JP2003110053A - フィルム被覆半導体素子とその製造方法 - Google Patents
フィルム被覆半導体素子とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱可塑性液晶ポリマーに由来する優れたガス
バリアー性、耐熱性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波
特性などの特性を保持したままで、無機材料に対する接
着力を高めて耐湿性に優れた実用的に十分高い信頼性を
有する半導体素子を提供する。 【解決手段】 光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱
可塑性ポリマーからなり、フッ素と酸素の混合ガスによ
って処理されたフィルムで、半導体素子を被覆する。
バリアー性、耐熱性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波
特性などの特性を保持したままで、無機材料に対する接
着力を高めて耐湿性に優れた実用的に十分高い信頼性を
有する半導体素子を提供する。 【解決手段】 光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱
可塑性ポリマーからなり、フッ素と酸素の混合ガスによ
って処理されたフィルムで、半導体素子を被覆する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的に異方性の
溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマー（以下、これを熱
可塑性液晶ポリマーと略称することがある）のフィルム
によって被覆されたＩＣチップ等の半導体素子およびそ
の製造方法に関する。本発明による半導体素子は、熱可
塑性液晶ポリマーに由来する優れたガスバリアー性、耐
熱性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波特性などの優れ
た特長を備え、しかも耐湿性に優れた実用的に十分高い
信頼性を有する。
溶融相を形成し得る熱可塑性ポリマー（以下、これを熱
可塑性液晶ポリマーと略称することがある）のフィルム
によって被覆されたＩＣチップ等の半導体素子およびそ
の製造方法に関する。本発明による半導体素子は、熱可
塑性液晶ポリマーに由来する優れたガスバリアー性、耐
熱性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波特性などの優れ
た特長を備え、しかも耐湿性に優れた実用的に十分高い
信頼性を有する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣチップの実装密度はますます
高まりを見せており、半導体素子の耐湿性に関する信頼
性を確保するための技術開発も進んでいる。具体的に
は、ＩＣチップ単体（フリップチップまたはベアチップ
と称される）の表面にポリイミド薄膜を形成する方法や
窒化ケイ素などの薄膜（パッシベーション膜と称され
る）を形成する方法、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ
またはスモールサイズパッケージと称される）のインタ
ーポーザ（封止樹脂）としてポリイミドフィルムを用い
る方法等が知られている。
高まりを見せており、半導体素子の耐湿性に関する信頼
性を確保するための技術開発も進んでいる。具体的に
は、ＩＣチップ単体（フリップチップまたはベアチップ
と称される）の表面にポリイミド薄膜を形成する方法や
窒化ケイ素などの薄膜（パッシベーション膜と称され
る）を形成する方法、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ
またはスモールサイズパッケージと称される）のインタ
ーポーザ（封止樹脂）としてポリイミドフィルムを用い
る方法等が知られている。
【０００３】一方、低吸湿性、ガスバリアー性、耐熱
性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波特性などに優れた
特性を有する熱可塑性液晶ポリマーの成型体は、近年各
種技術分野において有用な材料として注目されている。
その具体例としては、各種ガス類の気密封止材料、フレ
キシブルプリント配線板などの電子回路基板材料、コネ
クターやソケットなどの電気・電子部品を挙げることが
できる。なかでも、電子回路基板用途では、高速化、小
型化、軽量化の要求が強いが、熱可塑性液晶ポリマーは
特に高周波領域において誘電率や誘電正接が低くて優れ
た電気特性を有すること、接着剤を用いずに銅箔などの
金属と熱積層できること、および他のポリマーと比較し
て吸水率が非常に低くて吸湿寸法安定性に優れているの
で、これらの特長を活かした種々の製品化が急速に進め
られている。また、熱可塑性液晶ポリマーの電気特性
は、ポリイミドなど既存の有機絶縁材と比較して明らか
に優れており、特にギガヘルツ帯では高周波用基板とし
て実績のあるテフロン（登録商標：ポリ四フッ化エチレ
ン）基材に匹敵する。
性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波特性などに優れた
特性を有する熱可塑性液晶ポリマーの成型体は、近年各
種技術分野において有用な材料として注目されている。
その具体例としては、各種ガス類の気密封止材料、フレ
キシブルプリント配線板などの電子回路基板材料、コネ
クターやソケットなどの電気・電子部品を挙げることが
できる。なかでも、電子回路基板用途では、高速化、小
型化、軽量化の要求が強いが、熱可塑性液晶ポリマーは
特に高周波領域において誘電率や誘電正接が低くて優れ
た電気特性を有すること、接着剤を用いずに銅箔などの
金属と熱積層できること、および他のポリマーと比較し
て吸水率が非常に低くて吸湿寸法安定性に優れているの
で、これらの特長を活かした種々の製品化が急速に進め
