JPWO2009001492A1 - 接着フィルムおよびこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

本発明の接着フィルムは、半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とを接合するために用いる接着フィルムであって、前記接着フィルムが、エポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、重量平均分子量６，０００以下のアクリル系オリゴマーとを含む樹脂組成物で構成され、かつ前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５〜４であることを特徴とする。また、本発明の半導体装置は、上記に記載の接着フィルムを用いて半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とが接合されていることを特徴とする。

Description

本発明は、接着フィルムおよびこれを用いた半導体装置に関する。

近年の電子機器の小型化・薄型化に伴い、半導体素子を基板に高密度に実装した半導体パッケージが用いられるようになっている。通常、このような半導体パッケージは、半導体素子と基板とを接着フィルムで接合する接合工程と、半導体素子と基板とをボンディングワイヤーで電気的に導通するワイヤーボンディング工程と、半導体素子を封止樹脂で封止する封止工程とを経て生産される。（例えば、特許文献１：特開２００３−６０１２７号公報参照）。

ここで、用いられる接着フィルムには、半導体素子と基板とを接合する機能と、基板の凹凸を埋め込む機能等とが要求される。従来の接着フィルムでは、封止樹脂を封止する封止工程における加熱と圧力とにより接着フィルムが軟化し、基板の凹凸を埋め込むものであった。

しかし近年、半導体素子を多段に積層して基板に高密度で実装された半導体パッケージが用いられるようになり、半導体素子を多段に積層するために前記ワイヤーボンディング工程の時間が長くなってきた。そのため、接着フィルムが硬化しすぎて前記封止工程で十分に軟化せず、基板の凹凸を埋め込むことができない場合があった。

本発明の目的は、前記接合工程における加熱により接着フィルムが軟化し、基板の凹凸に対する埋め込み性（初期埋め込み性）が向上した接着フィルムおよびその接着フィルムを用いた半導体装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、下記（１）〜（１６）に記載の本発明は、
（１）半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とを接合するために用いる接着フィルムであって、前記接着フィルムが、エポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、重量平均分子量６，０００以下のアクリル系オリゴマーとを含む樹脂組成物で構成され、かつ前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５〜４であることを特徴とする接着フィルム。
（２）前記アクリル系オリゴマーのガラス転移温度が、−３０℃以下である上記（１）に記載の接着フィルム。
（３）前記アクリル系オリゴマーの含有量は、前記樹脂組成物全体の５〜３０重量％である上記（１）または（２）に記載の接着フィルム。
（４）前記アクリル系オリゴマーは、カルボキシル基およびグリシジル基の少なくとも一方を有するものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の接着フィルム。
（５）前記アクリル系オリゴマーは、常温で液状である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の接着フィルム。
（６）前記樹脂組成物は、硬化剤を含むものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の接着フィルム。
（７）前記硬化剤は、液状フェノール化合物を含むものである上記（６）に記載の接着フィルム。
（８）前記樹脂組成物は、さらに硬化触媒を含むものである上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の接着フィルム。
（９）前記硬化触媒は、イミダゾール化合物を含むものである上記（８）に記載の接着フィルム。
（１０）前記硬化触媒の融点が、１５０℃以上である上記（８）または（９）に記載の接着フィルム。
（１１）前記接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、８０Ｐａ・ｓ以下である上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の接着フィルム。
（１２）１７５℃で２時間熱処理した後の硬化物の１７５℃での弾性率が３０ＭＰａ以上となるものである上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の接着フィルム。
（１３）基板の一方の面側に、第１半導体素子、接着層および第２半導体素子がこの順に積層されてなり、前記第１半導体素子の機能面に形成された端子と基板とをボンディングワイヤーにて電気的に接続してなり、前記ボンディングワイヤーの前記端子付近の部位が、前記接着層内を通過してなる半導体装置の前記接着層として用いる接着フィルムであって、前記接着フィルムは、エポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、重量平均分子量６，０００以下のアクリル系オリゴマーとを含む樹脂組成物で構成され、かつ前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５〜４であることを特徴とする接着フィルム。
（１４）前記第２半導体素子の平面視での面積が、前記第１半導体素子の平面視での面積とほぼ同じである上記（１３）に記載の接着フィルム。
（１５）前記第２半導体素子の平面視での面積が、前記第１半導体素子の平面視での面積よりも大きいものである上記（１３）に記載の接着フィルム。
（１６）上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載の接着フィルムを用いて半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とが接合されていることを特徴とする半導体装置。

図１は、接着フィルムの接着状態を模式的に示す模式図である。 図２は、半導体装置を製造する一方法のフロー図である。 図３は、半導体装置の一例を示す模式的に示す模式図である。 図４は、半導体装置の一例を示す模式的に示す模式図である。

