JPH0794533A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、（Ａ）全酸成分のうち50 mol％以
上が、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸成分からな
り、全ジアミン成分のうち50〜99 mol％が2,2-ビス［4-
（4-アミノフェノキシ）フェニル］プロパンのようなジ
アミン化合物と、全ジアミン成分のうち50 〜1 mol ％
がビス（γ−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサ
ンのようなジアミノシロキサンであるポリイミド樹脂
と、（Ｂ）重量平均分子量 10000以上の高分子量ゴムお
よび（Ｃ）導電性粉末を必須成分とする導電性接着剤を
支持フィルム上に剥離可能に定着してなる導電性接着シ
ートを用いて半導体チップに転写し、次いでリードフレ
ームと接着固定する半導体装置の製造方法である。 【効果】 本発明の製造方法によれば、接着層のボイ
ド、半導体チップの反りやチップクラックの発生がな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のアッセン
ブリーに関するもので、半導体チップ大型化や表面実装
に対応して、接着剤を被着体に転写でき、しかもチップ
反りやボイドの発生を防止するという利点のある導電性
接着シートを用いた半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】リードフレーム上の所定部分にＩＣ、Ｌ
ＳＩ等の半導体チップを接続する工程は、素子の長期信
頼性に影響を与える重要な工程の一つである。従来から
この接続方法として、半導体チップのシリコン面をリー
ドフレーム上の金メッキ面に加圧圧着するというＡu −
Ｓi 共晶法が主流であった。しかし、近年の貴金属、特
に金の高騰を契機として樹脂封止型半導体装置ではＡu
−Ｓi 共晶法から、半田を使用する方法、導電性ペース
トを使用する方法等に急速に移行してきた。

【０００３】しかし、半田を使用する方法は、一部で実
用化されたが半田や半田ボールが飛散して電極等に付着
し、腐食断線の原因となることが指摘されている。一
方、導電性ペーストを使用する方法では、通常、銀粉末
を配合したエポキシ樹脂が用いられ、一部実用化されて
きたが、信頼性の面でＡu −Ｓi 共晶法に比較して満足
すべきものが得られなかった。絶導電性ペースト使用す
る方法は、半田法に比べて耐熱性に優れる等の長所を有
する反面、樹脂や硬化剤が半導体チップ接着用としてつ
くられたものでないため、ボイドの発生や耐湿性、耐加
水分解性に劣りアルミニウム電極の腐蝕を促進し、断線
不良の原因となることが多く、素子の信頼性はＡu −Ｓ
i 共晶法に比べて劣っていた。また、近年、ＩＣ、ＬＳ
Ｉ、ＬＥＤ等の半導体チップの大型化に伴い、チップク
ラックの発生や、接着力の低下が起こり素子の信頼性を
低下させる欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消するためになされたもので、耐湿性、耐加水分解
性、接着性に優れ、半導体チップの反りが少なく、ま
た、ボイドやチップクラックの発生がなく、半導体チッ
プの大型化と表面実装に対応する、導電性接着シートを
用いた信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供しよう
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する導電性
接着シートを用いることによって上記目的が達成できる
ことを見いだし、本発明を完成したものである。

【０００６】即ち、本発明は、（Ａ）次の一般式で示さ
れるポリイミド樹脂であって、

【０００７】

【化５】 （a ）上記ポリイミド樹脂の一般式中におけるＲ¹ は4
価の有機酸残基を示して、Ｒ¹ を構成する全酸成分のう
ちの 50 mol ％以上が、次の一般式で示されるビフェニ
ルエーテルテトラカルボン酸であり、

【０００８】

【化６】 （b ）上記ポリイミド樹脂の一般式中におけるＲ² は2
価のジアミン残基を示し、（b-1 ）Ｒ² を構成する全ジ
アミン成分のうちの 50 〜99 mol％が、次の一般式で示
されるジアミン化合物であり、

【０００９】

【化７】 （但し式中Ｘは−ＣＨ₂ −、−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ₃ ）₂
−、−ＳＯ₂ −、−Ｃ（ＣＦ₃ ）₂ −を表す）（b-2 ）
Ｒ² を構成する全ジアミン成分のうちの 50 〜1 mol ％
が、次の一般式で示されるジアミノシロキサンである