られている。また、熱可塑性液晶ポリマーの電気特性
は、ポリイミドなど既存の有機絶縁材と比較して明らか
に優れており、特にギガヘルツ帯では高周波用基板とし
て実績のあるテフロン（登録商標：ポリ四フッ化エチレ
ン）基材に匹敵する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のポリイミド薄膜
またはポリイミドフィルムを用いた半導体素子は、ポリ
イミド自体の吸湿性が無視できない程度に大きいため、
依然として耐湿性に関する信頼性に問題がある。
またはポリイミドフィルムを用いた半導体素子は、ポリ
イミド自体の吸湿性が無視できない程度に大きいため、
依然として耐湿性に関する信頼性に問題がある。
【０００５】一方、熱可塑性液晶ポリマーの基本的な分
子骨格は、芳香族炭化水素基および／または脂肪族炭化
水素基が極性基を介して結合したものであるが、１分子
中に存在する極性基の数が少なく、また芳香族炭化水素
基が極性基の活性を空間的に阻害するために、シリコン
ウェハや窒化ケイ素膜に対する接着力（以下、これを剥
離強度と称することがある）を充分に高めることができ
ず、この接着力の低いことが耐湿性向上のネックとな
る。
子骨格は、芳香族炭化水素基および／または脂肪族炭化
水素基が極性基を介して結合したものであるが、１分子
中に存在する極性基の数が少なく、また芳香族炭化水素
基が極性基の活性を空間的に阻害するために、シリコン
ウェハや窒化ケイ素膜に対する接着力（以下、これを剥
離強度と称することがある）を充分に高めることができ
ず、この接着力の低いことが耐湿性向上のネックとな
る。
【０００６】そこで、本発明は、熱可塑性液晶ポリマー
のフィルムによって被覆された半導体素子であって、熱
可塑性液晶ポリマーに由来する優れたガスバリアー性、
耐熱性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波特性などの特
性を保持したままで、耐湿性に優れた実用的に十分高い
信頼性を有する半導体素子を提供することを目的とす
る。
のフィルムによって被覆された半導体素子であって、熱
可塑性液晶ポリマーに由来する優れたガスバリアー性、
耐熱性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波特性などの特
性を保持したままで、耐湿性に優れた実用的に十分高い
信頼性を有する半導体素子を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、熱可塑性
液晶ポリマーフィルムとシリコンウェハや窒化ケイ素膜
などの無機材料との接着力を高める技術について鋭意研
究を行った結果、熱可塑性液晶ポリマーからなり、フッ
素と酸素の混合ガスで処理したフィルムを使用すれば良
好な結果が得られることを見出し、本発明を完成するに
至った。
液晶ポリマーフィルムとシリコンウェハや窒化ケイ素膜
などの無機材料との接着力を高める技術について鋭意研
究を行った結果、熱可塑性液晶ポリマーからなり、フッ
素と酸素の混合ガスで処理したフィルムを使用すれば良
好な結果が得られることを見出し、本発明を完成するに
至った。
【０００８】本発明の半導体素子は、熱可塑性液晶ポリ
マーからなり、フッ素と酸素の混合ガスによって処理さ
れたフィルムにより被覆されてなるものである。
マーからなり、フッ素と酸素の混合ガスによって処理さ
れたフィルムにより被覆されてなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に使用される熱可塑性液晶
ポリマー（光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマ
ー）は特に限定されるものではないが、その具体例とし
て、以下に例示する化合物およびその誘導体から導かれ
る公知のサーモトロピック液晶ポリエステルおよびサー
モトロピック液晶ポリエステルアミドを挙げることがで
きる。但し、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリ
マーを得るためには、繰り返し単位の好適な組み合わせ
が必要とされることは言うまでもない。また、熱可塑性
液晶ポリマーフィルムには、滑剤、酸化防止剤などの添
加剤が適量配合されていてもよい。
ポリマー（光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリマ
ー）は特に限定されるものではないが、その具体例とし
て、以下に例示する化合物およびその誘導体から導かれ
る公知のサーモトロピック液晶ポリエステルおよびサー
モトロピック液晶ポリエステルアミドを挙げることがで
きる。但し、光学的に異方性の溶融相を形成し得るポリ
マーを得るためには、繰り返し単位の好適な組み合わせ
が必要とされることは言うまでもない。また、熱可塑性
液晶ポリマーフィルムには、滑剤、酸化防止剤などの添
加剤が適量配合されていてもよい。
【００１０】（１）芳香族または脂肪族ジヒドロキシ化
合物（代表例は表１参照）
合物（代表例は表１参照）
【００１１】
【表１】
【００１２】（２）芳香族または脂肪族ジカルボン酸
（代表例は表２参照）
（代表例は表２参照）
【００１３】
【表２】
【００１４】（３）芳香族ヒドロキシカルボン酸（代表
例は表３参照）
例は表３参照）
【００１５】
【表３】
【００１６】（４）芳香族ジアミン、芳香族ヒドロキシ
アミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参
照）
アミンまたは芳香族アミノカルボン酸（代表例は表４参
照）
【００１７】
【表４】
【００１８】これらの原料化合物から得られる熱可塑性
液晶ポリマーの代表例として表５に示す構造単位を有す
る共重合体（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。
液晶ポリマーの代表例として表５に示す構造単位を有す
る共重合体（ａ）〜（ｅ）を挙げることができる。
【００１９】
【表５】
