JP2008103468A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの上面に設けられた電気接続端子にボンディングワイヤーを容易に接続することができ、ボンディングワイヤーの接続信頼性を高めることができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体チップ２の下面２ｂもしくは支持部材３の上面３ａに光後硬化性接着剤からなる接着剤層４を形成する工程と、接着剤層４に光を照射し、接着剤層４の硬化を進行させる工程と、接着剤層４を介して、半導体チップ２を支持部材３の上面３ａに積層する工程と、接着剤層４のゲル分率が２０％以上であるように、接着剤層４の硬化が進行したときに、半導体チップ２の上面２ａに設けられた電気接続端子５ａ、５ｂにボンディングワイヤー６ａ、６ｂを接続する工程とを備える、半導体装置１の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、接着剤層を介して半導体チップを支持部材上に接着してなる半導体装置の製造方法に関し、より詳細には、比較的長い可使時間を有する光後硬化性接着剤を用いて、半導体チップを基板などの支持部材上に接着してなる半導体装置の製造方法に関する。

複数の半導体チップが、接着剤層を介して基板上に積層された半導体装置が広く知られている。この種の半導体装置では、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子が、基板上の電極パッドなどにボンディングワイヤーによって接続されている。

上記半導体装置の製造方法の一例として、下記の特許文献１には、光後硬化粘着剤からなるダイボンディンフィルム付き半導体チップを用いる方法が開示されている。光後硬化粘着剤は、光硬化する前は粘着性を示すが、光硬化した後は粘着性を示さない性質を有する。

特許文献１では、ダイボンディングフィルム付き半導体チップは、予めダイサー等を用いて、多数の回路が形成された半導体ウェーハを個片化して半導体チップとし、得られた半導体チップにそれぞれダイボンディングフィルムを貼り付けることにより作製されている。半導体装置の製造に際しては、先ず、得られたダイボンディングフィルム付き半導体チップに、ダイボンディングフィルム側から光を照射する。光を照射した後、ダイボンディングフィルムの可使時間内に、ダイボンディングフィルム付き半導体チップを、基板もしくは半導体チップ上に積層する。ダイボンディングフィルムの可使時間が経過した後に、半導体チップ上に設けられた入出力端子と基板上の配線とを、ボンディングワイヤーによって接続し、半導体装置を得ている。
特開２００４−３９９９２号公報

特許文献１では、光後硬化粘着剤からなるダイボンディンフィルムが用いられている。よって、例えば加熱により硬化する樹脂を用いて構成されたダイボンディングフィルムよりも、ダイボンディングフィルムの硬化収縮は生じ難い。しかしながら、光後硬化粘着剤からなるダイボンディングフィルムを用いた場合であっても、わずかに硬化収縮しがちであった。ダイボンディングフィルムが硬化収縮した場合、基板や半導体チップはほとんど収縮することがないので、この収縮率の違いにより、基板や半導体チップが湾曲することがあった。

近年、半導体チップの厚みはより一層薄くされてきている。例えば厚み７５μｍ程度の非常に薄い半導体チップが用いられた場合には、半導体チップの反りも大きくなりがちであった。

半導体チップが湾曲していると、ワイヤーボンディング法により外部との接続を果たす場合などにおいて、ボンディングワイヤーの位置決めが困難なことがあった。さらに、半導体チップが湾曲していると、ボンディングワイヤーの接続が確実に行えず、接続不良が生じることがあった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子にボンディングワイヤーを容易に接続することができ、ボンディングワイヤーの接続信頼性を高めることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明は、電気接続端子を上面に有する半導体チップが、光後硬化性接着剤を用いて支持部材の上面に接合されている半導体装置の製造方法であって、半導体チップの下面もしくは支持部材の上面に光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成する工程と、接着剤層に光を照射し、接着剤層の硬化を進行させる工程と、接着剤層を介して、半導体チップを支持部材の上面に積層する工程と、接着剤層のゲル分率が２０％以上であるように、接着剤層の硬化が進行したときに、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子にボンディングワイヤーを接続する工程とを備えることを特徴とする。

尚、本明細書においてゲル分率とは、酢酸エチル等の溶媒中にて、室温（２３℃）で１０時間振とうした後の不溶分の重量％を意味する。

本発明に係る半導体装置の製造方法のある特定の局面では、上記半導体チップを上記支持部材の上面に積層する工程と、上記ボンディングワイヤーを接続する工程との間に、５０〜１００℃の温度に加熱する工程をさらに備えている。

本発明に係る半導体装置の製造方法のある特定の局面では、上記各工程を繰り返すことにより複数の半導体チップが積層されている。

本発明に係る半導体装置の製造方法の他の特定の局面では、複数の半導体チップの上面に設けられた各電気接続端子にボンディングワイヤーをそれぞれ接続した後に、支持部材及び複数の半導体チップ間の各接着剤層をさらに硬化させている。

本発明に係る半導体装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、支持部材として、基板または半導体チップが用いられている。

本発明に係る半導体装置の製造方法の別の特定の局面では、光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成する工程は、半導体ウェーハの下面に光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成した後、半導体ウェーハを接着剤層ごとダイシングして個々の半導体チップに分割し、半導体チップの下面に光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成することにより行われる。

本発明に係る半導体装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、光後硬化性接着剤として、光重合性化合物と、光重合開始剤と、硬化遅延剤とを含む接着剤が用いられる。

