JP2006114756A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エポキシ基を有する環状オレフィン系樹脂(A)と光酸発生剤(B)を含む樹脂組成物の樹脂層を半導体チップの回路素子形成面上に有し、かつ該半導体チップ上に積層する別の半導体チップの裏面が該樹脂層に直接接触していることを特徴とするスタックド構造のMCP(マルチチップパッケージ)の樹脂封止型半導体装置。
【選択図】図1
Description
しかしながら、従来のスタックド構造のMCPは、積層した半導体チップを接着剤によって相互に接合するようにしており、接着剤の塗布などを必要として工程が煩雑となる。
[2]環状オレフィン系樹脂がポリノルボルネン系樹脂である[1]記載の樹脂封止型半導体装置。
[3]エポキシ基を有する環状オレフィン系樹脂(A)が式(1)で示される繰り返し単位を含むものである[1]又は[2]記載の樹脂封止型半導体装置。
[4]エポキシ基を有する環状オレフィン系樹脂(A)が式(2)及び式(3)で示される繰り返し単位を含むものである[1]〜[3]記載の樹脂封止型半導体装置。
[5]エポキシ基を有する環状オレフィン系樹脂(A)が式(4)、(5)及び(6)で示される繰り返し単位を含むものである[1]〜[4]記載の樹脂封止型半導体装置。
上記のうち、(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合させて得られる付加(共)重合体が好ましいが、本発明はなんらこれに限定されるものではない。
配位重合に用いる金属触媒として代表的なニッケルと白金触媒は、PCT WO 9733198とPCT WO 00/20472に述べられている。配位重合用金属触媒の例としては、(トルエン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、(メシレン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、(ベンゼン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、ビス(テトラヒドロ)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、ビス(エチルアセテート)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケル、ビス(ジオキサン)ビス(パーフルオロフェニル)ニッケルなどの公知の金属触媒が挙げられる。
一般的にはラジカル重合はラジカル開始剤の存在下、温度を50℃〜150℃に上げ、モノマーを溶液中で反応させる。ラジカル開始剤としてはアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル、アゾビスイソカプトロニトリル、アゾビスイソレロニトリル、t−ブチル過酸化水素などである。
アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル基等が、アルケニル基の具体例としては、ビニル、アリル、ブチニル、シクロヘキシル基等が、アルキニル基の具体例としては、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル、1−ブチニル、2−ブチニル基等が、アリール基の具体例としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル基等が、アラルキル基の具体例としてはベンジル、フェネチル基等がそれぞれ挙げられるが、本発明は何らこれらに限定されない。
エステル基を含有する官能基、ケトン基を含有する官能基、エーテル基を含有する官能基ついては、これらの基を有している官能基であれば特に構造は限定されない。エポキシ基を含有する官能基の好ましい具体例としては、グリシジルエーテル基を有する官能基が挙げられるが、エポキシ基を有する官能基であれば特に構造は限定されない。
ハロゲンを含有している光酸発生剤の例としては、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)トリアジン、2−アリル−4,6−ビス(トリクロロメチル)トリアジン、α,β,α−トリブロモメチルフェニルスルフォン、α、α―2,3,5,6−ヘキサクロロキシレン、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロキシレン、1,1,1−トリス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)エタンとそれらの混合物である。
スルフォネート系の光酸発生剤としては、2−ニトロベンジルトシレート、2,6−ジニトロベンジルトシレート、2,4−ジニトロベンジルトシレート、2−ニトロベンジルメチルスフォネート、2−ニトロベンジルアセテート、9,10−ジメトキシアントラセン−2−スルフォネート、1,2,3−トリス(メタンスルフォニルロキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(エタンスルフォニルロキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(プロパンスルフォニルロキシ)ベンゼンなどであるがこれに限定されない。
