JPWO2017073630A1

JPWO2017073630A1 - 半導体用接着剤、半導体装置及びそれを製造する方法

Info

Publication number: JPWO2017073630A1
Application number: JP2017547837A
Authority: JP
Inventors: 一尊本田; 幸一茶花; 敬司小野; 永井　朗; 朗永井
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd; Resonac Corp
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: WO2017073630A1; US10669454B2; CN108352333A; US11608455B2; KR20180066139A; KR102064584B1; TW201726863A; US20180312731A1; JP6504263B2; CN108352333B; TWI714653B; US20200095481A1

Abstract

半導体チップと、基板及び／又は他の半導体チップと、これらの間に介在する接着剤層とを備える、半導体装置を製造する方法が開示される。この方法は、半導体チップと、基板、他の半導体チップ又は半導体ウエハと、接着剤層とを有る積層体を仮圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップに基板、他の半導体チップ又は半導体ウエハを仮圧着する工程と、積層体を、仮圧着用押圧部材とは別に準備された本圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とを接続する工程とを含む。

Description

本発明は、半導体用接着剤、半導体装置及びそれを製造する方法に関する。

従来、半導体チップと基板とを接続するには金ワイヤ等の金属細線を用いるワイヤーボンディング方式が広く適用されてきたが、半導体装置に対する高機能・高集積・高速化等の要求に対応するため、半導体チップ又は基板にバンプと呼ばれる導電性突起を形成して、半導体チップと基板間で直接接続するフリップチップ接続方式（ＦＣ接続方式）が広まりつつある。

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（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）等に盛んに用いられているＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）型の接続方式もフリップチップ接続方式である。フリップチップ接続方式は、半導体チップ上にバンプ又は配線を形成して、半導体チップ間で接続するＣＯＣ（ＣｈｉｐＯｎＣｈｉｐ）型の接続方式にも広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

ＣＰＵ、ＭＰＵ等に用いられるエリアアレイ型の半導体パッケージでは、高機能化が強く要求されている。具体的な要求としてチップの大型化、ピン（バンプ、配線）数の増加、ピッチ及びギャップの高密度化が挙げられている。

更なる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されたパッケージでは、上述した接続方式を積層・多段化したチップスタック型パッケージ、ＰＯＰ（ＰａｃｋａｇｅＯｎＰａｃｋａｇｅ）、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−ＳｉｌｉｃｏｎＶｉａ）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、半導体の性能向上及びノイズ低減、実装面積の削減、省電力化にも有効であり、次世代の半導体配線技術として注目されている。

生産性向上の観点から、ウエハ上に半導体チップを圧着（接続）した後に個片化して半導体パッケージを作製するＣＯＷ（ＣｈｉｐＯｎＷａｆｅｒ）、ウエハ同士を圧着（接続）した後に個片化して半導体パッケージを作製するＷＯＷ（ＷａｆｅｒＯｎＷａｆｅｒ）も注目されている。更に、同様の観点から、ウエハ上又はマップ基板上に複数のチップを位置合わせして仮圧着した後、これら複数のチップを一括で本圧着して接続を確保するギャングボンディング方式も注目されている。ギャングボンディング方式は上述したＴＳＶ−ＰＫＧ（ＴＳＶパッケージ）等でも用いられている。

特開２００８−２９４３８２号公報

上述したフリップチップパッケージの組立方法としては、例えば以下の方法が考えられる。まず、ダイシングしたウエハから半導体用接着剤が供給された半導体チップをコレットでピックアップし、圧着用押圧部材に供給する。次いで、チップ−チップ間又はチップ−基板間で位置合わせを行った後、それらを互いに仮圧着する。そして、チップ−チップ間又はチップ−基板間の接続部の融点以上に達するように圧着用押圧部材の温度を上昇させ、接続部に金属結合を形成させて、チップとチップ又はチップと基板とを互いに本圧着する。以上により、１つのフリップチップパッケージが得られる。その後、本圧着時に高温になった圧着用押圧部材を冷却してから、再び半導体チップを圧着用押圧部材でピックアップする。半導体チップに半導体用接着剤が供給されている場合、圧着用押圧部材は半導体チップの半導体用接着剤が供給された面（接続を行う面）とは反対側の面を吸着して半導体チップをピックアップする。

ピックアップから本圧着までのサイクルでは、１つの圧着用押圧部材を用いるため、圧着用押圧部材の温度を、接続部の金属が溶融する高温まで上昇させたり、半導体用接着剤が供給された半導体チップをピックアップ可能な低温まで下降させたりする必要がある。しかし、圧着用押圧部材の温度を変化させるには時間がかかり、半導体装置の製造時間が長くなるため、生産性が低下し易い。

接続部の金属の融点以上に加熱して接続を確保するフリップチップ接続方式では、本圧着後の圧着用押圧部材は高温（接続部の金属がはんだであれば、例えば２４０℃以上）となっている。ここで、圧着用押圧部材を冷却せずに半導体チップをコレットからピックアップすると、圧着用押圧部材の熱がコレットに転写し、コレット自体の温度が上昇するため、ピックアップ時に不具合が生じて生産性が低下し易い。また、半導体用接着剤が供給されている半導体チップでは、圧着用押圧部材の熱がコレットに転写し、コレットの熱により半導体用接着剤の温度が上昇する。これにより、半導体用接着剤の粘性が発現すると、半導体用接着剤がコレットに付着し易くなり、生産性が低下し易い。さらに、コレットが高温化すると、ダイシングテープから個片化した半導体チップをピックアップする際に、コレットを経由してダイシングテープに熱が伝わり、ピックアップ性が低下して生産性が低下し易い。

一側面に係る本発明の目的は、接続部同士を金属接合により接続することを含む、半導体装置の製造に関して、より高い生産性を可能にすることにある。

本発明の一側面は、半導体チップと、基板及び／又は他の半導体チップと、これらの間に介在する接着剤層とを備え、半導体チップ、基板、及び他の半導体チップのそれぞれが金属材料によって形成された表面を有する接続部を有し、半導体チップの接続部と基板及び／又は他の半導体チップの接続部とが金属接合によって電気的に接続されている、半導体装置を製造する方法に関する。当該方法は、半導体チップと、基板、他の半導体チップ、又は、他の半導体チップに相当する部分を含む半導体ウエハと、これらの間に配置された接着剤層とを有し、半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とが対向配置されている、積層体を、対向する一対の仮圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップに基板、他の半導体チップ又は半導体ウエハを仮圧着する工程と、積層体を、仮圧着用押圧部材とは別に準備された、対向する一対の本圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程と、をこの順に備える。一対の仮圧着用押圧部材のうち少なくとも一方は、積層体を加熱及び加圧する時に、半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、及び基板又は他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱される。一対の本圧着用押圧部材のうち少なくとも一方は、積層体を加熱及び加圧する時に、半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は基板若しくは他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱される。

接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度で仮圧着する工程と、接続部の表面を形成している金属材料の融点以上の温度で本圧着する工程とを別々の圧着用押圧部材を用いて行うことで、それぞれの圧着用押圧部材の加熱及び冷却に要する時間を短縮することができる。そのため、１つの圧着用押圧部材で圧着するよりも短時間で生産性よく半導体装置を製造することができる。その結果、短時間で多くの高信頼性な半導体装置を製造できる。

上記方法では、本圧着用押圧部材が接続部材の表面を形成している金属材料の融点以上の温度に加熱された状態を維持しながら、仮圧着及び本圧着を繰り返して、複数の半導体装置を連続的に製造することができる。

仮圧着時に半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とを互いに接触させる場合、本圧着工程時に接続部の金属の流動及び飛散を抑制することができる。

仮圧着までの工程と、本圧着工程とをそれぞれ別に準備された２つの圧着用押圧部材を用いて行い、本圧着用の押圧部材を高温に維持する方式にすることで、圧着用押圧部材の加熱及び冷却時間を短縮することが可能となり、生産性の向上が期待できる。

ただし、この方式では、従来の方式と比較して、本圧着工程時に半導体用接着剤に接続部の金属の融点以上の高温が急速にかかるため、半導体用接着剤の硬化が促進して樹脂の流動不足が生じることによって、圧着時に巻き込むボイドが残留したり、樹脂揮発によってボイドが発生したりする場合がある。更に、接続部の金属の溶融と樹脂流動とが同時に起こるため、接続部の金属の流動又は飛散、及び、樹脂トラップによる接続不良が発生する場合がある。

そこで、ボイドの発生を充分に抑制し、接続信頼性の点で更に優れた半導体装置を得るために、接着剤層の溶融粘度が、仮圧着用押圧部材が加熱される温度において７０００Ｐａ・ｓ以下であってもよい。仮圧着工程時の接着剤層の溶融粘度が７０００Ｐa・ｓ以下であることで、ボイド発生及び樹脂トラップによる接続不良をさらに効果的に抑制することができる。

生産性向上の観点から、圧着用押圧部材の温度の上下に時間を要するため、仮圧着と本圧着は別々の圧着用押圧部材で行うことができる。また、一括接続をする場合、本圧着では仮圧着と比較して、より多くの複数個の半導体チップを圧着するため、面積の大きな圧着ヘッドを備える圧着用押圧部材を使用する傾向にある。このように複数の半導体チップを一括で本圧着して接続を確保することができると、半導体装置の生産性が向上する。

一括で複数個の半導体チップを本圧着する際には、大面積の圧着ヘッドが必要となる。しかしながら、従来の１つのパッケージを組み立てる際に使用していた小さな圧着ヘッド（例えば、ツールサイズ２０ｍｍ程度未満）と比較して、複数個のパッケージを圧着する大面積の圧着ヘッド（例えば、ツールサイズ２０ｍｍ程度以上）は、同等の平行度でも面積が大きくなればパッケージ間の高低差は大きくなる。したがって、複数の半導体チップを圧着する一括接続では圧着ヘッドの面積が大きくなるために、押圧部に凹凸（高低差）が発生しやすくなり、複数の半導体チップを圧着してパッケージとした際に部分的に接続不良が生じることがある。半導体チップの厚みの薄型化、又はパッケージの小型化、薄型化等が進展している半導体パッケージでは、より接続の精度が高く求められる。

そこで、複数の半導体チップと複数の基板、複数の他の半導体チップ又は半導体ウエハとを一括で本圧着する場合において、接続不良の半導体装置の割合を減らすために、半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程において、ステージ上に配置された複数の積層体とそれらを覆うように配置された一括接続用シートとを、ステージとステージに対向する圧着ヘッドとで挟むことによって一括して複数の積層体を加熱及び加圧してもよい。一括接続用シートが、２５０℃における１０ＧＰａ以下の貯蔵弾性率と、２５０℃における４０μｍ以上の変位量とを有していてもよい。ここでの変位量は、直径８μｍの円形の端面を有する棒状の押圧用治具を、一括接続シートの主面に、主面と端面が平行になる向きで押し当てる圧縮試験において、２５０℃の環境下で圧縮荷重が１００Ｎであるときの変位量である。

複数の半導体チップ（積層体）を圧着する際に、２５０℃における貯蔵弾性率が１０ＧＰａ以下であり、２５０℃における変位量が４０μｍ以上である一括接続用シートを用いることによって、複数の積層体間の高低差を充分に吸収して良好な平行度を発現し、これらを均一に加圧することができるため、いずれの半導体装置についても良好な接続を確保することができる。

半導体チップと同等又は数百μｍ小さい圧着ヘッドで一つの半導体チップを圧着する場合、半導体用接着剤のフィレット（チップからのはみ出し部分）量が大きくなり、半導体チップを押圧する圧着ヘッド方向に半導体用接着剤が這い上がったとしても、圧着ヘッドには半導体用接着剤が付着し難い。一方、大面積の圧着ヘッドで複数の半導体チップを圧着する場合には、フィレット量が大きくなって這い上がると、圧着ヘッドが半導体用接着剤で汚染されて洗浄等が必要となるため、生産性が低下する場合がある。上記半導体装置を製造する方法によれば、圧着時に半導体チップからはみ出た接着剤が一括接続用シートに付着したとしても取り換えが容易なため、生産性が低下しにくい。

本発明の別の一側面に係る方法では、半導体チップの接続部と基板又は他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程において、積層体が、加熱炉内又はホットプレート上で、半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は基板若しくは他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱される。

この方法の場合も、接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度で仮圧着する工程と、接続部の表面を形成している金属材料の融点以上の温度で加熱する工程とを別々に行うことで、仮圧着用押圧部材の加熱及び冷却に要する時間を短縮することができる。そのため、１つの圧着用押圧部材で圧着するよりも短時間で生産性よく半導体装置を製造することができる。その結果、短時間で多くの高信頼性な半導体装置を製造できる。

上記方法では、複数の積層体を加熱炉内又はホットプレート上で一括して加熱してもよい。これにより、更に高い生産性で半導体装置を製造することができる。上記方法における接着剤層は、後述の［１］〜［７］の半導体用接着剤を含む層であってもよい。

上記接着剤層は、１００００以下の分子量を有する熱硬化性樹脂、及びその硬化剤を含有する熱硬化性樹脂組成物によって形成された層であってもよい。すなわち、上記接着剤層がこの熱硬化性樹脂組成物を含む層であってもよい。

上記熱硬化性樹脂組成物は、１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分を更に含有していてもよい。上記高分子成分の重量平均分子量は、３００００以上であってもよい。上記高分子成分のガラス転移温度は、１００℃以下であってもよい。

上記接着剤層は、予め準備された接着剤フィルムによって形成された層であってもよい。

ところで、例えば、ウエハ上又はマップ基板上に個片化したチップを位置合わせして複数仮圧着した後（第一工程）、複数のチップを一括に大面積圧着ツールで加熱圧着して接続を確保する（第二工程）ギャングボンディング方式、また、同様に、ウエハ上又はマップ基板上に個片化したチップを位置合わせして複数仮圧着した後（第一工程）、リフロ炉又はオーブン等の高温処理可能な槽内で熱処理して接続を確保する（第二工程）方式は、第二工程が複数個のパッケージを一括で組立て可能なことから生産性向上が見込まれる。これらの方式では、高信頼性の観点から、金属の融点以上に加熱して金属結合を形成する傾向がある。

また、圧着ツールで半導体用接着剤が供給された半導体チップをピックアップする場合、接続部の金属の融点以上（例えば、Ｓｎ／Ａｇはんだであれば約２２０℃以上）の温度でピックアップすると、半導体用接着剤の粘性発現によるピックアップ不良又は半導体用接着剤の硬化進行による実装不良（流動性不足による接続不良又はボイド発生）が発生するため、圧着ツールを冷却する必要がある。

第一工程（位置あわせして仮圧着する工程）と第二工程（接続部の金属の融点以上の温度で熱処理して接続を確保する工程）に分けてパッケージを組立てることでツール冷却を省略することができ、生産性が向上する。

第二工程ではフィレット抑制、接続部へのダメージ抑制の観点から、低荷重もしくは無荷重でリフロ炉又はオーブン等の高温処理可能な槽内で熱処理して接続を確保する方式が期待されている。

第二工程は荷重レスのため、接続確保及びボイド抑制に影響を与える樹脂流動（半導体用接着剤の流動）が乏しい傾向にある。そのため、低温の第一工程で流動性を確保する必要がある。

第一工程でボイドレス化し、接続（接触）を確保することで、第二工程後の実装性（ボイド抑制、接続確保）を向上させることができる。

生産性向上が可能な、第一工程と第二工程に分けて組立てる製造法において、第一工程では、半導体用接着剤の流動性が乏しくボイドが残存しやすく、接続（接触）を確保することが困難であった。第一工程でボイド抑制と接続（接触）の確保が十分でないと、第二工程後もボイドが残存し、接続不良となる可能性がある。

