JP2021097091A - Underfill material and method for manufacturing semiconductor device using the same - Google Patents

Underfill material and method for manufacturing semiconductor device using the same Download PDF

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Abstract

To provide an underfill material that suppresses warping of semiconductor wafers and provides high connection reliability.SOLUTION: The underfill material contains an epoxy resin, a curing agent, an acrylic polymer, and an inorganic filler, the storage modulus at 25°C after curing is 2.4 to 3.6 GPa, the storage modulus at 170°C after curing is 70 to 800 MPa, and the integral value of the storage modulus at 25 to 250°C after curing is 1.5×1011 to 3.2×1011, and the melt viscosity at 100°C is less than 10000 Pa-s.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本技術は、アンダーフィル材、及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。 The present technology relates to an underfill material and a method for manufacturing a semiconductor device using the underfill material.

近年、半導体チップの実装方法において、工程短縮を目的に、半導体IC(Integrated Circuit)電極上にアンダーフィルフィルムを貼り付ける「先供給型アンダーフィルフィルム(PUF:Pre-applied Underfill Film)が使用されている(例えば、特許文献1を参照)。特に、メモリー製造用途のフリップチップ実装においては、TSV(Through Silicon Via)チップを用いた多段積層実装において、PUF技術が浸透しつつある。また、TSVチップ構成として、年々、ファインピッチ化、多ピン化、薄型化が求められる傾向がある。例えば、低背化が進む中、厚みが50μm以下のTSVチップも検討されている。このようなTSVチップを、例えばCOW(Chip on Wafer)方式で積層実装する際に半導体ウエハの反り(歪みや湾曲)が大きくなると、次工程に進めない不具合が発生してしまう。また、高い接続信頼性も求められている。 In recent years, in a semiconductor chip mounting method, a "pre-applied underfill film (PUF)" in which an underfill film is attached on a semiconductor IC (Integrated Circuit) electrode has been used for the purpose of shortening the process. (See, for example, Patent Document 1). In particular, in flip chip mounting for memory manufacturing applications, PUF technology is becoming widespread in multi-stage stacked mounting using TSV (Through Silicon Via) chips. As a configuration, there is a tendency that fine pitch, multi-pin, and thinning are required year by year. For example, as the height of the TSV chip is reduced, a TSV chip having a thickness of 50 μm or less is also being studied. For example, if the warp (distortion or curvature) of a semiconductor wafer becomes large when laminating and mounting by the COW (Chip on Wafer) method, a problem that the next process cannot be advanced occurs. In addition, high connection reliability is also required. There is.

特開2019−156997号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-156997

本技術は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、半導体ウエハの反りを抑制するとともに、高い接続信頼性が得られるアンダーフィル材、及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。 This technology has been proposed in view of such conventional circumstances, and is an underfill material that suppresses warpage of a semiconductor wafer and can obtain high connection reliability, and a method for manufacturing a semiconductor device using the underfill material. I will provide a.

本件発明者らが鋭意検討した結果、アンダーフィル材の溶融粘度とアンダーフィル材の硬化後の貯蔵弾性率を制御することによって、半導体ウエハの反りを抑制するとともに、高い接続信頼性が得られることを見出し、本技術を完成するに至った。 As a result of diligent studies by the present inventors, it is possible to suppress the warp of the semiconductor wafer and obtain high connection reliability by controlling the melt viscosity of the underfill material and the storage elastic modulus of the underfill material after curing. And came to complete this technology.

すなわち、本技術に係るアンダーフィル材は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、アクリルポリマーと、無機フィラーとを含有し、硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4〜3.6GPaであり、硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70〜800MPaであり、硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.2×1011であり、100℃における溶融粘度が10000Pa・s以下である。 That is, the underfill material according to the present technology contains an epoxy resin, a curing agent, an acrylic polymer, and an inorganic filler, and has a storage elastic modulus of 2.4 to 3.6 GPa at 25 ° C. after curing. The storage elastic modulus at 170 ° C. after curing is 70 to 800 MPa, and the integrated value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing is 1.5 × 10 11 to 3.2 × 10 11 , at 100 ° C. The melt viscosity is 10,000 Pa · s or less.

