JP2007116079A - プリアプライド用封止樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明によれば、半導体チップの仮搭載時において空気巻き込みが少なく、作業性や信頼性にすぐれたプリアプライド用封止樹脂組成物を提供することができる。
【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フラックス活性を有する硬化剤を含むプリアプライド用封止樹脂組成物であって、Ｂ−ステージ化後のタック値が０ｇｆ／５ｍｍφ以上５ｇｆ／５ｍｍφ以下であり、かつ、１３０℃における溶融粘度が０．０１Ｐａ・ｓ以上１．０Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とするプリアプライド用封止樹脂組成物を用いる。
【選択図】
なし

Description

本発明は、プリアプライド用封止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。

近年、半導体パッケージの軽薄短小化の技術革新は目覚しいものがあり、さまざまなパッケージ構造が提唱され、製品化されている。従来のリードフレーム接合に代わり、半田のような突起電極により、回路基板（マザーボード）に接合するエリア実装方式は特に重要である。

その中で半導体チップの回路面に直接突起電極が具備されたフリップチップはパッケージを最小化できる方法のひとつである。フリップチップ実装は、はんだ電極の場合、はんだ電極の表面の酸化膜を除去するためにフラックスで処理した後リフロー等の方法で接合する。その為はんだ電極、回路基板等の周囲にフラックスが残存し、不純物として問題となるためフラックスを除去する洗浄を行った後封止を行う。その理由としては、直接回路基板（マザーボード）に突起電極で接合するため、温度サイクル試験のような信頼性試験を行うと、チップと回路基板の線膨張係数の差により電極接合部の電気的不良が発生するためである。

当該パッケージ封止は、チップの一辺または複数面に封止樹脂を塗布し毛細管現象を利用して樹脂を回路板とチップの間隙に流れ込ませる。しかしこの方法はフラックス処理、洗浄を行うため工程が長くなりかつ洗浄廃液の処理問題等環境管理を厳しくしなければならない。更に封止を毛細管現象で行うため封止時間が長くなり、生産性に問題があった。

そこで直接回路基板に樹脂を塗布し、はんだ電極を持ったチップをその上から搭載し、はんだ接合と樹脂封止を同時に行う方法が考案された（特許文献１参照）。この場合、はんだを回路基板に接合させるために、熱硬化性樹脂、硬化剤からなる樹脂組成物にフラックス作用を有する成分を添加することが特徴である。

更に近年では、チップキャリアで搬送される半導体チップにあらかじめアンダーフィル材を塗布してＢ−ステージ化させ、実装の際のアンダーフィル塗布工程さえも削減させたり、実装ユーザーへアンダーフィルつきの半導体チップを納めるという付加価値をつけるためのプリアプライド型ノンフローアンダーフィル材が検討され始めている。

上記プリアプライド封止方法においては、熱硬化性樹脂として固形エポキシ樹脂が単独で用いられてきた（特許文献１、２参照）。
米国特許５，１２８，７４６号公報 特開２００３−２１２９６４号公報

しかしながら、文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
固形エポキシ樹脂を単独で用いたプリアプライド用封止樹脂組成物では、半導体チップを回路基板に仮搭載する際にエアトラップなどの空気巻き込み問題を誘発しやすく、そのままパッケージ内のボイドとなりやすくなるため、パッケージとしての信頼性が低下してしまうという課題があった。
そこでエポキシ樹脂として室温で液状のものを用いると溶融粘度は下がるものの、Ｂ−ステージ化後にタックが生じてしまい、ダイシング工程で作業性が低下する原因となっていた。
本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、空気巻き込みが少なく、作業性や信頼性にすぐれたプリアプライド用封止樹脂組成物を提供することにある。

本発明によれば、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フラックス活性を有する硬化剤を含むプリアプライド用封止樹脂組成物であって、Ｂ−ステージ化後のタック値が０ｇｆ／５ｍｍφ以上５ｇｆ／５ｍｍφ以下であり、かつ、１３０℃における溶融粘度が０．０１Ｐａ・ｓ以上１．０Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とするプリアプライド用封止樹脂組成物が提供される。
本発明において、Ｂ−ステージ化後のタック値を抑制することで、個片化した半導体素子の取扱い作業性を向上させることができる。更に、１３０℃における溶融粘度を抑制させることで、前記個片化された半導体素子を回路基板に仮搭載する際のエアトラップ低減によるパッケージ内ボイドの低減を促し、フィレット形成性の向上による作業性の向上などを促すことが可能となる。