本発明に係る半導体装置の製造方法では、半導体チップの下面もしくは支持部材の上面に設けられた接着剤層のゲル分率が２０％以上であるように、接着剤層の硬化が進行したときに、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子にボンディングワイヤーを接続する工程を備えているので、半導体チップの反りが比較的小さい状態で電気接続端子の接続を行うことができる。よって、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子にボンディングワイヤーを容易に接続することができる。従って、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子に対するボンディングワイヤーの接続信頼性を高めることができる。

また、本発明では、半導体チップと支持部材とを接着する接着剤として光後硬化性接着剤が用いられているため、加熱により硬化する樹脂を含む接着剤を用いた場合に比べて、半導体チップの反りを抑制することができる。

また、上記半導体チップを上記支持部材の上面に積層する工程と、上記ボンディングワイヤーを接続する工程との間に、５０〜１００℃の温度に加熱する工程をさらに備える場合には、短時間で所望のゲル分率を達成することができ、タクトタイム短縮が可能となる。また、後述のように多数の半導体チップを積層する場合には、特に上記加熱工程によるタクトタイム短縮が有効である。

各工程を繰り返すことにより複数の半導体チップを積層する場合には、複数の半導体チップが積層された半導体装置を得ることができる。特に、このような複数の半導体チップが積層された構造とした場合に、半導体チップの反りを抑制することができるので、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子に対するボンディングワイヤーの接続信頼性を高めることができる。

複数の半導体チップの上面に設けられた各電気接続端子にボンディングワイヤーをそれぞれ接続した後に、支持部材及び複数の半導体チップ間の各接着剤層をさらに硬化させる場合には、複数の半導体チップが積層された半導体装置をより一層効率よく製造することができる。

光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成する工程が、半導体ウェーハの下面に光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成した後、半導体ウェーハを接着剤層ごとダイシングして個々の半導体チップに分割し、半導体チップの下面に光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成することにより行われる場合には、接着剤層が下面に形成された複数の半導体チップを一度に得ることができるので、半導体装置の製造効率が高められる。

光後硬化性接着剤として、光重合性化合物と、光重合開始剤と、硬化遅延剤とを含む接着剤を用いる場合には、接着剤層に光を照射した後に、接着剤層の可使時間を十分に長くできるので、ボンディングワイヤー接続時における接着剤層のゲル分率を容易に２０％以上にすることができる。よって、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子にボンディングワイヤーをより一層容易に接続することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置を示す略図的正面断面図である。

半導体装置１は、光後硬化性接着剤からなる接着剤層４を介して、半導体チップ２が支持部材としての基板３の上面３ａに接合された構造を有する。基板３は、例えば回路パターンが上面に３ａ形成された回路基板等からなる。

上記半導体チップ２は、通常シリコン系半導体などの適宜の半導体材料により構成されている。半導体チップ２の上面２ａの外周縁近傍には、外部と電気的に接続するための電気接続端子５ａ、５ｂが設けられている。半導体チップ２の上面２ａに設けられた電気接続端子５ａ、５ｂに、ボンディングワイヤー６ａ、６ｂが接続されている。ボンディングワイヤー６ａ、６ｂの電気接続端子５ａ、５ｂが接続されている側とは反対側の端部は、基板３の上面３ａに設けられている電極パッド７ａ、７ｂに接続されている。半導体装置１では、半導体チップ２を覆うように、基板３上に樹脂モールド層８が形成されている。

上記半導体装置１を構成する際には、特に限定されないが、半導体チップ２の厚みを５０〜１５０μｍの範囲とすることが好ましく、基板３の厚みを０．１５〜０．４ｍｍの範囲とすることが好ましく、接着剤層４の厚みを２０〜４０μｍの範囲とすることが好ましい。半導体装置１の構成例としては、半導体チップ２の厚みが７５μｍ、基板３の厚みが２００μｍ、接着剤層４の厚みが３０μｍである半導体装置が挙げられる。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて、上述した半導体装置１の製造方法を説明する。

上記半導体装置１を得る際には、先ず、半導体チップ２の下面２ｂに光後硬化性接着剤からなる接着剤層４を形成する工程が行われる。これにより、図２（ａ）に示すダイボンディングフィルムとしての接着剤層４が下面２ｂに形成された半導体チップ２を得ることができる。

半導体チップ２の下面２ｂに光後硬化性接着剤からなる接着剤層４を形成する場合には、接着剤層４として例えばダイボンディングフィルムを用いることができる。この場合、ダイボンディングフィルムとしての接着剤層４付き半導体チップ２を得ることができる。

上記接着剤層４付き半導体チップ２は、例えば図３に示すダイシング・ダイボンディングテープ５１を用いて構成することができる。

図３に示すように、ダイシング・ダイボンディングテープ５１は、離型フィルム５２上に、ダイボンディングフィルム４Ａと、リリースフィルム５３と、ダイシングフィルム５４とが、この順で積層されて構成されている。ダイボンディングフィルム４Ａの離型フィルム５２が貼付されている側の表面は、半導体ウェーハが接合される面である。

ダイシングフィルム５４は、基材５４ａと基材５４ａの片面に粘着剤が塗布されて形成された粘着剤層５４ｂとを有する。ダイシング・ダイボンディングテープ５１では、ダイシングフィルム５４は、粘着剤層５４ｂ側からリリースフィルム５３に貼付されている。