本発明の更に別の一側面は、上述した課題を解決するためになされたものであり、上記第一工程及び第二工程を経て半導体装置を製造する方法に使用した場合であっても、ボイドを抑制しつつ良好な接続（接触）を確保するができ、且つ、良好な耐リフロ性を得ることができる半導体用接着剤、それを用いた半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することを目的とする。

本発明の別の一側面は、第一工程で十分な流動性を確保し、ボイド抑制と接続（接触）を確保することで、第二工程で高生産性が見込める一括で組立てる方式（リフロ炉等の加熱処理）でも高信頼性（ボイド抑制、接続確保、耐リフロ性）を確保することを主な目的として、下記［１］〜［７］を提供する。

［１］（ａ）１００００未満の重量平均分子量を有する樹脂成分、（ｂ）硬化剤、及び、（ｃ）下記一般式（１）で表されるシラノール化合物を含有する、半導体用接着剤。

［式中、Ｒ^１はアルキル基又はフェニル基を示し、Ｒ^２はアルキレン基を示す。］
［２］上記Ｒ^１がフェニル基である、［１］記載の半導体用接着剤。
［３］上記（ｃ）シラノール化合物が２５℃で固形である、［１］又は［２］記載の半導体用接着剤。
［４］（ｄ）１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分を更に含有する、［１］〜［３］のいずれかに記載の半導体用接着剤。
［５］上記（ｄ）１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分が、重量平均分子量３００００以上であり、且つ、ガラス転移温度が１００℃以下である、［４］記載の半導体用接着剤。
［６］フィルム状である、［１］〜［５］のいずれかに記載の半導体用接着剤。
［７］半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部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が互いに電気的に接続された半導体装置を、上記接続部の金属の融点より低温で圧着する第一工程と、上記接続部の金属の融点以上の高温で加熱処理することで金属結合を形成する第二工程と、を経て製造する際に、上記接続部の封止に用いられる、［１］〜［６］のいずれかに記載の半導体用接着剤。

本発明の一側面によれば、接続部同士を金属接合により接続することを含む、半導体装置の製造に関して、より高い生産性を達成することができる。

半導体チップに基板を仮圧着する工程の一例を示す工程図である。半導体チップの接続部と基板の接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程の一例を示す工程図である。一括接続用シートを用いて、半導体チップの接続部と基板の接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程の一例を示す工程図である。半導体チップの接続部と基板の接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程の一例を示す工程図である。半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。半導体装置の他の一実施形態を示す模式断面図である。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発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。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ことがある。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。図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。本明細書に記載される数値範囲の上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。実施例に記載される数値も、数値範囲の上限値又は下限値として用いることができる。本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、アクリル又はそれに対応するメタクリルを意味する。

＜半導体装置の製造方法＞
第一の実施形態
図１は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法において、半導体チップに基板を仮圧着する工程の一例を示す工程図である。

まず、図１の（ａ）に示されるように、半導体チップ本体１０、及び接続部としてのバンプ３０を有する半導体チップ１を、基板本体２０、及び接続部としての配線１６を有する基板２に、これらの間に接着剤層４０を配置しながら重ねあわせて、積層体３を形成させる。半導体チップ１は、半導体ウエハのダイシングによって形成された後、ピックアップされて基板２上まで搬送され、接続部としてのバンプ３０と配線１６とが対向配置されるように、位置合わせされる。積層体３は、対向配置された一対の仮圧着用押圧部材としての圧着ヘッド４１及びステージ４２を有する仮圧着用の押圧装置４３のステージ４２上で形成される。バンプ３０は、半導体チップ本体１０上に設けられた配線１５上に設けられている。基板２の配線１６は、基板本体２０上の所定の位置に設けられている。バンプ３０及び配線１６は、それぞれ、金属材料によって形成された表面を有する。

接着剤層４０は、予め準備された接着剤フィルムを基板２に貼り付けることによって形成された層であってもよい。接着剤フィルムは、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート等によって貼り付けることができる。接着剤フィルムの供給面積及び厚みは、半導体チップ１又は基板２のサイズ、接続部の高さ等に応じて適宜設定される。接着剤フィルムは半導体チップ１に貼付してもよい。接着剤フィルムを半導体ウエハに貼付し、その後、半導体ウエハをダイシングして半導体ウエハを個片化することによって、接着剤フィルムが貼付された半導体チップ１を作製してもよい。

続いて、図１の（ｂ）に示されるように、積層体３を、仮圧着用押圧部材としてのステージ４２及び圧着ヘッド４１で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより半導体チップ１に基板２を仮圧着する。図１の実施形態の場合、圧着ヘッド４１は、積層体３の半導体チップ１側に配置され、ステージ４２は、積層体３の基板２側に配置されている。仮圧着は、半導体チップ１の接続部と基板２の接続部とが接触するように行ってもよい。これにより、続く加熱工程において接続部間の金属接合が形成し易くなるとともに、接続部間への接着剤層の噛み込みを少なくすることができ、接続性がより向上する。

ステージ４２及び圧着ヘッド４１のうち少なくとも一方が、仮圧着のために積層体３を加熱及び加圧する時に、半導体チップ１の接続部としてのバンプ３０の表面を形成している金属材料の融点、及び基板２の接続部としての配線１６の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱される。

半導体チップ１に基板２を仮圧着する工程では、半導体チップをピックアップする際に熱が半導体チップ等へ転写しないように、仮圧着用押圧部材が低温であることが好ましい。仮圧着のための加熱及び加圧の時には、巻き込み時のボイドを排除できるように、仮圧着用押圧部材が接着剤層の流動性が高まる程度の高温に加熱されてもよい。冷却時間を短縮するため、半導体チップをピックアップする時の押圧部材の温度と仮圧着する時の押圧部材の温度との差が小さくてもよい。この温度差は１００℃以下、又は６０℃以下であってもよい。この温度差は一定であってもよい。温度差が１００℃以下であれば、仮圧着用押圧部材の冷却に時間が短縮されて、生産性が一層向上する傾向がある。

仮圧着用押圧部材の温度は、接着剤層の反応開始温度よりも低くてもよい。反応開始温度とは、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製、ＤＳＣ−Ｐｙｉｒｓ１）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気又は窒素の条件で接着剤層の反応による発熱を測定したときのＯｎ−ｓｅｔ温度をいう。

以上の観点から、ステージ４２及び／又は圧着ヘッド４１の温度は、半導体チップをピックアップする間は例えば３０℃以上１３０℃以下で、仮圧着のために積層体３を加熱及び加圧する間は例えば５０℃以上１５０℃以下であってもよい。

仮圧着のために仮圧着用押圧部材が加熱される温度Ｔ（積層体を加熱及び加圧する間の仮圧着用押圧部材の温度）において、接着剤層の溶融粘度は、７０００Ｐａ・ｓ以下であってもよい。ここで、「溶融粘度」とは、レオメーター（株式会社アントンパール・ジャパン製、ＭＣＲ３０１）にて、サンプル厚み：４００μｍ、昇温速度１０℃／分、周波数：１Ｈｚの条件で、測定治具（ディスポーザブルプレート（直径８ｍｍ）及びディスポーザブルサンプルディッシュ）を用いて測定したときの温度Ｔにおける溶融状態の接着剤層の粘度をいう。

仮圧着のために仮圧着用押圧部材が加熱される温度Ｔは、接着剤層の反応開始温度以下で、接着剤層の粘度が最も低く、樹脂が流動し易い温度であってもよい。ただし、粘度が低すぎると樹脂がチップ側面を這い上がり、圧着用押圧部材に付着し、生産性を低下させる場合がある。そのため、仮圧着する工程において、接着剤層の溶融粘度は、仮圧着のために仮圧着用押圧部材が加熱される温度Ｔにおいて、１０００Ｐａ・ｓ以上であってもよい。

仮圧着のための荷重は、半導体チップ間又は半導体チップ−基板間のボイドを排除して、それぞれの接続部を互いに充分に接触させる観点から、例えば、半導体チップの１ピン（１バンプ）あたり０．００９〜０．２Ｎであってもよい。

図２は、半導体チップの接続部と基板の接続部とを金属接合によって電気的に接続する本圧着の工程の一例を示す工程図である。

図２の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、押圧装置４３とは別に準備された、本圧着用押圧部材としてのステージ４５及び圧着ヘッド４４を有する本圧着用の押圧装置４６を用いて、積層体３をさらに加熱及び加圧する。積層体３を、ステージ４５及び圧着ヘッド４４で挟むことによって加熱及び加圧し、それによりバンプ３０と配線１６とを金属接合によって電気的に接続する。これにより半導体チップ１と基板２が本圧着される。図２の実施形態の場合、圧着ヘッド４４は、積層体３の半導体チップ１側に配置され、ステージ４５は、積層体３の基板２側に配置されている。

ステージ４５又は圧着ヘッド４４のうち少なくとも一方が、積層体３を加熱及び加圧する時に、半導体チップ１の接続部としてのバンプ３０の表面を形成している金属材料の融点、又は基板２の接続部としての配線１６の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱される。この加熱温度（本圧着におけるステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４の温度）は、接続部の金属材料がはんだを含む場合は２３０℃以上又は２５０℃以上であってもよく、３３０℃以下又は３００℃以下であってもよい。加熱温度が２３０℃以上又は２５０℃以上であると、接続部のはんだが溶融して充分な金属結合が形成され易い。加熱温度が３３０℃以下又は３００℃以下であると、ボイドが発生しにくく、はんだの飛散をより一層抑制できる。本圧着における温度は、冷却時間をなくし、生産性を向上させるという観点から、本圧着の工程中一定であってもよい。

ステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４の温度は、複数の積層体３を順次加熱及び加圧することを繰り返して複数の半導体装置を連続的に製造する間、一定以上の温度に維持されてもよい。言い換えると、ステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４を一定以上に維持しながら、積層体３を順次入れ替えて本圧着を複数回連続して行ってもよい。装置を一定の範囲の温度に維持することで、冷却時間が必要なく生産性がより向上する。ステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４の温度は、外気及び半導体チップに接触する際に熱が逃げ、僅かに変動することがあるが、変動の範囲が±１０℃以下であれば変動しても問題はない。

ステージ４５及び／又は圧着ヘッド４４の温度は、積層体を加熱及び加圧する時に、接着剤層の反応開始温度よりも高温であってもよい。本圧着中に接着剤層の硬化を促進することでボイド抑制及び接続性が更に向上する傾向がある。

仮圧着用押圧部材及び本圧着用押圧部材は、２つ以上の別々の装置にそれぞれ設置されていてもよく、１つの装置内に共に設置されていてもよい。仮圧着用押圧部材及び本圧着用押圧部材を備える２ヘッドタイプ装置を用いてもよい。

図１及び図２の実施形態では、半導体チップと基板とを圧着する工程の例を示したが、半導体装置を製造する方法は、半導体チップ同士を互いに圧着する工程を含んでいてもよい。半導体チップ１に代えて、半導体チップ１に相当する複数の部分を含む、ダイシングされる前の半導体ウエハを用いてもよい。半導体チップ同士をバンプの融点以上の温度で加熱しながら押し付けて、半導体チップ間を接続すると共に、接着剤フィルムによって半導体チップ間の空隙を接続部が封止されるように充てんする。接続部の金属材料がはんだを含む場合、接続部（はんだ部分）の温度が２３０℃以上又は２５０℃以上となるように半導体チップを加熱してもよい。接続荷重は、バンプ数に依存するが、バンプの高さばらつき吸収、及びバンプ変形量の制御を考慮して設定される。接続時間は、生産性向上の観点から、短時間に設定してもよい。はんだを溶融させて酸化膜及び表面の不純物を除去しながら、金属接合を接続部に形成してもよい。

仮圧着にかかる圧着時間及び本圧着にかかる接続時間（圧着時間）は、生産性向上の観点から、短時間に設定してもよい。短時間の接続時間（圧着時間）とは、接続形成（本圧着）中に接続部が２３０℃以上に加熱される時間（例えば、はんだ使用時の時間）が５秒以下であることをいう。接続時間は、４秒以下又は３秒以下であってもよい。各圧着時間が冷却時間よりも短時間であると、より一層本発明の製造方法の効果が発現し得る。

仮圧着用又は本圧着用の押圧装置としては、フリップチップボンダー、加圧オーブン等を用いることができる。

仮圧着及び本圧着では、複数のチップを圧着してもよい。例えば、平面的に複数のチップを圧着するギャングボンディングでは、ウエハ又はマップ基板に複数の半導体チップを一つずつ仮圧着し、その後、一括で複数のチップを本圧着してもよい。

ＴＳＶ構造のパッケージで多く見られるスタック圧着では、立体的に複数のチップを圧着する。この場合も複数の半導体チップを一つずつ積み重ねて仮圧着し、その後、一括で複数のチップを本圧着してもよい。

第二の実施形態
第二の実施形態に係る半導体装置の製造方法も、半導体チップと基板又は他の半導体チップとを仮固定して積層体を得た後、ステージと圧着ヘッドを備える本圧着用押圧部材により本圧着する工程を備える。半導体チップと基板又は他の半導体チップとを仮固定して積層体を得る工程は、第一の実施形態の仮圧着と同様の態様であり得る。第二の実施形態は、ステージ上に配置された複数の積層体とそれらを覆うように配置された一括接続用シートとを、ステージとステージに対向する圧着ヘッドとで挟むことによって、一括して複数の積層体が加熱及び加圧されて本圧着される点で第一の実施形態と異なり、その他は第一の実施形態と同様である。図３は、一括接続用シートを用いて、半導体チップの接続部と基板の接続部とを金属接合によって電気的に接続する本圧着の工程の一例を示す工程図である。半導体ウエハと複数の半導体チップとを有する積層体をステージ上に配置し、それを一括接続用シートで覆ってもよい。

図３の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、仮圧着用の押圧装置４３とは別に準備された、本圧着用押圧部材としてのステージ４５及び圧着ヘッド４４を有する本圧着用の押圧装置４６を用いて、積層体３を更に加熱及び加圧する。ステージ４５上に複数の積層体３を並べ、積層体３を覆うように一括接続用シート４７を配置する。そして、一括接続用シート４７と複数の積層体３とを共に、ステージ４５及び圧着ヘッド４４で挟むことによって、一括して複数の積層体を加熱及び加圧し、それによりバンプ３０と配線１６とを金属接合によって電気的に接続する。図３の実施形態の場合、圧着ヘッド４４は、積層体３の半導体チップ１側に配置され、ステージ４５は、積層体３の基板２側に配置されている。

圧着ヘッド４４の半導体チップと接触する面の面積は、より多くの半導体チップを一括で圧着して半導体装置の生産性を向上させる観点から、５０ｍｍ×５０ｍｍ以上であってもよい。圧着ヘッド４４の半導体チップと接触する面の面積は、１２インチサイズのウェハに対応できるという観点から、３３０ｍｍ×３３０ｍｍ程度であってもよい。

