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JP5160380B2 - フィルム状接着剤、それを用いた半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

フィルム状接着剤、それを用いた半導体パッケージ及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、フィルム状接着剤、それを用いた半導体パッケージ及びその製造方法に関し、より詳しくは、ワイヤ、回路等の半導体部材の材質が銅である半導体パッケージを作製する際にも好適に用いることができるフィルム状接着剤、並びにそれを用いた半導体パッケージ及びその製造方法に関する。
近年、電子機器の小型化及び高機能化が進んでおり、内部に搭載される半導体パッケージの構造は限られた実装領域の中で実装効率をより高めることが求められている。そして、例えば、記憶装置として機能するフラッシュメモリとして半導体パッケージを用いる場合には、メモリ容量を増大させることを目的として、複数個の半導体素子を積層して搭載するというスタックドパッケージが主として採用されている。
このようなスタックドパッケージにおいては、従来、図１に示すようにスペーサーを使用して金属ワイヤの破損を防止する手法が採用されていた。図１に示す従来のスタックドパッケージにおいては、半導体素子１と接着剤層２とを備える接着剤付き半導体素子１０を下側に配置される半導体素子３の上に積層する半導体素子の積層工程において、上側に配置される接着剤付き半導体素子１０と下側に配置される半導体素子３との間にスペーサー５を挟むことにより一定の隙間が確保されるため、上側に配置される半導体素子１の形状及び大きさに関わらず、下側の半導体素子３に設けられた金属ワイヤ６が破損することを防止することができる。しかしながら、図１に示す従来のスタックドパッケージにおいては、半導体素子を積層する毎にスペーサーを用いる必要があるため積層できる半導体素子の数に限界があり、半導体パッケージの薄型化には不向きであるという問題があった。
そこで、このような半導体パッケージの薄型化の問題を解決する方法として、例えば、特開２００２−２２２９１３号公報（特許文献１）、特開２００４−７２００９号公報（特許文献２）、国際公開第２００６／１０９５０６号パンフレット（特許文献３）には、いわゆるフィルムオンワイヤ手法により、図２に示すようなスタックドパッケージを作製する方法が開示されている。図２に示すスタックドパッケージにおいては、上側に配置される接着剤付き半導体素子１０の接着剤層２中に、下側に配置される半導体素子３に設けられた金属ワイヤ６を損ねることなく埋め込みつつ、下側に配置される半導体素子３の上に接着剤付き半導体素子１０を直接積層する手法（フィルムオンワイヤ手法）により、スペーサーを用いないで半導体素子同士を積層することができる。
特開２００２−２２２９１３号公報 特開２００４−７２００９号公報 国際公開第２００６／１０９５０６号パンフレット
しかしながら、上記フィルムオンワイヤ手法により作製されたスタックドパッケージにおいては、ワイヤや回路等の半導体部材の材質によっては以下に示すような問題があった。すなわち、例えば、ワイヤについては半導体パッケージ組立コストを削減するために材質が金から銅に変更される場合があるが、このように銅材質のワイヤを使用する場合にはワイヤが接着剤層により腐食されやすいという問題があった。また、半導体素子の回路材料については電気抵抗の観点から材質がアルミから銅に変更される場合があるが、このように銅材質の回路材料を使用する場合には回路が接着剤層により腐食されやすいという問題があった。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、ワイヤ、回路等の半導体部材の材質が例えば銅である半導体パッケージをフィルムオンワイヤ手法により作製する場合であっても、半導体部材の破損を十分に防止しつつ半導体素子同士を接着させることができ、しかも半導体部材の腐食を十分に防止することが可能なフィルム状接着剤、並びにそれを用いた半導体パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、接着剤組成物からなるフィルム状接着剤において、前記接着剤組成物として、特定のエポキシ樹脂及びイオントラップ剤を含有し、しかもシリカ充填剤を特定の比率で含有するものを用いることにより、ワイヤ、回路等の半導体部材の材質が例えば銅である半導体パッケージをフィルムオンワイヤ手法により作製する場合であっても、半導体部材の破損を十分に防止しつつ半導体素子同士を接着させることができ、しかも半導体部材の腐食を十分に防止することが可能なフィルム状接着剤が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のフィルム状接着剤は、接着剤組成物からなるフィルム状接着剤であって、