上記ダイボンディングフィルム４Ａは、切断されて接着剤層４を構成するフィルムであり、光後硬化性接着剤を用いて構成されている。

接着剤層４付き半導体チップ２を得る際には、先ずダイシング・ダイボンディングテープ５１の離型フィルム５２を剥離し、ダイボンディングフィルム４Ａを露出させ、露出したダイボンディングフィルム４Ａに半導体ウェーハを貼付する。しかる後、半導体ウェーハをダイボンディングフィルム４Ａごとダイシングすることにより、個々の半導体チップに分割する。切断された半導体チップ２をダイボンディングフィルム４Ａごとリリースフィルム５３から剥離し、取り出すことにより、ダイボンディングフィルムとしての接着剤層４付き半導体チップ２を得ることができる。

上記ダイボンディングフィルム４Ａは、光後硬化性接着剤を溶剤に溶解したりして混合組成物を調製し、該混合組成物を離型フィルム５２の上面にホットメルト塗工やキャスト塗工等の公知の塗工方法により塗工することで作製することができる。

上記ダイボンディングフィルム４Ａを構成する光後硬化性接着剤としては、光硬化する前は粘着性を有するが、光硬化した後は粘着性を有しないものであり、光が照射されてから室温で硬化が完了するまでの時間（可使時間）が１分以上のものが好ましく用いられる。より好ましい可使時間は３分以上、さらに好ましくは５分以上である。

上記光後硬化性接着剤の態様としてはシート状でもよく、ペースト状であってもよい。

光後硬化性接着剤としては、上記可使時間を達成できるものであれば特に限定はされないが、光重合性化合物と、光重合開始剤と、粘着性ポリマー及び／又は硬化遅延剤とを含有するものを好ましく用いることができる。

上記光重合性化合物として、光カチオン重合性化合物が好ましく用いられる。

上記光カチオン重合性化合物としては、分子内に少なくとも１個の光カチオン重合性官能基を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば分子内に少なくとも１個のエポキシ基、オキセタニル基、水酸基、ビニルエーテル基、エピスルフィド基、エチレンイミン基等の光カチオン重合性官能基を有する化合物等が挙げられる。なかでも、光カチオン重合性が高く、少ない光量でも光硬化が効率的に進行することから、分子内に少なくとも１個のエポキシ基を有する化合物（以下、エポキシ系化合物ともいう）が好適に用いられる。これらの光カチオン重合性化合物は、モノマー、オリゴマー、ポリマーのいずれであってもよい。光カチオン重合性化合物は単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

上記エポキシ系化合物としては、特に限定されず、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、異節環状型エポキシ樹脂、多官能性エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、例えば水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等のアルコール型エポキシ樹脂、例えば臭素化エポキシ樹脂等のハロゲン化エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、エポキシ基含有ポリエステル樹脂、エポキシ基含有ポリウレタン樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ系化合物は単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

上記エポキシ系化合物の市販品としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート８０６」、「エピコート８２８」、「エピコート１００１」、エピコート１００２」等の「エピコート」シリーズや、ダイセル化学工業社製の商品名「セロキサイド２０２１」等の「セロキサイド」シリーズ等が挙げられる。

上記エポキシ系化合物以外の光カチオン重合性化合物を用いてもよい。

上記エポキシ系化合物以外の光カチオン重合性化合物としては、特に限定されないが、例えばエポキシド類、環状エーテル類、ビニルエーテル類、ビニルアミン類、不飽和炭化水素類、ラクトン類及び他の環状エステル類、ラクタム類、環状カーボネート類、環状アセタール類、アルデヒド類、環状アミン類、環状スルフィド類、シクロシロキサン類、シクロトリホスファゼン類及び他の光カチオン重合可能な基やモノマー等の少なくとも１個の光カチオン重合可能な基を有するものが挙げられる。なかでも、エポキシドモノマー等の環状エーテルモノマーやビニル有機モノマーが好適に用いられる。これらの他の光カチオン重合性化合物は、単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

上記光重合開始剤として、光カチオン重合開始剤が好ましく用いられる。

上記光カチオン重合開始剤としては、特に限定されないが、イオン性光酸発生タイプであってもよいし、非イオン性光酸発生タイプであってもよい。なかでも、重合効率が高いことから、一般式［Ｂ（Ｃ_６Ｆ_５）_４］⁻で表されるようなボロン酸を対アニオンとするボロン酸塩からなる光カチオン重合開始剤が好適に用いられる。ボロン酸塩からなる光カチオン重合開始剤の市販品としては、ローディア社製の商品名「Ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ ２０７４」等が挙げられる。

上記イオン性光酸発生タイプの光カチオン重合開始剤としては特に限定されないが、例えば芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ハロニウム塩、芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩類や、鉄−アレン錯体、チタノセン錯体、アリールシラノール−アルミニウム錯体等の有機金属錯体類等が挙げられる。これらの光カチオン重合開始剤は単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

上記イオン性光酸発生タイプの光カチオン重合開始剤の市販品としては、ＡＤＥＫＡ社製の商品名「アデカオプトマーＳＰ１５０」、「アデカオプトマーＳＰ１７０」や、ゼネラルエレクトロニクス社製の商品名「ＵＶＥ−１０１４」、サートマー社製の商品名「ＣＤ−１０１２」、ローディア社製の商品名「ＲＤ−２０７４」等が挙げられる。

