JP7565016B2 - フィルム、積層体、フィルム層付き半導体ウェハ、フィルム層付き半導体搭載用基板、及び半導体装置 - Google Patents
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分子内の末端に下記式(1)で表される構成単位を含む、プロペニル基含有樹脂(A)と、前記プロペニル基含有樹脂(A)以外の、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)と、硬化促進剤(C)と、含み、前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)が、マレイミド基及びシトラコンイミド基からなる群より選択される少なくとも1種を含む、フィルム。
[2]
前記プロペニル基含有樹脂(A)の質量平均分子量が、300~10,000である、[1]に記載のフィルム。
[3]
前記プロペニル基含有樹脂(A)が、下記式(2)で表される樹脂を含む、[1]又は[2]に記載のフィルム。
前記プロペニル基含有樹脂(A)が、下記式(3)で表される樹脂を含む、[1]~[3]のいずれかに記載のフィルム。
前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)が、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、下記式(4)で表されるマレイミド化合物、下記式(5)で表されるマレイミド化合物、下記式(6)で表されるマレイミド化合物、下記式(7)で表されるマレイミド化合物、下記式(8)で表されるマレイミド化合物、及び下記式(9)で表されるマレイミド化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む、[1]~[4]のいずれかに記載のフィルム。
前記プロペニル基含有樹脂(A)におけるプロペニル基と、前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)における重合性官能基との比率(プロペニル基:重合性官能基)が、1:1~1:7である、[1]~[5]のいずれかに記載のフィルム。
[7]
前記硬化促進剤(C)が、熱ラジカル重合開始剤(D)及びイミダゾール化合物(E)からなる群より選択される少なくとも1種を含む、[1]~[6]のいずれかに記載のフィルム。
[8]
前記熱ラジカル重合開始剤(D)の10時間半減期温度が、100℃以上である、[7]に記載のフィルム。
[9]
前記熱ラジカル重合開始剤(D)が、有機過酸化物を含む、[7]又は[8]に記載のフィルム。
[10]
前記熱ラジカル重合開始剤(D)が、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、又はハイドロパーオキサイド骨格を含む、[7]~[9]のいずれかに記載のフィルム。
[11]
前記熱ラジカル重合開始剤(D)が、ジクミルパーオキサイド、ジ(2-tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、及びtert―ブチルハイドロパーオキサイドからなる群より選択される少なくとも1種を含む、[7]~[10]のいずれかに記載のフィルム。
前記硬化促進剤(C)の含有量が、前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、0.05質量部~10質量部である、[1]~[11]のいずれかに記載のフィルム。
[13]
前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)以外の、熱硬化性化合物(F)を更に含む、[1]~[12]のいずれかに記載のフィルム。
[14]
前記熱硬化性化合物(F)が、400以上の分子量を有する、[13]に記載のフィルム。
[15]
前記熱硬化性化合物(F)が、ベンゾオキサジン化合物を含む、[13]又は[14]に記載のフィルム。
前記ベンゾオキサジン化合物が、下記式(12)で表される化合物、下記式(13)で表される化合物、下記式(14)で表される化合物、及び下記式(15)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む、[15]に記載のフィルム。
前記ベンゾオキサジン化合物が、下記式(23)で表される化合物、及び下記式(24)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む、[14]又は[15]に記載のフィルム。
前記熱硬化性化合物(F)の含有量が、前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、1質量部~100質量部である、[13]~[17]のいずれかに記載のフィルム。
[19]
無機充填材(G)を更に含む、[1]~[18]のいずれかに記載のフィルム。
[20]
前記無機充填材(G)の平均粒子径が、3μm以下である、[19]に記載のフィルム。
[21]
前記無機充填材(G)が、シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、ベーマイト、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む、[19]又は[20]に記載のフィルム。
前記無機充填材(G)が、シリカである、[19]~[21]のいずれかに記載のフィルム。
[23]
前記無機充填材(G)の含有量が、前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、500質量部以下である、[19]~[22]のいずれかに記載のフィルム。
[24]
フラックス機能を有する有機化合物(H)を更に含む、[1]~[23]のいずれかに記載のフィルム。
[25]
フラックス機能を有する有機化合物(H)の含有量が、前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、5質量部~80質量部である、[24]に記載のフィルム。
[26]
厚さが、10μm~100μmである、[1]~[25]のいずれかに記載のフィルム。