また、本技術に係る半導体装置の製造方法は、アンダーフィル材を、半田付き電極が形成された半導体チップ側、又は半田付き電極と対向する対向電極が形成された基板側に予め貼り合わせる工程と、半導体チップ側の電極と、基板側の対向電極とを半田接合させる工程とを有し、基板が、サポート基板上に仮貼材を介して固定された半導体ウエハであり、アンダーフィル材は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、アクリルポリマーと、無機フィラーとを含有し、アンダーフィル材の硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4〜3.6GPaであり、アンダーフィル材の硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70〜800MPaであり、アンダーフィル材の硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.2×1011であり、アンダーフィル材の100℃における溶融粘度が10000Pa・s以下である。 Further, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present technology includes a step of preliminarily bonding an underfill material to a semiconductor chip side on which a soldered electrode is formed or a substrate side on which a counter electrode facing the soldered electrode is formed. The underfill material is a semiconductor wafer having a step of solder-bonding an electrode on the semiconductor chip side and a counter electrode on the substrate side, and the substrate is fixed on a support substrate via a temporary bonding material. It contains an epoxy resin, a curing agent, an acrylic polymer, and an inorganic filler, and has a storage elastic modulus of 2.4 to 3.6 GPa at 25 ° C. after curing of the underfill material, after curing of the underfill material. The storage elastic modulus at 170 ° C. is 70 to 800 MPa, and the integrated value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing of the underfill material is 1.5 × 10 11 to 3.2 × 10 11. The melt viscosity of the material at 100 ° C. is 10,000 Pa · s or less.

本技術によれば、半導体ウエハの反りを抑制するとともに、高い接続信頼性が得られる。 According to this technique, warpage of a semiconductor wafer can be suppressed and high connection reliability can be obtained.

図1は、搭載前の複数の半導体チップと半導体ウエハの一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a plurality of semiconductor chips and semiconductor wafers before mounting. 図2は、複数の半導体チップを半導体ウエハに積層した状態の一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a state in which a plurality of semiconductor chips are laminated on a semiconductor wafer. 図3は、半導体ウエハの裏面バンプの半田流れありの場合の赤外線顕微鏡写真の一例である。FIG. 3 is an example of an infrared micrograph in the case where the back bump of the semiconductor wafer has a solder flow. 図4は、半導体ウエハの裏面バンプの半田流れなしの場合の赤外線顕微鏡写真の一例である。FIG. 4 is an example of an infrared micrograph of a semiconductor wafer with no solder flow on the back bump. 図5は、半導体チップ間のデラミネーションありの場合の超音波画像の一例である。FIG. 5 is an example of an ultrasonic image when there is delamination between semiconductor chips. 図6は、半導体チップ間のデラミネーションなしの場合の超音波画像の一例である。FIG. 6 is an example of an ultrasonic image when there is no delamination between semiconductor chips.

以下、本技術の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present technology will be described in detail with reference to the drawings.

<アンダーフィル材>
本実施の形態に係るアンダーフィル材は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、アクリルポリマーと、無機フィラーとを含有する。また、アンダーフィル材は、硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4〜3.6GPaであり、硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70〜800MPaであり、硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.2×1011であり、100℃における溶融粘度が10000Pa・s以下である。
<Underfill material>
The underfill material according to the present embodiment contains an epoxy resin, a curing agent, an acrylic polymer, and an inorganic filler. The underfill material has a storage elastic modulus of 2.4 to 3.6 GPa at 25 ° C. after curing, a storage elastic modulus of 70 to 800 MPa at 170 ° C. after curing, and 25 to 250 ° C. after curing. The integrated value of the storage elastic modulus of is 1.5 × 10 11 to 3.2 × 10 11 , and the melt viscosity at 100 ° C. is 10000 Pa · s or less.

