JP6030233B2 - 貫通電極付き半導体チップ用接着フィルム、及び、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられ、ボイドを抑制しつつ貫通電極を良好に電極接合でき、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制できる貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムに関する。

近年、ハンダ等からなる突起電極（バンプ）を有する半導体チップを用いたフリップチップ実装が注目されている。
フリップチップ実装においては、一般的に、基板上に半導体チップを接合した後、封止樹脂を注入する方法が用いられている。特許文献１には、粘度が５０Ｐａ・ｓｅｃ以下（２５℃）、注入時の粘度が２Ｐａ・ｓｅｃ以下の封止樹脂が記載されている。

また、近年、半導体チップの小型化が進行するとともに電極間のピッチもますます狭くなっており、また、これらに伴って半導体チップ同士又は半導体チップと基板との間のギャップが狭くなっていることから、接合後に封止樹脂を注入するのではなく、基板上に予め塗布した液状接着剤を介して半導体チップを接合する方法が行われている。特許文献２には、硬化前におけるチキソトロピー指数が１．１〜４．０である、形状を維持したまま塗布できる液状エポキシ樹脂組成物が記載されている。

更に、基板又は半導体チップに予め貼り付けた接着フィルム（ＮＣＦ）を介して半導体チップを接合する方法も行われている。特許文献３には、最小溶融粘度が４０ＰａＳ〜５１００ＰａＳの範囲にあるシート状接着剤が記載されている。また、特許文献３には、圧接によりシート状接着剤の一部が横方向に染み出し、半導体素子の側面から上面に至るように回り込むという問題があったのに対して、同文献に記載されたシート状接着剤は、接着剤の側方へのはみ出しを好適に抑制することができ、余分なはみ出しによる不良品が生じ難いシート状接着剤であることが記載されている。
しかしながら、このような方法では、接合時に電極間に気泡（ボイド）が発生することがあり、また、加熱により「電極接合」と「接着フィルムの硬化」とを同時に行うことから、精度の高い電極接合とボイドの抑制とを両立することは容易ではなかった。

一方、近年、フリップチップ実装のなかでも、複数の半導体チップを積層してデバイスを飛躍的に高性能化、小型化したＴＳＶ（Ｓｉ貫通ビヤ／Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ ｖｉａ）を使った３次元積層技術が注目されている。
ＴＳＶ積層技術においては、一般的に、半導体ウエハ上の格子状に区切られた各接合部位に、接着フィルムを介して複数の貫通電極付き半導体チップ（ＴＳＶチップ）を多層積層したのち、格子状のダイシングラインに沿って半導体ウエハをダイシングすることで多層半導体チップ積層体が製造される。

しかしながら、大きさの揃った半導体チップを多層積層するため、半導体チップの周囲に接着フィルムがバリ状に突出すことが問題となっている。このようなバリ（縁部、端部）は、積層した半導体チップ間のいずれの箇所でも起こりうるもので、バリが長いとダイシング時にバリが剥がれ落ち、周辺を汚染して製品不良につながる。ダイシングラインの間隔を広くすればバリが長くてもダイシング時に剥がれ落ちることはないが、生産性の観点からは、ダイシングラインの間隔を狭くすることが望まれている。
また、例えば、特許文献３に記載されたシート状接着剤をＴＳＶ積層技術に適用することもできるが、このシート状接着剤は、半導体チップを多層積層する場合ではなく基板上に半導体チップを接合する場合に接着剤の側方へのはみ出しを抑制することを目的として設計されているため、バリの長さを抑制するには充分ではなかった。

国際公開第０８／０１８５５７号 特開２００７−５１１８４号公報 特開２００７−９０２２号公報

本発明は、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられ、ボイドを抑制しつつ貫通電極を良好に電極接合でき、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制できる貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを提供することを目的とする。

本発明は、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられる貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムであって、最低溶融粘度が５０〜２５００Ｐａ・ｓであり、かつ、１４０℃でのチキソトロピック指数が８以下である貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムである。
以下、本発明を詳述する。