好ましくは、光酸発生剤としては4,4’−ジ−t−ブチルフェニルヨードニウムトリフレート、4,4’,4”−トリス(t−ブチルフェニル)スルフォニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルスルフォニウムジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4,4’−ジ−t−ブチルフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリス(t−ブチルフェニル)スルフォニムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートとそれらの混合物である。
本発明における光酸発生剤の配合割合としては、環状オレフィン系樹脂100重量部に対して0.1から100重量部であり、より好ましくは0.1から10重量部である。
次に未照射部を現像液で溶解除去することによりレリーフパターンを得る。現像液としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンやシクロヘキサンなどのアルカンやシクロアルカンなどの炭化水素、トルエン、メシチレン、キシレン、メシチレン等の芳香族溶媒である。またリモネン、ジペンテン、ピネン、メクリンなどのテルペン類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノンなどのケトン類を用いることができ、それらに界面活性剤を適当量添加した有機溶剤を好適に使用することができる。
現像方法としては、スプレー、パドル、浸漬、超音波等の方式が可能である。次に、現像によって形成したレリーフパターンをリンスする。リンス液としては、アルコールを使用する。次に50〜200℃で加熱処理を行い、現像液やリンス液を除去し、さらにエポキシ基の硬化が完了し耐熱性に富む最終パターンを得る。
その半導体チップの上に該半導体チップより小さいサイズの半導体チップを乗せ、加圧接着した。金線により第2の半導体チップとプリント配線板を接続した。このようにして半導体チップが2個積層して搭載されたプリント配線板は半導体チップ面を半導体封止樹脂により封止され、半田ボールを搭載し、BGAパッケージとした。
スタックド構造のMCPについては、複数個の半導体チップを積層することも可能であり、上記以外の公知の方法により作製することができる。また、上記方法に限定されるものではない。
《実施例1》
デシルノルボルンネン/グリシジルメチルエーテルノルボルネン=70/30コポリマーの共重合体(A−1)の例を挙げる。
すべてのガラス機器は60℃で0.1Torr以下で18時間乾燥する。その後ガラス機器はグローボックスに移され、グローボックスに備え付けられる。エチルアセテート(917g)、シクロヘキサン(917g)、デシルノルボルネン(192g、0.82mol)とグリシジルメチルエーテルノルボルネン(62g、0.35mol)が反応フラスコに加えられた。反応フラスコはグローボックスから取り出し、乾燥窒素ガスを導入した。反応中間体は30分間溶液中に窒素ガスを通して脱気した。グローボックス中でニッケル触媒すなわちビストルエンビスパーフルオロフェニルニッケル9.36g(19.5mmol)がトルエン15mlに溶解して、25mlのシリンジに入れ、グローボックスから取り出し、反応フラスコに加えられた。20℃にて5時間攪拌して反応を終了した。次に過酢酸溶液(975mmol)を加え18時間攪拌した。攪拌を止めると水層と溶媒層に分離した。水層を分離した後、1lの蒸留水を加え、20分間攪拌した。水層が分離するので取り除いた。1lの蒸留水で3回洗浄を行った。その後環状オレフィン系樹脂をメタノールに投入、沈殿物を濾集し水で充分洗浄した後、真空下で乾燥した。乾燥後243g(収率96%)の環状オレフィン系樹脂を回収した。得られた環状オレフィン系樹脂の分子量はGPCによりMw=115,366 Mn=47,000、単分散性=2.43であった。環状オレフィン系樹脂の組成はH−NMRからデシルノルボルネンが70モル%エポキシノルボルネンが30モル%であった。
次にリモネンに30秒浸漬することによって未露光部を溶解除去した後、イソプロピルアルコールで20秒間リンスした。その結果、パターンが形成されていることが確認できた。この時の残膜率(現像後の膜厚/現像前の膜厚)は99.6%と非常に高い値を示した。また形成後のパターンにおいて、微細パターン剥がれは全く観察されず、現像時の密着性が優れていることが確認できた。その後160℃、60分で硬化し、架橋反応を完結させた。この硬化膜の吸水率は0.2%であった。
得られた半導体チップをダイアタッチ用接着フィルム(住友ベークライト(株)製 IBF−3021)を用いて、ボンディングフィンガーとその裏面に半田ボール搭載用のランドを持つプリント配線板に搭載され、金線により半導体チップとプリント配線板を接続した。
さらに、半導体チップの上に該半導体チップより小さいサイズの第2の半導体チップを乗せ、1秒加圧(0.1MPa)接着した。金線により第2の半導体チップとプリント配線板を接続した。このようにして半導体チップが2個積層して搭載されたプリント配線板は半導体チップ面を半導体封止樹脂(住友ベークライト(株)製 EME−7730L)により封止され、半田ボールを搭載し、BGAパッケージの半導体装置とした。
チップサイズ:8mm×10mm、6mm×8mm
実施例1のデシルノルボルネン(192g、0.82mol)とグリシジルメチルエーテルノルボルネン(62g、0.35mol)の代わりに、デシルノルボルネン(129g、0.55mol)とグリシジルメチルエーテルノルボルネン(177g、0.30mol)、フェネチルノルボルネン(29.7g、0.15mol)を用いた以外は、実施例1と同様にしてデシルノルボルンネン/グリシジルメチルエーテルノルボルネン/フェネチルノルボルネン=55/30/15の環状オレフィン系樹脂(A−2)を得た。重合、再沈殿を行い、乾燥後309g(収率92%)の環状オレフィン系樹脂を回収した。得られた環状オレフィン系樹脂の分子量はGPCによりMw=30000、Mn=68000、単分散性=2.3であった。環状オレフィン系樹脂の組成はH−NMRからデシルノルボルネンが54モル%、エポキシノルボルネンが31モル%、フェネチルノルボルネンが15モル%であった。
