of the semiconductor chip, and the connection portion of the substrate or the other semiconductor chip It is heated to a temperature lower than the melting point of the metal material forming the surface. At least one of the pair of main pressing members is a melting point of the metal material forming the surface of the connecting portion of the semiconductor chip or the connecting portion of the substrate or the other semiconductor chip when the laminate is heated and pressed. It is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of at least one of the melting points of the metal material forming the surface.
接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度で仮圧着する工程と、接続部の表面を形成している金属材料の融点以上の温度で本圧着する工程とを別々の圧着用押圧部材を用いて行うことで、それぞれの圧着用押圧部材の加熱及び冷却に要する時間を短縮することができる。そのため、１つの圧着用押圧部材で圧着するよりも短時間で生産性よく半導体装置を製造することができる。その結果、短時間で多くの高信頼性な半導体装置を製造できる。 The step of temporarily pressing at a temperature lower than the melting point of the metal material forming the surface of the connecting portion and the step of performing the main pressure bonding at a temperature higher than the melting point of the metal material forming the surface of the connecting portion By using the pressing members, it is possible to shorten the time required for heating and cooling the respective pressure-bonding pressing members. Therefore, it is possible to manufacture the semiconductor device with high productivity in a short time as compared with pressure bonding with one pressure bonding pressing member. As a result, many highly reliable semiconductor devices can be manufactured in a short time.
上記方法では、本圧着用押圧部材が接続部材の表面を形成している金属材料の融点以上の温度に加熱された状態を維持しながら、仮圧着及び本圧着を繰り返して、複数の半導体装置を連続的に製造することができる。 In the above method, the temporary pressure bonding and the main pressure bonding are repeated to maintain a plurality of semiconductor devices while maintaining the state where the main pressure bonding pressing member is heated to a temperature higher than the melting point of the metal material forming the surface of the connection member. It can be manufactured continuously.
上記接着剤層は、１００００以下の分子量を有する熱硬化性樹脂、及びその硬化剤を含有する熱硬化性樹脂組成物によって形成された層であってもよい。 The adhesive layer may be a layer formed of a thermosetting resin having a molecular weight of 10000 or less and a thermosetting resin composition containing the curing agent.
上記熱硬化性樹脂組成物は、１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分を更に含有することが好ましい。上記高分子成分の重量平均分子量は、３００００以上であることが好ましい。上記高分子成分のガラス転移温度は、１００℃以下であることが好ましい。 The thermosetting resin composition preferably further contains a polymer component having a weight average molecular weight of 10000 or more. The weight average molecular weight of the polymer component is preferably 30,000 or more. The glass transition temperature of the polymer component is preferably 100 ° C. or less.
上記接着剤層は、予め準備された接着剤フィルムによって形成された層であってもよい。 The adhesive layer may be a layer formed by a previously prepared adhesive film.
本発明によれば、接続部同士を金属接合により接続することを含む、半導体装置の製造に関して、より高い生産性を達成することができる。 According to the present invention, higher productivity can be achieved with respect to the manufacture of a semiconductor device including connecting the connection portions by metal bonding.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。本明細書に記載される数値範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。実施例に記載される数値も、数値範囲の上限値又は下限値として用いることができる。本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、アクリル又はそれに対応するメタクリルを意味する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments. The upper and lower limits of the numerical ranges described herein may be arbitrarily combined. The numerical values described in the examples can also be used as the upper limit value or the lower limit value of the numerical range. As used herein, "(meth) acrylic" means acrylic or corresponding methacrylic.
＜半導体装置の製造方法＞
図１は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法において、半導体チップに基板を仮圧着する工程の一例を示す工程図である。
<Method of Manufacturing Semiconductor Device>
FIG. 1 is a process diagram showing an example of a process of temporarily pressure-bonding a substrate to a semiconductor chip in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment.
まず、図１の（ａ）に示されるように、半導体チップ本体１０、及び接続部としてのバンプ３０を有する半導体チップ１を、基板本体２０、及び接続部としての配線１６を有する基板２に、これらの間に接着剤層４０を配置しながら重ねあわせて、積層体３を形成させる。半導体チップ１は、半導体ウエハのダイシングによって形成された後、ピックアップされて基板２上まで搬送され、接続部としてのバンプ３０と配線１６とが対向配置されるように、位置合わせされる。積層体３は、対向配置された一対の仮圧着用押圧部材としての圧着ヘッド４１及びステージ４２を有する押圧装置４３のステージ４２上で形成される。バンプ３０は、半導体チップ本体１０上に設けられた配線１５上に設けられている。基板２の配線１６は、基板本体２０上の所定の位置に設けられている。バンプ３０及び配線１６は、それぞれ、金属材料によって形成された表面を有する。
First, as shown in FIG. 1A, a
接着剤層４０は、予め準備された接着剤フィルムを基板２に貼り付けることによって形成された層であってもよい。接着剤フィルムは、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート等によって貼り付けることができる。接着剤フィルムの供給面積及び厚みは、半導体チップ１又は基板２のサイズ、接続部の高さ等に応じて適宜設定される。接着剤フィルムは半導体チップ１に貼付してもよい。接着剤フィルムを半導体ウエハに貼付し、その後、半導体ウエハをダイシングして半導体ウエハを個片化することによって、接着剤フィルムが貼付された半導体チップ１を作製してもよい。
The
続いて、図１の（ｂ）に示されるように、積層体３を、仮圧着用押圧部材としてのステージ４２及び圧着ヘッド４１で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップ１に基板２を仮圧着する。図１の実施形態の場合、圧着ヘッド４１は、積層体３の半導体チップ１側に配置され、ステージ４２は、積層体３の基板２側に配置されている。
Subsequently, as shown in (b) of FIG. 1, the
ステージ４２及び圧着ヘッド４１のうち少なくとも一方が、仮圧着のために積層体３を加熱及び加圧する時に、半導体チップ１の接続部としてのバンプ３０の表面を形成している金属材料の融点、及び基板２の接続部としての配線１６の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱される。
When at least one of the
半導体チップ１に基板２を仮圧着する工程では、半導体チップをピックアップする際に熱が半導体チップ等へ転写しないように、仮圧着用押圧部材が低温であることが好ましい。仮圧着のための加熱及び加圧の時には、巻き込み時のボイドを排除できるように接着剤層の流動性を高めるために、仮圧着用押圧部材がある程度高温であることが好ましい。また、冷却時間を短縮するため、半導体チップをピックアップする時の押圧部材の温度と仮圧着する時の押圧部材の温度との差は小さい方が好ましい。この温度差は１００℃以下が好ましく、６０℃以下がより好ましい。この温度差は一定であることが好ましい。温度差が１００℃を超える場合は、仮圧着用押圧部材の冷却にかかる時間が長くなり易いため、生産性が低下し易い。
In the step of temporarily pressing the
仮圧着用押圧部材の温度は、接着剤層の反応開始温度よりも低い温度であることが好ましい。反応開始温度とは、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製、ＤＳＣ−Ｐｙｉｒｓ１）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気又は窒素の条件で測定したときのＯｎ−ｓｅｔ温度をいう。
The temperature of the temporary pressure bonding pressing member is preferably lower than the reaction initiation temperature of the adhesive layer. The reaction start temperature is the On-set temperature measured using DSC (PerkinElmer, DSC-Pyirs 1) at a sample amount of 10 mg,
以上の観点から、ステージ４２及び／又は圧着ヘッド４１の温度は、半導体チップをピックアップする間は例えば３０℃以上１３０℃以下で、仮圧着のために積層体３を加熱及び加圧する間は例えば５０℃以上１５０℃以下であってもよい。
From the above viewpoint, the temperature of the
仮圧着のための荷重は、半導体チップ間又は半導体チップ−基板間のボイドを排除して、それぞれの接続部を互いに充分に接触させる観点から、例えば、半導体チップの１ピン（１バンプ）あたり０．００９〜０．２Ｎが好ましい。 The load for temporary pressure bonding is, for example, 0 per one pin (one bump) of the semiconductor chip from the viewpoint of eliminating voids between the semiconductor chips or between the semiconductor chip and the substrate to sufficiently contact the respective connection parts with each other. .009 to 0.2 N is preferable.
図２は、半導体チップの接続部と基板の接続部とを金属接合によって電気的に接続する本圧着の工程の一例を示す工程図である。 FIG. 2: is process drawing which shows an example of the process of the main crimping which electrically connects the connection part of a semiconductor chip, and the connection part of a board | substrate by metal joining.
図２の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、押圧装置４３とは別に準備された、本圧着用押圧部材としてのステージ４５及び圧着ヘッド４４を有する押圧装置４６を用いて、積層体３をさらに加熱及び加圧する。積層体３を、ステージ４５及び圧着ヘッド４４で挟むことによって加熱及び加圧し、それによりバンプ３０と配線１６とを金属接合によって電気的に接続する。図２の実施形態の場合、圧着ヘッド４４は、積層体３の半導体チップ１側に配置され、ステージ４５は、積層体３の基板２側に配置されている。
As shown in (a) and (b) of FIG. 2, a laminate is prepared using a
ステージ４５及び圧着ヘッド４４のうち少なくとも一方が、積層体３を加熱及び加圧する時に、半導体チップ１の接続部としてのバンプ３０の表面を形成している金属材料の融点、又は基板２の接続部としての配線１６の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱される。
When at least one of the
ステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４の温度は、複数の積層体３を順次加熱及び加圧することを繰り返して複数の半導体装置を製造する間、一定以上の温度に維持されてもよい。装置を一定の範囲の温度に維持することで、冷却時間が必要なく生産性がより向上する。ステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４の温度は、外気及び半導体チップに接触する際に熱が逃げ、僅かに変動することがあるが、±１０℃以下であれば変動しても問題はない。ステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４の温度は、接続部の金属材料がはんだを含む場合は、２３０℃以上３３０℃以下が好ましい。温度が２３０℃未満であると接続部のはんだが溶融せず、充分な金属結合が形成されない場合があり、温度が３３０℃を超えると、ボイドが発生し易く、はんだが飛散し易くなる。
The temperature of the
ステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４の温度は、積層体を加熱及び加圧する時に、接着剤層の反応開始温度よりも高温であることが好ましい。本圧着中に接着剤層の硬化を促進することでボイド抑制及び接続性が向上する。
The temperature of the
仮圧着用押圧部材及び本圧着用押圧部材は、２つ以上の別々の装置にそれぞれ設置されていてもよく、１つの装置内に共に設置されていてもよい（２ヘッドタイプ装置）。 The temporary pressure bonding pressing member and the full pressure bonding pressing member may be respectively installed in two or more separate devices, or may be installed together in one device (two-head type device).
