WO2019167460A1 - 半導体用接着剤及びそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

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WO2019167460A1
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resin
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徹弥 谷口
慎 佐藤
幸一 茶花
恵子 上野
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日立化成株式会社
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor adhesive and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.
  • Flip chip connection methods include metal bonding using solder, tin, gold, silver, copper, etc., metal bonding by applying ultrasonic vibration, method of maintaining mechanical contact by the shrinkage force of the resin, etc.
  • a method of metal bonding using solder, tin, gold, silver, copper, or the like is common.
  • a COB (Chip On Board) type connection method that is widely used in BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), etc. is also a flip chip connection method.
  • the flip chip connection method is also widely used in a COC (Chip On Chip) type connection method in which connection portions (bumps or wirings) are formed on a semiconductor chip and connected between the semiconductor chips (for example, See Patent Document 1 below).
  • the present disclosure controls a resin shape that protrudes when a chip is mounted, and a resin that protrudes in a shape along the side surface of the chip so that a semiconductor device that does not have a resin shortage when mounted can be obtained, and a semiconductor using the same
  • the main object is to provide a method of manufacturing a device.
  • One aspect of the present disclosure is [1] a semiconductor device in which electrodes of respective connection portions of a semiconductor chip and a printed circuit board are electrically connected to each other, or electrodes of respective connection portions of a plurality of semiconductor chips.
  • a semiconductor adhesive used for sealing at least a part of the connection portion wherein the thixotropic value of the semiconductor adhesive is 1.0 or more, 3.1
  • the above thixotropy values are obtained when the frequency is continuously changed from 1 Hz to 70 Hz with a shear viscosity measuring device at a constant temperature of 120 ° C. for a sample in which the semiconductor adhesive is laminated to a thickness of 400 ⁇ m.
  • Is an adhesive for semiconductors which is a value obtained by dividing the viscosity value at 7 Hz by the viscosity value at 70 Hz.
  • another aspect of the present disclosure includes [2] (a) an epoxy resin, (b) a curing agent, and (c) a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 10,000 or more. It is an adhesive for semiconductors.
  • Another aspect of the present disclosure is [3] the semiconductor adhesive according to [2], further including (d) a filler.
  • Another aspect of the present disclosure is the semiconductor adhesive according to [2] or [3], further including [4] and (e) a flux agent.
  • Another aspect of the present disclosure is the semiconductor adhesive according to any one of the above [1] to [6], which is [7] film-like.
  • [8] the semiconductor adhesive according to any one of [1] to [7] is used, and the semiconductor chip and the wiring circuit are connected via the semiconductor adhesive by a connection device.
  • the substrates are aligned, connected to each other, the electrodes of the connection portions of the semiconductor chip and the printed circuit board are electrically connected to each other, and at least a part of the connection portions is sealed with the adhesive for semiconductor.
  • the shape of the resin protruding to the outer periphery of the chip when the semiconductor device is mounted is controlled, and the resin runs out in a shape along the side surface of the chip. Can be suppressed. Further, according to the present disclosure, it is possible to provide a semiconductor device using such a semiconductor adhesive and a method for manufacturing the same.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure.
  • a numerical range indicated by using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or lower limit value of a numerical range of a certain step can be arbitrarily combined with the upper limit value or lower limit value of the numerical range of another step.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
  • “A or B” only needs to include either A or B, and may include both.
  • the materials exemplified in this specification can be used alone or in combination of two or more.
  • “(meth) acryl” means acryl or methacryl corresponding thereto.
  • the adhesive for a semiconductor according to the present embodiment is a semiconductor device in which electrodes of respective connection portions of a semiconductor chip and a printed circuit board are electrically connected to each other, or electrodes of respective connection portions of a plurality of semiconductor chips. Are used for sealing at least a part of the connecting portion.
  • the thixotropic value of the adhesive for semiconductor according to this embodiment is 1.0 or more and 3.1 or less.
  • the thixotropy value is a value obtained by measuring the viscosity when the frequency is continuously changed from 1 Hz to 70 Hz with a shear viscosity measuring device at a constant temperature of 120 ° C. for a sample obtained by laminating the semiconductor adhesive to a thickness of 400 ⁇ m.
  • the viscosity value at 7 Hz is divided by the viscosity value at 70 Hz.
  • the thixotropy value may be 1.5 or more, 2.0 or more, or 2.5 or more.
  • the semiconductor adhesive according to the present embodiment may contain (a) an epoxy resin, (b) a curing agent, (c) a high molecular weight component having a weight average molecular weight of 10,000 or more, and (d) a filler, (e ) It is preferable to contain a flux agent.
  • the epoxy resin of component (a) include epoxy resins having two or more epoxy groups in the molecule, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, A cresol novolac type epoxy resin, a phenol aralkyl type epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin, a triphenylmethane type epoxy resin, a dicyclopentadiene type epoxy resin, various polyfunctional epoxy resins, and the like can be used.
  • a component can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the content of the component (a) is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 15 to 45% by mass, still more preferably 20 to 40% by mass based on the total solid content of the semiconductor adhesive. is there.
  • the content of the component (a) is 10% by mass or more, it is easy to sufficiently control the flow of the resin after curing, and when it is 50% by mass or less, the resin component of the cured product does not increase excessively, Easy to reduce warpage.
  • the semiconductor adhesive according to this embodiment contains (b) a curing agent.
  • a curing agent examples include a phenol resin curing agent, an acid anhydride curing agent, an amine curing agent, an imidazole curing agent, and a phosphine curing agent.
  • the component contains a phenolic hydroxyl group, acid anhydride, amines or imidazoles, it is easy to show flux activity that suppresses the formation of an oxide film at the connection part, and the connection reliability and insulation reliability are easily improved. Can be made.
  • each curing agent will be described.
  • Phenolic resin-based curing agent includes a curing agent having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule.
  • Formaldehyde polycondensates, triphenylmethane type polyfunctional phenol resins, various polyfunctional phenol resins, and the like can be used.
  • curing agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the equivalent ratio (phenolic hydroxyl group / epoxy group, molar ratio) of the phenol resin-based curing agent to the component (a) is preferably 0.3 to 1.5 from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness, and storage stability. 0.4 to 1.0 is more preferable, and 0.5 to 1.0 is more preferable. If the equivalent ratio is 0.3 or more, the curability tends to be improved and the adhesive strength tends to be improved. If the equivalent ratio is 1.5 or less, the unreacted phenolic hydroxyl group does not remain excessively, and the water absorption rate However, the insulation reliability tends to be further improved.
  • the acid anhydride curing agent includes methylcyclohexanetetracarboxylic dianhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic dianhydride, ethylene glycol bis Anhydro trimellitate and the like can be used.
  • curing agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the equivalent ratio of the acid anhydride curing agent to the component (a) is 0.3 to 1.5 from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness, and storage stability. Is preferable, 0.4 to 1.0 is more preferable, and 0.5 to 1.0 is more preferable. If the equivalent ratio is 0.3 or more, the curability tends to be improved and the adhesive force tends to be improved. If the equivalent ratio is 1.5 or less, the unreacted acid anhydride does not remain excessively, and the water absorption rate However, the insulation reliability tends to be further improved.
  • (B-iii) Amine Curing Agent As the amine curing agent, dicyandiamide, various amine compounds and the like can be used.
  • the equivalent ratio of the amine curing agent to the component (a) is preferably 0.3 to 1.5 from the viewpoint of excellent curability, adhesiveness and storage stability, To 1.0 is more preferable, and 0.5 to 1.0 is more preferable.
  • the equivalence ratio is 0.3 or more, the curability is improved and the adhesive force tends to be improved.
  • the equivalent ratio is 1.5 or less, the unreacted amine does not remain excessively, and the insulation reliability is improved. There is a tendency to further improve.
  • imidazole type curing agent examples include 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-benzylimidazole, 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
  • 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole 1-cyano-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimelli, from the viewpoint of further improving curability, storage stability and connection reliability.
  • the content of the imidazole curing agent is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (a). If the content of the imidazole-based curing agent is 0.1 parts by mass or more, the curability tends to be improved, and if it is 20 parts by mass or less, the adhesive composition is cured before metal bonding is formed. There is a tendency that poor connection is unlikely to occur.
  • Phosphine curing agent examples include triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetra (4-methylphenyl) borate and tetraphenylphosphonium (4-fluorophenyl) borate. Is mentioned.
  • the content of the phosphine-based curing agent is preferably 0.1 to 10 parts by mass and more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (a).
  • the content of the phosphine-based curing agent is 0.1 parts by mass or more, curability tends to be improved, and when it is 10 parts by mass or less, the adhesive for a semiconductor is cured before a metal bond is formed. There is a tendency that poor connection is unlikely to occur.
  • the phenol resin-based curing agent, the acid anhydride-based curing agent, and the amine-based curing agent can be used singly or in combination of two or more.
  • the imidazole-based curing agent and the phosphine-based curing agent may each be used alone, but may be used together with a phenol resin-based curing agent, an acid anhydride-based curing agent, or an amine-based curing agent.
  • the component (b) from the viewpoint of excellent curability, a combined use of a phenol resin curing agent and an imidazole curing agent, a combined use of an acid anhydride curing agent and an imidazole curing agent, an amine curing agent and an imidazole curing agent.
  • the imidazole curing agent alone is preferably used. Since productivity improves when connected in a short time, it is more preferable to use an imidazole-based curing agent excellent in rapid curability. In this case, since volatile components such as low molecular components can be suppressed when cured in a short time, the generation of voids can be easily suppressed.
  • ((C) component high molecular weight component having a weight average molecular weight of 10,000 or more)
  • phenoxy resin, polyimide resin, (Meth) acrylic resin, acrylic rubber, cyanate ester resin, and polycarbodiimide resin are preferable, and phenoxy resin, polyimide resin, (meth) acrylic resin, and acrylic rubber are more preferable.
  • the component (c) can be used alone or as a mixture or copolymer of two or more.
  • the mass ratio of the component (c) to the component (a) is not particularly limited, but in order to maintain the film shape, the content of the component (a) is 0 with respect to 1 part by mass of the component (c).
  • the amount is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0.05 to 4 parts by mass, and still more preferably 0.1 to 3 parts by mass.
  • a thixotropy value can be adjusted also with the combination of (c) component and (a) component, and those mass ratios.
  • the weight average molecular weight of the component (c) is 10000 or more in terms of polystyrene, but preferably 30000 or more, more preferably 40000 or more, and further preferably 50000 or more in order to exhibit good film formability alone.
  • the weight average molecular weight is 10,000 or more, there is no possibility that the film formability is lowered.
  • the weight average molecular weight means a weight average molecular weight when measured in terms of polystyrene using high performance liquid chromatography (C-R4A manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the polydispersity Mw / Mn of the component (c) is preferably 3 or less, and more preferably 2.5 or less.
  • Mw / Mn is 3 or less, it is considered that there is a tendency that the thixotropy value tends to be low with little variation in molecular weight.
  • component (d) component filler
  • the filler of component (d) include an insulating inorganic filler.
  • an inorganic filler having an average particle size of 100 nm or less is more preferable.
  • the insulating inorganic filler include glass, silica, alumina, titanium oxide, mica, boron nitride, and the like. 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, and examples of the whisker include aluminum borate, aluminum titanate, zinc oxide, calcium silicate, magnesium sulfate, and boron nitride.
  • An insulating inorganic filler can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the shape, particle size, and content of the component (d) are not particularly limited.
  • the component (d) is preferably insulative. It is preferable that the semiconductor adhesive according to the present embodiment does not contain a conductive metal filler such as a silver filler or a solder filler.
  • the component (d) is preferably a filler subjected to surface treatment from the viewpoint of improving dispersibility and adhesive strength.
  • the surface treatment agent glycidyl (epoxy) compounds (excluding compounds corresponding to the component (a)), amine compounds, phenyl compounds, phenylamino compounds, (meth) acrylic compounds (for example, the following general compounds) A compound having a structure represented by the formula (1)), a vinyl compound having a structure represented by the following general formula (2), and the like.
  • R 11 represents a hydrogen atom or an alkyl group
  • R 12 represents an alkylene group
  • the filler surface-treated with the compound having the structure represented by the general formula (1) includes an acrylic surface-treated filler in which R 11 is a hydrogen atom, a methacrylic surface-treated filler in which R 11 is a methyl group, and R 11 is ethyl.
  • the ethacryl surface treatment filler which is a base, is included. From the viewpoint of reactivity with the resin contained in the semiconductor adhesive and the surface of the semiconductor substrate and bond formation, R 11 is not bulky.
  • a surface treatment filler is preferred.
  • R 12 is not particularly limited, but a higher weight average molecular weight is preferable because it contains fewer volatile components.
  • R 21 , R 22 and R 23 represent a monovalent organic group, and R 24 represents an alkylene group.
  • R 21 , R 22 and R 23 are preferably groups that are not relatively bulky, and may be, for example, a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 21 , R 22 and R 23 may be a monovalent organic group that improves the reactivity of the vinyl group.
  • R 24 is not particularly limited, but is preferably higher in weight average molecular weight from the viewpoint that voids are less likely to volatilize and can easily reduce voids.
  • R 21 , R 22 , R 23 and R 24 may be selected depending on the ease of surface treatment.
  • silane treatment agents such as epoxy silane, amino silane, (meth) acrylic silane and the like are preferable because of easy surface treatment.
  • glycidyl, phenylamino, and (meth) acrylic compounds are preferable from the viewpoint of excellent dispersibility, fluidity, and adhesive strength.
  • phenyl and (meth) acrylic compounds are more preferable from the viewpoint of excellent storage stability.
  • the average particle diameter of the component (d) is preferably 100 nm or less and more preferably 60 nm or less from the viewpoint of improving visibility.
  • the component (d) is preferably an inorganic filler having an average particle size of 60 nm or less that has been surface-treated with (meth) acrylic silane or epoxy silane from the viewpoint of improving adhesive strength.
  • the thixotropy value tends to decrease as the average particle size of the component (d) increases.
  • the content of the component (d) is preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 75% by mass, and further preferably 50 to 75% by mass based on the total amount of the adhesive for semiconductor.
  • the content of the component (d) is 20% by mass or more, there is no possibility that the adhesive strength is lowered or the reflow resistance is lowered.
  • the content of the component (d) is 40% by mass or less, there is no fear that connection reliability is lowered due to thickening. As the content of the component (d) is larger, the thixotropy value tends to be smaller.
  • the semiconductor adhesive may further contain (e) a fluxing agent exhibiting flux activity (activity for removing oxides, impurities, etc.).
  • a fluxing agent exhibiting flux activity (activity for removing oxides, impurities, etc.).
  • the fluxing agent include nitrogen-containing compounds having an unshared electron pair (imidazoles, amines, etc., except for those contained in the component (b)), carboxylic acids, phenols, and alcohols.
  • carboxylic acid expresses flux activity strongly, and it is easy to improve connectivity.
  • the content of the component (e) is preferably 0.2 to 3% by mass, preferably 0.4 to 1.8% by mass, based on the total solid content of the adhesive for semiconductors, from the viewpoint of solder wettability. It is more preferable that
  • the semiconductor adhesive may further contain an ion trapper, an antioxidant, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a leveling agent, and the like. These may be used singly or in combination of two or more. About these compounding quantities, what is necessary is just to adjust suitably so that the effect of each additive may express.
  • the semiconductor adhesive according to this embodiment is preferably in the form of a film (film adhesive) from the viewpoint of improving productivity.
  • a method for producing the film adhesive will be described below.
  • the resin varnish is prepared by adding the component (a), the component (b), the component (c), and other components, if necessary, to an organic solvent and then dissolving or dispersing them by stirring, mixing, kneading, or the like. . Then, after applying the resin varnish using a knife coater, roll coater, applicator, die coater, comma coater, etc. on the base film subjected to the release treatment, the organic solvent is reduced by heating, and the base film A film adhesive is formed thereon. Further, before reducing the organic solvent by heating, a film adhesive may be formed on the wafer by a method of drying the solvent after spin-coating a resin varnish on the wafer or the like to form a film.
  • organic solvent used for preparing the resin varnish those having characteristics capable of uniformly dissolving or dispersing each component are preferable.
  • dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether examples include toluene, benzene, xylene, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, dioxane, cyclohexanone, and ethyl acetate.
  • cyclohexanone it is preferable to use cyclohexanone, and it is preferable that part or all of the material contained in the semiconductor adhesive is soluble in cyclohexanone. That is, part or all of the material contained in the resin varnish is preferably a cyclohexanone dissolved material.
  • organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • the stirring and mixing and kneading in preparing the resin varnish can be performed using, for example, a stirrer, a raking machine, a three roll, a ball mill, a bead mill or a homodisper.
  • the base film is not particularly limited as long as it has heat resistance capable of withstanding the heating conditions when the organic solvent is volatilized.
  • the polyester film, the polypropylene film, the polyethylene terephthalate film, the polyimide film, the polyetherimide film, the poly Examples include ether naphthalate film and methylpentene film.
  • the base film is not limited to a single layer composed of one of these films, and may be a multilayer film composed of two or more films.
  • the conditions for volatilizing the organic solvent from the resin varnish after application specifically, heating at 50 to 200 ° C. for 0.1 to 90 minutes is preferable. As long as there is no effect on voids and viscosity adjustment after mounting, it is preferable that the organic solvent is volatilized to 1.5% by mass or less.
  • the film thickness of the film-like adhesive according to this embodiment is preferably 10 to 100 ⁇ m, more preferably 20 to 50 ⁇ m from the viewpoints of visibility, fluidity, and fillability.
  • the adhesive for a semiconductor according to the present embodiment is suitably used for a semiconductor device, and is preferable as an adhesive for a semiconductor.
  • the electrodes of the connection portions of the semiconductor chip and the printed circuit board are electrically connected to each other.
  • it is particularly preferably used for sealing the connection portion.
  • a semiconductor device using the semiconductor adhesive according to the present embodiment will be described.
  • the electrodes of the connection part in the semiconductor device may be either metal bonding between the bump and the wiring or metal bonding between the bump and the bump.
  • flip-chip connection that obtains electrical connection via a semiconductor adhesive may be used.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a semiconductor device (COB type connection mode of a semiconductor chip and a substrate).
  • the first semiconductor device 100 is disposed on the semiconductor chip 10 and the substrate (wiring circuit board) 20 facing each other and on the surfaces facing each other of the semiconductor chip 10 and the substrate 20, respectively.
  • the wiring 15 includes connection bumps 30 that connect the semiconductor chip 10 and the wiring 15 of the substrate 20 to each other, and an adhesive 40 that is filled in the gap between the semiconductor chip 10 and the substrate 20 without any gaps.
  • the semiconductor chip 10 and the substrate 20 are flip-chip connected by wiring 15 and connection bumps 30.
  • the wiring 15 and the connection bump 30 are sealed with a semiconductor adhesive 40 and are shielded from the external environment.
  • the second semiconductor device 200 is disposed on the semiconductor chip 10 and the substrate (wiring circuit board) 20 facing each other and on the surfaces facing each other of the semiconductor chip 10 and the substrate 20, respectively.
  • the bump 32 and the semiconductor adhesive 40 filled in the gap between the semiconductor chip 10 and the substrate 20 without a gap are provided.
  • the semiconductor chip 10 and the substrate 20 are flip-chip connected by connecting opposing bumps 32 to each other.
  • the bumps 32 are sealed with a semiconductor adhesive 40 and are shielded from the external environment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a semiconductor device (COC type connection mode between semiconductor chips).
  • the third semiconductor device 300 is the same as the first semiconductor device 100 except that two semiconductor chips 10 are flip-chip connected by wirings 15 and connection bumps 30. is there.
  • the fourth semiconductor device 400 is the same as the second semiconductor device 200 except that the two semiconductor chips 10 are flip-chip connected by the bumps 32.
  • the semiconductor chip 10 is not particularly limited, and various semiconductors such as elemental semiconductors composed of the same kind of elements such as silicon and germanium, and compound semiconductors such as gallium / arsenic and indium / phosphorus can be used.
  • the substrate 20 is not particularly limited as long as it is a printed circuit board, and is formed on the surface of an insulating substrate mainly composed of glass epoxy resin, polyimide resin, polyester resin, ceramic, epoxy resin, bismaleimide triazine resin, or the like.
  • Circuit board on which wiring (wiring pattern) is formed by etching away unnecessary portions of the metal layer, circuit board on which wiring (wiring pattern) is formed on the surface of the insulating substrate by metal plating, etc., surface of the insulating substrate A circuit board on which a conductive material is printed and wiring (wiring pattern) is formed can be used.
  • Connections such as wiring 15 and bumps 32 are made of gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), nickel, tin, lead, etc. And may contain a plurality of metals.
  • the surface of the wiring is mainly composed of gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), tin, nickel, etc.
  • a metal layer may be formed. This metal layer may be composed of only a single component or may be composed of a plurality of components. Moreover, you may have the structure where the some metal layer was laminated
  • the main components are gold, silver, copper, solder (main components are, for example, tin-silver, tin-lead, tin-bismuth, tin-copper), tin, nickel, etc. May be used, and may be composed of only a single component or may be composed of a plurality of components. Moreover, you may form so that the structure where these metals were laminated
  • the bump may be formed on a semiconductor chip or a substrate. Copper and solder are generally used because they are inexpensive. Since copper and solder contain oxides, impurities, and the like, the adhesive for semiconductor preferably has flux activity.
  • an adhesive may be flip-chip connected or stacked between semiconductor chips to form a hole penetrating the semiconductor chip and connected to the electrode on the pattern surface.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the semiconductor device (semiconductor chip laminated type (TSV)).
  • TSV semiconductor chip laminated type
  • the wiring 15 formed on the interposer 50 is connected to the wiring 15 of the semiconductor chip 10 via the connection bumps 30, so that the semiconductor chip 10 and the interposer 50 are connected. Is flip-chip connected.
  • the gap between the semiconductor chip 10 and the interposer 50 is filled with the semiconductor adhesive 40 without any gaps.
  • the semiconductor chip 10 is repeatedly stacked via the wiring 15, the connection bumps 30, and the semiconductor adhesive 40.
  • the wirings 15 on the pattern surface on the front and back sides of the semiconductor chip 10 are connected to each other by through electrodes 34 filled in holes that penetrate the inside of the semiconductor chip 10.
  • electrodes 34 filled in holes that penetrate the inside of the semiconductor chip 10.
  • copper, aluminum, etc. can be used as a material of the penetration electrode 34.
  • the through electrode 34 passes vertically through the semiconductor chip 10, the distance between the semiconductor chips 10 facing each other or between the semiconductor chip 10 and the interposer 50 can be shortened and flexible connection is possible.
  • the semiconductor adhesive according to the present embodiment is suitably used as a sealing material between the semiconductor chips 10 facing each other or between the semiconductor chip 10 and the interposer 50 in such a TSV technology.
  • the semiconductor device manufacturing method connects a semiconductor chip and a printed circuit board or a plurality of semiconductor chips using the semiconductor adhesive according to the present embodiment.
  • the semiconductor chip and the printed circuit board are connected to each other via an adhesive, and the connection portions of the semiconductor chip and the printed circuit board are electrically connected to each other.
  • connection portions can be connected to each other by metal bonding. That is, the connection portions of the semiconductor chip and the printed circuit board are connected to each other by metal bonding, or the connection portions of the plurality of semiconductor chips are connected to each other by metal bonding.
  • a substrate for example, a glass epoxy substrate
  • a semiconductor chip 10 having a wiring (for example, copper pillars, copper posts) 15 are interposed via a semiconductor adhesive 40.
  • the wiring 15 of the semiconductor chip 10 and the wiring 15 of the substrate 60 are electrically connected by connection bumps (solder bumps) 30.
  • a solder resist 70 is disposed on the surface of the substrate 60 where the wiring 15 is formed, except for the position where the connection bump 30 is formed.
  • a semiconductor adhesive (film adhesive or the like) 40 is stuck on the substrate 60 on which the solder resist 70 is formed. Affixing can be performed by a hot press, roll lamination, vacuum lamination, or the like. The supply area and thickness of the semiconductor adhesive 40 are appropriately set depending on the size of the semiconductor chip 10 or the substrate 60, the bump height, and the like.
  • the semiconductor adhesive 40 may be affixed to the semiconductor chip 10, and the semiconductor adhesive 40 is affixed by dicing and dicing into pieces after the semiconductor adhesive 40 is affixed to the semiconductor wafer.
  • the semiconductor chip 10 may be manufactured.
  • the adhesive for semiconductor has a high light transmittance, the visibility is ensured even if the alignment mark is covered. Therefore, there is a range to be applied not only on the semiconductor wafer (semiconductor chip) but also on the substrate. It is not limited and is easy to handle.
  • connection bumps 30 on the wiring 15 of the semiconductor chip 10 and the wiring 15 of the substrate 60 are aligned using a connection device such as a flip chip bonder. To do. Then, the semiconductor chip 10 and the substrate 60 are pressed while being heated at a temperature equal to or higher than the melting point of the connection bump 30 (when solder is used for the connection portion, it is preferable that a temperature of 240 ° C. or higher is applied to the solder portion). 10 and the substrate 60 are connected, and the gap between the semiconductor chip 10 and the substrate 60 is sealed and filled with the semiconductor adhesive 40.
  • connection load depends on the number of bumps, but is set in consideration of absorption of bump height variation, control of the amount of bump deformation, and the like.
  • the connection time is preferably a short time from the viewpoint of improving productivity. It is preferable to melt the solder, remove the oxide film, surface impurities, etc., and form a metal joint at the connection.
  • the short connection time means that a time during which a temperature of 240 ° C. or higher is applied to the connecting portion during the connection formation (final pressing) (for example, time when using solder) is 10 seconds or less.
  • the connection time is preferably 5 seconds or less, and more preferably 3 seconds or less.
  • the semiconductor device may be manufactured by temporarily fixing and melting the solder bumps by heat treatment in a reflow furnace and connecting the semiconductor chip and the substrate. Temporary fixing does not require the necessity of forming a metal bond, so it can have lower load, shorter time, and lower temperature than the above-mentioned main pressure bonding, and there are merits such as improvement of productivity and prevention of deterioration of connection parts. .
  • the adhesive may be cured by performing a heat treatment in an oven or the like.
  • the heating temperature is a temperature at which the curing of the adhesive proceeds, and preferably almost completely.
  • the heating temperature and the heating time may be set as appropriate.
  • the obtained semiconductor device includes a cured product of the adhesive.
  • Epoxy resin / Trifunctional methane skeleton-containing polyfunctional solid epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, trade name “EP1032H60”, hereinafter referred to as “EP1032”) ⁇ Naphthalene skeleton-containing epoxy resin (manufactured by DIC Corporation, trade name “HP4032D”) -Bisphenol F type liquid epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, trade name “YL983U”, hereinafter referred to as “YL983”) -Flexible epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, trade name “YL7175”, hereinafter referred to as “YL7175”)
  • Inorganic silica filler manufactured by Admatechs Co., Ltd., trade name “SE2050”, average particle size: 0.5 ⁇ m, hereinafter referred to as “SE2050”
  • Inorganic silica filler manufactured by Admatechs Co., Ltd., trade name “SE2050SEJ”, average particle size: 0.5 ⁇ m, hereinafter referred to as “SE2050SEJ”
  • Example 1 11.25 g of epoxy resin (6.8 g of “EP1032”, 0.75 g of “HP4032D”, 1.5 g of “YL983”, 2.2 g of “YL7175”), 0.6 g of curing agent “2MAOK”, glutaric acid 0.45 g, 35.3 g of inorganic filler “SE nanosilica”, 2.0 g of acrylic resin “LA4285”, and cyclohexanone (in which the amount of solid content in the resin varnish becomes 47% by mass) are charged with a diameter of 1.0 mm.
  • the obtained resin varnish was coated on a base film (manufactured by Teijin DuPont Films, trade name “Purex A54”) with a small precision coating device (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.).
  • the varnish was dried (100 ° C./5 minutes) in a clean oven (manufactured by Espec Co., Ltd.) to obtain a film adhesive.
  • the thickness was made to be 0.02 mm.
  • Example 2 A film adhesive was prepared in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin “HP4032D” was increased to 1.5 g and the epoxy resin “YL983” was decreased to 0.75 g.
  • Example 1 Example except that 2.3 g of inorganic silica filler (trade name “SE2050”, average particle size: 0.5 ⁇ m) manufactured by Admatechs Co., Ltd. was added without adding epoxy resins “YL7175” and “HP4032D”. In the same manner as in Example 1, a film adhesive was produced.
  • inorganic silica filler trade name “SE2050”, average particle size: 0.5 ⁇ m
  • Example 2 Comparative Example 2 Add 3.3 g of inorganic silica filler (manufactured by Admatechs Co., Ltd., trade name “SE2050SEJ”, average particle size: 0.5 ⁇ m), reduce “SE nanosilica” to 27.9 g, and reduce “LA4285” to 0.5 g A film adhesive was produced in the same manner as in Example 1 except that.
  • inorganic silica filler manufactured by Admatechs Co., Ltd., trade name “SE2050SEJ”, average particle size: 0.5 ⁇ m
  • Table 1 summarizes the formulations of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
  • the semiconductor device obtained by the above (3) semiconductor device manufacturing method is observed from above the upper chip with a microscope (manufactured by Keyence Corporation), and the resin protrudes from the end of the chip. The width was measured.
  • the protruding width is the protruding width W 1 (unit: ⁇ m) of the resin from the center of one side of the chip and the protruding width W of the resin from the center side of 0.2 mm from one end (corner of the chip) of the one side. 2 (unit: ⁇ m) was measured, and the ratio (W 2 / W 1 ) between the two was determined.
  • W 2 is the protruding width resins from the position of 0.2mm center side from one end of the one side of the chip, and, among the protruding width of the resin from the position of 0.2mm center side from the other end, a small Is the value of This ratio (W 2 / W 1 ) was measured for all four sides of the chip, and the average value was determined as “coverage”.
  • Coverability is an index indicating whether the adhesive resin has spread to the corners of the chip in the semiconductor device. Since it is preferable that there is no difference in the protrusion width between the corner portion and the center portion of the side of the semiconductor device, the closer the coverage is to 1, the better.
  • Table 1 shows the results of thixotropy measurement and coverage evaluation.
  • Example 1 and Example 2 with a thixotropy value of 3.1 or less had a coverage of more than 0.4, but Comparative Example 1 with a greater thixotropy value of more than 3.1 was compared. In Example 2, the coverage was less than 0.4. From these things, it was confirmed that according to the film-like adhesive for semiconductors of the present disclosure having a low thixotropy value, the coverage is improved.
