JP2008189760A - Underfill agent, semiconductor device obtained by using the same and method for producing the semiconductor device - Google Patents

Underfill agent, semiconductor device obtained by using the same and method for producing the semiconductor device Download PDF

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剛 石塚
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誠志 中川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an underfill agent hardly elevating viscosity at a certain temperature or lower, having a short curing time and capable of reducing the void formation, a flip chip type semiconductor device prepared by using the underfill agent and a method for producing the flip chip type semiconductor device. <P>SOLUTION: This underfill agent filled between the semiconductor part and a substrate plate on flip chip-mounting the semiconductor part is provided by containing an aminomethylphenol type epoxy. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体部品と基板との接合に用いられる半導体装置用アンダーフィル剤に関する。   The present invention relates to an underfill agent for a semiconductor device used for joining a semiconductor component and a substrate.

半導体部品を基板に実装して半導体装置を製造する分野では、半導体部品を高密度に実装する要求が高まっており、その要求を満たす方式としてフリップチップ実装方式が注目されている。これは、チップ等の半導体部品と基板との電気的接続をワイヤボンディングを介して達成する従来のフェイスアップ実装に代わるものであり、半導体部品をフェイスダウン実装し、たとえば半導体部品の回路面側に形成したバンプと配線基板の電極との間を電気的および機械的に接続する方式である。   In the field of manufacturing semiconductor devices by mounting semiconductor components on a substrate, there is an increasing demand for mounting semiconductor components at a high density, and a flip chip mounting method has been attracting attention as a method that satisfies these requirements. This is an alternative to conventional face-up mounting in which electrical connection between a semiconductor component such as a chip and a substrate is achieved via wire bonding. The semiconductor component is mounted face-down, for example, on the circuit surface side of the semiconductor component. This is a method of electrically and mechanically connecting the formed bump and the electrode of the wiring board.

半導体部品に形成されるバンプは、LSI回路を形成した側の面に形成された、主に金属で形成した高さ数μmから100μmの突起物であり、LSI回路の規模に応じて、数個から数千個形成される。比較的バンプ設置数の多い半導体部品では、回路面側のほぼ全面にバンプが設置される。この場合には、バンプの金属としてはんだが使用される場合が多く、フリップチップ実装で半導体装置が形成される場合が多い。一方、比較的バンプ設置数が少ない半導体部品では、バンプは半導体部品の周辺部に設置されることが多い。この場合には、厚膜の金ピラーや金スタッドがバンプとして設置される。金ピラーは、基板側の電極上に被覆されたスズ膜との界面接合や超音波接合で接合されることが多く、金スタッドは熱圧接や超音波接合で基板側の電極と接合されることが多い。   The bumps formed on the semiconductor component are protrusions of several μm to 100 μm in height mainly formed of metal formed on the surface on which the LSI circuit is formed, and there are several bumps depending on the scale of the LSI circuit. Thousands are formed. In a semiconductor component having a relatively large number of bumps, bumps are disposed on almost the entire surface on the circuit surface side. In this case, solder is often used as the bump metal, and a semiconductor device is often formed by flip-chip mounting. On the other hand, in a semiconductor component with a relatively small number of bumps, the bumps are often installed in the periphery of the semiconductor component. In this case, thick gold pillars and gold studs are installed as bumps. Gold pillars are often bonded by interfacial bonding or ultrasonic bonding with a tin film coated on the substrate-side electrode, and gold studs are bonded to the substrate-side electrode by thermal pressure bonding or ultrasonic bonding. There are many.

上記各種のフリップチップ実装において、回路面の保護や、バンプ破断の抑制等のために、接着剤が使用されている。接着剤の使用形態としては、半導体部品と基板との間にアンダーフィル剤として使用される場合(例えば、特許文献1参照。)と、半導体部品全体を覆う封止剤として使用される場合(例えば、特許文献2参照。)とがある。   In the various flip-chip mountings described above, an adhesive is used for protecting the circuit surface and suppressing bump breakage. As a usage form of the adhesive, a case where it is used as an underfill agent between a semiconductor component and a substrate (for example, refer to Patent Document 1) and a case where it is used as a sealing agent covering the entire semiconductor component (for example, , See Patent Document 2).

ここで、アンダーフィル剤として使用する接着剤と、封止剤として使用する接着剤とでは、望まれる特性が異なる場合が多い。封止剤として使用する接着剤は、フリップチップ実装では、回路が形成されていない面を覆うことになるため、アンダーフィル剤ほど、下記に示すような回路保護機能や熱サイクルに対するバンプ破壊防止機能を必要としない。   Here, the adhesive used as the underfill agent and the adhesive used as the sealant often have different desired characteristics. The adhesive used as the sealant covers the surface where the circuit is not formed in flip chip mounting, so the underfill agent has the following circuit protection function and bump destruction prevention function against thermal cycle Do not need.

これに対し、アンダーフィル剤として使用する接着剤では、回路を水分等から保護する機能、半導体装置が高温または低温になった時に、例えばシリコン半導体部品(熱膨張率:3ppm/℃)と、例えばガラスエポキシ基板(熱膨張率:17ppm/℃)との間の熱膨張率の差に起因するバンプ破壊を防止する機能、半導体部品と基板とを接着固定する機能等が望まれる場合が多い。更に、実用上では、アンダーフィル剤の適用時に、半導体部品の上面へのアンダーフィル剤の這い上がりがないこと、アンダーフィル剤の内部にボイドが発生しないこと等の特性が重要である。這い上がりは、装置を汚染し、アンダーフィル剤の内部にボイドが発生すると後述するような回路損傷の原因となり得る。   On the other hand, the adhesive used as the underfill agent has a function of protecting the circuit from moisture and the like, when the semiconductor device is at a high or low temperature, for example, a silicon semiconductor component (thermal expansion coefficient: 3 ppm / ° C.), In many cases, a function to prevent bump destruction caused by a difference in thermal expansion coefficient from a glass epoxy substrate (thermal expansion coefficient: 17 ppm / ° C.), a function to bond and fix a semiconductor component and a substrate, and the like are often desired. Furthermore, in practical use, when the underfill agent is applied, characteristics such as no creeping of the underfill agent on the upper surface of the semiconductor component and no generation of voids in the underfill agent are important. The scooping up can contaminate the device and cause damage to the circuit as described later when voids are generated inside the underfill agent.

アンダーフィル剤が使用される手順としては、半導体部品を基板上に接合した後にアンダーフィル剤を半導体部品と基板との間に充填する方法(後入れ方式)と、基板上に先にアンダーフィル剤を設置し、次いで半導体部品を基板にフリップチップ実装する方法(先入れ方式)とがある。アンダーフィル剤を後から充填する方式(後入れ方式)は、半導体部品が既にバンプで接合されているため、アンダーフィル剤の硬化を半導体部品の接合とは別個に多数個纏めて行えるため、短時間で硬化できることに対する要求はそれ程高いものではない。   The procedure for using the underfill agent includes a method of filling the underfill agent between the semiconductor component and the substrate after bonding the semiconductor component on the substrate (post-insertion method), and an underfill agent on the substrate first. And then flip-chip mounting the semiconductor component onto the substrate (first-in method). The method of filling the underfill agent later (post-insertion method) is short because the semiconductor components are already bonded with bumps, so that a large number of underfill agents can be cured separately from the bonding of the semiconductor components. The demand for being able to cure in time is not so high.

これに対し、アンダーフィル剤を先に基板上に設置し、次いで半導体部品を基板にフリップチップ実装する方式(先入れ方式)では、高温で半導体部品と基板とを接合する場合に、同時にアンダーフィル剤を硬化させ、温度を下げる前にある程度硬化を進ませる必要があるため、短時間で硬化できることに対する要求は大きい。   On the other hand, in the method in which the underfill agent is first placed on the substrate and then the semiconductor component is flip-chip mounted on the substrate (first-in method), when the semiconductor component and the substrate are bonded at a high temperature, the underfill is simultaneously performed. Since it is necessary to cure the agent to some extent before lowering the temperature, there is a great demand for being able to cure in a short time.

しかしながら、先入れ方式には次のようなメリットがある。   However, the first-in method has the following advantages.

すなわち、アンダーフィル剤を後から充填する方式においては、バンプが微細になってくると、アンダーフィル剤を硬化するまでの段階で半導体部品と基板との熱膨張率の差をアンダーフィル剤の機械的強度で吸収できずバンプが破断してしまう場合がある。先入れ方式ではこのような事態を避け得る。更に、先入れ方式は、後述する熱圧接により半導体部品を実装する場合にも使用できる。   In other words, in the method of filling the underfill agent later, when the bumps become finer, the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor component and the substrate is measured until the underfill agent is cured. In some cases, the bump cannot be absorbed due to the desired strength, and the bumps may break. Such a situation can be avoided in the first-in method. Furthermore, the first-in method can also be used when semiconductor components are mounted by means of heat pressure welding described later.