以下、本発明の接着フィルムおよび半導体装置について詳細に説明する。
本発明の接着フィルムは、半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とを接合するために用いる接着フィルムであって、前記接着フィルムが、エポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、重量平均分子量６，０００以下のアクリル系オリゴマーとを含む樹脂組成物で構成され、かつ前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５〜４であることを特徴とする。
また、本発明の半導体装置は、上記に記載の接着フィルムを用いて半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とが接合されていることを特徴とする。

まず、接着フィルムについて説明する。
図１に示すように接着フィルム１は、半導体素子２と基板３との接続（ａ）または半導体素子２と半導体素子２を接続（ｂ）するために用いる。
接着フィルム１は、エポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、重量平均分子量が６，０００以下のアクリル系オリゴマーとを含む樹脂組成物で構成されている。これにより、基板の凹凸の埋め込み性と、耐熱性・密着性のバランスに優れる。

前記樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む。これにより、接着フィルム１に耐熱性と接着性を付与することができる。
前記エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても良い。これらの中でもノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、耐熱性および密着性をより向上することができる。

前記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の３０〜６０重量％が好ましく、特に４０〜５０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると前記接合工程における基板の凹凸の埋め込み性が低下する場合があり、前記上限値を超えるとフィルム形成能を向上する効果が低下する場合がある。

前記樹脂組成物は、アクリル系樹脂を含む。これにより、接着フィルム１のフィルム形成能を向上することができる。
前記アクリル系樹脂は、アクリル酸およびその誘導体を意味し、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、アクリロニトリル、アクリルアミド等の重合体および他の単量体との共重合体等が挙げられる。
また、前記アクリル系樹脂の中でもエポキシ基、水酸基、カルボキシル基、ニトリル基等を持つ化合物（共重合モノマー成分）を有するアクリル系樹脂（特に、アクリル酸エステル共重合体）が好ましい。これにより、半導体素子等の被着体への密着性をより向上することができる。前記官能基を持つ化合物として、具体的にはグリシジルエーテル基を持つグリシジルメタクリレート、水酸基を持つヒドロキシメタクリレート、カルボキシル基を持つカルボキシメタクリレート、ニトリル基を持つアクリロニトリル等が挙げられる。

前記アクリル系樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、１０万以上が好ましく、特に１５万〜１００万が好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、フィルム形成能を特に向上することができる。さらに重量平均分子量が前記範囲内であると、前記アクリル系樹脂中に熱硬化性の官能基を含んでいる場合にも熱処理により樹脂単独で硬化挙動を示すことはない。
前記重量平均分子量は、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定することができ、測定条件例としては東ソー（株）製、高速ＧＰＣ ＳＣ−８０２０装置でカラムはＴＳＫ−ＧＥＬ ＧＭＨＸＬ−Ｌ、温度４０℃、溶媒テトラヒドロフラン等が挙げられる。

前記アクリル系樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の５〜３０重量％が好ましく、特に８〜２０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であるとフィルム形成能を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると前記接合工程における基板の凹凸に対する埋め込み性を向上する効果が低下する場合がある。

前記樹脂組成物は、アクリル系オリゴマーを含む。
前記アクリル系オリゴマーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、アクリロニトリル、アクリルアミド等の重合体オリゴマーおよび他の単量体との共重合体オリゴマー等が挙げられる。
また、前記アクリル系オリゴマーの中でもエポキシ基、水酸基、カルボキシル基、ニトリル基等を持つ化合物（共重合モノマー成分）を有するアクリル系オリゴマーが好ましく、特にカルボキシル基およびグリシジル基の少なくとも一方を有するアクリル系オリゴマーが好ましい。これにより、半導体素子等の被着体への密着性をより向上することができる。前記官能基を持つ化合物として、具体的にはグリシジルエーテル基を持つグリシジルメタクリレート、水酸基を持つヒドロキシメタクリレート、カルボキシル基を持つカルボキシメタクリレート、ニトリル基を持つアクリロニトリル等が挙げられる。
また、これらのアクリル系オリゴマーは、常温で液状であっても固形であっても構わない。

前記アクリル系オリゴマーの重量平均分子量は、６，０００以下である。これにより、接着フィルム１の初期埋め込み性を向上することができる。
さらに、具体的には前記アクリル系オリゴマーの重量平均分子量が４，５００以下であることが好ましく、特に１，０００〜３，０００であることが好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であるとフィルム形成能を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると前記接合工程における基板の凹凸に対する埋め込み性を向上する効果が低下する場合がある。
前記重量平均分子量は、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定することができ、測定条件例としては東ソー（株）製、高速ＧＰＣ ＳＣ−８０２０装置でカラムはＴＳＫ−ＧＥＬ ＧＭＨＸＬ−Ｌ、温度４０℃、溶媒テトラヒドロフラン等が挙げられる。