【００２０】熱可塑性液晶ポリマーフィルムの厚みは特
に限定されるものではないが、厚さ０．５ｍｍ以下、よ
り好ましくは厚さ０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍのフィルム
が好適に使用される。
に限定されるものではないが、厚さ０．５ｍｍ以下、よ
り好ましくは厚さ０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍのフィルム
が好適に使用される。
【００２１】これらの熱可塑性液晶ポリマーフィルム
は、例えば、熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得ら
れる。任意の押出成形法がこの目的のために使用される
が、周知のＴダイ法、インフレーション法等が工業的に
有利である。特にインフレーション法は、フィルムのＭ
Ｄ方向だけでなくＴＤ方向にも応力が加えられ、ＭＤ方
向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質
のバランスのとれたフィルムが得られるので、より好適
である。
は、例えば、熱可塑性液晶ポリマーを押出成形して得ら
れる。任意の押出成形法がこの目的のために使用される
が、周知のＴダイ法、インフレーション法等が工業的に
有利である。特にインフレーション法は、フィルムのＭ
Ｄ方向だけでなくＴＤ方向にも応力が加えられ、ＭＤ方
向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱的性質
のバランスのとれたフィルムが得られるので、より好適
である。
【００２２】さらに詳しく述べると、熱可塑性液晶ポリ
マーは溶融押出成型時における配向性が高いために、熱
可塑性液晶ポリマーから製造されたフィルムの機械的性
質および熱的性質の異方性が高くなり易い傾向を有して
いる。すなわち、熱可塑性液晶ポリマーをＴダイから溶
融押出成形すれば、機械軸方向（以下、ＭＤ方向とい
う）にのみ剪断応力または応力が加えられるため、一軸
配向フィルムが得られる。この一軸配向フィルムは、Ｍ
Ｄ方向における引張弾性率および機械的強度が高いもの
の、ＭＤ方向に直交する方向（以下、ＴＤ方向という）
におけるこれらの値が低く、ＭＤ方向に切れ目が発生し
易いという欠点があるだけではなく、加熱時の寸法変化
率がＭＤ方向とＴＤ方向で異なるため、フィルムが反り
返るという欠点を有する。この機械的性質および熱的性
質の異方性を改良するためには、熱可塑性液晶ポリマー
の溶融押出成形にインフレーション法を好適に採用でき
る。これを採用すれば、フィルムのＭＤ方向だけでなく
ＴＤ方向にも応力が加えられるため、ＭＤ方向の切れ目
が発生しにくい二軸配向フィルムが得られる。また、イ
ンフレーション法によれば、ＭＤ方向とＴＤ方向との間
における機械的性質および熱的性質のバランスのとれた
フィルムを得ることもできる。
マーは溶融押出成型時における配向性が高いために、熱
可塑性液晶ポリマーから製造されたフィルムの機械的性
質および熱的性質の異方性が高くなり易い傾向を有して
いる。すなわち、熱可塑性液晶ポリマーをＴダイから溶
融押出成形すれば、機械軸方向（以下、ＭＤ方向とい
う）にのみ剪断応力または応力が加えられるため、一軸
配向フィルムが得られる。この一軸配向フィルムは、Ｍ
Ｄ方向における引張弾性率および機械的強度が高いもの
の、ＭＤ方向に直交する方向（以下、ＴＤ方向という）
におけるこれらの値が低く、ＭＤ方向に切れ目が発生し
易いという欠点があるだけではなく、加熱時の寸法変化
率がＭＤ方向とＴＤ方向で異なるため、フィルムが反り
返るという欠点を有する。この機械的性質および熱的性
質の異方性を改良するためには、熱可塑性液晶ポリマー
の溶融押出成形にインフレーション法を好適に採用でき
る。これを採用すれば、フィルムのＭＤ方向だけでなく
ＴＤ方向にも応力が加えられるため、ＭＤ方向の切れ目
が発生しにくい二軸配向フィルムが得られる。また、イ
ンフレーション法によれば、ＭＤ方向とＴＤ方向との間
における機械的性質および熱的性質のバランスのとれた
フィルムを得ることもできる。
【００２３】熱可塑性液晶ポリマーフィルムのなかで
も、分子配向度（ＳＯＲ）が１．３以下のフィルムは、
ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱
的性質のバランスが良好であるので、より実用性が高
い。本発明に用いる熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、
その適用分野によって必要とされる分子配向度ＳＯＲは
当然異なるが、ＳＯＲ≧１．５の場合は熱可塑性液晶ポ
リマー分子の配向の偏りが著しいためにフィルムが硬く
なり、かつＭＤ方向に裂け易い。加熱時の反りがないな
どの形態安定性が必要とされる適用分野の場合には、Ｓ
ＯＲ≦１．３であることが望ましく、特に加熱時の反り
をほとんど無くす必要がある場合には、ＳＯＲ≦１．０
３であることが望ましい。
も、分子配向度（ＳＯＲ）が１．３以下のフィルムは、
ＭＤ方向とＴＤ方向との間における機械的性質および熱
的性質のバランスが良好であるので、より実用性が高
い。本発明に用いる熱可塑性液晶ポリマーフィルムは、
その適用分野によって必要とされる分子配向度ＳＯＲは
当然異なるが、ＳＯＲ≧１．５の場合は熱可塑性液晶ポ
リマー分子の配向の偏りが著しいためにフィルムが硬く
なり、かつＭＤ方向に裂け易い。加熱時の反りがないな
どの形態安定性が必要とされる適用分野の場合には、Ｓ
ＯＲ≦１．３であることが望ましく、特に加熱時の反り
をほとんど無くす必要がある場合には、ＳＯＲ≦１．０
３であることが望ましい。
【００２４】ここで、分子配向度ＳＯＲ（Segment Orie
ntation Ratio ）とは、分子で構成されるセグメントに
ついての分子配向の度合いを与える指標をいい、一般的
なＭＯＲ（Molecular Orientation Ratio ）とは異な
り、物体の厚さを考慮した値である。この分子配向度Ｓ