プリアプライドアンダーフィル材用である、[1]~[26]のいずれかに記載のフィルム。
[28]
支持基材と、前記支持基材上に積層された[1]~[27]のいずれかに記載のフィルムを含む層と、を備える積層体。
[29]
半導体ウェハと、前記半導体ウェハに積層された[28]に記載の積層体と、を備え、前記フィルムを含む層が、前記半導体ウェハに積層された、フィルム層付き半導体ウェハ。
[30]
半導体搭載用基板と、前記半導体搭載用基板に積層された[28]に記載の積層体と、を備え、前記フィルムを含む層が、前記半導体搭載用基板に積層された、フィルム層付き半導体搭載用基板。
[31]
[29]に記載のフィルム層付き半導体ウェハ、及び/又は、[30]に記載のフィルム層付き半導体搭載用基板を備える、半導体装置。
本実施形態のフィルムは、好適にはチップのフリップチップ実装に使用されるプリアプライドアンダーフィル材として用いられるフィルムであって、分子内の末端に式(1)で表される構成単位を含む、プロペニル基含有樹脂(A)と、プロペニル基含有樹脂(A)以外の、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)と、硬化促進剤(C)と、含む。ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)は、マレイミド基及びシトラコンイミド基からなる群より選択される少なくとも1種を含む。
本実施形態の樹脂組成物は、熱硬化性化合物(F)、無機充填材(G)、及びフラックス機能を有する有機化合物(H)の少なくともいずれか一つを含んでいてもよい。
本実施形態のフィルムは、プロペニル基含有樹脂(A)を含む。プロペニル基含有樹脂(A)は、基本骨格として、分子内の末端に式(1)で表される構成単位を含めば、特に限定されない。
アルケニル基としては、特に限定されないが、例えば、ビニル基、(メタ)アリル基、プロペニル基、ブテニル基、及びヘキセニル基が挙げられる。これらの中でも、プロペニル基が好ましい。
このような置換基としては、ハロゲン原子、及び直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基が挙げられる。直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基には、置換基として、アルケニル基を含むことが好ましい。アルケニル基については、前述のとおりである。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等が挙げられる。
直鎖状又は分岐状の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、t-ペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、s-ヘキシル基、及びt-ヘキシル基が挙げられる。
環状の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族環状炭化水素基及び芳香族炭化水素基が挙げられる。脂肪族環状炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、及びシクロドデシル基等の単環式脂肪族炭化水素基;ビシクロ[2.2.2]オクタニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカニル基、及びアダマンチル基等の多環式脂肪族炭化水素基が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、及びフェナントレン等の芳香族炭化水素環から水素原子1個を除いた基が挙げられる。
また、式(2)におけるWとしては、芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数10~15の芳香族炭化水素基がより好ましい。Wは、特に限定されないが、例えば、次の構造が挙げられる。これらの構造は、1種又は2種以上を適宜組み合わせてもよい。
式(2)において、プロペニル基以外のUは、各々独立に、水素原子又は炭素数2~6のアルケニル基を表す。炭素数2~6のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、(メタ)アリル基、ブテニル基、及びヘキセニル基が挙げられる。プロペニル基以外のUとしては、硬化性を好適に制御できる点から、水素原子が好ましい。
直鎖状の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、及びヘキシレン基が挙げられる。分岐鎖状の炭化水素基としては、例えば、-C(CH3)2-、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、及び-C(CH2CH3)2-のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、及び-C(CH2CH3)2-CH2-のアルキルエチレン基が挙げられる。
環状の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、及びシクロヘキシレン基が挙げられる。
これらの炭化水素基は、1種又は2種以上を適宜組み合わせてもよい。
式(3)において、プロペニル基以外のXは、各々独立に、水素原子又は炭素数2~6のアルケニル基を表す。炭素数2~6のアルケニル基としては、前記のとおりである。プロペニル基以外のUとしては、硬化性を好適に制御できる点から、水素原子が好ましい。
製造方法としては、例えば、原料してフェノール樹脂を用いた方法が挙げられる。フェノール樹脂としては、特に限定されないが、ビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールA、ジアリルビスフェノールA、ビフェノール、ビスフェノールF、ジアリルビスフェノールF、トリフェニルメタン型フェノール、テトラキスフェノール、ノボラック型フェノール、クレゾールノボラック樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を含むフェノール(ビフェニル型フェノール)、及びトリフェニルメタン骨格を含むフェノール(トリフェニルメタン型フェノール)が挙げられる。