前記アクリル系樹脂の重量平均分子量Ｍｗ１と、前記アクリル系オリゴマーの重量平均分子量Ｍｗ２の比率（Ｍｗ１／Ｍｗ２）は、特に限定されないが、２０以上が好ましく、特に６０以上が好ましい。重量平均分子量の比率が前記下限値未満であるとフィルム形成能を向上する効果が低下する場合があり、さらに耐熱性を向上する効果が低下する場合がある。

前記アクリル系オリゴマーのガラス転移温度は、特に限定されないが、−３０℃以下であることが好ましく、特に−５０〜−３５℃であることが好ましい。ガラス転移温度が前記範囲内であると、前記接着フィルムのタック性が大きくなり被着体との初期密着性にも優れる。
前記ガラス転移温度は、例えば熱機械特性分析装置(セイコーインスツルメンツ（株）ＴＭＡ／ＳＳ６１００)を用いて、一定荷重（１０ｍＮ）でー６５℃から昇温速度５℃／分で温度を上昇させながら引っ張った際の変極点より測定することができる。

前記アクリル系オリゴマーの含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の５〜３０重量％が好ましく、特に１０〜２０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であるとフィルム形成能を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると前記接合工程における基板の凹凸に対する埋め込み性を向上する効果が低下する場合がある。

前記樹脂組成物では、前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５〜４であることを特徴とする。これにより、基板に接着フィルム１を接合した際に初期埋め込み性に特に優れ、かつフィルム特性にも優れる。
さらに、具体的には、前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．６〜２であることが好ましく、特に０．７〜１．５であることが好ましい。含有量の比率が前記下限値未満であるとフィルム形成能を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると前記接合工程における基板の凹凸に対する埋め込み性を向上する効果が低下する場合がある。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、硬化剤を含むことが好ましい。
前記硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）等の脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）等の芳香族ポリアミン、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジド等を含むポリアミン化合物等のアミン系硬化剤、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）等の脂環族酸無水物（液状酸無水物）、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）等の芳香族酸無水物等の酸無水物系硬化剤、フェノール樹脂等のフェノール系硬化剤が挙げられる。これらの中でもフェノール系硬化剤（特に、常温で液状フェノール化合物）が好ましく、具体的にはビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）メタン（通称テトラメチルビスフェノールＦ）、４，４’−スルホニルジフェノール、４，４’−イソプロピリデンジフェノール（通称ビスフェノールＡ）、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（２−ヒドロキシフェニル）メタン、（２−ヒドロキシフェニル）（４−ヒドロキシフェニル）メタンおよびこれらの内ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（２−ヒドロキシフェニル）メタン、（２−ヒドロキシフェニル）（４−ヒドロキシフェニル）メタンの３種の混合物（例えば、本州化学工業（株）製、ビスフェノールＦ−Ｄ）等のビスフェノール類、１，２−ベンゼンジオール、１，３−ベンゼンジオール、１，４−ベンゼンジオール等のジヒドロキシベンゼン類、１，２，４−ベンゼントリオール等のトリヒドロキシベンゼン類、１，６−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシナフタレン類の各種異性体、２，２’−ビフェノール、４，４’−ビフェノール等のビフェノール類の各種異性体等の化合物が挙げられる。

前記硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の１５〜４０重量％が好ましく、特に２０〜３５重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると耐熱性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると保存性が低下する場合がある。なお、フェノール系硬化剤としてフェノール樹脂を用いる場合には、該フェノール樹脂は熱硬化性樹脂とせずに含有量を評価する。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、硬化触媒を含むことが好ましい。これにより、前記接着フィルムの硬化性を向上することができる。
前記硬化触媒としては、例えばイミダゾール類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン等アミン系触媒、トリフェニルホスフィン等リン系触媒等が挙げられる。これらの中でもイミダゾール類が好ましい。これにより、特に速硬化性と保存性を両立することができる。
前記イミダゾール類としては、例えば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−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−[２'−メチルイミダゾリル−（１'）]−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−[２'−ウンデシルイミダゾリル−（１'）]−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−[２'−エチル−４'メチルイミダゾリル−（１'）]−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−[２'−メチルイミダゾリル−（１'）]−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−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、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。これらの中でも２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールまたは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。これにより、保存性を特に向上することができる。

前記硬化触媒の融点は、特に限定されないが、１５０℃以上であることが好ましく、特に１６０〜２３０℃であることが好ましい。融点が前記範囲内であると、前記接合工程における基板の凹凸に対する埋め込み性と硬化性のバランスに優れる。
融点が１５０℃以上の硬化触媒としては、例えば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等が挙げられる。

前記硬化触媒の含有量は、特に限定されないが、前記熱硬化性樹脂１００重量部に対して０．０１〜３０重量部が好ましく、特に０．５〜１０重量部が好ましい。含有量が前記下限値未満であると硬化性が不十分である場合があり、前記上限値を超えると保存性が低下する場合がある。