図１及び図２の実施形態では、半導体チップと基板とを圧着する工程の例を示したが、半導体装置を製造する方法は、半導体チップ同士を互いに圧着する工程を含んでいてもよい。半導体チップ同士をバンプの融点以上の温度で加熱しながら押し付けて（接続部にはんだを用いる場合は、はんだ部分に２５０℃以上かかることが好ましい）、半導体チップ間を接続すると共に、接着剤フィルムによって半導体チップ間の空隙を封止充てんする。接続荷重は、バンプ数に依存するが、バンプの高さばらつき吸収、及びバンプ変形量の制御を考慮して設定される。接続時間は、生産性向上の観点から、短時間であるほど好ましく、はんだを溶融させ、酸化膜及び表面の不純物を除去し、金属接合を接続部に形成することが好ましい。 Although the embodiment of FIGS. 1 and 2 shows an example of the process of pressure bonding the semiconductor chip and the substrate, the method of manufacturing the semiconductor device may include the process of pressure bonding the semiconductor chips to each other. The semiconductor chips are pressed while heating at a temperature above the melting point of the bumps (in the case of using a solder for the connection, it is preferable to take 250 ° C. or more on the solder portion), and connect the semiconductor chips and also use an adhesive film The space between the semiconductor chips is sealed and filled. The connection load depends on the number of bumps, but is set in consideration of absorption of bump height variations and control of the amount of deformation of the bumps. The connection time is preferably as short as possible from the viewpoint of improving the productivity, and it is preferable to melt the solder, remove the oxide film and impurities on the surface, and form a metal bond in the connection portion.
仮圧着にかかる圧着時間及び本圧着にかかる接続時間（圧着時間）は、生産性向上の観点から、短時間であることが好ましい。短時間の接続時間（圧着時間）とは、接続形成（本圧着）中に接続部が２３０℃以上に加熱される時間（例えば、はんだ使用時の時間）が５秒以下であることをいう。接続時間は、４秒以下が好ましく、３秒以下がより好ましい。また、各圧着時間が冷却時間よりも短時間であると、より本発明の製造方法の効果が発現する。 The pressure bonding time for temporary pressure bonding and the connection time (pressure bonding time) for full pressure bonding are preferably in a short time from the viewpoint of improving productivity. The short connection time (pressure bonding time) means that the time for which the connection portion is heated to 230 ° C. or more (for example, the time of using the solder) during the formation of the connection (main pressure bonding) is 5 seconds or less. The connection time is preferably 4 seconds or less, more preferably 3 seconds or less. Moreover, the effect of the manufacturing method of this invention expresses more as each crimping | compression-bonding time is shorter than a cooling time.
仮圧着用又は本圧着用の押圧装置としては、フリップチップボンダー、加圧オーブン等を用いることができる。 A flip chip bonder, a pressure oven or the like can be used as a pressing device for temporary pressure bonding or full pressure bonding.
仮圧着及び本圧着では、複数のチップを圧着してもよい。例えば、平面的に複数のチップを圧着するギャングボンディングでは、ウエハ又はマップ基板に複数の半導体チップを一つずつ仮圧着し、その後、一括で複数のチップを本圧着してもよい。 In temporary pressure bonding and full pressure bonding, a plurality of chips may be pressure bonded. For example, in gang bonding where a plurality of chips are crimped flatly, a plurality of semiconductor chips may be temporarily crimped one by one to a wafer or a map substrate, and then the plurality of chips may be crimped collectively.
ＴＳＶ構造のパッケージで多く見られるスタック圧着では、立体的に複数のチップを圧着する。この場合も複数の半導体チップを一つずつ積み重ねて仮圧着し、その後、一括で複数のチップを本圧着してもよい。 In stack crimping, which is often found in TSV-structured packages, multiple chips are crimped three-dimensionally. Also in this case, a plurality of semiconductor chips may be stacked one by one and temporarily crimped, and then the plurality of chips may be crimped collectively.
＜半導体装置＞
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によって得られる半導体装置について説明する。本実施形態に係る半導体装置における接続部は、バンプと配線との金属接合、及び、バンプとバンプとの金属接合のいずれでもよい。本実施形態に係る半導体装置では、例えば、接着剤層を介して電気的な接続を得るフリップチップ接続を用いることができる。
<Semiconductor device>
A semiconductor device obtained by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described. The connection portion in the semiconductor device according to the present embodiment may be either metal bonding of the bump and the wiring or metal bonding of the bump and the bump. In the semiconductor device according to this embodiment, for example, flip chip connection for obtaining an electrical connection through an adhesive layer can be used.
図３は、半導体装置の一実施形態（半導体チップ及び基板のＣＯＢ型の接続態様）を示す模式断面図である。図３の（ａ）に示す半導体装置１００は、半導体チップ１と基板（配線回路基板）２と、これらの間に介在する接着剤層４０とを備える。半導体装置１００の場合、半導体チップ１は、半導体チップ本体１０と、半導体チップ本体１０の基板２側の面上に配置された配線１５と、配線１５上に配置された接続部としてのバンプ３０とを有する。基板２は、基板本体２０と、基板本体２０の半導体チップ１側の面上に配置された接続部としての配線１６とを有する。半導体チップ１のバンプ３０と、基板２の配線１６とは、金属接合によって電気的に接続されている。半導体チップ１及び基板２は、配線１６及びバンプ３０によりフリップチップ接続されている。配線１５，１６及びバンプ３０は、接着剤層４０により封止されることで、外部環境から遮断されている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the semiconductor device (connection mode of the COB type of the semiconductor chip and the substrate). A
図３の（ｂ）に示す半導体装置２００は、半導体チップ１と、基板２と、これらの間に介在する接着剤層４０とを備える。半導体装置２００の場合、半導体チップ１は、接続部として、半導体チップ１の基板２側の面に配置されたバンプ３２を有する。基板２は、接続部として、基板２の半導体チップ１側の面に配置されたバンプ３３を有する。半導体チップ１のバンプ３２と、基板２のバンプ３３とは、金属接合によって電気的に接続されている。半導体チップ１及び基板２は、バンプ３２，３３によりフリップチップ接続されている。バンプ３２，３３は、接着剤層４０により封止されることで、外部環境から遮断されている。
The
図４は、半導体装置の他の実施形態（半導体チップ同士のＣＯＣ型の接続態様）を示す模式断面図である。図４の（ａ）に示す半導体装置３００の構成は、２つの半導体チップ１が配線１５及びバンプ３０を介してフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置１００と同様である。図４の（ｂ）に示す半導体装置４００の構成は、２つの半導体チップ１がバンプ３２を介してフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置２００と同様である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the semiconductor device (COC type connection aspect of semiconductor chips). The configuration of the
図３及び４において、配線１５、バンプ３２等の接続部は、パッドと呼ばれる金属膜（例えば、金めっき）であってもよく、ポスト電極（例えば、銅ピラー）であってもよい。例えば、図４の（ｂ）において、一方の半導体チップが接続部として銅ピラー及び接続バンプ（はんだ：スズ−銀）を有し、他方の半導体チップが接続部として金めっきを有する態様では、接続部が、接続部の金属材料のうち最も融点が低いはんだの融点以上の温度に達すれば、はんだが溶融して接続部間に金属接合が形成され、接続部間の電気的な接続が可能となる。
In FIGS. 3 and 4, the connection portions such as the
半導体チップ本体１０としては、特に制限はなく、シリコン、ゲルマニウム等の同一種類の元素から構成される元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体などの各種半導体を用いることができる。
The
基板２としては、配線回路基板であれば特に制限はなく、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン等を主な成分とする絶縁基板の表面に形成された金属層の不要な箇所をエッチング除去して配線（配線パターン）が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に金属めっき等によって配線（配線パターン）が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に導電性物質を印刷して配線（配線パターン）が形成された回路基板などを用いることができる。
The
配線１５及び１６、バンプ３０、バンプ３２及び３３（導電性突起）等の接続部の材質としては、主成分として、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅）、スズ、ニッケル等が用いられ、単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。銅、はんだは安価であることから好ましい。接続信頼性の向上及び反り抑制の観点から、はんだがより好ましい。
As materials of connection parts such as the
パッドの材質としては、主成分として、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅）、スズ、ニッケル等が用いられ、単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。接続信頼性の観点から、金及びはんだが好ましい。 As a material of the pad, as a main component, gold, silver, copper, solder (for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper, tin-silver-copper), tin, nickel Or the like may be used and may be composed of only a single component or may be composed of a plurality of components. In addition, these metals may be formed to have a stacked structure. Gold and solder are preferred from the viewpoint of connection reliability.
配線１５，１６（配線パターン）の表面には、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅）、スズ、ニッケル等を主成分とする金属層が形成されていてもよい。この金属層は単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。また、複数の金属層が積層された構造をしていてもよい。銅、はんだは安価であることから好ましい。接続信頼性の向上及び反り抑制の観点から、はんだがより好ましい。
Gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), tin, nickel, etc. on the surfaces of the
図３又は図４に示すような半導体装置（パッケージ）を積層して、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅）、スズ、ニッケル等で電気的に接続してもよい。銅、はんだは安価であることから好ましい。例えば、ＴＳＶ技術で見られるような、接着剤層を半導体チップ間に介して、フリップチップ接続又は積層し、半導体チップを貫通する孔を形成し、パターン面の電極とつなげてもよい。 By stacking semiconductor devices (packages) as shown in FIG. 3 or FIG. 4, gold, silver, copper, solder (the main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper, tin -Silver-copper), tin, nickel, etc. may be electrically connected. Copper and solder are preferable because they are inexpensive. For example, an adhesive layer may be flip-chip connected or laminated between semiconductor chips, as in TSV technology, to form holes penetrating the semiconductor chips, and be connected to electrodes on the pattern surface.