ＯＲは、以下のように算出される。
ntation Ratio ）とは、分子で構成されるセグメントに
ついての分子配向の度合いを与える指標をいい、一般的
なＭＯＲ（Molecular Orientation Ratio ）とは異な
り、物体の厚さを考慮した値である。この分子配向度Ｓ
ＯＲは、以下のように算出される。
【００２５】まず、周知のマイクロ波分子配向度測定機
において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、マイクロ
波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイク
ロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイ
クロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定され
る。そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値
（屈折率と称する）が算出される。ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ）
×［１−νmax ／νｏ］ただし、Ｚｏは装置定数、△ｚ
は物体の平均厚、νmax はマイクロ波の振動数を変化さ
せたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、
νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の
最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
において、熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、マイクロ
波の進行方向にフィルム面が垂直になるように、マイク
ロ波共振導波管中に挿入し、該フィルムを透過したマイ
クロ波の電場強度（マイクロ波透過強度）が測定され
る。そして、この測定値に基づいて、次式により、ｍ値
（屈折率と称する）が算出される。ｍ＝（Ｚｏ／△ｚ）
×［１−νmax ／νｏ］ただし、Ｚｏは装置定数、△ｚ
は物体の平均厚、νmax はマイクロ波の振動数を変化さ
せたとき、最大のマイクロ波透過強度を与える振動数、
νｏは平均厚ゼロのとき（すなわち物体がないとき）の
最大マイクロ波透過強度を与える振動数である。
【００２６】次に、マイクロ波の振動方向に対する物体
の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向
と、物体の分子が最もよく配向されている方向であっ
て、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致して
いるときのｍ値をｍ0 、回転角が９０°のときのｍ値
をｍ90として、分子配向度ＳＯＲはｍ0 ／ｍ90により算
出される。
の回転角が０°のとき、つまり、マイクロ波の振動方向
と、物体の分子が最もよく配向されている方向であっ
て、最小マイクロ波透過強度を与える方向とが合致して
いるときのｍ値をｍ0 、回転角が９０°のときのｍ値
をｍ90として、分子配向度ＳＯＲはｍ0 ／ｍ90により算
出される。
【００２７】また、熱可塑性液晶ポリマーフィルムをＩ
Ｃチップなどの半導体素子の表面に被覆する場合、両者
の接着界面における応力集中を避け、クラックの発生を
抑制するために、両者の熱膨張係数を互いにほぼ等しく
することが望ましい。具体的には、熱可塑性液晶ポリマ
ーの熱膨張係数は、−５〜１０ｐｐｍ／℃であることが
好ましく、０〜５ｐｐｍ／℃であることがより好まし
い。
Ｃチップなどの半導体素子の表面に被覆する場合、両者
の接着界面における応力集中を避け、クラックの発生を
抑制するために、両者の熱膨張係数を互いにほぼ等しく
することが望ましい。具体的には、熱可塑性液晶ポリマ
ーの熱膨張係数は、−５〜１０ｐｐｍ／℃であることが
好ましく、０〜５ｐｐｍ／℃であることがより好まし
い。
【００２８】本発明において使用される熱可塑性液晶ポ
リマーの融点は、所望の耐熱性および加工性を有するフ
ィルムを得るために、約２００〜約４００℃の範囲内、
とりわけ約２５０〜約３５０℃の範囲内であることが好
ましい。なかでも、半田リフロー工程を通過する場合に
は、約２８０℃以上の融点を有する熱可塑性液晶ポリマ
ーが好適に用いられる。
リマーの融点は、所望の耐熱性および加工性を有するフ
ィルムを得るために、約２００〜約４００℃の範囲内、
とりわけ約２５０〜約３５０℃の範囲内であることが好
ましい。なかでも、半田リフロー工程を通過する場合に
は、約２８０℃以上の融点を有する熱可塑性液晶ポリマ
ーが好適に用いられる。
【００２９】そして本発明では、以上の熱可塑性液晶ポ
リマーからなるフィルムを、フッ素と酸素の混合ガスで
処理してなるフィルムを使用する。混合ガスにおけるフ
ッ素の濃度は0.01〜1.00体積%、酸素の濃度は99.00〜9
9.99体積%の範囲から選ばれるが、フッ素の濃度を精度
良く制御する目的においては、0.10〜1.00体積%、酸素
の濃度は99.00〜99.90体積%の範囲が好ましい。混合ガ
スによる処理は、通常0〜50℃、好ましくは10〜30℃の
範囲の温度、また、通常数秒〜数分、好ましくは10秒〜
1分の範囲の時間で実施される。
リマーからなるフィルムを、フッ素と酸素の混合ガスで
処理してなるフィルムを使用する。混合ガスにおけるフ
ッ素の濃度は0.01〜1.00体積%、酸素の濃度は99.00〜9
9.99体積%の範囲から選ばれるが、フッ素の濃度を精度
良く制御する目的においては、0.10〜1.00体積%、酸素
の濃度は99.00〜99.90体積%の範囲が好ましい。混合ガ
スによる処理は、通常0〜50℃、好ましくは10〜30℃の
範囲の温度、また、通常数秒〜数分、好ましくは10秒〜
1分の範囲の時間で実施される。
【００３０】混合ガスによる処理は、熱可塑性液晶ポリ