上記光後硬化性接着剤をシート状として用いる場合は、上記光後硬化性接着剤は、粘着性ポリマーを含有することが好ましい。粘着性ポリマーを含有することにより、常温で優れた粘着性と、優れたシート凝集力とを与えることができる。

上記粘着性ポリマーとしては特に限定はされないが、アクリル系ポリマー、ポリエステル類、ポリウレタン類、シリコーン類、ポリエーテル類、ポリカーボネート類、ポリビニルエーテル類、ポリ塩化ビニル類、ポリ酢酸ビニル類、ポリイソブチレン類等が挙げられる。また、上記粘着性ポリマーは、上記ポリマーの主成分としてのモノマーを含む共重合体であってもよい。上記粘着性ポリマーの中でも、アクリル系ポリマー又はポリエステルを用いると、粘着物性の制御が容易であり、充分な可使時間が得られるため好ましい。

上記光後硬化性接着剤をペースト状接着剤として用いる場合は、上記光後硬化性接着剤は、硬化制御剤を含有することが好ましい。硬化制御剤を含有することにより、十分な可使時間が得られる。また、上記光後硬化性接着剤をシート状として用いる場合にも、硬化制御剤を含有することにより、十分な可使時間を得ることができるため、好ましい。

上記硬化遅延剤としては特に限定されないが、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール等のポリアルキレンオキサイド；クラウンエーテル等のエーテル結合を有する化合物が挙げられ、好適に用いられる。また、脂肪族水酸基含有化合物及び／又はフッ素系化合物も好適に用いられる。

上記硬化遅延剤のなかでも、クラウンエーテルがより好ましく用いられる。クラウンエーテルを用いることにより、光後硬化性接着剤の可使時間を十分に長くすることができる。

また、光カチオン重合開始剤として上記一般式［Ｂ（Ｃ_６Ｆ_５）_４］⁻で表されるアニオン部分を有する化合物を用いる場合に、硬化遅延剤としてクラウンエーテルを用いることが好ましい。

上記硬化遅延剤としてポリアルキレンオキサイドを用いる場合、ポリアルキレンオキサイドの末端構造は特に限定されず、水酸基でもよいし、他の化合物によりエーテル化もしくはエステル化された基であってもよいし、エポキシ基等の官能基であっていてもよい。なかでも、上記光重合性化合物と反応するので、末端構造が水酸基またはエポキシ基であるポリアルキレンオキサイドが好適に用いられる。さらに、上記ポリアルキレンオキサイドとして、ポリアルキレンオキサイド付加ビスフェノール誘導体も好適に用いられ、末端構造が水酸基又はエポキシ基であるポリアルキレンオキサイド付加ビスフェノール誘導体がより好適に用いられる。

上記硬化遅延剤は、ポリエチレングリコール骨格及び／又はポリプロピレングリコール骨格を分子内に２つ以上有することが好ましい。

上記ポリエチレングリコール骨格を分子内に２つ以上有する硬化遅延剤の市販品としては、新日本理化社製の商品名「リカレジンＢＥＯ−６０Ｅ」、「リカレジンＥＯ−２０」等が挙げられる。上記ポリプロピレングリコール骨格を分子内に２つ以上有する硬化遅延剤の市販品としては、例えば新日本理化社製の商品名「リカレジンＢＰＯ−２０Ｅ」、「リカレジンＰＯ−２０」等が挙げられる。

上記クラウンエーテルとしては特に限定されず、例えば１２−クラウン−４，１５−クラウン−５、１８−クラウン−６等が挙げられる。

上記離型フィルム５２は、ダイボンディングフィルム４Ａの半導体チップが接合される面を保護する目的で用いられている。

上記離型フィルム５２としては、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリビニルアセテートフィルム等のポリオレフィン系フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等の片面をシリコンなどで離型処理したものが挙げられる。なかでも、平滑性、厚み精度などに優れているため、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの合成樹脂フィルムが好適に用いられる。

上記リリースフィルム５３は、ダイシングが行われた後に、接着剤層４付き半導体チップ２のピックアップ性を高めるために用いられている。

上記リリースフィルム５３としては、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリビニルアセテートフィルム等のポリオレフィン系フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルムや、ＬＤＰＥフィルム、ＬＤＰＥ＋ＬＬフィルム、ＬＤＰＥ＋ＨＤＰＥフィルム、ＬＤＰＥ＋ＨＤＰＥ＋ＬＬフィルム、ＬＬＤＰＥフィルム等が挙げられる。

上記ダイシングフィルム５４は、ダイシングが行われた後に、エキスパンド性を高めるために、あるいは接着剤層４付き半導体チップ２のピックアップ性を高めるために用いられている。上記ダイシングフィルム５４は、上述のように基材５４ａと基材５４ａの片面に粘着剤が塗布されて形成された粘着剤層５４ｂとを有する。

上記基材５４ａとしては、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリビニルアセテートフィルム等のポリオレフィン系フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等が挙げられる。なかでも、エキスパンド性に優れ、環境負荷が小さいため、ポリオレフィン系フィルムが好適に用いられる。

上記粘着剤層５４ｂは、特に限定されないが、アクリル系、特殊合成ゴム系、合成樹脂系、ゴム系などの粘着剤を用いて構成される。なかでも、感圧タイプとしてアクリル系の粘着剤が再剥離性、コスト面に優れているため好適に用いられる。