前記樹脂組成物は、特に限定されないが、カップリング剤を含むことが好ましい。これにより、樹脂と被着体および樹脂界面の密着性をより向上させることができる。
前記カップリング剤としてはシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらの中でもシラン系カップリング剤が好ましい。これにより、耐熱性をより向上することができる。

前記シラン系カップリング剤としては例えばビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。

前記カップリング剤の含有量は、特に限定されないが、前記熱硬化性樹脂１００重量部に対して０．０１〜１０重量部が好ましく、特に０．５〜８重量部が好ましい。含有量が前記下限値未満であると密着性の効果が不十分である場合があり、前記上限値を超えるとアウトガスやボイドの原因になる場合がある。

前記樹脂組成物には、上述したエポキシ樹脂、アクリル系樹脂、アクリル系オリゴマー、硬化剤等以外にレベリング剤、消泡剤等の添加剤を配合しても良い。

このような樹脂組成物を、例えばメチルエチルケトン、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアルデヒド等の溶剤に溶解して、ワニスの状態にした後、コンマコーター、ダイコーター、グラビアコーター等を用いてキャリアフィルムに塗工し、乾燥して接着フィルム１を得ることができる。
接着フィルム１の厚さは、特に限定されないが、３〜１００μｍが好ましく、特に５〜７０μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に厚さ精度の制御を容易にできる。

さて、このようにして得られた接着フィルム１の１００℃での溶融粘度は、特に限定されないが、８０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、特に４０〜７５Ｐａ・ｓであることが好ましい。溶融粘度が前記範囲内であると、特に基板の凹凸に対する埋め込み性を向上する効果に優れる。
前記溶融粘度は、例えば粘弾性測定装置であるレオメーターを用いて、フィルム状態のサンプルに１０℃／分の昇温速度で、周波数１Ｈｚのずりせん断を与えて測定することができる。

また、接着フィルム１を１７５℃で２時間熱処理した後の弾性率は、特に限定されないが、３０ＭＰａ以上であることが好ましく、特に４０ＭＰａ以上であることが好ましい。弾性率が前記範囲内であると、封止工程において無機充填材等による半導体素子の割れ、欠け等を防止することができる。
前記弾性率は、例えば動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）を用いて、昇温３℃／分、周波数１０Ｈｚの条件で測定することができる。

次に、半導体装置について説明する。
図２は、半導体装置を製造する一方法のフロー図である。
図２に示すように、半導体装置は、接着フィルム１と半導体素子とを仮接合する仮接合工程と、仮接合している接着フィルム１を所定の硬化度まで硬化させる第１硬化工程と、半導体素子と基板とを電極的に接続するワイヤーボンディング工程と、半導体素子およびボンディングワイヤーを封止する封止工程と、最終的に接着フィルム１を硬化させる第２硬化工程とで製造される。

以下、各工程について簡単に説明する。
（仮接合工程）
仮接合工程では、予め接着フィルムが貼付された半導体素子と、基板とを仮接合して仮接合体を得る。この仮接合工程では、接着フィルムを基板の凹凸への埋め込み（初期埋め込み）を行う。仮接合は、具体的には基板、接着フィルム、半導体素子を順次搭載し、熱プレスにて熱圧着して行う。ここで、接着フィルムは、予め半導体素子に接合していても良いし、基板に接合しても良い。

（第１硬化工程）
第１硬化工程では、仮接合体を加熱処理等して接着フィルムを構成する樹脂組成物を所定の硬化度まで仮硬化する。これにより、後述するワイヤーボンディング工程でのワイヤー接着力を向上することができる。
具体的に所定の硬化度とは、例えば接着フィルムを示差熱量計で測定して得られる全硬化発熱量の５０〜８０％の発熱を終えた状態である場合をいう。
また、前記第１硬化工程を経た後の接着フィルムの１７５℃での弾性率は、特に限定されないが、５．０ＭＰａ以上とすることが好ましく、特に６．０〜８．０ＭＰａとすることが好ましい。これにより、接着フィルムの初期埋め込み性を向上することができる。

（ワイヤーボンディング工程）
ワイヤーボンディング工程では、半導体素子の電極と、基板の電極とをボンディングワイヤーで電気的に接続する。このボンディングワイヤーの接続は、例えばＥＡＧＬＥ６０（ＡＳＭ製）等を用いて行うことができる。
ここで、ワイヤーボンディング工程は、通常１５０〜２５０℃の温度で行われる。そこで、初期埋め込み性に優れるような接着フィルムの場合、接着フィルムの弾性率が低い傾向があり、接着フィルムがクッションとなりワイヤーボンディング強度が低下し、不良の原因となる場合がある。そのため、前述の第１硬化工程により、接着フィルムの硬化度をある程度向上させることが好ましい。
ここで、ワイヤーボンディングする温度（例えば１７５℃）での接着フィルムの弾性率は、特に限定されないが、５ＭＰａ以上であることが好ましく、特に６．０〜８．０ＭＰａとすることが好ましい。これにより、接着フィルムの初期埋め込み性を向上することができる。