マーフィルムの片面または両面を混合ガスと接触させる
ことによって実施される。本発明においては、混合ガス
による処理前に比べ、処理されたフィルム面の単位面積
当たりの重量増加が０．１〜５．０μｇ／ｃｍ２である
フィルムを使用することが好ましい。重量増加が上記の
範囲内であるフィルムは、シリコンウェハおよび窒化ケ
イ素膜との接着力が充分に高められている。
マーフィルムの片面または両面を混合ガスと接触させる
ことによって実施される。本発明においては、混合ガス
による処理前に比べ、処理されたフィルム面の単位面積
当たりの重量増加が０．１〜５．０μｇ／ｃｍ２である
フィルムを使用することが好ましい。重量増加が上記の
範囲内であるフィルムは、シリコンウェハおよび窒化ケ
イ素膜との接着力が充分に高められている。
【００３１】混合ガスによる処理は、密閉された反応容
器中に熱可塑性液晶ポリマーフィルムを導入し、容器内
を排気した後、フッ素と酸素の混合ガスを導入するバッ
チ式処理方法、または予めフッ素と酸素の混合ガスで反
応容器内を置換した後、熱可塑性液晶ポリマーフィルム
を通過させて接触させる連続式処理方法などが採用され
る。
器中に熱可塑性液晶ポリマーフィルムを導入し、容器内
を排気した後、フッ素と酸素の混合ガスを導入するバッ
チ式処理方法、または予めフッ素と酸素の混合ガスで反
応容器内を置換した後、熱可塑性液晶ポリマーフィルム
を通過させて接触させる連続式処理方法などが採用され
る。
【００３２】混合ガスによって処理された後の熱可塑性
液晶ポリマーフィルムをＩＣチップなどの半導体素子の
表面に被覆する方法は、ＩＣチップの表面に熱可塑性液
晶ポリマーフィルムを配置し、例えば真空熱プレス機等
を用いて両者を熱圧着する方法が例示できる。この被覆
方法には，プレス成形法その他の方法が用いられる。
液晶ポリマーフィルムをＩＣチップなどの半導体素子の
表面に被覆する方法は、ＩＣチップの表面に熱可塑性液
晶ポリマーフィルムを配置し、例えば真空熱プレス機等
を用いて両者を熱圧着する方法が例示できる。この被覆
方法には，プレス成形法その他の方法が用いられる。
【００３３】また、必要に応じて、ＩＣチップの表面に
貼り付ける前または後の熱可塑性液晶ポリマーフィルム
に、炭酸ガスレーザー等を用いて穿孔を形成した後に、
この穿孔部に導電材料を充填することにより、半導体素
子上の電極パッドと液晶ポリマーフィルム上面の電極パ
ッドを導通させることができる。
貼り付ける前または後の熱可塑性液晶ポリマーフィルム
に、炭酸ガスレーザー等を用いて穿孔を形成した後に、
この穿孔部に導電材料を充填することにより、半導体素
子上の電極パッドと液晶ポリマーフィルム上面の電極パ
ッドを導通させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態にか
かる半導体素子を示す図である。同図はＩＣチップ1の
断面構造を示しており、２はシリコンウエハ、３はその
表面に施された窒化ケイ素膜(パッシベーション膜)、４
は電極パッドである。また、５は窒化ケイ素膜３の表面
に施された絶縁層、６は電極パッド４と通電可能に絶縁
層５上に設けられた再配置配線である。そして、７は絶
縁層５と再配置配線６の上に全体を覆うように設けられ
た層である。同図の実施形態では、層７の再配置配線６
との対向部位に穿孔７１を形成し、これに導電材料８を
充填させている。また、図中、９は半田ボールである。
ここで、絶縁層５は、フッ素と酸素の混合ガスによって
処理された熱可塑性液晶ポリマーフィルムによって形成
されている。また、層７は、フッ素と酸素の混合ガスに
よって処理された後の熱可塑性液晶ポリマーフィルムに
よって形成することが好ましいが、該混合ガスによって
処理する前の熱可塑性液晶ポリマーフィルムによって形
成してもよいし、例えば、ポリイミド、ポリ（ビスマレ
イミド）等のその他の樹脂によって形成してもよい。
かる半導体素子を示す図である。同図はＩＣチップ1の
断面構造を示しており、２はシリコンウエハ、３はその
表面に施された窒化ケイ素膜(パッシベーション膜)、４
は電極パッドである。また、５は窒化ケイ素膜３の表面
に施された絶縁層、６は電極パッド４と通電可能に絶縁
層５上に設けられた再配置配線である。そして、７は絶
縁層５と再配置配線６の上に全体を覆うように設けられ
た層である。同図の実施形態では、層７の再配置配線６
との対向部位に穿孔７１を形成し、これに導電材料８を
充填させている。また、図中、９は半田ボールである。
ここで、絶縁層５は、フッ素と酸素の混合ガスによって
処理された熱可塑性液晶ポリマーフィルムによって形成
されている。また、層７は、フッ素と酸素の混合ガスに
よって処理された後の熱可塑性液晶ポリマーフィルムに
よって形成することが好ましいが、該混合ガスによって
処理する前の熱可塑性液晶ポリマーフィルムによって形
成してもよいし、例えば、ポリイミド、ポリ（ビスマレ
イミド）等のその他の樹脂によって形成してもよい。
【００３５】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例により何ら限定されるもので
はない。なお、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとシリコ
ンウェハや窒化ケイ素との接着力、半導体素子の耐湿
性、および熱可塑性液晶ポリマーの融点は以下の方法に
より測定した。
が、本発明はこれら実施例により何ら限定されるもので
はない。なお、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとシリコ
ンウェハや窒化ケイ素との接着力、半導体素子の耐湿
性、および熱可塑性液晶ポリマーの融点は以下の方法に
より測定した。
【００３６】接着力
シリコンウェハまたは窒化ケイ素膜に熱可塑性液晶ポリ
マーフィルムを熱圧着して得られた試験片を１ｃｍ幅に
切り出し、平板とシリコンウェハまたは窒化ケイ素膜を
両面接着材で固定して、１８０°方向に熱可塑性液晶ポ