図５は、半導体装置の他の実施形態（半導体チップ積層型の態様（ＴＳＶ））を示す模式断面図である。図５に示す半導体装置５００では、基板としてのインターポーザー本体５０上に形成された配線１５が半導体チップ１のバンプ３０と接続されることにより、半導体チップ１とインターポーザー５とがフリップチップ接続されている。半導体チップ１とインターポーザー５との間には接着剤層４０が介在している。上記半導体チップ１におけるインターポーザー５と反対側の表面上に、配線１５、バンプ３０及び接着剤層４０を介して半導体チップ１が繰り返し積層されている。半導体チップ１の表裏におけるパターン面の配線１５は、半導体チップ本体１０の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極３４により互いに接続されている。貫通電極３４の材質としては、銅、アルミニウム等を用いることができる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment (semiconductor chip stacked type aspect (TSV)) of the semiconductor device. In the
このようなＴＳＶ技術により、通常は使用されない半導体チップの裏面からも信号を取得することができる。更には、半導体チップ１内に貫通電極３４を垂直に通すため、対向する半導体チップ１間、並びに、半導体チップ１及びインターポーザー５間の距離を短くし、柔軟な接続が可能である。本実施形態に係る接着剤層は、このようなＴＳＶ技術において、対向する半導体チップ１間、並びに、半導体チップ１及びインターポーザー５間の封止材料として適用することができる。
With such TSV technology, it is possible to obtain a signal also from the back surface of a semiconductor chip that is not normally used. Furthermore, since the through
エリアバンプチップ技術等の自由度の高いバンプ形成方法では、インターポーザーを介さないでそのまま半導体チップをマザーボードに直接実装できる。本実施形態に係る接着剤層は、このような半導体チップをマザーボードに直接実装する場合にも適用することができる。なお、本実施形態に係る接着剤層は、２つの配線回路基板を積層する場合に、基板間の空隙を封止する際にも適用することができる。 In the method of bump formation with a high degree of freedom such as area bump chip technology, the semiconductor chip can be directly mounted on the motherboard without intervention of the interposer. The adhesive layer according to the present embodiment can also be applied to the case where such a semiconductor chip is directly mounted on a motherboard. In addition, when laminating | stacking two wiring circuit boards, the adhesive bond layer which concerns on this embodiment can be applied also when sealing the space | gap between board | substrates.
＜熱硬化性樹脂組成物＞
接着剤層は、１００００以下の分子量を有する熱硬化性樹脂、及びその硬化剤を含有する熱硬化性樹脂組成物によって形成された層であることが好ましい。
<Thermosetting resin composition>
The adhesive layer is preferably a layer formed of a thermosetting resin having a molecular weight of 10000 or less and a thermosetting resin composition containing the curing agent.
（（ａ）熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂は、加熱により架橋構造を形成し得る化合物である。熱硬化性樹脂は１００００以下の分子量を有する。分子量が小さい成分は加熱時に分解等してボイドの原因となるため、耐熱性の観点から、熱硬化性樹脂としては、硬化剤と反応して架橋構造を形成する化合物が好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂が挙げられる。
((A) thermosetting resin)
A thermosetting resin is a compound which can form a crosslinked structure by heating. The thermosetting resin has a molecular weight of 10000 or less. Since a component having a small molecular weight is decomposed at heating and causes voids, from the viewpoint of heat resistance, a thermosetting resin is preferably a compound which reacts with a curing agent to form a crosslinked structure. As a thermosetting resin, an acrylic resin and an epoxy resin are mentioned, for example.
（ａ１）アクリル樹脂
アクリル樹脂は、分子内に１個以上の（メタ）アクリロイル基を有する化合物であれば特に制限されない。アクリル樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ナフタレン、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル、ビフェニル、トリフェニルメタン、ジシクロペンタジエン、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格を有する（メタ）アクリレート、並びに各種多官能（メタ）アクリル化合物が挙げられる。その中でも、耐熱性の観点から、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ナフタレン、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格を有する（メタ）アクリレートが好ましい。アクリル樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
(A1) Acrylic Resin The acrylic resin is not particularly limited as long as it is a compound having one or more (meth) acryloyl groups in the molecule. The acrylic resin includes, for example, a skeleton derived from a compound selected from bisphenol A, bisphenol F, naphthalene, phenol novolak, cresol novolak, phenol aralkyl, biphenyl, triphenylmethane, dicyclopentadiene, fluorene, adamantane and isocyanuric acid. (Meth) acrylates, as well as various polyfunctional (meth) acrylic compounds. Among them, from the viewpoint of heat resistance, a (meth) acrylate having a skeleton derived from a compound selected from bisphenol A, bisphenol F, naphthalene, fluorene, adamantane and isocyanuric acid is preferable. An acrylic resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
アクリル樹脂の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全量１００質量部に対して、１０〜５０質量部が好ましく、１５〜４０質量部がより好ましい。アクリル樹脂の含有量が１０質量部未満であると、硬化成分が少ないため、硬化後も樹脂の流動を充分に制御することが難しくなる傾向がある。アクリル樹脂の含有量が５０質量部を超えると、硬化物が硬くなりすぎてパッケージの反りが大きくなる傾向がある。 10-50 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of whole quantity of a thermosetting resin composition, and, as for content of an acrylic resin, 15-40 mass parts is more preferable. When the content of the acrylic resin is less than 10 parts by mass, there is a tendency that it is difficult to sufficiently control the flow of the resin even after curing because the amount of the curing component is small. When the content of the acrylic resin exceeds 50 parts by mass, the cured product tends to be too hard, and the warp of the package tends to be large.
アクリル樹脂は、室温（２５℃）で固形であることが好ましい。液状に比べて固形の方が、ボイドが発生し難く、また、硬化前（Ｂステージ）の熱硬化性樹脂組成物の粘性（タック）が小さく、取り扱い性に優れる。室温（２５℃）で固形であるアクリル樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格を有する（メタ）アクリレートが挙げられる。 The acrylic resin is preferably solid at room temperature (25 ° C.). Solids are less likely to generate voids than liquid, and the viscosity (tack) of the thermosetting resin composition before curing (B-stage) is small, and the handling property is excellent. The acrylic resin which is solid at room temperature (25 ° C.) includes, for example, (meth) acrylate having a skeleton derived from a compound selected from bisphenol A, fluorene, adamantane and isocyanuric acid.
アクリル樹脂における（メタ）アクリロイル基の官能基数は、３以下が好ましい。官能基数が４以上であると、官能基数が多いため短時間での硬化が充分に進行せず、硬化反応率が低下する（硬化のネットワークが急速に進み、未反応基が残存する）場合がある。 The number of functional groups of (meth) acryloyl group in the acrylic resin is preferably 3 or less. If the number of functional groups is 4 or more, curing in a short time does not proceed sufficiently due to the large number of functional groups, and the curing reaction rate decreases (the curing network proceeds rapidly and unreacted groups remain). is there.
（ａ２）エポキシ樹脂
エポキシ樹脂は、分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特に制限されない。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ナフタレン型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、フェノールアラルキル型、ビフェニル型、トリフェニルメタン型及びジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、並びに各種多官能エポキシ樹脂が挙げられる。その中でも、速硬化性及び耐熱性の観点から、ビスフェノールＦ型及びトリフェニルメタン型エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
(A2) Epoxy resin The epoxy resin is not particularly limited as long as it is a compound having two or more epoxy groups in the molecule. As an epoxy resin, for example, bisphenol A type, bisphenol F type, naphthalene type, phenol novolak type, cresol novolak type, phenol aralkyl type, biphenyl type, triphenylmethane type and dicyclopentadiene type epoxy resin, and various multifunctional epoxy resins Resin is mentioned. Among them, bisphenol F-type and triphenylmethane-type epoxy resins are preferable from the viewpoint of rapid curing and heat resistance. An epoxy resin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
エポキシ樹脂の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全量１００質量部に対して、１０〜５０質量部が好ましい。エポキシ樹脂の含有量が１０質量部未満であると、硬化成分が少ないため、硬化後も樹脂の流動を充分に制御することが難しくなる傾向がある。エポキシ樹脂の含有量が５０質量部を超えると、硬化物が硬くなりすぎてパッケージの反りが大きくなる傾向がある。 As for content of an epoxy resin, 10-50 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of whole quantity of a thermosetting resin composition. When the content of the epoxy resin is less than 10 parts by mass, there is a tendency that it is difficult to sufficiently control the flow of the resin even after curing because the amount of the curing component is small. When the content of the epoxy resin exceeds 50 parts by mass, the cured product tends to be too hard, and the warp of the package tends to be large.
（（ｂ）硬化剤）
硬化剤は、熱硬化性樹脂と反応して、熱硬化性樹脂とともに架橋構造を形成する化合物であれば特に制限されない。硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、ホスフィン系硬化剤、アゾ化合物及び有機過酸化物が挙げられる。硬化系としてはラジカル重合系が好ましい。硬化剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
((B) Hardening agent)
The curing agent is not particularly limited as long as it is a compound that reacts with the thermosetting resin to form a crosslinked structure with the thermosetting resin. Examples of the curing agent include phenol resin curing agents, acid anhydride curing agents, amine curing agents, imidazole curing agents, phosphine curing agents, azo compounds, and organic peroxides. As a curing system, a radical polymerization system is preferred. The curing agents may be used alone or in combination of two or more.