前記接着剤組成物が、全塩素濃度が２５０ｐｐｍ以下である低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）、ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）、イオントラップ剤（Ｃ）、及び平均粒子径が３〜２０μｍであるシリカ充填剤（Ｄ）を含有するものであり、前記接着剤組成物中の前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）の含有比率が固形分換算で５〜２５質量％であり、且つ前記接着剤組成物中の前記シリカ充填剤（Ｄ）の含有比率が固形分換算で５０〜７０質量％であることを特徴とするものである。
また、本発明のフィルム状接着剤においては、前記イオントラップ剤（Ｃ）が、塩素イオン交換容量が２．５ｍｅｑ／ｇ以上のものであり、且つビスマス系化合物及びジルコニア系化合物からなる群から選択される少なくとも一つの無機化合物であることが好ましい。
さらに、本発明のフィルム状接着剤においては、前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）が、下記一般式（１）：
Figure 0005160380
（式（１）中、ｎは０〜１０の整数を表す。）
で表される樹脂であることが好ましい。
また、本発明のフィルム状接着剤においては、厚みが１０〜１５０μｍであることが好ましい。
本発明の半導体パッケージの製造方法は、複数の半導体素子を備えている半導体ウェハの一方の表面上に前記フィルム状接着剤を形成し、前記フィルム状接着剤の表面上にダイシングテープを貼り合せた後に、前記フィルム状接着剤と前記半導体ウェハとを同時にダイシングすることにより接着剤層を備える第１の半導体素子を得る工程と、
前記第１の半導体素子をダイシングテープから脱離し、その後金属ワイヤにより配線基板と電気的に接続されている第２の半導体素子上に、前記金属ワイヤの一部が前記接着剤層に埋まるように、前記第１の半導体素子を接着せしめる工程と、
を含むことを特徴とする方法である。また、本発明の半導体パッケージは、前記半導体パッケージの製造方法により得られるものである。
なお、本発明のフィルム状接着剤を用いることによって、ワイヤ、回路等の半導体部材の材質が例えば銅である半導体パッケージをフィルムオンワイヤ手法により作製する場合であっても、半導体部材の破損を十分に防止しつつ半導体素子同士を接着させることができ、しかも半導体部材の腐食を十分に防止することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明にかかる接着剤組成物においては、エポキシ樹脂として、塩素イオンの含有量が低い低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）及び吸水性の低いジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）を併用しているため、硬化後の接着剤層中に含まれるハロゲン元素及び水分が少なくなる。また、本発明にかかる接着剤組成物においては、シリカ充填剤（Ｄ）の含有比率が固形分換算で５０〜７０質量％という高い比率であり、水分が吸着しやすい樹脂の比率が低いため、硬化後の接着剤層中に含まれる水分が少なくなる。さらに、本発明にかかる接着剤組成物に含まれているイオントラップ剤（Ｃ）により、硬化後の接着剤層中に含まれるハロゲン元素は捕捉される。このように、本発明のフィルム状接着剤を用いて半導体パッケージを作製した場合には、硬化後の接着剤層中に含まれるハロゲン元素及び水分が十分に少ないため、半導体部材の腐食を十分に防止することが可能となるものと本発明者らは推察する。また、本発明にかかる接着剤組成物においては、エポキシ樹脂として、常温において液状の低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）と常温において固体のジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）とを併用することにより、常温における流動性と加熱圧着時における流動性とをそれぞれ適当な範囲に調整している。そのため、本発明のフィルム状接着剤を用いて半導体パッケージを作製した場合には、半導体部材の破損を十分に防止しつつ半導体素子同士を接着させることが可能となるものと本発明者らは推察する。
本発明によれば、ワイヤ、回路等の半導体部材の材質が例えば銅である半導体パッケージをフィルムオンワイヤ手法により作製する場合であっても、半導体部材の破損を十分に防止しつつ半導体素子同士を接着させることができ、しかも半導体部材の腐食を十分に防止することが可能なフィルム状接着剤、並びにそれを用いた半導体パッケージ及びその製造方法を提供することが可能となる。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