【００１０】

【化８】 （但し、式中Ｒ³ 及びＲ⁴ は 2価の有機基を、Ｒ⁵ 〜Ｒ
⁸ 炭素数 1〜6 の炭化水素を表し、n は 0又は12以下の
正の整数を表す）であるポリイミド樹脂、（Ｂ）重量平
均分子量10000 以上の高分子量ゴム及び（Ｃ）導電性粉
末を必須成分とする導電性接着剤を支持フィルム上に剥
離可能に定着してなる導電性接着シートを用いて半導体
チップに転写し、次いでリードフレームと接着固定する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法である。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明に用いる（Ａ）ポリイミド樹脂は前
記の一般式化５を有したもので、（a ）酸成分と（b ）
ジアミン成分とを反応させて得られるものである。

【００１３】ポリイミド樹脂に用いる（ a）酸成分とし
ては前記の一般式化６で示したビフェニルエーテルテト
ラカルボン酸成分を使用することができる。ビフェニル
エーテルテトラカルボン酸成分の具体的な化合物として
は、 3,4,3′,4′−ビフェニルエーテルテトラカルボン
酸、 2,3,3′,4′−ビフェニルエーテルテトラカルボン
酸、又はそれらの酸無水物若しくは低級アルキルエステ
ル等が挙げられ、これらは単独又は混合して使用するこ
とができる。ビフェニルエーテルテトラカルボン酸成分
は、全酸成分の 50 mol ％以上使用することが望まし
い。50 mol％未満では耐強酸性に劣り好ましくない。

【００１４】ビフェニルエーテルテトラカルボン酸以外
の酸成分としては、例えば、ピロメリット酸、 3,3′,
4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、 2,3,3′,4′−
ビフェニルテトラカルボン酸、 3,3′,4,4′−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸、 2,3,3′,4′−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボ
ン酸、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6-
ナフタレンテトラカルボン酸、 3,4,9,10-テトラカルボ
キシフェニレン、 3,3′,4,4′−ビフェニルメタンテト
ラカルボン酸、2,2-ビス（3,4-ジカルボキシフェニル）
プロパン、2,2-ビス（3,4-ジカルボキシフェニル）ヘキ
サフルオロプロパン、 3,3′,4,4′−ジフェニルスルホ
ンテトラカルボン酸、2,2-ビス（［4-（3,4-ジカルボキ
シフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン等の
無水物又は低級アルキルエステル等が挙げられ、これら
は単独又は混合して前記ビフェニルエーテルテトラカル
ボン酸と併用することができる。

【００１５】ポリイミド樹脂に用いる（b ）ジアミン成
分としては、（b-1 ）ジアミン化合物と（b-2 ）ジアミ
ノシロキサンとを一定の割合で併用するものである。

【００１６】（b-1 ）ジアミン化合物としては前記の一
般式化７で示されるもので、具体的なものとして例え
ば、2,2-ビス［4-（4-アミノフェノキシ）フェニル］プ
ロパン、2,2-ビス［4-（4-アミノフェノキシ）フェニ
ル］ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス［4-（4-アミノ
フェノキシ）フェニル］エーテル、2,2-ビス［4-（4-ア
ミノフェノキシ）フェニル］メタン、2,2-ビス［4-（4-
アミノフェノキシ）フェニル］スルホン等が挙げられ、
これらは単独又は混合して使用することができる。この
ジアミン化合物と後述のジアミノシロキサンとを一定の
割合で併用する。

【００１７】（b-2 ）ジアミノシロキサンとしては、前
記の一般式化８を有するものを使用する。この具体的な
化合物としては、ビス（γ−アミノプロピル）テトラメ
チルジシロキサン、ビス（4-アミノブチル）テトラメチ
ルジシロキサン、ビス（γ−アミノプロピル）テトラフ
ェニルジシロキサン、1,4-ビス（γ−アミノプロピルジ
メチルシリル）ベンゼン等が挙げられ、これらは単独ま
たは混合して使用することができる。

