JP7547876B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

これまで、半導体チップと基板を接続するには、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。しかしながら、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とを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。

ＦＣ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（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等に盛んに用いられているＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型の接続方式もＦＣ接続方式である。

ＦＣ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（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｃｈｉｐ）型接続方式にも広く用いられている。

特開２００８－２９４３８２号公報

さらなる小型化、薄型化、高機能化が強く要求されるパッケージでは、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（Ｐａｃｋａｇｅ Ｏｎ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ－Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）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、上記の技術は多用され、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）して後に個片化して半導体パッケージを作製するＣＯＷ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｗａｆｅｒ）、ウエハ同士を圧着（接続）して後に個片化して半導体パッケージを作製するＷＯＷ（Ｗａｆｅｒ Ｏｎ Ｗａｆｅｒ）も注目されている。

上述したフリップチップパッケージの組立では、まず、ダイシングしたウエハから半導体チップ、又は、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、コレットを介して圧着ツールに供給する。

次に、チップ－チップ、又は、チップ－基板の位置合わせを行い、圧着する。

金属結合が形成されるように、上下、又は、上下どちらかの一方以上の接続部の金属が融点以上に達するように圧着ツールの温度を上昇させる。

積層・多段化するチップスタックパッケージでは、チップピックアップ、位置合わせ、圧着を繰り返す。

その後、半導体パッケージの保護を行うために、封止用の樹脂でチップ上面を封止することにより、封止体を形成する。

従来のフリップチップパッケージの組立では、チップと半導体用封止材、又は、チップと基板との熱膨張率の差により、圧着後に半導体パッケージに反りが発生する場合がある。この反りにより、オーバーモールドを行えないこと、及び、パッケージの接続不良が発生するといった問題が生じる。

半導体部材同士を接続する際の反りを抑制することのできる、半導体装置の製造方法として、接続部等の金属の融点より高温で加熱処理を行って金属結合を形成する工程を行う前に、半導体チップを樹脂で封止する手法がある。しかしながら、上記手法で作製した半導体パッケージは、吸湿後に、金属結合を形成する工程で想定される温度下にさらされることで、半導体部材と封止材との間で剥離等の不良が生じやすいことがわかった。

一般的に、封止された半導体パッケージは、最終的には、マザーボード等の基板へと実装される。その際、該パッケージ以外に関しても、金属結合の形成等で接続させる必要がある。すなわち該パッケージにおける、接続部の金属結合等の形成及び封止工程が終了したのちにも、該パッケージは、金属形成が生じる高温下にさらされることとなる。また、その他の基板上へ実装される該パッケージ以外の部材でウェット処理が必要な場合はもちろん、空気中の水分等で、該パッケージが吸湿する場合がある。そのため、一般的な半導体パッケージには、接続部の形成及び封止工程が終了したのちに、吸湿した状態でもリフロー温度で各部材間の剥離が生じることを抑制し得る耐熱性を有することが求められる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、反りの影響による剥離がより発生しやすい吸湿した状態でも、金属結合を形成する工程で想定される温度に耐えうる（各部材間の剥離を抑制しうる）耐熱性を有した半導体装置を得ることができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の発明を提供する。
［１］接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
上記接続部は金属からなり、
（ａ）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（ｂ）上記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（ｃ）上記封止仮接続体を上記接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、
（ｄ）上記封止接続体における上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第四工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。

［２］接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
上記接続部は金属からなり、
（ａ）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（ｂ）上記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（ｃ）上記封止仮接続体における上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第三工程と、
（ｄ）上記封止仮接続体を上記接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第四工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。

［３］接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
上記接続部及び上記接続バンプは金属からなり、
（ａ）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が上記接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（ｂ）上記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（ｃ）上記封止仮接続体を上記接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、
（ｄ）上記封止接続体における上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第四工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。

［４］接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
上記接続部及び上記接続バンプは金属からなり、
（ａ）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が上記接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（ｂ）上記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（ｃ）上記封止仮接続体における上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第三工程と、
（ｄ）上記封止仮接続体を上記接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第四工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。

［５］上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する工程において、上記半導体チップの上記接続部を有する面とは反対側の面が露出するまで研削する、上記［１］～［４］のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

［６］上記第一工程では、上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、対向する一対の押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧することにより、圧着する、上記［１］～［５］のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

［７］上記半導体用接着剤が、重量平均分子量１００００以下の化合物及び硬化剤を含有し、８０～１３０℃における溶融粘度が６０００Ｐａ・ｓ以下である、上記［１］～［６］のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

［８］上記半導体用接着剤が、重量平均分子量１００００以下の化合物、硬化剤、及び下記一般式（１）で表されるシラノール化合物を含有する、上記［１］～［７］のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

［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。］
［９］上記Ｒ^１がフェニル基である、上記［８］に記載の半導体装置の製造方法。
［１０］上記シラノール化合物が２５℃で固形である、上記［８］又は［９］に記載の半導体装置の製造方法。

［１１］上記半導体用接着剤が、重量平均分子量１００００超の高分子量成分を含有する、上記［１］～［１０］のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
［１２］上記高分子量成分が、重量平均分子量３００００以上であり且つガラス転移温度が１００℃以下の成分である、上記［１１］に記載の半導体装置の製造方法。

［１３］上記半導体用接着剤がフィルム状である、上記［１］～［１２］のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

本発明によれば、反りの影響による剥離がより発生しやすい吸湿した状態でも、金属結合を形成する工程で想定される温度に耐えうる（各部材間の剥離を抑制しうる）耐熱性を有した半導体装置を得ることができる半導体装置の製造方法を提供することができる。

半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。 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。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、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。また、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。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

＜半導体装置＞
本実施形態の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置について、図１及び図２を用いて以下説明する。図１は半導体チップと基板間で接続が行われる場合、図２は半導体チップ間で接続が行われる場合の断面構造を示している。