熱硬化性樹脂と硬化剤との組み合わせは、硬化が進行すれば特に制限されない。アクリル樹脂と組み合わせる硬化剤としては、取り扱い性及び保存安定性の観点から、有機過酸化物が好ましい。エポキシ樹脂と組み合わせる硬化剤としては、取り扱い性、保存安定性及び硬化性に優れる観点から、フェノール樹脂系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、及びイミダゾール系硬化剤単独が好ましい。その中でも、短時間で硬化すると生産性が向上することから、速硬化性に優れたイミダゾール系硬化剤を単独で用いることがより好ましい。短時間で硬化すると、低分子成分等の揮発分の量を減少できることから、ボイドの発生をより抑制することができる。 The combination of the thermosetting resin and the curing agent is not particularly limited as long as curing proceeds. As a curing agent to be combined with the acrylic resin, an organic peroxide is preferable from the viewpoint of handleability and storage stability. As a curing agent to be combined with an epoxy resin, from the viewpoint of excellent handleability, storage stability and curability, a phenol resin-based curing agent and an imidazole-based curing agent, an acid anhydride-based curing agent and an imidazole-based curing agent, an amine-based curing agent And imidazole-based curing agents and imidazole-based curing agents alone are preferred. Among them, it is more preferable to use an imidazole-based curing agent which is excellent in rapid curing property alone since curing is achieved in a short time and productivity is improved. When curing is performed in a short time, the amount of volatile components such as low molecular weight components can be reduced, thereby further suppressing the generation of voids.
（ｂ１）フェノール樹脂系硬化剤
フェノール樹脂系硬化剤は、分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有するものであれば特に制限されない。フェノール樹脂系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド重縮合物、トリフェニルメタン型多官能フェノール及び各種多官能フェノール樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
(B1) Phenolic resin-based curing agent The phenolic resin-based curing agent is not particularly limited as long as it has two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule. Examples of the phenol resin-based curing agent include phenol novolak, cresol novolak, phenol aralkyl resin, cresol naphthol formaldehyde polycondensate, triphenylmethane-type polyfunctional phenol, and various polyfunctional phenol resins. These can be used singly or in combination of two or more.
エポキシ樹脂に対するフェノール樹脂系硬化剤の当量比（フェノール性水酸基／エポキシ基、モル比）は、硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、０．３〜１．５が好ましく、０．４〜１．０がより好ましく、０．５〜１．０が更に好ましい。この当量比が０．３以上であると、硬化性が向上して接着力が向上する傾向があり、１．５以下であると、未反応のフェノール性水酸基が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられて、絶縁信頼性が向上する傾向がある。 The equivalent ratio (phenolic hydroxyl group / epoxy group, molar ratio) of the phenol resin-based curing agent to the epoxy resin is preferably 0.3 to 1.5, from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness and storage stability, and 0. 4-1.0 is more preferable, and 0.5-1.0 is further more preferable. When the equivalent ratio is 0.3 or more, the curability tends to be improved and the adhesive strength tends to be improved. When the equivalent ratio is 1.5 or less, the unreacted phenolic hydroxyl group does not remain excessively. The water absorption rate is suppressed low, and the insulation reliability tends to be improved.
（ｂ２）酸無水物系硬化剤
酸無水物系硬化剤としては、例えば、メチルシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物及びエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテートが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
(B2) Acid anhydride-based curing agent As the acid anhydride-based curing agent, for example, methylcyclohexanetetracarboxylic acid dianhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride, and ethylene glycol bis Anhydrotrimellitate is mentioned. These can be used singly or in combination of two or more.
エポキシ樹脂に対する酸無水物系硬化剤の当量比（酸無水物基／エポキシ基、モル比）は、硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、０．３〜１．５が好ましく、０．４〜１．０がより好ましく、０．５〜１．０が更に好ましい。この当量比が０．３以上であると、硬化性が向上して接着力が向上する傾向があり、１．５以下であると、未反応の酸無水物が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられて、絶縁信頼性が向上する傾向がある。 The equivalent ratio (acid anhydride group / epoxy group, molar ratio) of the acid anhydride based curing agent to the epoxy resin is preferably 0.3 to 1.5, from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness and storage stability, 0.4-1.0 are more preferable, and 0.5-1.0 are still more preferable. When the equivalent ratio is 0.3 or more, the curability tends to be improved to improve the adhesion, and when it is 1.5 or less, the unreacted acid anhydride does not remain excessively. The water absorption rate is suppressed low, and the insulation reliability tends to be improved.
（ｂ３）アミン系硬化剤
アミン系硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、ドデカンジアミン等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
(B3) Amine-Based Curing Agent Examples of the amine-based curing agent include dicyandiamide and dodecanediamine. These can be used singly or in combination of two or more.
エポキシ樹脂に対するアミン系硬化剤の当量比（アミン／エポキシ基、モル比）は、硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、０．３〜１．５が好ましく、０．４〜１．０がより好ましく、０．５〜１．０が更に好ましい。この当量比が０．３以上であると、硬化性が向上して接着力が向上する傾向があり、１．５以下であると、未反応のアミンが過剰に残存することがなく、絶縁信頼性が向上する傾向がある。 The equivalent ratio (amine / epoxy group, molar ratio) of the amine curing agent to the epoxy resin is preferably 0.3 to 1.5, from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness and storage stability, and 0.4 to 1 .0 is more preferable, and 0.5 to 1.0 is more preferable. When the equivalent ratio is 0.3 or more, the curability tends to be improved and the adhesive strength tends to be improved. When the equivalent ratio is 1.5 or less, the unreacted amine does not remain excessively, and the insulation reliability There is a tendency to improve the sex.
（ｂ４）イミダゾール系硬化剤
イミダゾール系硬化剤としては、例えば、２−フェニルイミダゾール、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−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノ−２−フェニルイミダゾール、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体、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、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、及び、エポキシ樹脂とイミダゾール類の付加体が挙げられる。これらの中でも、硬化性、保存安定性及び接続信頼性に優れる観点から、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノ−２−フェニルイミダゾール、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’−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体、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール及び２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらをマイクロカプセル化した潜在性硬化剤として用いてもよい。
(B4) Imidazole-based curing agent Examples of the imidazole-based curing agent include 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1- Cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6 -[2'-Methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-undecylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine, 2, 4-diamino-6- [2′-ethyl-4′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s Triazine, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenyl-4,5- Examples thereof include dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, and adducts of epoxy resins and imidazoles. Among these, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1-cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate from the viewpoint of excellent curability, storage stability and connection reliability. 1-cyanoethyl 2-phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [4 2'-Ethyl-4'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid Acid adducts, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adducts, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole and 2-phenyl -4-methyl-5-hydroxymethylimidazole is preferred. These can be used singly or in combination of two or more. In addition, they may be used as microencapsulated latent curing agents.
イミダゾール系硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．１〜２０質量部が好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましい。この含有量が０．１質量部以上であると、硬化性が向上する傾向があり、２０質量部以下であると、金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化することがなく、接続不良が発生し難い傾向がある。 0.1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of epoxy resins, and, as for content of an imidazole series hardening | curing agent, 0.1-10 mass parts is more preferable. When the content is 0.1 parts by mass or more, the curability tends to be improved, and when the content is 20 parts by mass or less, the thermosetting resin composition may be cured before metal bonding is formed. There is a tendency that connection failure hardly occurs.
（ｂ５）ホスフィン系硬化剤
ホスフィン系硬化剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラ（４−メチルフェニル）ボレート及びテトラフェニルホスホニウム（４−フルオロフェニル）ボレートが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
(B5) Phosphine-based curing agent As the phosphine-based curing agent, for example, triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetra (4-methylphenyl) borate and tetraphenylphosphonium (4-fluorophenyl) borate It can be mentioned. These can be used singly or in combination of two or more.
ホスフィン系硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、０．１〜５質量部がより好ましい。この含有量が０．１質量部以上であると、硬化性が向上する傾向があり、１０質量部以下であると、金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化することがなく、接続不良が発生し難い傾向がある。 0.1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of epoxy resins, and, as for content of a phosphine type hardening agent, 0.1-5 mass parts is more preferable. When the content is 0.1 parts by mass or more, the curability tends to be improved, and when the content is 10 parts by mass or less, the thermosetting resin composition may be cured before metal bonding is formed. There is a tendency that connection failure hardly occurs.
（ｂ６）アゾ化合物
アゾ化合物は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
(B6) Azo Compound The azo compound may be used alone or in combination of two or more.
アゾ化合物の含有量は、アクリル樹脂１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。含有量が０．５質量部未満の場合、充分に硬化が進行しない場合があり、含有量が１０質量部を超える場合、硬化が急激に進行して反応点が多くなるため、分子鎖が短くなったり、未反応基が残存したりして信頼性が低下し易い傾向がある。 0.5-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of acrylic resins, and, as for content of an azo compound, 1-5 mass parts is more preferable. If the content is less than 0.5 parts by mass, curing may not proceed sufficiently, and if the content exceeds 10 parts by mass, the curing proceeds rapidly and the number of reaction points increases, so the molecular chain becomes short. And there is a tendency that the reliability tends to be lowered due to the remaining of unreacted groups.
（ｂ７）有機過酸化物
有機過酸化物としては、例えば、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネイト、パーオキシエステル等が挙げられる。有機過酸化物としては、保存安定性の観点から、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド及びパーオキシエステルが好ましい。更に、有機過酸化物としては、耐熱性の観点から、ハイドロパーオキサイド及びジアルキルパーオキサイドが好ましい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
(B7) Organic peroxides Examples of organic peroxides include ketone peroxides, peroxyketals, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, peroxydicarbonates and peroxy esters. As the organic peroxide, hydroperoxide, dialkyl peroxide and peroxy ester are preferable from the viewpoint of storage stability. Furthermore, as the organic peroxide, hydroperoxide and dialkyl peroxide are preferable from the viewpoint of heat resistance. These can be used singly or in combination of two or more.