リマーフィルムを５０ｍｍ／分の速度で剥離したときの
剥離強度を測定した。
マーフィルムを熱圧着して得られた試験片を１ｃｍ幅に
切り出し、平板とシリコンウェハまたは窒化ケイ素膜を
両面接着材で固定して、１８０°方向に熱可塑性液晶ポ
リマーフィルムを５０ｍｍ／分の速度で剥離したときの
剥離強度を測定した。
【００３７】耐湿性
熱可塑性液晶ポリマーフィルムを、圧力センサ用ＩＣチ
ップ表面に貼り付けた半導体素子を作製した後、炭酸ガ
スレーザーを用いてシリコンウェハ上のアルミ電極パッ
ドに貫通する孔径８０μｍの穿孔を形成した。次に、こ
の穿孔部分に導電性樹脂を充填し、さらに熱可塑性液晶
ポリマーフィルムの上面側に厚さ１８μｍの電解銅箔を
熱圧着した後、所定の配線を形成した。そして、この半
導体素子を、温度１２１℃、相対湿度１００％、気圧２
ａｔｍの環境下に１００時間暴露した後に、その動作機
能を評価した。
ップ表面に貼り付けた半導体素子を作製した後、炭酸ガ
スレーザーを用いてシリコンウェハ上のアルミ電極パッ
ドに貫通する孔径８０μｍの穿孔を形成した。次に、こ
の穿孔部分に導電性樹脂を充填し、さらに熱可塑性液晶
ポリマーフィルムの上面側に厚さ１８μｍの電解銅箔を
熱圧着した後、所定の配線を形成した。そして、この半
導体素子を、温度１２１℃、相対湿度１００％、気圧２
ａｔｍの環境下に１００時間暴露した後に、その動作機
能を評価した。
【００３８】融点
示差走査熱量計を用いて、供試フィルムを２０℃／分の
速度で昇温して完全に溶融させた後、溶融物を５０℃／
分の速度で５０℃まで急冷し、再び２０℃／分の速度で
昇温した時に現れる吸熱ピーク温度を測定した。
速度で昇温して完全に溶融させた後、溶融物を５０℃／
分の速度で５０℃まで急冷し、再び２０℃／分の速度で
昇温した時に現れる吸熱ピーク温度を測定した。
【００３９】参考例１
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフト
エ酸の共重合物で、融点が２８３℃である熱可塑性液晶
ポリマーを溶融押出し、インフレーション成形法により
膜厚が５０μｍ、分子配向度ＳＯＲが１．０２、熱膨張
係数６ｐｐｍ／℃のフィルムを得た。この熱可塑性液晶
ポリマーフィルムをフィルムＡとする。
エ酸の共重合物で、融点が２８３℃である熱可塑性液晶
ポリマーを溶融押出し、インフレーション成形法により
膜厚が５０μｍ、分子配向度ＳＯＲが１．０２、熱膨張
係数６ｐｐｍ／℃のフィルムを得た。この熱可塑性液晶
ポリマーフィルムをフィルムＡとする。
【００４０】参考例２
ｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフト
エ酸の共重合物で、融点が３３０℃である熱可塑性液晶
ポリマーを溶融押出し、インフレーション成形法により
膜厚が２５μｍ、分子配向度ＳＯＲが１．０１、熱膨張
係数８ｐｐｍ／℃のフィルムを得た。この熱可塑性液晶
ポリマーフィルムをフィルムＢとする。
エ酸の共重合物で、融点が３３０℃である熱可塑性液晶
ポリマーを溶融押出し、インフレーション成形法により
膜厚が２５μｍ、分子配向度ＳＯＲが１．０１、熱膨張
係数８ｐｐｍ／℃のフィルムを得た。この熱可塑性液晶
ポリマーフィルムをフィルムＢとする。
【００４１】実施例１
参考例１で得たフィルムＡを、フィルムの両面が処理さ
れるようにニッケルメッシュ上に乗せてステンレス製反
応容器内に入れ、真空排気後、フッ素と酸素の混合ガス
〔フッ素／酸素＝0.3/99.7（体積比）〕を導入して101.
3kPa（760Torr）とした。室温で40秒反応後、混合ガス
を真空排気し、反応容器を窒素で置換した後、フィルム
を取り出した。このフィルムを温度25℃、相対湿度60％
の雰囲気で3日間養生したところ、処理されたフィルム
面の単位面積当たりの重量増加は０．５μｇ／ｃｍ２で
あった。
れるようにニッケルメッシュ上に乗せてステンレス製反
応容器内に入れ、真空排気後、フッ素と酸素の混合ガス
〔フッ素／酸素＝0.3/99.7（体積比）〕を導入して101.
3kPa（760Torr）とした。室温で40秒反応後、混合ガス
を真空排気し、反応容器を窒素で置換した後、フィルム
を取り出した。このフィルムを温度25℃、相対湿度60％
の雰囲気で3日間養生したところ、処理されたフィルム
面の単位面積当たりの重量増加は０．５μｇ／ｃｍ２で
あった。
【００４２】次に、上記の熱可塑性液晶ポリマーフィル
ムを（イ）シリコンウェハ（三菱マテリアルシリコン株
式会社製、ポリッシュト・ウェーハ（商品名））および
（ロ）プラズマＣＶＤ法によって該シリコンウェハ上に
形成した窒化ケイ素膜の上に配置し、真空熱プレス機を
用いて、温度２９０℃、圧力３０ｋｇ／ｃｍ２、時間１
０分の条件で熱圧着して、それぞれの積層体を得た。得
られた積層体の接着力を表６に示す。
ムを（イ）シリコンウェハ（三菱マテリアルシリコン株
式会社製、ポリッシュト・ウェーハ（商品名））および
（ロ）プラズマＣＶＤ法によって該シリコンウェハ上に
形成した窒化ケイ素膜の上に配置し、真空熱プレス機を
用いて、温度２９０℃、圧力３０ｋｇ／ｃｍ２、時間１
０分の条件で熱圧着して、それぞれの積層体を得た。得
られた積層体の接着力を表６に示す。
【００４３】また、真空熱プレス機を用いて、温度２９
０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ２、時間３分の条件で熱可塑
性液晶ポリマーフィルムを貼り付けた半導体素子の耐湿
性を評価した結果、良好な信頼性を示した。
０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ２、時間３分の条件で熱可塑
性液晶ポリマーフィルムを貼り付けた半導体素子の耐湿
性を評価した結果、良好な信頼性を示した。
【００４４】実施例２
参考例２で得たフィルムＢを、フィルムの両面が処理さ
れるようにニッケルメッシュ上に乗せてステンレス製反
応容器内に入れ、真空排気後、フッ素と酸素の混合ガス
〔フッ素／酸素＝0.8/99.2（体積比）〕を導入して101.