図１は、半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図１（ａ）に示す半導体装置１００は、互いに対向する半導体チップ１０及び基板（回路配線基板）２０と、半導体チップ１０及び基板２０の互いに対向する面にそれぞれ配置された配線１５と、半導体チップ１０及び基板２０の配線１５を互いに接続する接続バンプ３０と、半導体チップ１０及び基板２０間の空隙に隙間なく充填された接着剤層４０と、半導体チップ１０及び基板２０の接続部分を封止する封止用樹脂６０と、を有している。半導体チップ１０及び基板２０は、配線１５及び接続バンプ３０によりフリップチップ接続されている。配線１５及び接続バンプ３０は、接着剤層４０により封止されており外部環境から遮断されている。接着剤層４０は、封止用樹脂６０により封止されており外部環境から遮断されている。

図１（ｂ）に示す半導体装置２００は、互いに対向する半導体チップ１０及び基板２０と、半導体チップ１０及び基板２０の互いに対向する面にそれぞれ配置されたバンプ３２と、半導体チップ１０及び基板２０間の空隙に隙間なく充填された接着剤層４０とを有している。半導体チップ１０及び基板２０は、対向するバンプ３２が互いに接続されることによりフリップチップ接続されている。バンプ３２は、接着剤層４０により封止されており外部環境から遮断されている。同様に、接着剤層４０は、封止用樹脂６０により封止されており外部環境から遮断されている。接着剤層４０は、半導体用接着剤の硬化物である。

図２は、半導体装置の他の実施形態を示す模式断面図である。図２（ａ）に示す半導体装置３００は、２つの半導体チップ１０が配線１５及び接続バンプ３０により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２（ｂ）に示す半導体装置４００は、２つの半導体チップ１０がバンプ３２により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２（ａ）のより具体的な態様としては、図中上側の半導体チップ１０が接続部として銅ピラー及びはんだ（はんだバンプ）を有し、図中下側の半導体チップ１０が接続部としてパッド（接続部に金メッキ）を有するような態様が挙げられる。

バンプ（接続バンプ）と呼ばれる導電性突起の材質としては、主な成分として、金、銀、銅、ハンダ（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－銅等）、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、複数の成分から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。バンプは半導体チップ、又は、基板に形成されていてもよい。接続部の金属は、比較的安価な銅、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、接続部の金属ははんだを含んでいてもよい。

パッドと呼ばれる接続部の金属面には主な成分として、金、銀、銅、ハンダ（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－銅等）、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、複数の成分から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。パッドは、接続信頼性の観点から、金、又ははんだを含んでいてもよい。

配線（配線パターン）の表面には、主な成分として、金、銀、銅、ハンダ（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－銅等）、スズ、ニッケル等からなる金属層が形成されていてもよく、この金属層は単一の成分のみで構成されていても、複数の成分から構成されていてもよい。また、複数の金属層が積層された構造を有していてもよい。接続部の金属は、比較的安価な銅、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、接続部の金属ははんだを含んでいてもよい。

半導体装置は、例えば上述したバンプ－バンプ間、バンプ－パッド間、バンプ－配線間で接続する。この場合、後述する加熱処理（後述の第一の実施形態における第三工程、又は、第二の実施形態における第四工程）ではどちらか一方の接続部の金属が融点以上になればよい。

半導体チップ１０としては、特に限定はなく、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリン等の化合物半導体など、各種半導体を用いることができる。

基板２０（半導体基板）としては、通常の回路基板であれば特に制限はない。基板２０としては、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミック、エポキシ樹脂、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表面に、金属膜の不要な箇所をエッチング除去して形成された配線１５（配線パターン）を有する回路基板、上記絶縁基板表面に金属めっき等によって配線１５が形成された回路基板、上記絶縁基板表面に導電性物質を印刷することにより配線１５が形成された回路基板などを用いることができる。

半導体装置１００，２００，３００，４００に示すような構造（パッケージ）が複数積層されていてもよい。この場合、半導体装置１００，２００，３００，４００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－銀－銅）、スズ、ニッケル等を含むバンプ又は配線で互いに電気的に接続されていてもよい。

半導体装置を複数積層する手法としては、図３に示すように、例えばＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ－Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）技術が挙げられる。ＴＳＶ技術では、半導体用接着剤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する。図３は、半導体装置の他の実施形態を示す模式断面図であり、ＴＳＶ技術を用いた半導体装置である。図３に示す半導体装置５００では、インターポーザ５０上に形成された配線１５が半導体チップ１０の配線１５と接続バンプ３０を介して接続されることにより、半導体チップ１０とインターポーザ５０とはフリップチップ接続されている。半導体チップ１０とインターポーザ５０との間の空隙には接着剤層４０が隙間なく充填されている。上記半導体チップ１０におけるインターポーザ５０と反対側の表面上には、配線１５、接続バンプ３０及び接着剤層４０を介して半導体チップ１０が繰り返し積層されている。半導体チップ１０（最外層のものを除く）の表裏におけるパターン面の配線１５は、半導体チップ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。複数の半導体チップ１０からなる積層体において、接着剤層４０は、封止用樹脂６０により封止されており外部環境から遮断されている。

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可能となる。さらには、半導体チップ１０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１０間、並びに、半導体チップ１０及びインターポーザ５０間の距離を短くし、柔軟な接続が可能である。本実施形態の半導体装置の製造方法は、このようなＴＳＶ技術において、積層チップとインターポーザ間にも適用できる。

図４及び５は、半導体装置の他の実施形態を示す模式断面図である。図４に示す半導体装置６００は、複数の半導体チップ１０が配線１５及び接続バンプ３０により、基板２０に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５に示す半導体装置７００は、複数の半導体チップ１０が配線１５及び接続バンプ３０により、インターポーザ５０に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。

＜半導体装置の製造方法＞
第一の実施形態の半導体装置の製造方法は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、上記接続部及び上記接続バンプは金属からなり、
（ａ）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が上記接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（ｂ）上記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（ｃ）上記封止仮接続体を上記接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、
（ｄ）上記封止接続体における上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第四工程と、
を備える。