（封止工程）
封止工程では、半導体素子および半導体素子の電極と基板の電極とを接合しているボンディングワイヤーを覆うように封止樹脂で封止する。これにより、半導体素子を保護、絶縁性および防湿性を向上することができる。封止条件は、例えばトランスファー成形機を用いて、１５０〜２００℃、５０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２の高温、高圧で行われる。
従来の接着剤では、封止工程で封止樹脂に含まれる充填材が半導体素子と基板の間（または半導体素子が複数積層される場合は、半導体素子間）の接着剤に混入してしまい、半導体素子の割れや欠け等の不良を発生する場合があった。
この原因について検討した結果、本発明者らは封止工程（封止温度）において接着剤（本実施の形態では、接着フィルムに相当）が軟化し、かつ圧力がかかるために充填材が混入しやすくなっていることを見出した。そこで、本発明は、半導体素子と基板とまたは半導体素子と半導体素子とを接合する接着剤の封止温度での弾性率を６ＭＰａ以上とすることが好ましい。これにより、封止する温度においても接着剤がある程度の硬さを有しているために、充填材が混入することを防止できるものである。
具体的に封止温度での弾性率は、１２ＭＰａ以上が特に好ましく、８〜５０ＭＰａが好ましい。このような弾性率は、例えば動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）で測定することができる。
前記弾性率は、例えばセイコーインスツルメント（株）製の動的粘弾性測定装置を用い、昇温３℃／ｍｉｎ、周波数１０Ｈｚで動的粘弾性を測定し、貯蔵弾性率を測定した。

（第２硬化工程）
第２硬化工程では、封止樹脂を硬化すると共に、接着フィルムを前記硬化度以上に本硬化する。これにより、最終的な半導体装置を得ることができる。
第２硬化条件は、封止樹脂が硬化し、かつ接着フィルムの硬化が促進される条件であれば特に限定されないが、例えば１００〜１６０℃×５〜１８０分間が好ましく、特に１２０〜１３０℃×１０〜１００分間が好ましい。

このような工程を経て、最終的に図３に示すような半導体装置１０を得ることができる。半導体装置１０は、半導体素子２と基板３とが接着フィルム１を介して接合されている。半導体素子２と、基板３とはボンディングワイヤー４で電気的に接続されている。半導体素子２およびボンディングワイヤー４は、封止樹脂５で覆われている（封止されている）。
なお、本発明で得られる半導体装置１０は、これに限定されず、例えば第１硬化工程を設けることなく半導体装置１０を製造しても良い。
本発明の半導体装置１０は、基板３の凹凸に対する埋め込み性に優れる接着フィルム１を用いているので接続信頼性に特に優れるものである。

また、本発明の接着フィルムは、図４に示すような半導体素子が多段に積層され、かつ下側の半導体素子２１の平面視での面積が上側の半導体素子２２のそれとほぼ同じ場合、あるいは下側の半導体素子２１の平面視での面積が上側の半導体素子２２のそれよりも小さい場合にも好適に用いることができる。
図４の半導体装置は、下側の半導体素子２１の平面視での面積と、上側の半導体素子２２のそれとがほぼ同じ場合について示したものである。図４に示すように、半導体装置１０は、基板３の一方の面側（図４中の上側）に、接着フィルム１ａと、第１半導体素子２１と、接着フィルム１ｂと、第２半導体素子２２とが、この順に積層されている。第１半導体素子２１の機能面（図４中の上側の面）に形成された端子６と、基板３とは、ボンディングワイヤー４にて電気的に接続されている。その際に、ボンディングワイヤー４の端子６付近の部位４１が接着フィルム１ｂ内を通過している。このような接着フィルム１ｂは、前述したようなエポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、重量平均分子量６，０００以下のアクリル系オリゴマーとを含む樹脂組成物で構成され、かつ前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５〜４である。
また、フィルム１ａについては、フィルム１ｂと同じものであっても異なるものを用いても良い。

接着フィルム１ｂは、上述のような組成で構成されているので、熱時フロー性に優れており、図４に示すようにボンディングワイヤー４の端子６付近の部位４１が、接着フィルム１ｂ内を通過してもボンディングワイヤー４が変形、切断することなく、電気的な接続が可能となるものである。
また接着フィルム１ｂは平均線膨張が小さいため、加熱硬化時にボンディングワイヤー４を損傷させることなく熱硬化させることができる。