本発明によれば、上記封止樹脂組成物をウェハー上に塗布する工程、前記ウェハーに塗布後の前記封止樹脂組成物をＢ−ステージ化する工程、前記ウェハーをダイシングし、半導体素子を個片化する工程、及び、個片化した半導体素子の封止樹脂組成物が塗布された面と基板とを加熱圧着接合する工程を含む半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、半導体チップの仮搭載時において空気巻き込みが少なく、作業性や信頼性にすぐれたプリアプライド用封止樹脂組成物を提供することができる。

本発明において、プリアプライド用封止樹脂組成物とは、以下の用途に用いられる樹脂組成物のことである。回路面に半田突起電極が形成された半導体ウェハーにプリアプライド用封止樹脂組成物を塗布し、乾燥させるとともに、この時点である程度Ｂ−ステージ化を行う。この半導体ウェハーをダイシングにより個片化して半導体チップを得る。この半導体チップと回路基板とを位置合わせして加熱により仮搭載し、その後、加熱実装する。

本発明のプリアプライド用封止樹脂組成物に用いられる、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フラックス活性を有する硬化剤について説明する。ただし、本発明は以下に限られるものではない。

本発明で用いられる（Ａ）エポキシ樹脂は、１分子中にエポキシ基が２個以上であるものを使用することができる。
これらのエポキシ樹脂の具体例としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂等の常温で液状のエポキシ樹脂、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル型エポキシ、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル型エポキシ、ｏ−アリルビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル、３，３’，５，５’−テトラメチル４，４’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、４，４’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、１，６−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、臭素型クレゾールノボラック型エポキシ、ビスフェノールＤジグリシジルエーテル型エポキシ，１，６ナフタレンジオールのグリシジルエーテル、アミノフェノール類のトリグリシジルエーテルなどの常温で液状のエポキシ樹脂が挙げられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いても良い。また、信頼性の優れた封止樹脂組成物を得るために、エポキシ樹脂のＮａ^＋、Ｃｌ⁻等のイオン性不純物はできるだけ少ないものが好ましい。

本発明で用いられる（Ａ）エポキシ樹脂として、１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する縮合環式芳香族化合物またはビフェニル化合物を用いることが好ましい。縮合環式芳香族化合物又はビフェニル化合物のエポキシ樹脂を用いると、封止樹脂組成物の硬化物のＴｇが向上し、耐熱性に優れる硬化物を得ることができる。
また、前記縮合環式芳香族化合物又はビフェニル化合物は、その分子量が、１０００以下であることが好ましい。さらに好ましくは、５００以下である。分子量を上限値以下にすることによって、１３０℃における溶融粘度を適切に低く保つことが可能となり、プリアプライド用封止樹脂組成物が塗布された半導体チップと回路基板とを仮搭載する際にボイド巻き込み等が抑制されるという利点がある。
上記のようなエポキシ樹脂を用いることにより、Ｂ−ステージ化後のタック値が０ｇｆ／５ｍｍφ以上５ｇｆ／５ｍｍφ以下であり、かつ、１３０℃における溶融粘度が０．０１Ｐａ・ｓ以上１．０Ｐａ・ｓ以下であり、かつ、硬化後のＴｇが１１０℃以上１５０℃以下のプリアプライド用封止樹脂組成物を得ることができる。

このようなエポキシ樹脂の具体例を以下に挙げる。
１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する縮合環式芳香族化合物としては、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環などの縮合環式芳香族化合物に複数個のエポキシ基が直接結合した化合物が挙げられる。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂、フェノールナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオールのグリシジルエーテル、ナフタレンノボラック型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェナントレン型エポキシ樹脂が挙げられる。
１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有するビフェニル化合物の具体例としては、ビフェノールジグリシジルエーテル、３，３’，５，５’−テトラメチル４，４’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、ビフェニルノボラック型エポキシ、ビフェニルアラルキル型エポキシが挙げられる。
上記のうち、分子量５００以下のナフタレンジオールのグリシジルエーテル、ナフタレンノボラック型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ビフェノールジグリシジルエーテル型エポキシ、３，３’，５，５’−テトラメチル４，４’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシなどが好ましい。