また、第二の実施形態の半導体装置の製造方法は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、上記接続部及び上記接続バンプは金属からなり、
（ａ）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が上記接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（ｂ）上記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（ｃ）上記封止仮接続体における上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第三工程と、
（ｄ）上記封止仮接続体を上記接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第四工程と、
を備える。

上記第一及び第二の実施形態の半導体装置の製造方法により、例えば図１（ａ）又は図２（ａ）に示される半導体装置を得ることができる。以下、図２（ａ）を例にとり、各工程について説明する。

まず、半導体チップ１０上に、フィルム状の半導体用接着剤（以下、「フィルム状接着剤」という場合もある）を貼付する。フィルム状接着剤の貼付は、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。フィルム状接着剤の供給面積及び厚みは、半導体チップ１０及び基板２０のサイズ、接続バンプ３０の高さ等によって適宜設定される。フィルム状接着剤は半導体チップ１０に貼付してもよく、半導体ウエハにフィルム状接着剤を貼付した後、ダイシングして、半導体チップ１０に個片化することによって、フィルム状接着剤を貼付した半導体チップ１０を作製してよい。

半導体チップ１０の配線１５同士をフリップチップボンダー等の接続装置を用いて位置合わせした後、接続バンプ３０（はんだバンプ）の融点以下の温度で仮圧着を行い、仮接続体を得る（第一工程）。

次に、仮接続体における一方の半導体チップ１０の上面を封止し、封止仮接続体を得る（第二工程）。半導体チップ１０の封止は、コンプレッション成形機、トランスファ成形機等によって行うことができる。

その後、第一の実施形態では、封止仮接続体を、接続バンプ３０の融点以上の温度が加わるよう加熱し、配線１５と接続バンプ３０間に金属結合を形成することで、封止接続体を得る（第一の実施形態の第三工程）。加熱処理は、熱圧着機、リフロー炉、加圧オーブン等によって行うことができる。

さらに、第一の実施形態では、封止用樹脂６０を半導体チップ１０の裏面（配線１５を有する面とは反対側の表面）が露出されるまで研削することで、半導体装置を得る（第一の実施形態の第四工程）。研削処理は、バックグラインド装置等によって行うことができる。なお、研削は、反りの発生及び剥離の発生を抑制する観点から、半導体チップ１０の裏面が露出するまで行うことが好ましいが、裏面が露出するまで行わなくてもよく、封止用樹脂６０の一部が裏面に残っていてもよい。封止用樹脂６０が裏面に残っていても、研削前よりも封止用樹脂６０の厚さを薄くすることで、研削前と比較して反りの発生及び剥離の発生を低減することができる。

なお、第三工程と第四工程の順序は任意であり、いずれの順序であっても同様の半導体装置を得ることができる。そのため、第二の実施形態では、第二工程後、封止仮接続体における封止用樹脂６０を半導体チップ１０の裏面（配線１５を有する面とは反対側の表面）が露出されるまで研削することで、研削された封止仮接続体を得る（第二の実施形態の第三工程）。その後、研削された封止仮接続体を、接続バンプ３０の融点以上の温度が加わるよう加熱し、配線１５と接続バンプ３０間に金属結合を形成することで、半導体装置を得る（第二の実施形態の第四工程）。

上述した半導体装置の製造方法によれば、第一の実施形態の第三工程、又は、第二の実施形態の第四工程において、封止用樹脂６０の研削を行うことにより、吸湿の有無によらず反りを小さくすることができる。これにより、反りの影響による剥離がより発生しやすい吸湿後でも、金属結合を形成する工程で想定される温度での剥離の発生を抑制することができる。

ここで、封止用樹脂６０が吸湿した後に、金属結合を形成する工程で想定される温度にさらされると、半導体チップ１０と封止用樹脂６０との熱膨張率の差がより大きくなるため、反りがより大きくなる傾向がある。これに対し、封止用樹脂６０を研削することで、上記熱膨張率の差が発生しなくなる又は低減することができるため、反りを抑制することができる。また、剥離は、半導体部材と封止用樹脂６０との界面で生じやすく、裏面側の半導体部材と封止用樹脂６０との間、及び、基板側の半導体部材と封止用樹脂６０との間で生じやすい。これに対し、上記の理由により反りを抑制できることで、基板側の半導体部材と封止用樹脂６０との間の剥離の抑制が可能であると共に、裏面側の半導体部材と封止用樹脂６０との界面をなくす又は裏面側の封止用樹脂６０の厚さを減らすことで、剥離を抑制することができる。

また、第一及び第二の実施形態の製造方法では、上述した第一工程～第四工程を経て半導体装置を製造することで、一連のプロセスにおいて接続体及び半導体装置の反りを抑制することができる。また、上記反りを抑制できることから、封止用樹脂６０の研削が容易に且つ精度良く実施可能となる。なお、上記反りを抑制できることから、封止用樹脂６０の研削は、第一の実施形態の第三工程、又は、第二の実施形態の第四工程のいずれのタイミングで行ってもよい。

第一工程の一例を説明する。図６は、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６の（ａ）に示されるように、半導体チップ本体１２、並びに、配線１５及び接続バンプ３０を有する半導体チップ１０を、基板本体２２、及び接続部としての配線１５を有する基板２０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１０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２０上まで搬送され、接続バンプ３０と基板２０の配線１５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を有する押圧装置４３のステージ４２上で形成される。接続バンプ３０は、半導体チップ本体１２上に設けられた配線１５上に設けられている。基板２０の配線１５は、基板本体２２上の所定の位置に設けられている。接続バンプ３０及び配線１５は、それぞれ、金属材料によって形成された表面を有する。

続いて、図６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１０に基板２０を仮圧着する。図６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１０側に配置され、ステージ４２は、積層体３の基板２０側に配置されている。

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１０の接続バンプ３０の表面を形成している金属材料の融点、及び基板２０の接続部としての配線１５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てよい。