図４では、第１半導体素子２１の平面視での面積と、第２半導体素子２２の平面視での面積がほぼ同じであるものについて説明したが、これに限定されず、第１半導体素子２１の平面視での面積が、第２半導体素子２２の平面視での面積よりも小さいものであっても構わない。

また、基板３と第１半導体素子２１との間を、上述した接着フィルム１ｂと同様の組成を有する接着フィルムを用いて接着しても良いし、ペースト状等の接着剤を用いて接着しても良い。
また、第１半導体素子２１と、第２半導体素子２２とは、封止材料等で封止されることが好ましい。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
＜接着フィルムの製造＞
エポキシ樹脂としてＥＯＣＮ−１０２０−８０（オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂）（エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）１９．６７重量％と、ＮＣ６０００（三官能エポキシ樹脂）（エポキシ当量２００ｇ／ｅｑ、日本化薬（株）製）２９．４７重量％、アクリル系樹脂としてアクリル酸エステル共重合体（エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６ＤＲ、ガラス転移温度：６℃、重量平均分子量：８００，０００）９．９８重量％と、アクリル系オリゴマーとしてＵＧ−４０１０（東亞合成（株）製、ガラス転移温度：−５７℃、重量平均分子量：２，９００、常温で液状）９．９８重量％と、硬化剤として液状フェノール化合物（ＭＥＨ−８０００Ｈ、水酸基当量１４１ｇ／ＯＨ基、明和化成（株）製）１８．４３重量％と、固形フェノール樹脂（ＰＲ−ＨＦ−３、水酸基当量１０４ｇ／ＯＨ基、住友ベークライト（株）製）１２．３１重量％、硬化触媒としてイミダゾール化合物（２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ、四国化成工業（株）製、融点１９５℃）０．１３重量％と、カップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３Ｅ、信越化学工業（株）製）０．０３重量％をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解して樹脂固形分５９％の樹脂ワニスを得た。

次に、コンマコーターを用いて上述の樹脂ワニスを、ポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱化学ポリエステルフィルム（株）製、品番ＭＲＸ５０、厚さ５０μｍ）に塗布した後、９０℃、５分間乾燥して、厚さ２５μｍの接着フィルムを得た。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、５４Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、３２ＭＰａであった。

粘着フィルムとして、クリアテックＣＴ−Ｈ７１７（クラレ（株）製）を、押し出し機で、厚み１００μｍの基材フィルムを形成し、表面をコロナ処理した。次に、アクリル酸２−エチルヘキシル５０重量部、アクリル酸ブチル１０重量部、酢酸ビニル３７重量部、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル３重量部とを共重合して得られた重量平均分子量５００，０００の共重合体を、剥離処理した厚さ３８μｍのポリエステルフィルム（粘着フィルムのカバーフィルムに相当）に乾燥後の厚さが１０μｍになるように塗工し、８０℃で５分間乾燥し、粘着剤層を得た。その後、この粘着剤層を基材フィルムのコロナ処理面にラミネートして粘着フィルムを得た。
次に、上述の半導体用接着フィルムのフィルム状接着剤層のみ（ウエハーと接合される部分のみ残す）をハーフカットし、上述の粘着フィルムからカバーフィルムを剥離して、半導体用接着フィルムの接着フィルム層と粘着層とが接合するように貼り付けた。これにより、ダイシングシート機能付きダイアタッチフィルムを得た。

＜半導体装置の製造＞
このダイシングシート機能付きダイアタッチフィルムの基材を剥離して、接着フィルム面を５インチ２００μｍウエハーの裏面に温度４０℃、圧力０．３ＭＰａで貼り付けし、ダイシングシート機能付きダイアタッチフィルムが付いたウエハーを得た。
その後、このウエハーを、ダイシングソーを用いて、スピンドル回転数３０，０００ｒｐｍ、切断速度５０ｍｍ／ｓｅｃで５ｍｍ×５ｍｍ角の半導体素子のサイズにダイシング（切断）した。次に、ダイシング機能付きダイアタッチフィルムの裏面から突上げて、基材フィルム（ＩＩ）および粘着層間で剥離し接着剤層（接着フィルム）が接着した半導体素子を得た。この半導体素子を、ソルダーレジスト（太陽インキ製造（株）製：商品名：ＡＵＳ３０８）をコーティングしたビスマレイミド−トリアジン樹脂基板（回路段差５〜１０μｍ）に、１３０℃、５Ｎ、１．０秒間圧着して、ダイボンディングし、１２０℃、１時間熱処理を行い、接着フィルム部を半硬化させた後、封止樹脂ＥＭＥ−Ｇ７６０で封止し、１７５℃で２時間熱処理を行い、封止樹脂を硬化させて１０個の半導体装置を得た。