＜一括接続用シート＞
一括接続用シートの原料は、２５０℃において特定の貯蔵弾性率と変位量を示す樹脂であれば特に限定されない。樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂、及びアクリルゴムが挙げられる。一括接続用シートは、耐熱性及びフィルム形成性に優れるという観点から、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂、及びポリカルボジイミド樹脂から選ばれる少なくとも１種の樹脂を含むシートであってもよい。一括接続用シートの樹脂は、耐熱性及びフィルム形成性に特に優れるという観点から、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂及びアクリルゴムから選ばれる少なくとも１種の樹脂を含むシートであってもよい。これらの樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率が低いと、大きな面積を持つ圧着ヘッドを用いて半導体チップを押圧した際に良好な接続を確保し易い傾向がある。そのため、２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率は、例えば、貯蔵弾性率は１０ＧＰａ以下、又は８ＧＰａ以下であってもよい。２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率が高いと、一括接続用シートが適切な柔らかさを有するため、複数の積層体間の高低差を一層吸収して良好な平行度を発現し、それら積層体をより均一に加圧できる傾向がある。そのため、２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率は、０．０１ＧＰａ以上、又は０．１ＧＰａ以上であってもよい。２５０℃における貯蔵弾性率は、一般的な弾性率測定装置を用いて測定することができる。例えば、弾性率測定装置ＲＳＡ２（ＲｈｅｏｍｅｔｒｉｃＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）等を用いて、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５℃／分で−３０℃から３００℃まで昇温しながらサンプルの粘弾性を測定し、その測定結果から２５０℃における貯蔵弾性率を求めることができる。

一括接続用シートは、２５０℃における貯蔵弾性率が上記範囲を満たし、更に２５０℃における充分な変位量、例えば４０μｍ以上を示してもよい。この変位量が４０μｍ以上であれば、一括して複数の半導体チップを本圧着する際に特に良好な接続を確保できる。２５０℃における変位量は、２００μｍ以下であってもよい。本明細書において、変位量とは、直径８μｍの円形の端面を有する棒状の押圧用治具を、一括接続シートの主面に、主面と端面が平行になる向きで押し当てる圧縮試験において、２５０℃の環境下で圧縮荷重が１００Ｎであるときの変位量を意味する。変位量は、例えば、電気機械式万能試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ社製）を用いて測定することができる。

一括接続用シートは、耐熱性が高くてもよい。半導体装置の生産性を高める観点から、一括接続用シートは、２５０℃以上の温度で圧着した際に溶融せず、半導体チップに付着しないものであってもよい。

一括接続用シートは、一括接続用シートに覆われる半導体チップ又は基板上のアライメントマーク（位置合わせのための認識用マーク）を本圧着用押圧部材が認識できるようにする観点から、高い透明性を有していてもよい。一括接続用シートの波長５５０ｎｍでの透過率が、例えば１０％以上であってもよい。

一括接続用シートの厚みは、上記性質を満たすように適宜設計することができる。厚みは、例えば、５０μｍ以上、８０μｍ以上、又は１００μｍ以上であってもよい。一括接続用シートの厚みは、３００μｍ以下であってもよい。

一括接続用シートは、市販されている弾性体シートであってもよい。市販されている弾性体シートとしては、ニトフロン９００ＵＬ（日東電工社製）、ユーピレックスＳＧＡ（宇部興産社製）等が挙げられる。

上記特定の貯蔵弾性率及び変位量を有する一括接続用シートを用いることによって、複数の積層体間の高低差を充分に吸収して良好な平行度を発現し、これらを均一に加圧することができるため、いずれの半導体装置についてもより一層良好な接続を確保することができる。また、圧着時に半導体チップからはみ出た接着剤が一括接続用シートに付着したとしても取り換えが容易なため、生産性が低下しにくい。

第三の実施形態
第三の実施形態に係る半導体装置の製造方法では、第一の実施形態と同様の仮圧着に続いて、図４に示すように、仮圧着された積層体３を加熱炉６０内で加熱することによって、半導体チップ１のバンプ３０と、基板２の配線１６とを金属接合によって電気的に接続する。第三の実施形態に係る方法は、これ以外の点では第一の実施形態と同様である。１つの加熱炉６０内で複数の積層体を加熱して、複数の積層体における接続を一括して行ってもよい。

加熱炉６０内の気体は、積層体を加熱する時に、半導体チップ１の接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は基板２の接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱される。

加熱炉６０内の気体の温度は、積層体を加熱する間、接続部の金属材料がはんだを含む場合は、２３０℃以上３３０℃以下であってもよい。加熱炉６０内の気体の温度が２３０℃以上であると、接続部のはんだが溶融して充分な金属結合が形成され易い。加熱炉６０内の気体の温度が３３０℃以下あると、ボイドが発生しにくく、はんだの飛散をより一層抑制できる。加熱炉６０内の圧力は、特に制限されないが、大気圧であってもよい。

加熱炉６０内の気体の温度は、積層体を加熱する間、接着剤層の反応開始温度よりも高温であってもよい。加熱工程中に接着剤層の硬化を促進することでボイド抑制及び接続性が更に向上し得る。

加熱炉６０内において、積層体におもりを載せたり、積層体をクリップでとめる等した状態で、積層体を加熱してもよい。これにより、半導体チップと基板との間、及び半導体チップと接着剤層との間の熱膨張差によって生じる反り及び接続不良をより抑制することができる。

加熱炉としては、リフロ炉、オーブン等を用いることができる。あるいは、積層体をホットプレート上で加熱してもよい。この場合、ホットプレートの温度は、加熱炉内の空気と同様の温度に設定することができる。

接続部を接続する工程（加熱工程）は、金属結合形成だけでなく、接着剤層の硬化を促進してもよい。圧着用押圧部材を用いて接続を行う場合、圧着の際にチップ側面にはみ出る接着剤であるフィレットには、圧着用押圧部材の熱が伝わり難い。そのため、接続後に更にフィレット部分等の硬化を充分にするため、更なる加熱処理工程が必要となる。しかし、圧着用押圧部材を用いることなく、積層体の全体に熱がかかるリフロ炉、オーブン、ホットプレート等を用いる場合、接続後の加熱処理を短縮又は無くすことができる。

＜半導体装置＞
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によって得られる半導体装置について説明する。本実施形態に係る半導体装置における接続部は、バンプと配線との金属接合、及び、バンプとバンプとの金属接合のいずれでもよい。本実施形態に係る半導体装置では、例えば、接着剤層を介して電気的な接続を得るフリップチップ接続を用いることができる。

図５は、半導体装置の一実施形態（半導体チップ及び基板のＣＯＢ型の接続態様）を示す模式断面図である。図５の（ａ）に示す半導体装置１００は、半導体チップ１と基板（配線回路基板）２と、これらの間に介在する接着剤層４０とを備える。半導体装置１００の場合、半導体チップ１は、半導体チップ本体１０と、半導体チップ本体１０の基板２側の面上に配置された配線１５と、配線１５上に配置された接続部としてのバンプ３０とを有する。基板２は、基板本体２０と、基板本体２０の半導体チップ１側の面上に配置された接続部としての配線１６とを有する。半導体チップ１のバンプ３０と、基板２の配線１６とは、金属接合によって電気的に接続されている。半導体チップ１及び基板２は、配線１６及びバンプ３０によりフリップチップ接続されている。配線１５，１６及びバンプ３０は、接着剤層４０により封止されることで、外部環境から遮断されている。

図５の（ｂ）に示す半導体装置２００は、半導体チップ１と、基板２と、これらの間に介在する接着剤層４０とを備える。半導体装置２００の場合、半導体チップ１は、接続部として、半導体チップ１の基板２側の面に配置されたバンプ３２を有する。基板２は、接続部として、基板２の半導体チップ１側の面に配置されたバンプ３３を有する。半導体チップ１のバンプ３２と、基板２のバンプ３３とは、金属接合によって電気的に接続されている。半導体チップ１及び基板２は、バンプ３２，３３によりフリップチップ接続されている。バンプ３２，３３は、接着剤層４０により封止されることで、外部環境から遮断されている。

図６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６の（ａ）に示す半導体装置３００の構成は、２つの半導体チップ１が配線１５及びバンプ３０を介してフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置１００と同様である。図６の（ｂ）に示す半導体装置４００の構成は、２つの半導体チップ１がバンプ３２を介してフリップチップ接続されている点を除き、半導体装置２００と同様である。

図５及び６において、配線１５、バンプ３２等の接続部は、パッドと呼ばれる金属膜（例えば、金めっき）であってもよく、ポスト電極（例えば、銅ピラー）であってもよい。例えば、図６の（ｂ）において、一方の半導体チップが接続部として銅ピラー及び接続バンプ（はんだ：スズ−銀）を有し、他方の半導体チップが接続部として金めっきを有する態様では、接続部が、接続部の金属材料のうち最も融点が低いはんだの融点以上の温度に達すれば、はんだが溶融して接続部間に金属接合が形成され、接続部間の電気的な接続が可能となる。

半導体チップ本体１０としては、特に制限はなく、シリコン、ゲルマニウム等の同一種類の元素から構成される元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体などの各種半導体を用いることができる。

基板２としては、配線回路基板であれば特に制限はなく、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン等を主な成分とする絶縁基板の表面に形成された金属層の不要な箇所をエッチング除去して配線（配線パターン）が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に金属めっき等によって配線（配線パターン）が形成された回路基板、上記絶縁基板の表面に導電性物質を印刷して配線（配線パターン）が形成された回路基板などを用いることができる。

配線１５及び１６、バンプ３０、バンプ３２及び３３（導電性突起）等の接続部の材質としては、主成分として、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅）、スズ、ニッケル等が用いられ、単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。接続部は、これらの金属が積層された構造を有していてもよい。金属材料のうち、銅、はんだは比較的安価である。接続信頼性の向上及び反り抑制の観点から、接続部がはんだを含んでいてもよい。

パッドの材質としては、主成分として、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅）、スズ、ニッケル等が用いられ、単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。パッドは、これらの金属が積層された構造を有していてもよい。接続信頼性の観点から、パッドが金及び／又ははんだを含んでいてもよい。

配線１５，１６（配線パターン）の表面には、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅）、スズ、ニッケル等を主成分とする金属層が形成されていてもよい。この金属層は単一の成分のみで構成されていてもよく、複数の成分から構成されていてもよい。金属層が複数の金属層が積層された構造を有していてもよい。金属層が、比較的安価な銅及び／又ははんだを含んでいてもよい。接続信頼性の向上及び反り抑制の観点から、金属層が、はんだを含んでいてもよい。

図５又は図６に示すような半導体装置（パッケージ）を積層して、金、銀、銅、はんだ（主成分は、例えば、スズ−銀、スズ−鉛、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銀−銅）、スズ、ニッケル等で電気的に接続してもよい。接続するための金属は、比較的安価な銅及び／又ははんだであってもよい。例えば、ＴＳＶ技術で見られるような、接着剤層を半導体チップ間に介して、フリップチップ接続又は積層し、半導体チップを貫通する孔を形成し、パターン面の電極とつなげてもよい。

図７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７に示す半導体装置５００では、基板としてのインターポーザー本体５０上に形成された配線１５が半導体チップ１のバンプ３０と接続されることにより、半導体チップ１とインターポーザー５とがフリップチップ接続されている。半導体チップ１とインターポーザー５との間には接着剤層４０が介在している。上記半導体チップ１におけるインターポーザー５と反対側の表面上に、配線１５、バンプ３０及び接着剤層４０を介して半導体チップ１が繰り返し積層されている。半導体チップ１の表裏におけるパターン面の配線１５は、半導体チップ本体１０の内部を貫通する孔内に充填された貫通電極３４により互いに接続されている。貫通電極３４の材質としては、銅、アルミニウム等を用いることができる。

このようなＴＳＶ技術により、通常は使用されない半導体チップの裏面からも信号を取得することができる。更には、半導体チップ１内に貫通電極３４を垂直に通すため、対向する半導体チップ１間、並びに、半導体チップ１及びインターポーザー５間の距離を短くし、柔軟な接続が可能である。本実施形態に係る接着剤層は、このようなＴＳＶ技術において、対向する半導体チップ１間、並びに、半導体チップ１及びインターポーザー５間の封止材料として適用することができる。

エリアバンプチップ技術等の自由度の高いバンプ形成方法では、インターポーザーを介さないでそのまま半導体チップをマザーボードに直接実装できる。本実施形態に係る接着剤層は、このような半導体チップをマザーボードに直接実装する場合にも適用することができる。本実施形態に係る接着剤層は、２つの配線回路基板を積層する場合に、基板間の空隙を封止又は充てんする際にも適用することができる。

＜熱硬化性樹脂組成物＞
接着剤層は、例えば、１００００以下の分子量を有する熱硬化性樹脂、及びその硬化剤を含有する熱硬化性樹脂組成物によって形成された層であることができる。言い換えると、接着剤層は、１００００以下の分子量を有する熱硬化性樹脂、及びその硬化剤を含有する熱硬化性樹脂組成物を含む層であってもよい。

（ａ）熱硬化性樹脂
熱硬化性樹脂は、加熱により架橋構造を形成し得る化合物である。熱硬化性樹脂は１００００以下の分子量を有していてもよい。熱硬化性樹脂組成物が硬化剤と反応して架橋構造を形成する化合物（熱硬化性樹脂）を含むことで、分子量が小さい成分が加熱時に分解等して発生させるボイドが抑制されるため、耐熱性の点で有利である。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、耐熱性、流動性の観点から、１００〜９０００、又は３００〜７０００であってもよい。熱硬化性樹脂の重量平均分子量の測定方法は、後述する（ｄ）高分子成分の重量平均分子量の測定方法と同様である。

（ａ１）アクリル樹脂
アクリル樹脂は、分子内に１個以上の（メタ）アクリロイル基を有する化合物である。アクリル樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ナフタレン、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル、ビフェニル、トリフェニルメタン、ジシクロペンタジエン、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格及び（メタ）アクリロイルオキシ基を有する（メタ）アクリレート、並びに各種多官能（メタ）アクリル化合物が挙げられる。耐熱性の観点から、アクリル樹脂を、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ナフタレン、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格を有する（メタ）アクリレートから選択してもよい。アクリル樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

アクリル樹脂の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全量１００質量部に対して、１０〜５０質量部、又は１５〜４０質量部であってもよい。アクリル樹脂の含有量が１０質量％以上であれば、硬化成分が充分に存在するため、熱硬化性樹脂組成物の硬化後の流動を制御しやすくなる。アクリル樹脂の含有量が５０質量％以下であれば、硬化物が硬くなりすぎることによるパッケージの反りを一層抑制できる。

アクリル樹脂は、室温（２５℃）で固形であってもよい。固形のアクリル樹脂は、ボイドが発生し難いという点、及び硬化前（Ｂステージ）の熱硬化性樹脂組成物の粘性（タック）が小さくて取り扱い性に優れるという点で液状のものに比べて有利である。室温（２５℃）で固形であるアクリル樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、フルオレン、アダマンタン及びイソシアヌル酸から選ばれる化合物に由来する骨格を有する（メタ）アクリレートが挙げられる。

アクリル樹脂における（メタ）アクリロイル基の数（官能基数）は、３以下であってもよい。官能基数が３以下であると、熱硬化性樹脂組成物が短時間で充分に硬化できるため、硬化反応率の低下を一層抑制できる。硬化反応率が低いと、未反応基が残存し得る。

（ａ２）エポキシ樹脂
エポキシ樹脂は、分子内に２個以上のエポキシ基を有する化合物である。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ナフタレン型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、フェノールアラルキル型、ビフェニル型、トリフェニルメタン型及びジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、並びに各種多官能エポキシ樹脂が挙げられる。耐熱性、取り扱い性の観点から、エポキシ樹脂を、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、及びトリフェニルメタン型エポキシ樹脂から選択してもよい。速硬化性及び耐熱性の観点から、エポキシ樹脂を、ビスフェノールＦ型及びトリフェニルメタン型エポキシ樹脂から選択してもよい。エポキシ樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