アンダーフィル材は、硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.2×1011である。半導体チップをCOW方式で積層実装後、半導体ウエハに反りを生じさせる要因として、アンダーフィル材の弾性率、硬化収縮、線膨張などが考えられ、高弾性のアンダーフィル材が、高い硬化収縮率で硬化し、高温で硬化後に冷却させると高い線膨張率でさらにアンダーフィル材が収縮し、半導体ウエハに反りが生じると考えられる。本技術では、半導体チップを積層実装した後の半導体ウエハの反りを抑制することに着目して、アンダーフィル材を高温(250℃程度)で硬化させた状態から、硬化したアンダーフィル材の温度が室温(25℃程度)に戻る過程の弾性率の推移、すなわち、アンダーフィル材の硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.2×1011であることを規定した。アンダーフィル材は、硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011以上であることにより、半導体チップを積層実装する際の接続信頼性を良好にできる。また、アンダーフィル材は、硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が3.2×1011以下であることにより、積層実装後の半導体ウエハの反りを抑制できる。特に、半導体ウエハの反りをより効果的に抑制するために、アンダーフィル材は、硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.0×1011であることが好ましい。 The underfill material has an integral value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing of 1.5 × 10 11 to 3.2 × 10 11 . After the semiconductor chips are laminated and mounted by the COW method, the elastic modulus, curing shrinkage, linear expansion, etc. of the underfill material are considered as factors that cause the semiconductor wafer to warp, and the highly elastic underfill material has a high curing shrinkage rate. It is considered that when the underfill material is cured and then cooled at a high temperature and then cooled, the underfill material further shrinks at a high linear expansion rate, causing the semiconductor wafer to warp. In this technology, focusing on suppressing the warp of the semiconductor wafer after laminating and mounting the semiconductor chips, the temperature of the cured underfill material changes from the state where the underfill material is cured at a high temperature (about 250 ° C.). The transition of the elastic modulus in the process of returning to room temperature (about 25 ° C.), that is, the integrated value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing of the underfill material is 1.5 × 10 11 to 3.2 × 10 11 . Stipulated that there is. Since the integral value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing is 1.5 × 10 11 or more, the underfill material can improve the connection reliability when the semiconductor chips are laminated and mounted. Further, since the integrated value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing is 3.2 × 10 11 or less, the underfill material can suppress the warp of the semiconductor wafer after stacking and mounting. In particular, in order to more effectively suppress the warpage of the semiconductor wafer, the underfill material has an integral value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing of 1.5 × 10 11 to 3.0 × 10 11 . It is preferable to have.

アンダーフィル材は、硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4〜3.6GPaである。アンダーフィル材は、硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4GPa以上であることにより、半導体チップを積層実装する際の接続信頼性を良好にできる。また、アンダーフィル材は、硬化後の25℃における貯蔵弾性率が3.6GPa以下であることにより、積層実装後の半導体ウエハの反りを抑制できる。特に、半導体ウエハの反りをより効果的に抑制するために、アンダーフィル材は、硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4〜3.0GPaであることが好ましい。 The underfill material has a storage elastic modulus of 2.4 to 3.6 GPa at 25 ° C. after curing. Since the underfill material has a storage elastic modulus of 2.4 GPa or more at 25 ° C. after curing, it is possible to improve the connection reliability when laminating and mounting semiconductor chips. Further, since the underfill material has a storage elastic modulus of 3.6 GPa or less at 25 ° C. after curing, it is possible to suppress warpage of the semiconductor wafer after laminating and mounting. In particular, in order to more effectively suppress the warpage of the semiconductor wafer, the underfill material preferably has a storage elastic modulus of 2.4 to 3.0 GPa at 25 ° C. after curing.

アンダーフィル材は、硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70〜800MPaである。アンダーフィル材は、硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70MPa以上であることにより、半導体チップを積層実装する際の接続信頼性を良好にすることができる。また、アンダーフィル材の硬化後の170℃における貯蔵弾性率が800MPa以下であることにより、半導体チップを積層実装後の半導体ウエハの反りを抑制できる。 The underfill material has a storage elastic modulus of 70 to 800 MPa at 170 ° C. after curing. Since the underfill material has a storage elastic modulus of 70 MPa or more at 170 ° C. after curing, it is possible to improve the connection reliability when laminating and mounting semiconductor chips. Further, since the storage elastic modulus at 170 ° C. after curing of the underfill material is 800 MPa or less, it is possible to suppress the warp of the semiconductor wafer after laminating and mounting the semiconductor chips.

アンダーフィル材は、100℃における溶融粘度が10000Pa・s以下である。アンダーフィル材の100℃における溶融粘度は、半導体チップを積層実装する際の実装荷重に影響する。アンダーフィル材の100℃における溶融粘度が10000Pa・s以下であることにより、半導体チップを積層実装する際の実装荷重の増大を抑制できる。特に、半導体チップを積層実装する際の実装荷重の増大をより効果的に抑制するために、アンダーフィル材の100℃における溶融粘度は9000Pa・s以下が好ましく、8500Pa・s以下がより好ましい。また、アンダーフィル材の100℃における溶融粘度の下限値は特に限定されないが、例えば7000Pa・s以上とすることができ、8000Pa・s以上であってもよい。 The underfill material has a melt viscosity at 100 ° C. of 10000 Pa · s or less. The melt viscosity of the underfill material at 100 ° C. affects the mounting load when the semiconductor chips are laminated and mounted. When the melt viscosity of the underfill material at 100 ° C. is 10,000 Pa · s or less, it is possible to suppress an increase in the mounting load when the semiconductor chips are laminated and mounted. In particular, in order to more effectively suppress an increase in the mounting load when the semiconductor chips are laminated and mounted, the melt viscosity of the underfill material at 100 ° C. is preferably 9000 Pa · s or less, and more preferably 8500 Pa · s or less. The lower limit of the melt viscosity of the underfill material at 100 ° C. is not particularly limited, but may be, for example, 7,000 Pa · s or more, and may be 8,000 Pa · s or more.