また、本発明で用いられる（Ａ）エポキシ樹脂として、２５℃において液状のエポキシ樹脂と、２５℃において固形のエポキシ樹脂を組み合わせて用いることが好ましい。

２５℃において液状のエポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル型エポキシ、ビスフェノールＳジグリシジルエーテル型エポキシ、ｏ−アリルビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル、３，３’，５，５’−テトラメチル４，４’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、４，４’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、１，６−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、臭素型クレゾールノボラック型エポキシ、ビスフェノールＤジグリシジルエーテル型エポキシ、１，６ナフタレンジオールのグリシジルエーテル、アミノフェノール類のトリグリシジルエーテル、エポキシ基を分子内に一つ有するモノエポキシ化合物等が挙げられる。

２５℃において固形のエポキシ樹脂の具体例としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂等が挙げられる。

２５℃において固形のエポキシ樹脂の配合量は、エポキシ樹脂の総重量中５０重量％から９５重量％であることが好ましい。当該配合量が５０重量％以上になると、Ｂ−ステージ化時に封止樹脂自体のフィルム化（タックフリー化）が容易になり、また９５重量％以下であると結晶性が低下してダイシング時やハンドリング時に封止樹脂組成物にクラックや欠けが生じにくくなる。

本発明に用いられる（Ｂ）フラックス活性を有する硬化剤とは、半導体チップに設けられたはんだ電極表面の酸化膜を、基板と電気的に接合できる程度に還元する作用を示し、かつ、エポキシ樹脂と反応する官能基を有する化合物である。一般的には、カルボン酸類、酸無水物が挙げられるが、好ましくは、１分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基と、芳香族に直接結合したカルボキシル基を１分子中に少なくとも１個含む化合物である。
具体例としては、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸（慣用名ゲンチジン酸）、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，７−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、フェノールフタリン、ジフェノール酸等が挙げられる。これらの化合物は何れも吸湿し易くボイドの原因となるため製造する際は前もって乾燥を行うことが好ましい。

本発明において用いられるフラックス活性を有する硬化剤の添加量は、エポキシ樹脂に対して１０〜７０重量％である。好ましくは３０〜６０重量％である。フラックス活性を有する硬化剤の添加量が下限値以上であると、主にフラックス活性不足が改善され、上限値以下であると硬化剤過多が解消され、硬化性が改善される。

本発明においては、前記（Ａ）成分に対して良溶媒性であり、前記（Ｂ）成分に対しては貧溶媒性である溶剤を用いることが好ましい。このような溶剤を用いることにより、エポキシ樹脂を適切に溶解させつつ、フラックス活性を有する硬化剤が固形のまま樹脂組成物に分散するため、封止樹脂組成物を半導体チップに塗布してＢ−ステージ化する際には硬化反応が抑制され、半導体チップと基板を接合する際にも樹脂組成物が溶融するという溶融性が安定し、適切にフラックス活性を発現することができる。

本発明において、前記（Ａ）成分に対して良溶媒性であり、前記（Ｂ）成分に対しては貧溶媒性である溶剤は、使用するエポキシ樹脂及びフラックス活性を有する硬化剤によって変わりうるものである。実際には、使用するエポキシ樹脂及びフラックス活性を有する硬化剤に対する溶解性試験を行い、適宜選択することができる。

本発明において、良溶媒性とは、溶剤１００ｇに対して前記（Ａ）１００ｇを溶解させたときの前記（Ａ）の不溶分が１０ｇ以下であることをいう。好ましくは不溶分が１ｇ以下である。

本発明において、貧溶媒性とは、溶剤１００ｇに対して前記（Ｂ）１０ｇを溶解させたときの前記（Ｂ）の不溶分が８ｇ以上であることをいう。好ましくは不溶分が９ｇ以上である。

上記溶解性試験の方法としては、室温にてガラスビーカー内に溶剤を１００ｇ入れ、そこに前記（Ａ）１００ｇ或いは（Ｂ）１０ｇを添加したものを、マグネチックスターラーにて1時間攪拌し、重量の既知であるろ紙を用いてろ過した後、ろ過物を８０℃、３時間にて十分に乾燥させたものの残渣物を秤量して行った。

本発明で用いることのできる溶剤は、脂肪族アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、アルデヒド系溶剤、カルボン酸系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、フェノール系溶剤、炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素系溶剤、アセタール系溶剤、脂肪酸系溶剤、酸無水物系溶剤、窒素化合物系溶剤、硫黄化合物系溶剤、無機溶剤など公知の溶剤が挙げられる。

本発明においては、溶剤として、エーテルアセテート型溶剤を用いることが好ましい。エーテルアセテート型溶剤の具体例としては、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルベンゾエート、エチレングリコールモノエチルイソブチレート、エチレングリコールモノエチルメタクリレート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソブチルエーテルベンゾエート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテルベンゾエート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルアクリレート、１-アセトキシ-２-エトキシエタン、４-（２-アセトキシエトキシ）トルエン、４’-（２-アセトキシエトキシ）アセトフェノン、プロピレングリコール-１-モノメチルエーテル-２-アセテート等が挙げられる。混練時やハンドリング時の過剰な溶剤揮発を抑制させるため、沸点は１５０℃以上であることが望ましい。

本発明において用いられる溶剤の好ましい添加量は、成分（Ａ）に対して１０〜７０重量％である。適用プロセスにもよるが，印刷方式用で好ましくは１５〜３５重量％、スピンコート方式用で２５〜４５重量％である。成分の添加量が下限値以上であると、常態での粘性特性，特に作業性が改善され、上限値以下であるとウェハー上への塗布後のハンドリング性（樹脂だれ抑制）が改善される。

本発明のプリアプライド封止用樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤を添加することができる。硬化促進剤としては、一般的にエポキシ樹脂の硬化促進剤として用いられるものであれば種々用いることが可能であるが、具体的にはイミダゾール類、リン化合物、ジアゾ化合物、第三級アミン等が挙げられる。

本発明では硬化物性を調節するため、必要に応じて無機フィラーを添加することができる。具体例としては、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、窒化アルミ等が挙げられる。用途によりこれらを複数混合してもよいが、純度、信頼性、コストの点でシリカが好ましい。その添加量は特に制限がないが、封止樹脂組成物としての特性（耐湿性、作業性等）を保つために成分（Ａ）の８０重量％以下であることが好ましい。より好ましくは５０重量％以下である。上限値以下であると、接合の際、絶縁性のフィラーが半導体素子の突起電極と回路板電極との接合が妨げられず良好に行うことができる。

また本発明に用いる無機フィラーの形状は球状であることが好ましい。いわゆる破砕フィラーの場合はその鋭利な面により半導体素子表面の回路を破壊する恐れがあるからである。また、無機フィラーの粒径は平均粒径で６μｍ以下、最大粒径で３０μｍ以下が好ましい。この範囲内であるとはんだ接合時に接合がフィラーにより妨げられることが少なく、接続不良を起こす可能性が低減される。

本発明のプリアプライド用封止樹脂組成物は、前記エポキシ樹脂、フラックス活性を有する硬化剤、溶剤、硬化促進剤、無機フィラー以外に、必要に応じて低応力材、反応性希釈材、顔料、染料、レベリング剤、消泡剤、カップリング材等の添加剤を混合し、真空脱泡することにより製造することができる。これらの添加剤は何れもボイドの要因になってはならないため、耐熱性、揮発性、基材への濡れ性等確認の上添加することが好ましい。

上記フィラーや添加剤はＢ−ステージ化後の封止樹脂組成物の透明性を劣化させる原因となるため、Ｂ−ステージ化後の性状として透明性を維持するものや添加量を選択することが好ましい。