エポキシ樹脂の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全量１００質量部に対して、１０〜５０質量部であってもよい。エポキシ樹脂の含有量が１０質量部以上であれば、硬化成分が充分に存在するため、熱硬化性樹脂組成物の硬化後の流動を制御しやすくなる。エポキシ樹脂の含有量が５０質量部以下であれば、硬化物が硬くなりすぎることによるパッケージの反りをより抑制できる。

（ｂ）硬化剤
硬化剤は、熱硬化性樹脂と反応して、熱硬化性樹脂とともに架橋構造を形成する化合物である。硬化剤としては、例えば、フェノール樹脂系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、ホスフィン系硬化剤、アゾ化合物及び有機過酸化物が挙げられる。硬化反応（硬化系）はラジカル重合ラジカル重合系）であってもよい。硬化剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。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種を単独で又は２種以上の混合物として使用することができる。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。

熱硬化性樹脂と硬化剤との組み合わせは、硬化が進行すれば特に制限されない。アクリル樹脂と組み合わせる硬化剤は、取り扱い性及び保存安定性の観点から、有機過酸化物であってもよい。エポキシ樹脂と組み合わせる硬化剤は、取り扱い性、保存安定性及び硬化性に優れる観点から、フェノール樹脂系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤とイミダゾール系硬化剤、及びイミダゾール系硬化剤単独から選択してもよい。短時間で硬化すると生産性が向上することから、速硬化性及び保存安定性に優れたイミダゾール系硬化剤を単独で用いてもよい。熱硬化性樹脂組成物が短時間で硬化すると、低分子成分等の揮発分の量を減少できることから、ボイドの発生をより抑制することができる。アクリル樹脂と組み合わせられる硬化剤は、取り扱い性、保存安定性の観点から、有機過酸化物又はアゾ化合物であってもよい。

（ｂ１）フェノール樹脂系硬化剤
フェノール樹脂系硬化剤は、分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有する。フェノール樹脂系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールナフトールホルムアルデヒド重縮合物、トリフェニルメタン型多官能フェノール及び各種多官能フェノール樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

エポキシ樹脂に対するフェノール樹脂系硬化剤の当量比（フェノール性水酸基／エポキシ基、モル比）は、硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、０．３〜１．５、０．４〜１．０、又は０．５〜１．０であってもよい。この当量比が０．３以上であると、硬化性が向上して接着力が更に向上する傾向がある。この当量比が１．５以下であると、未反応のフェノール性水酸基が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられて、絶縁信頼性がより向上する傾向がある。

（ｂ２）酸無水物系硬化剤
酸無水物系硬化剤としては、例えば、メチルシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物及びエチレングリコールビスアンヒドロトリメリテートが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

エポキシ樹脂に対する酸無水物系硬化剤の当量比（酸無水物基／エポキシ基、モル比）は、硬化性、接着性及び保存安定性に優れる観点から、０．３〜１．５、０．４〜１．０、又は０．５〜１．０であってもよい。この当量比が０．３以上であると、硬化性が向上して接着力が更に向上する傾向がある。この当量比が１．５以下であると、未反応の酸無水物が過剰に残存し難く、吸水率が低く抑えられて、絶縁信頼性がより向上する傾向がある。

（ｂ３）アミン系硬化剤
アミン系硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、ドデカンジアミン等が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

エポキシ樹脂に対するアミン系硬化剤の当量比（アミノ基の活性水素数／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、０．４〜１．０、又は０．５〜１．０であってもよい。この当量比が０．３以上であると、硬化性が向上して接着力が更に向上する傾向がある。この当量比が１．５以下であると、未反応のアミンが過剰に残存し難いため、絶縁信頼性が向上する傾向がある。

（ｂ４）イミダゾール系硬化剤
イミダゾール系硬化剤としては、例えば、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノ−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加体、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、及び、エポキシ樹脂とイミダゾール類の付加体が挙げられる。硬化性、保存安定性及び接続信頼性に優れる観点から、イミダゾール系硬化剤を、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から選択してもよい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、これらをマイクロカプセル化した潜在性硬化剤として用いてもよい。

イミダゾール系硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．１〜２０質量部、又は０．１〜１０質量部であってもよい。この含有量が０．１質量部以上であると、硬化性が向上する傾向がある。この含有量が２０質量部以下であると、金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化し難いため、接続不良が発生し難い傾向がある。

（ｂ５）ホスフィン系硬化剤
ホスフィン系硬化剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラ（４−メチルフェニル）ボレート及びテトラフェニルホスホニウム（４−フルオロフェニル）ボレートが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

ホスフィン系硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．１〜１０質量部、又は０．１〜５質量部であってもよい。この含有量が０．１質量部以上であると、硬化性が向上する傾向がある。この含有量が１０質量部以下であると、金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化し難いため、接続不良が発生し難い傾向がある。

（ｂ６）アゾ化合物
アゾ化合物としては、例えば、ジメチルアミノアゾベンゼン、ジメチルアミノアゾベンゼン−カルボン酸、ジエチルアミノアゾベンゼン、及びジエチルアミノアゾベンゼン−カルボン酸が挙げられる。アゾ化合物は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

アゾ化合物の含有量は、アクリル樹脂１００質量部に対して、０．５〜１０質量部、又は１〜５質量部であってもよい。この含有量が０．５質量％以上であると硬化性が向上する傾向にある。この含有量が１０質量部以下であると金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化し難いため、接続不良が発生し難い傾向にある。

（ｂ７）有機過酸化物
有機過酸化物としては、例えば、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネイト、パーオキシエステル等が挙げられる。有機過酸化物は、保存安定性の観点から、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド及びパーオキシエステルから選択される１種以上であってもよい。有機過酸化物は、耐熱性の観点から、ハイドロパーオキサイド及びジアルキルパーオキサイドから選択される１種以上であってもよい。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

有機過酸化物の含有量は、アクリル樹脂１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。この含有量が０．５質量％以上であると、硬化性が向上する傾向にある。この含有量が１０質量部以下であると金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化し難いため、接続不良が発生し難い傾向にある。また、この含有量が適度に少ないと、硬化が急激に進行して反応点が多くなるために分子鎖が短くなったり、未反応基が残存したりすることに起因する、信頼性の低下を生じ難い傾向がある。

（ｃ）高分子成分
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分を更に含有していてもよい。熱硬化性樹脂、硬化剤等の、高分子成分以外の成分の重量平均分子量又は分子量は、通常、１００００未満である。高分子成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂及びアクリルゴムが挙げられる。耐熱性及びフィルム形成性に優れるという観点から、高分子量成分を、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂及びポリカルボジイミド樹脂から選択してもよい。耐熱性及びフィルム形成性に更に優れるという観点から、高分子量成分を、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂及びアクリルゴムから選択してもよい。これらの高分子成分は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

高分子成分とアクリル樹脂との質量比は、特に制限されない。高分子成分１質量部に対して、アクリル樹脂の含有量は０．０１〜１０質量部、０．０５〜５質量部、又は０．１〜５質量部であってもよい。この質量比が０．０１質量部以上であると、硬化性が向上して接着力が更に向上する傾向がある。この質量比が１０質量部以下であると、熱硬化性樹脂組成物のフィルム形成性が特に優れる傾向がある。

高分子成分とエポキシ樹脂との質量比は、特に制限されない。高分子成分１質量部に対して、エポキシ樹脂の含有量は０．０１〜５質量部、０．０５〜４質量部、又は０．１〜３質量部であってもよい。この質量比が０．０１質量部以上であると、硬化性が向上して接着力が更に向上する傾向がある。この質量比が５質量部以下であると、熱硬化性樹脂組成物のフィルム形成性及び膜形成性が特に優れる傾向がある。

高分子成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、熱硬化性樹脂組成物の基板及びチップへの貼付性に優れる観点から、１２０℃以下、１００℃以下、又は８５℃以下であってもよい。高分子量成分のＴｇは０℃以上であってもよい。高分子成分のＴｇが１２０℃以下であると、半導体チップに形成されたバンプ、基板に形成された電極又は配線パターン等の高低差を熱硬化性樹脂組成物に埋め込みやすくなるため、気泡の残存が抑えられてボイドが発生しにくくなる傾向がある。本明細書において、Ｔｇとは、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７型）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気の条件による示差走査熱量測定によって求められる値を意味する。

高分子成分の重量平均分子量は、ポリスチレン換算で１００００以上であってもよいが、単独でより良好なフィルム形成性を示すために、３００００以上、４００００以上、又は５００００以上であってもよい。本明細書において、重量平均分子量とは、高速液体クロマトグラフィー（島津製作所製Ｃ−Ｒ４Ａ）を用いて測定される、ポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。

（ｄ）フィラー
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、粘度及び硬化物の物性を制御するため、及び、半導体チップ同士、又は半導体チップと基板とを接続した際のボイドの発生及び吸湿率の更なる抑制のために、フィラーを更に含有していてもよい。フィラーとしては、例えば、無機フィラー及び樹脂フィラーが挙げられる。無機フィラーとしては、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック、マイカ及び窒化ホウ素等の絶縁性無機フィラーが挙げられる。取り扱い性の観点から、無垢フィラーをシリカ、アルミナ、酸化チタン及び窒化ホウ素から選択してもよいし、形状統一性（取り扱い性）の観点から、無垢フィラーをシリカ、アルミナ及び窒化ホウ素から選択してもよい。絶縁性無機フィラーはウィスカーであってもよい。ウィスカーとしては、例えば、ホウ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、酸化亜鉛、珪酸カルシウム、硫酸マグネシウム及び窒化ホウ素が挙げられる。樹脂フィラーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリイミド、メタクリル酸メチル樹脂及びメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＭＢＳ）が挙げられる。フィラーは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。フィラーの形状、粒径、及び含有量は特に制限されない。

絶縁信頼性に優れる観点から、フィラーは絶縁性であってもよい。本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、銀フィラー、はんだフィラー等の導電性の金属フィラーを実質的に含有していなくてもよい。例えば、導電性の金属フィラーの含有量が、熱硬化性樹脂組成物の固形分（溶媒以外の成分）全体を基準として、１質量％未満であってもよい。

フィラーは、表面処理によって物性を適宜調整されていてもよい。フィラーは、分散性及び接着力向上の観点から、表面処理されたフィラーであってもよい。表面処理剤としては、グリシジル系（エポキシ系）、アミン系、フェニル系、フェニルアミノ系、（メタ）アクリル系、ビニル系の化合物等が挙げられる。

表面処理としては、表面処理のし易さから、エポキシシラン系、アミノシラン系、アクリルシラン系等のシラン化合物によるシラン処理が好ましい。表面処理剤は、分散性、流動性、接着力に優れるという観点から、グリシジル系、フェニルアミノ系、アクリル系及びメタクリル系の化合物から選ばれる化合物であってもよい。保存安定性の観点から、表面処理剤は、フェニル系、アクリル系及びメタクリル系の化合物から選ばれる化合物であってもよい。

フィラーの平均粒径は、フリップチップ接続時のかみ込み防止の観点から、１．５μｍ以下であってもよい。フィラーの平均粒径は、視認性（透明性）に優れるという観点から、１．０μｍ以下であってもよい。フィラーの粒径は、粒子の長軸径を意味する。

樹脂フィラーは無機フィラーに比べて、２６０℃等の高温で柔軟性を付与することができるため、耐リフロ性向上に適している。また、樹脂フィラーは、柔軟性付与が可能であるため、熱硬化性樹脂組成物のフィルム形成性向上にも寄与する。

フィラーの含有量は、熱硬化性樹脂組成物の固形分（溶媒以外の成分）全体を基準として、３０〜９０質量％、又は４０〜８０質量％であってもよい。この含有量が３０質量％以上であると、熱硬化性樹脂組成物の放熱性が高くなり、また、ボイド発生及び吸湿率を更に抑制することができる。この含有量が９０質量％以下であると、粘度が高くなることによる熱硬化性樹脂組成物の流動性の低下及び接続部へのフィラーの噛み込み（トラッピング）を抑制できるため、接続信頼性がより一層向上する傾向にある。

（ｅ）フラックス剤
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、フラックス剤（すなわち、フラックス活性（酸化物及び不純物を除去する活性）を示すフラックス活性剤）を更に含有していてもよい。フラックス剤としては、例えば、イミダゾール類及びアミン類等の非共有電子対を有する含窒素化合物、カルボン酸類、フェノール類及びアルコール類が挙げられる。アルコール等に比べて有機酸（２−メチルグルタル酸等のカルボン酸など）がフラックス活性を強く発現し、接続性及び安定性をより向上させることができる。

フラックス剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の固形分（溶媒以外の成分）全体を基準として、０．００５〜１０．０質量％又は０．００５〜０．０５質量％であってもよい。

本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、イオントラッパー、酸化防止剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、レベリング剤等の添加剤を更に含有していてもよい。添加剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。添加剤の含有量は、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。

本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を２００℃で５秒保持したときの硬化反応率は、８０％以上、又は９０％以上であってもよい。はんだ溶融温度以下である２００℃で５秒保持したときの熱硬化性樹脂組成物の硬化反応率が８０％以上であると、はんだ溶融温度以上の接続時の温度ではんだが飛散及び流動し難く、接続信頼性及び絶縁信頼性がより一層向上する傾向がある。硬化反応率は、アルミパンに入れた未硬化及び熱処理後の熱硬化性樹脂組成物（フィルム状接着剤）１０ｍｇについて、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７型）を用いた昇温速度２０℃／ｍｉｎ、３０〜３００℃の温度範囲の示差走査熱量測定を行うことにより、求めることができる。例えば、示差走査熱量測定において未処理のサンプルの発熱量ΔＨ（Ｊ／ｇ）を「ΔＨ１」、ホットプレート上で２００℃／５秒の熱処理をした後のサンプルの発熱量ΔＨ（Ｊ／ｇ）を「ΔＨ２」とし、以下の式で硬化反応率を算出した。
硬化反応率（％）＝（ΔＨ１−ΔＨ２）／ΔＨ１×１００

熱硬化性樹脂組成物の硬化反応（硬化系）がラジカル重合である場合、熱硬化性樹脂組成物がアニオン重合性のエポキシ樹脂（特に、重量平均分子量１００００未満のエポキシ樹脂）を含有すると、硬化反応率を８０％以上に調整することが難しい場合がある。熱硬化性樹脂組成物がアクリル樹脂及びエポキシ樹脂を含有する場合、エポキシ樹脂の含有量は、アクリル樹脂８０質量部に対して、２０質量部以下であってもよい。

本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、２００℃以上の高温での圧着に用いることができる。また、はんだ等の金属を溶融させて接続を形成するフリップチップパッケージでは、更に優れた硬化性が発現する。

本実施形態に係る接着剤層は、生産性が向上する観点から、予め準備された接着剤フィルムによって形成された層であってもよい。接着剤フィルムの作製方法の例を以下に示す。

まず、必要に応じて、熱硬化性樹脂、硬化剤、高分子成分、フィラー、その他の添加剤等を有機溶媒中に加えた後に攪拌混合、混錬等により溶解又は分散させて樹脂ワニスを調製する。次いで、離型処理を施した基材フィルム上に、ナイフコーター、ロールコーター、アプリケーター、ダイコーター、コンマコーター等を用いて樹脂ワニスを塗布した後、加熱により有機溶媒を減少させて、基材フィルム上に接着剤フィルムを形成する。加熱により有機溶媒を減少させる前に、樹脂ワニスをウエハ等にスピンコートして膜を形成した後、溶媒乾燥を行う方法によりウエハ上に接着剤フィルムを形成してもよい。

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ための加熱の条件は、例えば、５０〜２００℃、０．１〜９０分間の範囲であってもよい。実装後のボイド及び粘度調製に影響がなければ、加熱条件を有機溶媒が１．５％以下まで揮発する条件としてもよい。