製造方法では、これらのフェノール樹脂中におけるヒドロキシル基をアリル化することでアリルエーテル体を合成し、その後、得られたアリルエーテル基をプロペニルエーテル基へ転移反応することで得られる。また、得られたアリルエーテル基をクライゼン転移反応によりアリル化フェノールを得て、その後、公知の方法に従って、アリル基をプロペニル基に転移反応することでも得られる。
本実施形態のフィルムには、優れた絶縁信頼性及び耐熱性が得られる点から、プロペニル基含有樹脂(A)と異なり、分子内に、マレイミド基及びシトラコンイミド基からなる群より選択される少なくとも1種を含むラジカル重合性樹脂又は化合物(B)を含む。ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)は、後述の硬化促進剤(C)と共に、プロペニル基含有樹脂(A)と反応性を示せば特に限定されない。ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)としては、後述のフラックス機能を有する有機化合物(H)と反応性を示さないことが好ましい。これらラジカル重合性樹脂又は化合物(B)は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。
例えば、N-フェニルマレイミド、N-ヒドロキシフェニルマレイミド、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン、4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、ビス(3,5-ジメチル-4-マレイミドフェニル)メタン、ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン、ビス(3,5-ジエチル-4-マレイミドフェニル)メタン、フェニルメタンマレイミド、o-フェニレンビスマレイミド、m-フェニレンビスマレイミド、p-フェニレンビスマレイミド、p-フェニレンビスシトラコンイミド、2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)-フェニル)プロパン、3,3-ジメチル-5,5-ジエチル-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、4-メチル-1,3-フェニレンビスマレイミド、1,6-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン、4,4-ジフェニルエーテルビスマレイミド、4,4-ジフェニルスルフォンビスマレイミド、1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼン、ポリフェニルメタンマレイミド、ノボラック型マレイミド化合物、ビフェニルアラルキル型マレイミド化合物、2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、1,2-ビス(マレイミド)エタン、1,4-ビス(マレイミド)ブタン、1,6-ビス(マレイミド)ヘキサン、N,N'-1,3-フェニレンジマレイミド、N,N'-1,4-フェニレンジマレイミド、N-フェニルマレイミド、式(4)で表されるマレイミド化合物、式(5)で表されるマレイミド化合物、式(6)で表されるマレイミド化合物、式(7)で表されるマレイミド化合物、式(8)で表されるマレイミド化合物、及び式(9)で表されるマレイミド化合物などが挙げられる。マレイミド基を含むラジカル重合性樹脂又は化合物(B)は、マレイミド化合物を重合して得られるプレポリマー、及びマレイミド化合物をアミン化合物等の他の化合物と重合して得られるプレポリマー等の形で、フィルムに含有させることもできる。
式(6)中、R3は、各々独立に、水素原子又はメチル基を示す。
炭素数1~5のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、及びネオペンチル基が挙げられる。式(7)で表されるマレイミド化合物は、フィルムを硬化した硬化物の弾性率を低減させることができるため、好ましい。
R5及びR7共に、8以上の原子が直鎖状に連結した炭化水素基としては、例えば、8以上の炭素原子を含む、置換又は非置換の2価の炭化水素基が挙げられる。置換又は非置換の2価の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、置換又は非置換の直鎖状脂肪族炭化水素基、置換又は非置換の分岐状脂肪族炭化水素基、及び置換又は非置換の環状脂肪族炭化水素基が挙げられる。例えば、オクチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ドデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、及びオクタデカメチレン基が挙げられる。
R6において、置換又は非置換の、環を構成する原子数が4~10のヘテロ原子を含んでもよい環状炭化水素基としては、例えば、置換又は非置換の、環を構成する原子数が4~10である脂環基、置換又は非置換の、環を構成する原子数が4~10である芳香族基、及び置換又は非置換の、環を構成する原子数が4~10である複素環基が挙げられる。なお、環を構成する原子数とは、環状に連結している原子の数であって、側鎖の置換基等の原子数は含まれない。置換又は非置換の脂環基における脂環部分の基としては、例えば、2価又は2価以上の、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、及びシクロデシル基が挙げられる。また、置換基がアルキル基である場合、アルキル基としては、特に限定されないが、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数3~10のアルキル基がより好ましい。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、テキシル基、n-へプチル基、n-オクチル基、n-エチルヘキシル基、n-ノニル基、及びn-デシル基が挙げられる。アルキル基置換のアルキル基は、1つでもよく、2以上であってもよい。