次に、本発明のプリアプライド用封止樹脂組成物における、タック値、溶融粘度について説明する。

Ｂ−ステージとは、本発明のプリアプライド用封止樹脂組成物を、回路面に半田突起電極が形成された半導体ウェハーに塗布、乾燥した後の状態であって、エポキシ樹脂の反応率が２０〜６０％の状態を指す。あまり反応が進行しすぎると、加熱時に再溶融しなかったり、フラックス活性が発現しないなどの不具合が生じ、本発明に適さない。なお、エポキシ樹脂の反応率は、反応前後のＤＳＣ熱量によって計算される。

本発明において、Ｂ−ステージ化後のタック値は０ｇｆ／５ｍｍφ以上５ｇｆ／５ｍｍφ以下である。Ｂ−ステージ化後のタック値があまり大きいと、封止樹脂組成物をウェハーに塗布、Ｂ−ステージ化した後にダイシングする工程において、樹脂組成物のタックによりダイシングブレードがうまくウェハーを個片化できず、ダイシング工程が困難、あるいは不可能になるという問題が生ずる。Ｂ−ステージ化後のタック値は、好ましくは０ｇｆ／５ｍｍφ以上３ｇｆ／５ｍｍφ以下である。
なお、前記タック値は、エポキシ樹脂の反応率が２０〜６０％の範囲のいずれか１点で達成されればよい。この範囲のいずれか１点で達成可能であれば、その点付近でＢ−ステージ化することで、効率よく作業することが可能となるためである。

プリアプライド封止において、半導体チップと回路基板とを仮搭載する際に、１３０℃が通常広く用いられている。従って、本発明における１３０℃における溶融粘度は、プリアプライド用封止樹脂組成物が塗布された半導体チップと回路基板とを仮搭載する際における樹脂の溶融粘度に相当する。
１３０℃における溶融粘度が０．０１Ｐａ・ｓ以上になると液状材料の流動性が増し、巻き込みボイド抑制やフィレット形成性の点で好ましく、１．０Ｐａ・ｓ以下になるとボイド巻き込みが少なくなる点で好ましい。本発明の１３０℃における溶融粘度は、好ましくは０．１Ｐａ・ｓ以上０．６Ｐａ・ｓ以下である。溶融粘度を測定する方法としては、回転式コーンを使用した粘度測定装置や、一定振動数及びトルクを与えて粘度を測定するレオメトリー測定装置などが挙げられる。

本発明において、プリアプライド用封止樹脂組成物の硬化後のＴｇが８０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。硬化後とは、プリアプライド用封止樹脂組成物中の反応性成分を十分に反応させた状態をいい、たとえば、エポキシ樹脂の反応率が９５％以上であることをいう。その他にも、樹脂組成物を１５０℃３時間加熱することによっても十分に反応させることができる。
プリアプライド用封止樹脂組成物の成分として、たとえば、モノエポキシ化合物をエポキシ樹脂に一定量以上添加すると硬化後のＴｇが８０℃以下になることがあるが、あまり硬化後のＴｇが低いとバンプ保護の効果が得られない問題が生ずる。また、Ｔｇが上限値以上であれば、硬化物がもろくなり、フィレットにクラックが生じるなどの問題が生じる。

本発明の前記タック値、溶融粘度は、例えば、次のような方法を適宜組み合わせることによって達成することが可能である。

(i) プリアプライド用封止樹脂組成物のエポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と低分子固形エポキシ樹脂を使用する方法
プリアプライド用封止樹脂組成物のエポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂を使用すると、主成分である成分の粘度が低下するため、溶融時の粘度を低下させることができる。更に固形エポキシと組み合わせることにより、Ｂ−ステージ状態におけるタックを抑制しつつ、仮搭載時には低溶融粘度を実現することができる。

(ii) プリアプライド用封止樹脂組成物中の硬化剤の量を減らしたり、低融点の硬化剤を使用する方法
本発明で用いられている（Ｂ）フラックス活性を有する硬化剤は、通常は固形であるため、１３０℃における溶融粘度を上げる方向に作用する。この硬化剤の配合量を、本発明の液状樹脂組成物の特性を損なわない程度に減らすことで、プリアプライド用封止樹脂組成物中の固形分が減少し、溶融時の粘度を低下させることができる。また、当該硬化剤として、融点の低いものを採用することも効果的である。

(iii) プリアプライド用封止樹脂組成物に液状性の低応力剤を加える方法
プリアプライド用封止樹脂組成物に液状性の低応力剤を加えることで、主成分の粘度を低下させ、溶融粘度を低下させることができる。