半導体チップをCOW方式で積層実装する際、ウエハサポートシステムが用いられることがある。ウエハサポートシステムは、半導体ウエハの裏面バンプ(半田付き電極)を保護するための手法である。ウエハサポートシステムを用いる場合、サポート基板に仮貼材を介して固定された半導体ウエハに半導体チップを実装する。例えば、サポート基板の一方の面に仮貼材としての接着剤を塗布して接着層を形成し、この接着層に半導体ウエハの裏面バンプを接着させる場合、半導体ウエハの裏面バンプを保護する接着層は、実装後に剥離するため比較的柔らかい組成が用いられる。この場合、半導体チップの積層実装が高荷重で行われると、高温による接着剤層の軟化とともに、接着層で保護していた半導体ウエハの裏面バンプの半田が流れ出してしまうおそれがある。そこで、アンダーフィル材の最低溶融粘度時の温度を140℃以上とすることにより、半導体チップを積層実装する際の実装荷重の増大を抑制して、半導体ウエハの裏面バンプの半田の流れ出しを防止することができる。アンダーフィル材の最低溶融粘度時の温度の上限は、特に限定されず、例えば170℃以下とすることができる。 A wafer support system may be used when laminating and mounting semiconductor chips by the COW method. A wafer support system is a method for protecting backside bumps (soldered electrodes) of a semiconductor wafer. When a wafer support system is used, the semiconductor chip is mounted on a semiconductor wafer fixed to the support substrate via a temporary bonding material. For example, when an adhesive as a temporary adhesive is applied to one surface of a support substrate to form an adhesive layer and the back bumps of a semiconductor wafer are adhered to the adhesive layer, an adhesive layer that protects the back bumps of the semiconductor wafer. Uses a relatively soft composition because it peels off after mounting. In this case, if the semiconductor chips are laminated and mounted under a high load, the adhesive layer may be softened due to high temperature, and the solder of the back bumps of the semiconductor wafer protected by the adhesive layer may flow out. Therefore, by setting the temperature of the underfill material at the minimum melt viscosity to 140 ° C. or higher, it is possible to suppress an increase in the mounting load when the semiconductor chips are laminated and mounted, and prevent the solder from flowing out from the back bumps of the semiconductor wafer. be able to. The upper limit of the temperature of the underfill material at the minimum melt viscosity is not particularly limited, and may be, for example, 170 ° C. or lower.

次に、上述したアンダーフィル材の物性を奏するためのアンダーフィル材の組成の具体例について説明する。アンダーフィル材は、上述のように、エポキシ樹脂と、硬化剤と、アクリルポリマーと、無機フィラーとを含有する。 Next, a specific example of the composition of the underfill material for exhibiting the physical characteristics of the underfill material described above will be described. As described above, the underfill material contains an epoxy resin, a curing agent, an acrylic polymer, and an inorganic filler.