R8及びR9における、アルキレン基は、共に前記のとおりである。
Zにおいて、アルキレン基及び芳香族環を含む炭素数6~30の炭化水素基については、前記のとおりである。
本実施形態のフィルムにおいて、マレイミド基を含むラジカル重合性樹脂又は化合物(B)が、式(5)で表されるマレイミド化合物、2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、式(6)で表されるマレイミド化合物、及び式(7)で表されるマレイミド化合物を含む場合には、特に限定されないが、より一層優れた、硬化性、低ボイド性、及びより一層優れたチップ接着性が得られる点から、プロペニル基含有樹脂(A)及びマレイミド基を含むラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、プロペニル基含有樹脂(A)を10質量部~35質量部、式(5)で表されるマレイミド化合物を25質量部~55質量部、2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパンを2質量部~25質量部、式(6)で表されるマレイミド化合物を2質量部~25質量部、及び式(7)で表されるマレイミド化合物を15質量部~40質量部でそれぞれ含むことが好ましい。
本実施形態のフィルムには、硬化速度を好適に調整でき、また、優れた低ボイド性が得られる点から、硬化促進剤(C)を含む。硬化促進剤(C)は、プロペニル基含有樹脂(A)及びラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の硬化を促進できる化合物であれば、特に限定されない。硬化促進剤(C)は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。
熱ラジカル重合開始剤(D)は、熱により、プロペニル基含有樹脂(A)におけるプロペニル基、及びラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の重合性官能基を重合させることができる活性物質(ラジカル)を放出する化合物であれば特に限定されず、公知の熱ラジカル重合開始剤を用いることができる。熱ラジカル重合開始剤(D)は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。
本実施形態においては、良好な硬化速度が得られる点から、有機過酸化物が好ましく、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、及びハイドロパーオキサイド骨格を含む有機過酸化物がより好ましく、ジクミルパーオキサイド、ジ(2-tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、及びtert―ブチルハイドロパーオキサイドが、好適な硬化速度に加えて、フィルムなどの作製時においても失活しない好適な製造性を有する点から、更に好ましい。
イミダゾール化合物(E)は、プロペニル基含有樹脂(A)、及びラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の硬化を促進できるイミダゾール化合物であれば、特に限定されず、公知のイミダゾール化合物を用いることができる。イミダゾール化合物(E)は、1種又は2種以上を混合して使用することができる。
本実施形態のフィルムには、特に限定されないが、硬化速度の調整が容易である点から、プロペニル基含有樹脂(A)及びラジカル重合性樹脂又は化合物(B)以外の、熱硬化性化合物(F)を更に含むことが好ましい。熱硬化性化合物(F)としては、プロペニル基含有樹脂(A)及びラジカル重合性樹脂又は化合物(B)と反応性を示す化合物であれば、公知の化合物を用いることができ、特に限定されない。熱硬化性化合物(F)としては、後述のフラックス機能を有する有機化合物(H)と反応性を示さないことが好ましい。
本実施形態のフィルムには、耐燃性の向上、熱伝導率の向上、及び熱膨張率の低減のため、無機充填材(G)を更に含むことが好ましい。無機充填材を使用することにより、フィルム等の耐燃性、及び熱伝導率を向上させ、熱膨張率を低減することができる。
シランカップリング剤としては、一般に無機物の表面処理に使用されているシランカップリング剤であれば、特に限定されない。例えば、ビニルトリメトキシシラン、及びγ-メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のビニルシラン系シランカップリング剤;N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のフェニルアミノシラン系シランカップリング剤;トリメトキシフェニルシラン等のフェニルシラン系シランカップリング剤;イミダゾールシラン系シランカップリング剤が挙げられる。これらのシランカップリング剤は、1種を単独で又は2種以上を適宜混合して使用することができる。
本実施形態のフィルムには、フリップチップ実装中においてフラックス活性を発現させるため、フラックス機能を有する有機化合物(H)を更に含むことが好ましい。フラックス機能を有する有機化合物(H)は、分子中に1個以上の酸性部位を含む有機化合物であれば、特に限定されない。酸性部位としては、例えば、リン酸基、フェノール性水酸基、カルボキシル基、及びスルホン酸基が好ましく、本実施形態のフィルムをプリアプライドアンダーフィル材として用いた半導体装置において、接合部を構成するはんだや銅等の金属のマイグレーション、及び腐食をより有効に防止する観点から、フェノール性水酸基又はカルボキシル基がより好ましい。フラックス機能を有する有機化合物(H)は、1種を単独で又は2種以上を適宜混合して使用することができる。
本実施形態のフィルムでは、プロペニル基含有樹脂(A)、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)、熱ラジカル重合開始剤(D)及びイミダゾール化合物(E)等の硬化促進剤(C)、熱硬化性化合物(F)、無機充填材(G)、及びフラックス機能を有する有機化合物(H)の他に、その他の成分を1種又は2種以上含んでいてもよい。