実施例1と同様にシリコンウエハー上に硬化膜を作製したところ、この硬化膜の吸水率は0.2%であった。実施例1と同様に、せん断強度、半田リフロー試験、実際の動作確認を行った。せん断強度については、6.3MPaであり、半導体チップの材料破壊で、良好であった。半田リフロー試験では、5個のサンプルについてクラックの発生を確認し0/5であった。動作確認では、実際にプリント基板に実装され、半導体装置としての動作に支障のないことが確認された。
デシルノルボルネンとフェネチルノルボルネンコポリマーの開環メタセシス共重合体(A−3)の例を挙げる。
すべてのガラス機器は60℃で0.1Torr下で18時間乾燥する。その後ガラス機器は内部の酸素濃度と湿度がそれぞれ1%以内に抑えられたグローブボックス内に移され、グローブボックスに備え付けられる。トルエン(917g)、シクロヘキサン(917g)、デシルノルボルネン(129g、0.55mol)とフェネチルノルボルネン(29.7g、0.55mol)、1−ヘキセン(368g、2.2mol)が反応フラスコに加えられた。反応フラスコはグローボックスから取り出し、乾燥窒素ガスを導入した。反応中間体は30分間溶液中に窒素ガスを通して脱気した。グローブボックス中で五塩化タングステンのt−ブチルアルコール/メタノール(モル比0.35/0.3)溶液(0.05モル/l)を調製し、この3.78gをトリエチルアルミニウム0.011gがトルエン25gに溶解された助触媒溶液0.634gと共に反応フラスコに加えられた。20℃にて5時間攪拌して反応を終了した。
次にこの溶液をオートクレーブに入れ、RuHCl(CO)[P(C5H5)3]340.02gを加え、内圧が100kg/cm2になるまで水素を導入し、165℃で3時間加熱攪拌を行った。加熱終了後室温まで放冷し、反応物をメタノール(975mmol)に加え18時間攪拌した。攪拌を止めると水層と溶媒層に分離した。水層を分離した後、1lの蒸留水を加え、20分間攪拌した。水層が分離するので取り除いた。1lの蒸留水で3回洗浄を行った。その後ポリマーをメタノールに投入、沈殿物を濾集し水で充分洗浄した後、真空下で乾燥した。乾燥後320g(収率85%)の環状オレフィン系樹脂を回収した。得られた環状オレフィン系樹脂の分子量はGPCによりMw=22,000 Mn=9,600、単分散性=2.3であった。TgはDMAによると150℃であった。環状オレフィン系樹脂の組成は1H−NMRからデシルノルボルネンが48モル%、フェネチルノルボルネンが52モル%であった。
実施例1と同様にシリコンウエハー上に硬化膜を作製したところ、この硬化膜の吸水率は0.2%であった。実施例1と同様に、せん断強度、半田リフロー試験、実際の動作確認を行った。せん断強度については、7.5MPaであり、半導体チップの材料破壊で、良好であった。半田リフロー試験では、5個のサンプルについてクラックの発生を確認し0/5であった。動作確認では、実際にプリント基板に実装され、半導体装置としての動作に支障のないことが確認された。
ポリイミド樹脂(住友ベークライト(株)製 CRC−6061)と接着剤(住友ベークライト(株)製 IBF−3021)をもちいた従来の構造の半導体装置での評価した。
実施例1と同様に、せん断強度、半田リフロー試験、実際の動作確認を行った。せん断強度については、8.0MPaであり、半導体チップの材料破壊で、良好であった。半田リフロー試験では、5個のサンプルについてクラックの発生を確認し0/5であった。動作確認では、実際にプリント基板に実装され、半導体装置としての動作に支障のないことが確認された。結果は、良好であったが、接着剤や接着剤の半導体チップへの貼り付け工程が必要であり、実施例1よりも工程が多くなった。
《比較例2》
実施例1で環状オレフィン系樹脂をポリイミド樹脂(住友ベークライト(株)製 CRC−6061)に変更した半導体装置で評価した。
実施例1と同様に、せん断強度、半田リフロー試験、実際の動作確認を行った。せん断強度については、密着強度が弱すぎるため測定不可能であった。半田リフロー試験では、5個のサンプルについてクラックの発生を確認し4/5であった。動作確認では、実際にプリント基板に実装され、半導体装置として正常に動作しないことが確認された。
2 半導体チップ、
3 エポキシ基を含む環状オレフィン系樹脂、
4 プリント配線板、
5 半田ボール、
6 ダイアタッチ用接着フィルム
7 積層した半導体チップ
8 封止樹脂
9 ポリイミド樹脂
10 接着剤
Claims (6)
- エポキシ基を有する環状オレフィン系樹脂(A)と光酸発生剤(B)を含む樹脂組成物の樹脂層を半導体チップの回路素子形成面上に有し、かつ該半導体チップ上に積層する別の半導体チップの裏面が該樹脂層に直接接触していることを特徴とするスタックド構造のMCP(マルチチップパッケージ)の樹脂封止型半導体装置
- 環状オレフィン系樹脂がポリノルボルネン系樹脂である請求項1記載の樹脂封止型半導体装置。
- エポキシ基を有する環状オレフィン系樹脂(A)が式(1)で示される繰り返し単位を含むものである請求項1又は2記載の樹脂封止型半導体装置。
- エポキシ基を有する環状オレフィン系樹脂(A)が式(7)で示される繰り返し単位を含むものである請求項1〜6記載の感光性樹脂組成物。
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