有機過酸化物の含有量は、アクリル樹脂１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。含有量が０．５質量部未満の場合、充分に硬化が進行しない場合があり、含有量が１０質量部を超える場合、硬化が急激に進行して反応点が多くなるため、分子鎖が短くなったり、未反応基が残存したりして信頼性が低下し易い傾向がある。 0.5-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of acrylic resins, and, as for content of an organic peroxide, 1-5 mass parts is more preferable. If the content is less than 0.5 parts by mass, curing may not proceed sufficiently, and if the content exceeds 10 parts by mass, the curing proceeds rapidly and the number of reaction points increases, so the molecular chain becomes short. And there is a tendency that the reliability tends to be lowered due to the remaining of unreacted groups.
（（ｃ）高分子成分）
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分を更に含有していてもよい。熱硬化性樹脂、硬化剤等の、高分子成分以外の成分の重量平均分子量又は分子量は、通常、１００００未満である。高分子成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂及びアクリルゴムが挙げられる。その中でも、耐熱性及びフィルム形成性に優れる観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂及びポリカルボジイミド樹脂が好ましく、耐熱性及びフィルム形成性に更に優れる観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂及びアクリルゴムがより好ましい。これらの高分子成分は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
((C) Polymer component)
The thermosetting resin composition according to the present embodiment may further contain a polymer component having a weight average molecular weight of 10000 or more. The weight average molecular weight or molecular weight of components other than the polymer component, such as a thermosetting resin and a curing agent, is usually less than 10000. Examples of the polymer component include epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin, polyamide resin, polycarbodiimide resin, cyanate ester resin, acrylic resin, polyester resin, polyethylene resin, polyether sulfone resin, polyetherimide resin, polyvinyl acetal resin And urethane resins and acrylic rubbers. Among them, epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin, acrylic resin, acrylic rubber, cyanate ester resin and polycarbodiimide resin are preferable from the viewpoint of being excellent in heat resistance and film formability, and from the viewpoint of being further excellent in heat resistance and film formability. Epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin, acrylic resin and acrylic rubber are more preferable. These polymer components can be used singly or in combination of two or more.
高分子成分とアクリル樹脂との質量比は、特に制限されないが、高分子成分１質量部に対して、アクリル樹脂の含有量は０．０１〜１０質量部が好ましく、０．０５〜５質量部がより好ましく、０．１〜５質量部が更に好ましい。この質量比が０．０１質量部より小さいと、硬化性が低下し、接着力が低下する場合があり、１０質量部より大きいと、フィルム形成性が低下する場合がある。 The mass ratio of the polymer component to the acrylic resin is not particularly limited, but the content of the acrylic resin is preferably 0.01 to 10 parts by mass, and 0.05 to 5 parts by mass with respect to 1 part by mass of the polymer component. Is more preferable, and 0.1 to 5 parts by mass is further preferable. If the mass ratio is less than 0.01 parts by mass, the curability may be reduced and the adhesive strength may be reduced. If the mass ratio is more than 10 parts by mass, the film formability may be reduced.
高分子成分とエポキシ樹脂との質量比は、特に制限されないが、高分子成分１質量部に対して、エポキシ樹脂の含有量は０．０１〜５質量部が好ましく、０．０５〜４質量部がより好ましく、０．１〜３質量部が更に好ましい。この質量比が０．０１質量部より小さいと、硬化性が低下し、接着力が低下する場合があり、５質量部より大きいと、フィルム形成性及び膜形成性が低下する場合がある。 The mass ratio of the polymer component to the epoxy resin is not particularly limited, but the content of the epoxy resin is preferably 0.01 to 5 parts by mass, and 0.05 to 4 parts by mass with respect to 1 part by mass of the polymer component. Is more preferable, and 0.1 to 3 parts by mass is further preferable. If the mass ratio is less than 0.01 parts by mass, the curability may be reduced and the adhesive strength may be reduced. If the mass ratio is more than 5 parts by mass, the film formability and the film formability may be reduced.
高分子成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、熱硬化性樹脂組成物の基板及びチップへの貼付性に優れる観点から、１００℃以下が好ましく、８５℃以下がより好ましい。Ｔｇが１００℃を超える場合には、半導体チップに形成されたバンプ、基板に形成された電極又は配線パターン等の凹凸を熱硬化性樹脂組成物により埋め込むことが難しく、気泡が残存してボイドが発生し易い傾向がある。なお、Ｔｇとは、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７型）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気の条件で測定したときのＴｇである。 The glass transition temperature (Tg) of the polymer component is preferably 100 ° C. or less, more preferably 85 ° C. or less, from the viewpoint of excellent adhesion to the substrate and chip of the thermosetting resin composition. When the Tg exceeds 100 ° C., it is difficult to bury the bumps formed on the semiconductor chip, the electrodes formed on the substrate, the electrodes or the wiring pattern formed on the substrate with the thermosetting resin composition, and air bubbles remain to cause voids. It tends to occur. In addition, Tg is Tg when it measures on condition of 10 mg of sample amounts, 10 degreeC of temperature rising rates, and measurement atmosphere: air using DSC (Perkin-Elmer company make DSC-7 type | mold).
高分子成分の重量平均分子量は、ポリスチレン換算で１００００以上であるが、単独で良好なフィルム形成性を示すために、３００００以上が好ましく、４００００以上がより好ましく、５００００以上が更に好ましい。重量平均分子量が１００００未満であると、フィルム形成性が低下する傾向がある。なお、本明細書において、重量平均分子量とは、高速液体クロマトグラフィー（島津製作所製Ｃ−Ｒ４Ａ）を用いて、ポリスチレン換算で測定したときの重量平均分子量を意味する。 The weight average molecular weight of the polymer component is 10000 or more in terms of polystyrene, but is 30,000 or more, preferably 40,000 or more, and more preferably 50,000 or more, in order to exhibit good film forming property alone. When the weight average molecular weight is less than 10000, the film formability tends to be reduced. In addition, in this specification, a weight average molecular weight means the weight average molecular weight when it measures in polystyrene conversion using high performance liquid chromatography (C-R4A by Shimadzu Corp. make).
（（ｄ）フィラー）
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、粘度及び硬化物の物性を制御するため、及び、半導体チップ同士、又は半導体チップと基板とを接続した際のボイドの発生及び吸湿率の更なる抑制のために、フィラーを更に含有していてもよい。フィラーとしては、例えば、無機フィラー及び樹脂フィラーが挙げられる。無機フィラーとしては、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック、マイカ及び窒化ホウ素等の絶縁性無機フィラーが挙げられる。その中でも、シリカ、アルミナ、酸化チタン及び窒化ホウ素が好ましく、シリカ、アルミナ及び窒化ホウ素がより好ましい。絶縁性無機フィラーはウィスカーであってもよい。ウィスカーとしては、例えば、ホウ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、酸化亜鉛、珪酸カルシウム、硫酸マグネシウム及び窒化ホウ素が挙げられる。樹脂フィラーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリイミド、メタクリル酸メチル樹脂及びメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＭＢＳ）が挙げられる。フィラーは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。フィラーの形状、粒径、及び含有量は特に制限されない。
((D) filler)
In the thermosetting resin composition according to the present embodiment, in order to control the viscosity and physical properties of a cured product, generation of voids and moisture absorption when connecting semiconductor chips or between semiconductor chips and a substrate are further improved. It may further contain a filler for suppression. Examples of the filler include inorganic fillers and resin fillers. Examples of the inorganic filler include insulating inorganic fillers such as glass, silica, alumina, titanium oxide, carbon black, mica and boron nitride. Among them, silica, alumina, titanium oxide and boron nitride are preferable, and silica, alumina and boron nitride are more preferable. The insulating inorganic filler may be a whisker. The whiskers include, for example, aluminum borate, aluminum titanate, zinc oxide, calcium silicate, magnesium sulfate and boron nitride. Examples of the resin filler include polyurethane, polyimide, methyl methacrylate resin and methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer resin (MBS). The fillers may be used alone or in combination of two or more. The shape, particle size and content of the filler are not particularly limited.
絶縁信頼性に優れる観点から、フィラーは絶縁性であることが好ましい。本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、銀フィラー、はんだフィラー等の導電性の金属フィラーを含有していないことが好ましい。 The filler is preferably insulating from the viewpoint of excellent insulation reliability. It is preferable that the thermosetting resin composition which concerns on this embodiment does not contain electroconductive metal fillers, such as a silver filler and a solder filler.
フィラーは、表面処理によって物性を適宜調整されていてもよい。フィラーは、分散性及び接着力向上の観点から、表面処理されたフィラーであることが好ましい。表面処理剤としては、グリシジル系（エポキシ系）、アミン系、フェニル系、フェニルアミノ系、（メタ）アクリル系、ビニル系の化合物等が挙げられる。 The physical properties of the filler may be appropriately adjusted by surface treatment. The filler is preferably a surface-treated filler from the viewpoint of improving dispersibility and adhesion. Examples of the surface treatment agent include glycidyl type (epoxy type), amine type, phenyl type, phenylamino type, (meth) acrylic type and vinyl type compounds.
表面処理としては、表面処理のし易さから、エポキシシラン系、アミノシラン系、アクリルシラン系等のシラン化合物によるシラン処理が好ましい。表面処理剤としては、分散性、流動性、接着力に優れる観点から、グリシジル系、フェニルアミノ系、アクリル系及びメタクリル系の化合物が好ましい。その中でも、保存安定性の観点から、フェニル系、アクリル系及びメタクリル系の化合物がより好ましい。 The surface treatment is preferably a silane treatment with a silane compound such as an epoxysilane type, an aminosilane type or an acrylic silane type, in view of the easiness of the surface treatment. As a surface treatment agent, a glycidyl type, a phenyl amino type, an acryl type, and a methacryl type compound are preferable from a viewpoint which is excellent in dispersibility, fluidity | liquidity, and adhesive force. Among them, phenyl, acrylic and methacrylic compounds are more preferable from the viewpoint of storage stability.