本発明者らは、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられる貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムにおいて、最低溶融粘度と１４０℃でのチキソトロピック指数とを特定の狭い範囲に調整することにより、ボイドを抑制しつつ貫通電極を良好に電極接合でき、更に、半導体チップの周囲に突出するバリの量が少なくなることを見出した。更に、本発明者らは、このような貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを用いることにより、バリの量そのものが少なくなるだけでなく、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムが半導体チップの周囲となじんで液滴が成長するように略半球状を形成しながら突出するため、長いバリが生じにくいことを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられる。
本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、最低溶融粘度が５０〜２５００Ｐａ・ｓであり、かつ、１４０℃でのチキソトロピック指数が８以下である。このような狭い範囲の最低溶融粘度と１４０℃でのチキソトロピック指数とを有することにより、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、ボイドを抑制しつつ貫通電極を良好に電極接合でき、更に、半導体チップの周囲に突出するバリの量が少なくなる。更に、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、半導体チップの周囲となじんで液滴が成長するように略半球状を形成しながら突出するため、長いバリが生じにくい。

上記最低溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ未満であると、貫通電極付き半導体チップの接合時に電極間にボイドが発生しやすくなる。上記最低溶融粘度が２５００Ｐａ・ｓを超えると、貫通電極の電極接合が阻害されやすくなる。上記最低溶融粘度の好ましい下限は７０Ｐａ・ｓ、好ましい上限は２３００Ｐａ・ｓであり、より好ましい下限は１００Ｐａ・ｓ、より好ましい上限は２０００Ｐａ・ｓである。
なお、最低溶融粘度とは、常温からハンダ融点までの温度域における最低複素粘度η＊ｍｉｎであり、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムについて、レオメーター（例えば、ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ社製のＳＴＲＥＳＳＴＥＣＨ）を用いて、サンプル厚み６００μｍ、歪制御（１ｒａｄ）、周波数１０Ｈｚ、昇温速度２０℃／ｍｉｎの条件で測定温度範囲６０℃から３００℃まで測定を行うことで求めることができる。

上記１４０℃でのチキソトロピック指数が８を超えると、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを充分に抑制することができず、ダイシング時にバリが剥がれ落ち、周辺を汚染して製品不良につながる。上記１４０℃でのチキソトロピック指数の好ましい上限は７、より好ましい上限は６である。また、上記１４０℃でのチキソトロピック指数の下限は特に限定されないが、フィルム形状の保持の観点から、好ましい下限は１．５である。
なお、１４０℃でのチキソトロピック指数とは、｛複素粘度η＊（１Ｈｚ）｝／｛複素粘度η＊（１０Ｈｚ）｝の値であり、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムについて、レオメーター（例えば、ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ社製のＳＴＲＥＳＳＴＥＣＨ）を用いて、サンプル厚み６００μｍ、歪制御（１ｒａｄ）、周波数１Ｈｚ又は１０Ｈｚ、温度１４０℃の条件で測定を行うことで求めることができる。なお、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層する際、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは硬化する前に８０〜１６０℃程度の温度に晒され、ある程度溶融することから、この温度範囲における代表的なチキソトロピック指数として１４０℃でのチキソトロピック指数を測定している。

上記最低溶融粘度と上記１４０℃でのチキソトロピック指数とを上記範囲に調整する方法として、例えば、好ましくは熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含有する本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムに対して、更に、無機フィラーを配合する方法が挙げられる。なかでも、無機フィラーの平均粒子径及び含有量を調整する方法、又は、無機フィラーの配合方法を制御する方法が好ましい。

上記無機フィラーの平均粒子径及び含有量を調整する方法としては、平均粒子径の異なる２種以上の無機フィラーを併用する方法が挙げられる。より具体的には、例えば、平均粒子径１０〜１００ｎｍの無機フィラー（Ａ）と、平均粒子径１５０〜５００ｎｍの無機フィラー（Ｂ）とを併用する方法が挙げられる。このように比較的平均粒子径の小さい無機フィラー（Ａ）と、比較的平均粒子径の大きい無機フィラー（Ｂ）とを併用することにより、上記１４０℃でのチキソトロピック指数を上記範囲に調整しやすくなり、その結果、一般的に溶融時のチキソトロピック指数の調整が難しいとされるフィルム状接着剤である本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムにおいて、溶融時のチキソトロピック指数を調整しやすくなる。