第一工程における仮圧着時に、圧着ツール（仮圧着用押圧部材）が（フィルム状接着剤付き）半導体チップ１０をピックアップする際の温度（押圧部材の温度）は、圧着ツールの熱がコレット、半導体チップ１０等に転写しないように低温であることが好ましい。一方、仮圧着時の温度（押圧部材の温度）は、フィルム状接着剤の流動性を高め、巻き込み時のボイドを排除できるよう、高温に加熱されてもよいが、フィルム状接着剤の反応開始温度よりも低い温度であることが好ましい。また、冷却時間を短縮するため、圧着ツールが半導体チップ１０をピックアップする際の温度と仮圧着時の温度の差は小さくてもよい。その差が、１００℃以下、又は６０℃以下であってもよい。ピックアップする際と仮圧着時とで温度は一定であってもよい。両者の差が１００℃以下である場合は、圧着ツールの冷却の時間が短縮されて、生産性がより向上する傾向がある。なお、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で測定したときの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。

第一工程における接続荷重は、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等を考慮して設定される。圧着の際に、ボイドを排除し、半導体チップ１０、又は、半導体チップ１０と基板２０の接続部金属が接続バンプに接触するために、荷重は大きくしてもよい。荷重が大きいと、ボイドを排除し易く、接続部の金属と接続バンプとが接触し易い。例えば、半導体チップ１０の１ピン（１バンプ）当り０．００９Ｎから０．３Ｎであってもよい。

仮圧着にかかる圧着時間は、生産性向上の観点から、短時間に設定してもよい。短時間の圧着時間とは、接続形成中に接続部が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。また、各圧着時間が冷却時間よりも短時間であると、より本発明の製造方法の効果が発現し得る。

第二工程時においては、封止仮接続体を形成するための金型に、第一工程後の仮接続体（半導体パッケージ）を搬入し、その上に封止用樹脂６０を供給する。その後、封止用樹脂６０を押し流し、硬化させることで、封止仮接続体を形成する。

第一の実施形態における第三工程又は第二の実施形態における第四工程時の加熱処理には、封止仮接続体における接続バンプ３０の金属の融点以上の温度が必要である。例えば、接続バンプ３０がはんだバンプであれば、２３０℃以上３３０℃以下であってもよい。低温であると接続バンプ３０の金属が溶融せず、十分な金属結合が形成されない傾向がある。

上記第三工程又は第四工程におけ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く、接続バンプ３０（はんだバンプ）を溶融させ、酸化膜及び表面の不純物を除去し、金属接合を接続部に形成できる程度の時間としてもよい。なお、短時間での接続とは、接続形成時間（本圧着時間）中に、接続バンプ３０がはんだバンプであれば２３０℃以上かかる時間が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。接続時間が短時間であるほど生産性が向上し易い。

加熱処理は、封止仮接続体の接続バンプ３０の金属の融点以上の温度を加えることができれば特に制限されず、熱圧着機、リフロー炉、加圧オーブン等で行うことができる。熱圧着機では、局所的に熱を加えることができるため、反り低減が期待できる。そのため、反り低減の観点からは、熱圧着機であってもよい。一方、生産性向上の観点からは、一度に多くのパッケージを加熱処理できるリフロー炉及び加圧オーブンであってもよい。

第一工程（仮圧着）では複数の半導体チップ１０を圧着してもよい。この場合、例えば、ウエハ、インターポーザ、又、マップ基板上で、平面的に複数の半導体チップ１０を一つずつ仮圧着（第一工程）し、その後、一括で複数のチップを封止（第二工程）してもよい。

また、ＴＳＶ構造のパッケージで多く見られるスタック圧着では、立体的に複数の半導体チップ１０を圧着する。この場合も複数の半導体チップ１０を一つずつ積み重ねて圧着（第一工程）し、その後、複数のチップを封止（第二工程）してもよい。

第三の実施形態の半導体装置の製造方法は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、上記接続部は金属からなり、
（ａ）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（ｂ）上記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（ｃ）上記封止仮接続体を上記接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、
（ｄ）上記封止接続体における上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第四工程と、
を備える。

また、第四の実施形態の半導体装置の製造方法は、接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの上記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、上記接続部は金属からなり、
（ａ）上記半導体チップ及び上記配線回路基板、又は、上記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、上記接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの上記接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
（ｂ）上記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
（ｃ）上記封止仮接続体における上記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第三工程と、
（ｄ）上記封止仮接続体を上記接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第四工程と、
を備える。

上記第三及び第四の実施形態の半導体装置の製造方法により、例えば図１（ｂ）又は図２（ｂ）に示される半導体装置を得ることができる。第三の実施形態は、接続バンプ３０を介さずに接続部同士が接続される点を除き、第一の実施形態と同様である。第四の実施形態は、接続バンプ３０を介さずに接続部同士が接続される点を除き、第二の実施形態と同様である。

＜半導体用接着剤＞
半導体用接着剤は、重量平均分子量１００００以下の化合物及び硬化剤をはじめ、下記のとおり様々な成分を含有し得る。

（重量平均分子量１００００以下の化合物）
重量平均分子量１００００以下の化合物としては特に制限はないが、共に含有される硬化剤と反応するものである。重量平均分子量が１００００以下と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、硬化剤と反応することで高い耐熱性が確保され易い。このような化合物としては、例えば、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル化合物、等が挙げられる。

（ｉ）エポキシ樹脂
エポキシ樹脂としては、分子内に２個以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限はない。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、ジシクロペンタジエン型、各種多官能エポキシ樹脂等を使用することができる。これらは単独又は２種以上の混合体として使用することができる。耐熱性、取り扱い性の観点から、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、トリフェニルメタン型から選択してもよい。エポキシ樹脂の配合量は、半導体用接着剤の全体１００質量部に対して、例えば１０～５０質量部とすることができる。１０質量部以上の場合、硬化成分が十分に存在するため、硬化後も樹脂の流動を十分に制御し易く、５０質量部以下では、硬化物が硬くなりすぎず、パッケージの反りをより抑制できる傾向がある。