（実施例２）
アクリル系オリゴマーとして、以下のものを用いた以外は実施例１と同様にした。
アクリル系オリゴマーとしてＵＣ−３９００（東亞合成（株）製、ガラス転移温度：６０℃、重量平均分子量：４，６００、常温で固形）を用いた。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、６５Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、３１ＭＰａであった。

（実施例３）
アクリル系樹脂と、アクリル系オリゴマーの配合比を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
アクリル系樹脂としてアクリル酸エステル共重合体（エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６ＤＲ、ガラス転移温度：６℃、重量平均分子量：８００，０００）７．４８重量％と、アクリル系オリゴマーとしてＵＧ−４０１０（東亞合成（株）製、ガラス転移温度：−５７℃、重量平均分子量：２，９００、常温で液状）１２．４８重量％とした。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、３６Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、３０ＭＰａであった。

（実施例４）
アクリル系樹脂と、アクリル系オリゴマーの配合比を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
アクリル系樹脂としてアクリル酸エステル共重合体（エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６ＤＲ、ガラス転移温度：６℃、重量平均分子量：８００，０００）１３．３１重量％と、アクリル系オリゴマーとしてＵＧ−４０１０（東亞合成（株）製、ガラス転移温度：−５７℃、重量平均分子量：２，９００、常温で液状）６．６５重量％とした。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、１０２Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、２１ＭＰａであった。

（実施例５）
アクリル系オリゴマーとして、以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
アクリル系オリゴマーとしてＵＰ−１０００（東亞合成（株）製、ガラス転移温度：−７７℃、重量平均分子量：３，０００）を用いた。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、５２Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、１２ＭＰａであった。

（実施例６）
アクリル系樹脂として、以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
アクリル系樹脂としてアクリル酸エステル共重合体（ブチルアクリレート−アクリロニトリル−エチルアクリレート共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−ＰＺ−ＤＲ、ガラス転移温度：１５℃、重量平均分子量：８５０，０００）を用いた。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、５８Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、２７ＭＰａであった。

（比較例１）
アクリル系オリゴマーとして、以下のものを用いた以外は実施例１と同様にした。
アクリル系オリゴマーＵＣ−３９１０（東亞合成（株）製、ガラス転移温度：８５℃、重量平均分子量：８，５００）を用いた。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、１４３Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、２６ＭＰａであった。

（比較例２）
アクリル系樹脂と、アクリル系オリゴマーの配合比を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
アクリル系樹脂としてアクリル酸エステル共重合体（エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６ＤＲ、ガラス転移温度：６℃、重量平均分子量：８００，０００）２．００重量％と、アクリル系オリゴマーとしてＵＧ−４０１０（東亞合成（株）製、ガラス転移温度：−５７℃、重量平均分子量：２，９００、常温で液状）１７．９６重量％とした。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、１０Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、４．７ＭＰａであった。

（比較例３）
アクリル系樹脂と、アクリル系オリゴマーの配合比を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
アクリル系樹脂としてアクリル酸エステル共重合体（エチルアクリレート−ブチルアクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体、ナガセケムテックス（株）製、ＳＧ−７０８−６ＤＲ、ガラス転移温度：６℃、重量平均分子量：８００，０００）１８．９６重量％と、アクリル系オリゴマーとしてＵＧ−４０１０（東亞合成（株）製、ガラス転移温度：−５７℃、重量平均分子量：２，９００、常温で液状）１．００重量％とした。
なお、得られた接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、１９２Ｐａ・ｓであった。
また、得られた接着フィルムを硬化した後（１７５℃×２時間熱処理後）の１７５℃での弾性率は、１７ＭＰａであった。

各実施例および比較例で得られた接着フィルムについて、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表１に示す。
１．初期埋め込み性
初期埋め込み性（回路充填性）は、各実施例および比較例で得られる樹脂封止前の半導体装置を、走査型超音波探傷機（ＳＡＴ）により、有機基板上の回路段差内に半導体用接着フィルムが充填されている率を評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：充填率が、９０％以上、１００％であった。
○：充填率が、８０％以上、９０％未満であった。
△：充填率が、４０％以上、８０％未満であった。
×：充填率が、４０％未満であった。

２．保存性
得られた接着フィルムの保存性は、加速試験として接着フィルムを５０℃で１日間処理した後の硬化発熱量を測定し、初期硬化発熱量（ｍＪ／ｍｇ）に対する保存処理後の硬化発熱量（ｍＪ／ｍｇ）の百分率で評価した。単位は％。この値が１００％に近いほど保存性が高いことを示す。硬化発熱量の評価は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いた。
◎：硬化発熱量の比の百分率が、９０％以上であった。
○：硬化発熱量の比の百分率が、７０％以上〜９０％未満であった。
△：硬化発熱量の比の百分率が、５０％以上〜７０％未満であった。
×：硬化発熱量の比の百分率が、５０％未満であった。