先ず、本発明のフィルム状接着剤について説明する。すなわち、本発明のフィルム状接着剤は、接着剤組成物からなるフィルム状接着剤であって、
前記接着剤組成物が、全塩素濃度が２５０ｐｐｍ以下である低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）、ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）、イオントラップ剤（Ｃ）、及び平均粒子径が３〜２０μｍであるシリカ充填剤（Ｄ）を含有するものであり、且つ前記接着剤組成物中の前記シリカ充填剤（Ｄ）の含有比率が固形分換算で５０〜７０質量％であるものである。
本発明にかかる低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）は、全塩素濃度が２５０ｐｐｍ以下であり且つ常温において液状であるエポキシ樹脂である。全塩素濃度が２５０ｐｐｍを超えると、吸着した水分へ抽出される塩素イオンが多くなるため、得られるフィルム状接着剤を用いて半導体パッケージを作製した際における銅材質の半導体部材の腐食を十分に防止できない。また、前記低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）における全塩素濃度は０〜２００ｐｐｍの範囲内にあることが好ましく、０．１〜５０ｐｐｍの範囲内にあることがより好ましい。なお、エポキシ樹脂の全塩素濃度は、ＪＩＳ Ｋ７２４３に記載されている方法に準拠して、銀電極‐ガラス電極が設けられた電位差滴定装置を用いて、硝酸銀による電位差滴定法により測定することができる。また、前記低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）は常温において液状であることが必要であるが、温度２５℃における粘度が２００００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、１５０００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましい。本発明においては、このような低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）が前記接着剤組成物中に配合されているため、得られるフィルム状接着剤の加熱圧着時における流動性が確保され、フィルムオンワイヤ手法により半導体素子を積層する場合における金属ワイヤの破損を十分に防止することができる。
前記低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）としては、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、ジシクロペンタジエン型、ビフェニル型、フルオレンビスフェノールＡ型、トリアジン型、ナフトール型、ナフタレンジオール型、トリフェニルメタン型、テトラフェニル型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型、トリメチロールメタン型等の骨格を有するエポキシ樹脂を用いることができるが、中でもビスフェノールＡ型の骨格を有するエポキシ樹脂を用いることが好ましい。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、このようなビスフェノールＡ型の低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）としては、例えば、東都化成（株）製の「ＹＤ−８２５ＧＳＨ」、ダイソー（株）製の「ＬＸ−０１」が挙げられる。
前記低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）の含有量は、本発明にかかる接着剤組成物中の低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）の含有比率が固形分換算で５〜３０質量％の範囲内となる量であることが好ましく、１０〜２０質量％の範囲内となる量であることがより好ましい。含有量が前記下限未満では、得られるフィルム状接着剤の加熱圧着時における粘度が高くなり過ぎる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られるフィルム状接着剤において、常温でのタック性が強くなり、ハンドリング性も悪くなる傾向にある。