(iv) プリアプライド用封止樹脂組成物に反応性希釈剤を混合する方法
プリアプライド用封止樹脂組成物に反応性希釈剤を添加することでプリアプライド用封止樹脂組成物全体の粘度が下がり、溶融粘度を低下させることができる。

(v) プリアプライド用封止樹脂組成物の溶剤を選定する方法
（Ａ）成分に対して良溶媒性であり、（Ｂ）成分に対しては貧溶媒性である溶剤を用いる。このような溶剤を用いると、本発明のプリアプライド用封止樹脂組成物を半導体ウェハーに塗布、乾燥させた際に、フラックス活性を有する硬化剤がエポキシ樹脂と相溶することなく固形のまま樹脂中に分散するため、Ｂ−ステージにおいて硬化反応が抑制される。そのため仮搭載直前まで硬化率がひくいため、仮搭載時には低溶融粘度が実現される。

以下に本発明における半導体装置の製造方法について説明する。

ウェハー上に封止樹脂組成物を塗布する方法としては、メタルマスクやメッシュマスクを用いた印刷法、スピンコート法、またはリリースフィルム上にシート化したものを貼り付ける方法などが挙げられるが、本方式では一般的には印刷法またはスピンコート法が用いられる。
ウェハーに塗布後の封止樹脂組成物をＢ−ステージ化する方法としては、一般的に乾燥工程が必要であり、乾燥オーブン内で一定時間静置させるか、インラインオーブン、コンベア式加熱炉などでも代替できる。必要に応じて、ステップ加熱、定常昇温、定常降温などが設定される。
前記ウェハーは、一般的なダイシング装置を使用し、乾式又は湿式ダイシングを行うことによって個片化することが可能である。
個片化した半導体素子の封止樹脂組成物が塗布された面と基板とを加熱圧着接合する方法としては、一般的には、フリップチップボンダーを用いて位置合わせをした後、そのまま加熱圧着する方法、または位置合わせ、仮搭載が終わったものをリフロー炉などで加熱接続させる方法が用いられる。その際、パッケージや封止法に適した熱プロファイルが用いられる。また、チップ搭載にはフリップチップボンダーのみならず、ダイボンダーなど位置合わせが可能なもので代替することも出来る。

＜実施例１〜８、比較例１〜３＞
表１のように各成分を配合し、３本ロールにて分散混練し、真空下脱泡処理をして封止樹脂組成物を得た。またこの封止樹脂組成物を用いて以下の評価実験を行った。その結果を表１に示した。

更に上記で得られた封止樹脂組成物を用いて次のように本発明の半導体装置を製造した。

東レエンジニアリング社製真空印刷機を用い、ウレタン製スキージ板にて２ステップ印刷法にて行った。このとき真空にはせず、１００μｍ厚のメタルマスクを使用し、およそ６０ｇの封止樹脂をマスク上に供給し、半導体素子を搭載した６インチウェハーに塗布した。この時１ステップ目は樹脂塗布を目的にスキージ板角度は３０°、スキージ圧は０．４Ｐａとした。また２ステップ目は塗布時の材料の平坦化を目的とするため、スキージ板は５０°、スキージ圧は０．１Ｐａとした。

印刷機によって６インチウェハー上に、封止樹脂組成物をマスク厚みとほぼ同等の１００μｍ厚前後に塗布したものをあらかじめ平行をとっておいた乾燥オーブン内で９０℃９０分にて乾燥させ、樹脂組成物のＢ−ステージ化を行った。

Ｄｉｓｃｏ社製ダイシング装置を使用し、湿式ダイシングを行い、Ａモードにて１０ｍｍ角チップに個片化した。この際、平坦化した樹脂組成物の溶融と、ダイシング面の形状変化を阻止するため、通常行われるウェハー乾燥は行わなかった。

澁谷工業社製フリップチップボンダーを用い、１３０℃１５秒間、５ｋｇｆ／ｃｈｉｐの圧力でチップを仮搭載させた後、半田を溶融させるために２５０℃５秒間加熱することによりフリップチップ接合及びプリアプライド封止を行った。この時、基板上のパッド部はソルダーレジスト（厚み４０μm厚）にて開口され、キャビティーを形成させているものを用いた。接続後のフリップチップは１５０℃９０分にて後硬化させ、その後接続性の確認とボイド性の確認を行った。