フィラーの平均粒径は、フリップチップ接続時のかみ込み防止の観点から、１．５μｍ以下が好ましく、視認性（透明性）に優れる観点から、１．０μｍ以下がより好ましい。フィラーの粒径は、粒子の長軸径を意味する。 The average particle diameter of the filler is preferably 1.5 μm or less from the viewpoint of preventing biting at the time of flip chip connection, and more preferably 1.0 μm or less from the viewpoint of excellent visibility (transparency). The particle size of the filler means the major axis diameter of the particles.
樹脂フィラーは無機フィラーに比べて、２６０℃等の高温で柔軟性を付与することができるため、耐リフロ性向上に適している。また、柔軟性付与が可能であるため、フィルム形成性向上にも効果がある。 The resin filler can impart flexibility at a high temperature such as 260 ° C., as compared with the inorganic filler, and thus is suitable for improving the reflow resistance. In addition, since it is possible to impart flexibility, it is also effective in improving film formability.
フィラーの含有量は、熱硬化性樹脂組成物の固形分（溶媒以外の成分）全体を基準として、３０〜９０質量％が好ましく、４０〜８０質量％がより好ましい。この含有量が３０質量％未満では、放熱性が低く、また、ボイド発生、吸湿率が大きくなる等の傾向がある。この含有量が９０質量％を超えると、粘度が高くなって熱硬化性樹脂組成物の流動性の低下及び接続部へのフィラーの噛み込み（トラッピング）が生じ、接続信頼性が低下する傾向がある。 The content of the filler is preferably 30 to 90% by mass, and more preferably 40 to 80% by mass, based on the entire solid content (components other than the solvent) of the thermosetting resin composition. If the content is less than 30% by mass, the heat dissipation property tends to be low, and the generation of voids and the moisture absorption rate tend to be large. If the content exceeds 90% by mass, the viscosity becomes high, the flowability of the thermosetting resin composition decreases, the filler bites into the connection portion (trapping) occurs, and the connection reliability tends to decrease. is there.
（（ｅ）フラックス剤）
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、フラックス剤（すなわち、フラックス活性（酸化物及び不純物を除去する活性）を示すフラックス活性剤）を更に含有していてもよい。フラックス剤としては、例えば、イミダゾール類及びアミン類等の非共有電子対を有する含窒素化合物、カルボン酸類、フェノール類及びアルコール類が挙げられる。アルコール等に比べて有機酸（２−メチルグルタル酸等のカルボン酸類など）がフラックス活性を強く発現し、接続性が向上する。
((E) flux agent)
The thermosetting resin composition according to the present embodiment may further contain a flux agent (i.e., a flux activator exhibiting a flux activity (activity for removing oxides and impurities)). Examples of the flux agent include nitrogen-containing compounds having non-covalent electron pairs such as imidazoles and amines, carboxylic acids, phenols and alcohols. The organic acid (carboxylic acid such as 2-methylglutaric acid etc.) strongly expresses flux activity compared to alcohol etc., and connectivity is improved.
フラックス剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の固形分（溶媒以外の成分）全体を基準として、０．００５〜０．０５質量％が好ましい。 As for content of a flux agent, 0.005-0.05 mass% is preferable on the basis of the whole solid (components other than a solvent) of a thermosetting resin composition.
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、イオントラッパー、酸化防止剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、レベリング剤等の添加剤を更に含有していてもよい。添加剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。添加剤の含有量は、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。 The thermosetting resin composition according to the present embodiment may further contain an additive such as an ion trapper, an antioxidant, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, or a leveling agent. The additives may be used alone or in combination of two or more. The content of the additive may be appropriately adjusted so that the effects of each additive are exhibited.
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を２００℃で５秒保持したときの硬化反応率は、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。２００℃（はんだ溶融温度以下）／５秒の硬化反応率が８０％より低いと、接続時（はんだ溶融温度以上）ではんだが飛散・流動し、接続信頼性及び絶縁信頼性が低下し易い。硬化反応率は、未硬化の熱硬化性樹脂組成物１０ｍｇをアルミパンに入れた後、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７型）を用いて昇温速度２０℃／ｍｉｎ、３０〜３００℃の温度範囲で測定することにより得ることができる。 80% or more is preferable and 90% or more of a curing reaction rate when the thermosetting resin composition which concerns on this embodiment is hold | maintained at 200 degreeC for 5 seconds is more preferable. When the curing reaction rate at 200 ° C. (below the solder melting temperature) / 5 seconds is lower than 80%, the solder scatters and flows at the time of connection (above the solder melting temperature), and the connection reliability and the insulation reliability tend to be reduced. The curing reaction rate was 30 to 300 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min using DSC (Perkin Elmer DSC-7 type) after putting 10 mg of uncured thermosetting resin composition in an aluminum pan. It can be obtained by measuring in the temperature range.
熱硬化性樹脂組成物の硬化系がラジカル重合である場合、熱硬化性樹脂組成物がアニオン重合性のエポキシ樹脂（特に、重量平均分子量１００００未満のエポキシ樹脂）を含有すると、硬化反応率を８０％以上に調整することが難しい場合がある。熱硬化性樹脂組成物がアクリル樹脂及びエポキシ樹脂を含有する場合、エポキシ樹脂の含有量は、アクリル樹脂８０質量部に対して、２０質量部以下が好ましい。 When the curing system of the thermosetting resin composition is radical polymerization, when the thermosetting resin composition contains an anionic polymerizable epoxy resin (in particular, an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 10000), the curing reaction rate is 80 It may be difficult to adjust to more than%. When the thermosetting resin composition contains an acrylic resin and an epoxy resin, the content of the epoxy resin is preferably 20 parts by mass or less with respect to 80 parts by mass of the acrylic resin.
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、２００℃以上の高温での圧着に用いることができる。また、はんだ等の金属を溶融させて接続を形成するフリップチップパッケージでは、更に優れた硬化性が発現する。 The thermosetting resin composition according to the present embodiment can be used for pressure bonding at a high temperature of 200 ° C. or higher. Moreover, in the flip chip package which fuse | melts metals, such as a solder, and forms a connection, still more outstanding hardenability expresses.
本実施形態に係る接着剤層は、生産性が向上する観点から、予め準備された接着フィルムによって形成された層であることが好ましい。接着剤フィルムの作製方法の例を以下に示す。 The adhesive layer according to the present embodiment is preferably a layer formed of an adhesive film prepared in advance from the viewpoint of improving the productivity. An example of a method for producing an adhesive film is shown below.
まず、必要に応じて、熱硬化性樹脂、硬化剤、高分子成分、フィラー、その他の添加剤等を有機溶媒中に加えた後に攪拌混合、混錬等により溶解又は分散させて樹脂ワニスを調製する。次いで、離型処理を施した基材フィルム上に、ナイフコーター、ロールコーター、アプリケーター、ダイコーター、コンマコーター等を用いて樹脂ワニスを塗布した後、加熱により有機溶媒を減少させて、基材フィルム上に接着剤フィルムを形成する。また、加熱により有機溶媒を減少させる前に、樹脂ワニスをウエハ等にスピンコートして膜を形成した後、溶媒乾燥を行う方法によりウエハ上に接着剤フィルムを形成してもよい。 First, if necessary, a thermosetting resin, a curing agent, a polymer component, a filler, other additives and the like are added to an organic solvent and then dissolved or dispersed by stirring, mixing, etc. to prepare a resin varnish. Do. Next, a resin varnish is applied on the substrate film subjected to the release treatment using a knife coater, a roll coater, an applicator, a die coater, a comma coater or the like, and then the organic solvent is reduced by heating to form a substrate film. Form an adhesive film on top. In addition, before reducing the organic solvent by heating, a resin varnish may be spin-coated on a wafer or the like to form a film, and then an adhesive film may be formed on the wafer by a method of solvent drying.
基材フィルムとしては、有機溶媒を揮発させる際の加熱条件に耐え得る耐熱性を有するものであれば特に制限はなく、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、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。基材フィルムとしては、これらのフィルムのうちの１種からなる単層のものに限られず、２種以上のフィルムからなる多層フィルムであってもよい。 The substrate film is not particularly limited as long as it has heat resistance that can withstand the heating conditions at the time of volatilizing the organic solvent, and a polyester film, a polypropylene film, a polyethylene terephthalate film, a polyimide film, a polyetherimide film, a poly An ether naphthalate film, a methyl pentene film, etc. are mentioned. The base film is not limited to a single layer film of one of these films, and may be a multilayer film of two or more films.
塗布後の樹脂ワニスから有機溶媒を揮発させる際の条件は、具体的には、５０〜２００℃、０．１〜９０分間の加熱を行うことが好ましい。実装後のボイド及び粘度調製に影響がなければ、有機溶媒が１．５％以下まで揮発する条件とすることが好ましい。 Specifically, the conditions for volatilizing the organic solvent from the resin varnish after application are preferably heating at 50 to 200 ° C. for 0.1 to 90 minutes. It is preferable to set conditions to volatilize the organic solvent to 1.5% or less if there is no influence on the void and viscosity adjustment after mounting.
以下、実施例を挙げて本発明を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。 Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
＜接着剤フィルムの作製＞
接着剤フィルムの作製に使用した化合物を以下に示す。
<Production of adhesive film>
The compounds used to make the adhesive film are shown below.