上述のようにして光後硬化性接着剤からなる接着剤層４付き半導体チップ２を得た後に、接着剤層４に光を照射し、接着剤層４の硬化を進行させる工程が行われる。

上記接着剤層４に照射される光の波長としては、接着剤層の硬化が進行する波長であれば特に限定されないが、例えば光後硬化性接着剤が光重合性化合物と、光重合開始剤と、硬化遅延剤とを含む場合には、光重合開始剤の感度波長等によって適宜選択される。光の照射量としては特に限定されないが、上記光重合開始剤の種類や接着剤層４の厚みによって適宜選択される。

上記波長及び照射量の光を照射する照射光源としては特に限定されないが、例えば蛍光ランプ、高圧水銀灯、キセノン灯等が挙げられる。また、上記光は、接着剤層４に直接照射してもよく、石英ファイバーや反射鏡等を利用して接着剤層４に光線を導いてもよい。

上記接着剤層４は、光の照射により次第に硬化が進行する光後硬化性粘着剤を用いて構成されているので、加熱により硬化が進行する接着剤を用いた場合よりも、接着剤層４の硬化収縮を抑制することができる。さらに、光を照射することで接着剤層４の硬化を進行させることができるので、接着剤層４付き半導体チップを加熱する必要がなく、半導体チップの熱劣化を防止することもできる。

次に、図２（ｂ）に示すように、接着剤層４を介して、半導体チップ２を基板３の上面３ａに積層する工程が行われる。すなわち、基板３の上面に、半導体チップ２が接着剤層４側から積層される。この積層工程は、接着剤層４の可使時間内に行われる。なお、ここでは支持部材として基板３が用いられているが、基板３に代えて半導体チップを用いて、接着剤層４を介して、半導体チップ２を半導体チップの上面に積層してもよい。

接着剤層４の可使時間、すなわち光を照射してから接着剤層４の粘着性が低下し、接合を行い得なくなるまでの時間は、１分以上であることが好ましい。より好ましくは３分以上、さらに好ましくは５分以上である。可使時間が短すぎると、接着剤層４に光を照射した後に、硬化がすぐに進行してしまうため、ワイヤーボンディング時に接着剤層４の貯蔵弾性率が高くなりすぎることがある。

次に、必ずしも行われる必要はないが、半導体チップ２を基板３の上面３ａに積層する工程と、後述するボンディングワイヤーを接続する工程との間に、５０〜１００℃の温度に加熱する工程が行われることが好ましい。

５０〜１００℃の温度に加熱する工程が行われる場合には、短時間で所望のゲル分率を達成することができ、タクトタイム短縮が可能となる。また、後述のように多数の半導体チップを積層する場合には、特に上記加熱工程によるタクトタイム短縮が有効である。

次に、図２（ｃ）に示すように、接着剤層４のゲル分率が２０％以上であるように、接着剤層４の硬化が進行したときに、半導体チップ２の上面２ａに設けられた電気接続端子５ａ、５ｂにボンディングワイヤー６ａ、６ｂを接続する工程が行われる。すなわち、ボンディングワイヤー接続時における接着剤層４のゲル分率は、２０％以上とされている。ゲル分率は２０％以上であれば特に限定されないが、上限は１００％である。

上記接着剤層４のゲル分率が２０％未満であると、半導体チップ２が基板３に十分に接着していないことがあり、ボンディングワイヤー６ａ、６ｂの接続時に半導体チップ２が位置ずれすることがある。

上記接着剤層４のボンディングワイヤー接続時の温度における貯蔵弾性率は、１０００ＫＰａ以下であることが好ましい。上記貯蔵弾性率が１０００ＫＰａを超えると、硬化が進行しすぎて接着剤層４が硬化収縮していることがあり、それによって半導体チップ２に反りが生じ、ボンディングワイヤー６ａ、６ｂの接続が困難なことがある。また、半導体チップ２の反りが生じていることによって、半導体チップ２の上面２ａに設けられた電気接続端子５ａ、５ｂを光学認識できず、ワイヤーボンディングを行い得ないことがある。

本明細書において、ボンディングワイヤー接続時の温度における貯蔵弾性率とは、接着剤層について上記温度にて測定した貯蔵弾性率の値を意味する。

所望のゲル分率であるように接着剤層の硬化が進行したときに、ボンディングワイヤーを接続する方法としては、上記光後硬化性接着剤を用いて作製しようとする半導体装置の接着剤層の厚みと同厚の接着剤層サンプルを作製して光を照射し、接着剤層サンプルに光照射を終えた直後の時間を０分０秒として、所定時間経過した後の接着剤層サンプルのゲル分率を測定し、得られたゲル分率から、ワイヤーボンディング開始時においてゲル分率が２０％以上である条件を満たすようにボンディングワイヤーを接続する方法が挙げられる。

なお、電気接続端子５ａ、５ｂは、ボンディングワイヤー６ａ、６ｂにより、基板３の上面３ａに設けられた電極パッド７ａ、７ｂと接続される。半導体チップ２の電気接続端子５ａ、５ｂは、基板３以外の別部材の被接続部分に接続されてもよく、例えば半導体チップ２とは別の半導体チップに接続されてもよい。