表１で用いられている成分の詳細は以下の通りである。
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：大日本インキ化学工業（株）製、ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ（エポキシ当量１６１ 分子量３４０）
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：大日本インキ化学工業（株）製、ＥＸＡ−８３０ＣＲＰ（エポキシ当量１６１ 分子量３４０）
ビフェニル型エポキシ樹脂：日本化薬（株）製、ＮＣ３０００（エポキシ当量２７２ 平均分子量１０００）
低粘度型ビフェニル型エポキシ樹脂：日本化薬（株）製、ＣＥＲ３０００Ｌ（エポキシ当量２３７ 平均分子量７００）
低分子量型ビフェニル型エポキシ樹脂：ＪＥＲ（株）製 ＹＸ−４０００Ｋ（エポキシ当量１８５ 分子量３６０）
ナフタレン型エポキシ樹脂：大日本インキ化学工業（株）製、ＨＰ４０３２Ｄ（エポキシ当量１４０ 分子量２７２）
モノエポキシ樹脂：日本化薬（株）製、ＳＢＴＨ（ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル）（エポキシ当量２０６ 分子量２０２）
クレゾールナフトール型エポキシ樹脂：日本化薬社製（株）、ＮＣ７３００Ｌ（エポキシ当量２１２ 平均分子量８００）
ゲンチジン酸：みどり化学（株）製、２，５−ジヒドロキシ安息香酸
フェノールノボラック：住友デュレズ社（株）製、ＰＲ−５１４７０
セバシン酸：東京化成工業（製）
２Ｐ４ＭＺ：四国化成（株）製、２−フェニル−４−メチルイミダゾール
ブタジエンニトリルゴム：宇部興産（株）製、ＣＴＢＮ１００８ＳＰ（カルボキシル基末端ブタジエンアクリルゴム）
溶剤（ＢＣＳＡ）：東京化成工業（製）、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート
溶剤については、試薬グレードのものを用いた。

本実施例で行った各種評価試験について以下に説明する。

（１）１３０℃における溶融粘度測定
厚み１ｍｍのガラススライド上に、厚み５０μｍ、面積１０ｍｍ×５０ｍｍに液状樹脂を広げ、９０℃/９０ｍｉｎでＢ−ステージ化させた。このサンプルをカッターで１ｇほどそぎ落としたものを集め、Ｈａａｋｅ社製レオメーターを用い、昇温速度１５℃/ｍｉｎ、測定ギャップ２００μｍ、コーンサイズ４０ｍｍφにて溶融粘度を測定した。得られたデータから、１３０℃時の粘度を読み取った。

（２）Ｂ−ステージ化後のタック値測定
（１）と同様のサイズで作成されたサンプルを９０℃９０分の条件で表面乾燥を行い、プローブタック法にて評価した。各符号は以下の通りである。
タックの有無
半導体用接着フィルムのタックの有無を、プローブタック法にて評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：タック無し（０ｇｆ／５ｍｍφ以上５ｇｆ／５ｍｍφ未満）
△：タック若干有り、実用上使用不可（５ｇｆ／５ｍｍφ以上１００ｇｆ／５ｍｍφ未満）
×：タック有り（１００ｇｆ／５ｍｍφ以上）

（３）エポキシ樹脂の反応率
エポキシ樹脂が未反応の状態のプリアプライド用封止樹脂組成物、およびエポキシ樹脂の反応が進行した状態のプリアプライド用封止樹脂組成物の両方の発熱量をDSCを用いて測定し、前者をA、後者をBとする。本発明のエポキシ樹脂の反応率X（％）＝（１−B／A）＊１００で算出される。
実施例で作成したサンプルのＢ−ステージにおけるエポキシ樹脂の反応率はいずれも２０〜８０％の範囲内であった。