シランカップリング剤を使用する場合、その含有量は、特に限定されないが、吸湿耐熱性の向上、及びフリップチップ実装時の揮発量の低減観点から、プロペニル基含有樹脂(A)及びラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、0.05質量部~20質量部であることが好ましい。
湿潤分散剤を使用する場合、その含有量は、特に限定されないが、積層体の製造性向上の観点からは、無機充填材(G)100質量部に対して、0.1質量部~5質量部とすることが好ましく、0.5質量部~3質量部とすることがより好ましい。なお、2種以上の湿潤分散剤を併用する場合には、これらの合計量が前記比率を満たすことが好ましい。
本実施形態のフィルムにおいて、その他の添加剤の含有量は、特に限定されないが、通常、プロペニル基含有樹脂(A)及びラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、それぞれ0.01質量部~10質量部である。
本実施形態のフィルムは、硬化性に優れ、低ボイド性、及び優れたチップ接着性を有する。また、本実施形態のフィルムを支持基材上に塗布することにより、低ボイド性、及びチップ接着性に優れた、フォルムを含む層を含む積層体を提供することができる。本実施形態のフィルムを、積層体の形態で使用するプリアプライドアンダーフィル材として用いた場合、低ボイド性、及びチップ接着性に優れ、加えて、フラックス活性、接合性、及び絶縁信頼性にも優れる。このように、本実施形態のフィルムは、各種の優れた特徴を有し、特に硬化性、低ボイド性、及びチップ接着性を高い水準で満足させることができることから、プリアプライドアンダーフィル材としてより有用である。
有機溶剤は、前記の成分を各々好適に溶解又は分散させることができ、かつ、本実施形態のフィルムの所期の効果を損なわないものであれば特に限定されない。有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、及びプロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン(以下、「MEK」と略す場合がある。)、及びメチルイソブチルケトン等のケトン類;ジメチルアセトアミド、及びジメチルホルムアミド等のアミド類;トルエン、及びキシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられる。これらの有機溶剤は、1種を単独で又は2種以上を適宜混合して使用することができる。
本実施形態の積層体は、支持基材と、支持基材上に積層された本実施形態のフィルムを含む層と、を備える。このような積層体は、本実施形態のフィルムが、支持基材に添着されて得られる。
本実施形態のフィルム層付き半導体ウェハは、半導体ウェハと、その半導体ウェハに積層された本実施形態の積層体とを備え、フィルムを含む層が、半導体ウェハに積層される。また、本実施形態のフィルム層付き半導体搭載用基板は、半導体搭載用基板と、その半導体搭載用基板に積層された本実施形態の積層体とを備え、フィルムを含む層が、半導体搭載用基板に積層される。
本実施形態の半導体装置は、本実施形態のフィルム層付き半導体ウェハ、及び/又は本実施形態のフィルム層付き半導体搭載用基板を備える。本実施形態の半導体装置を製造する方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態のフィルム層付き半導体ウェハを研削等の手段で薄化、及びダイシングソー等による個片化を行い、フィルム層付きチップとし、これを半導体搭載用基板に搭載する手法が挙げられる。また、本実施形態のフィルム層付き半導体搭載用基板に、チップを搭載してもよい。フィルム層付きチップを半導体搭載用基板に搭載する方法、及び半導体チップをフィルム層付き半導体搭載用基板に搭載する方法では、熱圧着工法に対応したフリップチップボンダを好適に使用することができる。また、本実施形態ではチップを半導体搭載用基板にフリップチップ実装する場合を便宜的に説明しているが、チップをフリップチップ実装しつつ、本実施形態のフィルムを適用する対象は、半導体搭載用基板以外とすることも可能である。例えば、本実施形態のフィルムは、半導体ウェハ上へチップを搭載する際の半導体ウェハとチップとの接合部や、TSV(Through Silicon Via)等を経由してチップ間接続を行うチップ積層体の、各チップ間の接合部に使用することも可能であり、いずれの場合も本発明による優位性を得ることができる。
(実施例1)
プロペニル基含有樹脂(A)として、式(25)で表されるプロペニル基含有樹脂(BPN01-S(商品名)、群栄化学工業(株)製、質量平均分子量:1830)のメチルエチルケトン(MEK)溶液(不揮発分50%)60質量部(不揮発分換算で30質量部)、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)として、式(5)で表されるマレイミド化合物(BMI-1000P(商品名)、ケイ・アイ化成(株)製)33質量部、ビス-(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン(BMI-70(商品名)、ケイ・アイ化成(株)製)のメチルエチルケトン(MEK)溶液(不揮発分50質量%)14質量部(不揮発分換算で7質量部)、2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン(BMI-80(商品名)、ケイ・アイ化成(株)製)のMEK溶液(不揮発分50質量%)14質量部(不揮発分換算で7質量部)、式(7)で表されるマレイミド化合物(MIR-3000-70MT(商品名)、日本化薬(株)製、不揮発分30質量%)77質量部(不揮発分換算で23質量部)、熱硬化性化合物(F)として、P-d型ベンゾオキサジン(四国化成工業(株)製、(商品名)、3,3'-(メチレン-1,4-ジフェニレン)ビス(3,4-ジヒドロ-2H-1,3-ベンゾオキサジン)、水酸基当量:217、分子量:434)のMEK溶液(不揮発分50質量%)66質量部(不揮発分換算で33質量部)、フラックス機能を有する有機化合物(H)として、ロジン変性マレイン酸樹脂(マルキードNo32(商品名)、荒川化学工業(株)製)のMEK溶液(不揮発分50質量%)54質量部(不揮発分換算で27質量部)、無機充填材(G)として、スラリーシリカ(YA050C-MJE(商品名)、固形分50質量%、平均粒子径:50nm、(株)アドマテックス製)のMEK溶液266質量部(不揮発分換算で133質量部)、熱ラジカル重合開始剤(D)として、ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)ペルオキシド(ジクミルパーオキサイド、キシダ化学(株)製、10時間半減期温度:116.4℃)1質量部、イミダゾール化合物(E)として、2-エチル-4-メチルイミダゾール(2E4MZ、四国化成工業(株)製)4質量部を混合し、高速攪拌装置を用いて40分間撹拌して、ワニスを得た(MEK量:264質量部)。