先入れ方式では、複数の電極が形成された基板上に、アンダーフィル剤を塗布する。この時点で基板は、例えば50〜100℃に加熱されている。次に、基板上に、複数のバンプを形成した半導体部品を位置合わせする。最後に、例えば200〜250℃に加熱した半導体部品を基板に押圧して、電極とバンプとを接合(熱圧接)する。   In the first-in method, an underfill agent is applied on a substrate on which a plurality of electrodes are formed. At this point, the substrate is heated to 50 to 100 ° C., for example. Next, the semiconductor component having a plurality of bumps formed thereon is aligned on the substrate. Finally, for example, a semiconductor component heated to 200 to 250 ° C. is pressed against the substrate, and the electrodes and the bumps are joined (thermal pressure welding).

上記基板を予め50〜100℃に加熱しておくのは、最終的に半導体部品と基板とを熱圧接する際の温度(200〜250℃)との温度差を小さくするためである。このため、アンダーフィル剤は、基板上に塗布した状態の50〜100℃の温度では硬化が進まず、粘度上昇も少なく、その後に200〜250℃に昇温した時には速やかに硬化する特性が好ましい。特に実用上は、一枚の基板上に複数の半導体部品を実装する場合が多く、基板に塗布した後の一定時間内での粘度の安定性は重要である。また、製造上、アンダーフィル剤は短時間で硬化することが好ましい。これは、硬化に要する時間が長くなると、プロセスコストが高くなる問題があるためである。
特開2000−297201号公報 特開平7−165876号公報
The reason why the substrate is heated to 50 to 100 ° C. in advance is to reduce the temperature difference from the temperature (200 to 250 ° C.) when the semiconductor component and the substrate are finally heat-welded. For this reason, the underfill agent is preferably cured at a temperature of 50 to 100 ° C. in a state where it is applied on the substrate, has a small increase in viscosity, and then rapidly cures when heated to 200 to 250 ° C. . In particular, in practice, a plurality of semiconductor components are often mounted on a single substrate, and the viscosity stability within a certain time after application to the substrate is important. Moreover, it is preferable on manufacture that an underfill agent hardens | cures in a short time. This is because there is a problem that the process cost increases as the time required for curing increases.
JP 2000-297201 A JP-A-7-165876

このように先入れ方式に使用されるアンダーフィル剤には、ある温度以下では粘度が上昇し難く(あるいは硬化速度が小さく)、ある温度以上では硬化時間が短い(あるいは硬化速度が大きい)ことが課題として存在する。   As described above, the underfill agent used in the first-in method is less likely to increase in viscosity at a certain temperature or lower (or has a low curing rate), and has a short curing time (or has a high curing rate) at a certain temperature or higher. It exists as an issue.

具体的に言えば、アンダーフィル剤をボンダ上で硬化するに要する時間は、現状で数秒から10数秒を要するものであり、低コスト化の観点からは、この硬化時間を更に短くできるアンダーフィル剤が望まれている。   Specifically, the time required to cure the underfill agent on the bonder currently requires several seconds to several tens of seconds. From the viewpoint of cost reduction, the underfill agent can further shorten this curing time. Is desired.

更に、先入れ方式では、半導体部品を実装する際に、基板上に設置されているアンダーフィル剤を半導体部品に急速に押し広げていくことになるため、後入れ方式に比べ、ボイドを生じ易くなる問題がある。ボイドが多数発生すると、半導体部品とアンダーフィル剤との間または基板とアンダーフィル剤との間の剥離の起点となる問題や、ボイドに水分が溜まり、回路損傷の原因となる問題があり、先入れ方式用のアンダーフィル剤はボイド発生の少ないことが重要な要求特性である。   Furthermore, in the first-in method, when mounting a semiconductor component, the underfill agent installed on the substrate is rapidly spread over the semiconductor component, so that voids are more likely to occur than in the last-in method. There is a problem. If a large number of voids are generated, there is a problem that becomes the starting point of peeling between the semiconductor component and the underfill agent or between the substrate and the underfill agent, and there is a problem that moisture accumulates in the void and causes circuit damage. It is an important required characteristic of the underfill agent for the filling method that the generation of voids is small.

ボイドの発生要因は多岐にわたり一概に特定できるものではないが、先入れ方式で実装する場合におけるアンダーフィル剤側の要因としては、半導体部品表層の絶縁膜や基板の表層樹脂との濡れ性が悪いことや、粘度が高過ぎて圧接時に半導体部品に押されて広がる際にボイドを巻き込むことや、粘度が低すぎてボイドを残してしまうこと等がある。   The cause of voids is not widely specified, but the cause of the underfill agent side when mounting by the first-in method is that the wettability with the insulating film on the semiconductor component surface and the surface resin on the substrate is poor In addition, when the viscosity is too high and the semiconductor component is pushed and spread during pressure contact, a void may be involved, or the viscosity may be too low to leave a void.

従って、硬化時間が短く、ボイドの発生の少ない先入れ方式用のアンダーフィル剤が望まれている。   Therefore, an underfill agent for a first-in method that has a short curing time and little generation of voids is desired.

本発明は、上記課題を解決して、ある温度以下では粘度が上昇し難く、硬化時間が短く、ボイドの発生が少ないフリップチップ実装用アンダーフィル剤、そのアンダーフィル剤を用いたフリップチップ型半導体装置やその他のこれに類する半導体装置およびそのような半導体装置の製造方法を提供するものである。このアンダーフィル剤は、先入れ方式用に特に好ましい。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and the flip-chip type semiconductor using the underfill agent for flip-chip mounting, the viscosity is difficult to increase below a certain temperature, the curing time is short, and the generation of voids is small. The present invention provides an apparatus and other similar semiconductor devices and a method of manufacturing such a semiconductor device. This underfill agent is particularly preferred for a first-in system.

本発明の更に他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。   Still other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本明細書は、主にフリップチップ型半導体装置について記載したが、本発明の趣旨に反しない限り他の半導体装置にも使用し得ることは言うまでもない。例えば、以下の態様においては「フリップチップ」または「フリップチップ型」を省いた態様も本発明の範疇に属する。   This specification mainly describes the flip-chip type semiconductor device, but it goes without saying that it can be used for other semiconductor devices as long as it does not contradict the gist of the present invention. For example, in the following embodiments, an embodiment in which “flip chip” or “flip chip type” is omitted also belongs to the category of the present invention.

本発明の一態様によれば、半導体部品を基板上にフリップチップ実装するに際し、当該半導体部品と当該基板との間に充填されるアンダーフィル剤であって、アミノメチルフェノール型エポキシを含んでなるアンダーフィル剤が提供される。   According to one aspect of the present invention, when flip-chip mounting a semiconductor component on a substrate, the underfill agent is filled between the semiconductor component and the substrate and comprises an aminomethylphenol type epoxy. An underfill agent is provided.

本発明態様により、ある温度以下では粘度が上昇し難く、硬化時間が短く、かつボイドの発生を少なくできるアンダーフィル剤が得られる。   According to the embodiment of the present invention, an underfill agent is obtained in which the viscosity is hardly increased below a certain temperature, the curing time is short, and the generation of voids can be reduced.

前記アンダーフィル剤が、前記半導体部品と前記基板とを接合する前に、前記半導体部品と前記基板との少なくともいずれか一方に塗布されることが好ましい。前記アンダーフィル剤には、更に、ビスフェノールF型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、ナフタレン型エポキシまたはこれらの任意の混合物と、硬化剤と、無機フィラーとを含み、溶媒を実質的に含まないことや、前記硬化剤が、100℃で固体の塩基性硬化剤、マイクロカプセル化した塩基性硬化剤またはこれらの任意の混合物を含んでなることや、更にマイクロカプセル化したイオントラップ剤を含んでなることが好ましい。   The underfill agent is preferably applied to at least one of the semiconductor component and the substrate before joining the semiconductor component and the substrate. The underfill agent further includes bisphenol F-type epoxy, biphenyl-type epoxy, naphthalene-type epoxy or any mixture thereof, a curing agent, and an inorganic filler, and is substantially free of solvent, It is preferable that the curing agent comprises a basic curing agent that is solid at 100 ° C., a microencapsulated basic curing agent, or any mixture thereof, and further comprises a microencapsulated ion trapping agent. .