上記無機フィラーの平均粒子径及び含有量を調製する方法において、無機フィラー（Ａ）の平均粒子径が１０ｎｍ未満であると、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの流動性が低下し、適切な電極接合が行われないことがある。上記無機フィラー（Ａ）の平均粒子径が１００ｎｍを超えると、上記無機フィラー（Ｂ）の平均粒子径に近づくため、平均粒子径の異なる２種以上の無機フィラーを併用する効果をほとんど得ることができないことがある。上記無機フィラー（Ａ）の平均粒子径のより好ましい下限は１５ｎｍ、より好ましい上限は８０ｎｍである。
なお、無機フィラーの平均粒子径は、例えば、透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、重量平均粒子径を測定する動的光散乱式測定装置（例えば、ベックマンコールター社製のＮ４プラスサブミクロン粒子分析装置等）等により測定することができる。

上記無機フィラーの平均粒子径及び含有量を調製する方法において、無機フィラー（Ｂ）の平均粒子径が１５０ｎｍ未満であると、上記無機フィラー（Ａ）の平均粒子径に近づくため、平均粒子径の異なる２種以上の無機フィラーを併用する効果をほとんど得ることができないことがある。上記無機フィラー（Ｂ）の平均粒子径が５００ｎｍを超えると、電極間に上記無機フィラー（Ｂ）を噛み込むことがあったり、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの光透過性が低下し、半導体ウエハと貫通電極付き半導体チップとのアライメントが取れないことがあったりする。上記無機フィラー（Ｂ）の平均粒子径のより好ましい下限は２００ｎｍ、より好ましい上限は４００ｎｍである。

上記無機フィラーの平均粒子径及び含有量を調製する方法において、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルム中の無機フィラー（Ａ）の含有量は５〜４０重量％、無機フィラー（Ｂ）の含有量は５〜５０重量％であることが好ましい。これらの無機フィラーの含有量が上記範囲を外れると、上記最低溶融粘度と上記１４０℃でのチキソトロピック指数とを調整しにくくなることがある。
上記無機フィラー（Ａ）の含有量のより好ましい下限は１０重量％、より好ましい上限は３８重量％であり、更に好ましい下限は１５重量％、更に好ましい上限は３５重量％である。
上記無機フィラー（Ｂ）の含有量のより好ましい下限は１０重量％、より好ましい上限は４７重量％であり、更に好ましい下限は１５重量％、更に好ましい上限は４５重量％である。

上記無機フィラーの素材は特に限定されず、例えば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、ガラスパウダー、ガラスフリット等が挙げられる。

上記無機フィラーの配合方法を制御する方法としては、無機フィラー以外の成分を混合して得た混合物に、無機フィラーを溶剤に懸濁させた無機フィラー懸濁液を複数回に分けて添加して樹脂組成物を調整し、該樹脂組成物を用いて貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを製造する方法が挙げられる。無機フィラーを一度に大量に添加すると、無機フィラーの凝集が生じて分散性が悪くなり、１４０℃でのチキソトロピック指数を所期の範囲に調整することが難しくなる。無機フィラーを溶剤に懸濁させた無機フィラー懸濁液を複数回に分けて添加することにより、無機フィラーの凝集を防止して、所期のチキソトロピック指数を有する貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを得ることができる。

上記無機フィラーの配合方法を制御する方法において用いる無機フィラーは特に限定されず、例えば、上記無機フィラー（Ａ）を単独で用いてもよく、上記無機フィラー（Ｂ）を単独で用いてもよく、上記無機フィラー（Ａ）と無機フィラー（Ｂ）とを併用してもよい。また、上記無機フィラー（Ａ）及び／又は無機フィラー（Ｂ）の含有量についても、上記無機フィラーの平均粒子径及び含有量を調製する方法と同様の範囲とすることができる。

