CN102150261A - 半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物 - Google Patents

半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物 Download PDF

Info

Publication number
CN102150261A
CN102150261A CN200980135498XA CN200980135498A CN102150261A CN 102150261 A CN102150261 A CN 102150261A CN 200980135498X A CN200980135498X A CN 200980135498XA CN 200980135498 A CN200980135498 A CN 200980135498A CN 102150261 A CN102150261 A CN 102150261A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resin
semiconductor device
semiconductor element
substrate
resin combination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200980135498XA
Other languages
English (en)
Inventor
北村昌弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Publication of CN102150261A publication Critical patent/CN102150261A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/1815—Shape
    • H01L2924/1816—Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body
    • H01L2924/18161—Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body of a flip chip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供一种半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物，所述半导体装置(1)具有基板(2)、设置在基板(2)的至少一侧的半导体元件(3)、使填充基板(2)、半导体元件(3)和半导体元件(3)之间的第1树脂组合物固化而得到的第1树脂(4)、覆盖基板(2)和第1树脂(4)且在固化第1树脂组合物后使第2树脂组合物固化而得到的第2树脂(5)。本发明中，第1树脂(4)和第2树脂(5)的粘接强度在室温下为18MPa以上。

Description

半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物。
背景技术
近年来，伴随着半导体元件的大型化、半导体装置的多针化、多样化，对使用于半导体元件等周边的树脂材料的可靠性要求也变严格。目前，主要使用在引线架上粘接半导体元件且用树脂密封的半导体装置，近年来，由于多针化的限制，球栅阵列(BGA)这样的半导体装置增加。将搭载于BGA上的半导体元件连接在内插器(基板)上的方式有，通过引线键合将半导体元件连接在内插器上的方式、用倒装片将半导体元件连接在内插器上的方式等。
用倒装片将半导体元件连接在内插器上的方式的半导体装置中，为了提高可靠性，在通过凸块而电连接的半导体元件和基板的间隙中注入填充有底部填充材。
底部填充材一般由固化性树脂、固化剂、填充材料、低应力材料构成，利用毛细管现象等填充半导体装置的半导体元件、内插器、凸块的间隙。例如，在专利文献1中记载有含有低应力材料的底部填充材。另外，在专利文献2中公开有通过在密封用环氧树脂组合物中添加低应力材料来将该固化物的弹性模量调整到规定范围，使密合性、可靠性提高。
进而，近年来，为了提高通过倒装片将半导体元件连接在内插器上方式的半导体装置的耐冲击性及耐吸湿性，正在开发一种在用底部填充材密封半导体元件和内插器后，利用传递模用密封材料(以下称作模具材)进一步密封周围的半导体装置(例如：参照专利文献3)。
但是，在密封底部填充材后利用模具材进一步密封半导体元件的周围而得到的半导体装置中，在刚密封模具材后或温度变化大的严酷环境下(回流后或严酷的冷热循环环境下)，存在在底部填充材和模具材的界面产生剥离的问题。如果该界面产生剥离，就会促进半导体元件及对内插器的剥离，发生半导体装置的裂纹、浸入水分等，可靠性降低。另外，现有的底部填充材含有低应力材料，因此，有时在固化物表面渗出低应力材料。因此，有时存在底部填充材和模具材之间的密合性降低的问题。
专利文献1：日本特开2003-212963号公报
专利文献2：日本特开2004-256644号公报
专利文献3：日本特开2001-326304号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种上述结构的半导体装置，其中，构成半导体装置的底部填充材和模具材的粘接性优异，防止内部缺陷，提高半导体装置的可靠性。
通过下述的本发明实现该目的。
(1)一种半导体装置，其特征在于，具有：
基板、
设置在所述基板的至少一侧的半导体元件、
使填充所述基板、所述半导体元件及所述半导体元件之间的第1树脂组合物固化而得到的第1树脂、以及
覆盖所述基板和所述第1树脂、且在固化所述第1树脂组合物后使第2树脂组合物固化而得到的第2树脂，
所述第1树脂和所述第2树脂的粘接强度在室温下为18MPa以上。
(2)如(1)所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在260℃时为3MPa以上。
(3)一种半导体装置，其特征在于，具有：
基板、
设置在所述基板的至少一侧的半导体元件、
使填充所述基板和所述半导体元件之间的第1树脂组合物固化而得到的第1树脂、以及
覆盖所述基板、所述半导体元件和所述第1树脂并在固化所述第1树脂组合物后使第2树脂组合物固化而得到的第2树脂，
所述第1树脂和所述第2树脂的粘接强度在260℃时为3MPa以上。
(4)如(1)～(3)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在175℃时为7MPa以上。
(5)如(1)～(4)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂组合物含有室温下为液态的环氧树脂。
(6)如(1)～(5)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂组合物含有双酚型环氧树脂。
(7)如(1)～(6)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂组合物含有在1分子中具有3个以上环氧基的多官能环氧树脂。
(8)如(1)～(7)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂进一步含有固化剂、填充材料，不含低应力材料。
(9)如(8)所述的半导体装置，其特征在于，所述低应力材料为固态橡胶、液态橡胶或弹性体。
(10)如(1)～(9)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在室温下为20MPa以上。
(11)如(1)～(10)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在260℃时为4MPa以上。
(12)如(1)～(11)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在175℃时为9MPa以上。
(13)一种半导体装置，其特征在于，具有：
基板、
设置在所述基板的至少一侧的半导体元件、
使填充所述基板和所述半导体元件之间的第1树脂组合物固化而得到的第1树脂、以及
覆盖所述基板、所述半导体元件和所述第1树脂并在固化所述第1树脂组合物后使第2树脂组合物固化而得到的第2树脂，
所述第1树脂组合物含有在1分子中具有3个以上环氧基的多官能环氧树脂。
(14)如(13)所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂进一步含有固化剂、填充材料，不含低应力材料。
(15)如(14)所述的半导体装置，其特征在于，所述低应力材料为固态橡胶、液态橡胶或弹性体。
(16)如(1)～(15)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂覆盖所述半导体元件侧面的至少一部分。
(17)如(1)～(16)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体元件的上表面露出。
(18)如(13)～(17)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述多官能环氧树脂为3官能缩水甘油胺型环氧树脂。
(19)如(8)～(12)或(14)～(18)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述填充材料为球形二氧化硅。
(20)一种树脂组合物，其填充(1)～(20)中任一项所述的半导体装置的所述基板和所述半导体元件之间。
依照本发明，可以提高第1树脂和上述第2树脂的粘接性、提高半导体装置的可靠性。
附图说明
图1是示意性表示本发明的半导体装置的一例的剖面图。
图2是示意性表示本发明的半导体装置的一例的剖面图。
图3是示意性表示本发明的半导体装置的一例的剖面图。
图4是示意性表示本发明的半导体装置的一例的剖面图。
图5是示意性表示本发明的半导体装置的制造方法的一例的剖面图。
具体实施方式
下面，基于优选的实施方式对本发明的半导体装置进行说明。
图1是示意性表示本发明的半导体装置的剖面图。
本发明的半导体装置1具有基板2、和设置在基板2的至少一侧的半导体元件3、和使填充基板2和半导体元件3及半导体元件3之间的第1树脂组合物固化而得到的第1树脂4、和覆盖基板2和第1树脂4且在固化第1树脂组合物后使第2树脂组合物固化而得到的第2树脂5。半导体元件3和基板2通过凸起电极6连接。
在此，本发明的特征在于，第1树脂4和第2树脂5的粘接强度在室温下为18MPa以上。第1树脂4及第2树脂5为热固化性树脂时，半导体装置1从固化温度冷却到室温时会使半导体装置1的内部应力增大。室温下第1树脂4和第2树脂5的界面粘接强度高的情况下，可以防止因其内部应力增大所致的第1树脂4和第2树脂5的界面剥离，从而可以提高半导体装置1的可靠性。另外，室温下的第1树脂4和第2树脂5的粘接强度更优选为20MPa以上，进一步优选为24MPa以上。由此可以进一步提高半导体装置1的可靠性。
另外，本发明中，第1树脂4和第2树脂5的粘接强度优选在260℃时为3MPa以上。260℃为将无铅凸块回流焊接时回流炉的最高温度，260℃下，第1树脂4和第2树脂5的界面粘接强度高时，可以提高半导体装置1的耐热可靠性。另外，260℃下的第1树脂4和第2树脂5的粘接强度更优选为3.5MPa以上，进一步优选为4MPa以上。由此可以进一步提高半导体装置1的耐热可靠性。
进而，本发明中，第1树脂4和第2树脂5的粘接强度优选在175℃时为7MPa以上。175℃为一般的第2树脂5的后固化温度。后固化温度下，第1树脂4和第2树脂5的界面粘接强度高时，在第2树脂组合物固化时对第1树脂4体现出较高的粘接性，可以提高半导体装置的可靠性。另外，175℃下的第1树脂4和第2树脂5的粘接强度更优选为8.5MPa以上，进一步优选为9MPa以上。由此可以进一步提高半导体装置1的可靠性。
需要说明的是，本发明通过在如此宽的温度范围维持第1树脂4和第2树脂5的高粘接强度，即使是在温度变化大的严酷环境下，半导体装置1也可以发挥高的可靠性。特别是在本发明中，对于上述的260℃、175℃及室温下的粘接强度，通过满足2个以上的粘接强度，可以进一步提高半导体装置1的可靠性。
粘接强度的测定方法没有特别限定，本发明利用下述测定方法进行测定。
室温下将第1树脂组合物涂敷在4英寸晶片(厚度525μm)上，进行旋涂，用规定的方法固化第1树脂组合物，在晶片上制作第1树脂。其后，经切片单片化成半导体元件，在第1树脂表面的中央部制作第2树脂，作为测定样品。需要说明的是，单片化成半导体元件后，也可以根据需要进行等离子体处理。
使用该测定样品，用自动粘接力测定装置测定第1树脂和第2树脂在室温下的抗剪强度和受热时的抗剪强度(175℃、260℃)。
第1树脂4为使第1树脂组合物固化而成的树脂，其具有提高基板2和半导体元件3的连接可靠性的功能。
本发明中，第1树脂组合物含有在1分子中具有3个以上环氧基的多官能环氧树脂作为第1固化性树脂。作为在1分子中具有3个以上环氧基的多官能环氧树脂，例如可以举出4-(2，3-环氧丙氧基)-N，N-二(2，3-环氧丙基)-2-甲苯胺、N，N-二(2，3-环氧丙基)-4-(2，3-环氧丙氧基)苯胺等芳香族缩水甘油胺型环氧树脂、多官能邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、多官能二环戊二烯型环氧树脂、多官能三苯甲烷型环氧树脂等。通过具有3个以上环氧基，可以使第1树脂组合物的固化更牢固，可以提高第1树脂4和基板2与半导体元件3的密合性。为此，使用以下说明的第2树脂组合物进行密封时，也可以提高第1树脂4和第2树脂5的粘接强度。
另外，这些在1分子中具有3个以上环氧基的多官能环氧树脂无论室温下为液态还是固态均可以使用，但是，使用室温下为固态的环氧树脂时，优选使用与室温下为液态的环氧树脂混合而形成液态的环氧树脂。作为上述室温下为液态的环氧树脂，例如可以举出：双酚系二缩水甘油醚类、苯酚酚醛清漆和环氧氯丙烷反应而得到的室温下为液态的缩水甘油醚、芳香族缩水甘油胺型环氧树脂、室温下为液态的硅酮改性环氧树脂及这些树脂的混合物等。由此，可以提高操作性。进而，可以提高特别是第1树脂组合物的填充性。
第1树脂组合物可以进一步含有以下的第1固化性树脂及第1固化剂成分。
作为上述第1固化性树脂，例如可以举出：苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A型酚醛清漆树脂等酚醛清漆型苯酚树脂；甲阶酚醛型酚醛树脂等酚醛树脂；苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂；双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等双酚型环氧树脂；N，N-二缩水甘油基苯胺、N，N-二缩水甘油基甲苯胺、二氨基二苯基甲烷型缩水甘油胺、氨基苯酚型缩水甘油胺之类的芳香族缩水甘油胺型环氧树脂；氢醌型环氧树脂、联苯型环氧树脂、1，2-二苯乙烯型环氧树脂、三酚基甲烷型环氧树脂、三酚基丙烷型环氧树脂、烷基改性三酚基甲烷型环氧树脂、含有三嗪核的环氧树脂、双环戊二烯改性苯酚型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、具有亚苯基及/或亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂、具有亚苯基及/或亚联苯基骨架的萘酚芳烷基型环氧树脂等芳烷基型环氧树脂；二氧化乙烯基环己烯、氧化二环戊二烯、脂环族二环氧己二酸酯等脂环式环氧化物等具有脂肪族环氧树脂二硅氧烷结构的硅酮改性环氧树脂等环氧树脂；脲(尿素)树脂、三聚氰胺树脂等具有三嗪环的树脂；不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、硅酮树脂、具有苯并嗪环的树脂、氰酸酯树脂等，这些树脂既可以单独使用也可以混合使用。
另外，也可以使用在上述液态的环氧树脂中混合二羟基萘的二缩水甘油醚、四甲基二酚的二缩水甘油醚等室温下呈液态但纯度高时结晶的结晶性环氧树脂并制成液态的树脂。
另外，还可以使用在上述室温下为液态的环氧树脂中混合室温下为固态的环氧树脂并制成液态的树脂。上述固态环氧树脂的含量没有特别限定，但是优选为上述环氧树脂总量的50重量％以下，特别优选为20重量％以下。含量在上述范围内时，容易控制第1树脂组合物的固化物特性。
需要说明的是，在此所说的环氧树脂是指所有在1分子内具有2个以上环氧基的单体、低聚物、聚合物。
上述第1固化性树脂的含量没有特别限定，但优选为上述第1树脂组合物总量的4～70重量％，特别优选为10～50重量％。含量在上述限定值以上时可抑制操作性及流动性的下降，在上述限定值以下时可以改良耐热循环性(耐裂纹性及防止焊锡变形)。
作为上述第1固化剂，例如除二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、间二甲苯二胺(MXDA)等脂肪族多胺；二氨基二苯基甲烷(DDM)、间苯二胺(MPDA)、二氨基二苯基砜(DDS)、下式(1)所示的化合物等芳香族多胺以外，还可以举出：包含双氰胺(DICY)、有机酸二酰肼等的多胺化合物等胺类固化剂；苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂、三酚基甲烷型酚醛树脂、萜烯改性酚醛树脂、二环戊二烯改性酚醛树脂等改性酚醛树脂；具有亚苯基及/或亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、具有亚苯基及/或亚联苯基骨架的萘酚芳烷基树脂等芳烷基型酚醛树脂、双酚化合物、烷基及/或烯丙基改性的液态聚苯酚等苯酚类固化剂(全部为在1分子内具有2个以上酚性羟基的单体、低聚物、聚合物)、六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)等脂环族酸酐(液态酸酐)；偏苯三酸酐(TMA)、均苯四甲酸酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)等芳香族酸酐等酸酐类固化剂；聚酰胺树脂、多硫化物树脂。
Figure BPA00001329540500081
(式中，R1表示碳原子数为1～4的烷基，R2表示H、碳原子数为1～3的烷基、吸电子基中的任一种。R1及R2可以不同。n为整数。)
其中优选室温下为液态的固化剂。由此，可以使第1树脂组合物的流动性得以特别提高。
对上述第1固化剂的含量没有特别限定，但优选为上述第1树脂组合物总量的1～50重量％，特别优选为3～40重量％。含量在上述范围内时，特别是可以使第1树脂组合物有效地固化。
对上述第1树脂组合物没有特别限定，但优选含有无机填充材料。由此，可以提高耐湿性及耐热循环性(耐裂纹性及防止焊锡变形)。
作为上述无机填充材料，例如可以举出：滑石、煅烧粘土、未煅烧粘土、云母、玻璃等硅酸盐；氧化钛、氧化铝、二氧化硅、熔融二氧化硅等氧化物；碳酸钙、碳酸镁、水滑石等碳酸盐；氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙等氢氧化物；硫酸钡、硫酸钙、亚硫酸钙等硫酸盐或亚硫酸盐；硼酸锌、偏硼酸钡、硼酸铝、硼酸钙、硼酸钠等硼酸盐；氮化铝、氮化硼、氮化硅等氮化物等。其中优选二氧化硅、熔融二氧化硅，特别优选球状熔融二氧化硅。由此，可以提高流动性及供给稳定性。
对上述无机填充材料(特别是球状二氧化硅)的平均粒径没有特别限定，优选为10μm以下，特别优选为5μm以下。平均粒径在上述范围内时，特别是可以提高第1树脂组合物的填充性。
上述第1树脂组合物为利用毛细管现象等填充半导体装置的半导体元件和基板的间隙的树脂组合物，该间隙大多为150μm以下。因此，为了确保该间隙中第1树脂组合物的流动性，用于第1树脂组合物的无机填充材料优选在上述范围内。
第1树脂组合物中所含的上述无机填充材料的含量没有特别限定，但优选为上述第1树脂组合物总量的30～90重量％，特别优选为40～75重量％。含量为上述下限值以上时，可以抑制耐热循环性(耐裂纹性及防止焊锡变形)降低，为上述上限值以下时，操作性及流动性变良好。
上述第1固化性树脂、第1固化剂及无机填充材料的合计含量没有特别限定，但优选为上述第1树脂组合物总量的95重量％以上，特别优选为97～99重量％。含量在上述范围内时，第1树脂4和第2树脂5的界面的粘接性特别优异。其理由为，可以防止在第1树脂4的表面渗出使第2树脂5的密合性降低的成分。
在上述第1树脂组合物中，优选不含低应力材料。低应力材料为通过缓和树脂组合物的固化物的应力来防止密封部分发生裂纹的材料。低应力材料只要是橡胶那样的弹性体即可，为固态橡胶、液态橡胶、弹性体(橡胶弹性体)，例如可以举出：环氧改性丁二烯橡胶、末端乙烯基改性丁二烯橡胶(VTBN)、末端羧基改性丁二烯橡胶(CTBN)、丙烯腈橡胶、聚酰胺等。
本发明中的第1树脂组合物优选含有在1分子中具有3个以上环氧基的多官能环氧树脂且不含有低应力材料。现有技术使用低应力材料，因此有时会在树脂表面渗出低应力材料，本发明中，由于不使用低应力材料，因此可以提高和第2树脂的密合性。
上述第1树脂组合物中，在不损害本发明目的的范围内，可以混合固化促进剂、偶联剂、颜料、染料、均化剂、消泡剂、溶剂等添加剂。
第2树脂5为使第2树脂组合物固化而成的树脂，具有保护半导体元件3的功能。
第2树脂组合物为含有第2固化性树脂及第2固化剂的树脂组合物。