量的には全エポキシ量を100重量部とした場合に、アミノメチルフェノール型エポキシを5〜40重量部含んでなることが好ましい。   Quantitatively, when the total epoxy amount is 100 parts by weight, it is preferable to contain 5 to 40 parts by weight of aminomethylphenol type epoxy.

本発明の他の態様によれば、半導体部品がバンプを介して基板上の電極とフリップチップ接続されているフリップチップ型半導体装置であって、当該半導体部品と当該基板との間に、上記のアンダーフィル剤を設置し、硬化させてなるフリップチップ型半導体装置や、半導体部品がバンプを介して基板上の電極とフリップチップ接続されているフリップチップ型半導体装置の製造方法において、当該電極を備えた基板を50℃以上100℃以下に加熱する工程と、加熱された当該基板の当該電極を、請求項1〜6のいずれかに記載のアンダーフィル剤で覆う工程と、当該半導体部品を、当該バンプが当該基板の当該電極と対峙するように位置合わせする工程と、当該アンダーフィル剤を200℃以上250℃以下の温度に加熱して、当該バンプと当該電極とを接合する工程とを含む、フリップチップ型半導体装置の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a flip-chip type semiconductor device in which a semiconductor component is flip-chip connected to an electrode on a substrate via a bump, and the above-described semiconductor component is interposed between the semiconductor component and the substrate. A flip chip type semiconductor device in which an underfill agent is set and cured, and a flip chip type semiconductor device in which a semiconductor component is flip chip connected to an electrode on a substrate via a bump, are provided with the electrode. Heating the substrate to 50 ° C. or more and 100 ° C. or less, covering the heated electrode of the substrate with the underfill agent according to claim 1, and the semiconductor component, The step of aligning the bumps so as to face the electrodes of the substrate, and heating the underfill agent to a temperature of 200 ° C. to 250 ° C. And a step of joining the said electrode, method of manufacturing a flip chip type semiconductor device is provided.

これら二つの発明態様により、半導体部品と基板との接続信頼性の高いフリップチップ型半導体装置や、そのような半導体装置を低コストで製造できる方法を実現できる。   According to these two aspects of the invention, it is possible to realize a flip-chip type semiconductor device having a high connection reliability between the semiconductor component and the substrate and a method capable of manufacturing such a semiconductor device at a low cost.

本発明のフリップチップ型半導体装置用アンダーフィル剤によれば、ある温度以下では粘度変化が小さく、半導体部品実装時には硬化時間が短く、かつボイドの発生を少なくできる。このアンダーフィル剤を用いて作製した本発明に係るフリップチップ型半導体装置は、半導体部品と基板との接続信頼性を高めることができる。更に、本発明に係るフリップチップ型半導体装置の製造方法によれば、半導体部品と基板との接続信頼性の高いフリップチップ型半導体装置を低コストで製造できる。   According to the underfill agent for a flip chip type semiconductor device of the present invention, the viscosity change is small below a certain temperature, the curing time is short when semiconductor components are mounted, and the generation of voids can be reduced. The flip chip type semiconductor device according to the present invention manufactured using this underfill agent can improve the connection reliability between the semiconductor component and the substrate. Furthermore, according to the method of manufacturing a flip chip type semiconductor device according to the present invention, a flip chip type semiconductor device having high connection reliability between a semiconductor component and a substrate can be manufactured at low cost.

以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, examples and the like. In addition, these figures, Examples, etc. and description illustrate the present invention, and do not limit the scope of the present invention. It goes without saying that other embodiments may belong to the category of the present invention as long as they match the gist of the present invention.

(アンダーフィル剤)
本発明に係るアンダーフィル剤は、アミノメチルフェノール型エポキシを含んでなる。このアンダーフィル剤は、半導体部品をフリップチップ実装するに際し、半導体部品と基板との間に充填される。
(Underfill agent)
The underfill agent according to the present invention comprises an aminomethylphenol type epoxy. This underfill agent is filled between the semiconductor component and the substrate when the semiconductor component is flip-chip mounted.

本発明に係るアンダーフィル剤を使用すると、ある温度以下では粘度上昇が小さく、硬化時間が短く、かつボイドの発生を少なくできる。このため、このアンダーフィル剤を用いて作製した本発明に係るフリップチップ型半導体装置は、半導体部品と基板との接続信頼性を高めることができる。ある温度以下では粘度が上昇し難いため、半導体装置製造上のプロセスマージンを確保することができる。硬化時間が短く、ボイドの発生に起因する不良品の発生率を低下できるため、フリップチップ型半導体装置を低コストで製造できるようになる。硬化時間が短く、かつボイドの発生を少なくできると言う特性から、本発明に係るアンダーフィル剤は、特に先入れ方式に適しているが、後入れ方式にも適用できることは言うまでもない。先入れ方式とは、半導体部品と基板とを接合する前に、半導体部品と基板との少なくともいずれか一方にアンダーフィル剤が塗布される方式である。なお、ほとんどの場合基板にアンダーフィル剤が塗布される。   When the underfill agent according to the present invention is used, the viscosity increase is small below a certain temperature, the curing time is short, and the generation of voids can be reduced. For this reason, the flip chip type semiconductor device according to the present invention manufactured using this underfill agent can improve the connection reliability between the semiconductor component and the substrate. Since the viscosity hardly rises below a certain temperature, a process margin in manufacturing a semiconductor device can be secured. Since the curing time is short and the incidence of defective products due to the generation of voids can be reduced, a flip chip type semiconductor device can be manufactured at low cost. The underfill agent according to the present invention is particularly suitable for the first-in method because it has a short curing time and can reduce the occurrence of voids. Needless to say, it can also be applied to the last-in method. The first-in method is a method in which an underfill agent is applied to at least one of a semiconductor component and a substrate before bonding the semiconductor component and the substrate. In most cases, an underfill agent is applied to the substrate.

このアンダーフィル剤は使用条件下において流動性を有することが必要である。どの程度の流動性が必要かは使用される条件に基づいて適宜選択することができるが、常温で2000〜100000センチポイズ以下であることを目安とすることが実用的であり、好ましい場合が多い。なお、本明細書では、室温とは25℃をいう。   This underfill agent is required to have fluidity under use conditions. How much fluidity is required can be selected as appropriate based on the conditions used, but it is practical and preferable that the standard is 2000 to 100,000 centipoise or less at room temperature. In this specification, room temperature refers to 25 ° C.

上記の流動性等の性質は、本発明に係るアンダーフィル剤が全体として有していれば十分である。従って、各種の成分から本発明に係るアンダーフィル剤を作製する場合には、個々の成分が液体であるか固体であるかは問題ではない。   The above-described properties such as fluidity are sufficient if the underfill agent according to the present invention has as a whole. Therefore, when the underfill agent according to the present invention is prepared from various components, it does not matter whether each component is liquid or solid.

アミノメチルフェノール型エポキシは、アミノメチルフェニル構造を骨格として,これにエポキシ基が付与されているエポキシであり、特にアミノメチルフェノールのトリグリシジルエーテルが好ましい。このエポキシは、分子量が小さく、多官能であるため、硬化速度が大きいとともに、窒素を有する構造であるため、200〜250℃の温度に昇温した時の揮発量が小さく、揮発に起因するボイドの発生が少ないためである。   The aminomethylphenol type epoxy is an epoxy having an aminomethylphenyl structure as a skeleton and an epoxy group added thereto, and triglycidyl ether of aminomethylphenol is particularly preferable. Since this epoxy has a low molecular weight and is multifunctional, it has a high curing rate and has a structure containing nitrogen. Therefore, the amount of volatilization when the temperature is raised to a temperature of 200 to 250 ° C. is small, resulting in voids resulting from volatilization. This is because there is little occurrence of.

本発明のアンダーフィル剤には、本発明の趣旨に反しない限り、アミノメチルフェノール型エポキシの他に、他のエポキシ樹脂、他の硬化性樹脂、硬化剤、フィラー等、各種の物質を共存させることができる。   In the underfill agent of the present invention, various substances such as other epoxy resins, other curable resins, curing agents, fillers and the like are allowed to coexist in addition to the aminomethylphenol type epoxy, unless it is contrary to the spirit of the present invention. be able to.

他の硬化性樹脂については、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の用途に使用できるどのような公知の硬化性樹脂を採用してもよい。   Any other curable resin that can be used for the application of the present invention may be adopted as long as it does not contradict the gist of the present invention.