（ａ）熱硬化性樹脂
アクリル樹脂
・エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート（新中村化学工業株式会社製、Ａ−９３００）
・フルオレン骨格を有するアクリレート化合物（大阪ガスケミカル株式会社製、ＥＡ０２００、アクリロイル基の官能基数：２）
エポキシ樹脂
・トリフェノールメタン骨格を有する多官能固形エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、ＥＰ１０３２Ｈ６０）
・ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、ＹＬ９８３Ｕ）
(A) Thermosetting resin acrylic resin · ethoxylated isocyanuric acid triacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., A-9300)
-Acrylate compound having a fluorene skeleton (manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd., EA 0200, functional group number of acryloyl group: 2)
Epoxy resin · Multifunctional solid epoxy resin with triphenolmethane skeleton (Japan Epoxy Resins Co., Ltd. EP1032H60)
・ Bisphenol F type liquid epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd., YL983U)
（ｂ）硬化剤
・ジクミル過酸化物（日油株式会社製、パークミルＤ）
・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体（四国化成株式会社製、２ＭＡＯＫ−ＰＷ）
(B) Hardening agent, dicumyl peroxide (manufactured by NOF Corporation, Park Mill D)
・ 2,4-Diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., 2MAOK-PW)
（ｃ）高分子成分
・フェノキシ樹脂（東都化成株式会社製、ＺＸ１３５６、Ｔｇ：約７１℃、重量平均分子量：約６３０００）
・アクリルゴム（日立化成株式会社製、ＫＨ−Ｃ８６５、Ｔｇ：０〜１２℃、重量平均分子量：４５００００〜６５００００）
(C) Polymer component / phenoxy resin (manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd., ZX1356, Tg: about 71 ° C., weight average molecular weight: about 63,000)
Acrylic rubber (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., KH-C865, Tg: 0 to 12 ° C., weight average molecular weight: 45,000 to 65,000)
（ｄ）フィラー
無機フィラー
・シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＳＥ２０５０、平均粒径：０．５μｍ）
・エポキシシランで表面処理されたシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＳＥ２０５０ＳＥＪ、平均粒径：０．５μｍ）
・メタクリル表面処理ナノシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＹＡ０５０Ｃ−ＳＭ、以下「ＳＭナノシリカ」と表記する、平均粒径：約５０ｎｍ）
樹脂フィラー
・有機フィラー（ロームアンドハースジャパン（株）製、ＥＸＬ−２６５５：コアシェルタイプ有機微粒子）
(D) Filler inorganic filler / silica filler (Admatex Co., Ltd., SE2050, average particle size: 0.5 μm)
-Silica filler surface-treated with epoxysilane (Admatex Co., Ltd., SE2050 SEJ, average particle size: 0.5 μm)
・ Methacryl surface-treated nano silica filler (manufactured by Admatex Co., Ltd., YA050C-SM, hereinafter referred to as “SM nano silica”, average particle diameter: about 50 nm)
Resin filler and organic filler (manufactured by Rohm and Haas Japan Ltd., EXL-2655: Core-shell type organic fine particles)
（ｅ）フラックス剤（カルボン酸）
・２−メチルグルタル酸（アルドリッチ製、融点：約７７℃、以下「グルタル酸」と表記する）
(E) Flux agent (carboxylic acid)
2-Methylglutaric acid (manufactured by Aldrich, melting point: about 77 ° C., hereinafter referred to as “glutaric acid”)
（製造例１）
表１に示す配合量（単位：質量部）のアクリル樹脂（Ａ９３００）、無機フィラー（ＳＥ２０５０、ＳＥ２０５０ＳＥＪ及びＳＭナノシリカ）及び樹脂フィラー（ＥＸＬ２６５５）を、不揮発分（固形分（溶媒以外の成分）、ここでの溶媒はメチルエチルケトン）濃度６０質量％になるようにメチルエチルケトンに加えた。次いで、Φ１．０ｍｍ、Φ２．０ｍｍのビーズを、メチルエチルケトンに加えたアクリル樹脂及び無機フィラーの合計量と同じ量加え、ビーズミル（フリッチュ・ジャパン株式会社製、遊星型微粉砕機Ｐ−７）で３０分撹拌した。その後、高分子成分としてのフェノキシ樹脂（ＺＸ１３５６）を加え、再度、ビーズミルで３０分撹拌した。撹拌後、硬化剤（パークミルＤ）を添加して攪拌し、ビーズをろ過によって除去してワニスを得た。得られたワニスを小型精密塗工装置（株式会社廉井精機製）で塗工し、クリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）で乾燥（７０℃／１０ｍｉｎ）して、接着剤フィルムを得た。
(Production Example 1)
The acrylic resin (A9300), the inorganic filler (SE2050, SE2050SEJ and SM nanosilica) and the resin filler (EXL 2655) of the compounding amounts (unit: mass part) shown in Table 1 are nonvolatile components (solid components (components other than solvent), here The solvent was added to methyl ethyl ketone so that the concentration of methyl ethyl ketone) became 60% by mass. Next, add the beads of 1.0 1.0 mm and Φ 2.0 mm to the same amount as the total amount of acrylic resin and inorganic filler added to methyl ethyl ketone, and add 30 to 30 using a bead mill (planet pulverizer P-7 manufactured by Fritsch Japan Co., Ltd.) Stirred for a minute. Thereafter, phenoxy resin (ZX1356) as a polymer component was added, and the mixture was stirred again for 30 minutes with a bead mill. After stirring, a curing agent (Parkmill D) was added and stirred, and the beads were removed by filtration to obtain a varnish. The obtained varnish was coated with a small-sized precision coating apparatus (manufactured by Haruka Seiki Co., Ltd.) and dried (70 ° C./10 min) in a clean oven (manufactured by ESPEC) to obtain an adhesive film.
（製造例２及び３）
使用した材料を表１に示すように変更したこと以外は製造例１と同様にして、接着剤フィルムを得た。なお、フラックス剤は、熱硬化性樹脂と同時に添加した。
(Production Examples 2 and 3)
An adhesive film was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the materials used were changed as shown in Table 1. The fluxing agent was added simultaneously with the thermosetting resin.
＜半導体装置の製造＞
（実施例１）
対向するステージ及び圧着ヘッドを有する２台の押圧部材１，２（ＦＣＢ３、パナソニック製）を準備し、押圧部材１を仮圧着用部材として用い、押圧部材２を本圧着用押圧部材として用いて、以下の手順で半導体装置を製造した。
作製した製造例１の接着剤フィルムを切り抜き（８ｍｍ×８ｍｍ×０．０４５ｍｍｔ）、半導体チップ（チップサイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．４ｍｍｔ、接続部の金属：Ａｕ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ ＩＰ８０、ＷＡＬＴＳ製）上に貼付した。次いで、接着剤フィルムを貼付した半導体チップを、仮圧着用押圧部材としての押圧部材１のステージ上に供給した。このステージ上の半導体チップと、はんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．１５ｍｍｔ、接続部の金属：銅ピラー＋はんだ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだ計約４５μｍ、バンプ数１０４８ピン、ピッチ８０μｍ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ ＣＣ８０、ＷＡＬＴＳ製）とをそれぞれの接続部が互いに対向するように位置合わせした。その後、半導体チップ、接着剤フィルム及び半導体チップからなる積層体を、圧着ヘッドとステージの間に挟んで加圧及び加熱して、半導体チップ同士を仮圧着した。次いで、仮圧着後の積層体を、本圧着用押圧部材としての押圧部材２で挟むことで加熱及び加圧して、半導体チップ同士を電気的に接続した。
仮圧着条件及び本圧着条件は下記のとおりである。これら条件は、得られる半導体装置に関するボイド評価及び接続評価が「Ａ」となるように設定された。
・仮圧着条件
圧着ヘッドの温度：８０℃、荷重：７５Ｎ、ステージ温度：８０℃
・本圧着条件
圧着ヘッドの温度：２８０℃、荷重：７５Ｎ、ステージ温度：８０℃
２台の押圧部材１，２を同時に並行して稼働させながら、半導体装置を複数連続して製造した。仮圧着及び本圧着に要した製造時間、半導体装置１パッケージ（ＰＫＧ）あたりの製造時間、及び、１時間あたりの半導体装置の生産数（ＵＰＨ）の結果を表２に示す。
<Manufacturing of semiconductor devices>
Example 1
Using two
The adhesive film of Production Example 1 prepared is cut out (8 mm × 8 mm × 0.045 mm t ), semiconductor chip (chip size: 10 mm × 10 mm × 0.4 mm t , metal of connection part: Au, product name: WALTS-TEG It affixed on IP80 (made by WALTS). Subsequently, the semiconductor chip to which the adhesive film was attached was supplied onto the stage of the
The temporary pressure bonding conditions and the main pressure bonding conditions are as follows. These conditions were set so that void evaluation and connection evaluation regarding the obtained semiconductor device would be “A”.
Temporary crimping conditions Temperature of crimping head: 80 ° C, load: 75N, stage temperature: 80 ° C
· Crimping condition Temperature of crimping head: 280 ° C, load: 75N, stage temperature: 80 ° C
A plurality of semiconductor devices were continuously manufactured while simultaneously operating the two
（１）ボイド評価
超音波映像診断装置（Ｉｎｓｉｇｈｔ−３００、インサイト製）により、得られた半導体装置の外観画像を撮り、スキャナＧＴ−９３００ＵＦ（ＥＰＳＯＮ社製）で半導体チップ上の接着剤層の画像を取り込んだ。画像処理ソフトＡｄｏｂｅ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）を用いて、色調補正、二階調化によりボイド部分を識別し、ヒストグラムにより接着剤層におけるボイド部分の占める割合を算出した。半導体チップ上の接着剤層の面積を１００％とした。ボイドの専有面積が１０％以下の場合を「Ａ」と、１０％を超える場合を「Ｂ」と判定した。
(1) Void evaluation An external appearance image of the obtained semiconductor device is taken by an ultrasonic image diagnostic apparatus (Insight-300, manufactured by In-site), and an adhesive layer on the semiconductor chip is formed by a scanner GT-9300UF (manufactured by EPSON). I took an image. Image processing software Adobe Photoshop (registered trademark) was used to identify the void portion by color tone correction and two gradations, and the proportion of the void portion in the adhesive layer was calculated by a histogram. The area of the adhesive layer on the semiconductor chip was 100%. The case where the occupied area of the void was 10% or less was determined as “A”, and the case where it exceeded 10% was determined as “B”.