（ｉｉ）（メタ）アクリル化合物
（メタ）アクリル化合物としては、分子内に１個以上の（メタ）アクリロイル基を有するものであれば特に制限はない。（メタ）アクリル化合物としては、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、ジシクロペンタジエン型、フルオレン型、アダマンタン型、各種多官能アクリル化合物等を使用することができる。これらは単独又は２種以上の混合体として使用することができる。（メタ）アクリル化合物の配合量は、半導体用接着剤の全体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。１０質量部以上の場合、硬化成分が十分に存在するため、硬化後も樹脂の流動を十分に制御し易くなる。５０質量部以下では、硬化物が硬くなりすぎず、パッケージの反りを更に抑制できる。

（メタ）アクリル化合物は室温（２５℃）で固形であってもよい。液状に比べて固形の方が、ボイドが発生し難く、また、硬化前（Ｂステージ）の半導体用接着剤の粘性（タック）が小さく取り扱いに優れる。

（メタ）アクリル化合物の官能基数は３以下であってもよい。官能基数が３以下であると、短時間での硬化が十分に進行し、硬化反応率の低下（硬化のネットワークが急速に進み、未反応基が残存する場合がある）をより抑制し易いため、硬化物特性がより向上し易い。

重量平均分子量１００００以下の化合物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。重量平均分子量の測定方法は、後述する重量平均分子量１００００超の高分子量成分の重量平均分子量の測定方法と同様である。

（硬化剤）
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及びホスフィン系硬化剤、アゾ化合物、有機過酸化物等が挙げられる。

（ｉ）フェノール樹脂系硬化剤
フェノール樹脂系硬化剤としては、分子内に２個以上のフェノール性水酸基を有するものであれば特に制限はない。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を使用することができる。これらは単独で又は２種以上の混合物として使用することができる。

上記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、良好な硬化性、接着性及び保存安定性の観点から、０．３～１．５、０．４～１．０、又は０．５～１．０であってもよい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し接着力がより向上する傾向があり、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、絶縁信頼性がより向上する傾向がある。

（ｉｉ）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を使用することができる。これらは単独で又は２種以上の混合物として使用することができる。

上記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、良好な硬化性、接着性及び保存安定性の観点から、０．３～１．５、０．４～１．０、又は０．５～１．０であってもよい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し接着力がより向上する傾向があり、１．５以下であると未反応の酸無水物が過剰に残存することがなく、吸水率が低く抑えられ、絶縁信頼性がより向上する傾向がある。

（ｉｉｉ）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を使用することができる。

上記エポキシ樹脂に対するアミン系硬化剤の当量比（アミン／エポキシ基、モル比）は、良好な硬化性、接着性及び保存安定性の観点から０．３～１．５、０．４～１．０、又は０．５～１．０であってもよい。当量比が０．３以上であると、硬化性が向上し接着力がより向上する傾向があり、１．５以下であると未反応のアミンが過剰に残存することがなく、絶縁信頼性がより向上する傾向がある。

（ｉｖ）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。これらの中でも、優れた硬化性、保存安定性及び接続信頼性の観点から、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。これらは単独で又は２種以上を併用し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。イミダゾール系硬化剤の含有量が０．１質量部以上であると硬化性が向上する傾向があり、２０質量部以下であると金属接合が形成される前に半導体用接着剤が硬化し難いため、接続不良が発生し難い傾向がある。

（ｖ）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。

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。ホスフィン系硬化剤の含有量が０．１質量部以上であると硬化性が向上する傾向があり、１０質量部以下であると金属接合が形成される前に半導体用接着剤が硬化し難いため、接続不良が発生し難い傾向がある。

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。

（ｖｉ）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。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、パーオキシエステルから選択してもよい。さらに、耐熱性の観点から、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイドから選択してもよい。

有機過酸化物の含有量は（メタ）アクリル化合物の全質量に対して０．５～１０質量％、又は１～５質量％であってもよい。０．５質量％以上の場合、十分に硬化が進行し易く、１０質量％以下の場合、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して信頼性が低下することを抑制できる傾向がある。

上記有機過酸化物は単独又は２種以上の混合体として使用することができる。

エポキシ樹脂及び（メタ）アクリル化合物と、硬化剤（ｉ）～（ｖｉ）との組み合わせは、硬化が進行すれば特に制限はない。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、硬化性の観点から、フェノールとイミダゾール、酸無水物とイミダゾール、アミンとイミダゾール、又はイミダゾール単独から選択してもよい。短時間で接続すると生産性が向上することから、速硬化性に優れたイミダゾールを単独で用いてもよい。短時間で硬化すると低分子成分等の揮発分が抑制できることから、ボイド発生抑制も可能である。（メタ）アクリル化合物と組み合わせる硬化剤は、取り扱い性、保存安定性の観点から、有機過酸化物であってもよい。

硬化反応率は８０％以上、又は９０％以上であってもよい。２００℃（はんだ溶融温度以下）／５ｓの硬化反応率が８０％以上であると、接続時（はんだ溶融温度以上）ではんだが流動・飛散が起こり難く、接続不良及び絶縁信頼性不良が発生し難い傾向がある。

硬化系はラジカル重合系であってもよい。例えば、重量平均分子量１００００以下の化合物としては、アニオン重合のエポキシ樹脂（エポキシ－硬化剤の硬化系）と比較してラジカル重合の（メタ）アクリル化合物（アクリル－過酸化物の硬化系）が好ましい。アクリル硬化系の方が硬化反応率が高いため、ボイドをより抑制し易く、接続部金属の流動・飛散がより抑制し易い。アニオン重合のエポキシ樹脂等を含有すると、硬化反応率が８０％以上になる事が難しい場合がある。エポキシ樹脂を併用する場合には、（メタ）アクリル化合物８０質量部に対してエポキシ樹脂は２０質量部以下であってもよい。アクリル硬化系を単独で用いてもよい。

（シラノール化合物）
シラノール化合物は、下記一般式（１）で表されるものである。

［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。］

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。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。アルキル基とフェニル基の混合でもよい。Ｒ^１で示される基としては、例えば、フェニル系、プロピル系、フェニルプロピル系、フェニルメチル系等が挙げられる。Ｒ^２は特に制限はない。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。高反応性（硬化物強度）の観点から３官能シラノールであってもよい。

半導体用接着剤に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易くなる。耐熱性の高い（熱重量減少量の小さい）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）もより向上する。

シラノール化合物の含有量は、半導体用接着剤総量を基準として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。含有量が２質量％以上であると効果（高流動化）が発現し易く、２０質量％以下であると硬化強度が増加して高い接着力が発現する傾向がある。含有量がある程度少ないと、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ため、より高い接着力が発現されると推測される。

（重量平均分子量１００００超の高分子量成分）
重量平均分子量１００００超の高分子量成分は、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、アクリルゴム等が挙げられる。その中でも耐熱性及びフィルム形成性に優れるエポキシ樹脂、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、ポリカルボジイミド樹脂等から選択してもよい。さらに耐熱性、フィルム形成性に優れるエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルゴムから選択してもよい。これらの高分子量成分は単独又は２種以上の混合体又は共重合体として使用することもできる。

半導体用接着剤がエポキシ樹脂を含む場合、重量平均分子量１００００超の高分子量成分とエポキシ樹脂の質量比は、特に制限されない。フィルム状を保持し易いことから、重量平均分子量１００００超の高分子量成分１質量部に対して、エポキシ樹脂が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、フィルム形成性及び膜形成性が特に優れる傾向がある。

半導体用接着剤が（メタ）アクリル化合物を含む場合、重量平均分子量１００００超の高分子量成分と（メタ）アクリル化合物の質量比は、特に制限されない。重量平均分子量１００００超の高分子量成分１質量部に対して、（メタ）アクリル化合物は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質量部より大きいとフィルム形成性が特に優れる傾向がある。

重量平均分子量１００００超の高分子量成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、半導体用接着剤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。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凹凸を接着剤組成物により埋め込み易くなるため、気泡が残存し難くなりボイドが発生し難くなる傾向がある。なお、上記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：空気の条件で測定したときのＴｇである。

重量平均分子量１００００超の高分子量成分の重量平均分子量は、ポリスチレン換算で１００００超であるが、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。重量平均分子量が１００００を超える場合にはフィルム形成性が特に優れる傾向がある。なお、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、ポリスチレン換算で測定したときの重量平均分子量を意味する。

半導体用接着剤にはフラックス成分、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）を示す化合物であるフラックス活性剤を含有することができる。フラックス活性剤としては、イミダゾール類及びアミン類のように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、並びに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の方がフラックス活性を強く発現し、接続性がより向上する傾向がある。カルボン酸は、接続性及び安定性をより向上させることができる。

半導体用接着剤には、粘度及び硬化物の物性を制御するため、並びに、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抑制のために、フィラを配合してもよい。絶縁性無機フィラとしては、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、窒化ホウ素等が挙げられ、その中でも、取扱い性の観点から、シリカ、アルミナ、酸化チタン、窒化ホウ素等から選択してもよいし、形状統一性（取扱い性）の観点から、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素から選択してもよい。ウィスカーとしては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、窒化ホウ素等が挙げられる。樹脂フィラとしては、ポリウレタン、ポリイミド、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸メチル－ブタジエン－スチレン共重合樹脂（ＭＢＳ）等を用いることができる。これらのフィラ及びウィスカーは単独又は２種以上の混合体として使用することもできる。フィラの形状、粒径、及び配合量については、特に制限されない。

分散性及び接着力向上の観点から、表面処理フィラであってもよい。表面処理としては、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、アクリル系、ビニル系等が挙げられる。

これらのフィラ及びウィスカーは単独又は２種以上の混合体として使用することもできる。フィラの形状、粒径、及び配合量については、特に制限されない。また、表面処理によって物性を適宜調整してもよい。

粒径に関しては、フリップチップ接続時のかみ込み防止の観点から、平均粒径が１．５μｍ以下であってもよく、視認性（透明性）の観点から、平均粒径が１．０μｍ以下であってもよい。

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であってもよい。

表面処理剤は、分散性及び流動性に優れ、接着力を更に向上させる観点から、グリシジル系、フェニルアミノ系、アクリル系、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。表面処理剤は、保存安定性の観点から、フェニル系、アクリル系、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。

樹脂フィラは無機フィラに比べて、２６０℃等の高温で柔軟性を付与することができるため、耐リフロー性向上に適している。また、柔軟性付与のため、フィルム形成性向上にも効果がある。

絶縁信頼性の観点から、フィラは絶縁性であってもよい。銀フィラ、はんだフィラ等導電性の金属フィラは含有していない半導体用接着剤であってもよい。

フィラの配合量は、半導体用接着剤の固形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。この配合量が３０質量％以上であると、放熱性が高くなり易く、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傾向がある。９０質量％以下であると、粘度が高くなって接着剤組成物の流動性の低下及び接続部へのフィラの噛み込み（トラッピング）が生じることを抑制し易いため、接続信頼性がより向上する傾向がある。

さらに、半導体用接着剤には、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、レベリング剤等を配合してもよい。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。これらの配合量については、各添加剤の効果が発現するように適宜調整すればよい。

半導体用接着剤は２００℃以上の高温での圧着が可能である。また、はんだ等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より効果を発現する。