本発明にかかるジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）は、分子内にジシクロペンタジエン骨格を有し且つ常温において固体であるエポキシ樹脂である。前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）は他の固形エポキシ樹脂と比較して低吸水性の特徴を有しているため、得られるフィルム状接着剤の吸水性を低くすることができる。また、前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）は常温において固体であることが必要であるが、軟化点が５０〜１００℃の範囲内であることが好ましく、６０〜８０℃の範囲内であることがより好ましい。軟化点が前記下限未満では、得られるフィルム状接着剤の常温における粘度が低くなるためにフィルムの形状を保ちにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られるフィルム状接着剤の加熱圧着時における粘度が高くなる傾向にある。また、前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）においては、数平均分子量が４３０〜２０００の範囲内であることが好ましく、６００〜１２００の範囲内であることがより好ましい。さらに、エポキシ当量が２００〜３００ｇ／ｅｑ範囲内であることが好ましく、２４０〜２８０ｇ／ｅｑ範囲内であることがより好ましい。
前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）としては、得られるフィルム状接着剤の硬化物の耐熱性を向上させるという観点から、剛直な構造の芳香環を有しているジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を用いることが好ましく、下記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。
Figure 0005160380
一般式（１）において、ｎは０〜１０の整数（好ましくは０〜５の整数）を表す。また、前記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂としては、市販されているものを使用することができ、例えば、日本化薬（株）製の「ＸＤ−１０００」、大日本インキ化学工業（株）製の「ＨＰ−７２００Ｈ」が挙げられる。
前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）の含有量は、本発明にかかる接着剤組成物中のジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）の含有比率が固形分換算で５〜２５質量％の範囲内となる量であることが好ましく、１０〜２０質量％の範囲内となる量であることがより好ましい。含有量が前記下限未満では、得られるフィルム状接着剤の常温における粘度が低くなるためにフィルムの形状を保ちにくくなる傾向にあると共に、得られるフィルム状接着剤を用いて半導体パッケージを作製した際に銅材質の半導体部材の腐食を引き起こしやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られるフィルム状接着剤の加熱圧着時における粘度が高くなり過ぎる傾向にある。
本発明にかかるイオントラップ剤（Ｃ）は、イオン交換性を有する無機化合物である。前記イオントラップ剤（Ｃ）においては、銅材質の腐食を引き起こしやすい塩素イオンに対する交換容量が２．５ｍｅｑ／ｇ以上であることが好ましい。塩素イオンに対する交換容量が前記下限未満では、得られるフィルム状接着剤を用いて半導体パッケージを作製した際に銅材質の半導体部材の腐食を引き起こしやすくなる傾向にある。また、前記イオントラップ剤（Ｃ）の材質としては、一般的にジルコニウム系、ビスマス系、アンチモン系、マグネシウム系、アルミニウム系、鉛系の無機化合物が挙げられる。これらの中でも、ビスマス系又はジルコニア系の無機化合物を用いることが好ましい。
前記イオントラップ剤（Ｃ）の含有量は、本発明にかかる接着剤組成物中のイオントラップ剤（Ｃ）の含有比率が固形分換算で０．１〜５．０質量％の範囲内となる量であることが好ましい。また、前記イオントラップ剤（Ｃ）の含有量は、前記低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）及び前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）の合計量１００質量部に対して、０．２〜１０質量部の範囲内となる量であることが好ましい。含有量が前記下限未満では、得られるフィルム状接着剤を用いて半導体パッケージを作製した際に銅材質の半導体部材の腐食を引き起こしやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、接着剤組成物の粘度上昇を引き起こすためシリカ充填剤（Ｄ）を高充填しにくくなり、また、イオントラップ剤（Ｃ）自体の吸水性が高いため接着剤組成物の吸水性を上昇させる傾向にある。
本発明にかかるシリカ充填剤（Ｄ）は、平均粒子径が３〜２０μｍのシリカ微粒子である。粒子径が３μｍ未満ではフィラーが凝集しやすくなるため接着剤組成物中に分散させにくくなり、また比表面積が大きくなるためエポキシ樹脂との接触面積を大きくし溶融粘度を上昇させてしまう。他方、粒子径が２０μｍを超えると、ロールナイフコーター等の塗工機で薄型のフィルム状接着剤を作製する際に、フィラーがきっかけとなりフィルム表面にスジを発生しやすくなる。本発明においては、接着剤組成物中に前記シリカ充填剤（Ｄ）を高い比率で含有させ、水分を吸収しやすいエポキシ樹脂等の樹脂成分の比率を相対的に低くすることにより、得られるフィルム状接着剤の吸水性を低くしている。