（２）接続評価
作製した半導体装置の接続抵抗値を、マルチメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製、商品名「Ｒ６８７１Ｅ」）を用いて測定することにより、実装後の初期導通を評価した。ペリフェラル部分の内周の初期接続抵抗値が４５Ω以下で、かつ、外周の初期接続抵抗値が８５Ω以下の場合を「Ａ」とし、内周の初期接続抵抗値が４５Ωを超える場合、外周の初期接続抵抗値が８５Ωを超える場合、及び、導通していない（抵抗値が表示されない）場合を全て「Ｂ」とした。
(2) Connection Evaluation The initial resistance after mounting was evaluated by measuring the connection resistance value of the manufactured semiconductor device using a multimeter (manufactured by ADVANTEST, trade name “R6871E”). When the initial connection resistance value of the inner periphery of the peripheral part is 45 Ω or less and the initial connection resistance value of the outer periphery is 85 Ω or less is “A”, and the initial connection resistance value of the inner periphery exceeds 45 Ω The case where the connection resistance value exceeds 85Ω and the case where the connection resistance is not conducted (the resistance value is not displayed) are all "B".
（比較例１）
２台の押圧部材１，２を同じ圧着条件で同時に平行して稼働させながら、製造例１の接着剤フィルムを用いて以下の手順で複数の半導体装置を製造した。
押圧部材１，２のそれぞれのステージ上で半導体チップとバンプ付半導体チップとを位置合わせした。その後、押圧部材の圧着ヘッドとステージとで加圧しながら、圧着ヘッドの温度を１秒間で２８０℃まで昇温させた後、その状態で２秒間保持した。これにより、半導体チップとバンプ付半導体チップとを互いに圧着するとともに、電気的に接続した。圧着にかかった時間の合計は３秒であった。その後、圧着ヘッドの温度を２８０℃から半導体チップ供給温度の８０℃まで冷却した。上記の圧着の条件は、半導体装置のボイド評価及び接続評価が「Ａ」となるように設定された。
各段階に要した製造時間、半導体装置１パッケージ（ＰＫＧ）あたりの製造時間、及び、１時間あたりのパッケージの生産数（ＵＰＨ）の結果を表２に示す。
(Comparative example 1)
A plurality of semiconductor devices were manufactured according to the following procedure using the adhesive film of Production Example 1 while simultaneously operating the two
The semiconductor chip and the semiconductor chip with bumps were aligned on the respective stages of the
Table 2 shows the results of the manufacturing time required for each step, the manufacturing time per package of semiconductor devices (PKG), and the number of packages produced per hour (UPH).
（実施例２）
製造例２の接着剤フィルムを用いたこと以外は実施例１と同様にして半導体装置を製造した。結果を表３に示す。
(Example 2)
A semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the adhesive film of Production Example 2 was used. The results are shown in Table 3.
（比較例２）
製造例２の接着剤フィルムを用いたこと以外は比較例１と同様にして半導体装置を製造した。結果を表３に示す。
(Comparative example 2)
A semiconductor device was manufactured in the same manner as Comparative Example 1 except that the adhesive film of Manufacturing Example 2 was used. The results are shown in Table 3.
（実施例３）
製造例３の接着剤フィルムを用いたこと以外は実施例１と同様にして半導体装置を製造した。結果を表４に示す。
(Example 3)
A semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the adhesive film of Production Example 3 was used. The results are shown in Table 4.
（比較例３）
製造例３の接着剤フィルムを用い、圧着ヘッドの温度を１秒間で２８０℃まで昇温させた後、４秒間保持して、圧着にかかった時間の合計が５秒であったこと以外は比較例１と同様にして半導体装置を製造した。結果を表４に示す。
(Comparative example 3)
The temperature of the pressure bonding head was raised to 280 ° C. in 1 second using the adhesive film of Production Example 3, and then held for 4 seconds, and the total time taken for the pressure bonding was 5 seconds, and the comparison was made A semiconductor device was manufactured in the same manner as Example 1. The results are shown in Table 4.
表２〜４の結果から明らかなように、本実施形態に係る方法によれば、半導体装置の製造時間を短くすることができ、１時間あたりの半導体装置の生産数（ＵＰＨ）を多くすることができる。 As apparent from the results of Tables 2 to 4, according to the method according to this embodiment, the manufacturing time of the semiconductor device can be shortened, and the number of semiconductor devices manufactured per hour (UPH) can be increased. Can.
１…半導体チップ、２…基板、３…積層体、５…インターポーザー、１０…半導体チップ本体、１５，１６…配線、２０…基板本体、３０，３２，３３…バンプ、３４…貫通電極、４０…接着剤層、４１，４４…圧着ヘッド、４２，４５…ステージ、４３，４６…押圧装置、５０…インターポーザー本体、１００，２００，３００，４００，５００…半導体装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体チップと、前記基板又は前記他の半導体チップと、これらの間に配置された前記接着剤層とを有し、前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とが対向配置されている、積層体を、対向する一対の仮圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより前記半導体チップに前記基板又は前記他の半導体チップを仮圧着する工程と、
前記積層体を、前記仮圧着用押圧部材とは別に準備された、対向する一対の本圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程と、
をこの順に備え、
前記一対の仮圧着用押圧部材のうち少なくとも一方が、前記積層体を加熱及び加圧する時に、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、及び前記基板又は前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱され、
前記一対の本圧着用押圧部材のうち少なくとも一方が、前記積層体を加熱及び加圧する時に、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は前記基板若しくは前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱され、
前記半導体チップが、半導体ウエハのダイシングによって形成された後、前記仮圧着用押圧部材によってピックアップされて前記基板又は前記他の半導体チップ上まで搬送され、前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とが対向配置されるように位置合わせされてから、前記積層体が加熱及び加圧され、
前記一対の本圧着用押圧部材のうち少なくとも一方が、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は前記基板若しくは前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱された状態を維持しながら、複数の半導体装置を連続的に製造する、方法。 A surface comprising a semiconductor chip, a substrate and / or another semiconductor chip, and an adhesive layer interposed therebetween, wherein the semiconductor chip, the substrate, and the other semiconductor chip are each formed of a metal material. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a connection portion having a connection portion, wherein the connection portion of the semiconductor chip and the connection portion of the substrate or the other semiconductor chip are electrically connected by metal bonding,
The semiconductor chip, the substrate or the other semiconductor chip, and the adhesive layer disposed therebetween, the connection portion of the semiconductor chip and the connection portion of the substrate or the other semiconductor chip Heat and pressure by sandwiching the laminate, which is disposed opposite to each other, between the pair of opposing temporary pressing members, thereby temporarily pressing the substrate or the other semiconductor chip onto the semiconductor chip;
The laminated body is heated and pressed by being sandwiched between a pair of opposing main pressure contact pressing members prepared separately from the temporary pressure contact pressing member, whereby the connecting portion of the semiconductor chip and the substrate or the other Electrically connecting the connection portion of the semiconductor chip by metal bonding;
And in this order,
The melting point of the metal material forming the surface of the connecting portion of the semiconductor chip when at least one of the pair of temporary pressure-bonding pressing members heats and presses the laminate, and the substrate or the other semiconductor It is heated to a temperature lower than the melting point of the metal material that forms the surface of the chip connection,
The melting point of the metal material forming the surface of the connection portion of the semiconductor chip, or the substrate or the other semiconductor, when at least one of the pair of main pressure bonding pressing members heats and presses the laminate. It is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of at least one of the melting points of the metal material forming the surface of the connection portion of the chip ,
After the semiconductor chip is formed by dicing the semiconductor wafer, it is picked up by the temporary pressure bonding pressing member and conveyed onto the substrate or the other semiconductor chip, and the connection portion of the semiconductor chip and the substrate or the other Are aligned so as to be disposed opposite to the connection portion of the semiconductor chip, and then the laminate is heated and pressurized,
At least one of the pair of main pressure bonding pressing members forms the melting point of the metal material forming the surface of the connection portion of the semiconductor chip or the surface of the connection portion of the substrate or the other semiconductor chip A method of continuously manufacturing a plurality of semiconductor devices while maintaining a state of being heated to a temperature equal to or higher than at least one of the melting points of the metallic materials present .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015168049A JP6544146B2 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015168049A JP6544146B2 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017045890A JP2017045890A (en) | 2017-03-02 |
| JP6544146B2 true JP6544146B2 (en) | 2019-07-17 |
Family
ID=58211694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015168049A Active JP6544146B2 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6544146B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018225191A1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | 日立化成株式会社 | Film-like adhesive for semiconductors, semiconductor device production method, and semiconductor device |
| KR102455212B1 (en) * | 2017-12-18 | 2022-10-17 | 쇼와덴코머티리얼즈가부시끼가이샤 | Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method and adhesive |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2786700B2 (en) * | 1989-11-29 | 1998-08-13 | 株式会社日立製作所 | Method and apparatus for manufacturing semiconductor integrated circuit device |
| JP6047888B2 (en) * | 2012-02-24 | 2016-12-21 | 日立化成株式会社 | Adhesive for semiconductor and method for manufacturing semiconductor device |
| JPWO2013133015A1 (en) * | 2012-03-07 | 2015-07-30 | 東レ株式会社 | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus |
-
2015
- 2015-08-27 JP JP2015168049A patent/JP6544146B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017045890A (en) | 2017-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6504263B2 (en) | Adhesive for semiconductor, semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| JP6477971B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2017220519A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
| JP2017045891A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2019137866A (en) | Adhesive for semiconductor, semiconductor device, and manufacturing method therefor | |
| JP2024023787A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP6544146B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP7176532B2 (en) | Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, and adhesive | |
| JP2017122193A (en) | Semiconductor adhesive and method for producing semiconductor device | |
| JP6859708B2 (en) | How to manufacture semiconductor devices | |
| TWI820200B (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP7172167B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor adhesive used therefor | |
| JP2017171817A (en) | Adhesive for semiconductor, semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
| JP6690308B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2017103289A (en) | Adhesive for semiconductor, semiconductor device, and method for manufacturing the same | |
| JP2017203138A (en) | Adhesive for semiconductor, semiconductor device and manufacturing method therefor | |
| JP2022043572A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
| JP2017103304A (en) | Adhesive for semiconductor, semiconductor device, and method for manufacturing the same | |
| JP2017103303A (en) | Adhesive for semiconductor, semiconductor device, and method for manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180627 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190312 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190314 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190510 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190521 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190603 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6544146 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |