JP2003238652A - 液状樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体素子 - Google Patents
液状樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体素子Info
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- JP2003238652A JP2003238652A JP2002042051A JP2002042051A JP2003238652A JP 2003238652 A JP2003238652 A JP 2003238652A JP 2002042051 A JP2002042051 A JP 2002042051A JP 2002042051 A JP2002042051 A JP 2002042051A JP 2003238652 A JP2003238652 A JP 2003238652A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハーレベルパッケージの製造に関し、従
来の特性を維持しながら、更に硬化物の線膨張率を小さ
く、硬化物の弾性率を小さく、硬化物の硬化収縮が小さ
く、封止作業性が良好な大口径のウエハー用に適した樹
脂組成物を提供する。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、及
び（Ｃ）無機フィラーを必須成分とする液状樹脂組成物
であって、該エポキシ樹脂が式（１）で示されるエポキ
シ樹脂（ａ）とビスフェノール類（ｂ）との仕込重量に
おける官能基数比［（ａ）のエポキシ基数／（ｂ）の水
酸基数］が１．０５〜５で反応してなる生成物を全エポ
キシ樹脂中に３０重量％以上含み、無機フィラーの含有
率が液状樹脂組成物に対し６０重量％〜９０重量％の範
囲である液状樹脂組成物である。
来の特性を維持しながら、更に硬化物の線膨張率を小さ
く、硬化物の弾性率を小さく、硬化物の硬化収縮が小さ
く、封止作業性が良好な大口径のウエハー用に適した樹
脂組成物を提供する。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、及
び（Ｃ）無機フィラーを必須成分とする液状樹脂組成物
であって、該エポキシ樹脂が式（１）で示されるエポキ
シ樹脂（ａ）とビスフェノール類（ｂ）との仕込重量に
おける官能基数比［（ａ）のエポキシ基数／（ｂ）の水
酸基数］が１．０５〜５で反応してなる生成物を全エポ
キシ樹脂中に３０重量％以上含み、無機フィラーの含有
率が液状樹脂組成物に対し６０重量％〜９０重量％の範
囲である液状樹脂組成物である。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、低反り性、信頼性
に優れた液状樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置の
製造方法に関するものである。
に優れた液状樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置の
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年半導体パッケージの小型化、低コス
ト化の要求によりウエハーレベルパッケージという技術
が提唱されている。この技術は、ウエハーの状態で半導
体素子を予め樹脂による封止を行い個片化することによ
り素子を作製する方法である。従来の半導体素子を個片
化してから封止する方法に比べ大幅に工程を短縮するこ
とができる方法として期待され、一部実用化されてい
る。更にコストダウンをはかるためにウエハーの大きさ
が大型化する傾向にある。大型化するにつれて樹脂によ
る応力の影響が大きくなり、封止後にそりの発生が大き
くなる問題が生じる。この反りは個片化する際にウエハ
ーの割れ等の問題や、樹脂と基材界面への応力の増大に
よる信頼性の低下を引き起こす恐れがある。そのため樹
脂組成物に対しては低反り性、低応力性の更なる改善が
望まれている。
ト化の要求によりウエハーレベルパッケージという技術
が提唱されている。この技術は、ウエハーの状態で半導
体素子を予め樹脂による封止を行い個片化することによ
り素子を作製する方法である。従来の半導体素子を個片
化してから封止する方法に比べ大幅に工程を短縮するこ
とができる方法として期待され、一部実用化されてい
る。更にコストダウンをはかるためにウエハーの大きさ
が大型化する傾向にある。大型化するにつれて樹脂によ
る応力の影響が大きくなり、封止後にそりの発生が大き
くなる問題が生じる。この反りは個片化する際にウエハ
ーの割れ等の問題や、樹脂と基材界面への応力の増大に
よる信頼性の低下を引き起こす恐れがある。そのため樹
脂組成物に対しては低反り性、低応力性の更なる改善が
望まれている。
【０００３】一般にこれらの特性を発現させるために
は、 １）線膨張率を下げる ２）弾性率を下げる ３）硬化収縮を下げる を同時に行なうことが好ましい。線膨張率を下げるため
には無機フィラーの充填が効果的ではあるが、一方で弾
性率の増加や樹脂粘度の増加を伴う。反りに関与する内
部応力は線膨張率と弾性率の積で近似されるため無機フ
ィラーの添加は相反事象になる。そこで樹脂に柔軟な構
造を有するものを選択し、弾性率と線膨張係数の適正化
を行なうことが検討されているが、効果的な解決策は見
出されていなかった。特に、先に述べたウエハーレベル
パッケージの製造に関しては、今後より大口径のウエハ
ーが適用されるため適正化だけの改善では不十分であ
る。
は、 １）線膨張率を下げる ２）弾性率を下げる ３）硬化収縮を下げる を同時に行なうことが好ましい。線膨張率を下げるため
には無機フィラーの充填が効果的ではあるが、一方で弾
性率の増加や樹脂粘度の増加を伴う。反りに関与する内
部応力は線膨張率と弾性率の積で近似されるため無機フ
ィラーの添加は相反事象になる。そこで樹脂に柔軟な構
造を有するものを選択し、弾性率と線膨張係数の適正化
を行なうことが検討されているが、効果的な解決策は見
出されていなかった。特に、先に述べたウエハーレベル
パッケージの製造に関しては、今後より大口径のウエハ
ーが適用されるため適正化だけの改善では不十分であ
る。
【０００４】また、ウエハーレベルパッケージ技術の例
として素子の電極部分に金属ポストを形成し先端に半田
を形成して得られる方法が知られているが、この場合、
ポストの補強のためにポスト間を樹脂で封止する。また
近年のウエハーの大口径化とともに素子のファインピッ
チ化も進んでいるためポスト間の隙間が小さくなるため
樹脂を充填させるには無機フィラーの最大粒径をできる
だけ小さくする必要がある。例えば、特開2000―63629
号公報に開示されているような最大粒径４５μｍ以下の
充填材を使用する技術が開示されている。しかし、単に
最大粒径を規定するだけでは封止樹脂の粘度の増粘を引
き起こすためファインピッチに対する樹脂の充填性が著
しく低下することが判明した。
として素子の電極部分に金属ポストを形成し先端に半田
を形成して得られる方法が知られているが、この場合、
ポストの補強のためにポスト間を樹脂で封止する。また
近年のウエハーの大口径化とともに素子のファインピッ
チ化も進んでいるためポスト間の隙間が小さくなるため
樹脂を充填させるには無機フィラーの最大粒径をできる
だけ小さくする必要がある。例えば、特開2000―63629
号公報に開示されているような最大粒径４５μｍ以下の
充填材を使用する技術が開示されている。しかし、単に
最大粒径を規定するだけでは封止樹脂の粘度の増粘を引
き起こすためファインピッチに対する樹脂の充填性が著
しく低下することが判明した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ウエハーレベルパッケ
ージに関し、従来の特性を維持しながら、更に硬化物の
線膨張率を小さく、硬化物の弾性率を小さく、硬化物の
硬化収縮が小さく、封止作業性が良好な大口径のウエハ
ー用に適した樹脂組成物を提供する。特に半導体素子の
回路がファインピッチ化された半導体素子に適した樹脂
組成物を提供する。
ージに関し、従来の特性を維持しながら、更に硬化物の
線膨張率を小さく、硬化物の弾性率を小さく、硬化物の
硬化収縮が小さく、封止作業性が良好な大口径のウエハ
ー用に適した樹脂組成物を提供する。特に半導体素子の
回路がファインピッチ化された半導体素子に適した樹脂
組成物を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、（Ａ）エ
ポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、及び（Ｃ）無機フィラーを
必須成分とする液状樹脂組成物であって、該エポキシ樹
脂が式（１）で示されるエポキシ樹脂（ａ）とビスフェ
ノール類（ｂ）との仕込重量における官能基数比
［（ａ）のエポキシ基数／（ｂ）の水酸基数］が１．０
５〜５の範囲で反応してなる生成物を全エポキシ樹脂中
に３０重量％以上含み、無機フィラーの含有率が液状樹
脂組成物に対し６０重量％〜９０重量％の範囲であり、
該液状樹脂組成物の硬化物の常温における弾性率が５Ｇ
Ｐａ以下であり、ガラス転移温度以下の線膨張係数（α
１）が２０ｐｐｍ以下であり、更に（Ｃ）無機フィラー
が最大粒径４０μm以下であり、無機フィラーの中に最
大粒径をｄ、平均粒径をeとした場合のｄ／ｅが６以
下、比表面積が１m2／ｇ以下の球状フィラーを含み、全
無機フィラーに対して該球状フィラーを５０重量％以上
含む液状樹脂組成物である。
ポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、及び（Ｃ）無機フィラーを
必須成分とする液状樹脂組成物であって、該エポキシ樹
脂が式（１）で示されるエポキシ樹脂（ａ）とビスフェ
ノール類（ｂ）との仕込重量における官能基数比
［（ａ）のエポキシ基数／（ｂ）の水酸基数］が１．０
５〜５の範囲で反応してなる生成物を全エポキシ樹脂中
に３０重量％以上含み、無機フィラーの含有率が液状樹
脂組成物に対し６０重量％〜９０重量％の範囲であり、
該液状樹脂組成物の硬化物の常温における弾性率が５Ｇ
Ｐａ以下であり、ガラス転移温度以下の線膨張係数（α
１）が２０ｐｐｍ以下であり、更に（Ｃ）無機フィラー
が最大粒径４０μm以下であり、無機フィラーの中に最
大粒径をｄ、平均粒径をeとした場合のｄ／ｅが６以
下、比表面積が１m2／ｇ以下の球状フィラーを含み、全
無機フィラーに対して該球状フィラーを５０重量％以上
含む液状樹脂組成物である。
【化３】
【０００７】更に好ましい形態としては、硬化剤が式
（２）で表される液状フェノール樹脂である液状樹脂組
成物である。
（２）で表される液状フェノール樹脂である液状樹脂組
成物である。
【化４】
Ri(i=1,2,3,4,5,)：水素基、炭素数1〜3のアルキル基又
はアリル基また、液状樹脂組成物がウエハーレベルパッ
ケージ用の液状樹脂組成物であり、前記の液状樹脂組成
物を用いて製作された半導体装置である。
はアリル基また、液状樹脂組成物がウエハーレベルパッ
ケージ用の液状樹脂組成物であり、前記の液状樹脂組成
物を用いて製作された半導体装置である。
【０００８】複数個の半導体素子が形成されたウエハー
上に前記の液状樹脂組成物を用いて封止する工程、突起
電極を形成する工程、該ウエハーを個片化する工程を含
む半導体装置の製造方法であり、ウエハー上の半導体素
子の電極部位に金属ポストを形成する工程、液状樹脂組
成物で金属ポストを樹脂封止する工程、該液状樹脂組成
物層を切削加工して該金属ポストを露出させる工程、金
属ポストに半田を形成させる工程を更に含む半導体装置
の製造方法であり、複数個の半導体素子が形成されたウ
エハー上に前記の液状樹脂組成物を用いて封止する工程
が、該液状樹脂組成物を印刷、ディスペンス又はスピン
コート法から選ばれた方法により行われる半導体装置の
製造方法である。また、前記の半導体装置の製造方法に
より製作された半導体装置である。
上に前記の液状樹脂組成物を用いて封止する工程、突起
電極を形成する工程、該ウエハーを個片化する工程を含
む半導体装置の製造方法であり、ウエハー上の半導体素
子の電極部位に金属ポストを形成する工程、液状樹脂組
成物で金属ポストを樹脂封止する工程、該液状樹脂組成
物層を切削加工して該金属ポストを露出させる工程、金
属ポストに半田を形成させる工程を更に含む半導体装置
の製造方法であり、複数個の半導体素子が形成されたウ
エハー上に前記の液状樹脂組成物を用いて封止する工程
が、該液状樹脂組成物を印刷、ディスペンス又はスピン
コート法から選ばれた方法により行われる半導体装置の
製造方法である。また、前記の半導体装置の製造方法に
より製作された半導体装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に用いるエポキシ樹脂は、
式（１）で示されるエポキシ樹脂（ａ）とビスフェノー
ル類（ｂ）との仕込重量における官能基数比［（ａ）の
エポキシ基数／（ｂ）の水酸基数］が１．０５〜５の範
囲で反応してなる生成物を全エポキシ樹脂中に３０重量
％以上含むものである。生成物の合成に用いられるエポ
キシ樹脂は、式（１）で示されるものがシリコーン鎖長
が短く密着性に優れるため好ましい。尚、式（１）で示
されるエポキシ樹脂は工業的に入手可能であり、例えば
東芝シリコーン社製ＴＳＬ−９９０６等がある。生成物
の合成に用いられるビスフェノール類の例としては、例
えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェ
ノールＳ、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチ
ルビスフェノールＦ、テトラメチルビスフェノールＳ、
ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシベンゾ
フェノン、ｏ−ヒドロキシフェノール、ｍ−ヒドロキシ
フェノール、ｐ−ヒドロキシフェノール、ビフェノー
ル、テトラメチルビフェノール、エチリデンビスフェノ
ール、メチルエチリデンビス（メチルフェノール）、α
−メチルベンジリデンビスフェノール、シクロヘキシリ
デンビスフェノール等が挙げられ、これらは単独でも混
合して用いてもよい。
式（１）で示されるエポキシ樹脂（ａ）とビスフェノー
ル類（ｂ）との仕込重量における官能基数比［（ａ）の
エポキシ基数／（ｂ）の水酸基数］が１．０５〜５の範
囲で反応してなる生成物を全エポキシ樹脂中に３０重量
％以上含むものである。生成物の合成に用いられるエポ
キシ樹脂は、式（１）で示されるものがシリコーン鎖長
が短く密着性に優れるため好ましい。尚、式（１）で示
されるエポキシ樹脂は工業的に入手可能であり、例えば
東芝シリコーン社製ＴＳＬ−９９０６等がある。生成物
の合成に用いられるビスフェノール類の例としては、例
えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェ
ノールＳ、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチ
ルビスフェノールＦ、テトラメチルビスフェノールＳ、
ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシベンゾ
フェノン、ｏ−ヒドロキシフェノール、ｍ−ヒドロキシ
フェノール、ｐ−ヒドロキシフェノール、ビフェノー
ル、テトラメチルビフェノール、エチリデンビスフェノ
ール、メチルエチリデンビス（メチルフェノール）、α
−メチルベンジリデンビスフェノール、シクロヘキシリ
デンビスフェノール等が挙げられ、これらは単独でも混
合して用いてもよい。
【００１０】これらの反応は、好ましくは１００℃以
上、1時間以上の条件により反応する。この場合トリフ
ェニルフォスフィン、トリブチルフォスフィン等の有機
フォスフィン類、これらの有機ボレート塩、１，８−ジ
アザビシクロウンデセン等のジアザ化合物の様な反応促
進剤を添加しても良い。式（１）のエポキシ樹脂とビス
フェノール類の反応の仕込み比はエポキシ基数過剰の下
で官能基数比［（ａ）のエポキシ基数／（ｂ）の水酸基
数］が１.０５〜５であることが必要である。より好ま
しくは、１．１〜３の範囲である。官能基数比が上限値
を超えると未反応のエポキシ樹脂が多くなり硬化時にア
ウトガスが多くなり好ましくない。また、官能基数比が
下限値を下回ると反応物の粘度が高くなりすぎ最終組成
物の粘度の増大を伴い好ましくない。
上、1時間以上の条件により反応する。この場合トリフ
ェニルフォスフィン、トリブチルフォスフィン等の有機
フォスフィン類、これらの有機ボレート塩、１，８−ジ
アザビシクロウンデセン等のジアザ化合物の様な反応促
進剤を添加しても良い。式（１）のエポキシ樹脂とビス
フェノール類の反応の仕込み比はエポキシ基数過剰の下
で官能基数比［（ａ）のエポキシ基数／（ｂ）の水酸基
数］が１.０５〜５であることが必要である。より好ま
しくは、１．１〜３の範囲である。官能基数比が上限値
を超えると未反応のエポキシ樹脂が多くなり硬化時にア
ウトガスが多くなり好ましくない。また、官能基数比が
下限値を下回ると反応物の粘度が高くなりすぎ最終組成
物の粘度の増大を伴い好ましくない。
【００１１】反応生成物と併用する場合の他のエポキシ
樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは常温で
液状であることが好ましい。例えば、ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、フ
ェノールノボラックとエピクロルヒドリンとの反応で得
られるジグリシジルエーテル、それらの水添化合物で常
温において液状のもの、ビニルシクロヘキセンジオキシ
ド、ジシクロペンタジェンオキシド、アリサイクリック
ジエポキシド−アジペイトのような脂環式エポキシ等が
挙げられる。全エポキシ樹脂量中の反応生成物の混合量
は３０重量％以上で、より好ましくは５０重量％以上で
ある。下限値未満だと封止後のウエハーの反りが急激に
大きくなり、低応力性の特徴が生かせなくなる。エポキ
シ樹脂の形態は液状であることが必要であるが最終的に
液状であれば良く、液状樹脂に固形エポキシ樹脂を溶解
させたものも用いることができる。
樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは常温で
液状であることが好ましい。例えば、ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ジアリルビスフェノールＡ、フ
ェノールノボラックとエピクロルヒドリンとの反応で得
られるジグリシジルエーテル、それらの水添化合物で常
温において液状のもの、ビニルシクロヘキセンジオキシ
ド、ジシクロペンタジェンオキシド、アリサイクリック
ジエポキシド−アジペイトのような脂環式エポキシ等が
挙げられる。全エポキシ樹脂量中の反応生成物の混合量
は３０重量％以上で、より好ましくは５０重量％以上で
ある。下限値未満だと封止後のウエハーの反りが急激に
大きくなり、低応力性の特徴が生かせなくなる。エポキ
シ樹脂の形態は液状であることが必要であるが最終的に
液状であれば良く、液状樹脂に固形エポキシ樹脂を溶解
させたものも用いることができる。
【００１２】本発明で用いる硬化剤としては、液状樹脂
組成物の純度、シェルフライフ、ポットライフを損なわ
ないものであれば、特に限定はされない。例えば、ヘキ
サヒドロフタール酸無水物、メチルヒドロフタール酸無
水物、ナジック酸無水物等の酸無水物、ノボラック型フ
ェノール樹脂、前記のポリフェノール等のフェノール
類、及びイミダゾール、ジシアンジアミド、芳香族アミ
ン等のアミン系化合物等が挙げられる。その中で式
（２）で表される硬化剤は形態が液状であり、柔軟性に
富む硬化物が得られるため本発明に好適である。例えば
商品名MEH−８０００（明和化成工業社製）等が工業化
されている。液状樹脂組成物中における硬化剤の配合量
は特に限定されないが、エポキシ樹脂に対して５０〜１
２０重量％である。配合量が下限値を下回ると硬化物性
の低下が起こる又は密着性が損なうという問題が発生す
る可能性があり、上限値を上回ると耐湿性が低下すると
いう問題が発生する可能性がある。
組成物の純度、シェルフライフ、ポットライフを損なわ
ないものであれば、特に限定はされない。例えば、ヘキ
サヒドロフタール酸無水物、メチルヒドロフタール酸無
水物、ナジック酸無水物等の酸無水物、ノボラック型フ
ェノール樹脂、前記のポリフェノール等のフェノール
類、及びイミダゾール、ジシアンジアミド、芳香族アミ
ン等のアミン系化合物等が挙げられる。その中で式
（２）で表される硬化剤は形態が液状であり、柔軟性に
富む硬化物が得られるため本発明に好適である。例えば
商品名MEH−８０００（明和化成工業社製）等が工業化
されている。液状樹脂組成物中における硬化剤の配合量
は特に限定されないが、エポキシ樹脂に対して５０〜１
２０重量％である。配合量が下限値を下回ると硬化物性
の低下が起こる又は密着性が損なうという問題が発生す
る可能性があり、上限値を上回ると耐湿性が低下すると
いう問題が発生する可能性がある。
【００１３】本発明で用いる無機フィラーの例として
は、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ等の絶
縁フィラーが挙げられ、より好ましい材料としてはシリ
カが挙げられる。用途によりこれらを複数混合してもよ
い。更に、フィラーの形状は半導体素子面の回路のダメ
ージを避けるため球状であることが必要であり、無機フ
ィラーの最大粒径が４０μm以下、その中で最大粒径を
ｄ、平均粒径をeとしたときｄ／ｅが６以下、且つ比表
面積が１m2／ｇ以下の球状フィラーを５０重量％含むこ
とが必須である。最大粒径が上限値を超えると封止時に
スジ状の不良が生じたり、バンプのピッチ間隔が狭い場
合充填不良を起こす恐れがある。またｄ／ｅが上限値を
超えると微細フィラー成分が増大するため液状樹脂組成
物の粘度の上昇を起こし作業性に支障がでる恐れがあ
る。これ以外のフィラーに関しては、最大粒径４０μｍ
以下であれば特に制限はないが前記フィラーに比べ平均
粒径が小さいほうが好ましい。全無機フィラーの最大粒
径としては３５μｍ以下がより好ましい。ここで最大粒
径、平均粒径はレーザー回析法等で、比表面積はBET法
等で測定することができる。
は、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ等の絶
縁フィラーが挙げられ、より好ましい材料としてはシリ
カが挙げられる。用途によりこれらを複数混合してもよ
い。更に、フィラーの形状は半導体素子面の回路のダメ
ージを避けるため球状であることが必要であり、無機フ
ィラーの最大粒径が４０μm以下、その中で最大粒径を
ｄ、平均粒径をeとしたときｄ／ｅが６以下、且つ比表
面積が１m2／ｇ以下の球状フィラーを５０重量％含むこ
とが必須である。最大粒径が上限値を超えると封止時に
スジ状の不良が生じたり、バンプのピッチ間隔が狭い場
合充填不良を起こす恐れがある。またｄ／ｅが上限値を
超えると微細フィラー成分が増大するため液状樹脂組成
物の粘度の上昇を起こし作業性に支障がでる恐れがあ
る。これ以外のフィラーに関しては、最大粒径４０μｍ
以下であれば特に制限はないが前記フィラーに比べ平均
粒径が小さいほうが好ましい。全無機フィラーの最大粒
径としては３５μｍ以下がより好ましい。ここで最大粒
径、平均粒径はレーザー回析法等で、比表面積はBET法
等で測定することができる。
【００１４】無機フィラーの添加量は液状樹脂組成物に
対し６０重量％以上９０重量％以下の範囲である。下限
値を下回ると弾性率は低くなるが、線膨張係数が大きく
なり、半導体素子の熱衝撃試験等の信頼性頼性低下につ
ながる。上限値を上回ると樹脂の粘度が高すぎるため塗
布作業性に支障をきたす。
対し６０重量％以上９０重量％以下の範囲である。下限
値を下回ると弾性率は低くなるが、線膨張係数が大きく
なり、半導体素子の熱衝撃試験等の信頼性頼性低下につ
ながる。上限値を上回ると樹脂の粘度が高すぎるため塗
布作業性に支障をきたす。
【００１５】液状樹脂組成物の硬化物の特性としては、
弾性率が５ＧＰａ以下、好ましくは３ＧＰａ以下であ
る。上限値を上回るとウエハーでの反りの増大を伴う。
また線膨張係数は硬化物のガラス転移温度以下において
２０ｐｐｍ以下であることが必要である。上限値を上回
るとパッケージ信頼性が著しく低下してしまう。線膨張
係数はTMA(Thermal mechanical analysis)等により測定
できる。TMAによる測定はガラス転移温度以下の温度−
線膨張曲線において最も安定した直線状の範囲の傾きに
より求めることができる。
弾性率が５ＧＰａ以下、好ましくは３ＧＰａ以下であ
る。上限値を上回るとウエハーでの反りの増大を伴う。
また線膨張係数は硬化物のガラス転移温度以下において
２０ｐｐｍ以下であることが必要である。上限値を上回
るとパッケージ信頼性が著しく低下してしまう。線膨張
係数はTMA(Thermal mechanical analysis)等により測定
できる。TMAによる測定はガラス転移温度以下の温度−
線膨張曲線において最も安定した直線状の範囲の傾きに
より求めることができる。
【００１６】本発明の半導体装置の製造方法は、ウエハ
ーレベルパッケージの製造方法であり、複数個の半導体
素子が形成されたウエハー上に上記の液状樹脂組成物で
封止する工程、突起電極を形成する工程、該ウエハーを
個片化する工程を含む製造方法である。本方法により低
コストで信頼性の高い半導体装置を製造することができ
る。更に、半導体素子と接合する基板との間の応力緩和
のために、ウエハーに形成された半導体素子の電極部位
にメッキ法等によって、金属ポストを形成した後、金属
ポストが隠れるまで上記の液状樹脂組成物で封止する。
次にポスト上の被覆された樹脂を切削加工により取り除
きポストを露出させる。更に露出したポストの先端に半
田を形成し、半田を形成した半導体素子と基板を接合さ
せる方法が挙げられる。液状樹脂組成物のウエハーへの
塗布方法に関しては特に限定されないが、印刷法、ディ
スペンス法、スピンコーター法が、汎用性があり好まし
い。その中で印刷法が塗布膜の均一性という点で好まし
い。尚、本発明は別の応用として複数個の素子が搭載さ
れた回路基板に本発明の液状樹脂組成物で一括封止し、
個片化して得られる半導体素子の製造方法にも適用する
ことができる。
ーレベルパッケージの製造方法であり、複数個の半導体
素子が形成されたウエハー上に上記の液状樹脂組成物で
封止する工程、突起電極を形成する工程、該ウエハーを
個片化する工程を含む製造方法である。本方法により低
コストで信頼性の高い半導体装置を製造することができ
る。更に、半導体素子と接合する基板との間の応力緩和
のために、ウエハーに形成された半導体素子の電極部位
にメッキ法等によって、金属ポストを形成した後、金属
ポストが隠れるまで上記の液状樹脂組成物で封止する。
次にポスト上の被覆された樹脂を切削加工により取り除
きポストを露出させる。更に露出したポストの先端に半
田を形成し、半田を形成した半導体素子と基板を接合さ
せる方法が挙げられる。液状樹脂組成物のウエハーへの
塗布方法に関しては特に限定されないが、印刷法、ディ
スペンス法、スピンコーター法が、汎用性があり好まし
い。その中で印刷法が塗布膜の均一性という点で好まし
い。尚、本発明は別の応用として複数個の素子が搭載さ
れた回路基板に本発明の液状樹脂組成物で一括封止し、
個片化して得られる半導体素子の製造方法にも適用する
ことができる。
【００１７】本発明の液状樹脂組成物は、反応生成物、
又はこれらを含むエポキシ樹脂混合物と硬化剤、無機フ
ィラー、必要に応じて硬化促進剤、顔料、染料、消泡剤
等の添加剤を予備混合し、三本ロール等を用いて混練
し、真空脱泡することにより製造することができる。本
発明の液状樹脂組成物を用いて半導体装置を製造する方
法は本願の方法以外は公知の方法を用いることができ
る。
又はこれらを含むエポキシ樹脂混合物と硬化剤、無機フ
ィラー、必要に応じて硬化促進剤、顔料、染料、消泡剤
等の添加剤を予備混合し、三本ロール等を用いて混練
し、真空脱泡することにより製造することができる。本
発明の液状樹脂組成物を用いて半導体装置を製造する方
法は本願の方法以外は公知の方法を用いることができ
る。
【００１８】
【実施例】＊反応生成物の製造例１
式（１）のエポキシ樹脂（エポキシ基当量１８１）１０
０ｇ、ビスフェノールF（水酸基当量１００）４０ｇに
触媒としてトリフェニルフォスフィン１ｇを添加し、窒
素気流下でフラスコ内で１８０℃、３時間反応させた。
この生成物を反応生成物（１）とする。（エポキシ基数
／フェノール基数＝１．３８）
０ｇ、ビスフェノールF（水酸基当量１００）４０ｇに
触媒としてトリフェニルフォスフィン１ｇを添加し、窒
素気流下でフラスコ内で１８０℃、３時間反応させた。
この生成物を反応生成物（１）とする。（エポキシ基数
／フェノール基数＝１．３８）
【００１９】＊反応生成物の製造例２
式（１）のエポキシ樹脂１００ｇ、ビフェノールA（水
酸基当量１１４）２０ｇに触媒としてトリフェニルフォ
スフィン１ｇを添加し、製造例１と同様に反応を行っ
た。この生成物を反応生成物（２）とする。（エポキシ
基数／フェノール基数＝３．１５）
酸基当量１１４）２０ｇに触媒としてトリフェニルフォ
スフィン１ｇを添加し、製造例１と同様に反応を行っ
た。この生成物を反応生成物（２）とする。（エポキシ
基数／フェノール基数＝３．１５）
【００２０】本発明を実施例で具体的に説明する。
＜実施例１＞反応生成物（１）９０ｇ、他のエポキシ樹
脂としてアリル化ビスフェノールAのジグリシジルエー
テル１０ｇ（商品名：NME-810、日本化薬工業社製）、
に硬化剤として液状フェノール樹脂（PR-51470、住友デ
ュレズ社製）２０ｇ、２−フェニル−４−メチルイミダ
ゾール（２Ｐ４ＭＩ）１ｇ、希釈剤としてブチルセロソ
ルブアセテート（BCSA）２０ｇ、カップリング材として
γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン（GPT
S）３ｇ、フィラーとして平均粒径８μｍ、最大粒径４
０μm、比表面積０．５ｇ／ｍ2の球状シリカフィラー４
９６ｇを配合し、三本ロールで混練し、脱泡後液状樹脂
組成物を得た。
脂としてアリル化ビスフェノールAのジグリシジルエー
テル１０ｇ（商品名：NME-810、日本化薬工業社製）、
に硬化剤として液状フェノール樹脂（PR-51470、住友デ
ュレズ社製）２０ｇ、２−フェニル−４−メチルイミダ
ゾール（２Ｐ４ＭＩ）１ｇ、希釈剤としてブチルセロソ
ルブアセテート（BCSA）２０ｇ、カップリング材として
γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン（GPT
S）３ｇ、フィラーとして平均粒径８μｍ、最大粒径４
０μm、比表面積０．５ｇ／ｍ2の球状シリカフィラー４
９６ｇを配合し、三本ロールで混練し、脱泡後液状樹脂
組成物を得た。
【００２１】樹脂特性は以下のようにして測定した
・粘度；E-型粘度計（3°コーン、直径 28mmφ）、25
℃、２．５回転時の粘度を測定した。 ・弾性率；10mmX140mmX0.1mmのサイズの硬化物フィルム
を作製し、オリエンテック社製テンシロンにて、サンプ
ル間長100mm,テスト速度1mm／sの条件で、引張弾性率を
測定した。 ・線膨張係数；4mmX50mmX0.1mmのサイズの硬化物フィル
ムを作製し、TMA(セイコーインスツルメンツ社製)に
て、サンプル間長10mm、引張荷重10gの条件の下、線膨
張係数（Tg以下）を測定した ・反り；１０mm角半導体素子（電極配列ペリフェラル、
ポスト間ピッチ；250μｍ、500μｍの２種類）が形成さ
れたに電極部位に、100μmの銅ポストをめっき法により
形成した8インチウエハーに印刷により約120μmの厚み
に全面に製作された液状樹脂組成物を用いて樹脂層を形
成し、所定の硬化条件（120℃１時間＋150℃２時間(ス
テップ硬化)）にて硬化した。次にウエハーの片末端を
定盤に固定し浮上したウエハーの最大高さをそりとし
た。 ・信頼性；次いで反りの測定に用いたサンプルを切削法
により樹脂表面を研磨して銅ポストを露出させ、共晶半
田を形成した。次にダイシングによりチップを個片化し
た後15mm角のFR-4基板に半田を接合させた。得られたパ
ッケージを以下の条件の下で信頼性を調べた。 a)耐半田クラック性；30℃／60%／48hrの処理を施した
後、最大温度235℃の リフロー炉に通した。 b)耐T／C性；｛ (−40℃／15min)〜(125℃／15min) ｝
× 400cycle c)耐PCT性；121℃／100%／500hr ・歩留まり；素子の組み立てにおいて、樹脂を塗布する
際の歩留まりを調べた。その際の不良としては、封止後
スジ状の線が入り切削後も残る、充填不良等があれば欠
点とした。
℃、２．５回転時の粘度を測定した。 ・弾性率；10mmX140mmX0.1mmのサイズの硬化物フィルム
を作製し、オリエンテック社製テンシロンにて、サンプ
ル間長100mm,テスト速度1mm／sの条件で、引張弾性率を
測定した。 ・線膨張係数；4mmX50mmX0.1mmのサイズの硬化物フィル
ムを作製し、TMA(セイコーインスツルメンツ社製)に
て、サンプル間長10mm、引張荷重10gの条件の下、線膨
張係数（Tg以下）を測定した ・反り；１０mm角半導体素子（電極配列ペリフェラル、
ポスト間ピッチ；250μｍ、500μｍの２種類）が形成さ
れたに電極部位に、100μmの銅ポストをめっき法により
形成した8インチウエハーに印刷により約120μmの厚み
に全面に製作された液状樹脂組成物を用いて樹脂層を形
成し、所定の硬化条件（120℃１時間＋150℃２時間(ス
テップ硬化)）にて硬化した。次にウエハーの片末端を
定盤に固定し浮上したウエハーの最大高さをそりとし
た。 ・信頼性；次いで反りの測定に用いたサンプルを切削法
により樹脂表面を研磨して銅ポストを露出させ、共晶半
田を形成した。次にダイシングによりチップを個片化し
た後15mm角のFR-4基板に半田を接合させた。得られたパ
ッケージを以下の条件の下で信頼性を調べた。 a)耐半田クラック性；30℃／60%／48hrの処理を施した
後、最大温度235℃の リフロー炉に通した。 b)耐T／C性；｛ (−40℃／15min)〜(125℃／15min) ｝
× 400cycle c)耐PCT性；121℃／100%／500hr ・歩留まり；素子の組み立てにおいて、樹脂を塗布する
際の歩留まりを調べた。その際の不良としては、封止後
スジ状の線が入り切削後も残る、充填不良等があれば欠
点とした。
【００２２】＜実施例２〜１０、比較例１〜８＞表１の
配合に従い、実施例１と同様にして液状樹脂組成物を調
整し、実施例１と同様の試験を行った。測定結果を表１
に示す。
配合に従い、実施例１と同様にして液状樹脂組成物を調
整し、実施例１と同様の試験を行った。測定結果を表１
に示す。
【００２３】上記の測定結果を表１及び表２に示す。
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、ウエハーレベルパッケ
ージに関し、従来の特性を維持しながら、更に硬化物の
線膨張率が小さく、硬化物の弾性率が小さく、硬化物の
硬化収縮が小さく、樹脂による封止作業性が良好な大口
径のウエハー用に適した液状樹脂組成物を得ることがで
きる。特に半導体素子の回路がファインピッチ化された
半導体素子に適した液状樹脂組成物を得ることができ
る。
ージに関し、従来の特性を維持しながら、更に硬化物の
線膨張率が小さく、硬化物の弾性率が小さく、硬化物の
硬化収縮が小さく、樹脂による封止作業性が良好な大口
径のウエハー用に適した液状樹脂組成物を得ることがで
きる。特に半導体素子の回路がファインピッチ化された
半導体素子に適した液状樹脂組成物を得ることができ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 23/31
Ｆターム(参考） 4J002 CD151 CD201 DE146 DE236
DJ016 FA086 FD016 GQ05
4J036 AB09 AB20 AJ21 BA04 CA08
DA01 FA03 FA05 FB08 HA12
4M109 AA01 CA04 CA05 EC20
Claims (8)
- 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、及
び（Ｃ）無機フィラーを必須成分とする液状樹脂組成物
であって、該エポキシ樹脂が式（１）で示されるエポキ
シ樹脂（ａ）とビスフェノール類（ｂ）との仕込重量に
おける官能基数比［（ａ）のエポキシ基数／（ｂ）の水
酸基数］が１．０５〜５の範囲で反応してなる生成物を
全エポキシ樹脂中に３０重量％以上含み、無機フィラー
の含有率が液状樹脂組成物に対し６０重量％〜９０重量
％の範囲であり、該液状樹脂組成物の硬化物の常温にお
ける弾性率が５ＧＰａ以下であり、ガラス転移温度以下
の線膨張係数（α１）が２０ｐｐｍ以下であり、更に
（Ｃ）無機フィラーが最大粒径４０μm以下であり、無
機フィラーの中に最大粒径をｄ、平均粒径をeとした場
合のｄ／ｅが６以下、比表面積が１m2／ｇ以下の球状フ
ィラーを含み、全無機フィラーに対して該球状フィラー
を５０重量％以上含むことを特徴とする液状樹脂組成
物。 【化１】 - 【請求項２】 硬化剤が式（２）で表される液状フェノ
ール樹脂である請求項１記載の液状樹脂組成物。 【化２】 Ri(i=1,2,3,4,5,)：水素基、炭素数1〜3のアルキル基又
はアリル基 - 【請求項３】 液状樹脂組成物がウエハーレベルパッケ
ージに用いられる液状樹脂組成物である請求項１又は２
に記載の液状樹脂組成物。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載の液状樹脂組成物
を用いて製作された半導体装置。 - 【請求項５】 複数個の半導体素子が形成されたウエハ
ー上に請求項１又は２に記載の液状樹脂組成物を用いて
封止する工程、突起電極を形成する工程、該ウエハーを
個片化する工程を含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 複数個の半導体素子が形成されたウエハ
ー上に請求項１又は２に記載の液状樹脂組成物を用いて
封止する工程が、該液状樹脂組成物を印刷、ディスペン
ス又はスピンコート法から選ばれた方法により行われる
請求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 ウエハー上の半導体素子の電極部位に金
属ポストを形成する工程、液状樹脂組成物で金属ポスト
を樹脂封止する工程、該液状樹脂組成物層を切削加工し
て該金属ポストを露出させる工程、金属ポストに半田を
形成させる工程を含む請求項５記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項８】 請求項５〜７のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法により製作された半導体装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042051A JP3953827B2 (ja) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | 液状樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体素子 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP2002042051A Expired - Fee Related JP3953827B2 (ja) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | 液状樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体素子 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006199758A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 半導体用液状封止樹脂組成物及びそれを用いて封止される半導体装置 |
| JP2007023272A (ja) * | 2005-06-15 | 2007-02-01 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用液状エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及びウエハーレベルチップサイズパッケージ |
| JP2008150555A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Hitachi Chem Co Ltd | 封止用液状エポキシ樹脂組成物、電子部品装置及びウエハーレベルチップサイズパッケージ |
| CN114921057A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-19 | 江苏长电科技股份有限公司 | 一种环氧塑封料组合物、制备方法及应用 |
-
2002
- 2002-02-19 JP JP2002042051A patent/JP3953827B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN114921057B (zh) * | 2022-06-02 | 2023-06-13 | 江苏长电科技股份有限公司 | 一种环氧塑封料组合物、制备方法及应用 |
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