前記シリカ充填剤（Ｄ）の含有量は、本発明にかかる接着剤組成物中のシリカ充填剤（Ｄ）の含有比率が固形分換算で５０〜７０質量％の範囲内（より好ましくは、５５〜６５質量％の範囲内）となる量であることが必要である。前記シリカ充填剤（Ｄ）の含有比率が５０質量％未満では、塩素イオンの抽出媒体となる水分量が増加するため、得られるフィルム状接着剤を用いて半導体パッケージを作製した際に銅材質の半導体部材の腐食を十分に防止できない。他方、前記シリカ充填剤（Ｄ）の含有比率が７０質量％を超えると、バインダーとして働く樹脂成分の不足により接着剤組成物の粘度上昇するため、得られるフィルム状接着剤が脆くなる。
本発明にかかる接着剤組成物は、以上説明した低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）、ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）、イオントラップ剤（Ｃ）及びシリカ充填剤（Ｄ）を含有するものであるが、後述するフェノキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤を更に含有していてもよい。
前記フェノキシ樹脂は、例えばビスフェノールＡのようなビスフェノールとエピクロロヒドリンとから得られ、通常、数平均分子量が１００００以上の熱可塑性樹脂である。このようなフェノキシ樹脂を前記接着剤組成物中に更に含有させることにより、得られるフィルム状接着剤の常温におけるタック性や脆さを解消するという効果がある。また、前記フェノキシ樹脂は、前記低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）及びジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）と構造が類似していることから相溶性がよく、樹脂溶融粘度も低く、接着性もよいという特長を示す。前記フェノキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、優れた溶融粘度特性を示す傾向にあるビスフェノールＡ／Ｆ型、高耐熱性を有する傾向にあるビスフェノールＦ型等の骨格を有するフェノキシ樹脂を用いることができる。また、このようなフェノキシ樹脂としては、例えば、東都化成（株）製の「ＹＰ−５０Ｓ」、「ＹＰ−７０」、「ＦＸ−３１６」、「ＦＸ−２８０Ｓ」等が挙げられる。このようなフェノキシ樹脂を使用する場合、その含有量は、前記低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）及び前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）の合計量１００質量部に対して、１５〜３０質量部の範囲内となる量であることが好ましい。
前記エポキシ樹脂硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化させることができるものである。このようなエポキシ樹脂硬化剤としては、アミン類、酸無水物類、多価フェノール類等の公知の硬化剤を用いることができるが、これらの中でも、前記樹脂成分が必要な粘着性を示す温度以上で硬化性を発揮し、しかも速硬化性を発揮する潜在性硬化剤を選択して用いることが好ましい。このような潜在性硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、イミダゾール類、ヒドラジド類、三弗化ホウ素−アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン塩及びこれらの変性物が挙がられるが、これらの他にマイクロカプセル型の硬化剤を使用してもよい。これらの潜在性硬化剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。このような潜在性硬化剤を前記接着剤組成物中に更に含有させることにより、室温での長期保存も可能な保存安定性の高いフィルム接着剤を得ることができる。このようなエポキシ樹脂硬化剤を使用する場合、その含有量は、前記低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）及び前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）の合計量１００質量部に対して、０．５〜５０質量部の範囲内となる量であることが好ましい。