上記「他のエポキシ樹脂」については特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができるが、ビスフェノールF型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、ナフタレン型エポキシまたはこれらの任意の混合物を好ましく例示することができる。ビスフェノールF型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、ナフタレン型エポキシまたは上記の混合物は、接合信頼性が高く、室温で液状のアンダーフィル剤を製造することができるため好ましい。   The “other epoxy resin” is not particularly limited and may be appropriately selected from known ones. Preferred examples include bisphenol F type epoxy, biphenyl type epoxy, naphthalene type epoxy, or any mixture thereof. it can. Bisphenol F-type epoxy, biphenyl-type epoxy, naphthalene-type epoxy, or a mixture thereof is preferable because it has high bonding reliability and can produce a liquid underfill agent at room temperature.

なお、ビスフェノールF型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、ナフタレン型エポキシとは、それぞれ、ビスフェノール基、ビフェニル基、ナフタレン基を有するエポキシを意味する。ビスフェノール基、ビフェニル基、ナフタレン基およびエポキシ基以外の基を含んでいてもよい場合もある。これらのエポキシの重合度には、特に制限はなく、使用時の粘度や昇温した時の揮発量を勘案して適宜定めることができるが、一般的には数平均重合度で1〜4が好ましい。   Note that bisphenol F-type epoxy, biphenyl-type epoxy, and naphthalene-type epoxy mean epoxy having a bisphenol group, a biphenyl group, and a naphthalene group, respectively. In some cases, a group other than a bisphenol group, a biphenyl group, a naphthalene group and an epoxy group may be contained. The degree of polymerization of these epoxies is not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of the viscosity at the time of use and the volatilization amount when the temperature is raised, but generally the number average degree of polymerization is 1 to 4. preferable.

具体的には、ビスフェノールF型エポキシとして、EP−4901,EP−4901E,EP−4950(株式会社ADEKA),RE−303S(日本化薬株式会社),806,806L,807(ジャパンエポキシレジン株式会社),830−S,EXA−830CRP,EXA−835LV(大日本インキ化学工業株式会社)等を、ビフェニル型エポキシとして、NC−3000P(日本化薬株式会社),YX4000,YL6121L,YL6640,YL6677(ジャパンエポキシレジン株式会社)等を、ナフタレン型エポキシとして、NC−7000L,NC−7300(日本化薬株式会社),HP−4032,HP−4032D(大日本インキ化学工業株式会社)等を、それぞれ挙げることができる。   Specifically, as bisphenol F type epoxy, EP-4901, EP-4901E, EP-4950 (ADEKA Corporation), RE-303S (Nippon Kayaku Co., Ltd.), 806, 806L, 807 (Japan Epoxy Resin Corporation) ), 830-S, EXA-830CRP, EXA-835LV (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) and the like as biphenyl type epoxy, NC-3000P (Nippon Kayaku Co., Ltd.), YX4000, YL6121L, YL6640, YL6677 (Japan) Epoxy Resin Co., Ltd.), etc. as naphthalene type epoxy, NC-7000L, NC-7300 (Nippon Kayaku Co., Ltd.), HP-4032, HP-4032D (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), etc. Can do.

本発明に係るアンダーフィル剤中の全エポキシ量に対する上記アミノメチルフェノール型エポキシの割合には特に制限はなく、実情に応じて任意に定めればよいが、全エポキシ100重量部に対し、5〜40重量部が好ましい。この範囲であれば、アンダーフィル剤の硬化時間を短くすることができ、架橋密度が高くなりすぎることによって脆性が高くなることもないからである。   There is no restriction | limiting in particular in the ratio of the said aminomethylphenol type epoxy with respect to the total epoxy amount in the underfill agent which concerns on this invention, What is necessary is just to set arbitrarily according to the actual situation, 40 parts by weight is preferred. This is because the curing time of the underfill agent can be shortened within this range, and the brittleness does not increase due to the excessively high crosslinking density.

本発明のアンダーフィル剤は、半導体部品と基板との間に設置されるため、溶媒を実質的に含まないことが望ましい。ここで、「実質的に」とは溶媒が、0.1重量%以上存在しないことを意味する。なお、ここでいう溶媒とは、単独で反応することのないまたは他の成分と反応することのない、室温で液状でエポキシ樹脂と相溶性を有する物質を意味する。   Since the underfill agent of this invention is installed between a semiconductor component and a board | substrate, it is desirable that a solvent is not included substantially. Here, “substantially” means that the solvent is not present in an amount of 0.1% by weight or more. The solvent here means a substance that does not react alone or reacts with other components and is liquid at room temperature and compatible with the epoxy resin.

硬化剤についても特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができるが、実用上からは100℃で固体の塩基性硬化剤やマイクロカプセル化した塩基性硬化剤を好ましく挙げることができる。   The curing agent is not particularly limited and may be appropriately selected from known ones. From a practical viewpoint, a solid basic curing agent or a microencapsulated basic curing agent solid at 100 ° C. can be preferably mentioned.

100℃で固体のエポキシ硬化剤やマイクロカプセル化した硬化剤が好ましいのは、半導体部品と基板との最終加熱前の段階の基板の設定温度である100℃以下、より具体的には例えば50〜100℃の温度範囲において硬化剤が反応開始するのを抑制し、アンダーフィル剤の粘度の上昇を抑制できるからである。このようなエポキシ硬化剤として塩基性硬化剤が好ましいのは、塩基性硬化剤が酸無水物硬化剤より反応性が大きく、最終加熱の段階の設定温度である200℃以上、より具体的には例えば200〜250℃において、通常2〜10秒程度の短時間で硬化が可能となるからである。「マイクロカプセル化した硬化剤」のマイクロカプセルは、エポキシの硬化時に破壊され、機能を発現するようになっているものを選択する。   A solid epoxy curing agent or a microencapsulated curing agent at 100 ° C. is preferably 100 ° C. or lower, which is a set temperature of the substrate before the final heating of the semiconductor component and the substrate, more specifically, for example, 50 to It is because it can suppress that a hardening | curing agent starts reaction in the temperature range of 100 degreeC, and can suppress the raise of the viscosity of an underfill agent. The basic curing agent is preferable as such an epoxy curing agent because the basic curing agent is more reactive than the acid anhydride curing agent and is set to 200 ° C. or more, which is the set temperature in the final heating stage, more specifically, For example, at 200 to 250 ° C., curing is usually possible in a short time of about 2 to 10 seconds. The microcapsules of the “microencapsulated curing agent” are selected so as to be broken when the epoxy is cured and to exhibit a function.

エポキシ硬化剤として用いられる100℃で固体の塩基性硬化剤としては、アジンアダクトされたイミダゾールを挙げることができる。アジンアダクトされたイミダゾールとしては、例えば、2,4−ジアミノ−6−(2’−メチルイミダゾリル−(1’))−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2’−ウンデシルイミダゾリル)−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2’−エチル−4−メチルイミダゾリル−(1’))−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2’−メチルイミダゾリル−(1’))−エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、またはこれらの任意の混合物等が使用できる。   Examples of the basic curing agent that is solid at 100 ° C. used as the epoxy curing agent include azine-adducted imidazole. Examples of azine adducted imidazole include 2,4-diamino-6- (2′-methylimidazolyl- (1 ′))-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- (2′-undecyl). Imidazolyl) -ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- (2′-ethyl-4-methylimidazolyl- (1 ′))-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- (2 '-Methylimidazolyl- (1'))-ethyl-s-triazine-isocyanuric acid adduct, or any mixture thereof can be used.

「マイクロカプセル化した塩基性硬化剤」用の塩基性硬化剤としては、ポリアミン、またはイミダゾールを挙げることができる。マイクロカプセルに充填されるポリアミンとしては、例えば、イソホロンジアミン、N−アミノエチルピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキシスピロ−(5,5)−ウンデカンアダクト、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、m−キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、メンセンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンまたはこれらの任意の混合物等が使用できる。   Examples of the basic curing agent for the “microencapsulated basic curing agent” include polyamine and imidazole. Examples of the polyamine filled in the microcapsule include isophoronediamine, N-aminoethylpiperazine, 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxyspiro- (5,5). -Undecane adduct, bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane, m-xylenediamine, diaminodiphenylmethane, m-phenylenediamine, diaminodiphenylsulfone, mensendiamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine or these Any mixture of the above can be used.

また、上記マイクロカプセルに充填されるイミダゾールとしては、上述のアジンアダクトされたイミダゾールおよびアジンアダクトされていないイミダゾールのいずれもが使用できる。   As the imidazole filled in the microcapsule, any of the above-mentioned azine adduct imidazole and imidazole not azine adduct can be used.