半導体用接着剤はフィルム状であってもよい。フィルム状であると生産性が向上する傾向がある。

半導体用接着剤（フィルム状）の作製方法の一例は次のとおりである。重量平均分子量１００００超の高分子量成分、重量平均分子量１００００以下の化合物、硬化剤、フィラ、その他添加剤等を有機溶媒中に加え、攪拌混合、混錬などにより、溶解又は分散させて、樹脂ワニスを調製する。その後、離型処理を施した基材フィルム上に、樹脂ワニスをナイフコーター、ロールコーター、アプリケーター、ダイコーター、又はコンマコーター等を用いて塗布した後、加熱により有機溶媒を減少させて、基材フィルム上にフィルム状接着剤を形成する。また、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て、その後、溶媒乾燥を行う方法で、ウエハ上に半導体用接着剤を形成してもよい。

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い。基材フィルムとしては、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、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリメチルペンテンフィルム等が例示できる。基材フィルムは、これらのフィルムからなる単層のものに限られず、２種以上の材料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際の条件は、例えば、５０～２００℃、０．１～９０分間の加熱を行うことであってもよい。実装後のボイド及び粘度調整に影響がなければ、有機溶媒が１．５質量％以下まで揮発する条件としてもよい。

半導体用接着剤は、接続バンプ３０又はバンプ３２の融点よりも低い温度（８０～１３０℃）で圧着する第一工程（仮圧着）時の溶融粘度が、流動性を高め、巻き込みボイドをより排除できるよう、６０００Ｐａ・ｓ以下、５５００Ｐａ・ｓ以下、５０００Ｐａ・ｓ以下、又は４０００Ｐａ・ｓ以下であってもよい。ただし、溶融粘度が低すぎると樹脂がチップ側面を這い上がり、圧着ツールに付着し、生産性を低下させる傾向がある。そのため、仮圧着時の溶融粘度は１０００Ｐａ・ｓ以上であってもよい。溶融粘度は、例えばレオメーター（アントンパール ジャパン社製、ＭＣＲ３０１）を用いて測定することができる。

＜封止用樹脂＞
封止用樹脂としては、半導体装置の封止用に用いられる樹脂であれば特に制限されない。そのような樹脂としては、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、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂等が挙げられる。

以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。

＜フィルム状接着剤の作製＞
使用した化合物を以下に示す。
（ｉ）重量平均分子量１００００超の高分子量成分
フェノキシ樹脂（東都化成株式会社、ＺＸ－１３５６－２、Ｔｇ：約７１℃、Ｍｗ：約６３０００）
（ｉｉ）重量平均分子量１００００以下の化合物：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（三菱化学株式会社、ＥＰ１０３２Ｈ６０）
ビスフェノールＦ型液状エポキシ（三菱化学株式会社、ＹＬ９８３Ｕ）
（ｉｉｉ）硬化剤
２，４－ジアミン－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（四国化成工業株式会社、２ＭＡＯＫ－ＰＷ）
（ｉｖ）無機フィラ
シリカフィラ（株式会社アドマテックス、ＳＥ２０５０、平均粒径０．５μｍ）
エポキシシラン表面処理シリカフィラ（株式会社アドマテックス、ＳＥ２０５０ＳＥＪ、平均粒径０．５μｍ）
メタクリル表面処理ナノシリカフィラ（株式会社アドマテックス、ＹＡ０５０Ｃ－ＳＭ、以下ＳＭナノシリカとする、平均粒径約５０ｎｍ）
（ｖ）樹脂フィラ
有機フィラ（ロームアンドハースジャパン株式会社製、ＥＸＬ－２６５５：コアシェルタイプ有機微粒子）
（ｖｉ）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℃）

（フィルム状接着剤の作製方法）
表１に示す質量割合のエポキシ樹脂、無機フィラ、樹脂フィラ及びフラックス剤に対し、ＮＶ６０％（溶媒４０質量％に対し、液状成分、固形成分、フィラ等の接着剤を構成する成分全てが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及び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、高分子量成分を加え、再度、ビーズミルで３０分撹拌した。撹拌後、硬化剤を添加して攪拌し、その後に用いたビーズをろ過によって除去し、二種類の樹脂ワニスを得た。

作製した各樹脂ワニスを、表面が離型処理された基材フィルム上に小型精密塗工装置（株式会社康井精機製）でそれぞれ塗工し、塗工された樹脂ワニスをクリーンオーブン（エスペック株式会社製）で乾燥（７０℃／１０ｍｉｎ）することで、フィルム状接着剤Ａを得た。

＜半導体装置の製造＞
（実施例１）
工程１：上記にて作製したフィルム状接着剤を切り抜き（８ｍｍ×８ｍｍ×０．０４５ｍｍ^ｔ）、基板（２０ｍｍ×２７ｍｍ、０．４１ｍｍ厚、接続部金属：Ｃｕ（ＯＳＰ処理）、製品名：ＨＣＴＥＧ－Ｐ１１８０－０２、日立化成エレクトロニクス株式会社製）上に貼付した。その上に、はんだバンプ付き半導体チップ（チップサイズ：７．３ｍｍ×７．３ｍｍ×０．１５ｍｍ^ｔ、バンプ高さ：銅ピラー＋はんだ計約４５μｍ、バンプ数３２８ピン、ピッチ８０μｍ、製品名：ＳＭ４８７Ａ－ＨＣ－ＰＬＴ、住友商事九州株式会社製）を、熱圧着機（ＦＣＢ３、パナソニック株式会社製）を用いて、ステージ温度８０℃、仮圧着温度１３０℃、仮圧着時間２秒間の条件で仮圧着した。
工程２：仮圧着を行った半導体パッケージ（仮接続体）に対し、モールド装置（株式会社テクノマルチシ製）を用いて、封止用樹脂（製品名：ＣＥＬ－４００ＺＨＦ４０－ＭＡＮＧ、日立化成株式会社製）チップ上面の封止を行い、封止体（封止仮接続体）を形成した。
工程３（又は工程４）：得られた封止体に対し、上記熱圧着機（ＦＣＢ３、パナソニック株式会社製）を用いてステージ温度８０℃、圧着温度２８０℃で加熱処理を行い、封止接続体を作製した。
工程４（又は工程３）：得られた封止接続体に対し、バックグラインド装置（ＤＡＧ８１０、株式会社ＤＩＳＣＯ）を用いてチップ上面の封止材を研削し、チップ裏面（バンプを有する面とは反対側の表面）を露出した半導体装置を作製した。