  • SYMBOLS 10 Semiconductor chip, 15 ... Wiring, 20, 60 ... Board

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Abstract

半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置において、接続部の少なくとも一部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、半導体用接着剤のチキソトロピー値が、１．０以上、３．１以下であり、チキソトロピー値は、半導体用接着剤を厚さ４００μｍまで積層したサンプルについて、ずり粘度測定装置で温度１２０℃の一定条件にて周波数を１Ｈｚから７０Ｈｚまで連続的に変化させた際の粘度を測定し、７Ｈｚ時の粘度値を７０Ｈｚ時の粘度値で割った値である、半導体用接着剤。

Description

半導体用接着剤及びそれを用いた半導体装置の製造方法
　本開示は、半導体用接着剤及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
　従来、半導体チップと基板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いる。一方、半導体装置に対する高機能化、高集積化、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。
　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。
　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、半導体チップ上に接続部（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、下記特許文献１参照）。
　さらなる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されるパッケージでは、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、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。
特開２０１６－１０２１６５号公報
　高機能化、高集積化、低コスト化が進んでいるフリップチップパッケージにおいて、高生産性のためにチップ搭載時の樹脂はみ出し幅を抑制し、チップを高密度に搭載することが求められる。そのため圧着の荷重を軽くすると樹脂はみ出し幅は抑制されるが、チップの角の部分が樹脂不足となり、チップ剥離等に繋がる懸念がある。
　本開示は、チップ実装時にはみ出す樹脂形状を制御し、チップ側面に沿った形状で樹脂がはみ出ることで実装時に樹脂不足のない半導体装置を得ることのできる、半導体用接着剤とそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを主な目的とする。
　本開示の一側面は、［１］半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置において、上記接続部の少なくとも一部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、上記半導体用接着剤のチキソトロピー値が、１．０以上、３．１以下であり、上記チキソトロピー値は、上記半導体用接着剤を厚さ４００μｍまで積層したサンプルについて、ずり粘度測定装置で温度１２０℃の一定条件にて周波数を１Ｈｚから７０Ｈｚまで連続的に変化させた際の粘度を測定し、７Ｈｚ時の粘度値を７０Ｈｚ時の粘度値で割った値である、半導体用接着剤である。
　また、本開示の他の側面は、［２］（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、及び、（ｃ）重量平均分子量１００００以上の高分子量成分を含有する、上記［１］に記載の半導体用接着剤である。
　また、本開示の他の側面は、［３］さらに（ｄ）フィラーを含有する、上記［２］に記載の半導体用接着剤である。
　また、本開示の他の側面は、［４］さらに（ｅ）フラックス剤を含有する、上記［２］又は［３］に記載の半導体用接着剤である。
　また、本開示の他の側面は、［５］上記（ｃ）重量平均分子量１００００以上の高分子量成分の多分散度Ｍｗ／Ｍｎが３以下である、上記［２］～［４］のいずれかに記載の半導体用接着剤である。
　また、本開示の他の側面は、［６］上記半導体用接着剤に含有される材料の一部もしくは全てが、シクロヘキサノンに可溶である、上記［２］～［５］のいずれかに記載の半導体用接着剤である。
　また、本開示の他の側面は、［７］フィルム状である、上記［１］～［６］のいずれかに記載の半導体用接着剤である。
　さらに、本開示の他の側面は、［８］上記［１］～［７］のいずれかに記載の半導体用接着剤を用い、接続装置により上記半導体用接着剤を介して半導体チップ及び配線回路基板の位置合わせを行い、互いに接続すると共に半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部の電極同士を互いに電気的に接続し、上記接続部の少なくとも一部を上記半導体用接着剤で封止する工程、又は、接続装置により上記半導体用接着剤を介して複数の半導体チップの位置合わせを行い、互いに接続すると共に複数の半導体チップのそれぞれの接続部の電極同士を互いに電気的に接続し、上記接続部の少なくとも一部を上記半導体用接着剤で封止する工程を備える、半導体装置の製造方法である。
　本開示によれば、半導体用接着剤のチキソトロピー値を制御することで半導体装置実装時のチップ外周部への樹脂はみ出し形状を制御し、チップ側面に沿った形状で樹脂がはみ出ることで樹脂不足を抑制することができる。また、本開示によれば、このような半導体用接着剤を用いた半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
本開示に係る半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 本開示に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。 本開示に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。 本開示に係る半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。
　以下、場合により図面を参照しつつ本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
　本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例￥示する材料は、特に断らない限り、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。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。
＜半導体用接着剤＞
　本実施形態に係る半導体用接着剤は、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置において、上記接続部の少なくとも一部の封止に用いられる。
　本実施形態に係る半導体用接着剤は、チキソトロピー値が１．０以上３．１以下である。チキソトロピー値は、上記半導体用接着剤を厚さ４００μｍまで積層したサンプルについて、ずり粘度測定装置で温度１２０℃の一定条件にて周波数を１Ｈｚから７０Ｈｚまで連続的に変化させた際の粘度を測定し、７Ｈｚ時の粘度値を７０Ｈｚ時の粘度値で割った値である。チキソトロピー値が３．１以下であると、チップ実装時に加わる剪断が最も小さくなるチップの角であっても半導体用接着剤が十分に流動することができ、チップ側面に沿った形状で樹脂がはみ出ることとなる。なお、チキソトロピー値は、１．５以上、２．０以上、又は、２．５以上であってもよい。
　本実施形態に係る半導体用接着剤は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）重量平均分子量１００００以上の高分子量成分を含有してもよく、さらに（ｄ）フィラー、（ｅ）フラックス剤を含有すると好ましい。
（（ａ）成分：エポキシ樹脂）
　（ａ）成分のエポキシ樹脂としては、分子内に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が挙げられ、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、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、各種多官能エポキシ樹脂等を使用することができる。（ａ）成分は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　（ａ）成分の含有量は、半導体用接着剤の固形分全量を基準として好ましくは１０～５０質量％であり、より好ましくは１５～４５質量％であり、さらに好ましくは２０～４０質量％である。（ａ）成分の含有量が１０質量％以上であると、硬化後の樹脂の流動を十分に制御しやすく、５０質量％以下であると、硬化物の樹脂成分が多くなりすぎず、パッケージの反りを低減しやすい。また、（ａ）成分の含有量を上記範囲内とすることで、半導体用接着剤のチキソトロピー値を１．０以上３．１以下に制御しやすい。樹脂成分が少なくフィラー含有量が多い方がチキソトロピー値は小さくなりやすいため、（ａ）成分の含有量を５０質量％以下とすることでチキソトロピー値を下げやすくなる。
（（ｂ）成分：硬化剤）
　本実施形態に係る半導体用接着剤は、（ｂ）硬化剤を含有する。硬化剤としては、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及びホスフィン系硬化剤等が挙げられる。（ｂ）成分がフェノール性水酸基、酸無水物、アミン類又はイミダゾール類を含むと、接続部に酸化膜が生じることを抑制するフラックス活性を示しやすく、接続信頼性・絶縁信頼性を容易に向上させることができる。以下、各硬化剤について説明する。
（ｂ－ｉ）フェノール樹脂系硬化剤
　フェノール樹脂系硬化剤としては、分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有する硬化剤が挙げられ、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、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樹脂、各種多官能フェノール樹脂等を使用することができる。フェノール樹脂系硬化剤は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　上記（ａ）成分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がさらに好ましい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し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、絶縁信頼性がさらに向上する傾向がある。
（ｂ－ｉｉ）酸無水物系硬化剤
　酸無水物系硬化剤としては、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、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート等を使用することができる。酸無水物系硬化剤は、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　上記（ａ）成分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がさらに好ましい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し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、絶縁信頼性がさらに向上する傾向がある。