[エポキシ樹脂]
アンダーフィル材は、エポキシ樹脂として、少なくとも常温で液状のエポキシ樹脂を含む。常温で液状のエポキシ樹脂を用いることにより、半導体チップを積層実装する際の実装荷重の増大を抑制することができる。また、常温で液状のエポキシ樹脂は、上述した硬化後のアンダーフィル材の貯蔵弾性率に調整する目的から、硬化後に低弾性のものが好ましい。常温で液状のエポキシ樹脂は、例えば、エポキシ当量が300〜500g/eqであることが好ましい。また、常温で液状のエポキシ樹脂は、柔軟性骨格、例えば、エチレンオキシド(EO)変性骨格、プロピレンオキシド(PO)変性骨格などを有することが好ましい。常温で液状のエポキシ樹脂としては、ポリエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂などを用いることができる。常温で液状のエポキシ樹脂の具体例としては、AER−9000(旭化成イーマテリアルズ社製、エポキシ当量380g/eq)、EXA−4850−1000(DIC社製、エポキシ当量350g/eq)、EXA−4850−150(DIC社製、エポキシ当量450g/eq)、EXA−4816(DIC社製、エポキシ当量403g/eq)、EP−4010S(ADEKA社製、エポキシ当量350g/eq)、EP−4010L(ADEKA社製、エポキシ当量350g/eq)、EP−4003S(ADEKA社製、エポキシ当量470g/eq)などが挙げられる。常温で液体のエポキシ樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、本明細書において、「常温」とは、JIS K 0050:2005(化学分析方法通則)に規定される15〜25℃の範囲をいう。
[Epoxy resin]
The underfill material contains, as an epoxy resin, an epoxy resin that is liquid at least at room temperature. By using an epoxy resin that is liquid at room temperature, it is possible to suppress an increase in the mounting load when the semiconductor chips are laminated and mounted. Further, the epoxy resin liquid at room temperature is preferably one having low elasticity after curing for the purpose of adjusting the storage elastic modulus of the underfill material after curing as described above. The epoxy resin liquid at room temperature preferably has, for example, an epoxy equivalent of 300 to 500 g / eq. Further, the epoxy resin liquid at room temperature preferably has a flexible skeleton, for example, an ethylene oxide (EO) modified skeleton, a propylene oxide (PO) modified skeleton, and the like. As the epoxy resin liquid at room temperature, a polyether type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, or the like can be used. Specific examples of the epoxy resin liquid at room temperature include AER-9000 (manufactured by Asahi Kasei E-Materials, epoxy equivalent 380 g / eq), EXA-4850-1000 (manufactured by DIC, epoxy equivalent 350 g / eq), EXA-4850. -150 (DIC, epoxy equivalent 450 g / eq), EXA-4816 (DIC, epoxy equivalent 403 g / eq), EP-4010S (ADEKA, epoxy equivalent 350 g / eq), EP-4010L (ADEKA) , Epoxy equivalent 350 g / eq), EP-4003S (manufactured by ADEKA, epoxy equivalent 470 g / eq) and the like. Epoxy resins that are liquid at room temperature may be used alone or in combination of two or more. In addition, in this specification, "room temperature" means the range of 15 to 25 degreeC specified in JIS K 0050: 2005 (general rule of chemical analysis method).

また、アンダーフィル材は、エポキシ樹脂として、常温で固体のエポキシ樹脂をさらに含んでもよい。常温で固体のエポキシ樹脂としては、高接着性、耐熱性の点から、エポキシ基を3つ以上有する多官能エポキシ樹脂を用いることが好ましい。3官能エポキシ樹脂としてはトリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)エタン型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)プロパン型エポキシ樹脂などが挙げられる。4官能エポキシ化合物としては、テトラキス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂、テトラキス(ヒドロキシフェニル)エタン型エポキシ樹脂、テトラキス(ヒドロキシフェニル)プロパン型エポキシ樹脂などが挙げられる。常温で固体のエポキシ樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Further, the underfill material may further contain an epoxy resin that is solid at room temperature as the epoxy resin. As the epoxy resin that is solid at room temperature, it is preferable to use a polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups from the viewpoint of high adhesiveness and heat resistance. Examples of the trifunctional epoxy resin include tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin, tris (hydroxyphenyl) ethane type epoxy resin, and tris (hydroxyphenyl) propane type epoxy resin. Examples of the tetrafunctional epoxy compound include a tetrakis (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin, a tetrakis (hydroxyphenyl) ethane type epoxy resin, and a tetrakis (hydroxyphenyl) propane type epoxy resin. Epoxy resins that are solid at room temperature may be used alone or in combination of two or more.

アンダーフィル材中、常温で液状のエポキシ樹脂の含有量の合計は、22〜27質量%が好ましい。また、アンダーフィル材中、常温で固体のエポキシ樹脂の含有量の合計は、10〜15質量%が好ましい。また、アンダーフィル材中、エポキシ樹脂の含有量の合計に対する、常温で液状のエポキシ樹脂の含有量の合計は、55質量%以上が好ましく、61質量%以上がより好ましい。また、アンダーフィル材中、エポキシ樹脂の含有量の合計は、30〜50質量%が好ましく、32〜39質量%がより好ましく、34〜39質量%がさらに好ましい。 The total content of the epoxy resin liquid at room temperature in the underfill material is preferably 22 to 27% by mass. The total content of the epoxy resin solid at room temperature in the underfill material is preferably 10 to 15% by mass. Further, the total content of the epoxy resin liquid at room temperature is preferably 55% by mass or more, more preferably 61% by mass or more, based on the total content of the epoxy resin in the underfill material. The total content of the epoxy resin in the underfill material is preferably 30 to 50% by mass, more preferably 32 to 39% by mass, and even more preferably 34 to 39% by mass.