【００１８】ジアミン成分として、上述した（b-1 ）ジ
アミン化合物と（b-2 ）ジアミノシロキサンとを一定の
割合で併用することが重要である。これらの配合割合
は、全ジアミン成分に対して（b-1 ）ジアミン化合物が
50 〜 99 mol ％、（b-2 ）ジアミノシロキサンが 50
〜 1 mol％の割合となるように配合することが望まし
い。（b-1 ）ジアミン化合物が 50 mol ％未満では、耐
薬品性が低下し、また（b-2 ）ジアミノシロキサンが 1
mol％未満では高分子量のゴム成分との相溶性が悪く、
半導体素子等の無機膜（二酸化ケイ素膜や窒化ケイ素
膜）に対する密着性が低下し好ましくない。

【００１９】前述した酸成分とジアミン成分を反応させ
て得られるポリイミド樹脂は、酸成分およびジアミン成
分がブロックあるいはランダムに含有されていてもよ
い。

【００２０】このポリイミド樹脂は、その前駆体である
ポリアミック酸樹脂 0.5g ／Ｎ−メチル−2-ピロリドン
10 ml の濃度溶液として、30℃における対数粘度が 0.2
〜 4.0の範囲であることが好ましく、より好ましくは
0.3〜 2.0の範囲である。ポリアミック酸樹脂は、ほぼ
等モルの酸成分とジアミン成分とを有機溶媒中で30℃以
下、好ましくは20℃以下の反応温度下に 3〜12時間、付
加重合反応させて得られる。この重合反応における有機
溶媒としては、例えばＮ，Ｎ′−ジメチルスルホオキシ
ド、Ｎ，Ｎ′−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ′−ジエ
チルホルムアミド、Ｎ，Ｎ′−ジメチルアセトアミド、
Ｎ，Ｎ′−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチル−2-ピロ
リドン、ヘキサメチレンホスホアミド等が挙げられ、こ
れらは単独または混合して使用することができる。

【００２１】本発明に用いる（Ｂ）重量平均分子量1000
0 以上の高分子量ゴムとしては例えば、アクリルゴム、
アクリルニトリルブタジエンゴム、変性アクリルニトリ
ルブタジエンゴム、ポリビニルブチラール等各種共重合
型のゴムが挙げられ、これらは単独又は 2種以上混合し
て使用することができる。高分子量ゴムの重量平均分子
量が10000 未満であると十分な可とう性が得られず、濡
れが悪く好ましくない。重量平均分子量10000 以上の高
分子量ゴムの配合割合は、前述したポリイミド樹脂に対
して5 〜40重量％の範囲で配合することが望ましい。そ
の割合が5 重量％未満では各種基材との密着性が十分で
なく、また、40重量％を超えるとポリイミド樹脂とゴム
成分との分離が起こり易く好ましくない。前述したポリ
アミック酸樹脂に高分子量ゴムを混合する方法として
は、予めゴム成分を適当な溶剤に溶解した溶液を、ポリ
アミック酸樹脂溶液に混合攪拌して製造することができ
る。

【００２２】本発明に用いる（Ｃ）導電性粉末として
は、例えば銀粉末、銅粉末、ニッケル粉末等の金属粉末
が挙げられ、特に制限されることなく、表面に導電層を
有するものでもよく、導電性粉末を広く使用することが
できる。これらは単独または混合して使用することがで
きる。

【００２３】本発明の導電性接着シートの製造方法は、
各成分を配合して3 本ロール等により均一に混練してペ
ースト状物を得る。この時にゴム等が固体である場合、
あるいは作業上、粘度が高い場合は、必要に応じて有機
溶剤で希釈した後、各成分を配合し、均一に混練するこ
ともできる。得られたペースト状物を支持フィルム上に
均一に塗布し、加熱して溶剤を除去し厚さ5 〜100 μm
程度のフィルム状導電性接着シートを製造することがで
きる。ここで使用する支持フィルムとしては、溶剤の除
去工程によって悪影響を受けないものであれば特に限定
されるものではなく、例えばポリエチレンフィルム、ポ
リオレフィン重合体フィルム等が挙げられ、広く使用す
ることができる。