（ｂ－ｉｉｉ）アミン系硬化剤
　アミン系硬化剤としては、ジシアンジアミド、各種アミン化合物等を使用することができる。
　上記（ａ）成分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がさらに好ましい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し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、絶縁信頼性がさらに向上する傾向がある。
（ｂ－ｉｖ）イミダゾール系硬化剤
　イミダゾール系硬化剤としては、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、エポキシ樹脂とイミダゾール類の付加体等が挙げられる。これらの中でも、硬化性、保存安定性及び接続信頼性にさらに優れる観点から、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。イミダゾール系硬化剤は、１種単独で又は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もよい。
　イミダゾール系硬化剤の含有量は、（ａ）成分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。イミダゾール系硬化剤の含有量が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接着剤組成物が硬化することがなく、接続不良が発生しにくい傾向がある。
（ｂ－ｖ）ホスフィン系硬化剤
　ホスフィン系硬化剤としては、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）ボレート等が挙げられる。
　ホスフィン系硬化剤の含有量は、（ａ）成分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。ホスフィン系硬化剤の含有量が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半導体用接着剤が硬化することがなく、接続不良が発生しにくい傾向がある。
　フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤及びアミン系硬化剤は、それぞれ１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。イミダゾール系硬化剤及びホスフィン系硬化剤はそれぞれ単独で用いてもよいが、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤又はアミン系硬化剤と共に用いてもよい。
　（ｂ）成分としては、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の併用、酸無水物系硬化剤とイミダゾール系硬化剤の併用、アミン系硬化剤とイミダゾール系硬化剤の併用、イミダゾール系硬化剤単独使用が好ましい。短時間で接続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単独使用がより好ましい。この場合、短時間で硬化すると低分子成分等の揮発分が抑制できることから、ボイドの発生を容易に抑制することもできる。
（（ｃ）成分：重量平均分子量１００００以上の高分子量成分）
　（ｃ）重量平均分子量１００００以上の高分子量成分（（ａ）成分に該当する化合物を除く）としては、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、（メタ）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、ポリウレタン樹脂、アクリルゴム等が挙げられ、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、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂、ポリカルボジイミド樹脂が好ましく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、アクリルゴムがより好ましい。（ｃ）成分は、単独又は２種以上の混合体又は共重合体として使用することもできる。
　（ｃ）成分と（ａ）成分との質量比は、特に制限されないが、フィルム状を保持するためには、（ｃ）成分１質量部に対して、（ａ）成分の含有量は、０．０１～５質量部であることが好ましく、０．０５～４質量部であることがより好ましく、０．１～３質量部であることがさらに好ましい。（ａ）成分の含有量が０．０１質量部以上であると、硬化性が低下したり、接着力が低下することがなく、含有量が５質量部以下であると、フィルム形成性及び膜形成性が低下することがない。また、（ｃ）成分と（ａ）成分との組み合わせ、及びそれらの質量比によっても、チキソトロピー値を調整することができる。
　（ｃ）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以上がさらに好ましい。重量平均分子量が１００００以上である場合にはフィルム形成性が低下する恐れがない。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（株式会社島津製作所製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。
　（ｃ）成分の多分散度Ｍｗ／Ｍｎは、３以下であることが好ましく、２．５以下であることがより好ましい。Ｍｗ／Ｍｎが３以下であると、分子量のばらつきが少なくチキソトロピー値が低くなりやすい傾向があると考えられる。
（（ｄ）成分：フィラー）
　（ｄ）成分のフィラーとしては、絶縁性無機フィラー等が挙げられる。中でも、平均粒径１００ｎｍ以下の無機フィラーであればより好ましい。絶縁性無機フィラーとしては、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、マイカ、窒化ホウ素等が挙げられ、その中でも、シリカ、アルミナ、酸化チタン、窒化ホウ素が好ましく、シリカ、アルミナ、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く、ウィスカーとしては、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、窒化ホウ素等が挙げられる。絶縁性無機フィラーは、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。（ｄ）成分の形状、粒径、及び含有量は特に制限されない。
　絶縁信頼性にさらに優れる観点から、（ｄ）成分は絶縁性であることが好ましい。本実施形態に係る半導体用接着剤は、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。
　（ｄ）成分は、分散性及び接着力が向上する観点から、表面処理を施し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）化合物（（ａ）成分に該当する化合物を除く）、アミン系化合物、フェニル系化合物、フェニルアミノ系化合物、（メタ）アクリル系化合物（例えば、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物）、下記一般式（２）で表される構造を有するビニル系化合物等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ［Ｒ１１は、水素原子又はアルキル基を示し、Ｒ１２は、アルキレン基を示す。］
　一般式（１）で表される構造を有する化合物により表面処理されたフィラーとしては、Ｒ１１が水素原子であるアクリル表面処理フィラー、Ｒ１１がメチル基であるメタクリル表面処理フィラー、Ｒ１１がエチル基であるエタクリル表面処理フィラー等が挙げられ、半導体用接着剤に含まれる樹脂及び半導体基板の表面との反応性、並びに結合形成の観点から、Ｒ１１が嵩高くない、アクリル表面処理フィラー、メタクリル表面処理フィラーが好ましい。Ｒ１２も特に制限はないが、重量平均分子量が高い方が揮発成分も少ないため好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 ［Ｒ２１、Ｒ２２及びＲ２３は、１価の有機基を示し、Ｒ２４は、アルキレン基を示す。］
　例えば、反応性が低下しない観点から、Ｒ２１、Ｒ２２及びＲ２３は、比較的嵩高くない基であることが好ましく、例えば水素原子又はアルキル基であってもよい。また、Ｒ２１、Ｒ２２及びＲ２３は、ビニル基の反応性が向上する１価の有機基であってもよい。Ｒ２４も特に制限はないが、揮発しにくいためボイドが容易に低減できる観点から、重量平均分子量が高い方が好ましい。また、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３及びＲ２４は、表面処理の容易さで選定してもよい。
　表面処理剤としては、表面処理のしやすさから、エポキシ系シラン、アミノ系シラン、（メタ）アクリル系シラン等のシラン処理剤が好ましい。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、（メタ）アクリル系の化合物が好ましい。表面処理剤としては、保存安定性に優れる観点から、フェニル系、（メタ）アクリル系の化合物がより好ましい。
　（ｄ）成分の平均粒径は、視認性向上の観点から、１００ｎｍ以下であると好ましく、６０ｎｍ以下がより好ましい。（ｄ）成分は、接着力向上の観点から、（メタ）アクリル系シラン又はエポキシ系シランで表面処理された平均粒径６０ｎｍ以下の無機フィラーであることが好ましい。一方、チキソトロピー値は、（ｄ）成分の平均粒径が大きい方が小さくなる傾向にある。
　（ｄ）成分の含有量は、半導体用接着剤の全量を基準として２０～８０質量％であると好ましく、３０～７５質量％であるとより好ましく、５０～７５質量％であるとさらに好ましい。（ｄ）成分の含有量が２０質量％以上であると、接着力が低くなったり、耐リフロー性が低下する恐れがない。また、（ｄ）成分の含有量が４０質量％以下であると、増粘により接続信頼性が低下する恐れがない。（ｄ）成分の含有量は多い方がチキソトロピー値は小さくなる傾向にある。
（（ｅ）成分：フラックス剤）
　半導体用接着剤は、フラックス活性（酸化物、不純物等を除去する活性）を示す（ｅ）フラックス剤をさらに含有することができる。フラックス剤としては、非共有電子対を有する含窒素化合物（イミダゾール類、アミン類等。ただし、（ｂ）成分に含まれるものを除く）、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。なお、アルコール類に比べてカルボン酸類の方がフラックス活性を強く発現し、接続性を向上し易い。
　（ｅ）成分の含有量は、はんだ濡れ性の観点から、半導体用接着剤の固形分全量を基準として、０．２～３質量％であることが好ましく、０．４～１．８質量％であることがより好ましい。
　半導体用接着剤には、さらに、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、レベリング剤等を配合してもよい。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。これらの配合量については、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。
＜半導体用接着剤の製造方法＞
　本実施形態に係る半導体用接着剤は、生産性が向上する観点から、フィルム状（フィルム状接着剤）であることが好ましい。フィルム状接着剤の作製方法を以下に説明する。