なお、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムが上記無機フィラーを含有することにより、上記最低溶融粘度と上記１４０℃でのチキソトロピック指数とを上記範囲に調整しやすくなるだけでなく、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化後の線膨張率が低下し、半導体チップ等への応力の発生及びハンダ等の導通部分のクラックの発生を良好に防止することができる。

上記無機フィラー全体の含有量は特に限定されないが、後述する熱硬化性樹脂と高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限は５重量部、好ましい上限は５００重量部である。上記無機フィラー全体の含有量が５重量部未満であると、上記無機フィラーを添加する効果をほとんど得ることができないことがある。上記無機フィラー全体の含有量が５００重量部を超えると、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化後の線膨張率は低下するものの、引張り弾性率が上昇し、半導体チップ等への応力及びハンダ等の導通部分のクラックが発生しやすくなることがある。上記無機フィラー全体の含有量のより好ましい下限は１０重量部、より好ましい上限は４００重量部、更に好ましい下限は１５重量部、更に好ましい上限は３００重量部である。

本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含有することが好ましい。
上記熱硬化性樹脂は特に限定されず、例えば、付加重合、重縮合、重付加、付加縮合、開環重合等の反応により硬化する化合物が挙げられる。上記熱硬化性樹脂として、具体的には例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、キシレン樹脂、アルキル−ベンゼン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、珪素樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。

上記エポキシ樹脂は特に限定されず、例えば、軟化点が１５０℃以下のエポキシ樹脂、常温で液体又は結晶性固体のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。

上記エポキシ樹脂を含有する場合、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、更に、上記エポキシ樹脂と反応可能な官能基を有する高分子化合物（単に、高分子化合物ともいう）を含有してもよい。上記高分子化合物は、造膜成分としての役割を果たす。また、上記高分子化合物を含有することで、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化物は靭性をもち、優れた耐衝撃性を発現することができる。

上記高分子化合物は特に限定されず、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等を有する高分子化合物等が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有する高分子化合物が好ましい。上記エポキシ基を有する高分子化合物を含有することで、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化物は、上記エポキシ樹脂に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた靭性とを兼備することにより、高い接合信頼性及び接続信頼性を発現することができる。

上記エポキシ基を有する高分子化合物は、末端及び／又は側鎖（ペンダント位）にエポキシ基を有する高分子化合物であれば特に限定されず、例えば、エポキシ基含有アクリルゴム、エポキシ基含有ブタジエンゴム、ビスフェノール型高分子量エポキシ樹脂、エポキシ基含有フェノキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有ウレタン樹脂、エポキシ基含有ポリエステル樹脂等が挙げられる。

上記熱硬化剤は特に限定されず、例えば、フェノール系硬化剤、チオール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が挙げられる。

上記熱硬化剤の含有量は特に限定されないが、上記熱硬化性樹脂と上記高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限が５重量部、好ましい上限が１５０重量部である。上記熱硬化剤の含有量が５重量部未満であると、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化物が硬く脆くなるため、接合信頼性が劣ることがある。上記熱硬化剤の含有量が１５０重量部を超えることでも、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの接合信頼性が低下することがある。上記熱硬化剤の含有量のより好ましい下限は１０重量部、より好ましい上限は１４０重量部である。

本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、更に、硬化促進剤を含有してもよい。
上記硬化促進剤は特に限定されないが、イミダゾール化合物が好ましい。上記イミダゾール化合物は上記エポキシ樹脂との反応性が高いことから、上記エポキシ樹脂と上記イミダゾール化合物とを含有することで、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの速硬化性が向上する。

本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、本発明の効果を阻害しない範囲内で希釈剤を含有してもよい。上記希釈剤は特に限定されないが、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化系に取り込まれる反応性希釈剤が好ましい。なかでも、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの接合信頼性を悪化させないために、１分子中に２以上の官能基を有する反応性希釈剤がより好ましい。