上記エポキシ硬化剤の含有量は、上記エポキシ樹脂100重量部に対して、10重量部以上40重量部以下であることが好ましい。この範囲内であれば、速硬化性を維持しつつ、100℃以下におけるアンダーフィル剤の粘度の上昇を抑制できるからである。   The content of the epoxy curing agent is preferably 10 parts by weight or more and 40 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. This is because, within this range, an increase in the viscosity of the underfill agent at 100 ° C. or lower can be suppressed while maintaining fast curability.

本発明のアンダーフィル剤にフィラーを共存させると、アンダーフィル剤と、半導体部品および基板との間の熱膨張率の差を小さくすることができ、好ましい。アンダーフィル剤の流動性や硬化物の機械的強度を変えることができるため好ましい場合もある。このフィラーについては特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができるが、熱膨張率低減の点で無機フィラーが好ましい。   When a filler is allowed to coexist in the underfill agent of the present invention, the difference in coefficient of thermal expansion between the underfill agent, the semiconductor component, and the substrate can be reduced, which is preferable. It may be preferable because the fluidity of the underfill agent and the mechanical strength of the cured product can be changed. There is no restriction | limiting in particular about this filler, Although it can select suitably from a well-known thing, an inorganic filler is preferable at the point of a thermal expansion coefficient reduction.

無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、窒化硼素、窒化アルミニウム、窒化珪素等が使用できるが、平均粒子径0.5〜20μmのシリカ粉末およびアルミナ粉末から選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらは、耐熱性がより高いからである。   As the inorganic filler, silica, alumina, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride and the like can be used, but at least one selected from silica powder and alumina powder having an average particle diameter of 0.5 to 20 μm is preferable. This is because these have higher heat resistance.

アンダーフィル剤における上記無機フィラーの含有量は、基板の材質、半導体部品の大きさ、バンプ数、バンプ径等に依存するため、特に限定されないが、アンダーフィル剤の全重量を100重量部とした場合に、1重量部以上70重量部以下であることが好ましく、1重量部以上50重量部以下がより好ましい。この範囲内であれば、接着性の低下が少ないからである。   The content of the inorganic filler in the underfill agent is not particularly limited because it depends on the material of the substrate, the size of the semiconductor component, the number of bumps, the bump diameter, etc., but the total weight of the underfill agent is 100 parts by weight. In this case, the amount is preferably 1 part by weight or more and 70 parts by weight or less, and more preferably 1 part by weight or more and 50 parts by weight or less. This is because within this range, there is little decrease in adhesion.

本発明のアンダーフィル剤は、カップリング剤を更に含むことが好ましい。これにより、アンダーフィル剤に含まれる各成分の結合がより向上するからである。カップリング剤としては、例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤等を用いることができる。カップリング剤の添加量は、上記エポキシ樹脂100重量部に対して、0.1重量部以上7重量部以下とすることができる。   The underfill agent of the present invention preferably further contains a coupling agent. Thereby, the coupling | bonding of each component contained in an underfill agent improves more. As the coupling agent, for example, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, or the like can be used. The addition amount of the coupling agent can be 0.1 parts by weight or more and 7 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin.

本発明のアンダーフィル剤には、アンダーフィル剤がチップと基板に充填された後、基板等から侵入するフリーイオンをトラップする目的で、イオントラップ剤を使用してもよい。フリーイオンとしては、カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、塩素イオン、臭素イオン等がある。これらのイオンは、高温高湿試験時のマイグレーションの原因となる可能性のあるものであり、アンダーフィル剤中には存在しないことが好ましい。イオントラップ剤は、本発明で使用する硬化剤に対しては反応性を有さないことが好ましい。この例としては,IXE-100,IXE-600,IXE-633,IXE-800(東亜合成株式会社)等がある。またイオントラップ剤をマイクロカプセルで被覆し、エポキシの硬化時に被覆が破壊され、機能を発現するものであってもよい。   In the underfill agent of the present invention, an ion trap agent may be used for trapping free ions entering from the substrate after the underfill agent is filled in the chip and the substrate. Free ions include potassium ion, sodium ion, calcium ion, chlorine ion, bromine ion and the like. These ions are likely to cause migration during the high-temperature and high-humidity test, and are preferably not present in the underfill agent. The ion trapping agent preferably has no reactivity with the curing agent used in the present invention. Examples include IXE-100, IXE-600, IXE-633, IXE-800 (Toagosei Co., Ltd.) and the like. In addition, the ion trapping agent may be coated with microcapsules, and the coating may be destroyed when the epoxy is cured, thereby expressing the function.

(フリップチップ型半導体装置)
本発明に係る半導体装置は、半導体部品がバンプを介して基板上の電極とフリップチップ接続されているフリップチップ型半導体装置であって、半導体部品と基板との間に、上記で説明したアンダーフィル剤を設置し、硬化させてなる。これにより、半導体部品と基板上の電極との接合部にボイドの発生がなく、半導体部品と基板との間の接続信頼性が高いフリップチップ型半導体装置が得られる。なお、本発明における半導体部品には、ICチップや光半導体チップ等の半導体チップ、ウエハ等が該当し、基板には配線基板等が該当する。本明細書ではバンプは半導体部品に設けられている場合についてのみ説明してあるが、本発明においては、半導体部品と基板とのいずれの側にバンプを設けてもよい。
(Flip chip type semiconductor device)
A semiconductor device according to the present invention is a flip-chip type semiconductor device in which a semiconductor component is flip-chip connected to an electrode on a substrate via a bump, and the underfill described above is provided between the semiconductor component and the substrate. The agent is installed and cured. As a result, a void is not generated at the junction between the semiconductor component and the electrode on the substrate, and a flip-chip type semiconductor device with high connection reliability between the semiconductor component and the substrate is obtained. The semiconductor component in the present invention corresponds to a semiconductor chip such as an IC chip or an optical semiconductor chip, a wafer or the like, and the substrate corresponds to a wiring board or the like. In this specification, only the case where the bump is provided on the semiconductor component has been described. However, in the present invention, the bump may be provided on any side of the semiconductor component and the substrate.

(フリップチップ型半導体装置の製造方法)
上記フリップチップ型半導体装置は、半導体部品がバンプを介して基板上の電極とフリップチップ接続されているが、このような構造は、
当該電極を備えた基板を50℃以上100℃以下に加熱する工程と、
加熱された当該基板の当該電極を、上記のアンダーフィル剤で覆う工程と、
当該半導体部品を、当該バンプが当該基板の当該電極と対峙するように位置合わせする工程と、
当該アンダーフィル剤を200℃以上250℃以下の温度に加熱して、当該バンプと当該電極とを接合する工程と
を含む方法で製造することができる。
(Flip-chip type semiconductor device manufacturing method)
In the flip-chip type semiconductor device, the semiconductor component is flip-chip connected to the electrode on the substrate via the bump.
Heating the substrate provided with the electrode to 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower;
Covering the heated electrode of the substrate with the underfill agent;
Aligning the semiconductor component such that the bump faces the electrode of the substrate;
The underfill agent can be manufactured by a method including a step of heating the underfill agent to a temperature of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower and bonding the bump and the electrode.

これにより、半導体部品と基板との接続信頼性の高いフリップチップ型半導体装置を低コストで製造できる。   As a result, a flip chip type semiconductor device with high connection reliability between the semiconductor component and the substrate can be manufactured at low cost.

基板を50℃以上100℃以下に加熱する方法、電極をアンダーフィル剤で覆う方法、半導体部品を、バンプが当該基板の当該電極と対峙するように位置合わせする方法、および、アンダーフィル剤を200℃以上250℃以下の温度に加熱して、バンプと電極とを接合する方法については、特に制限はなく、公知の方法を適宜採用することができる。   A method of heating a substrate to 50 ° C. or more and 100 ° C. or less, a method of covering an electrode with an underfill agent, a method of aligning a semiconductor component so that a bump faces the electrode of the substrate, and an underfill agent of 200 There is no restriction | limiting in particular about the method of heating to the temperature of 250 degreeC or more, and joining a bump and an electrode, A well-known method can be employ | adopted suitably.

アンダーフィル剤を200℃以上250℃以下の温度に加熱する際には、他に差し支えなければ、半導体部品や基板をも加熱してもよく、一般的にそのようにされる(図2,3の説明参照)。   When the underfill agent is heated to a temperature of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, the semiconductor component or the substrate may be heated as long as there is no other problem. See description).