作为上述第2固化性树脂，例如可以举出：苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A型酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂；甲阶酚醛树脂型酚醛树脂等酚醛树脂；苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂；双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等双酚型环氧树脂；氢醌型环氧树脂、联苯型环氧树脂、1，2-二苯乙烯型环氧树脂、三酚基甲烷型环氧树脂、烷基改性三酚基甲烷型环氧树脂、含有三嗪核的环氧树脂、双环戊二烯改性苯酚型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、具有亚苯基及/或亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂、具有亚苯基及/或亚联苯基骨架的萘酚芳烷基型环氧树脂等芳烷基型环氧树脂等环氧树脂；脲(尿素)树脂、三聚氰胺树脂等具有三嗪环的树脂；不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、硅酮树脂、具有苯并
Figure BPA00001329540500101
嗪环的树脂、氰酸酯树脂等，这些树脂既可以单独使用也可以混合使用。需要说明的是，在此所谓环氧树脂，是指所有在1分子内具有2个以上环氧基的单体、低聚物、聚合物。其中优选环氧树脂。由此，可以提高电特性。进而，即使添加大量无机填充材料也可以维持可以成型的流动性。
对上述第2固化性树脂的含量没有特别限定，但优选为上述第2树脂组合物总量的3～30重量％，特别优选为5～20重量％。含量为上述下限值以上时，可以抑制流动性的低下，可以使半导体元件的密封良好。另外，通过设定在上述上限值以下，可以抑制焊锡耐热性降低。
作为上述第2固化剂，例如除二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、间二甲苯二胺(MXDA)等脂肪族多胺；二氨基二苯基甲烷(DDM)、间苯二胺(MPDA)、二氨基二苯基砜(DDS)等芳香族多胺以外，还可以举出：包含双氰胺(DICY)、有机酸二酰肼等的多胺化合物等胺类固化剂；酚醛清漆树脂、苯酚聚合物等苯酚类固化剂(具有酚性羟基的固化剂)；六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)等脂环族酸酐(液态酸酐)；偏苯三酸酐(TMA)、均苯四甲酸酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)等芳香族酸酐等酸酐类固化剂；聚酰胺树脂、多硫化物树脂。
另外，作为上述第2固化性树脂，使用上述环氧树脂时，对第2固化剂没有特别限定，但优选使用具有酚性羟基的固化剂。具有酚性羟基的固化剂和其它固化剂比较容易控制第2树脂的反应，因此可以确保制造半导体装置时的良好的流动性。另外，具有酚性羟基的固化剂容易控制其反应性，因此也可以使无机填充材料的高填充化成为可能。因此，可以确保半导体装置优异的可靠性。在此所谓具有酚性羟基的固化剂，为所有在1分子内具有2个以上酚性羟基的单体、低聚物、聚合物，对其分子量、分子结构没有特别限定。具体地可以举出：苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂；三酚基甲烷型酚醛树脂、萜烯改性酚醛树脂、二环戊二烯改性酚醛树脂等改性酚醛树脂；具有亚苯基及/或亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、具有亚苯基及/或亚联苯基骨架的萘酚芳烷基树脂等芳烷基型酚醛树脂；双酚化合物等，这些树脂既可以单独使用也可以混合使用。
上述第2固化剂的含量没有特别限定，但优选为上述第2树脂组合物总量的2～10重量％，特别优选为4～7重量％。含量为上述下限值以上时，流动性提高，可以提高和第1树脂的密合性。另一方面，设定在上述上限值以下时，可以抑制吸湿量的增加，提高回流后和第1树脂的密合性。
另外，上述第2固化性树脂为环氧树脂时，作为上述第2固化剂优选使用具有酚性羟基的固化剂，该情况下，上述环氧树脂的环氧基和具有酚性羟基的固化剂的酚性羟基的当量比(环氧基/酚性羟基)没有特别限定，但优选为0.5～2.0，特别优选为0.7～1.5。当量比在上述范围内时，固化性及耐湿可靠性特别优异。
需要说明的是，所谓第2固化性树脂和第1固化性树脂，没有特别限定，但优选同种固化性树脂。由此，特别是可以使第2树脂和第1树脂的界面粘接性提高。
所谓的同种固化性树脂，例如可以举出：同种环氧树脂、同种酚醛树脂等。其中优选使用同种环氧树脂。由此，耐热性及电特性二者均优异。
对上述第2树脂组合物没有特别限定，但优选含有无机填充材料。作为上述无机填充材料，例如可以举出：滑石、煅烧粘土、未煅烧粘土、云母、玻璃等硅酸盐；氧化钛、氧化铝、熔融二氧化硅(熔融球状二氧化硅、熔融粉碎二氧化硅)、晶体二氧化硅等二氧化硅粉末等氧化物；碳酸钙、碳酸镁、水滑石等碳酸盐；氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙等氢氧化物；硫酸钡、硫酸钙、亚硫酸钙等硫酸盐或亚硫酸盐；硼酸锌、偏硼酸钡、硼酸铝、硼酸钙、硼酸钠等硼酸盐；氮化铝、氮化硼、氮化硅等氮化物等。上述无机填充材料可以单独使用也可以混合使用。其中优选熔融二氧化硅、晶体二氧化硅等二氧化硅粉末，特别优选球状熔融二氧化硅。由此，可以提高耐热性、耐湿性、强度等。上述无机填充材料的形状没有特别限定，但优选为圆球状，且粒度分布优选较宽。由此，特别是可以使第2树脂组合物的流动性提高。进而，上述无机填充材料的表面也可以使用偶联剂进行表面处理。
第2树脂组合物中所含的上述无机填充材料的含量没有特别限定，但优选为上述第2树脂组合物总量的20～95重量％，特别优选为30～90重量％。含量为上述下限值以上时可以抑制耐湿性降低，设定在上述上限值以下时可以维持良好的流动性。
另外，上述第2树脂组合物中，在不损害本发明的目的的范围内，可以添加下述添加剂：1，8-二氮杂二环(5，4，0)十一碳烯-7等二氮杂二环链烯及其衍生物；三丁胺、苄基二甲胺等胺类化合物；2-甲基咪唑等咪唑化合物；三苯基膦、甲基二苯基膦等有机膦类；四苯基·四苯基硼酸盐、四苯基
Figure BPA00001329540500132
·四苯甲酸硼酸盐、四苯基
Figure BPA00001329540500133
·四萘甲酸硼酸盐、四苯基
Figure BPA00001329540500134
·四萘甲酰氧基硼酸盐、四苯基
Figure BPA00001329540500135
·四萘氧基硼酸盐等四取代
Figure BPA00001329540500136
·四取代硼酸盐等固化促进剂；环氧硅烷、巯基硅烷、氨基硅烷、烷基硅烷、脲基硅烷、乙烯基硅烷等硅烷偶联剂及钛酸盐偶联剂、铝偶联剂、铝/锆偶联剂等偶联剂；碳黑、铁丹等着色剂；巴西棕榈蜡等天然蜡；聚乙烯蜡等合成蜡；硬脂酸及硬脂酸锌等高级脂肪酸及其金属盐类；石蜡等脱模剂；硅油、硅酮橡胶等低应力化成分；溴化环氧树脂及三氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、钼酸锌、磷腈等阻燃剂；氧化铋水合物等无机离子交换体等。
作为本发明中使用的第2树脂组合物，没有特别限定，在如图1～3所示的单面密封的半导体装置中，优选区域实装型半导体用环氧树脂密封材料，例如可以举出：作为环氧树脂密封材料的住友电木株式会社制的G750系列、G760系列、G770系列、G790系列等。
本发明中使用的半导体装置是如下获得的：使半导体元件3隔着间隙对向配置在基板2上，用凸起电极6连接，使用第1树脂组合物密封该半导体元件3和基板2的间隙后，使用第2树脂组合物进一步密封周围，由此获得。
需要说明的是，本发明的半导体装置也适用于具有图1所示结构以外的结构的半导体装置。作为具有其它结构的半导体装置，例如可以举出如图2～图4所示的半导体装置。图2～图4为具有其它结构的半导体装置的示意图。以下，重点说明和图1所示的半导体装置的不同点。
图2所示的半导体装置11中，使半导体元件3隔着间隙对向配置在基板2上，用凸起电极6连接，使用第1树脂组合物密封该半导体元件3和基板2的间隙后，半导体元件3的上表面不被第2树脂5所覆盖而露出。即，半导体元件3的侧面四周被第2树脂5包围。
图3所示的半导体装置12中，使半导体元件3隔着间隙对向配置在基板2上，用凸起电极6连接，使用第1树脂组合物密封该半导体元件3和基板2的间隙后，在半导体元件3的上表面经由粘接剂及粘接膜等(无图示)搭载其它半导体元件3a，由半导体元件3a使用引线7进行引线键合，使用第2树脂组合物密封连接在基板2上的半导体元件。
图4所示的半导体装置13在基板2的与搭载有半导体元件3的一侧的相反侧形成第2树脂5。
需要说明的是，图2～4中，第1树脂4、第2树脂5的树脂组合和上述图1所示的半导体装置1相同。
如上所述的半导体装置的结构中，例如如图1～3所示的用第2树脂组合物仅密封基板2单面的半导体装置，也可以优选使用本发明。即，和使用第2树脂组合物密封基板2的两面的情况相比较，密封单面时，相对于半导体装置的温度变化的翘曲量的变化增大。这是因为，由此第1树脂4和第2树脂5的层叠界面上受到的应力大，需要具有更强的粘接力。
以下，对图1所示的半导体装置1的制造方法进行说明。
图5是表示本发明的半导体装置1的制造方法的一例的示意图。
在半导体装置1的制造方法中，可以使用如图5(a)所示的具有预先设置在基板2的一侧的半导体元件3的半导体装置。
首先，在基板2和设置在基板2的一侧的半导体元件3的间隙8中填充第1树脂组合物。作为填充第1树脂组合物的方法，可以举出以下方法：将半导体装置放置在热板上，使用加入有第1树脂组合物的注射器之类的注入器在半导体元件3的附近注入第1树脂组合物，并利用毛细管现象填充间隙8内的方法等。
为了获得第1树脂组合物，使用例如辊、行星式混合器等混合上述第1热固化性树脂及第1固化剂等，优选进行真空脱泡。
上述第1树脂组合物(填充液)的粘度没有特别限定，但粘度为0.5Pa·s以上，更优选为1Pa·s以上。由此，可以抑制树脂组合物从填充装置的喷出口滴落。另一方面，粘度为500Pa·s以下，更优选为200Pa·s以下。由此，可以获得良好的流动性。
另外，粘度例如可以在常温下(25℃)使用Brookfield型粘度计、E型粘度计等，在0.5～5rpm的测定条件下进行评价。
如图5(b)所示，在将第1树脂组合物填充间隙8中后，固化第1树脂组合物。固化第1树脂组合物的方法可以举出加热的方法、光照射的方法等。对加热方法的加热条件没有特别限定，但优选在140～180℃下加热10～180分钟，特别优选在150～165℃下加热30～120分钟。可以通过将加热条件设定在上述下限值以上而充分进行固化，另外，通过设定在上述上限值以内，可以提高生产率。
接着，以同时包围半导体元件3和固化第1树脂组合物而得到的第1树脂的方式使用第2树脂进行密封。作为使用第2树脂组合物进行密封的方法，例如可以举出传送模、压缩模、注塑模等成型方法。
上述第2树脂组合物是在使用例如混合器等将原料充分均匀混合后，进一步使用热辊、捏合机、挤出机等混炼机进行熔融混炼，冷却后粉碎而得到的。
对使用第2树脂组合物密封时的粘度没有特别限定，但优选为30poise以上，更优选为50poise以上。由此，可以获得良好的流动性，可以使和第1树脂的密合性良好。另一方面，该粘度为300poise以下，更优选为200poise以下。由此，可以抑制空隙的产生。
上述粘度可以通过例如高化型流变仪等求出。
然后，在如图5(c)所示使用第2树脂组合物密封后，固化第2树脂组合物。作为固化第2树脂组合物的方法，可以举出：加热的方法、光照射的方法等。
对加热方法的加热条件没有特别限定，但优选在160～185℃下加热30～180秒，特别优选在170～185℃下加热50～120秒。通过将加热条件设定在上述下限值以上，可以抑制由流道脱离等脱模不良的发生，另外，通过设定在上述上限值以内，可以缩短成型的周期时间而提高生产率。
在上述第2树脂组合物加热固化后，优选进一步加热第2树脂组合物，进行后固化。
进而，作为半导体装置1的制造方法，可以在固化第1树脂组合物后、密封第2树脂组合物前，进行等离子体处理。通过进行等离子体处理，除去在第1树脂4的表面渗出的使第2树脂5的密合性降低的成分及进行第1树脂4的表面粗糙化，可以使第1树脂4和第2树脂5的界面具有更良好的密合性。
利用上述的制造方法可以获得半导体装置1。需要说明的是，上述的制造方法中，对第2树脂5从基板2的一侧完全密封半导体元件3周围的情况进行了说明，但本发明并不限定于此。即，也可以为例如包围半导体元件3的至少侧面四周的情况、在基板2的两面密封有第2树脂5的情况。
实施例
以下，基于本发明的实施例及比较例进行详细说明，但是本发明并不限定于这些。
(实施例1)
(1)第1树脂组合物的制作
使用三联辊在室温下混炼如下成分：作为第1固化性树脂的双酚F型环氧树脂(日本化药株式会社制、RE-403S，环氧当量165)11.8重量％及4-(2，3-环氧丙氧基)-N，N-二(2，3-环氧丙基)-2-甲苯胺(住友化学株式会社制、ELM-100、环氧当量100)11.8重量％、作为第1固化剂的3，3′-二乙基-4，4′-二氨基二苯基甲烷(日本化药株式会社制、Kayahard AA、当量63.5)12.1重量％、作为无机填充材料的球状二氧化硅(Admatechs株式会社制、SO-E3、平均粒径1μm)63.0重量％、作为偶联剂的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业株式会社制、KBM-403)1.2重量％、和作为颜料的碳黑(三菱化学株式会社制、MA-600)0.1重量％，然后，使用真空脱泡机进行真空脱泡处理，获得构成第1树脂的第1树脂组合物A。
(2)第2树脂组合物
作为第2树脂组合物，使用环氧树脂密封材料的Sumikon EME-G770(住友电木株式会社制)。
(3)半导体装置的制作
(3-1)第1树脂组合物的填充(密封)
使用的半导体元件和基板如下。
作为基板，使用预先形成有半导体元件的基板。半导体元件使用大小为10mm×10mm×0.35mmt的元件，基板使用352pBGA(大小为35mm×35mm×0.56mmt的双马来酰亚胺·三嗪树脂/玻璃布基板，浇口、流道处实施镀金)。半导体元件和基板使用通过176个焊锡凸块接合在外周(仅外周部具有凸块的形状)上的结构。焊锡凸块的高度为0.05mm。另外，半导体元件的保护膜使用氮化硅，基板上的阻焊剂使用太阳油墨制造公司的PSR4000。
将搭载有上述半导体元件的基板在110℃的热板上加热，使用分配器将第1树脂组合物填充半导体元件的一边，使用150℃的烘箱固化第1树脂组合物120分钟，制成第1树脂。
(3-2)等离子体处理
在固化第1树脂组合物后、密封第2树脂组合物前进行等离子体处理。作为等离子体装置，使用March Plasma Systems公司制AP-1000，在气体种类：Ar、气体流量：200sccm、处理强度：400W、处理时间：120秒、直接等离子体模式的条件下进行处理。