半導体チップ２の上面２ａに設けられた電気接続端子５ａ、５ｂにボンディングワイヤー６ａ、６ｂを接続する工程が行われた後に、接着剤層４の硬化がさらに進行することが好ましい。さらに、硬化が終了した後に、接着剤層４の２４０℃における貯蔵弾性率は１００００ＫＰａ以上であることが好ましい。接着剤層４の２４０℃における貯蔵弾性率が１００００ＫＰａ未満であると、半導体チップ２と基板３との接合強度に劣り、半導体チップ２と基板３とが剥離し易くなる。

接着剤層４の硬化が終了した後に、必ずしも行う必要はないが、半導体チップ２を樹脂モールド層８により被覆する工程が行われる。樹脂モールド層８を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば加熱硬化型エポキシ系熱硬化性樹脂と無機フィラーとを主成分とする成形材料が挙げられる。このように、樹脂モールド層８により半導体チップ２を被覆することで、図１に示す半導体装置１を得ることができる。

図４に、本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置を略図的正面断面図で示す。

図４に示す半導体装置１１は、図１に示す半導体装置１と接着剤層が異なること以外は同様に構成されている。半導体装置１１では、接着剤層１２を介して、半導体チップ２が基板３の上面３ａに接合されている。半導体装置１と同様に構成されているところは同一の符号を付してその説明を省略する。

半導体装置１では、半導体チップ２の下面２ｂに光後硬化性接着剤からなる接着剤層４を形成したが、半導体装置１１では、図５（ａ）に示すように、支持部材としての基板３の上面３ａに光後硬化性接着剤からなる接着剤層１２を形成している。接着剤層１２を構成する光後硬化性接着剤としては、上述したものが用いられる。基板３の上面３ａに光後硬化性接着剤からなる接着剤層１２を形成する場合には、シート状の光後硬化性接着剤を用いてもよく、ペースト状の光後硬化性接着剤を用いてもよい。

基板３の上面３ａに接着剤層１２を形成した後に、接着剤層１２に光を照射し、接着剤層１２の硬化を進行させる工程が行われる。

次に、図５（ｂ）に示すように、接着剤層１２を介して、半導体チップ２を基板３の上面３ａに積層する工程が行われる。すなわち、基板３の上面３ａに形成された接着剤層１２の上面に、半導体チップ２が積層される。この積層工程は、接着剤層１２の可使時間内に行われる。

半導体チップ２を基板３の上面３ａに積層した後、図５（ｃ）に示すように、半導体装置１と同様に、接着剤層１２のゲル分率が２０％以上であるように、接着剤層１２の硬化が進行したときに、半導体チップ２の上面２ａに設けられた電気接続端子５ａ、５ｂにボンディングワイヤー６ａ、６ｂを接続する工程が行われる。

なお、電気接続端子５ａ、５ｂにボンディングワイヤー６ａ、６ｂを接続する工程が行われた後に、接着剤層１２の硬化がさらに進行することが好ましい。さらに、硬化が終了した後に、接着剤層１２の２４０℃における貯蔵弾性率は１００００ＫＰａ以上であることが好ましい。

接着剤層１２の硬化が終了した後に、半導体チップ２を樹脂モールド層８で被覆することにより、図４に示す半導体装置１１を得ることができる。

次に、図６に、本発明の別の実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置を略図的正面断面図で示す。

図６に示す半導体装置２１では、図１に示す半導体装置１の半導体チップ２の上面２ａに、半導体チップ２２がさらに積層された構造を有する。すなわち、半導体チップ２の上面２ａに、接着剤層２３を介して半導体チップ２２が積層されている。

半導体チップ２２の上面２２ａの外周縁近傍には、外部と電気的に接続するための電気接続端子２４ａ、２４ｂが設けられている。半導体チップ２２の上面２２ａに設けられた電気接続端子２４ａ、２４ｂに、ボンディングワイヤー２５ａ、２５ｂが接続されている。ボンディングワイヤー２５ａ、２５ｂの電気接続端子２４ａ、２４ｂが接続されている側とは反対側の端部は、基板３の上面３ａに設けられた電極パッド２６ａ、２６ｂに接続されている。半導体チップ２及び半導体チップ２２を覆うように、基板３上に樹脂モールド層２７が形成されている。

上記半導体装置２１は、上述した半導体装置１の各製造工程を繰り返すことにより得ることができる。具体的には、上述した接着剤層４付き半導体チップ２と同様に、例えば接着剤層２３が下面２２ｂに形成された半導体チップ２２を用い、この接着剤層２３に光を照射し、接着剤層２３の硬化を進行させる。次に、接着剤層２３の可使時間内に、接着剤層２３を介して、半導体チップ２２を半導体チップ２の上面２ａに積層する。しかる後、接着剤層２３のゲル分率が２０％以上であるように、接着剤層２３の硬化が進行したときに、半導体チップ２２の上面２２ａに設けられた電気接続端子２４ａ、２４ｂにボンディングワイヤー２５ａ、２５ｂを接続する。

このように、各工程を繰り返すことにより複数の半導体チップが積層された半導体装置を得ることができる。なお、例えば半導体チップ２２の上面２２ａに複数の半導体チップをさらに積層してもよい。

積層する複数の半導体チップの大小関係としては特に限定はされないが、本発明の半導体装置の製造方法では、特に積層する半導体チップの形状が略同一である場合に、ボンディングワイヤーの接続信頼性がより一層高められる。すなわち、図７に半導体装置２１の変形例としての半導体装置３１を示すように、半導体チップ２２に代えて、半導体チップ２と同一の形状を有する半導体チップ３２を用いた場合に、ボンディングワイヤーの接続信頼性がより一層高められる。