＜半導体用接着剤＞
一実施形態に係る半導体用接着剤は、（ａ’）重量平均分子量１００００未満の樹脂成分、（ｂ）硬化剤、及び、（ｆ）下記一般式（１）：

で表されるシラノール化合物を含有する。式中、Ｒ^１はアルキル基、フェニル基又はこれらの組み合わせからなる基を示し、Ｒ^２はアルキレン基を示す。この半導体用接着剤を、上述の半導体装置の製造方法において接着剤層を形成するため熱硬化性樹脂組成物として用いてもよい。

本実施形態に係る半導体用接着剤は更に、（ｃ）重量平均分子量１００００以上の高分子成分、フラックス剤、フィラー等を含有していてもよい。以下、各成分について説明する。

（ａ’）重量平均分子量１００００未満の樹脂成分
（ａ’）重量平均分子量１００００未満の樹脂成分としては、特に制限はないが、（ｂ）硬化剤と反応する化合物（熱硬化性樹脂）であってもよい。重量平均分子量が小さい成分は加熱時に分解等してボイドの原因となり得るが、当該成分が硬化剤と反応することで高い耐熱性が確保され易い。（ａ）重量平均分子量１００００未満の樹脂成分としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。（ａ’）重量平均分子量１００００未満の樹脂成分は、熱硬化性樹脂である場合、上述の「（ａ）熱硬化性樹脂」と同様の態様であることができる。

半導体接着剤に関する（ｄ）硬化剤及びその他の態様は、上述の熱硬化性樹脂組成物に関する「（ｄ）硬化剤」及びその他の態様と同様の態様であることができる。

（ｆ）シラノール化合物
上記一般式（１）で表されるシラノール化合物は、耐熱性の観点から、２５℃で固形であってもよい。式（１）中のＲ^１は耐熱性、流動性の観点からアルキル基又はフェニル基であってもよい。Ｒ^１はアルキル基とフェニル基との組み合わせからなる基（アルキル置換フェニル基又はフェニルアルキル基）であってもよい。Ｒ^１で示される基としては、例えば、フェニル基、プロピル基、フェニルプロピル基、及びフェニルメチル基が挙げられる。式（１）中のＲ^２は特に制限はないが、耐熱性の観点から重量平均分子量１００〜５０００のアルキレン基であってもよい。Ｒ^２が重量平均分子量１００〜５０００のアルキレン基であるシラノール化合物は、通常、約１００〜５０００の範囲の重量平均分子量を有する。高反応性（硬化物強度）の観点から、シラノール化合物は３官能シラノールであってもよい。

半導体用接着剤に（ｆ）シラノール化合物を添加することで、流動性が向上しボイド抑制性と高接続性がより一層向上する。流動性が向上する（粘度が下がる）とチップコンタクト時に巻き込んだボイドを排除しやすくなる。（ｆ）シラノール化合物は、高い耐熱性を有しており、その熱重量減少量が小さい。耐熱性の高いシラノール化合物を用いることでボイド発生をより抑制できる。熱重量減少量が小さいと揮発分が少ないためボイドが減少し、信頼性（耐リフロ性）もより一層向上する。

（ｆ）シラノール化合物の含有量は、半導体用接着剤（溶媒以外の成分）の総量を基準として２〜２０質量％であってもよく、高流動化と硬化物強度（接着力等）の観点から、２〜１０質量％、又は２〜９質量％であってもよい。この含有量が２質量％以上であると高流動化の点でより顕著な効果が発現し易い。この含有量が２０質量％以下であると硬化後の強度が増加して特に高い接着力が発現する傾向がある。（ｆ）シラノール化合物の含有量がある程度小さいと、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂の硬化物の比率が大きくなるするため、より高い接着力が発現されると推測される。

半導体用接着剤はフィルム状、すなわち接着剤フィルムであってもよい。フィルム状の半導体接着剤は、樹脂ワニスが（ｆ）シラノール化合物を含む点以外は上述の接着剤フィルムの作製方法の例と同様の方法で、作製することができる。

本実施形態に係る半導体用接着剤は、例えば、半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部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。

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。半導体装置の例は、図４〜７に示したとおりである。接続は、上述したバンプ−バンプ間、バンプ−パッド間、バンプ−配線間で行われる。

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ことを含んでいてもよい。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、例えば、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、半導体用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用接着剤は、上述の第一、第二又は第三の実施形態に係る半導体装置において、熱硬化性樹脂組成物として用いることもできる。本実施形態に係る半導体用接着剤は、高温で高い流動性を有することから、本圧着のための加熱装置として加熱炉又はホットプレートを用いる、第三の実施形態において特に有用である。

本実施形態に係る半導体用接着剤を用いた半導体装置の製造方法の別の一例として、図８に示す実施形態に係る半導体装置６００の製造方法について説明する。半導体装置６００は、基板本体２０及び接続部としての配線（銅配線）１５を有する基板（例えばガラスエポキシ基板）２と、半導体チップ本体１０と接続部としての配線（例えば銅ピラー、銅ポスト）１５及びバンプ３０（接続バンプ、はんだバンプ）とを有する半導体チップ１とが半導体用接着剤から形成された接着剤層４０を介して互いに接続されている。半導体チップ１の配線１５と基板２の配線１５とは、バンプ３０（接続バンプ、はんだバンプ）により電気的に接続されている。基板本体２０における配線１５が形成された表面には、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。基板２における配線１５には金めっきが施されている。接続部の金属ははんだ（スズ−銀）−金であり、融点の低いはんだが融点以上に達すれば接続は可能である。半導体装置６００は、半導体チップ同士が接続されたものであってもよい。すなわち、基板２に代えて、他の半導体チップが半導体チップ１と接続されていてもよい。

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２上に接着剤層４０としての半導体用接着剤（フィルム状接着剤等）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。接着剤層４０の供給面積及び厚みは、半導体チップ１又は基板２のサイズ、バンプ高さ等によって適宜設定される。接着剤層４０は半導体チップ１に貼付してもよく、半導体ウエハに本実施形態の半導体用接着剤を貼付した後に半導体ウエハをダイシングにより半導体チップ１に個片化することによって、接着剤層４０を貼付した半導体チップ１を作製してもよい。接着剤層４０を基板２又は半導体チップ１に貼り付けた後、半導体チップ１の配線１５上のバンプ３０と、基板２の配線１５とをフリップチップボンダー等の接続装置（圧着装置）を用いて位置合わせした後、圧着し（第一工程、仮圧着）、半導体チップ１と基板２をバンプ３０の融点以上の温度に加熱して（第二工程、本圧着）、半導体チップ１と基板２を接続すると共に、接着剤層４０によって半導体チップ１と基板２の間の空隙を、接続部が封止されるように充てんする。本圧着（本接続工程、第二工程）はどちらか片方の接続部の金属が融点以上になるように行えばよい。バンプ３０はんだを含む場合、バンプ３０の温度が２５０℃以上になるように半導体チップ１と基板２を加熱してもよい。

仮圧着（第一工程）の接続荷重は、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を考慮して設定される。仮圧着（第一工程）後に、半導体チップ１と基板２間の接続部金属が接触していてもよい。第一工程で接続部金属が接触又は接続されると、第二工程後に金属結合が形成され易いこと、及び、半導体用接着剤の噛み込みが少なくなることから、良好な接続性が特に得られ易い。

仮圧着（第一工程）の際に、ボイドを排除し、半導体チップ１と基板２間の接続部金属が接触又は金属結合を形成するために、荷重を大きくすることができる。荷重が大きいと、ボイドを排除しやすく、接続部の金属も接触しやすい。荷重は、例えば、半導体チップの１ピン（１バンプ）当たり０．００９Ｎ〜０．３Ｎであってもよい。

仮圧着（第一工程）は生産性向上の観点から、短時間としてもよい。例えば、仮圧着の時間が５秒以下であってもよく、生産性向上の観点から３秒以下、又は２秒以下であってもよい。

仮圧着（第一工程）の温度（圧着装置の温度）は、圧着ツールが（半導体用接着剤付き）半導体チップをピックアップする際に熱が転写しないよう程度に低くてもよい。仮圧着（第一工程）の温度（圧着装置の温度）を高温にすることで、巻き込み時のボイドを排除できるように半導体用接着剤の流動性を高めることができる。仮圧着（第一工程）の温度（圧着装置の温度）は、半導体用接着剤の反応開始温度よりも低温であってもよい。冷却時間を短縮するため、圧着ツールが半導体チップをピックアップする際の温度と半導体チップ同士又は半導体チップ−基板間のコンタクトの際（仮圧着時）の温度との差を小さくしてもよい。この温度差は、１００℃以下又は６０℃以下であってもよく、一定（同じ設定温度）であってもよい。温度差が１００℃以下であると、圧着ツールの冷却に要する時間が短くなって、生産性がより向上する。反応開始温度とはＤＳＣ（パーキンエルマー社製、ＤＳＣ−Ｐｙｉｒｓ１）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気又は窒素雰囲気の条件による示差走査熱量測定におけるＯｎ−ｓｅｔ温度をいう。

本圧着（第二工程）における加熱温度は、パッケージにはんだの融点以上の温度がかかっている必要がある。例えば、接続部の金属がはんだであれば２３０℃以上３３０℃以下が好ましい。低温であると接続部の金属が溶融せず、十分な金属結合が形成されない。高温であると、ボイドが発生しやすく、はんだが飛散しやすくなる。

本圧着（本接続工程、第二工程）における加熱温度は、金属結合形成だけでなく、半導体用接着剤の硬化が促進されるように、半導体用接着剤の反応開始温度よりも高温であってもよい。本接続工程中に半導体用接着剤の硬化を促進することで更なるボイド発生及び接続不良を特に効果的に抑制することができる。

本圧着の加熱（第二工程）は、特に制限はないが、例えば、リフロ炉、オーブン、ホットプレート等の加熱装置を用いて行うことができる。加熱装置としては、例えば、リフロ炉（タムラ製作所製）及びクリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）等が挙げられる。

本圧着（第二工程）では、チップ−チップ、チップ−基板、チップ−ウエハ、ウエハ−ウエハ等の接続の場合、それらの上におもりを乗せてもよいし、それらをクリップで挟持してもよい。これにより、半導体チップ間又は半導体チップと半導体用接着剤間の熱膨張差によって生じる反り及び接続不良をより効果的に抑制することができる。

圧着機を用いて本接続工程（第二工程）を行う場合、圧着の際にチップ側面にはみ出た半導体用接着剤である、フィレットには圧着機の熱が伝わり難い。そのため、フィレット部分等の半導体用接着剤の硬化を十分にするための加熱処理が第二工程後に必要となる場合がある。一方、本圧着（第二工程）の加熱のためにリフロ炉、オーブンのような加熱炉、又はホットプレート等を用いてを行うと、被加熱体に全体的に熱が加えられるため、第二工程後の加熱処理を短縮、又は無くすことができる。

仮圧着（第一工程）において、複数のチップを一括して圧着してもよい。ＴＳＶ構造のパッケージで多く見られるスタック圧着では、立体的に複数のチップを圧着する。この場合、複数の半導体チップを一つずつ積み重ねて仮圧着する第一工程の後、第二工程で複数のチップを一括で本圧着してもよい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

１．主として第一の実施形態に関連する検討例
１−１．接着剤フィルムの作製
接着剤フィルムの作製に使用した化合物を以下に示す。

（ａ）熱硬化性樹脂
アクリル樹脂
・エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート（新中村化学工業株式会社製、Ａ−９３００）
・フルオレン骨格を有するアクリレート化合物（大阪ガスケミカル株式会社製、ＥＡ０２００、アクリロイル基の官能基数：２）
エポキシ樹脂
・トリフェノールメタン骨格を有する多官能固形エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、ＥＰ１０３２Ｈ６０）
・ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、ＹＬ９８３Ｕ）

（ｂ）硬化剤
・ジクミル過酸化物（日油株式会社製、パークミルＤ）
・２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加体（四国化成株式会社製、２ＭＡＯＫ−ＰＷ）

（ｃ）高分子成分
・フェノキシ樹脂（東都化成株式会社製、ＺＸ１３５６、Ｔｇ：約７１℃、重量平均分子量：約６３０００）
・アクリルゴム（日立化成株式会社製、ＫＨ−Ｃ８６５、Ｔｇ：０〜１２℃、重量平均分子量：４５００００〜６５００００）

（ｄ）フィラー
無機フィラー
・シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＳＥ２０５０、平均粒径：０．５μｍ）・エポキシシランで表面処理されたシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＳＥ２０５０ＳＥＪ、平均粒径：０．５μｍ）
・メタクリル表面処理ナノシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＹＡ０５０ＣＳＭ
、以下「ＳＭナノシリカ」と表記する、平均粒径：約５０ｎｍ）
樹脂フィラー
・有機フィラー（ロームアンドハースジャパン（株）製、ＥＸＬ−２６５５：コアシェルタイプ有機微粒子）

（ｅ）フラックス剤（カルボン酸）
・２−メチルグルタル酸（アルドリッチ製、融点：約７７℃、以下「グルタル酸」と表記する）

（製造例１−１）
表１に示す配合量（単位：質量部）のアクリル樹脂（Ａ９３００）、無機フィラー（ＳＥ２０５０、ＳＥ２０５０ＳＥＪ及びＳＭナノシリカ）及び樹脂フィラー（ＥＸＬ２６５５）を、不揮発分（固形分、溶媒以外の成分）の濃度が６０質量％になるように、溶媒としてのメチルエチルケトンに加えた。次いで、Φ１．０ｍｍ、Φ２．０ｍｍのビーズを、メチルエチルケトンに加えたアクリル樹脂及び無機フィラーの合計量と同じ量加え、ビーズミル（フリッチュ・ジャパン株式会社製、遊星型微粉砕機Ｐ−７）で３０分撹拌した。その後、高分子成分としてのフェノキシ樹脂（ＺＸ１３５６）を加え、再度、ビーズミルで３０分撹拌した。撹拌後、硬化剤（パークミルＤ）を添加して攪拌し、ビーズをろ過によって除去してワニスを得た。得られたワニスを小型精密塗工装置（株式会社廉井精機製）で塗工し、塗膜をクリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）で乾燥（７０℃／１０ｍｉｎ）して、接着剤フィルムを得た。

（製造例１−２及び１−３）
使用した材料を表１に示すように変更したこと以外は製造例１−１と同様にして、接着剤フィルムを得た。フラックス剤は、熱硬化性樹脂と同時に添加した。