(3-3)第2树脂组合物的填充(密封)
使用传递成型机，在模具温度175℃、注入压力7.8MPa、固化时间2分钟的条件下密封成型第2树脂组合物，在175℃下进行后固化2小时形成第2树脂，获得半导体装置。半导体装置制作图1和图2两种类型。
对上述获得的第1树脂组合物、第2树脂组合物、半导体装置进行以下评价。将评价项目和内容一同表示。将获得的结果示于表1。
[评价项目]
(1)粘接强度
室温下将上述制作的第1树脂组合物涂敷在4英寸晶片(厚度525μm)上，进行旋涂，在150℃的烘箱中固化第1树脂组合物120分钟，在晶片上制作第1树脂。其后，通过切片单片化成6mm×6mm，进行等离子体处理。作为等离子体装置，使用March Plasma Systems公司制AP-1000，在气体种类：Ar、气体流量：200sccm、处理强度：400W、处理时间：120秒、直接等离子体模式的条件下进行处理。
其后，在6mm×6mm的第1树脂表面的中央部，在模具温度175℃、注入压力7.8MPa、固化时间2分钟的条件下将2mm×2mm且高5mm的第2树脂成型品传递成型，在175℃下进行2小时后固化，制作第2树脂，作为测定样品。
使用自动粘接力测定装置，测定第2树脂和第1树脂在室温下的抗剪强度和受热时的抗剪强度(175℃、260℃)。单位为MPa。获得的结果示于表1。
(2)粘接性
分别使用10个上述获得的2种半导体装置，进行吸湿处理(30℃、60％、192小时)、耐回流试验(JEDEC260℃条件下)3次、热冲击试验(在-55℃、30分钟～125℃、30分钟下进行1,000循环)后，使用超声波探伤仪(SAT)对底部填充材(第1树脂)和模具材(第2树脂)的层叠界面的剥离进行观察，评价剥离的半导体装置的个数。
(3)焊锡耐热性
焊锡耐热性是通过观察分别使用10个上述获得的2种半导体装置，进行吸湿处理(30℃、60％、192小时)、耐回流试验(JEDEC260℃条件下)3次、热冲击试验(在-55℃、30分钟～125℃、30分钟进行1,000循环)后的半导体元件和第1树脂的剥离状态及底部填充材(第1树脂)和模具材(第2树脂)的剥离状态来进行评价的。各符号如下所述。
良好：完全没有剥离等。
×1：半导体元件和第1树脂不剥离，但是第1树脂和第2树脂剥离。
×2：半导体元件和第1树脂剥离，但是第1树脂和第2树脂不剥离。
×3：半导体元件和第1树脂剥离，第1树脂和第2树脂也剥离。
(4)半导体装置的判定
与上述接合性及焊锡耐热性一同，对作为半导体装置的可靠性进行综合判断。
(实施例2)
作为第2树脂组合物，使用环氧树脂密封材料的Sumikon EME-G760(住友电木株式会社制)，除此之外，和实施例1相同。
(实施例3)
作为第2树脂组合物，使用环氧树脂密封材料的Sumikon EME-G790(住友电木株式会社制)，除此之外，和实施例1相同。
(实施例4)
如下配合第1树脂组合物，除此之外，和实施例1相同。
使用三联辊在室温下混炼如下成分：作为第1固化性树脂的双酚F型环氧树脂(日本化药株式会社制、RE-403S，环氧当量165)9.5重量％及4-(2，3-环氧丙氧基)-N，N-二(2，3-环氧丙基)-2-甲苯胺(住友化学株式会社制、ELM-100、环氧当量100)9.5重量％、作为第1固化剂的液态多酚(明和化成株式会社制、MEH-8000H、羟基当量141)16.5重量％、作为无机填充材料的球状二氧化硅(Admatechs株式会社制、SO-E3、平均粒径1μm)63.0重量％、作为偶联剂的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业株式会社制、KBM-403)0.9重量％、作为颜料的碳黑(三菱化学株式会社制MA-600)0.1重量％、和作为固化促进剂的2-苯基-4-甲基咪唑0.5重量％，然后，使用真空脱泡机进行真空脱泡处理，获得构成第1树脂的第1树脂组合物B。
(实施例5)
如下配合第1树脂组合物，除此之外，和实施例1相同。
使用三联辊在室温下混炼如下成分：作为第1固化性树脂的双酚F型环氧树脂(日本化药株式会社制、RE-403S，环氧当量165)15.7重量％及N，N-二(2，3-环氧丙基)-4-(2，3-环氧丙氧基)苯胺(Japan Epoxy Resins制、jER-630)8.5重量％、作为第1固化剂的3，3′-二乙基-4，4′-二氨基二苯基甲烷(日本化药株式会社制、Kayahard AA、当量63.5)11.5重量％、作为无机填充材料的球状二氧化硅(Admatechs株式会社制、SO-E3、平均粒径1μm)63.0重量％、作为偶联剂的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业株式会社制、KBM-403)1.2重量％、作为颜料的碳黑(三菱化学株式会社制、MA-600)0.1重量％，然后，使用真空脱泡机进行真空脱泡处理，获得构成第1树脂的第1树脂组合物C。
(比较例1)
如下配合第1树脂组合物，除此之外，和实施例1相同。
使用三联辊在室温下混炼如下成分：作为第1固化性树脂的双酚F型环氧树脂(日本化药株式会社制、RE-403S，环氧当量165)26.6重量％、作为第1固化剂的3，3′-二乙基-4，4′-二氨基二苯基甲烷(日本化药株式会社制、Kayahard AA、当量63.5)10.4重量％、作为无机填充材料的球状二氧化硅(Admatechs株式会社制、SO-E3、平均粒径1μm)60.0重量％、作为偶联剂的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业株式会社制、KBM-403)1.3重量％、作为颜料的碳黑(三菱化学株式会社制MA-600)0.1重量％、和作为低应力材料的VTBN(宇部兴产株式会社制、VTBNX1300×33)1.6重量％，然后，使用真空脱泡机进行真空脱泡处理，获得构成第1树脂的第1树脂组合物D。
[表1]
由表1可知，实施例1～5的第1树脂和第2树脂的粘接性优异，半导体装置的可靠性提高。
本申请基于2008年9月11日申请的日本申请特愿2008-233026主张优先权，将其公开的全部内容引入本申请中。

Claims (20)

1.一种半导体装置，其特征在于，具有：
基板、
设置在所述基板的至少一侧的半导体元件、
使填充所述基板、所述半导体元件及所述半导体元件之间的第1树脂组合物固化而得到的第1树脂、以及
覆盖所述基板和所述第1树脂、且在固化所述第1树脂组合物后使第2树脂组合物固化而得到的第2树脂，
所述第1树脂和所述第2树脂的粘接强度在室温下为18MPa以上。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在260℃时为3MPa以上。
3.一种半导体装置，其特征在于，具有：
基板、
设置在所述基板的至少一侧的半导体元件、
使填充所述基板和所述半导体元件之间的第1树脂组合物固化而得到的第1树脂、以及
覆盖所述基板、所述半导体元件和所述第1树脂且在固化所述第1树脂组合物后使第2树脂组合物固化而得到的第2树脂，
所述第1树脂和所述第2树脂的粘接强度在260℃时为3MPa以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在175℃时为7MPa以上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂组合物含有室温下为液态的环氧树脂。