（４）硬化後のＴｇの測定方法
（１）と同様のサイズで作成されたサンプルを９０℃９０分で仮乾燥させ、それを再溶融させながら４ｍｍＸ４ｍｍＸ１０ｍｍのサイズに注型させた。それを１５０℃９０分にて後硬化させたサンプルをＳＩＩ製ＴＭＡを用いて圧縮法、昇温速度１０℃／ｍｉｎにて−１００℃から３００℃の温度範囲でスキャンし、得られた曲線の変曲点からＴｇを求めた。

（５）ボイドフリー達成率
封止樹脂を硬化させた後、超音波探傷装置（ＳＡＴ）を用いて各水準２０サンプルについて、ボイド、剥離を観察し、これらが観察されたサンプルを不良サンプルとした。ボイドフリー達成率は、２０サンプルのうち、不良がみられなかったサンプルの割合である。

（６）耐リフロー試験
接続率１００％のパッケージを選び、温度３０℃、湿度６０％で７２時間吸湿させたあと最大温度２６０℃の温度プロファイルのリフローに３回通過させ、封止樹脂外観クラック、界面の剥離状態をＳＡＴで調べた（各水準ｎ＝５）。界面の剥離状態は一箇所でも剥離が生じたパッケージを不良とし、その大きさを明記した。

比較例１では、使用しているエポキシ樹脂の組み合わせとして、１３０℃で１．０Ｐａ・ｓ以下が達成できておらず、耐リフロー性などの信頼性は良好であったものの、ボイド性（特に巻き込みボイド性）が劣り、比較的多くのボイドが見られた。
比較例２では、液状エポキシ樹脂のみの使用であるので、Ｂ−ステージ化後のタック値が非常に高くなり、ダイシングでウェハーを個片化できす゛、実装性評価試験を行うことができなかった。
比較例３では溶融粘度は達成されボイド性の向上が見られたが、フラックス活性を有していない硬化剤を使用しているため、フリップチップ接続が行えず、信頼性用パッケージを作製することができなかった。

本発明は、プリアプライド用封止樹脂組成物及びそれを用いる半導体装置の製造方法に用いられる。

Claims (12)

1. （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フラックス活性を有する硬化剤を含むプリアプライド用封止樹脂組成物であって、
   Ｂ−ステージ化後のタック値が０ｇｆ／５ｍｍφ以上５ｇｆ／５ｍｍφ以下であり、かつ、
   １３０℃における溶融粘度が０．０１Ｐａ・ｓ以上１．０Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とするプリアプライド用封止樹脂組成物。
2. 前記プリアプライド用封止樹脂組成物の硬化後のＴｇが８０℃以上１５０℃以下である請求項１記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
3. 前記成分（Ａ）が、１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する縮合環式芳香族化合物を含むものである請求項１または２記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
4. 前記縮合環式芳香族化合物の分子量が、１０００以下である請求項３記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
5. 前記縮合環式芳香族化合物が、ナフタレン化合物である請求項３または４に記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
6. 前記成分（Ａ）が、１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有するビフェニル化合物を含むものである請求項１または２記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
7. 前記ビフェニル化合物の分子量が、１０００以下である請求項６記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
8. 前記成分（Ａ）が、２５℃で液状のエポキシ樹脂と、２５℃で固形のエポキシ樹脂とを含む請求項１乃至７のいずれかに記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
9. 前記成分（Ｂ）が、１分子中に少なくとも２個のフェノール性水酸基と、芳香族に直接結合したカルボキシル基を１分子中に少なくとも１個含む硬化剤である請求項１乃至８のいずれかに記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
10. 更に前記成分（Ａ）に対して良溶媒性であり、前記成分（Ｂ）に対しては貧溶媒性である溶剤を含む請求項１乃至９のいずれかに記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
11. 前記溶剤が、エーテルアセテート型溶剤である請求項１０記載のプリアプライド用封止樹脂組成物。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載のプリアプライド用封止樹脂組成物をウェハー上に塗布する工程、
    前記ウェハーに塗布後の前記プリアプライド用封止樹脂組成物をＢ−ステージ化する工程、
    前記ウェハーをダイシングし、半導体素子を個片化する工程、及び、
    個片化した半導体素子の前記プリアプライド用封止樹脂組成物が塗布された面と基板とを加熱圧着接合する工程、
    を含む半導体装置の製造方法。