【００２４】得られた支持フィルム付導電性接着剤は、
加熱すると支持フィルムと導電性接着剤の間の剥離特性
により、接着剤を支持フィルム上に残すことなく被着体
に転写できる。

【００２５】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
素子においてダイシング工程前のウェーハの裏面にダイ
ボンディング接着剤となる、前記導電性接着シートを張
り合わせ、熱風オーブン、ヒートブロック、熱風ドライ
ヤー等によって、50〜100 ℃の温度に5 〜60秒間加熱
し、導電性接着剤のみをウェーハ裏面に転写することが
できる。得られた導電性接着剤付きウェーハは、通常の
方法によってダイシングし、通常のアッセンブリー工程
同様、リードフレーム上に各ダイシング済み半導体チッ
プを、導電性接着剤ごとマウントし、120 〜200 ℃の温
度で数十秒から数分間ヒートブロック上で加熱硬化させ
て製造する。また、オーブンで150 〜200℃の温度で数
分間から数時間硬化させてさせることもできる。

【００２６】

【作用】本発明の半導体装置の製造方法によれば特定の
（Ａ）ポリイミド樹脂の導電性接着シートを用いたこと
によって、大型チップの反り変形がなく、また、ボイド
の発生やチップクラックがないとともに良好な支持フィ
ルムからの被着体への転写ができるものである。

【００２７】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明するが本発
明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

【００２８】実施例１ 攪拌機、冷却器および窒素導入管を設けたフラスコに、
2,2-ビス［4-（4-アミノフェノキシ）フェニル］プロパ
ン36.9g （ 0.09mol）と、ビス（γ−アミノプロピル）
テトラメチルジシロキサン 2.49g（ 0.01mol）と、Ｎ−
メチル−2-ピロリドン268.3gを投入し、室温で窒素雰囲
気下に 3,3′,4,4′−ビフェニルエーテルテトラカルボ
ン酸二無水物30.38g（ 0.098mol ）を溶液温度の上昇に
注意しながら分割して加え、室温で12時間攪拌してポリ
アミック酸樹脂溶液を得た。このポリアミック酸樹脂溶
液の一部をメタノールで再沈澱し、得た白色ポリアミッ
ク酸樹脂粉末をＮ−メチル−2-ピロリドンで溶解し、0.
5g／100ml 濃度とし30℃での対数粘度を測定したとこ
ろ、0.95dl／g であった。このポリアミック酸樹脂溶液
100 重量部（Ｎ−メチル−2-ピロリドンの80％溶液）に
メチルエチルケトン70％溶液のニポール１０７２（日本
ゼオン社製、商品名、分子量50万）6 重量部と銀粉末78
重量部を混合し、3 本ロールで3 回混練して導電性接着
剤を得た。

【００２９】この導電性接着剤を用いて、厚さ40μm の
ポリプロピレンフィルム上にキャストして、80℃で60分
間、乾燥半硬化して厚さ20μm の接着剤層を有する導電
性接着シートを製造した。この導電性接着シートを用い
て80℃のヒートブロック上でシリコンウェーハ裏面に導
電性接着剤を転写させた。さらに、導電性接着剤付シリ
コンウェーハをフルダイシングし、ヒートブロック上で
リードフレームに導電性接着剤付半導体チップを、200
℃で2 分間接着硬化させて半導体装置を製造した。

【００３０】実施例２ 攪拌機、冷却器および窒素導入管を設けたフラスコに、
2,2-ビス［4-（4-アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサ
フルオロプロパン46.6g （ 0.09mol）と、ビス（γ−ア
ミノプロピル）テトラフェニルジシロキサン 4.97g（
0.01mol）と、Ｎ−メチル−2-ピロリドン 268.3g を投
入し、室温で窒素雰囲気下に 3,3′,4,4′−ビフェニル
エーテルテトラカルボン酸二無水物15.50g（ 0.050mol
）とピロメリット酸二無水物10.46g（ 0.048mol ）を
溶液温度の上昇に注意しながら分割して加え、室温で10
時間攪拌してポリアミック酸樹脂溶液を得た。このポリ
アミック酸樹脂粉末をＮ−メチル−2-ピロリドンで溶解
し、0.5g／100ml 濃度とし30℃での対数粘度を測定した
ところ、0.88dl／g であった。このポリアミック酸樹脂
溶液100 重量部（Ｎ−メチル−2-ピロリドンの80％溶
液）にメチルエチルケトン70％溶液のＪＳＲＮ６３２８
（日本合成ゴム社製、商品名、分子量30万）12重量部と
銀粉末80重量部を混合し、3 本ロールで3 回混練して導
電性接着剤を得た。