（実施例２）
表２に示すように、工程３における加熱処理を、リフロー装置（熱風窒素リフロー炉ＳＮＲ－１０６５ＧＴ、千住金属工業株式会社製）を用いて行ったこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置を作製した。

（実施例３）
表２に示すように、工程３と工程４の順序を入れ替えて、封止体に対して研削を行った後に加熱処理（熱圧着）を行ったこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置を作製した。

（実施例４）
表２に示すように、工程３と工程４の順序を入れ替えて、封止体に対して研削を行った後に加熱処理（リフロー）を行ったこと以外は実施例２と同様にして、半導体装置を作製した。

（比較例１）
表２に示すように、工程４を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして、半導体装置を作製した。

（比較例２）
表２に示すように、工程４を行わなかったこと以外は実施例２と同様にして、半導体装置を作製した。

＜評価＞
（溶融粘度評価）
上記にて作製したフィルム状接着剤に対し、レオメーター（アントンパール ジャパン社製、ＭＣＲ３０１）及び治具（ディスポーザブルプレート（直径８ｍｍ）とディスポーザブルサンプルディッシュ）を用いて、サンプル厚み４００μｍ、昇温速度１０℃／分、周波数１Ｈｚ、の条件で、工程１（仮圧着温度：８０～１３０℃）における溶融粘度を測定した。結果を表２に示す。

（吸湿信頼性試験）
上記にて作製した半導体装置を、恒温恒湿器（ＰＲ－２ＫＰ、エスペック株式会社製）中に８０℃、６５％ＲＨの条件で１６８時間静置して吸湿させた。吸湿後の半導体装置を、リフロー炉で２６０℃中に３０秒の条件で熱処理した。吸湿及び熱処理（リフロー）後の半導体装置の内部を、超音波観察装置（ＩＮＳＩＧＨＴ－３００、インサイト株式会社製）を用いて観察し、各部材間（基板と接着剤層との間、半導体チップと接着剤層との間、半導体チップと封止材との間、基板と封止材との間、及び、封止材と接着剤層との間）の剥離の有無を確認した。いずれの箇所でも剥離が確認できなかった場合を「無」、いずれかの箇所で剥離が確認できた場合を「有」とした。結果を表２に示す。

１０…半導体チップ、１２…半導体チップ本体、１５…配線（接続部）、２０…基板（配線回路基板）、２２…基板本体、３０…接続バンプ、３２…バンプ（接続部）、３４…貫通電極、４０…接着剤層、５０…インターポーザ、６０…封止用樹脂、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００…半導体装置。

Claims (13)

1. 接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
   前記接続部は金属からなり、
   （ａ）前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、前記接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの前記接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
   （ｂ）前記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
   （ｃ）前記封止仮接続体を前記接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、
   （ｄ）前記封止接続体における前記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第四工程と、
   を備える、半導体装置の製造方法。
2. 接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの前記接続部が互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
   前記接続部は金属からなり、
   （ａ）前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、前記接続部の金属の融点より低い温度で、それぞれの前記接続部が互いに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
   （ｂ）前記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
   （ｃ）前記封止仮接続体における前記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第三工程と、
   （ｄ）前記封止仮接続体を前記接続部の金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第四工程と、
   を備える、半導体装置の製造方法。
3. 接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの前記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの前記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
   前記接続部及び前記接続バンプは金属からなり、
   （ａ）前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、前記接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの前記接続部が前記接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
   （ｂ）前記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
   （ｃ）前記封止仮接続体を前記接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第三工程と、
   （ｄ）前記封止接続体における前記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第四工程と、
   を備える、半導体装置の製造方法。
4. 接続部を有する半導体チップ及び接続部を有する配線回路基板を備え、それぞれの前記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置、又は、接続部を有する複数の半導体チップを備え、それぞれの前記接続部が接続バンプを介して互いに電気的に接続された半導体装置の製造方法であって、
   前記接続部及び前記接続バンプは金属からなり、
   （ａ）前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、間に半導体用接着剤を介した状態で、前記接続バンプの金属の融点より低い温度で、それぞれの前記接続部が前記接続バンプに接触するように圧着し、仮接続体を得る第一工程と、
   （ｂ）前記仮接続体の少なくとも一部を、封止用樹脂を用いて封止し、封止仮接続体を得る第二工程と、
   （ｃ）前記封止仮接続体における前記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する第三工程と、
   （ｄ）前記封止仮接続体を前記接続バンプの金属の融点以上の温度で加熱し、封止接続体を得る第四工程と、
   を備える、半導体装置の製造方法。
5. 前記封止用樹脂の少なくとも一部を研削する工程において、前記半導体チップの前記接続部を有する面とは反対側の面が露出するまで研削する、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第一工程では、前記半導体チップ及び前記配線回路基板、又は、前記半導体チップ同士を、対向する一対の押圧部材で挟むことによって加熱及び加圧することにより、圧着する、請求項１～５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記半導体用接着剤が、重量平均分子量１００００以下の化合物及び硬化剤を含有し、８０～１３０℃における溶融粘度が６０００Ｐａ・ｓ以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記半導体用接着剤が、重量平均分子量１００００以下の化合物、硬化剤、及び下記一般式（１）で表されるシラノール化合物を含有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
   

   

   
   ［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。］
9. 前記Ｒ^１がフェニル基である、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記シラノール化合物が２５℃で固形である、請求項８又は９に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記半導体用接着剤が、重量平均分子量１００００超の高分子量成分を含有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記高分子量成分が、重量平均分子量３００００以上であり且つガラス転移温度が１００℃以下の成分である、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記半導体用接着剤がフィルム状である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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