　まず、（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分、及び必要に応じてその他の成分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。その後、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、基材フィルム上にフィルム状接着剤を形成する。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フィルム状接着剤を形成してもよい。
　樹脂ワニスの調製に用いる有機溶媒としては、各成分を均一に溶解又は分散し得る特性を有するものが好ましく、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ、ジオキサン、シクロヘキサノン、及び酢酸エチルが挙げられる。これらの中でも、製膜性の観点から、シクロヘキサノンを用いることが好ましく、半導体用接着剤に含有される材料の一部もしくは全てが、シクロヘキサノンに可溶であることが好ましい。すなわち、樹脂ワニスに含有される材料の一部もしくは全てが、シクロヘキサノン溶解物であることが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。樹脂ワニス調製の際の攪拌混合及び混錬は、例えば、攪拌機、らいかい機、３本ロール、ボールミル、ビーズミル又はホモディスパーを用いて行うことができる。
　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。
　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としては、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、粘度調整等に影響がなければ、有機溶媒が１．５質量％以下まで揮発する条件とすることが好ましい。
　本実施形態に係るフィルム状の接着剤におけるフィルムの厚さは、視認性、流動性、充填性の観点から、１０～１００μｍが好ましく、２０～５０μｍがより好ましい。
＜半導体装置＞
　本実施形態に係る半導体用接着剤は、半導体装置に好適に用いられ、半導体用接着剤として好適であり、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置、又は複数の半導体チップのそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置において接続部の封止に特に好適に用いられる。以下、本実施形態に係る半導体用接着剤を用いた半導体装置について説明する。半導体装置における接続部の電極同士は、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。半導体装置では、例えば、半導体用接着剤を介して電気的な接続を得るフリップチップ接続が用いられてよい。
　図１は、半導体装置の実施形態（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１（ａ）に示すように、第１の半導体装置１００は、互いに対向する半導体チップ１０及び基板（配線回路基板）２０と、半導体チップ１０及び基板２０の互いに対向する面にそれぞれ配置された配線１５と、半導体チップ１０及び基板２０の配線１５を互いに接続する接続バンプ３０と、半導体チップ１０及び基板２０間の空隙に隙間なく充填された接着剤４０とを有している。半導体チップ１０及び基板２０は、配線１５及び接続バンプ３０によりフリップチップ接続されている。配線１５及び接続バンプ３０は、半導体用接着剤４０により封止されており外部環境から遮断されている。
　図１（ｂ）に示すように、第２の半導体装置２００は、互いに対向する半導体チップ１０及び基板（配線回路基板）２０と、半導体チップ１０及び基板２０の互いに対向する面にそれぞれ配置されたバンプ３２と、半導体チップ１０及び基板２０間の空隙に隙間なく充填された半導体用接着剤４０とを有している。半導体チップ１０及び基板２０は、対向するバンプ３２が互いに接続されることによりフリップチップ接続されている。バンプ３２は、半導体用接着剤４０により封止されており外部環境から遮断されている。
　図２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２（ａ）に示すように、第３の半導体装置３００は、２つの半導体チップ１０が配線１５及び接続バンプ３０によりフリップチップ接続されている点を除き、第１の半導体装置１００と同様である。図２（ｂ）に示すように、第４の半導体装置４００は、２つの半導体チップ１０がバンプ３２によりフリップチップ接続されている点を除き、第２の半導体装置２００と同様である。
　半導体チップ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。
　基板２０としては、配線回路基板であれば特に制限はなく、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、セラミック、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂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個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。
　配線１５、バンプ３２等の接続部は、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）、ニッケル、スズ、鉛等を含有しており、複数の金属を含有していてもよい。
　配線（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、ニッケル等を主な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一般的に使用されている。なお、銅、はんだには酸化物、不純物等が含まれるため、半導体用接着剤はフラックス活性を有することが好ましい。
　バンプと呼ばれる導電性突起の材質としては、主な成分として、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、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。バンプは半導体チップ又は基板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一般的に使用されている。なお、銅、はんだには酸化物、不純物等が含まれるため、半導体用接着剤はフラックス活性を有することが好ましい。
　また、図１又は図２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、ニッケル等で電気的に接続してもよい。例えば、ＴＳＶ技術で見られるような、接着剤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。
　図３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３に示すように、第５の半導体装置５００では、インターポーザ５０上に形成された配線１５が半導体チップ１０の配線１５と接続バンプ３０を介して接続されることにより、半導体チップ１０とインターポーザ５０とはフリップチップ接続されている。半導体チップ１０とインターポーザ５０との間の空隙には半導体用接着剤４０が隙間なく充填されている。上記半導体チップ１０におけるインターポーザ５０と反対側の表面上には、配線１５、接続バンプ３０及び半導体用接着剤４０を介して半導体チップ１０が繰り返し積層されている。半導体チップ１０の表裏におけるパターン面の配線１５は、半導体チップ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。なお、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。
　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。さらには、半導体チップ１０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１０間、又は半導体チップ１０及びインターポーザ５０間の距離を短くし、柔軟な接続が可能である。本実施形態に係る半導体用接着剤は、このようなＴＳＶ技術において、対向する半導体チップ１０間、又は半導体チップ１０及びインターポーザ５０間の封止材料として好適に用いられる。
＜半導体装置の製造方法＞
　本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、本実施形態に係る半導体用接着剤を用いて、半導体チップ及び配線回路基板、又は、複数の半導体チップ同士を接続する。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、例えば、接着剤を介して半導体チップ及び配線回路基板を互いに接続すると共に半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部を互いに電気的に接続して半導体装置を得る工程、又は、接着剤を介して複数の半導体チップを互いに接続すると共に複数の半導体チップのそれぞれの接続部を互いに電気的に接続して半導体装置を得る工程を備える。
　本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、接続部を互いに金属接合によって接続することができる。すなわち、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部を互いに金属接合によって接続する、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部を互いに金属接合によって接続する。
　本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例として、図４に示す第６の半導体装置６００の製造方法について説明する。第６の半導体装置６００は、配線（銅配線）１５を有する基板（例えばガラスエポキシ基板）６０と、配線（例えば銅ピラー、銅ポスト）１５を有する半導体チップ１０とが半導体用接着剤４０を介して互いに接続されている。半導体チップ１０の配線１５と基板６０の配線１５とは、接続バンプ（はんだバンプ）３０により電気的に接続されている。基板６０における配線１５が形成された表面には、接続バンプ３０の形成位置を除いてソルダーレジスト７０が配置されている。
　第６の半導体装置６００の製造方法では、まず、ソルダーレジスト７０が形成された基板６０上に半導体用接着剤（フィルム状接着剤等）４０を貼付する。貼付は、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行うことができる。半導体用接着剤４０の供給面積及び厚みは、半導体チップ１０又は基板６０のサイズ、バンプ高さ等によって適宜設定される。半導体用接着剤４０を半導体チップ１０に貼付してもよく、半導体ウエハに半導体用接着剤４０を貼付した後にダイシングして半導体チップ１０に個片化することによって、半導体用接着剤４０を貼付した半導体チップ１０を作製してもよい。この場合、高い光透過率を有する半導体用接着剤であれば、アライメントマークを覆っても視認性が確保されることから、半導体ウエハ（半導体チップ）のみならず、基板上においても貼付する範囲が制限されず、取り扱い性に優れる。
　半導体用接着剤４０を基板６０又は半導体チップ１０に貼り付けた後、半導体チップ１０の配線１５上の接続バンプ３０と、基板６０の配線１５とをフリップチップボンダー等の接続装置を用いて位置合わせする。そして、半導体チップ１０と基板６０を接続バンプ３０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２４０℃以上の温度がかかることが好ましい）、半導体チップ１０と基板６０を接続すると共に、半導体用接着剤４０によって半導体チップ１０と基板６０の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、バンプ変形量の制御等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、短時間が好ましい。はんだを溶融させ、酸化膜、表面の不純物等を除去し、金属接合を接続部に形成することが好ましい。