１−２．半導体装置の製造
（実施例１−１）
対向するステージ及び圧着ヘッドを有する２台の押圧部材Ｉ，ＩＩ（ＦＣＢ３、パナソニック製）を準備し、押圧部材Ｉを仮圧着用部材として用い、押圧部材ＩＩを本圧着用押圧部材として用いて、以下の手順で半導体装置を製造した。
作製した製造例１−１の接着剤フィルムを切り抜き（８ｍｍ×８ｍｍ×０．０４５ｍｍｔ）、半導体チップ（チップサイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．４ｍｍｔ、接続部の金属：Ａｕ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＩＰ８０、ＷＡＬＴＳ製）上に貼付した。次いで、接着剤フィルムを貼付した半導体チップを、仮圧着用押圧部材としての押圧部材Ｉのステージ上に供給した。このステージ上の半導体チップと、はんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．１５ｍｍｔ、接続部の金属：銅ピラー＋はんだ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだ計約４５μｍ、バンプ数１０４８ピン、ピッチ８０μｍ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＣＣ８０、ＷＡＬＴＳ製）とをそれぞれの接続部が互いに対向するように位置合わせした。その後、半導体チップ、接着剤フィルム及び半導体チップからなる積層体を、圧着ヘッドとステージの間に挟んで加圧及び加熱して、半導体チップ同士を仮圧着した。次いで、仮圧着後の積層体を、本圧着用押圧部材としての押圧部材ＩＩで挟むことで加熱及び加圧して、半導体チップ同士を電気的に接続した。
仮圧着条件及び本圧着条件は下記のとおりである。これら条件は、得られる半導体装置に関するボイド評価及び接続評価が「Ａ」となるように設定された。
・仮圧着条件
圧着ヘッドの温度：８０℃、荷重：７５Ｎ、ステージ温度：８０℃
・本圧着条件
圧着ヘッドの温度：２８０℃、荷重：７５Ｎ、ステージ温度：８０℃
２台の押圧部材Ｉ，ＩＩを同時に並行して稼働させながら、半導体装置を複数連続して製造した。仮圧着及び本圧着に要した製造時間、半導体装置１パッケージ（ＰＫＧ）あたりの製造時間、及び、１時間あたりの半導体装置の生産数（ＵＰＨ）の結果を表２に示す。

１−３．評価
（１）ボイド評価
超音波映像診断装置（Ｉｎｓｉｇｈｔ−３００、インサイト製）により、得られた半導体装置の外観画像を撮り、スキャナＧＴ−９３００ＵＦ（ＥＰＳＯＮ社製）で半導体チップ上の接着剤層の画像を取り込んだ。画像処理ソフトＡｄｏｂｅＰｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）を用いて、色調補正、二階調化によりボイド部分を識別し、ヒストグラムにより接着剤層におけるボイド部分の占める割合を算出した。半導体チップ上の接着剤層の面積を１００％とした。ボイドの専有面積が１０％以下の場合を「Ａ」と、１０％を超える場合を「Ｂ」と判定した。

（２）接続評価
作製した半導体装置の接続抵抗値を、マルチメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製、商品名「Ｒ６８７１Ｅ」）を用いて測定することにより、実装後の初期導通を評価した。ペリフェラル部分の内周の初期接続抵抗値が４５Ω以下で、かつ、外周の初期接続抵抗値が８５Ω以下の場合を「Ａ」とし、内周の初期接続抵抗値が４５Ωを超える場合、外周の初期接続抵抗値が８５Ωを超える場合、及び、導通していない（抵抗値が表示されない）場合を全て「Ｂ」とした。

（比較例１−１）
２台の押圧部材Ｉ，ＩＩを同じ圧着条件で同時に平行して稼働させながら、製造例１の接着剤フィルムを用いて以下の手順で複数の半導体装置を製造した。
押圧部材Ｉ，ＩＩのそれぞれのステージ上で半導体チップとバンプ付半導体チップとを位置合わせした。その後、押圧部材の圧着ヘッドとステージとで加圧しながら、圧着ヘッドの温度を１秒間で２８０℃まで昇温させた後、その状態で２秒間保持した。これにより、半導体チップとバンプ付半導体チップとを互いに圧着するとともに、電気的に接続した。圧着にかかった時間の合計は３秒であった。その後、圧着ヘッドの温度を２８０℃から半導体チップ供給温度の８０℃まで冷却した。上記の圧着の条件は、半導体装置のボイド評価及び接続評価が「Ａ」となるように設定された。
各段階に要した製造時間、半導体装置１パッケージ（ＰＫＧ）あたりの製造時間、及び、１時間あたりのパッケージの生産数（ＵＰＨ）の結果を表２に示す。

（実施例１−２）
製造例１−２の接着剤フィルムを用いたこと以外は実施例１と同様にして半導体装置を製造した。結果を表３に示す。

（比較例１−２）
製造例１−２の接着剤フィルムを用いたこと以外は比較例１と同様にして半導体装置を製造した。結果を表３に示す。

（実施例１−３）
製造例１−３の接着剤フィルムを用いたこと以外は実施例１と同様にして半導体装置を製造した。結果を表４に示す。

（比較例１−３）
製造例１−３の接着剤フィルムを用い、圧着ヘッドの温度を１秒間で２８０℃まで昇温させた後、４秒間保持して、圧着にかかった時間の合計が５秒であったこと以外は比較例１と同様にして半導体装置を製造した。結果を表４に示す。

表２〜４の結果から明らかなように、本実施形態に係る方法によれば、半導体装置の製造時間を短くすることができ、１時間あたりの半導体装置の生産数（ＵＰＨ）を多くすることができる。

２．主として第一の実施形態に関連する検討例
２−１．接着剤フィルムの作製
接着剤フィルムの作製に使用した化合物を以下に示す。

（ａ）熱硬化性樹脂
アクリル樹脂
・フルオレンに由来する骨格を有するアクリレート（大阪ガスケミカル株式会社製、ＥＡ０２００、アクリロイル基の数：２）

（ｂ）硬化剤
・ジクミル過酸化物（日油株式会社製、パークミルＤ）

（ｃ）高分子成分
・アクリルゴム（日立化成株式会社製、ＫＨ−Ｃ８６５、Ｔｇ：０〜１２℃、重量平均分子量：４５００００〜６５００００）

（ｄ）フィラー
無機フィラー
・シリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＳＥ２０５０、平均粒径：０．５μｍ）
・エポキシシランで表面処理したシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＳＥ２０５０ＳＥＪ、平均粒径：０．５μｍ）
・メタクリル表面処理ナノシリカフィラー（株式会社アドマテックス製、ＹＡ０５０ＣＳＭ
、以下「ＳＭナノシリカ」と表記する、平均粒径：約５０ｎｍ）
樹脂フィラー
・有機フィラー（ロームアンドハースジャパン（株）製、ＥＸＬ−２６５５：コアシェルタイプ有機微粒子）

（製造例２−１）
表５に示す配合量（単位：質量部）のアクリル樹脂（Ａ９３００）、無機フィラー（ＳＥ２０５０、ＳＥ２０５０ＳＥＪ及びＳＭナノシリカ）及び樹脂フィラー（ＥＸＬ２６５５）を、不揮発分（固形分、溶媒以外の成分）の濃度が６０質量％になるように、溶媒としてのメチルエチルケトンに加えた。次いで、Φ１．０ｍｍ、Φ２．０ｍｍのビーズを、固形分と同じ量加え、ビーズミル（フリッチュ・ジャパン株式会社製、遊星型微粉砕機Ｐ−７）で３０分撹拌した。その後、高分子成分としてのフェノキシ樹脂（ＺＸ１３５６）を加え、再度、ビーズミルで３０分撹拌した。撹拌後、硬化剤（パークミルＤ）を添加して攪拌し、ビーズをろ過によって除去してワニスを得た。得られたワニスを小型精密塗工装置（株式会社廉井精機製）で塗工し、塗膜をクリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）で乾燥（７０℃／１０ｍｉｎ）して、接着剤フィルムを得た。

得られた接着剤フィルムについて、仮圧着工程時の温度における溶融粘度を下記の方法により測定した。

［溶融粘度の測定］
レオメーター（株式会社アントンパール・ジャパン製、ＭＣＲ３０１）にて、サンプル厚み：４００μｍ、昇温速度１０℃／分、周波数：１Ｈｚの条件で、測定治具（ディスポーザブルプレート（直径８ｍｍ）及びディスポーザブルサンプルディッシュ）を用いて、表６に示される仮圧着工程時の圧着ヘッド温度（℃）における溶融粘度を測定した。結果を表６に示す。

２−２．半導体装置の製造
（実施例１）
対向するステージ及び圧着ヘッドを有する２台の押圧部材Ｉ，ＩＩ（ＦＣＢ３、パナソニック製）を準備し、押圧部材Ｉを仮圧着用部材として用い、押圧部材ＩＩを本圧着用押圧部材として用いて、以下の手順で半導体装置を製造した。
作製した製造例２−１の接着剤フィルムを切り抜き（８ｍｍ×８ｍｍ×０．０４５ｍｍｔ）、半導体チップ（チップサイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．４ｍｍｔ、接続部の金属：Ａｕ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＩＰ８０、ＷＡＬＴＳ製）上に貼付した。次いで、接着剤フィルムを貼付した半導体チップを、仮圧着用押圧部材としての押圧部材Ｉのステージ上に供給した。このステージ上の半導体チップと、はんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．１５ｍｍｔ、接続部の金属：銅ピラー＋はんだ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだ計約４５μｍ、バンプ数１０４８ピン、ピッチ８０μｍ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＣＣ８０、ＷＡＬＴＳ製）とをそれぞれの接続部が互いに対向するように位置合わせした。その後、半導体チップ、接着剤フィルム及び半導体チップからなる積層体を、圧着ヘッドとステージの間に挟んで加圧及び加熱して、接続部同士が接触するように半導体チップ同士を仮圧着した。次いで、仮圧着後の積層体を、本圧着用押圧部材としての押圧部材ＩＩで挟むことで加熱及び加圧して、半導体チップ同士を電気的に接続した。仮圧着条件及び本圧着条件は表６に示したとおりである。仮圧着及び本圧着のいずれにおいても、ステージ温度は８０℃であり、圧着時間は２秒であった。

（実施例２−２〜２−８）
仮圧着工程及び本圧着工程における圧着ヘッドの温度、及び荷重を表２に示すように変更した以外は実施例１と同様にして、実施例２−２〜２−８の半導体装置を製造した。

２−３．評価
得られた半導体装置について、ボイド評価及び接続評価を行った。

［ボイド評価］
超音波映像診断装置（Ｉｎｓｉｇｈｔ−３００、インサイト製）により、得られた半導体装置の外観画像を撮り、スキャナＧＴ−９３００ＵＦ（ＥＰＳＯＮ社製）で半導体チップ上の接着剤層の画像を取り込み、画像処理ソフトＡｄｏｂｅＰｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）を用いて、色調補正、二階調化によりボイド部分を識別し、ヒストグラムによりボイド部分の占める割合を算出した。半導体チップ上の接着剤層の面積を１００％とした。ボイドの専有面積が５％以下の場合を「Ａ」と評価し、５％を超える場合を「Ｂ」とした。結果を表６に示す。

［接続評価］
作製した半導体装置の接続抵抗値を、マルチメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製、商品名「Ｒ６８７１Ｅ」）を用いて測定することにより、仮圧着工程後及び本圧着工程後の導通を評価した。仮圧着工程後は、ペリフェラル部分において導通している（抵抗値が表示される）場合を「Ａ」とし、導通していない（抵抗値が表示されない）場合を「Ｂ」とした。本圧着工程後は、ペリフェラル部分の内周の初期接続抵抗値が４５Ω以下で、かつ、外周の初期接続抵抗値が８５Ω以下の場合を「Ａ」とし、内周の初期接続抵抗値が４５Ωを超える場合、外周の初期接続抵抗値が８５Ωを超える場合、及び、導通していない（抵抗値が表示されない）場合を全て「Ｂ」とした。結果を表６に示す。

表６における実施例２−１〜２−５と実施例２−６〜２−６との比較から、接着剤層（接着剤層）の溶融粘度が、仮圧着工程時の圧着ヘッド温度において７０００Ｐａ・ｓ以下であることが、ボイドの発生の抑制及び半導体装置の信頼性向上に寄与することが確認された。

３．主として第二の実施形態に関連する検討例
３−１．原材料
実施例で使用した一括接続用シートを以下に示す。
・ニトフロン９００ＵＬ（日東電工株式会社、厚み５０μｍ、１００μｍ）
・ユーピレックスＳＧＡ（宇部興産株式会社、５０μｍ、１００μｍ（５０μｍ×２））
・アルミニウム箔（住軽アルミ箔株式会社、１００μｍ（２０μｍ×５））

実施例で使用した化合物を以下に示す。
（ａ）熱硬化性樹脂
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（ＥＰ１０３２Ｈ６０、ジャパンエポキシレジン株式会社、重量平均分子量：８００〜２０００）
・ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂（ＹＬ９８３Ｕ、ジャパンエポキシレジン株式会社、分子量：約３３６）
・可撓性半固形状エポキシ樹脂（ＹＬ７１７５−１０００、ジャパンエポキシレジン株式会社、重量平均分子量：１０００〜５０００）
アクリル樹脂
・フルオレン骨格アクリレート樹脂（ＥＡ０２００、大阪ガスケミカル株式会社、２官能基、分子量：約５４６）

（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（２ＭＡＯＫ−ＰＷ、四国化成株式会社製)
・ジクミル過酸化物（パークミルＤ、日油株式会社）

（ｃ）高分子成分
・フェノキシ樹脂（ＺＸ１３５６−２、東都化成株式会社、Ｔｇ：約７１℃、重量平均分子量：約６３０００）
・アクリルゴム（ＫＨ−Ｃ８６５、日立化成製、Ｔｇ：０〜１２℃、重量平均分子量：４５００００〜６５００００）

（ｄ）フィラー
樹脂フィラー
・有機フィラー（ＥＸＬ−２６５５、ロームアンドハースジャパン株式会社、コアシェルタイプ有機微粒子）
無機フィラー
・シリカフィラー（ＳＥ２０５０、株式会社アドマテックス、平均粒径０．５μｍ）
・メタクリル表面処理ナノシリカフィラー（ＹＡ０５０Ｃ−ＳＭ、株式会社アドマテックス、平均粒径約５０ｎｍ）

（ｅ）フラックス剤
・２−メチルグルタル酸（アルドリッチ、融点約７７℃）

添加剤
・３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＯＦＳ６０３０、東レダウコーニング株式会社）

３−２．熱硬化性樹脂組成物の作製
各種原材料を表７に示す配合割合で混合し、熱硬化性樹脂組成物Ａ及びＢを調製した。具体的な作製方法を以下に示す。熱硬化性樹脂、フィラー、及び必要に応じてフラックス剤を、不揮発分（固形分）の濃度が６０質量％になるようにメチルエチルケトンに添加した。その後、この混合液にΦ１．０ｍｍ、Φ２．０ｍｍ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、遊星型微粉砕機Ｐ−７）で３０分間撹拌した。混合液に高分子成分を加え、ビーズミルで３０分間攪拌した。攪拌後、硬化剤及び必要に応じて添加剤を加えて攪拌し、混合液をろ過することでビーズを取り除き、ろ液を熱硬化性樹脂組成物Ａ又はＢとして得た。

３−３．接着剤フィルムの作製
作製した熱硬化性樹脂組成物Ａ又はＢを小型精密塗工装置（廉井精機）で塗工し、クリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）で乾燥（７０℃／１０分）し、接着剤フィルムを得た。

３−４．半導体装置の製造
８ｍｍ×８ｍｍ×０．０４５ｍｍｔのサイズを有する接着剤フィルムを、半導体チップ（１０ｍｍ、０．４ｍｍ厚、接続部金属：Ａｕ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＩＰ８０、ＷＡＬＴＳ製）に貼付した。この接着フィルム付き半導体チップを、接着フィルムを介してはんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．１５ｍｍｔ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだ高さ計約４５μｍ、バンプ数１０４８ピン、ピッチ８０μｍ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＣＣ８０、ＷＡＬＴＳ製）に接触させ、これをＦＣＢ３（パナソニック製、圧着ヘッド面積：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ）で仮圧着し、積層体を作製した。熱硬化性樹脂組成物Ａを用いた積層体は、ＦＣＢ３の圧着ヘッドの温度を１３０℃に設定し、５０Ｎの圧力で３秒間加熱加圧することで、仮圧着した。熱硬化性樹脂組成物Ｂを用いた積層体は、ＦＣＢ３の圧着ヘッドの温度を１３０℃に設定し、１００Ｎの圧力で３秒間加熱及び加圧することで、仮圧着した。仮圧着後の積層体を９個準備し、圧着ヘッドの面積が１００ｍｍ×１００ｍｍである一括接続用装置（アルファデザイン製、ＨＴＢ−ＭＭ）のステージ上に積層体を９個設置した。設置後、１００ｍｍ×１００ｍｍの一括接続用シートを積層体の上に被せ、一括で本圧着し、半導体装置を得た。本圧着は、ステージ温度を８０℃に設定し、圧着ヘッドの温度を２５０℃に設定し、９００Ｎ（積層体１個あたり１００Ｎ）の圧力で５秒間加熱及び加圧することで行った。