【００３１】この導電性接着剤を用いて、厚さ40μm の
ポリプロピレンフィルム上にキャストして、80℃で60分
間、乾燥半硬化して厚さ20μm の接着剤層を有する導電
性接着シートを製造した。この導電性接着シートを用い
て80℃のヒートブロック上でシリコンウェーハ裏面に導
電性接着剤を転写させた。さらに、導電性接着剤付シリ
コンウェーハをフルダイシングし、ヒートブロック上で
リードフレームに導電性接着剤付半導体チップを、200
℃で2 分間接着硬化させて半導体装置を製造した。 比較例１ 実施例１において得られた導電性接着剤を用いて、半導
体チップとリードフレームとを200 ℃のオーブンで60分
間接着硬化させて半導体装置を製造した。 比較例２ 実施例２において得られた導電性接着剤を用いて、半導
体チップとリードフレームとを200 ℃のオーブンで60分
間接着硬化させて半導体装置を製造した。

【００３２】実施例１〜２および比較例１〜２で得た半
導体装置について、接着強度、ボイドの有無、半導体チ
ップの反り、加水分解性イオン、耐湿性試験を行ったの
でその結果を表１に示した。本発明の特性が優れてお
り、本発明の効果を確認することができた。

【００３３】

【表１】 ＊1 ：銀メッキしたリードフレーム（銅系、200 μm
厚）上に4 ×12mmの半導体チップを接合し、350 ℃の温
度でプッシュプルゲージを用いて剪断力を測定した。 ＊2 ：半導体装置を断面カットしその接着層を顕微鏡で
観察した。○印…ボイドの発生なし、×印…ボイドの発
生有り。 ＊3 ：ワイヤボンディング後の半導体チップの表面を表
面粗さ計で測定し、半導体チップ中央部と端部との距離
を測定した。 ＊4 ：体積抵抗１計で測定した。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、耐湿性、
耐加水分解性、接着性に優れ、半導体チップの反りが少
なく、また、ボイドやチップクラックの発生がなく、半
導体チップの大型化と表面実装に対応した信頼性の高い
半導体装置が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）次の一般式で示されるポリイミド
   樹脂であって、 【化１】 （a ）上記ポリイミド樹脂の一般式中におけるＲ¹ は4
   価の有機酸残基を示して、Ｒ¹ を構成する全酸成分のう
   ちの 50 mol ％以上が、次の一般式で示されるビフェニ
   ルエーテルテトラカルボン酸であり、 【化２】 （b ）上記ポリイミド樹脂の一般式中におけるＲ² は2
   価のジアミン残基を示し、（b-1 ）Ｒ² を構成する全ジ
   アミン成分のうちの 50 〜99 mol％が、次の一般式で示
   されるジアミン化合物であり、 【化３】 （但し式中Ｘは−ＣＨ₂ −、−Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ₃ ）₂
   −、−ＳＯ₂ −、−Ｃ（ＣＦ₃ ）₂ −を表す）（b-2 ）
   Ｒ² を構成する全ジアミン成分のうちの 50 〜1 mol ％
   が、次の一般式で示されるジアミノシロキサン 【化４】 （但し、式中Ｒ³ 及びＲ⁴ は 2価の有機基を、Ｒ⁵ 〜Ｒ
   ⁸ は炭素数 1〜6 の炭化水素を表し、n は 0又は12以下
   の正の整数を表す）であるポリイミド樹脂、 （Ｂ）重量平均分子量10000 以上の高分子量ゴム及び （Ｃ）導電性粉末 を必須成分とする導電性接着剤を支持フィルム上に剥離
   可能に定着してなる導電性接着シートを用いて半導体チ
   ップに転写し、次いでリードフレームと接着固定するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。