なお、プロペニル基含有樹脂(A)におけるプロペニル基(eq./100g-樹脂)と、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)における重合性官能基(マレイミド基)(eq./100g-樹脂)との比率(プロペニル基:重合性官能基)は、1:2であった。このワニスを、表面に離型剤をコートした厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(TR1-38(商品名)、ユニチカ(株)製)に塗布し、100℃で5分間加熱乾燥して、ワニスから得られたフィルム層の厚さが30μmである積層体を得た。なお、フィルム層は、半硬化状態(Bステージ化)であった。
プロペニル基含有樹脂(A)として、式(25)で表されるプロペニル基含有樹脂(BPN01-S(商品名))60質量部(不揮発分換算で30質量部)の代わりに、式(26)で表されるプロペニル基含有樹脂(TPMP01(商品名)、群栄化学工業(株)製、質量平均分子量:2371)のMEK溶液(不揮発分50%)42質量部(不揮発分換算で21質量部)を配合し、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)として、式(7)で表されるマレイミド化合物(MIR-3000-70MT(商品名))77質量部(不揮発分換算で23質量部)を107質量部(不揮発分換算で32質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを調製した。なお、プロペニル基含有樹脂(A)におけるプロペニル基(eq./100g-樹脂)と、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)における重合性官能基(マレイミド基)(eq./100g-樹脂)との比率(プロペニル基:重合性官能基)は、1:2であった。このワニスを用いて、実施例1と同様にして、ワニスから得られたフィルム層の厚さが30μmである積層体を得た。なお、フィルム層は、半硬化状態(Bステージ化)であった。
プロペニル基含有樹脂(A)として、式(25)で表されるプロペニル基含有樹脂(BPN01-S(商品名))60質量部(不揮発分換算で30質量部)を22質量部(不揮発分換算で11質量部)に変更し、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)として、式(5)で表されるマレイミド化合物(BMI-1000P(商品名))33質量部を47質量部に変更し、式(7)で表されるマレイミド化合物(MIR-3000-70MT(商品名))77質量部(不揮発分換算で23質量部)を93質量部(不揮発分換算で28質量部)に変更し、フラックス機能を有する有機化合物(H)として、ロジン変性マレイン酸樹脂(マルキードNo32(商品名))54質量部(不揮発分換算で27質量部)を80質量部(不揮発分換算で40質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを調製した。なお、プロペニル基含有樹脂(A)におけるプロペニル基(eq./100g-樹脂)と、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)における重合性官能基(マレイミド基)(eq./100g-樹脂)との比率(プロペニル基:重合性官能基)は、1:7であった。このワニスを用いて、実施例1と同様にして、ワニスから得られたフィルム層の厚さが30μmである積層体を得た。なお、フィルム層は、半硬化状態(Bステージ化)であった。
ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)として、式(7)で表されるマレイミド化合物(MIR-3000-70MT(商品名))を配合せず、マレイミド化合物(ビス-(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン、BMI-70(商品名))7質量部(不揮発分換算で14質量部)を36質量部(不揮発分換算で18質量部)に、マレイミド化合物(2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、BMI-80(商品名))7質量部(不揮発分換算で14質量部)を38質量部(不揮発分換算で19質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを調製した。なお、プロペニル基含有樹脂(A)におけるプロペニル基(eq./100g-樹脂)と、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)における重合性官能基(マレイミド基)(eq./100g-樹脂)との比率(プロペニル基:重合性官能基)は、1:2であった。このワニスを用いて、実施例1と同様にして、ワニスから得られたフィルム層の厚さが30μmである積層体を得た。なお、フィルム層は、半硬化状態(Bステージ化)であった。
ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)として、式(7)で表されるマレイミド化合物(MIR-3000-70MT(商品名))77質量部(不揮発分換算で23質量部)の代わりに、式(4)で表されるマレイミド化合物(BMI-2300(商品名)、大和化成工業(株))77質量部(不揮発分換算で23質量部)を配合した以外は、実施例1と同様にしてワニスを調製した。なお、プロペニル基含有樹脂(A)におけるプロペニル基(eq./100g-樹脂)と、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)における重合性官能基(マレイミド基)(eq./100g-樹脂)との比率(プロペニル基:重合性官能基)は、1:2であった。このワニスを用いて、実施例1と同様にして、ワニスから得られたフィルム層の厚さが30μmである積層体を得た。なお、フィルム層は、半硬化状態(Bステージ化)であった。
式(7)で表されるマレイミド化合物(MIR-3000-70MT(商品名))77質量部(不揮発分換算で23質量部)を177質量部(不揮発分換算で53質量部)に変更し、式(25)で表されるプロペニル基含有樹脂(BPN01-S(商品名))を用いなかった以外は、実施例1と同様にしてワニスを調製した。このワニスを用いて、実施例1と同様にして、ワニスから得られたフィルム層の厚さが30μmである積層体を得た。
式(25)で表されるプロペニル基含有樹脂(BPN01-S(商品名))60質量部(不揮発分換算で30質量部)の代わりに、式(27)で表されるビニル基含有樹脂(LVA01(商品名)、群栄化学工業(株)製)のMEK溶液(不揮発分50%)36質量部(不揮発分換算で18質量部)を配合し、式(7)で表されるマレイミド化合物(MIR-3000-70MT(商品名))77質量部(不揮発分換算で23質量部)を117質量部(不揮発分換算で35質量部)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを調製した。このワニスを用いて、実施例1と同様にして、ワニスから得られたフィルム層の厚さが30μmである積層体を得た。
(1)硬化性
実施例1~5、並びに比較例1及び2で得られた積層体における、ワニスから得られたフィルム層を粉砕して、樹脂粉を得た。得られた樹脂粉について、示差走査熱量測定装置(Q100(商品名)、TAインスツルメンツ(株)製)を用いて、30℃~350℃の範囲における発熱量を測定した。120℃の時の発熱量(W/g)が、0.01W/g以上の場合をAとし、0.006W/g以上0.01W/g未満の場合をBとし、0.006W/g未満の場合をCとして、硬化性を評価した。発熱量が0.01W/g以上であると、フリップチップボンダを用いた半導体チップ実装において優れた充填性を持ったフィルムが得られる。結果を表1に示す。
実施例1~5、並びに比較例1及び2で得られた積層体を8mm×8mmの正方形に切断し、切断後の積層体における、ワニスから得られたフィルム層を評価用基板上に積層し、ラミネートした。その後、積層体におけるポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した。その後、フリップチップボンダ(LFB-2301(商品名)、(株)新川製)を用いて、ステージ温度70℃、ボンドヘッド温度260℃、荷重50N、及び時間6秒の条件で、銅とはんだで構成されるCuピラーを電極に持つ半導体チップ上に、剥離面のフィルム層を熱圧着し、実装を行った。実装後のサンプル(半導体チップ/フィルム層/評価用基板)を超音波精密探傷画像処理装置(μ-SDS(商品名)、(株)KJTD製)を用いて、半導体チップ実装部の範囲におけるフィルム層のボイドの有無を確認した。ボイドの割合が10%未満の場合をAとし、10%以上30%未満を場合Bとし、30%以上の場合をCとして、評価した。ボイドの割合が10%未満であると、絶縁信頼性が高い積層体が得られる。結果を表1に示す。
実施例1~5、並びに比較例1及び2で得られた積層体を8mm×8mmの正方形に切断し、評価用基板の面に対して、切断後の積層体における、ワニスから得られたフィルム層を積層し、ラミネートした。その後、積層体におけるポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した。その後、フリップチップボンダ(LFB-2301(商品名)、(株)新川製)を用いて、ステージ温度70℃、ボンドヘッド温度260℃、荷重50N、及び時間6秒の条件で、銅とはんだで構成されるCuピラーを電極に持つ半導体チップ上に、剥離面のフィルム層を熱圧着し、実装を行った。実装後のサンプル(半導体チップ/フィルム層/評価用基板)の中央部の断面を切り出し、走査型電子顕微鏡(JCM-6000Plus(商品名)、日本電子(株)製)を用いて、その断面において、半導体チップとフィルム層との界面における剥離を確認した。剥離の割合が1%未満の場合をAとし、1%以上20%未満の場合をBとして、20%以上の場合をCとして、評価した。剥離の割合が1%未満であると、絶縁信頼性が高い積層体が得られる。結果を表1に示す。なお、表1において、半導体実装時にボイドが多く、フィルム層が半導体チップ近傍に存在している部分が少ないため、チップ接着性が測定できない場合、「-」と記載した。
実施例1~5、並びに比較例1及び2で得られた積層体における、ワニスから得られたフィルム層を粉砕して得られた樹脂粉を1g測りとり、錠剤成形器(SSP-10A(商品名)、(株)島津製作所製)を用いて、圧力20kN、時間5分の条件で、直径25mm、厚さ1.5mmのタブレット状に成形し、レオメータ(ARES-G2(商品名)、TAインスツルメンツ(株)製)を用いて、昇温速度10℃/分の条件で40℃~260℃の範囲における粘度を測定した。最低溶融粘度が10,000Pa・s以上30,000Pa・s未満の場合をAとして、最低溶融粘度が30,000Pa・s以上、又は10,000Pa・s未満の場合をBとして記載した。結果を表1に示す。
Claims (26)
- 分子内の末端に下記式(1)で表される構成単位を含む、プロペニル基含有樹脂(A)と、
前記プロペニル基含有樹脂(A)以外の、ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)と、
硬化促進剤(C)と、
前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)以外の、熱硬化性化合物(F)と、を含み、
前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)が、マレイミド基及びシトラコンイミド基からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記熱硬化性化合物(F)が、ベンゾオキサジン化合物を含み、