なお、半導体装置の製造効率が高められるので、複数の半導体チップの上面に設けられた各電気接続端子にボンディングワイヤーをそれぞれ接続した後に、支持部材及び複数の半導体チップ間の各接着剤層をさらに硬化させることが好ましい。

具体的には、半導体チップ２の上面２ａに設けられた電気接続端子５ａ、５ｂにボンディングワイヤー６ａ、６ｂを接続した後、接着剤層４の硬化が終了する前に、半導体チップ２の上面２ａに半導体チップ２２を積層する。さらに、半導体チップ２２の上面２ａに設けられた電気接続端子２４ａ、２４ｂにボンディングワイヤー２５ａ、２５ｂを接続し、この接続を行った後に、接着剤層４と接着剤層２３とをさらに硬化させ、硬化を終了させることが好ましい。

以下実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（光後硬化性接着剤の調製）
ダイボンディングフィルムを構成する材料として、ポリエステルエリーテルＵＥ３４００（分子量３．０万、ガラス転移温度Ｔｇ−２０℃、ユニチカ社製）８０重量部と、エピコート８２８（エポキシ系化合物、ジャパンエポキシレジン社製）２０重量部と、アデカオプトマーＳＰ１７０（光重合開始剤、ＡＤＥＫＡ社製）１重量部とをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）１００重量部に溶解させ、光後硬化性接着剤を調製した。

得られた光後硬化性接着剤を離型フィルム上に塗布し、１１０℃で３分間オーブン中で加熱乾燥し、離型フィルム上に光後硬化性接着剤からなる光後硬化シート（厚み５０μｍ）を構成した。

次に、高圧水銀灯を用いて、３６５ｎｍの光を照射強度４０ｍＷで１５秒間、トタール６００ｍＷの紫外線を光後硬化シートに照射した。しかる後、室温（２３℃）、６０℃、８５℃、１１０℃の各温度条件でシートを所定時間養生させた後のゲル分率を測定した。

ゲル分率の測定は、光後硬化シートを酢酸エチル中にて、室温（２３℃）で１０時間振とうした後、２００メッシュの金網にあげて、１００℃で１時間乾燥した後の不溶分の割合を測定することにより行った。測定された不溶分（重量％）をゲル分率（％）とした。

結果を図８に示す。

（実施例１）
実施例１では、上述した半導体装置１の製造と同様に、ダイシング・ダイボンディングテープを用いて半導体装置を製造した。

（１）ダイシング・ダイボンディングテープの作製
得られた光後硬化性接着剤を離型フィルム上に塗布し、１１０℃で３分間オーブン中で加熱乾燥し、離型フィルム上にダイボンディングフィルム（厚み５０μｍ）を構成した。

次に、離型フィルムが貼付された面とは反対側のダイボンディングフィルムの表面に、リリースフィルムを貼付した。これを円形に切り抜いた後、ダイボンディングフィルムが貼付されている側とは反対側のリリースフィルムの表面に、ダイシングフィルムとしてのＰＥテープ＃６３１８−Ｂ（積水化学社製、ポリエチレン基材：厚み７０μｍ、ゴム系粘着剤層：厚み１０μｍ）を粘着剤層側から貼付した。このようにして、離型フィルム／ダイボンディングフィルム／リリースフィルム／ダイシングフィルムがこの順で積層されたダイシング・ダイボンディングテープを作製した。

（２）半導体装置の作製
ダイシング・ダイボンディングテープの離型フィルムを剥離し、露出したダイボンディングフィルムを８ｉｎｃｈのシリコンウェーハ（厚み８０μｍ）の一方の面に６０℃の温度でラミネートした。

次に、ダイシング装置ＤＦＤ６５１（ディスコ社製）を用いて、送り速度５０ｍｍ／秒で、１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズに、シリコンウェーハをダイボンディングフィルムごとダイシングし、個々の半導体チップに分割した。ダイボンディングフィルムからなる接着剤層ごと半導体チップをピックップし、接着剤層が下面に形成された半導体チップ（ワイヤーボンディングパット１７２個）を得た。

次に、高圧水銀灯を用いて、３６５ｎｍの光を照射強度４０ｍＷで１５秒間、トタール６００ｍＷの紫外線を接着剤層に照射した後、直ちに、５Ｎ、１秒及び６０℃の各条件で配線基板の上面に接着剤層付き半導体チップを接着剤層側から積層した。

次に、光照射を終えた直後の時間を０秒として、１１０℃で１秒間経過した後に半導体チップの上面に設けられた電気接続端子と、基板の上面に設けられた電極パッドとをボンディングワイヤーで接続し、半導体装置を得た。

なお、２５μｍのＡｕワイヤーを用いて、２５０℃、２．５ｍ秒、荷量６０ｇ、超音波パワー０．７５Ｗの各条件で、半導体チップに対して１７２パッド分ワイヤーボンディングを行った。

（実施例２）
光照射を終えた直後の時間を０秒として、８５℃で３秒間経過した後に半導体チップの上面に設けられた電気接続端子と、基板の上面に設けられた電極パッドとをボンディングワイヤーで接続したこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置を得た。