本発明にかかる接着剤組成物は、必要に応じて、カップリング剤、酸化防止剤、難燃剤、着色剤等の他の添加剤；ブタジエン系ゴムやシリコーンゴム等の応力緩和剤を更に含有していてもよい。このようなカップリング剤は、前記シリカ充填剤（Ｄ）との界面を補強し高い破壊強度を発現させると共に接着力の向上を図ることができるという点で好ましい。また、このようなカップリング剤としては、アミノ基、エポキシ基を含有したものが好ましい。
本発明にかかる接着剤組成物は、フィルム状接着剤を作製する際の粘度調整のために、有機溶媒を更に含有していてもよい。このような有機溶剤としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）やメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等のケトン系溶剤、モノグライム、ジグライム等のエーテル系溶剤が挙げられる。
本発明のフィルム状接着剤は、以上説明した接着剤組成物をフィルム状に成形してなるものである。より具体的には、前記接着剤組成物を、離型処理されたポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の基材（保護フィルム）に、ロールナイフコーター、グラビアコーター、ダイコーター、リバースコーター等の公知の方法に従って塗工し、前記接着剤組成物の硬化開始温度以下の温度にて熱処理を施して乾燥することにより、本発明のフィルム状接着剤を得られる。このようにして形成されるフィルム状接着剤の厚みは１０〜１５０μｍの範囲であることが好ましい。
また、本発明のフィルム状接着剤においては、フィルム状接着剤の硬化物（例えば温度１８０℃にて１時間の熱処理を施したもの）の抽出塩素イオン濃度が５．０ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、前記フィルム状接着剤の硬化物を温度８５℃、相対湿度８５％の条件下において１００時間放置した場合における吸水率は１．０質量％以下であることが好ましい。フィルム状接着剤の硬化物における抽出塩素イオン濃度又は吸水率が前記上限を超えると、得られるフィルム状接着剤を用いて半導体パッケージを作製した際に、半導体パッケージの高温高湿下でのバイアス電圧高度加速ストレス試験（バイアスＨＡＳＴ）といった信頼性試験時に腐食が発生しやすい傾向にある。
次に、本発明の半導体パッケージ及びその製造方法について説明する。すなわち、本発明の半導体パッケージの製造方法は、複数の半導体素子を備えている半導体ウェハの表面上に前記フィルム状接着剤を形成し、前記フィルム状接着剤の表面上にダイシングテープを貼り合せた後に、前記フィルム状接着剤と前記半導体ウェハとを同時にダイシングすることにより接着剤層を備える第１の半導体素子を得る工程（接着剤付き半導体素子の作製工程）と、前記第１の半導体素子をダイシングテープから剥がし、その後金属ワイヤにより配線基板と電気的に接続されている第２の半導体素子上に、前記金属ワイヤの一部が前記接着剤層に埋まるように、前記第１の半導体素子を接着せしめる工程（半導体素子の積層工程）とを含むことを特徴とする方法である。また、本発明の半導体パッケージは、前記半導体パッケージの製造方法により得られるものである。
以下、図３を参照しながら本発明の半導体パッケージの製造方法についてより詳細に説明する。図３は、本発明の半導体パッケージの製造方法の好適な一実施形態を説明するための模式工程図である。
本発明の半導体パッケージの製造方法においては、先ず、シリコンウェハ１１の一方の面に本発明のフィルム状接着剤１２を貼り付けた後（図３（ａ）及び（ｂ）参照）、ダイシングテープ１３を下地にしてシリコンウェハ１１とフィルム状接着剤１２を切断して（図３（ｃ）参照）、半導体素子１と接着剤層２とを備える第１の半導体素子１０を得る（接着剤付き半導体素子の作製工程）。次いで、第１の半導体素子１０をダイシングテープ１３から剥がし（図３（ｄ）参照）、第１の半導体素子１０の接着剤層２が第２の半導体素子３と接し且つ金属ワイヤ６の一部が接着剤層２に接するように配置し、加熱することにより組成物中のエポキシ樹脂を硬化させ、金属ワイヤ６の一部が接着剤層２に埋まるように第１の半導体素子１０を第２の半導体素子３上に接着せしめる（半導体素子の積層工程、図３（ｅ）参照）。このような工程における加熱温度は、通常８０〜１８０℃の範囲内であればよい。また、このような工程における加熱時間は、通常１〜１８０分間の範囲内であればよい。このような半導体素子の積層工程により、エポキシ樹脂が硬化し、金属ワイヤ６の一部が接着剤層２に埋めると共に半導体素子同士１、３を強固に接着できる。その後、金属ワイヤ６により配線基板７と半導体素子１とを接続した後（図３（ｆ）参照）、封止樹脂８により樹脂封止することにより（図３（ｇ）参照）、本発明の半導体パッケージを製造することができる。