３−５．評価
［２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率］
一括接続用シートから切り出した幅４ｍｍ、長さ４０ｍｍの試験片の粘弾性を、弾性率測定装置ＲＳＡ２（ＲｈｅｏｍｅｔｒｉｃＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃ．）を用いて、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５℃／分の条件で−３０℃から３００℃まで昇温しながら測定した。測定結果から２５０℃における貯蔵弾性率を求めた。

［２５０℃における一括接続用シートの変位量測定］
２５０℃における一括接続用シートの変位量は、電気機械式万能試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ製、５９００シリーズ）、Ｂｌｕｅｈｉｌｌ３ソフトウエアを用いて測定した。２５０℃の槽内に一括接続用シートを設置し、直径８μｍの円形の端面を有する棒状の押圧用冶具を用いて、一括接続用シートの主面と押圧用治具の端面とが平行になる向きで押し当てる圧縮試験を行った。押圧用治具によって、０．００１ｍｍ／秒のスピードで１００Ｎ（約２ＭＰａ）の荷重を一括接続用シートに加えた。圧縮荷重が０Ｎから１００Ｎになってから５秒経過し、荷重が１００Ｎで安定した時点の変位量を、一括接続用シートの膜厚の変位量として記録した。

［接続評価］
本圧着後にマルチメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製、Ｒ６８７１Ｅ）を用いて、半導体装置の初期導通の可否を測定した。ペリフェラル部分の内周の初期接続抵抗値が４０Ω以下、外周の初期接続抵抗値が８５Ω以下である半導体装置をＯＫ、それよりも高い抵抗値又は未接続の半導体装置をＮＧとして評価した。９個の半導体装置の中でＯＫ評価となる数が、９個全ての場合に総合評価をＡ、それ以外をＢとして判定した。

熱硬化性樹脂組成物Ａ及び各種一括接続用シートを用いて一括で半導体装置を製造した結果を表８に示す。

熱硬化性樹脂組成物Ｂ及び各種一括接続用シートを用いて一括で半導体装置を製造した結果を表９に示す。

表８及び９の結果から、複数の半導体チップと複数の他の半導体チップとを一括で本圧着する場合に、２５０℃における１０ＧＰａ以下の貯蔵弾性率と、２５０℃における４０μｍ以上の変位量とを有する一括接続用シートを用いることにより、良好な接続の半導体装置をより効率的に製造できることが確認された。

４．主として第三の実施形態に関連する検討例
４−１．接着剤フィルムの作製
接着剤フィルムの作製に使用した化合物を以下に示す。

（ａ）熱硬化性樹脂
アクリル樹脂
・エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート（新中村化学工業株式会社製、Ａ−９３００、アクリロイル基の官能基数：３）
・フルオレンに由来する骨格を有するアクリレート化合物（大阪ガスケミカル株式会社製、ＥＡ０２００、アクリロイル基の官能基数：２）

（製造例４−１）
表１に示す配合量（単位：質量部）のアクリル樹脂（Ａ９３００）、無機フィラー（ＳＥ２０５０、ＳＥ２０５０ＳＥＪ及びＳＭナノシリカ）及び樹脂フィラー（ＥＸＬ２６５５）を、不揮発分（固形分、溶媒以外の成分）の濃度が６０質量％になるように、溶媒としてのメチルエチルケトンに加えた。次いで、Φ１．０ｍｍ、Φ２．０ｍｍのビーズを、メチルエチルケトンに加えたアクリル樹脂及び無機フィラーの合計量と同じ量加え、ビーズミル（フリッチュ・ジャパン株式会社製、遊星型微粉砕機Ｐ−７）で３０分撹拌した。その後、高分子成分としてのフェノキシ樹脂（ＺＸ１３５６）を加え、再度、ビーズミルで３０分撹拌した。撹拌後、硬化剤（パークミルＤ）を添加して攪拌し、ビーズをろ過によって除去してワニスを得た。得られたワニスを小型精密塗工装置（株式会社廉井精機製）で塗工し、クリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）で乾燥（７０℃／１０ｍｉｎ）して、接着剤フィルムを得た。

（製造例４−２）
使用した材料を表１０に示すように変更したこと以外は製造例４−１と同様にして、接着剤フィルムを得た。

４−２．半導体装置の製造
（実施例４−１）
作製した製造例４−１の接着剤フィルムを切り抜き（８ｍｍ×８ｍｍ×０．０４５ｍｍｔ）、半導体チップ（チップサイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．４ｍｍｔ、接続部の金属：Ａｕ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＩＰ８０、ＷＡＬＴＳ製）上に貼付した。次いで、接着剤フィルムを貼付した半導体チップを、仮圧着用押圧部材として準備した押圧部材のステージ上に供給した。このステージ上の半導体チップと、はんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．１５ｍｍｔ、接続部の金属：銅ピラー＋はんだ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだ計約４５μｍ、バンプ数１０４８ピン、ピッチ８０μｍ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＣＣ８０、ＷＡＬＴＳ製）とをそれぞれの接続部が互いに対向するように位置合わせした。その後、半導体チップ、接着剤フィルム及び半導体チップからなる積層体を、圧着ヘッドとステージの間に挟んで加圧及び加熱して、半導体チップ同士を仮圧着した。

次いで、得られた積層体をリフロ炉に搬送し、最高温度を２６０℃として６００秒加熱することで、チップ−チップ間を電気的に接続した。仮圧着工程で積層体を複数形成し、それらを一括でリフロ炉へ搬送することで、一度に複数の半導体装置を製造した。

上記の半導体装置の製造では、下記の接続評価がＡとなるように条件が設定されている。半導体装置１パッケージ（ＰＫＧ）あたりの仮圧着工程及び加熱工程のそれぞれに要した製造時間、半導体装置１００パッケージ（ＰＫＧ）あたりの製造時間の結果を表１１に示す。
・仮圧着条件
圧着ヘッドの温度：８０℃、荷重：７５Ｎ、ステージ温度：８０℃

４−３．評価
［接続評価］
作製した半導体装置の接続抵抗値を、マルチメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製、商品名「Ｒ６８７１Ｅ」）を用いて測定することにより、実装後の初期導通を評価した。ペリフェラル部分の内周の初期接続抵抗値が４５Ω以下で、かつ、外周の初期接続抵抗値が８５Ω以下の場合を「Ａ」とし、内周の初期接続抵抗値が４５Ωを超える場合、外周の初期接続抵抗値が８５Ωを超える場合、及び、導通していない（抵抗値が表示されない）場合を全て「Ｂ」とした。

（比較例４−１）
以下の点で条件を変更をしたこと以外は実施例４−１と同様にして、半導体装置を製造した。押圧部材のステージ上で半導体チップとバンプ付半導体チップとを位置合わせした。その後、押圧部材の圧着ヘッドとステージとで加圧しながら、圧着ヘッドの温度を１秒間で２８０℃まで昇温させた後、その状態で２秒間保持した。これにより、半導体チップとバンプ付半導体チップとを互いに圧着し、電気的に接続した。圧着にかかった時間の合計は３秒であった。その後、圧着ヘッドの温度を２８０℃から半導体チップ供給温度の８０℃まで冷却した。押圧部材を用いて、半導体装置を複数製造した。上記の半導体装置の製造では、上記の接続評価が「Ａ」となるように条件が設定されている。圧着工程の各段階に要した製造時間、半導体装置１００パッケージ（ＰＫＧ）あたりの製造時間の結果を表１１に示す。

（実施例４−２）
加熱装置としてリフロ炉の代わりにオーブンを用い、積層体を２６０℃のオーブン内で６００秒加熱したこと以外は実施例４−１と同様にして半導体装置の製造を行った。結果を表１２に示す。

（実施例４−３）
製造例４−２の接着剤フィルムを用いたこと以外は実施例４−１と同様にして半導体装置の製造を行った。結果を表１３に示す。

（比較例４−２）
製造例４−２の接着剤フィルムを用いこと以外は比較例４−１と同様にして半導体装置の製造を行った。結果を表１３に示す。

（実施例４−４）
加熱装置としてリフロ炉の代わりにオーブンを用い、積層体を２６０℃のオーブン内で６００秒加熱したこと以外は実施例４−３と同様にして半導体装置の製造を行った。結果を表１４に示す。

表１１〜１４の結果から明らかなように、本実施形態に係る半導体装置を製造する方法によれば、半導体装置の製造時間を短くすることができる。

５．主として第三の実施形態に関連する検討例
５−１．原材料
実施例で使用した化合物を以下に示す。
（ｉ）重量平均分子量１００００未満の樹脂成分
（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（ジャパンエポキシレジン株式会社、ＥＰ１０３２Ｈ６０、以下「ＥＰ１０３２」とする）、重量平均分子量：８００〜２０００
・ビスフェノールＦ型液状エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社、ＹＬ９８３Ｕ、以下「ＹＬ９８３」とする）重量平均分子量：約３３６
・可とう性半固形状エポキシ（ジャパンエポキシレジン株式会社、ＹＬ７１７５−１０００、以下「ＹＬ７１７５」とする）、重量平均分子量：１０００〜５０００
（ｉｉ）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（四国化成株式会社製、２ＭＡＯＫ−ＰＷ、以下「２ＭＡＯＫ」とする）
（ｉｉｉ）重量平均分子量１００００以上の高分子成分
・フェノキシ樹脂（東都化成株式会社、ＺＸ１３５６−２、Ｔｇ：約７１℃、Ｍｗ：約６３０００、以下「ＺＸ１３５６」とする）
（ｉｖ）フラックス剤（カルボン酸）
・２−メチルグルタル酸（アルドリッチ、融点約７７℃、以下「グルタル酸」とする）
（ｖ）フィラー
（無機フィラー）
・シリカフィラー（株式会社アドマテックス、ＳＥ２０５０、平均粒径０．５μｍ）
・フェニル表面処理ナノシリカフィラー（株式会社アドマテックス、ＹＡ０５０Ｃ−ＳＰ、以下ＳＰナノシリカとする、平均粒径約５０ｎｍ）
（樹脂フィラー）
・有機フィラー（ロームアンドハースジャパン（株）社製、ＥＸＬ−２６５５：コアシェルタイプ有機微粒子）
（ｖｉ）シリコーンレジン
以下の化学式で表される基本構造を有するシリコーンレジンを準備した。

（シラノール化合物）
・固形シラノール、Ｒ^１：フェニル基又はプロピル基、Ｒ^２：アルキレン基、Ｘ：Ｈ（東レダウコーニング（株）社製、ＲＳＮ−６０１８、分子量：約２０００）
・固形シラノール、Ｒ^１：フェニル基、Ｒ^２：アルキレン基、Ｘ：Ｈ（東レダウコーニング（株）社製、ＦＣＡ１０７、分子量：約３０００）
（その他のシリコーンレジン）
・液状シリコーンレジン、Ｒ^１：メチル基、Ｒ２：アルキレン基、Ｘ：ＣＨ_３（東レダウコーニング（株）社製、ＳＲ２４０２、分子量：約１５００）

５−２．フィルム状接着剤の作製
（実施例５−１）
エポキシ樹脂、２ＭＡＯＫ、２−メチルグルタル酸、無機フィラー、樹脂フィラー及びシラノールに、ＮＶ（不揮発分）が６０質量％になるように有機溶媒（メチルエチルケトン）を添加した。その後、φ１．０ｍｍ、φ２．０ｍｍ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、遊星型微粉砕機Ｐ−７）で３０分撹拌した。その後、ＺＸ１３５６を加え、再度、ビーズミルで３０分撹拌した。撹拌に用いたビーズをろ過によって除去した。作製したワニス（半導体用接着剤）を小型精密塗工装置（廉井精機）で塗工し、塗膜をクリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）で乾燥（７０℃／１０ｍｉｎ）し、フィルム状接着剤を得た。

（実施例５−２〜５−４、参考例５−１〜５−３）
使用した材料を表１５に示すように変更したことを除いては、実施例５−１のフィルム状接着剤の作製方法と同様にして、フィルム状接着剤を作製した。表１５中、各材料の配合量は不揮発分の配合量であり、単位は質量部である。

５−３．評価
（１）熱重量減少量評価
約１０ｍｇのシリコーンレジン単体をＰｔパンに入れ、３５℃から４００℃までの熱重量減少をＴＧ／ＤＴＡ測定装置（セイコーインスツルメンツ株式会社製、ＥＸＳＴＡＲ６０００）で測定した。昇温速度は１０℃／ｍｉｎとした。２６０℃の熱重量減少量が２０％以下のサンプルをＡ、２６０℃の熱重量減少量が２０％より多い場合をＢと評価した。

（２）粘度測定
レオメーターＭＣＲ３０１（株式会社アントンパール・ジャパン製）を用いた。ステージ上に半導体用接着剤を供給し、ボイドが入らないように測定治具を設置した。測定条件は、ステージと測定治具（φ８ｍｍ）の間隔０．３ｍｍ、振り角ｇａｍｍａ＝５％、周波数ｆ＝１Ｈｚ、ノーマルフォースＦＮ＝０μＮ、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、測定範囲３０℃〜１８０℃とした。粘度曲線から１３０℃（下記（３）の第一工程の温度）の粘度を求めた。

（３）半導体装置の製造（接続評価）
作製したフィルム状接着剤を切り抜き（７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．０４５ｍｍｔ）、はんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．１５ｍｍｔ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだ計約４５μｍ、バンプ数１０４８、ピッチ８０μｍ、ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＣＣ８０ＭｏｄｅｌＩ、ＷＡＬＴＳ製）上に貼付し、受け側の半導体チップ（チップサイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．１ｍｍｔ、ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＩＰ８０、ＷＡＬＴＳ製）にＦＣＢ３（パナソニック製）で仮圧着した。ステージ温度は８０℃とした。１３０℃／１００Ｎ／３ｓで位置合わせして仮圧着した（第一工程）。仮圧着後の積層体を最高温度２６０℃に到達するリフロ炉（タムラ製作所製）に約６００ｓ（１０ｍｉｎ）通すことで本圧着させて、半導体装置パッケージのサンプルを得た。第一工程後及び第二工程後のそれぞれで、マルチメータ（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製、Ｒ６８７１Ｅ）を用いて初期導通の可否を測定した。ペリフェラル部（内周部）の接続抵抗値が３２．０〜３８．０ΩのサンプルをＡ（接続良好）、それ以外の抵抗値又はＯｐｅｎをＢ（接続不良）と評価した。

（４）ボイド評価
上記（３）で作製したサンプルについて、第一工程後及び第二工程後のそれぞれで、超音波映像診断装置（Ｉｎｓｉｇｈｔ−３００、インサイト製）により、外観画像を撮り、スキャナＧＴ−９３００ＵＦ（ＥＰＳＯＮ社製）でチップ上の半導体用接着剤からなる層（接着剤層）の画像を取り込んだ。画像処理ソフトＡｄｏｂｅＰｈｏｔｏｓｈｏｐを用いて、色調補正、二階調化により画像からボイド部分を識別し、ヒストグラムによりボイド部分の占める割合を算出した。チップ上の半導体用接着剤部分の面積を１００％として、ボイド発生率が５％以下をＡ、ボイド発生率が５％より多い場合をＢと評価した。