6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂组合物含有双酚型环氧树脂。
7.如权利要求1～6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂组合物含有在1分子中具有3个以上环氧基的多官能环氧树脂。
8.如权利要求1～7中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂进一步含有固化剂、填充材料，并排除低应力材料。
9.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述低应力材料为固态橡胶、液态橡胶或弹性体。
10.如权利要求1～9中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在室温下为20MPa以上。
11.如权利要求1～10中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在260℃时为4MPa以上。
12.如权利要求1～11中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述粘接强度在175℃时为9MPa以上。
13.一种半导体装置，其特征在于，具有：
基板、
设置在所述基板的至少一侧的半导体元件、
使填充所述基板和所述半导体元件之间的第1树脂组合物固化而得到的第1树脂、以及
覆盖所述基板、所述半导体元件和所述第1树脂、且在固化所述第1树脂组合物后使第2树脂组合物固化而得到的第2树脂，
所述第1树脂组合物含有在1分子中具有3个以上环氧基的多官能环氧树脂。
14.如权利要求13所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂进一步含有固化剂、填充材料，并排除低应力材料。
15.如权利要求14所述的半导体装置，其特征在于，所述低应力材料为固态橡胶、液态橡胶或弹性体。
16.如权利要求1～15中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第1树脂覆盖所述半导体元件侧面的至少一部分。
17.如权利要求1～16中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体元件的上表面露出。
18.如权利要求13～17中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述多官能环氧树脂为3官能缩水甘油胺型环氧树脂。
19.如权利要求8～12或14～18中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述填充材料为球形二氧化硅。
20.一种树脂组合物，其填充权利要求1～19中任一项所述的半导体装置的所述基板和所述半导体元件之间。
CN200980135498XA 2008-09-11 2009-09-09 半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物 Pending CN102150261A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008233026 2008-09-11
JP2008-233026 2008-09-11
PCT/JP2009/004447 WO2010029726A1 (ja) 2008-09-11 2009-09-09 半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102150261A true CN102150261A (zh) 2011-08-10

Family

ID=42004990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980135498XA Pending CN102150261A (zh) 2008-09-11 2009-09-09 半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110147954A1 (zh)
JP (1) JPWO2010029726A1 (zh)
KR (1) KR20110049921A (zh)
CN (1) CN102150261A (zh)
CA (1) CA2736983A1 (zh)
TW (1) TW201023310A (zh)
WO (1) WO2010029726A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5603610B2 (ja) * 2010-02-12 2014-10-08 株式会社Ａｄｅｋａ 無溶剤一液型シアン酸エステル−エポキシ複合樹脂組成物
US8742603B2 (en) * 2010-05-20 2014-06-03 Qualcomm Incorporated Process for improving package warpage and connection reliability through use of a backside mold configuration (BSMC)
WO2011148627A1 (ja) * 2010-05-28 2011-12-01 住友ベークライト株式会社 エステル化物の製造方法
JP6123152B2 (ja) * 2010-12-08 2017-05-10 味の素株式会社 樹脂組成物
JP5893152B2 (ja) * 2012-01-06 2016-03-23 エルジー・ケム・リミテッド 封止用フィルム
KR101920106B1 (ko) * 2012-01-31 2018-11-19 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤 프린트 배선판 재료용 수지 조성물, 그리고 그것을 사용한 프리프레그, 수지 시트, 금속박 피복 적층판 및 프린트 배선판
JP5768023B2 (ja) 2012-08-29 2015-08-26 日東電工株式会社 電子部品封止用熱硬化性樹脂シート、樹脂封止型半導体装置、及び樹脂封止型半導体装置の製造方法
JP6213428B2 (ja) * 2014-03-12 2017-10-18 豊田合成株式会社 発光装置及びその製造方法
WO2016171245A1 (ja) 2015-04-24 2016-10-27 富士フイルム株式会社 積層体
WO2017217328A1 (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 三菱電機株式会社 半導体装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169328B1 (en) * 1994-09-20 2001-01-02 Tessera, Inc Semiconductor chip assembly