3kPa（760Torr）とした。室温で20秒反応後、混合ガス
を真空排気し、反応容器を窒素で置換した後、フィルム
を取り出した。このフィルムを温度25℃、相対湿度60％
の雰囲気で3日間養生したところ、処理されたフィルム
面の単位面積当たりの重量増加は０．８μｇ／ｃｍ２で
あった。
れるようにニッケルメッシュ上に乗せてステンレス製反
応容器内に入れ、真空排気後、フッ素と酸素の混合ガス
〔フッ素／酸素＝0.8/99.2（体積比）〕を導入して101.
3kPa（760Torr）とした。室温で20秒反応後、混合ガス
を真空排気し、反応容器を窒素で置換した後、フィルム
を取り出した。このフィルムを温度25℃、相対湿度60％
の雰囲気で3日間養生したところ、処理されたフィルム
面の単位面積当たりの重量増加は０．８μｇ／ｃｍ２で
あった。
【００４５】次に、上記の熱可塑性液晶ポリマーフィル
ムを（イ）シリコンウェハ（三菱マテリアルシリコン株
式会社製、ポリッシュト・ウェーハ（商品名））および
（ロ）プラズマＣＶＤ法によって該シリコンウェハ上に
形成した窒化ケイ素膜の上に配置し、真空熱プレス機を
用いて、温度３４０℃、圧力３０ｋｇ／ｃｍ２、時間１
０分の条件で熱圧着して、それぞれの積層体を得た。得
られた積層体における接着力を表６に示す。
ムを（イ）シリコンウェハ（三菱マテリアルシリコン株
式会社製、ポリッシュト・ウェーハ（商品名））および
（ロ）プラズマＣＶＤ法によって該シリコンウェハ上に
形成した窒化ケイ素膜の上に配置し、真空熱プレス機を
用いて、温度３４０℃、圧力３０ｋｇ／ｃｍ２、時間１
０分の条件で熱圧着して、それぞれの積層体を得た。得
られた積層体における接着力を表６に示す。
【００４６】また、真空熱プレス機を用いて、温度３４
０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ２、時間３分の条件で熱可塑
性液晶ポリマーフィルムを貼り付けた半導体素子の耐湿
性を評価した結果、良好な信頼性を示した。
０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ２、時間３分の条件で熱可塑
性液晶ポリマーフィルムを貼り付けた半導体素子の耐湿
性を評価した結果、良好な信頼性を示した。
【００４７】比較例１
参考例１で得たフィルムＡを用いて、混合ガスによる処
理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして、積
層体を得た。得られた積層体の剥離強度を表６に示す。
また、混合ガスによる処理を行わなかったこと以外は実
施例１と同様にして熱可塑性液晶ポリマーフィルムを貼
り付けた半導体素子の耐湿性を評価した結果、熱可塑性
液晶ポリマーフィルムと半導体素子の界面が部分的に剥
離しており、所望の機能を発現できなかった。
理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして、積
層体を得た。得られた積層体の剥離強度を表６に示す。
また、混合ガスによる処理を行わなかったこと以外は実
施例１と同様にして熱可塑性液晶ポリマーフィルムを貼
り付けた半導体素子の耐湿性を評価した結果、熱可塑性
液晶ポリマーフィルムと半導体素子の界面が部分的に剥
離しており、所望の機能を発現できなかった。
【００４８】比較例２
参考例２で得たフィルムＢを用いて、混合ガスによる処
理を行わなかったこと以外は実施例２と同様にして、積
層体を得た。得られた積層体の剥離強度を表６に示す。
また、混合ガスによる処理を行わなかったこと以外は実
施例２と同様にして熱可塑性液晶ポリマーフィルムを貼
り付けた半導体素子の耐湿性を評価した結果、熱可塑性
液晶ポリマーフィルムと半導体素子の界面が部分的に剥
離しており、所望の機能を発現できなかった。
理を行わなかったこと以外は実施例２と同様にして、積
層体を得た。得られた積層体の剥離強度を表６に示す。
また、混合ガスによる処理を行わなかったこと以外は実
施例２と同様にして熱可塑性液晶ポリマーフィルムを貼
り付けた半導体素子の耐湿性を評価した結果、熱可塑性
液晶ポリマーフィルムと半導体素子の界面が部分的に剥
離しており、所望の機能を発現できなかった。
【００４９】
【表６】
【００５０】以上の表から明らかなように、混合ガスに
よる処理を行わない熱可塑性液晶ポリマーフィルムを用
いた比較例１および２に比べ、混合ガスによる処理を行
った熱可塑性液晶ポリマーフィルムを用いた実施例１お
よび２では、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとシリコン
ウェハや窒化ケイ素膜との接着力がより強固なものとな
っていることがわかる。また、前記のとおり、耐湿性に
関しても高い信頼性が得られる。
よる処理を行わない熱可塑性液晶ポリマーフィルムを用
いた比較例１および２に比べ、混合ガスによる処理を行
った熱可塑性液晶ポリマーフィルムを用いた実施例１お
よび２では、熱可塑性液晶ポリマーフィルムとシリコン
ウェハや窒化ケイ素膜との接着力がより強固なものとな
っていることがわかる。また、前記のとおり、耐湿性に
関しても高い信頼性が得られる。
【００５１】
【発明の効果】本発明によれば、熱可塑性液晶ポリマー
のフィルムによって被覆された半導体素子であって、熱
可塑性液晶ポリマーに由来する優れたガスバリアー性、
耐熱性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波特性などの特
性を保持したままで、耐湿性に優れた実用的に十分高い
信頼性を有する半導体素子が提供される。
のフィルムによって被覆された半導体素子であって、熱
可塑性液晶ポリマーに由来する優れたガスバリアー性、
耐熱性、耐薬品性、高寸法安定性、高周波特性などの特
性を保持したままで、耐湿性に優れた実用的に十分高い
信頼性を有する半導体素子が提供される。
【図１】本発明の一実施形態にかかる半導体素子の断面
図である。
図である。
１…ＩＣチップ（半導体素子）、５…絶縁層。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 竹林 仁
香川県三豊郡大野原町中姫2181−２ 東洋
炭素株式会社内
(72)発明者 平岩 次郎
香川県三豊郡大野原町中姫2181−２ 東洋
炭素株式会社内
(72)発明者 東城 哲朗
香川県三豊郡大野原町中姫2181−２ 東洋
炭素株式会社内
Ｆターム(参考） 4F073 AA01 BA23 BA25 BA34 BB01
DA01 DA04
Claims (8)
- 【請求項１】 光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱
可塑性ポリマーからなり、フッ素ガスと酸素の混合ガス
によって処理されたフィルムにより被覆されてなる半導
体素子。 - 【請求項２】 シリコンウエハまたは窒化ケイ素の表面
の少なくとも一部がフィルムによって被覆されてなる請
求項１記載の半導体素子。 - 【請求項３】 フィルムの厚さが０．５ｍｍ以下である