３．耐熱性
得られた接着フィルムの耐熱性は、熱機械分析（ＴＭＡ）により硬化後の接着フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）で評価した。

４．低温貼り付け性
各実施例および比較例での、接着フィルムを厚み５５０μｍのウエハー裏面に温度４０℃ 圧力０．３ＭＰａで貼り付け後の１８０°ピール強度を評価した。
◎：ピール強度が、１００Ｎ／ｍ以上であった。
○：ピール強度が、５０Ｎ／ｍ以上、１００Ｎ／ｍ未満であった。
△：ピール強度が、３０Ｎ／ｍ以上、５０Ｎ／ｍ未満であった。
×：ピール強度が、３０Ｎ／ｍ未満であった。

５．充填材の混入等の有無
封止樹脂で半導体素子とボンディングワイヤーを封止後、半導体装置の断面観察により接着フィルムに充填材が入り混んでいないかを顕微鏡により観察した。各符号は、以下の通りである。
◎：接着フィルム中への充填材の混入が、ほとんど無かった。
×：接着フィルム中へ充填材が混入し、一部の半導体素子で割れ等があった。

表１から明らかなように、実施例１〜６で得られる接着フィルムは初期埋め込み性に優れていた。
また、実施例１〜６で得られる接着フィルムは、耐熱性にも優れ、かつ低温での貼り付け性にも優れていた。
また、実施例１〜６で得られる半導体装置では、充填材の接着フィルム中への混入がほとんど無かった。

本発明によれば、前記接合工程における加熱により接着フィルムが軟化し、基板の凹凸に対する埋め込み性が向上した接着フィルムおよびその接着フィルムを用いた半導体装置を提供することができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。

Claims (16)

1. 半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とを接合するために用いる接着フィルムであって、
   前記接着フィルムが、エポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、重量平均分子量６，０００以下のアクリル系オリゴマーとを含む樹脂組成物で構成され、かつ前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５〜４であることを特徴とする接着フィルム。
2. 前記アクリル系オリゴマーのガラス転移温度が、−３０℃以下である請求の範囲第１項に記載の接着フィルム。
3. 前記アクリル系オリゴマーの含有量は、前記樹脂組成物全体の５〜３０重量％である請求の範囲第１項に記載の接着フィルム。
4. 前記アクリル系オリゴマーは、カルボキシル基およびグリシジル基の少なくとも一方を有するものである請求の範囲第１項に記載の接着フィルム。
5. 前記アクリル系オリゴマーは、常温で液状である請求の範囲第１項に記載の接着フィルム。
6. 前記樹脂組成物は、硬化剤を含むものである請求の範囲第１項に記載の接着フィルム。
7. 前記硬化剤は、液状フェノール化合物を含むものである請求の範囲第６項に記載の接着フィルム。
8. 前記樹脂組成物は、さらに硬化触媒を含むものである請求の範囲第１項に記載の接着フィルム。
9. 前記硬化触媒は、イミダゾール化合物を含むものである請求の範囲第８項に記載の接着フィルム。
10. 前記硬化触媒の融点が、１５０℃以上である請求の範囲第８項に記載の接着フィルム。
11. 前記接着フィルムの１００℃での溶融粘度が、８０Ｐａ・ｓ以下である請求の範囲第１項に記載の接着フィルム。
12. 請求の範囲第１項に記載の接着フィルムを１７５℃で２時間熱処理した後の硬化物の１７５℃での弾性率が３０ＭＰａ以上となるものである接着フィルム。
13. 基板の一方の面側に、第１半導体素子、接着層および第２半導体素子がこの順に積層されてなり、
    前記第１半導体素子の機能面に形成された端子と基板とをボンディングワイヤーにて電気的に接続してなり、
    前記ボンディングワイヤーの前記端子付近の部位が、前記接着層内を通過してなる半導体装置の前記接着層として用いる接着フィルムであって、
    前記接着フィルムは、エポキシ樹脂と、アクリル系樹脂と、重量平均分子量６，０００以下のアクリル系オリゴマーとを含む樹脂組成物で構成され、かつ前記アクリル系樹脂の含有量Ｗａと、前記アクリル系オリゴマーの含有量Ｗｂとの比（Ｗａ／Ｗｂ）が０．５〜４であることを特徴とする接着フィルム。
14. 前記第２半導体素子の平面視での面積が、前記第１半導体素子の平面視での面積とほぼ同じである請求の範囲第１３項に記載の接着フィルム。
15. 前記第２半導体素子の平面視での面積が、前記第１半導体素子の平面視での面積よりも大きいものである請求の範囲第１３項に記載の接着フィルム。
16. 請求の範囲第１項に記載の接着フィルムを用いて半導体素子と基板または半導体素子と半導体素子とが接合されていることを特徴とする半導体装置。

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