US6448665B1 (en) * 1997-10-15 2002-09-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor package and manufacturing method thereof
JPH11219984A (ja) * 1997-11-06 1999-08-10 Sharp Corp 半導体装置パッケージおよびその製造方法ならびにそのための回路基板
JP3941262B2 (ja) * 1998-10-06 2007-07-04 株式会社日立製作所 熱硬化性樹脂材料およびその製造方法
JP2001326304A (ja) * 2000-05-15 2001-11-22 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2003212963A (ja) * 2002-01-21 2003-07-30 Sumitomo Bakelite Co Ltd 熱硬化性液状封止樹脂組成物及び半導体装置
JP2004027025A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Sumitomo Bakelite Co Ltd 液状封止樹脂組成物及び半導体装置
US7094844B2 (en) * 2002-09-13 2006-08-22 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Liquid epoxy resin composition and semiconductor device
JP4221585B2 (ja) * 2002-09-13 2009-02-12 信越化学工業株式会社 液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
US7301222B1 (en) * 2003-02-12 2007-11-27 National Semiconductor Corporation Apparatus for forming a pre-applied underfill adhesive layer for semiconductor wafer level chip-scale packages
JP2005026447A (ja) * 2003-07-02 2005-01-27 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
EP2261963A4 (en) * 2008-04-04 2013-09-11 Sony Chem & Inf Device Corp SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110049921A (ko) 2011-05-12
WO2010029726A1 (ja) 2010-03-18
US20110147954A1 (en) 2011-06-23
JPWO2010029726A1 (ja) 2012-02-02
CA2736983A1 (en) 2010-03-18
TW201023310A (en) 2010-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102150261A (zh) 半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物
CN101321799B (zh) 电子零件用液状树脂组合物及电子零件装置
KR102408026B1 (ko) 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 반도체 장치의 제조 방법
JP4892164B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
KR101904509B1 (ko) 반도체 밀봉용 액상 에폭시 수지 조성물 및 수지 밀봉 반도체 장치
KR20120052358A (ko) 액상 수지 조성물, 및 그것을 사용한 반도체 장치
JP6233441B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
US9153513B2 (en) Epoxy resin composition and semiconductor apparatus prepared using the same
US6818318B2 (en) Underfill sealant of epoxy resins, adhesion promotor and curative of N-containing compound and transition metal complex
JP2009057575A (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
CN113227192A (zh) 密封用树脂组合物、半导体装置和半导体装置的制造方法
KR102665491B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
CA2748175A1 (en) Liquid resin composition and semiconductor device
JP2005026447A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
EP3242321A1 (en) Method for encapsulating a base material with a large-area semiconductor element
JP5708666B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP2016040393A (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
TW202031781A (zh) 密封用樹脂組成物、電子零件裝置及電子零件裝置的製造方法
JP5924443B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP5929977B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
KR102587322B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
JP2000336246A (ja) 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物および半導体装置
KR102659602B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
TWI666260B (zh) 密封用樹脂組成物、及半導體裝置
KR20230164858A (ko) 반도체 소자 밀봉용 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110810