（５）耐リフロ性評価
上記（３）で作製したパッケージを封止材（日立化成製、ＣＥＬ９７５０ＺＨＦ１０）を用いて、モールドした（条件：１８０℃／６．７５ＭＰａ／９０ｓ）。次に、クリーンオーブン（ＥＳＰＥＣ製）中で１７５℃で５時間アフターキュアを行った。その後、ＪＥＤＥＣｌｅｖｅｌ２条件で高温吸湿後、リフロ評価（リフロ炉：タムラ製作所製）を行った（リフロ炉を３回通した）。リフロ後、剥離なく、接続良好なサンプルをＡ、剥離又は接続不良が生じたサンプルをＢとした。接続評価方法は上記（３）と同様な方法で行った。

一般式（１）で表される固形シラノールを添加した実施例５−１〜５−４の半導体用接着剤は、第一工程後、第二工程後共にボイドレスで、接続を確保可能であるとともに、耐リフロ性も満足することが確認された。

以上説明したとおり、本圧着用の押圧部材を高温に維持しながら連続的に半導体装置を製造する方法によって、ボイドの発生を充分に抑制し、接続信頼性に優れた半導体装置を得ることができる。また、複数の半導体チップと複数の基板及び／又は複数の他の半導体チップとを一括で本圧着した際に、良好な接続を有する半導体装置を得ることができる。

１…半導体チップ、２…基板、３…積層体、５…インターポーザー、１０…半導体チップ本体、１５，１６…配線、２０…基板本体、３０，３２，３３…バンプ、３４…貫通電極、４０…接着剤層、４１，４４…圧着ヘッド、４２，４５…ステージ、４３…仮圧着用の押圧装置、４６…本圧着用の押圧装置、５０…インターポーザー本体、７０…ソルダーレジスト、１００，２００，３００，４００，５００，６００…半導体装置。

２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率が低いと、大きな面積を持つ圧着ヘッドを用いて半導体チップを押圧した際に良好な接続を確保し易い傾向がある。そのため、２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率は、例えば、１０ＧＰａ以下、又は８ＧＰａ以下であってもよい。２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率が高いと、一括接続用シートが適切な柔らかさを有するため、複数の積層体間の高低差を一層吸収して良好な平行度を発現し、それら積層体をより均一に加圧できる傾向がある。そのため、２５０℃における一括接続用シートの貯蔵弾性率は、０．０１ＧＰａ以上、又は０．１ＧＰａ以上であってもよい。２５０℃における貯蔵弾性率は、一般的な弾性率測定装置を用いて測定することができる。例えば、弾性率測定装置ＲＳＡ２（ＲｈｅｏｍｅｔｒｉｃＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）等を用いて、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５℃／分で−３０℃から３００℃まで昇温しながらサンプルの粘弾性を測定し、その測定結果から２５０℃における貯蔵弾性率を求めることができる。

アゾ化合物の含有量は、アクリル樹脂１００質量部に対して、０．５〜１０質量部、又は１〜５質量部であってもよい。この含有量が０．５質量部以上であると硬化性が向上する傾向にある。この含有量が１０質量部以下であると金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化し難いため、接続不良が発生し難い傾向にある。

有機過酸化物の含有量は、アクリル樹脂１００質量部に対して、０．５〜１０質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましい。この含有量が０．５質量部以上であると、硬化性が向上する傾向にある。この含有量が１０質量部以下であると金属接合が形成される前に熱硬化性樹脂組成物が硬化し難いため、接続不良が発生し難い傾向にある。また、この含有量が適度に少ないと、硬化が急激に進行して反応点が多くなるために分子鎖が短くなったり、未反応基が残存したりすることに起因する、信頼性の低下を生じ難い傾向がある。

（ｃ）高分子成分
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分を更に含有していてもよい。熱硬化性樹脂、硬化剤等の、高分子成分以外の成分の重量平均分子量又は分子量は、通常、１００００未満である。高分子成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂及びアクリルゴムが挙げられる。耐熱性及びフィルム形成性に優れるという観点から、高分子成分を、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルゴム、シアネートエステル樹脂及びポリカルボジイミド樹脂から選択してもよい。耐熱性及びフィルム形成性に更に優れるという観点から、高分子成分を、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂及びアクリルゴムから選択してもよい。これらの高分子成分は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

高分子成分とエポキシ樹脂との質量比は、特に制限されない。高分子成分１質量部に対して、エポキシ樹脂の含有量は０．０１〜５質量部、０．０５〜４質量部、又は０．１〜３質量部であってもよい。この質量比が０．０１質量部以上であると、硬化性が向上して接着力が更に向上する傾向がある。この質量比が５質量部以下であると、熱硬化性樹脂組成物のフィルム形成性が特に優れる傾向がある。

高分子成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、熱硬化性樹脂組成物の基板及びチップへの貼付性に優れる観点から、１２０℃以下、１００℃以下、又は８５℃以下であってもよい。高分子成分のＴｇは０℃以上であってもよい。高分子成分のＴｇが１２０℃以下であると、半導体チップに形成されたバンプ、基板に形成された電極又は配線パターン等の高低差を熱硬化性樹脂組成物に埋め込みやすくなるため、気泡の残存が抑えられてボイドが発生しにくくなる傾向がある。本明細書において、Ｔｇとは、ＤＳＣ（パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７型）を用いて、サンプル量１０ｍｇ、昇温速度１０℃／分、測定雰囲気：空気の条件による示差走査熱量測定によって求められる値を意味する。

（ｄ）フィラー
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、粘度及び硬化物の物性を制御するため、及び、半導体チップ同士、又は半導体チップと基板とを接続した際のボイドの発生及び吸湿率の更なる抑制のために、フィラーを更に含有していてもよい。フィラーとしては、例えば、無機フィラー及び樹脂フィラーが挙げられる。無機フィラーとしては、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック、マイカ及び窒化ホウ素等の絶縁性無機フィラーが挙げられる。取り扱い性の観点から、無機フィラーをシリカ、アルミナ、酸化チタン及び窒化ホウ素から選択してもよいし、形状統一性（取り扱い性）の観点から、無機フィラーをシリカ、アルミナ及び窒化ホウ素から選択してもよい。絶縁性無機フィラーはウィスカーであってもよい。ウィスカーとしては、例えば、ホウ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、酸化亜鉛、珪酸カルシウム、硫酸マグネシウム及び窒化ホウ素が挙げられる。樹脂フィラーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリイミド、メタクリル酸メチル樹脂及びメタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＭＢＳ）が挙げられる。フィラーは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。フィラーの形状、粒径、及び含有量は特に制限されない。

２−２．半導体装置の製造
（実施例２−１）
対向するステージ及び圧着ヘッドを有する２台の押圧部材Ｉ，ＩＩ（ＦＣＢ３、パナソニック製）を準備し、押圧部材Ｉを仮圧着用部材として用い、押圧部材ＩＩを本圧着用押圧部材として用いて、以下の手順で半導体装置を製造した。
作製した製造例２−１の接着剤フィルムを切り抜き（８ｍｍ×８ｍｍ×０．０４５ｍｍｔ）、半導体チップ（チップサイズ：１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．４ｍｍｔ、接続部の金属：Ａｕ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＩＰ８０、ＷＡＬＴＳ製）上に貼付した。次いで、接着剤フィルムを貼付した半導体チップを、仮圧着用押圧部材としての押圧部材Ｉのステージ上に供給した。このステージ上の半導体チップと、はんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．１５ｍｍｔ、接続部の金属：銅ピラー＋はんだ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだ計約４５μｍ、バンプ数１０４８ピン、ピッチ８０μｍ、製品名：ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧＣＣ８０、ＷＡＬＴＳ製）とをそれぞれの接続部が互いに対向するように位置合わせした。その後、半導体チップ、接着剤フィルム及び半導体チップからなる積層体を、圧着ヘッドとステージの間に挟んで加圧及び加熱して、接続部同士が接触するように半導体チップ同士を仮圧着した。次いで、仮圧着後の積層体を、本圧着用押圧部材としての押圧部材ＩＩで挟むことで加熱及び加圧して、半導体チップ同士を電気的に接続した。仮圧着条件及び本圧着条件は表６に示したとおりである。仮圧着及び本圧着のいずれにおいても、ステージ温度は８０℃であり、圧着時間は２秒であった。

表６における実施例２−１〜２−５と実施例２−６〜２−８との比較から、接着剤層の溶融粘度が、仮圧着工程時の圧着ヘッド温度において７０００Ｐａ・ｓ以下であることが、ボイドの発生の抑制及び半導体装置の信頼性向上に寄与することが確認された．

Claims

半導体チップと、基板及び／又は他の半導体チップと、これらの間に介在する接着剤層とを備え、前記半導体チップ、前記基板、及び前記他の半導体チップのそれぞれが金属材料によって形成された表面を有する接続部を有し、前記半導体チップの接続部と前記基板及び／又は前記他の半導体チップの接続部とが金属接合によって電気的に接続されている、半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体チップと、前記基板、前記他の半導体チップ、又は、前記他の半導体チップに相当する部分を含む半導体ウエハと、これらの間に配置された前記接着剤層とを有し、前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とが対向配置されている、積層体を、対向する一対の仮圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより前記半導体チップに前記基板、前記他の半導体チップ又は前記半導体ウエハを仮圧着する工程と、
前記積層体を、前記仮圧着用押圧部材とは別に準備された、対向する一対の本圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程と、をこの順に備え、
前記一対の仮圧着用押圧部材のうち少なくとも一方が、前記積層体を加熱及び加圧する時に、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、及び前記基板又は前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱され、
前記一対の本圧着用押圧部材のうち少なくとも一方が、前記積層体を加熱及び加圧する時に、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は前記基板若しくは前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱される、
方法。
前記一対の本圧着用押圧部材のうち少なくとも一方が、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は前記基板若しくは前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱された状態を維持しながら、複数の半導体装置を連続的に製造する、請求項１に記載の方法。
前記接着剤層の溶融粘度が、前記仮圧着用押圧部材が加熱される温度において７０００Ｐａ・ｓ以下である、請求項２に記載の方法。
半導体チップと、基板及び／又は他の半導体チップと、これらの間に介在する接着剤層とを備え、前記半導体チップ、前記基板、及び前記他の半導体チップのそれぞれが金属材料によって形成された表面を有する接続部を有し、前記半導体チップの接続部と前記基板及び／又は前記他の半導体チップの接続部とが金属接合によって電気的に接続されている、半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体チップと、前記基板、前記他の半導体チップ、又は、前記他の半導体チップに相当する部分を含む半導体ウエハと、これらの間に配置された前記接着剤層とを有し、前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とが対向配置されている、積層体を、対向する一対の仮圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより前記半導体チップに前記基板又は前記他の半導体チップ又は前記半導体ウエハを仮圧着する工程と、
ステージ上に配置された複数の前記積層体又は複数の前記半導体チップ、前記半導体ウエハ及び前記接着剤を有する前記積層体とそれらを覆うように配置された一括接続用シートとを、前記ステージと該ステージに対向する圧着ヘッドとで挟むことによって一括して複数の前記積層体を加熱及び加圧し、それにより前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程と、をこの順に備え、
前記一対の仮圧着用押圧部材のうち少なくとも一方が、前記積層体を加熱及び加圧する時に、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、及び前記基板又は前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱され、
前記ステージ及び前記圧着ヘッドのうち少なくとも一方が、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は前記基板若しくは前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱され、
前記一括接続用シートが、２５０℃における１０ＧＰａ以下の貯蔵弾性率と、２５０℃における４０μｍ以上の変位量とを有し、
前記変位量が、直径８μｍの円形の端面を有する棒状の押圧用治具を、前記一括接続用シートの主面に、前記主面と前記端面とが平行になる向きで押し当てる圧縮試験において、２５０℃の環境下で圧縮荷重が１００Ｎであるときの変位量である、方法。
（ａ）１００００未満の重量平均分子量を有する樹脂成分、（ｂ）硬化剤、及び、（ｃ）下記一般式（１）で表されるシラノール化合物を含有する、半導体用接着剤。

［式中、Ｒ^１はアルキル基又はフェニル基を示し、Ｒ^２はアルキレン基を示す。］
前記Ｒ^１がフェニル基である、請求項５に記載の半導体用接着剤。
前記（ｃ）シラノール化合物が２５℃で固形である、請求項５又は６に記載の半導体用接着剤。
（ｄ）１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分を更に含有する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
前記（ｄ）１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分が、３００００以上の重量平均分子量、及び、１００℃以下のガラス転移温度を有する、請求項８に記載の半導体用接着剤。
半導体チップ及び配線回路基板のそれぞれの接続部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が互いに電気的に接続された半導体装置を、前記接続部の金属の融点より低温で圧着する第一工程と、前記接続部の金属の融点以上の高温で加熱処理することで金属結合を形成する第二工程と、を経て製造する際に、前記接続部を封止する接着剤層を形成するために用いられる、請求項５〜９のいずれか一項に記載の半導体用接着剤。
半導体チップと、基板及び／又は他の半導体チップと、これらの間に介在する接着剤層とを備え、前記半導体チップ、前記基板、及び前記他の半導体チップのそれぞれが金属材料によって形成された表面を有する接続部を有し、前記半導体チップの接続部と前記基板及び／又は前記他の半導体チップの接続部とが金属接合によって電気的に接続されている、半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体チップと、前記基板、前記他の半導体チップ、又は、前記他の半導体チップに相当する部分を含む半導体ウエハと、これらの間に配置された前記接着剤層とを有し、前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とが対向配置されている、積層体を、対向する一対の仮圧着用押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧し、それにより前記半導体チップに前記基板、前記他の半導体チップ又は前記半導体ウエハを仮圧着する工程と、
前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程と、
をこの順に備え、
前記一対の仮圧着用押圧部材のうち少なくとも一方が、前記積層体を加熱及び加圧する時に、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、及び前記基板又は前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点よりも低い温度に加熱され、
前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とを金属接合によって電気的に接続する工程において、前記積層体が、加熱炉内又はホットプレート上で、前記半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点、又は前記基板若しくは前記他の半導体チップの接続部の表面を形成している金属材料の融点のうち少なくともいずれか一方の融点以上の温度に加熱される、方法。
複数の前記積層体が前記加熱炉内又は前記ホットプレート上で一括して加熱される、請求項１１に記載の方法。
前記接着剤層が、請求項５〜９のいずれか一項に記載の半導体用接着剤を含む層である、請求項１１又は１２に記載の方法。
前記接着剤層が、１００００以下の分子量を有する熱硬化性樹脂、及びその硬化剤を含有する熱硬化性樹脂組成物を含む層である、請求項１〜４、１１及び１２のいずれか一項に記載の方法。
前記熱硬化性樹脂組成物が、１００００以上の重量平均分子量を有する高分子成分を更に含有する、請求項１４に記載の方法。
前記高分子成分の重量平均分子量が３００００以上であり、前記高分子成分のガラス転移温度が１００℃以下である、請求項１５に記載の方法。
前記接着剤層が、予め準備された接着剤フィルムによって形成された層である、請求項１〜４及び１１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
前記半導体チップの接続部と前記基板又は前記他の半導体チップの接続部とを接触させるとともに前記半導体チップに前記基板又は前記他の半導体チップを仮圧着する、請求項１〜４及び１１〜１７のいずれか一項に記載の方法。