上記接合は、上記バンプと上記電極とを相互に押圧することにより行うことができる。この接合は、いわゆる熱圧接による接合であり、この方法では製造設備を簡略化できる。また、上記接合は、上記バンプと上記電極とに超音波を印加して行うことができる。この接合は、いわゆる超音波接合による接合であり、この方法では接合部の信頼性をより高めることができる。   The joining can be performed by pressing the bump and the electrode against each other. This joining is joining by what is called hot press welding, and a manufacturing facility can be simplified by this method. The bonding can be performed by applying ultrasonic waves to the bumps and the electrodes. This joining is joining by what is called ultrasonic joining, and the reliability of a joined part can be improved more by this method.

以下、本発明のフリップチップ型半導体装置とその製造方法の実施形態を図面に基づき説明する。図1〜4は、本発明のフリップチップ型半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図である。なお、図1〜4では、理解を容易にするため図面の一部を断面にしていない。   Embodiments of a flip-chip type semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 are process cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a flip-chip type semiconductor device of the present invention. In FIGS. 1 to 4, a part of the drawings is not shown in cross section for easy understanding.

本実施形態の製造方法では、まず図1に示すように、50〜100℃に加熱された基板ステージ11に基板12を載置する。基板12の主面には、複数の電極パッド13が形成されている。次に、同じく図1に示すように、基板12の主面の中央部および電極パッド13を覆うように、本発明のアンダーフィル剤14を塗布する。以上により、基板12およびアンダーフィル剤14は、50〜100℃に加熱される。但し、この時点ではアンダーフィル剤14は硬化せず、粘度の上昇もほとんどない。   In the manufacturing method of the present embodiment, first, as shown in FIG. 1, a substrate 12 is placed on a substrate stage 11 heated to 50 to 100 ° C. A plurality of electrode pads 13 are formed on the main surface of the substrate 12. Next, as shown in FIG. 1, the underfill agent 14 of the present invention is applied so as to cover the central portion of the main surface of the substrate 12 and the electrode pad 13. By the above, the board | substrate 12 and the underfill agent 14 are heated to 50-100 degreeC. However, at this time, the underfill agent 14 is not cured and there is almost no increase in viscosity.

次に、図2に示すように、複数のバンプ15を備えた半導体部品16を、200〜250℃に加熱されたボンディングヘッド17に保持して、半導体部品16のバンプ15が、基板12の電極パッド13の真上で対峙するように位置合わせを行う。この時点で半導体部品16も200〜250℃に加熱されている。   Next, as shown in FIG. 2, the semiconductor component 16 having the plurality of bumps 15 is held by the bonding head 17 heated to 200 to 250 ° C., and the bumps 15 of the semiconductor component 16 are attached to the electrodes of the substrate 12. Positioning is performed so as to confront each other just above the pad 13. At this time, the semiconductor component 16 is also heated to 200 to 250 ° C.

次に、図3に示すように、半導体部品16のバンプ15と、基板12の電極パッド13とを相互に押圧しながら接合する。この際、加熱された半導体部品16によってアンダーフィル剤14も200〜250℃の温度に加熱されて直ちに硬化する。アンダーフィル剤14は、硬化する直前まで流動性を維持しているので、ボイドの発生を僅少にして硬化することができる。   Next, as shown in FIG. 3, the bumps 15 of the semiconductor component 16 and the electrode pads 13 of the substrate 12 are bonded together while pressing each other. At this time, the underfill agent 14 is also heated to a temperature of 200 to 250 ° C. by the heated semiconductor component 16 and is immediately cured. Since the underfill agent 14 maintains fluidity until immediately before curing, it can be cured with minimal generation of voids.

以上により、図4に示すように、半導体部品16が基板12に熱圧接によりフリップチップ実装された半導体装置18が完成する。本実施形態の半導体装置18は、その接合部におけるボイドが僅少であるため、半導体部品16と基板12との接続信頼性が高い。   As described above, as shown in FIG. 4, the semiconductor device 18 in which the semiconductor component 16 is flip-chip mounted on the substrate 12 by heat pressure bonding is completed. The semiconductor device 18 of this embodiment has a high connection reliability between the semiconductor component 16 and the substrate 12 because there are few voids at the junction.

なお、図1〜4では、熱圧接による接合を説明したが、超音波接合の場合も超音波を印加する工程を除いて、図1〜4の工程とほぼ同様の工程で行うことができる。   1 to 4, the joining by thermal pressure welding has been described. However, in the case of ultrasonic joining, it can be performed by substantially the same process as the process of FIGS. 1 to 4 except for the process of applying ultrasonic waves.

次に本発明の実施例および比較例を詳述する。   Next, examples and comparative examples of the present invention will be described in detail.

[実施例1]
<アンダーフィル剤の作製>
ビスフェノールF型エポキシ(大日本インキ化学工業社製の“EXA830CRP”)100重量部、アミノメチルフェノールのトリグリシジルエーテル15重量部、アジンアダクトされたイミダゾール系硬化剤(四国化成社製の“キュアゾールC11Z−A”、融点:約184℃)7.5重量部、マイクロカプセル型イミダゾール系硬化剤(旭化成社製の“ノバキュアHX3721”)7.5重量部、アルミナ粉末(アドマテックス製)65重量部を混合、撹拌して、アンダーフィル剤を作製した。
[Example 1]
<Preparation of underfill agent>
Bisphenol F type epoxy ("EXA830CRP" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) 100 parts by weight, trimethylidyl ether of aminomethylphenol 15 parts by weight, azine adducted imidazole curing agent ("Cureazole C11Z-A manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd." ”, Melting point: about 184 ° C.) 7.5 parts by weight, microcapsule type imidazole-based curing agent (“ Novacure HX3721 ”manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) 7.5 parts by weight, alumina powder (manufactured by Admatechs) 65 parts by weight, The underfill agent was prepared by stirring.

<半導体装置の製造>
半導体部品として、サイズが8.5×8.5mmで周辺に約120個の金バンプを設置した素子を準備し、基板として、半導体部品の金バンプと同じ配置電極を有する40×40mmのBTレジン基板を準備した。次に、基板の電極が設置されている部位に上記アンダーフィル剤を塗布し、60℃に設定したボンダ装置の基板ステージに設置した。約10分間放置した後、ボンダ装置のチップ加熱ツールに半導体部品を保持し、フェイスダウンの半導体部品の金バンプと基板の電極との位置合わせを行い、ボンダ装置のチップ加熱ツールを用い、アンダーフィル剤の温度が220℃以上となる時間を3秒とする条件で加熱し、半導体部品を基板に接合して、フリップチップ型半導体装置を作製した。
<Manufacture of semiconductor devices>
As a semiconductor component, an element having a size of 8.5 × 8.5 mm and having about 120 gold bumps on the periphery is prepared. As a substrate, a 40 × 40 mm BT resin having the same arrangement electrodes as the gold bumps of the semiconductor component A substrate was prepared. Next, the underfill agent was applied to the portion of the substrate where the electrode was placed, and placed on the substrate stage of the bonder set at 60 ° C. After leaving for about 10 minutes, hold the semiconductor component on the chip heating tool of the bonder device, align the gold bumps of the face-down semiconductor component with the electrode of the substrate, and use the chip heating tool of the bonder device to underfill Heating was performed under the condition that the temperature of the agent was 220 ° C. or higher for 3 seconds, and the semiconductor component was bonded to the substrate to produce a flip chip type semiconductor device.

<接続部の評価>
上記半導体装置の基板側の引き出し配線を用いて接合部の導通を試験した結果、全ての接合部について導通していることが確認できた。また、日立建機ファインテック社製の超音波顕微鏡を用いて硬化したアンダーフィル剤の内部のボイド面積比を測定した結果、アンダーフィル剤の面積に対するボイドの面積は2%以下であった。
<Evaluation of connection part>
As a result of testing the continuity of the junction using the lead wiring on the substrate side of the semiconductor device, it was confirmed that all the junctions were conducting. Moreover, as a result of measuring the void area ratio inside the cured underfill agent using an ultrasonic microscope manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech, the void area relative to the area of the underfill agent was 2% or less.

[実施例2]
実施例1の基板と同様の電極配置を20パターン備えた基板を準備した。基板の半導体部品が搭載される位置20箇所に、実施例1で作製したアンダーフィル剤を塗布した。この基板を60℃に設定したボンダ装置の基板ステージに設置した。約15分間放置した後、基板上の各素子実装位置に、実施例1と同じ接合条件で、半導体部品を実装した。その後、基板を半導体部品搭載部ごとにカットして、フリップチップ型半導体装置を作製した。
[Example 2]
A substrate having 20 patterns of electrode arrangement similar to that of the substrate of Example 1 was prepared. The underfill agent produced in Example 1 was applied to 20 positions on the substrate where the semiconductor components are mounted. This board | substrate was installed in the board | substrate stage of the bonder apparatus set to 60 degreeC. After leaving for about 15 minutes, a semiconductor component was mounted at each element mounting position on the substrate under the same bonding conditions as in Example 1. Thereafter, the substrate was cut for each semiconductor component mounting portion to produce a flip chip type semiconductor device.