　短時間の接続時間（圧着時間）とは、接続形成（本圧着）中に接続部に２４０℃以上の温度がかかる時間（例えば、はんだ使用時の時間）が１０秒以下であることをいう。接続時間は、５秒以下が好ましく、３秒以下がより好ましい。
　位置合わせをした後、仮固定して、リフロー炉で加熱処理することによってはんだバンプを溶融させて半導体チップと基板を接続することによって半導体装置を製造してもよい。仮固定は、金属接合を形成する必要性が顕著に要求されないため、上述の本圧着に比べて低荷重、短時間、低温度でもよく、生産性向上、接続部の劣化防止等のメリットが生じる。半導体チップと基板を接続した後、オーブン等で加熱処理を行って、接着剤を硬化させてもよい。加熱温度は、接着剤の硬化が進行し、好ましくはほぼ完全に硬化する温度である。加熱温度及び加熱時間は適宜設定すればよい。この場合、得られる半導体装置は、接着剤の硬化物を備える。
　以下、実施例を挙げて本開示についてさらに具体的に説明する。ただし、本開示はこれら実施例に限定されるものではない。
　各実施例及び比較例で使用した化合物は以下の通りである。
（ａ）エポキシ樹脂
・トリフェノールメタン骨格含有多官能固形エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社製、商品名「ＥＰ１０３２Ｈ６０」、以下「ＥＰ１０３２」という。）
・ナフタレン骨格含有エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、商品名「ＨＰ４０３２Ｄ」）
・ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社製、商品名「ＹＬ９８３Ｕ」、以下「ＹＬ９８３」という。）
・柔軟性エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社製、商品名「ＹＬ７１７５」、以下「ＹＬ７１７５」という。）
（ｂ）硬化剤
・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（四国化成工業株式会社製、商品名「２ＭＡＯＫ－ＰＷ」、以下「２ＭＡＯＫ」という。）
（ｃ）重量平均分子量１００００以上の高分子量成分
・アクリル樹脂（株式会社クラレ製、商品名「クラリティＬＡ４２８５」、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．２８、重量平均分子量Ｍｗ：８００００）
（ｄ）フィラー
無機フィラー
・エポキシ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、商品名「５０ｎｍＳＥ－ＡＨ１」、平均粒径：約５０ｎｍ、以下「ＳＥナノシリカ」という。）
・無機シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、商品名「ＳＥ２０５０」、平均粒径：０．５μｍ、以下「ＳＥ２０５０」という。）
・無機シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、商品名「ＳＥ２０５０ＳＥＪ」、平均粒径：０．５μｍ、以下「ＳＥ２０５０ＳＥＪ」という。）
（ｅ）フラックス剤
・グルタル酸（シグマアルドリッチジャパン合同会社製、融点：約９７℃）
＜フィルム状接着剤の作製＞
（実施例１）
　エポキシ樹脂１１．２５ｇ（「ＥＰ１０３２」を６．８ｇ、「ＨＰ４０３２Ｄ」を０．７５ｇ、「ＹＬ９８３」を１．５ｇ、「ＹＬ７１７５」を２．２ｇ）、硬化剤「２ＭＡＯＫ」０．６ｇ、グルタル酸０．４５ｇ、無機フィラー「ＳＥナノシリカ」を３５．３ｇ、アクリル樹脂「ＬＡ４２８５」２．０ｇ、及び、シクロヘキサノン（樹脂ワニス中の固形分量が４７質量％になる量）を仕込み、直径１．０ｍｍのビーズを固形分と同質量加え、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、撹拌に用いたビーズをろ過によって除去し、樹脂ワニスを得た。
　得られた樹脂ワニスを基材フィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製、商品名「ピューレックスＡ５４」）上に小型精密塗工装置（株式会社康井精機製）で塗工し、塗工された樹脂ワニスをクリーンオーブン（エスペック株式会社製）で乾燥（１００℃／５分）して、フィルム状接着剤を得た。厚みは０．０２ｍｍとなるよう作製した。
（実施例２）
　エポキシ樹脂「ＨＰ４０３２Ｄ」を１．５ｇに増やし、エポキシ樹脂「ＹＬ９８３」を０．７５ｇに減らしたこと以外は、実施例１と同様にして、フィルム状接着剤を作製した。
（比較例１）
　エポキシ樹脂「ＹＬ７１７５」及び「ＨＰ４０３２Ｄ」を配合せず、無機シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、商品名「ＳＥ２０５０」、平均粒径：０．５μｍ）を２．３ｇ加えたこと以外は、実施例１と同様にして、フィルム状接着剤を作製した。
（比較例２）
　無機シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、商品名「ＳＥ２０５０ＳＥＪ」、平均粒径：０．５μｍ）を３．３ｇ加え、「ＳＥナノシリカ」を２７．９ｇに減らし、「ＬＡ４２８５」を０．５ｇに減らしたこと以外は、実施例１と同様にして、フィルム状接着剤を作製した。
　表１に実施例１～２及び比較例１～２の配合をまとめて示す。
＜評価＞
　以下、実施例及び比較例で得られたフィルム状接着剤の評価方法を示す。
（１）チキソトロピー値測定サンプルの作製
　作製したフィルム状接着剤を卓上ラミネータ（株式会社ミラーコーポレーション製、商品名「ホットドッグＧＫ－１３ＤＸ」）にて、総厚が０．４ｍｍ（４００μｍ）になるまで複数枚ラミネート（積層）し、縦７．３ｍｍ、横７．３ｍｍのサイズに切り抜き測定サンプルを得た。
（２）チキソトロピー値の測定
　得られた測定サンプルについて、ずり粘度測定装置（ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、商品名「ＡＲＥＳ」）にて温度１２０℃の一定条件で周波数を１Ｈｚから７０Ｈｚまで０．１Ｈｚ毎秒で連続的に変化させた際の粘度を測定し、７Ｈｚ時の粘度値を７０Ｈｚ時の粘度値で割った値をチキソトロピー値とした。
（３）半導体装置の製造方法
　作製したフィルム状接着剤を切り抜き（縦７．３ｍｍ、横７．３ｍｍ、厚み０．０４５ｍｍ）、はんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：縦７．３ｍｍ、横７．３ｍｍ、厚み０．１５ｍｍ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだの合計約４５μｍ、バンプ数３２８、ピッチ８０μｍ）上に貼付した。次に、フィルム状接着剤を貼付したはんだバンプ付き半導体チップを、ガラスエポキシ基板（ガラスエポキシ基材厚さ：４２０μｍ、銅配線厚さ：９μｍ）にフリップチップボンダーＦＣＢ３（パナソニック株式会社製）で実装し（実装条件：圧着ヘッド温度３５０℃／５秒／０．５ＭＰａ）、図４と同様の半導体装置を得た。ステージ温度は８０℃とした。
（４）カバレッジ性の評価方法
　上記の（３）半導体装置の製造方法で得た半導体装置を上側チップの上方からマイクロスコープ（株式会社キーエンス製）にて観察し、チップ端部からの樹脂のはみ出し幅を測定した。はみ出し幅は、チップの１辺の中央からの樹脂のはみ出し幅Ｗ１（単位：μｍ）と、当該１辺の一端（チップの角）から０．２ｍｍ中央側の位置からの樹脂のはみ出し幅Ｗ２（単位：μｍ）とを測定し、両者の比（Ｗ２／Ｗ１）を求めた。なお、Ｗ２は、チップの上記１辺の一端から０．２ｍｍ中央側の位置からの樹脂のはみ出し幅、及び、他端から０．２ｍｍ中央側の位置からの樹脂のはみ出し幅のうち、小さい方の値である。この比（Ｗ２／Ｗ１）の測定をチップの４辺全てについて行い、その平均値を「カバレッジ性」として求めた。
　カバレッジ性は、半導体装置においてチップの角部まで接着剤樹脂が行き渡っているかを示す指標である。半導体装置の角部と辺のセンター部のはみ出し幅の差がない方が好ましいため、カバレッジ性は１により近いほど良好である。
　チキソトロピー値の測定結果と、カバレッジ性の評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１の評価結果より、チキソトロピー値が３．１以下の実施例１、実施例２はカバレッジ性が０．４を超えていたが、チキソトロピー値が３．１を超えて大きい比較例１、比較例２はカバレッジ性が０．４未満となった。これらのことから、チキソトロピー値が低い本開示のフィルム状の半導体用接着剤によれば、カバレッジ性が高くなることが確認された。
１０…半導体チップ、１５…配線、２０，６０…基板、３０…接続バンプ、３２…バンプ、３４…貫通電極、４０…半導体用接着剤、５０…インターポーザ、７０…ソルダーレジスト、１００，２００，３００，４００，５００，６００…半導体装置。

Claims (8)

  1. 　半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、複数の半導体チップのそれぞれの接続部の電極同士が互いに電気的に接続された半導体装置において、前記接続部の少なくとも一部の封止に用いられる半導体用接着剤であって、
    　前記半導体用接着剤のチキソトロピー値が、１．０以上、３．１以下であり、
    　前記チキソトロピー値は、前記半導体用接着剤を厚さ４００μｍまで積層したサンプルについて、ずり粘度測定装置で温度１２０℃の一定条件にて周波数を１Ｈｚから７０Ｈｚまで連続的に変化させた際の粘度を測定し、７Ｈｚ時の粘度値を７０Ｈｚ時の粘度値で割った値である、半導体用接着剤。
  2. 　（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、及び、（ｃ）重量平均分子量１００００以上の高分子量成分を含有する、請求項１に記載の半導体用接着剤。
  3. 　さらに（ｄ）フィラーを含有する、請求項２に記載の半導体用接着剤。
  4. 　さらに（ｅ）フラックス剤を含有する、請求項２又は３に記載の半導体用接着剤。
  5. 　前記（ｃ）重量平均分子量１００００以上の高分子量成分の多分散度Ｍｗ／Ｍｎが３以下である、請求項２～４のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
  6. 　前記半導体用接着剤に含有される材料の一部もしくは全てが、シクロヘキサノンに可溶である、請求項２～５のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
  7. 　フィルム状である、請求項１～６のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の半導体用接着剤を用い、接続装置により前記半導体用接着剤を介して半導体チップ及び配線回路基板の位置合わせを行い、互いに接続すると共に半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部の電極同士を互いに電気的に接続し、前記接続部の少なくとも一部を前記半導体用接着剤で封止する工程、又は、接続装置により前記半導体用接着剤を介して複数の半導体チップの位置合わせを行い、互いに接続すると共に複数の半導体チップのそれぞれの接続部の電極同士を互いに電気的に接続し、前記接続部の少なくとも一部を前記半導体用接着剤で封止する工程を備える、半導体装置の製造方法。
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