上記希釈剤の含有量は特に限定されないが、上記熱硬化性樹脂と上記高分子化合物との合計１００重量部に対する好ましい下限は１重量部、好ましい上限は３００重量部である。上記希釈剤の含有量が１重量部未満であると、上記希釈剤を添加する効果をほとんど得ることができないことがある。上記希釈剤の含有量が３００重量部を超えると、貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化物が硬く脆くなるため、接合信頼性が劣ることがある。上記希釈剤の含有量のより好ましい下限は５重量部、より好ましい上限は２００重量部である。

本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、必要に応じて、無機イオン交換体を含有してもよい。上記無機イオン交換体の含有量は特に限定されないが、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルム中の好ましい下限が１重量％、好ましい上限が１０重量％である。
本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、その他必要に応じて、ブリード防止剤、シランカップリング剤、フラックス剤や増粘剤等の添加剤を含有してもよい。

本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを製造する方法は特に限定されず、例えば、必要に応じて熱硬化性樹脂、熱硬化剤、硬化促進剤、高分子化合物、無機フィラー、溶剤、その他の添加剤等を所定量配合して混合し、得られた樹脂組成物を離型フィルム上に塗工し、乾燥させる方法等が挙げられる。上記混合の方法は特に限定されず、例えば、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー等を使用する方法が挙げられる。

本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられる。
本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを用いて半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層する方法は特に限定されないが、半導体ウエハ上の接合部位に本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを介して第１の貫通電極付き半導体チップを仮接着する工程（１）と、上記第１の貫通電極付き半導体チップ上に本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを介して第２の貫通電極付き半導体チップを仮接着する工程（２）と、必要に応じて上記工程（２）を繰り返す工程（３）と、得られた仮接着体を加熱して貫通電極の電極接合を行う工程（４）とを有する方法が好ましい。

上記工程（１）において上記半導体ウエハ上の接合部位に上記第１の貫通電極付き半導体チップを仮接着する方法は特に限定されず、例えば、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを上記第１の貫通電極付き半導体チップに供給した後、フリップチップボンダ等の実装用装置を用いて上記半導体ウエハ上の接合部位に上記第１の貫通電極付き半導体チップを位置合わせし、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを所定温度（仮接着温度ともいう）で所定時間（仮接着時間ともいう）加熱する方法等が挙げられる。
本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを上記第１の貫通電極付き半導体チップに供給する方法は特に限定されず、例えば、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを貫通電極付き半導体チップにラミネートする方法、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを貫通電極付き半導体ウエハにラミネートした後、貫通電極付き半導体ウエハに個片化する方法等が挙げられる。

上記仮接着温度及び上記仮接着時間を制御することより、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを完全には硬化させずに、上記半導体ウエハ上の接合部位に上記第１の貫通電極付き半導体チップをある程度接着（即ち、仮接着）させることができる。なお、このような仮接着された状態において、貫通電極はまだ電極接合していない。貫通電極の電極接合は、後述する工程（４）において行われる。
上記仮接着温度は特に限定されず、仮接着可能な温度で本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化温度より低い温度を採用すればよく、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化温度との差の好ましい下限が１０℃、好ましい上限が２００℃であり、より好ましい下限は１５℃、より好ましい上限は１５０℃である。上記仮接着温度は、具体的には、好ましくは４０〜２００℃程度、より好ましくは６０〜１８０℃程度である。
上記仮接着時間は、好ましくは０．１〜６０秒である。

上記工程（２）及び上記工程（３）においては、上記工程（１）と同様の方法を用いて貫通電極付き半導体チップを仮接着すればよい。
これらの工程を行うことにより、上記半導体ウエハ上に仮接着された複数の貫通電極付き半導体チップに対してまとめて電極接合を行うことができ、１段ずつ貫通電極付き半導体チップを重ね順々に電極接合を行う場合と比較して、生産性を向上させることができる。更に、上記半導体ウエハ上の複数の仮接着体に対してまとめて電極接合を行うことで、生産性を更に向上させることができる。