以上、本発明の半導体パッケージの製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明の半導体パッケージの製造方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の半導体パッケージの製造方法によって接着された半導体素子を被着体として、この半導体素子上に更に本発明の半導体装置の製造方法によって半導体素子を接着せしめることにより、半導体素子の更なる積層を図ることができる。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例において、塩素イオン濃度、吸水率及び腐食性はそれぞれ以下の方法により測定又は評価した。
（i）塩素イオン濃度
熱硬化前のフィルム状接着剤を約１０ｇ切り取り、熱風オーブンを用いて温度１８０℃にて１時間の熱処理を行い、熱硬化後のサンプルを作製した。容器に熱硬化後のサンプル約２ｇと純水５０ｍＬを入れ、温度１２１℃にて２０時間の熱処理を行い、水に塩素イオンを抽出させた。得られた抽出水の塩素イオン濃度（単位：ｐｐｍ）をイオンクロマトグラフィにより測定した。
（ii）吸水率
熱硬化前のフィルム状接着剤を約１０ｇ切り取り、金型（形状：円板状、直径：５ｃｍΦ、厚み：３ｍｍ）に入れた後に温度１５０℃の熱板上でフィルム状接着剤を溶融させ成型した。成型後のサンプルを室温下で冷却し、温度１８０℃にて１時間の熱処理を行い、熱硬化後のサンプルを作製した。得られた熱硬化後のサンプルについて、初期の質量（Ｗ０）及び温度８５℃、相対湿度８５％の条件下において１００時間放置後の質量（Ｗ１００）を測定し、その測定値から吸水率〔｛（Ｗ１００−Ｗ０）／Ｗ０｝×１００〕（単位：質量％）を求めた。
（iii）腐食性
先ず、熱硬化前のフィルム状接着剤を半導体素子に貼り付けて接着剤付き半導体素子を作製した。一方、銅材質のワイヤが設けられた半導体素子をリードフレーム基板（材質：４２Ａｒｒｏｙ系金属、厚み：１２５μｍ）上に搭載し、銅ワイヤ（直径：２５μｍ）をリードフレーム基板に接合した。
次に、リードフレーム基板に搭載された半導体素子上に、接着剤付き半導体素子を配置し、温度１８０℃にて１時間の熱処理を行い、半導体素子同士を接着した。その後、モールド剤（京セラ製、商品名「ＫＥ−３０００Ｆ５−２」）により、これらの半導体素子を封止し、温度１８０℃にて５時間の熱処理を行い、モールド剤を硬化せしめて半導体パッケージサンプルを得た。
得られた半導体パッケージサンプルに対し、バイアスＨＡＳＴ試験（温度：１３０℃、相対湿度：８５％、印加電圧：１．８Ｖ、時間：１００時間）を施した後に、この半導体パッケージサンプルの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、半導体素子表面の銅回路及び銅ワイヤ部分の腐食具合を観察した。そして、腐食が観察されなかった場合は「○（腐食性が良好）」と判定し、腐食が観察された場合は「×（腐食性が悪い）」と判定した。
（実施例１）
ＸＤ−１０００（ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂、軟化点：約７０℃、日本化薬製）５５ｇ、ＹＰ−７０（フェノキシ樹脂、軟化点：約７０℃、東都化成製）３０ｇ、ＹＤ−８２５ＧＳＨ（ビスフェノールＡ型低塩素型液状エポキシ樹脂、東都化成製）４９ｇを秤量し、８３ｇのＭＩＢＫを溶剤として５００ｍｌのセパラブルフラスコ中、温度１１０℃で２時間加熱攪拌して樹脂ワニスを得た。得られた樹脂ワニス２１７ｇを８００ｍｌのプラネタリーミキサーに秤量し、ＦＢ−３ＳＤＸ（球状シリカ、平均粒子径：３μｍ、デンカ社製）１８６ｇを加えて混合したものを３本ロールで混練して混合物を得た。得られた混合物に、ＩＸＥ−６１０７（ビスマス／ジルコニア系イオントラップ剤、東亞合成製）７ｇ及び２ＰＨＺ−ＰＷ（イミダゾール型硬化剤、四国化成株式会社）９ｇを加えてプラネタリーミキサーで攪拌混合後、真空脱泡して接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物を厚さ５０μｍの離型処理されたＰＥＴフィルム上に塗布後、温度８０℃で１０分間、温度１５０℃で１分間の熱風乾燥を行い、厚みが６０μｍのフィルム状接着剤を得た。
（実施例２）
低塩素型液状エポキシ樹脂として、ＹＤ−８２５ＧＳＨに代えてＬＸ−０１（ビスフェノールＡ型低塩素型液状エポキシ樹脂、ダイソー製）４９ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてフィルム状接着剤を得た。
（実施例３）
シリカ充填剤ＦＢ−３ＳＤＸの添加量を３５０ｇとした以外は実施例１と同様にしてフィルム状接着剤を得た。
（実施例４）
イオントラップ剤として、ＩＸＥ−６１０７に代えてＩＸＥ−５５０（ビスマス系イオントラップ剤、東亞合成製）７ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてフィルム状接着剤を得た。
（比較例１）
ＹＤ−８２５ＧＳＨに代えてＪＥＲ８２８（ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン製）４９ｇを用い、イオントラップ剤を使用せず、更にシリカ充填剤ＦＢ−３ＳＤＸの添加量を１４６ｇとした以外は実施例１と同様にしてフィルム状接着剤を得た。