請求項１または２に記載の半導体素子。 - 【請求項４】 混合ガスによる処理前に比べ、処理され
たフィルム面の単位面積当たりの質量増加が０．１〜
５．０μｇ／ｃｍ２であるフィルムによって被覆されて
なる請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体素
子。 - 【請求項５】 混合ガスの組成が、フッ素／酸素＝０．
０１／９９．９９〜１．００／９９．００（体積比）で
ある請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体素
子。 - 【請求項６】 熱可塑性ポリマーの融点が２８０℃以上
である請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体素
子。 - 【請求項７】 フィルムの分子配向度（ＳＯＲ）が１．
３以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の半
導体素子。 - 【請求項８】 光学的に異方性の溶融相を形成し得る熱
可塑性ポリマーからなるフィルムを、フッ素と酸素の混
合ガスによって処理した後、半導体素子の表面に被覆さ
せることからなる半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001303367A JP4860855B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | フィルム被覆半導体素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001303367A JP4860855B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | フィルム被覆半導体素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003110053A true JP2003110053A (ja) | 2003-04-11 |
| JP4860855B2 JP4860855B2 (ja) | 2012-01-25 |
Family
ID=19123464
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001303367A Expired - Fee Related JP4860855B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | フィルム被覆半導体素子とその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4860855B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2007013330A1 (ja) * | 2005-07-27 | 2009-02-05 | 株式会社クラレ | 熱可塑性液晶ポリマーフィルムで被覆した配線板の製造方法 |
| JP2010150460A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Takamatsu Teisan Kk | 高分子化合物の表面改質方法 |
| JP2014502690A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-02-03 | ティコナ・エルエルシー | 複雑な３次元構成を有する高温導管 |
| JP2021512207A (ja) * | 2018-01-22 | 2021-05-13 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 誘電材料 |
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| JPH10303327A (ja) * | 1997-04-23 | 1998-11-13 | Yamaichi Electron Co Ltd | 半導体チップの接点変換構造と該接点変換構造を有する半導体チップの製造法 |
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| JP2000273225A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-03 | Kuraray Co Ltd | 熱可塑性液晶ポリマーフィルムとその改質方法 |
| JP2001181422A (ja) * | 1999-11-03 | 2001-07-03 | Air Prod And Chem Inc | 物品表面の化学的性質改変方法及び装置 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001303367A patent/JP4860855B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPWO2007013330A1 (ja) * | 2005-07-27 | 2009-02-05 | 株式会社クラレ | 熱可塑性液晶ポリマーフィルムで被覆した配線板の製造方法 |
| JP4866853B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2012-02-01 | 株式会社クラレ | 熱可塑性液晶ポリマーフィルムで被覆した配線基板の製造方法 |
| US8771458B2 (en) | 2005-07-27 | 2014-07-08 | Kuraray Co., Ltd. | Method of making wiring boards covered by thermotropic liquid crystal polymer film |
| JP2010150460A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Takamatsu Teisan Kk | 高分子化合物の表面改質方法 |
| JP2014502690A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-02-03 | ティコナ・エルエルシー | 複雑な３次元構成を有する高温導管 |
| JP2021512207A (ja) * | 2018-01-22 | 2021-05-13 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 誘電材料 |
| JP7404272B2 (ja) | 2018-01-22 | 2023-12-25 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 誘電材料 |
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