上記工程（４）において上記仮接着体を加熱して貫通電極の電極接合を行う方法は特に限定されず、例えば、貫通電極がハンダ電極である場合、フリップチップボンダ等の実装用装置を用いて、６０〜２２０℃程度の接触温度（電極を接触させる温度）で０．１〜６０秒程度加熱した後、２３０〜３００℃程度のハンダ溶融温度以上の温度で０．１〜６０秒程度加熱する方法等が挙げられる。
加熱条件を制御することより、良好に電極接合を行うことができる。また、加熱条件によっては本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを完全に硬化させて複数の貫通電極付き半導体チップを良好に接着することもできる。

上記工程（４）では、最上段の貫通電極付き半導体チップに対し押圧し、貫通電極の電極接合を行うとともに本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを封止領域に充填することが好ましい。
上記押圧する際の圧力は特に限定されないが、１〜２００Ｎが好ましい。また、電極１つ当たりの圧力は、０．０００１〜１Ｎが好ましい。上記電極１つ当たりの圧力が０．０００１Ｎ未満であると、電極同士が接触しないことがある。上記電極１つ当たりの圧力が１Ｎを超えると、電極がつぶれすぎて隣の電極と接触し、ショートすることがある。

上記工程（４）では、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムは、完全に硬化してもよいし、途中段階まで硬化していてもよい。電極接合の際に本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムが完全に硬化せず途中段階まで硬化している場合には、電極接合後に本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを完全に硬化させる２段階の加熱を行ってもよい。

上記工程（１）〜（４）の後、更に、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを完全に硬化させる工程（５）を別途行ってもよい。
必要に応じて電極接合後に本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを完全に硬化させればよく、電極接合と本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの硬化とを同時に行うために一挙に加熱する必要がないため、貫通電極付き半導体チップの厚み又は電極高さのばらつきに起因して均一に加熱できず歩留りが低下するという問題を防ぐことができる。

上記工程（１）〜（４）及び必要に応じて上記工程（５）を行うことで、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを用いて半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層することができる。
図１に、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムにより半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップが積層されている状態の一例を示す断面模式図を示す。図１においては、本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルム１により半導体ウエハ３上に複数の貫通電極付き半導体チップ２が積層されている。
本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルム１を用いることにより、半導体チップの周囲に突出するバリ５の長さを抑制することができる。このため、格子状のダイシングラインに沿ってダイシングブレード４を用いて半導体ウエハ３をダイシングする際、バリが剥がれ落ちて周辺を汚染することを抑制することができる。また、バリ５の長さを抑制できるため、ダイシングラインの間隔を狭くすることができ、生産性を更に向上させることができる。

本発明によれば、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられ、ボイドを抑制しつつ貫通電極を良好に電極接合でき、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制できる貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを提供することができる。

本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムにより半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップが積層されている状態の一例を示す断面模式図を示す。

以下に実施例を掲げて本発明の態様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ない。

（実施例１）
（１）接着フィルムの製造
（Ａ法）
表２、３に記載の組成に従って、無機フィラーを除く下記及び表１に示す材料を溶剤に添加して撹拌混合して得た混合物に、予め無機フィラーを溶剤に懸濁させた無機フィラー懸濁液を、半量ずつ２回に分けて添加して撹拌混合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を離型フィルム上に塗工し、乾燥させて、接着フィルムを得た。
（Ｂ法）
表２、３に記載の組成に従って、下記及び表１に示す材料を溶剤に添加して攪拌混合し、樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を離型フィルム上に塗工し、乾燥させて、接着フィルムを得た。