次に、実施例1と同様にして、接合部の導通を試験した結果、全ての接合部について導通を確認できた。また、ボイド面積比を実施例1と同様にして測定した結果、すべてのサンプルでアンダーフィル剤の面積に対するボイドの面積は2%以下であった。   Next, in the same manner as in Example 1, as a result of testing the continuity of the joint, continuity was confirmed for all the joints. The void area ratio was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the void area relative to the area of the underfill agent was 2% or less in all samples.

[実施例3]
ビスフェノールF型エポキシ(大日本インキ化学工業社製の“EXA830CRP”)80重量部、ビフェニル型エポキシ(YX4000,ジャパンエポキシレジン株式会社製)20重量部、アミノメチルフェノールのトリグリシジルエーテル20重量部、アジンアダクトされたイミダゾール系硬化剤(四国化成社製の“キュアゾール2MZA−PW”、融点:約248℃)7.5重量部、マイクロカプセル型イミダゾール系硬化剤(旭化成社製の“ノバキュアHX3721”)7.5重量部、シランカップリング剤(信越化学製の“KBM403”)1.5重量部、アルミナ粉末(アドマテックス製)85重量部を混合、撹拌して、アンダーフィル剤を作製した。
[Example 3]
Bisphenol F type epoxy ("EXA830CRP" manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) 80 parts by weight, biphenyl type epoxy (YX4000, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 20 parts by weight, aminomethylphenol triglycidyl ether 20 parts by weight, azine adduct 6. Imidazole-based curing agent (“Cureazole 2MZA-PW” manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., melting point: about 248 ° C.) 7.5 parts by weight, microcapsule-type imidazole curing agent (“Novacure HX3721 manufactured by Asahi Kasei)” 5 parts by weight, 1.5 parts by weight of a silane coupling agent (“KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical), and 85 parts by weight of alumina powder (manufactured by Admatex) were mixed and stirred to prepare an underfill agent.

次に、本実施例で作製した上記アンダーフィル剤を用いた以外は、実施例2と同様にしてフリップチップ型半導体装置を作製し、実施例1と同様にして、接合部の導通を試験した。その結果、全ての接合部について導通を確認できた。また、ボイド面積比を実施例1と同様にして測定した結果、すべてのサンプルでアンダーフィル剤の面積に対するボイドの面積は1%以下であった。   Next, a flip chip type semiconductor device was produced in the same manner as in Example 2 except that the underfill agent produced in this example was used, and the continuity of the junction was tested in the same manner as in Example 1. . As a result, continuity was confirmed for all the joints. The void area ratio was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the void area relative to the area of the underfill agent was 1% or less in all samples.

[実施例4]
ビスフェノールF型エポキシ(EXA830CRP,大日本インキ化学工業社製)70重量部、ナフタレン型エポキシ(HP4032,大日本インキ化学工業社製)30重量部,アミノメチルフェノールのトリグリシジルエーテル15重量部、アジンアダクトされたイミダゾール系硬化剤(キュアゾールC11Z−A,四国化成工業株式会社製)7.5重量部、マイクロカプセル型イミダゾール系硬化剤(ノバキュアHX3721,旭化成株式会社製)7.5重量部、イオントラップ剤(IXE-633,東亜合成株式会社製)2.5重量部,アルミナ粉末(アドマテックス製)65重量部を混合、撹拌して、アンダーフィル剤を作製した。
[Example 4]
70 parts by weight of bisphenol F type epoxy (EXA830CRP, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), 30 parts by weight of naphthalene type epoxy (HP4032, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals), 15 parts by weight of triglycidyl ether of aminomethylphenol, and azine adduct 7.5 parts by weight of an imidazole-based curing agent (Cureazole C11Z-A, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.), 7.5 parts by weight of a microcapsule type imidazole-based curing agent (Novacure HX3721, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), an ion trap agent ( IXE-633 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) 2.5 parts by weight and 65 parts by weight of alumina powder (manufactured by Admatex) were mixed and stirred to prepare an underfill agent.

これを用い実施例1と同様にして,半導体部品と基板を接合し,半導体装置を作製した。実施例1と同様にして接合部の導通を試験した結果、全ての接合部について導通していることが確認できた。   Using this, the semiconductor component and the substrate were joined in the same manner as in Example 1 to produce a semiconductor device. As a result of testing the continuity of the joint in the same manner as in Example 1, it was confirmed that all the joints were conductive.

[実施例5]
アンダーフィル剤の温度が220℃以上となる時間を2.5秒とした以外は、実施例3と同様にしてフリップチップ型半導体装置を作製し、実施例1と同様にして、接合部の導通を試験した。その結果、全ての接合部について導通を確認できた。
[Example 5]
A flip chip type semiconductor device was fabricated in the same manner as in Example 3 except that the time for the temperature of the underfill agent to be 220 ° C. or higher was set to 2.5 seconds. Was tested. As a result, continuity was confirmed for all the joints.

[比較例1]
ビスフェノールA型エポキシ(油化シェルエポキシ社製の“エピコート828”)15重量部、ビスフェノールF型エポキシ(大日本インキ化学工業社製の“EXA830LVP”)85重量部、アジンアダクトされたイミダゾール系硬化剤(四国化成社製の“キュアゾールC11Z−A”、融点:約184℃)15重量部、シランカップリング剤(信越化学製の“KBM403”)2重量部、アルミナ粉末(アドマテックス製)132重量部を混合、撹拌して、アンダーフィル剤を作製した。
[Comparative Example 1]
15 parts by weight of bisphenol A type epoxy (“Epicoat 828” manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 85 parts by weight of bisphenol F type epoxy (“EXA830LVP” manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), azine adduct imidazole curing agent ( 15 parts by weight of “Cureazole C11Z-A” manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., melting point: about 184 ° C., 2 parts by weight of silane coupling agent (“KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical), 132 parts by weight of alumina powder (manufactured by Admatechs) The underfill agent was prepared by mixing and stirring.

次に、本比較例で作製した上記アンダーフィル剤を用いた以外は、実施例2と同様にしてフリップチップ型半導体装置を作製し、実施例1と同様にして、導通とボイド面積比を測定した。その結果、導通のない接合部が存在し、アンダーフィル剤の面積に対するボイドの面積は約7%であった。導通のない接合部は、エポキシが十分硬化できなかったために生じたものと考えられる。   Next, a flip chip type semiconductor device was produced in the same manner as in Example 2 except that the underfill agent produced in this comparative example was used, and the continuity and void area ratio were measured in the same manner as in Example 1. did. As a result, there was a non-conductive joint, and the void area was about 7% with respect to the area of the underfill agent. It is considered that the joint portion without conduction was generated because the epoxy could not be sufficiently cured.

[比較例2]
ビスフェノールF型エポキシ(大日本インキ化学工業社製の“EXA830LVP”)100重量部、室温で液状の脂肪族エポキシ(共栄化学社製の“エポライト40E”、平均分子量:約170)15重量部、室温で液状のイミダゾール系硬化剤(四国化成社製の“キュアゾール2E4MZ)15重量部、シランカップリング剤(信越化学製の“KBM403”)2重量部、アルミナ粉末(アドマテックス製)132重量部を混合、撹拌して、アンダーフィル剤を作製した。
[Comparative Example 2]
100 parts by weight of bisphenol F type epoxy (“EXA830LVP” manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), 15 parts by weight of aliphatic epoxy that is liquid at room temperature (“Epolite 40E” manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd., average molecular weight: about 170), room temperature 15 parts by weight of a liquid imidazole-based curing agent (Curesol 2E4MZ manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.), 2 parts by weight of a silane coupling agent (“KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical), and 132 parts by weight of alumina powder (manufactured by Admatechs) The underfill agent was prepared by stirring.

<粘度上昇率の測定>
実施例1〜4および比較例1,2で作製したアンダーフィル剤を60℃のプレート上に放置した場合の粘度上昇率を東機産業社製のE型回転粘度計で測定した。その結果、実施例1〜4のアンダーフィル剤では、いずれも1時間放置後の粘度上昇率は10%以下であった。一方、同様にして測定した比較例1のアンダーフィル剤では10%以下、比較例2のアンダーフィル剤では約160%の粘度上昇率となった。
<Measurement of viscosity increase rate>
The rate of increase in viscosity when the underfill agent prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 was left on a plate at 60 ° C. was measured with an E-type rotational viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. As a result, in all of the underfill agents of Examples 1 to 4, the rate of increase in viscosity after standing for 1 hour was 10% or less. On the other hand, the underfill agent of Comparative Example 1 measured in the same manner had a viscosity increase rate of 10% or less, and the underfill agent of Comparative Example 2 had a viscosity increase rate of about 160%.

なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。   In addition, the invention shown to the following additional remarks can be derived from the content disclosed above.

(付記1)
半導体部品を基板上に実装するに際し、当該半導体部品と当該基板との間に充填されるアンダーフィル剤であって、アミノメチルフェノール型エポキシを含んでなるアンダーフィル剤。
(Appendix 1)
An underfill agent that is filled between the semiconductor component and the substrate when the semiconductor component is mounted on the substrate, and includes an aminomethylphenol type epoxy.

(付記2)
全エポキシ量を100重量部とした場合に、アミノメチルフェノール型エポキシを5〜40重量部含んでなる、付記1に記載のアンダーフィル剤。
(Appendix 2)
The underfill agent according to appendix 1, comprising 5 to 40 parts by weight of an aminomethylphenol type epoxy when the total epoxy amount is 100 parts by weight.

(付記3)
更に、ビスフェノールF型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、ナフタレン型エポキシまたはこれらの任意の混合物と、硬化剤と、無機フィラーとを含み、溶媒を実質的に含まない、付記1または2に記載のアンダーフィル剤。
(Appendix 3)
The underfill agent according to appendix 1 or 2, further comprising a bisphenol F-type epoxy, biphenyl-type epoxy, naphthalene-type epoxy, or any mixture thereof, a curing agent, and an inorganic filler, and substantially free of a solvent. .

(付記4)
前記硬化剤が、100℃で固体の塩基性硬化剤、マイクロカプセル化した塩基性硬化剤またはこれらの任意の混合物を含んでなる、付記3に記載のアンダーフィル剤。
(Appendix 4)
The underfill agent according to appendix 3, wherein the curing agent comprises a basic curing agent that is solid at 100 ° C., a microencapsulated basic curing agent, or any mixture thereof.

(付記5)
更にマイクロカプセル化したイオントラップ剤を含んでなる、付記1〜4のいずれかに記載のアンダーフィル剤。
(Appendix 5)
The underfill agent according to any one of appendices 1 to 4, further comprising a microencapsulated ion trap agent.

(付記6)
半導体部品がバンプを介して基板上の電極と接続されている半導体装置であって、当該半導体部品と当該基板との間に、アミノメチルフェノール型エポキシを含んでなるアンダーフィル剤を設置し、硬化させてなる半導体装置。
(Appendix 6)
A semiconductor device in which a semiconductor component is connected to an electrode on a substrate via a bump, and an underfill agent containing an aminomethylphenol type epoxy is placed between the semiconductor component and the substrate and cured. A semiconductor device.

(付記7)
前記アンダーフィル剤は、更に、ビスフェノールF型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、ナフタレン型エポキシまたはこれらの任意の混合物と、硬化剤と、無機フィラーとを含み、溶媒を実質的に含まない、付記6に記載のアンダーフィル剤。
(Appendix 7)
The underfill agent further includes bisphenol F-type epoxy, biphenyl-type epoxy, naphthalene-type epoxy, or any mixture thereof, a curing agent, and an inorganic filler, and substantially free of a solvent. Underfill agent.

(付記8)
半導体部品がバンプを介して基板上の電極と接続されている半導体装置の製造方法において、
当該電極を備えた基板を50℃以上100℃以下に加熱する工程と、
加熱された当該基板の当該電極を、アミノメチルフェノール型エポキシを含んでなるアンダーフィル剤で覆う工程と、
当該半導体部品を、当該バンプが当該基板の当該電極と対峙するように位置合わせする工程と、
当該アンダーフィル剤を200℃以上250℃以下の温度に加熱して、当該バンプと当該電極とを接合する工程と
を含む、半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
In a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor component is connected to an electrode on a substrate via a bump,
Heating the substrate provided with the electrode to 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower;
Covering the heated electrode of the substrate with an underfill agent comprising aminomethylphenol type epoxy;
Aligning the semiconductor component such that the bump faces the electrode of the substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: heating the underfill agent to a temperature of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower and bonding the bump and the electrode.

本発明に係る製造方法の一段階を示す、フリップチップ型半導体装置の模式的横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a flip-chip type semiconductor device showing one stage of a manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る製造方法の一段階を示す、フリップチップ型半導体装置の模式的横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a flip-chip type semiconductor device showing one stage of a manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る製造方法の一段階を示す、フリップチップ型半導体装置の模式的横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a flip-chip type semiconductor device showing one stage of a manufacturing method according to the present invention. 本発明に係る製造方法の一段階を示す、フリップチップ型半導体装置の模式的横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a flip-chip type semiconductor device showing one stage of a manufacturing method according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 基板ステージ
12 基板
13 電極パッド
14 アンダーフィル剤
15 バンプ
16 半導体部品
17 ボンディングヘッド
18 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate stage 12 Substrate 13 Electrode pad 14 Underfill agent 15 Bump 16 Semiconductor component 17 Bonding head 18 Semiconductor device

Claims (7)

半導体部品を基板上に実装するに際し、当該半導体部品と当該基板との間に充填されるアンダーフィル剤であって、アミノメチルフェノール型エポキシを含んでなるアンダーフィル剤。   An underfill agent that is filled between the semiconductor component and the substrate when the semiconductor component is mounted on the substrate, and includes an aminomethylphenol type epoxy. 全エポキシ量を100重量部とした場合に、アミノメチルフェノール型エポキシを5〜40重量部含んでなる、請求項1に記載のアンダーフィル剤。   The underfill agent according to claim 1, comprising 5 to 40 parts by weight of aminomethylphenol type epoxy when the total epoxy amount is 100 parts by weight. 更に、ビスフェノールF型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、ナフタレン型エポキシまたはこれらの任意の混合物と、硬化剤と、無機フィラーとを含み、溶媒を実質的に含まない、請求項1または2に記載のアンダーフィル剤。   The underfill according to claim 1, further comprising a bisphenol F-type epoxy, a biphenyl-type epoxy, a naphthalene-type epoxy, or any mixture thereof, a curing agent, and an inorganic filler, and substantially free of a solvent. Agent. 前記硬化剤が、100℃で固体の塩基性硬化剤、マイクロカプセル化した塩基性硬化剤またはこれらの任意の混合物を含んでなる、請求項3に記載のアンダーフィル剤。   The underfill agent according to claim 3, wherein the curing agent comprises a basic curing agent solid at 100 ° C, a microencapsulated basic curing agent, or any mixture thereof. 半導体部品がバンプを介して基板上の電極と接続されている半導体装置であって、当該半導体部品と当該基板との間に、アミノメチルフェノール型エポキシを含んでなるアンダーフィル剤を設置し、硬化させてなる半導体装置。   A semiconductor device in which a semiconductor component is connected to an electrode on a substrate via a bump, and an underfill agent containing an aminomethylphenol type epoxy is placed between the semiconductor component and the substrate and cured. A semiconductor device. 前記アンダーフィル剤は、更に、ビスフェノールF型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、ナフタレン型エポキシまたはこれらの任意の混合物と、硬化剤と、無機フィラーとを含み、溶媒を実質的に含まない、請求項5に記載のアンダーフィル剤。   The underfill agent further includes a bisphenol F type epoxy, a biphenyl type epoxy, a naphthalene type epoxy, or any mixture thereof, a curing agent, and an inorganic filler, and is substantially free of a solvent. The underfill agent described. 半導体部品がバンプを介して基板上の電極と接続されている半導体装置の製造方法において、
当該電極を備えた基板を50℃以上100℃以下に加熱する工程と、
加熱された当該基板の当該電極を、アミノメチルフェノール型エポキシを含んでなるアンダーフィル剤で覆う工程と、
当該半導体部品を、当該バンプが当該基板の当該電極と対峙するように位置合わせする工程と、
当該アンダーフィル剤を200℃以上250℃以下の温度に加熱して、当該バンプと当該電極とを接合する工程と
を含む、半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor component is connected to an electrode on a substrate via a bump,
Heating the substrate provided with the electrode to 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower;
Covering the heated electrode of the substrate with an underfill agent comprising aminomethylphenol type epoxy;
Aligning the semiconductor component such that the bump faces the electrode of the substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: heating the underfill agent to a temperature of 200 ° C. or higher and 250 ° C. or lower and bonding the bump and the electrode.
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