[硬化剤]
硬化剤は、エポキシ樹脂用の硬化剤であり、フェノール類、イミダゾール類、酸無水物類、アミン類、ヒドラジド類、ポリメルカプタン類、ルイス酸−アミン錯体類などを用いることができる。これらの中でも、高い架橋密度が得られるフェノール化合物が好ましい。フェノール化合物としては、フェノールノボラック化合物、クレゾールノボラック化合物、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂変性フェノール化合物、ジシクロペンタジエンフェノール付加型化合物、フェノールアラルキル化合物などが挙げられる。フェノール化合物の中でも、耐熱性の観点からフェノールノボラック化合物が好ましい。硬化剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アンダーフィル材中の硬化剤の含有量は、1〜15質量%が好ましく、11〜14質量%がより好ましい。
[Curing agent]
The curing agent is a curing agent for epoxy resins, and phenols, imidazoles, acid anhydrides, amines, hydrazides, polyethercaptans, Lewis acid-amine complexes and the like can be used. Among these, a phenol compound that can obtain a high crosslink density is preferable. Examples of the phenol compound include a phenol novolac compound, a cresol novolac compound, an aromatic hydrocarbon formaldehyde resin-modified phenol compound, a dicyclopentadienephenol-added compound, and a phenol aralkyl compound. Among the phenol compounds, the phenol novolac compound is preferable from the viewpoint of heat resistance. The curing agent may be used alone or in combination of two or more. The content of the curing agent in the underfill material is preferably 1 to 15% by mass, more preferably 11 to 14% by mass.

[アクリルポリマー]
アンダーフィル材は、膜形成樹脂であるアクリルポリマーとして、ガラス転移温度(Tg)が常温以下であるアクリルポリマーを含有する。Tgが常温以下であるアクリルポリマーは、上述したアンダーフィル材の物性(特に弾性率)とするために、Tgが12℃以下であることが好ましく、−20℃以下であることがより好ましい。Tgが常温以下であるアクリルポリマーのTgの下限値は特に限定されないが、例えば−40℃以上とすることができる。Tgが常温以下であるアクリルポリマーは、官能基として、カルボキシル基及びエポキシ基の少なくとも1種を有することが好ましい。Tgが常温以下であるアクリルポリマーの製品としては、SG−280(Tg;−29℃)、SG−P3(Tg;12℃)、SG−70(Tg;−13℃)、SG−708−6(Tg;4℃)、WS−023 EK30(Tg;−10℃)、SG−80H(Tg;11℃)、SG−600TEA(Tg;−37℃)(以上、ナガセムテックス社製)などが挙げられる。
[Acrylic polymer]
The underfill material contains an acrylic polymer having a glass transition temperature (Tg) of room temperature or lower as an acrylic polymer that is a film-forming resin. The acrylic polymer having a Tg of room temperature or lower preferably has a Tg of 12 ° C. or lower, more preferably −20 ° C. or lower, in order to obtain the physical characteristics (particularly elastic modulus) of the underfill material described above. The lower limit of Tg of the acrylic polymer having Tg of room temperature or lower is not particularly limited, but can be, for example, −40 ° C. or higher. The acrylic polymer having a Tg of room temperature or lower preferably has at least one of a carboxyl group and an epoxy group as a functional group. Examples of acrylic polymer products having a Tg of room temperature or lower include SG-280 (Tg; −29 ° C.), SG-P3 (Tg; 12 ° C.), SG-70 (Tg; -13 ° C.), and SG-708-6. (Tg; 4 ° C.), WS-023 EK30 (Tg; -10 ° C.), SG-80H (Tg; 11 ° C.), SG-600TEA (Tg; -37 ° C.) (all manufactured by Nagasemtex), etc. Be done.