１．熱硬化性樹脂
ビスフェノールＡ固形エポキシ樹脂（１００４ＡＦ、三菱化学社製）
ビスフェノールＦ液状エポキシ樹脂（ＥＸＡ−８３０ＣＲＰ、ＤＩＣ社製）
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（ＨＰ７２００ＨＨ、ＤＩＣ社製）
グリシジルアミン型エポキシ樹脂（ＥＰ−４０８８Ｌ、アデカ社製）
２．高分子化合物
アクリル樹脂（Ｇ−２０５０Ｍ、日油社製）
３．熱硬化剤及び硬化促進剤
酸無水物（ＹＨ−３０９、三菱化学社製）
イミダゾール（２ＭＡＯＫ−ＰＷ、四国化成工業社製）
４．無機フィラー
４−１．無機フィラー（Ａ）
球状シリカ（ＹＡ０１０Ｃ−ＳＰ１、アドマテックス社製、平均粒子径０．０１μｍ）
球状シリカ（ＹＡ０５０Ｃ−ＳＰ１、アドマテックス社製、平均粒子径０．０５μｍ）
球状シリカ（ＹＣ１００Ｃ−ＳＰ１、アドマテックス社製、平均粒子径０．１μｍ）
４−２．無機フィラー（Ｂ）
球状シリカ（ＳＥ１０５０−ＳＰＪ、アドマテックス社製、平均粒子径０．３μｍ）
球状シリカ（ＳＥ２０５０−ＳＰＪ、アドマテックス社製、平均粒子径０．５μｍ）

（２）最低溶融粘度及び１４０℃でのチキソトロピック指数の測定
得られた接着フィルムについて、レオメーター（ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ社製のＳＴＲＥＳＳＴＥＣＨ）を用いて、サンプル厚み６００μｍ、歪制御（１ｒａｄ）、周波数１０Ｈｚ、昇温速度２０℃／ｍｉｎの条件で測定温度範囲６０℃から３００℃まで測定を行うことで、常温からハンダ融点までの温度域における最低複素粘度η＊ｍｉｎを求め、最低溶融粘度とした。
また、得られた接着フィルムについて、レオメーター（ＲＥＯＬＯＧＩＣＡ社製のＳＴＲＥＳＳＴＥＣＨ）を用いて、サンプル厚み６００μｍ、歪制御（１ｒａｄ）、周波数１Ｈｚ又は１０Ｈｚ、温度１４０℃の条件で測定を行うことで、｛複素粘度η＊（１Ｈｚ）｝／｛複素粘度η＊（１０Ｈｚ）｝の値を求め、１４０℃でのチキソトロピック指数とした。
結果を表２、３に示した。

＜評価＞
実施例、比較例及び参考例で得られた接着フィルムについて、下記の評価を行った。結果を表２、３に示した。

（１）半導体チップの周囲に突出するバリの長さの評価
シリコンチップＡ１、Ａ２、Ａ３（厚みは５０μｍｔで、片面にφ２０μｍ、高さ１０μｍのＮｉ／Ａｕめっきされたパッドが形成されており、もう一方の面にφ２０μｍ、高さ１０μｍの銅バンプが形成され、その上に厚み５μｍのＳｎ−３．５Ａｇハンダ層が形成されているＴＳＶチップ）と、シリコンチップＢ（片面にφ２０μｍ、高さ１０μｍのＮｉ／Ａｕめっきされたパッドが形成されており、もう一方の面にはパッドやバンプは形成されていないチップ）とを準備した。
シリコンチップＡ１、Ａ２、Ａ３のハンダ層を有する銅バンプが形成されている面に、接着フィルムを真空ラミネーター（ＡＴＭ−８１２Ｍ、タカトリ社製）を用いてステージ温度８０℃、真空度１００Ｐａ・ｓの条件下でラミネートし、その後、チップからはみ出した余分な接着フィルムをカッターで切断除去した。