前記プロペニル基含有樹脂(A)におけるプロペニル基と、前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)における重合性官能基との比率(プロペニル基:重合性官能基)が、1:1~1:7であり、
前記硬化促進剤(C)の含有量が、前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、0.05質量部~10質量部である、
プリアプライドアンダーフィル材用フィルム。
- 前記プロペニル基含有樹脂(A)の質量平均分子量が、300~10,000である、請求項1に記載のフィルム。
- 前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)が、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、下記式(4)で表されるマレイミド化合物、下記式(5)で表されるマレイミド化合物、下記式(6)で表されるマレイミド化合物、下記式(7)で表されるマレイミド化合物、下記式(8)で表されるマレイミド化合物、及び下記式(9)で表されるマレイミド化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記硬化促進剤(C)が、熱ラジカル重合開始剤(D)及びイミダゾール化合物(E)からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記熱ラジカル重合開始剤(D)の10時間半減期温度が、100℃以上である、請求項6に記載のフィルム。
- 前記熱ラジカル重合開始剤(D)が、有機過酸化物を含む、請求項6又は7に記載のフィルム。
- 前記熱ラジカル重合開始剤(D)が、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、又はハイドロパーオキサイド骨格を有する、請求項6~8のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記熱ラジカル重合開始剤(D)が、ジクミルパーオキサイド、ジ(2-tert-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、及びtert―ブチルハイドロパーオキサイドからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項6~9のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記ベンゾオキサジン化合物が、400以上の分子量を有する、請求項1~10のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記ベンゾオキサジン化合物が、下記式(12)で表される化合物、下記式(13)で表される化合物、下記式(14)で表される化合物、及び下記式(15)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記ベンゾオキサジン化合物が、下記式(23)で表される化合物、及び下記式(24)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1~12のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記熱硬化性化合物(F)の含有量が、前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、1質量部~100質量部である、請求項1~13のいずれか一項に記載のフィルム。
- 無機充填材(G)を更に含む、請求項1~14のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記無機充填材(G)の平均粒子径が、3μm以下である、請求項15に記載のフィルム。
- 前記無機充填材(G)が、シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、ベーマイト、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、及び水酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項15又は16に記載のフィルム。
- 前記無機充填材(G)が、シリカである、請求項15~17のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記無機充填材(G)の含有量が、前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、500質量部以下である、請求項15~18のいずれか一項に記載のフィルム。
- フラックス機能を有する有機化合物(H)を更に含む、請求項1~19のいずれか一項に記載のフィルム。
- フラックス機能を有する有機化合物(H)の含有量が、前記プロペニル基含有樹脂(A)及び前記ラジカル重合性樹脂又は化合物(B)の合計100質量部に対して、5質量部~80質量部である、請求項20に記載のフィルム。
- 厚さが、10μm~100μmである、請求項1~21のいずれか一項に記載のフィルム。
- 支持基材と、
前記支持基材上に積層された請求項1~22のいずれか一項に記載のフィルムを含む層と、を備える積層体。 - 半導体ウェハと、
前記半導体ウェハに積層された請求項23に記載の積層体と、を備え、
前記フィルムを含む層が、前記半導体ウェハに積層された、フィルム層付き半導体ウェハ。 - 半導体搭載用基板と、
前記半導体搭載用基板に積層された請求項23に記載の積層体と、を備え、
前記フィルムを含む層が、前記半導体搭載用基板に積層された、フィルム層付き半導体搭載用基板。 - 請求項24に記載のフィルム層付き半導体ウェハ、及び/又は、請求項25に記載のフィルム層付き半導体搭載用基板を備える、半導体装置。
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