Tgが常温以下であるアクリルポリマーの重量平均分子量は、フィルム形成性の観点から、例えば5.0×10以上が好ましく、1.0×10以上がより好ましい。また、Tgが常温以下であるアクリルポリマーの重量平均分子量の上限値は、例えば1.0×10以下が好ましい。Tgが常温以下であるアクリルポリマーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アンダーフィル材中、Tgが常温以下であるアクリルポリマーの含有量は、10〜40質量%が好ましく、13〜25質量%がより好ましく、15〜18質量%がさらに好ましい。また、アンダーフィル材は、Tgが常温以下であるアクリルポリマー以外の膜形成樹脂、例えば、Tgが常温より高いアクリルポリマーを実質的に含有しないことが好ましい。 From the viewpoint of film formability, the weight average molecular weight of the acrylic polymer having a Tg of room temperature or lower is preferably 5.0 × 10 3 or more, and more preferably 1.0 × 10 4 or more. The upper limit of the weight average molecular weight of the acrylic polymer Tg of greater than room temperature, for example preferably 1.0 × 10 6 or less. As the acrylic polymer having a Tg of room temperature or lower, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. The content of the acrylic polymer having a Tg of room temperature or lower in the underfill material is preferably 10 to 40% by mass, more preferably 13 to 25% by mass, still more preferably 15 to 18% by mass. Further, it is preferable that the underfill material does not substantially contain a film-forming resin other than the acrylic polymer having a Tg of room temperature or lower, for example, an acrylic polymer having a Tg of higher than room temperature.

[無機フィラー]
アンダーフィル材は、無機フィラーを含有する。無機フィラーは、例えば、圧着時における樹脂層の流動性を調整する目的で用いられる。無機フィラーとしては、例えば、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができ、シリカが好ましい。無機フィラーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アンダーフィル材中の無機フィラーの含有量の合計は、26〜42質量%が好ましく、29〜41質量%がより好ましい。
[Inorganic filler]
The underfill material contains an inorganic filler. The inorganic filler is used, for example, for the purpose of adjusting the fluidity of the resin layer during crimping. As the inorganic filler, for example, silica, talc, titanium oxide, calcium carbonate, magnesium oxide and the like can be used, and silica is preferable. The inorganic filler may be used alone or in combination of two or more. The total content of the inorganic fillers in the underfill material is preferably 26 to 42% by mass, more preferably 29 to 41% by mass.

[硬化促進剤]
アンダーフィル材は、上述した成分以外に、硬化促進剤をさらに含有することが好ましい。硬化促進剤としては、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾ−ル類、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7塩(DBU塩)、2−(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの第3級アミン類、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類、オクチル酸スズなどの金属化合物などが挙げられる。硬化促進剤の具体例としては、2PHZ−PW、C11Z−CN、2MAOK−PW(以上、四国化成社製)などが挙げられる。硬化促進剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。アンダーフィル材が硬化促進剤を含有する場合、アンダーフィル材中の硬化促進剤の含有量は、0.5〜1.5質量%が好ましい。
[Curing accelerator]
The underfill material preferably further contains a curing accelerator in addition to the above-mentioned components. Examples of the curing accelerator include imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, and 2-ethyl-4-methylimidazole, and 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 salt (DBU salt). ), Tertiary amines such as 2- (dimethylaminomethyl) phenol, phosphines such as triphenylphosphine, metal compounds such as tin octylate, and the like. Specific examples of the curing accelerator include 2PHZ-PW, C11Z-CN, 2MAOK-PW (all manufactured by Shikoku Chemicals Corporation) and the like. The curing accelerator may be used alone or in combination of two or more. When the underfill material contains a curing accelerator, the content of the curing accelerator in the underfill material is preferably 0.5 to 1.5% by mass.

アンダーフィル材の特に好ましい組成の具体例は、次の通りである。アンダーフィル材は、常温で液状のエポキシ樹脂と、硬化剤と、Tgが常温以下であるアクリルポリマーと、無機フィラーとを含有し、アンダーフィル材中の常温で液状のエポキシ樹脂の含有量の合計が22〜27質量%であり、Tgが常温以下であるアクリルポリマーの含有量が15〜18質量%であり、無機フィラーの含有量が29〜41質量%である。 Specific examples of particularly preferable compositions of the underfill material are as follows. The underfill material contains an epoxy resin that is liquid at room temperature, a curing agent, an acrylic polymer having a Tg of room temperature or less, and an inorganic filler, and the total content of the epoxy resin that is liquid at room temperature in the underfill material. Is 22 to 27% by mass, the content of the acrylic polymer having Tg of room temperature or lower is 15 to 18% by mass, and the content of the inorganic filler is 29 to 41% by mass.