下記に示す方法により、１０個の仮接着体を作製した。
フリップチップボンダ（ＦＣ３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）を用いて、シリコンチップＡ１の接着フィルムが付着した面を、シリコンチップＢに対してステージ温度６０℃、ボンディングツール温度（仮接着温度）１００℃で２秒間、２０Ｎで仮接着させた。次に、シリコンチップＡ２の接着フィルムが付着した面を、同じ条件でシリコンチップＡ１の接着フィルムが付着していない面に対して仮接着させた。更に、シリコンチップＡ３の接着フィルムが付着した面を、同じ条件でシリコンチップＡ２の接着フィルムが付着していない面に対して仮接着させた。これにより、シリコンチップＢのパッドが形成されている面側に接着フィルムを介してシリコンチップＡ１、Ａ２、Ａ３が３段積層された仮接着体を作製した。なお、この時点ではそれぞれのシリコンチップのハンダ層を有する銅バンプはまだハンダ接合していない。
次いで、１０個の仮接着体を大気圧下、以下の温度条件で加熱してそれぞれのシリコンチップのハンダ層を有する銅バンプをハンダ接合した。なお、荷重は２０Ｎで行った。その後、１７０℃で３０分間加熱し、接着フィルムを完全に硬化させ、１０個の半導体装置を得た。
（温度条件）
１．１００℃で５秒間加熱
２．５秒間に１００℃から２８０℃まで昇温
３．２８０℃で５秒間維持
４．５秒間に２８０℃から１００℃まで降温

得られた半導体装置１０個を光学顕微鏡で３００倍に拡大し、観察視野にある半導体装置をそれぞれ上から写真撮影した。得られたそれぞれの写真を眺め、それぞれの半導体装置についてシリコンチップの周囲に突出しているバリの長さが一番長い部分を選んでその長さ（バリの最大長さ）を測定した。半導体装置１０個についてのバリの最大長さの平均値を求め、平均値が１００μｍ以下のものを○、１００μｍを超えるものを×と評価した。なお、バリの最大長さを測定する際には、バリが伸びている根元の半導体チップの端部から、バリが半導体チップの端部から一番離れている部分までの長さを測定した。

（２）貫通電極の接合形状
上記（１）で得られた半導体装置の断面研磨（Ｘ−ｓｅｃｔｉｏｎ）を行い、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（倍率：３０００倍）により研磨面を観察し、バンプの接合形状を評価した。荷重２０Ｎでクビレがない接合形状のものを◎、荷重４０Ｎでクビレがない形状のものを○、荷重４０Ｎでクビレのある接合形状のものを△、荷重４０Ｎでバンプ間に隙間のあるものを×と評価した。

（３）ボイド
上記（１）で得られた半導体装置の平面研磨を行い、光学顕微鏡により研磨面を観察し、バンプ間及び面内のボイドを評価した。バンプ間にも面内にもボイドがないものを○、バンプ間にボイドはないが面内にボイドが存在するものを△、バンプ間にも面内にもボイドが存在するものを×と評価した。

本発明によれば、半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられ、ボイドを抑制しつつ貫通電極を良好に接続でき、半導体チップの周囲に突出するバリの長さを抑制できる貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを提供することができる。

１ 本発明の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルム
２ 貫通電極付き半導体チップ
３ 半導体ウエハ
４ ダイシングブレード
５ バリ

Claims (2)

1. 半導体ウエハ上に複数の貫通電極付き半導体チップを積層するために用いられる貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムであって、
   最低溶融粘度が５０Ｐａ・ｓ以上、２５００Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、１４０℃でのチキソトロピック指数が８以下であり、
   平均粒子径が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の無機フィラー（Ａ）を１０重量％以上、４０重量％以下、平均粒子径が１５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の無機フィラー（Ｂ）を１０重量％以上、５０重量％以下含有する
   ことを特徴とする貫通電極付き半導体チップ用接着フィルム。
2. 請求項１記載の貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを製造する方法であって、
   平均粒子径が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の無機フィラー（Ａ）、平均粒子径が１５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の無機フィラー（Ｂ）、又は、平均粒子径が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の無機フィラー（Ａ）と平均粒子径が１５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の無機フィラー（Ｂ）の両方を含有し、前記無機フィラー以外の成分を混合して得た混合物に、前記無機フィラーを溶剤に懸濁させた無機フィラー懸濁液を複数回に分けて添加して樹脂組成物を調製し、得られた樹脂組成物を用いて貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムを製造する
   ことを特徴とする貫通電極付き半導体チップ用接着フィルムの製造方法。
   

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