（比較例２）
シリカ充填剤ＦＢ−３ＳＤＸの添加量を１００ｇとした以外は実施例１と同様にしてフィルム状接着剤を得た。
（比較例３）
ＹＤ−８２５ＧＳＨに代えてＪＥＲ８２８（ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン製）４９ｇを用いた以外は実施例１と同様にしてフィルム状接着剤を得た。
＜溶融粘度及びダイアタッチ可能温度領域の評価＞
実施例１〜４及び比較例１〜３で得られたフィルム状接着剤について、塩素イオン濃度、吸水率及び腐食性を、上記の方法で評価した。得られた結果を表１に示す。また、実施例１〜４及び比較例１〜３で得られたフィルム状接着剤における接着剤組成物の配合組成、並びに接着剤組成物中のシリカ充填剤（Ｄ）の含有比率（固形分換算）を表１に示す。
Figure 0005160380
表１に示した結果から明らかなように、本発明のフィルム状接着剤を用いた場合（実施例１〜４）は、ワイヤ、回路等の半導体部材の材質が銅である半導体パッケージをフィルムオンワイヤ手法により作製する場合において、半導体部材の破損を十分に防止しつつ半導体素子同士を接着させることができ、しかも半導体部材の腐食を十分に防止することができることが確認された。
以上説明したように、本発明によれば、ワイヤ、回路等の半導体部材の材質が例えば銅である半導体パッケージをフィルムオンワイヤ手法により作製する場合であっても、半導体部材の破損を十分に防止しつつ半導体素子同士を接着させることができ、しかも半導体部材の腐食を十分に防止することが可能なフィルム状接着剤、並びにそれを用いた半導体パッケージ及びその製造方法を提供することが可能となる。
従来のスタックドパッケージを示す模式断面図である。 フィルムオンワイヤ手法により作製されたスタックドパッケージを示す模式断面図である。 本発明の半導体パッケージの製造方法の一実施形態を示す模式工程図である。
符号の説明
１…半導体素子（上側）、２…接着剤層、３…半導体素子（下側）、４…接着剤層、５…スペーサー、６…金属ワイヤ、７…配線基板、８…封止樹脂、１０…接着剤付き半導体素子（第１の半導体素子）、１１…シリコンウェハ、１２…フィルム状接着剤、１３…ダイシングテープ。

Claims (6)

  1. 接着剤組成物からなるフィルム状接着剤であって、
    前記接着剤組成物が、全塩素濃度が２５０ｐｐｍ以下である低塩素含有率液状エポキシ樹脂（Ａ）、ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）、イオントラップ剤（Ｃ）、及び平均粒子径が３〜２０μｍであるシリカ充填剤（Ｄ）を含有するものであり、前記接着剤組成物中の前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）の含有比率が固形分換算で５〜２５質量％であり、且つ前記接着剤組成物中の前記シリカ充填剤（Ｄ）の含有比率が固形分換算で５０〜７０質量％であることを特徴とするフィルム状接着剤。
  2. 前記イオントラップ剤（Ｃ）が、塩素イオン交換容量が２．５ｍｅｑ／ｇ以上のものであり、且つビスマス系化合物及びジルコニア系化合物からなる群から選択される少なくとも一つの無機化合物であることを特徴とする請求項１に記載のフィルム状接着剤。
  3. 前記ジシクロペンタジエン型固形エポキシ樹脂（Ｂ）が、下記一般式（１）：
    Figure 0005160380
     （式（１）中、ｎは０〜１０の整数を表す。）
    で表される樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルム状接着剤。
  4. 前記フィルム状接着剤の厚みが１０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のフィルム状接着剤。
  5. 複数の半導体素子を備えている半導体ウェハの一方の表面上に請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のフィルム状接着剤を形成し、前記フィルム状接着剤の表面上にダイシングテープを貼り合せた後に、前記フィルム状接着剤と前記半導体ウェハとを同時にダイシングすることにより接着剤層を備える第１の半導体素子を得る工程と、
    前記第１の半導体素子をダイシングテープから脱離し、その後金属ワイヤにより配線基板と電気的に接続されている第２の半導体素子上に、前記金属ワイヤの一部が前記接着剤層に埋まるように、前記第１の半導体素子を接着せしめる工程と、
    を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  6. 請求項５に記載の半導体パッケージの製造方法により得られるものであることを特徴とする半導体パッケージ。
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