（実施例３）
光照射を終えた直後の時間を０秒として、６０℃で３０秒間経過した後に半導体チップの上面に設けられた電気接続端子と、基板の上面に設けられた電極パッドとをボンディングワイヤーで接続したこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置を得た。

（実施例４）
光照射を終えた直後の時間を０秒として、室温（２３℃）で６０分間経過した後に半導体チップの上面に設けられた電気接続端子と、基板の上面に設けられた電極パッドとをボンディングワイヤーで接続したこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置を得た。

（実施例５）
光照射を終えた直後の時間を０秒として、室温（２３℃）で１２０分間経過した後に半導体チップの上面に設けられた電気接続端子と、基板の上面に設けられた電極パッドとをボンディングワイヤーで接続したこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置を得た。

（比較例１）
光照射を終えた直後の時間を０秒として、室温（２３℃）で１０分間経過した後に半導体チップの上面に設けられた電気接続端子と、基板の上面に設けられた電極パッドとをボンディングワイヤーで接続しようとしたこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置の製造を試みた。

その結果、ボンディングワイヤーの接続を行うことができなかった。

（比較例２）
光照射を終えた直後の時間を０秒として、室温（２３℃）で３０分間経過した後に半導体チップの上面に設けられた電気接続端子と、基板の上面に設けられた電極パッドとをボンディングワイヤーで接続したこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置を得た。

（半導体装置の評価）
得られた半導体装置において、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子に対するボンディングワイヤーの接続状態を評価した。接続状態が良好である場合を「○」とした。

さらに、得られた半導体装置において、半導体チップが位置ずれしているか否かを評価した。半導体チップの位置ずれがない場合を「○」とした。

結果を下記表１に示す。

本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置を示す略図的正面断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための略図的正面断面図であり、（ａ）は、半導体装置の製造に用いられるダイボンディングフィルムとしての接着剤層付き半導体チップを示す図であり、（ｂ）は、接着剤層を介して、半導体チップを基板の上面に積層したときの状態を示す図であり、（ｃ）は、半導体チップの上面に設けられた電気接続端子にボンディングワイヤーを接続したときの状態を示す図。 本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、半導体装置の製造に用いられるダイシング・ダイボンディングテープを示す部分切欠正面断面図。 本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置を示す略図的正面断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための略図的正面断面図であり、（ａ）は、基板の上面に接着剤層を形成したときの状態を示す図であり、（ｂ）は、接着剤層を介して、半導体チップを基板の上面に積層したときの状態を示す図であり、（ｃ）は半導体チップの上面に設けられた電気接続端子にボンディングワイヤーを接続したときの状態を示す図。 本発明の別の実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置を示す略図的正面断面図。 本発明の別の実施形態に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置の変形例を示す略図的正面断面図。 実施例及び比較例で用いた光後硬化性接着剤からなる光後硬化シートにおいて、室温（２３℃）、６０℃、８５℃、１１０℃の各温度条件でシートを所定時間養生させた後のゲル分率を測定した結果を示す図。

符号の説明

１…半導体装置
２…半導体チップ
２ａ…上面
２ｂ…下面
３…基板
３ａ…上面
４…接着剤層
４Ａ…ダイボンディングフィルム
５ａ、５ｂ…電気接続端子
６ａ、６ｂ…ボンディングワイヤー
７ａ、７ｂ…電極パッド
８…樹脂モールド層
１１…半導体装置
１２…接着剤層
２１…半導体装置
２２…半導体チップ
２２ａ…上面
２２ｂ…下面
２３…接着剤層
２４ａ、２４ｂ…電気接続端子
２５ａ、２５ｂ…ボンディングワイヤー
２６ａ、２６ｂ…電極パッド
２７…樹脂モールド層
３１…半導体装置
３２…半導体チップ
５１…ダイシング・ダイボンディングテープ
５２…離型フィルム
５３…リリースフィルム
５４…ダイシングフィルム
５４ａ…基材
５４ｂ…粘着剤層

Claims (7)

1. 電気接続端子を上面に有する半導体チップが、光後硬化性接着剤を用いて支持部材の上面に接合されている半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体チップの下面もしくは前記支持部材の上面に前記光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成する工程と、
   前記接着剤層に光を照射し、前記接着剤層の硬化を進行させる工程と、
   前記接着剤層を介して、前記半導体チップを前記支持部材の上面に積層する工程と、
   前記接着剤層のゲル分率が２０％以上であるように、前記接着剤層の硬化が進行したときに、前記半導体チップの上面に設けられた前記電気接続端子にボンディングワイヤーを接続する工程とを備えることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
2. 前記半導体チップを前記支持部材の上面に積層する工程と、前記ボンディングワイヤーを接続する工程との間に、５０〜１００℃の温度に加熱する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記各工程を繰り返すことにより複数の半導体チップを積層することを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記複数の半導体チップの上面に設けられた各電気接続端子にボンディングワイヤーをそれぞれ接続した後に、前記支持部材及び前記複数の半導体チップ間の各接着剤層をさらに硬化させることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記支持部材として基板または半導体チップを用いる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成する工程が、半導体ウェーハの下面に前記光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成した後、前記半導体ウェーハを前記接着剤層ごとダイシングして個々の半導体チップに分割し、半導体チップの下面に光後硬化性接着剤からなる接着剤層を形成することにより行われる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記光後硬化性接着剤として、光重合性化合物と、光重合開始剤と、硬化遅延剤とを含む接着剤を用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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