アンダーフィル材の形状としては、フィルム状、ペースト状などが挙げられる。以下で詳述するように、半田付き電極が形成された半導体チップ側や、半田付き電極と対向する対向電極が形成された基板側に予め貼り合わせる場合には、アンダーフィル材をフィルム状とすることが好ましい。 Examples of the shape of the underfill material include a film shape and a paste shape. As will be described in detail below, when the underfill material is previously bonded to the semiconductor chip side on which the soldered electrode is formed or the substrate side on which the counter electrode facing the soldered electrode is formed, the underfill material is made into a film. Is preferable.

以上のようなアンダーフィル材によれば、半導体チップをCOW方式で積層実装後の半導体ウエハの反りを抑制するとともに、高い接続信頼性を得ることができる。また、ボイド排除性も良好にすることができる。 According to the underfill material as described above, it is possible to suppress the warp of the semiconductor wafer after laminating and mounting the semiconductor chips by the COW method, and to obtain high connection reliability. In addition, the void exclusion property can be improved.

<半導体装置の製造方法>
次に上述したアンダーフィル材を用いた半導体装置の製造方法の例について説明する。本実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、アンダーフィル材を、半田付き電極が形成された半導体チップ側、又は半田付き電極と対向する対向電極が形成された基板(半導体ウエハ)側に予め貼り合わせる工程と、半導体チップ側の電極と基板側の対向電極とを半田接合させる工程とを有する。
<Manufacturing method of semiconductor devices>
Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor device using the above-mentioned underfill material will be described. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the underfill material is previously placed on the semiconductor chip side on which the soldered electrode is formed or on the substrate (semiconductor wafer) side on which the counter electrode facing the soldered electrode is formed. It includes a step of bonding and a step of solder-bonding the electrode on the semiconductor chip side and the counter electrode on the substrate side.

以下、図1及び図2を用いて、半導体チップを半導体ウエハ上に4段積層実装させる方法の一例を説明する。図1は、搭載前の複数の半導体チップと半導体ウエハの一例を示す断面図であり、図2は、複数の半導体チップを半導体ウエハに積層した状態の一例を示す断面図である。 Hereinafter, an example of a method in which a semiconductor chip is laminated and mounted on a semiconductor wafer in four stages will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a plurality of semiconductor chips and a semiconductor wafer before mounting, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a state in which a plurality of semiconductor chips are laminated on a semiconductor wafer.

図1に示すように、半導体ウエハ1上に、中間層の半導体チップ2〜4と、最上層の半導体チップ5とを、アンダーフィルフィルム6〜9を介して積層配置させる。 As shown in FIG. 1, on the semiconductor wafer 1, the semiconductor chips 2 to 4 of the intermediate layer and the semiconductor chips 5 of the uppermost layer are laminated and arranged via the underfill films 6 to 9.

半導体ウエハ1は、サポート基板10上に仮貼材11を介して固定されている。半導体ウエハ1の材質は、シリコンであってもよいし、化合物系半導体(例えば窒化ガリウム等)であってもよい。半導体ウエハ1には、後に個片化される単位毎に電子回路が形成されている。 The semiconductor wafer 1 is fixed on the support substrate 10 via a temporary sticking material 11. The material of the semiconductor wafer 1 may be silicon or a compound semiconductor (for example, gallium nitride or the like). An electronic circuit is formed on the semiconductor wafer 1 for each unit that is later separated into pieces.

半導体ウエハ1は、例えば一方の面に形成された半田付き電極1aと、他方の面に形成された電極1bとを有する。半田付き電極1aは、例えばCuピラー頂上に半田をメッキしたものである。半田付き電極1aの半田1cは、いわゆる鉛フリー半田であり、例えば、Sn/Ag/Cu半田(融点:220℃〜240℃)、Sn/Ag半田(融点:220℃)などを用いることができる。電極1bは、半導体チップ2の半田付き電極2cと接続されるものであり、例えばCuピラーなどを用いることができる。 The semiconductor wafer 1 has, for example, a soldered electrode 1a formed on one surface and an electrode 1b formed on the other surface. The soldered electrode 1a is, for example, a Cu pillar top plated with solder. The solder 1c of the soldered electrode 1a is a so-called lead-free solder, and for example, Sn / Ag / Cu solder (melting point: 220 ° C. to 240 ° C.), Sn / Ag solder (melting point: 220 ° C.), or the like can be used. .. The electrode 1b is connected to the soldered electrode 2c of the semiconductor chip 2, and for example, a Cu pillar or the like can be used.

サポート基板10は、例えば半導体ウエハ1と同じ面形状を有し、半導体ウエハ1を固定するものである。サポート基板10の材質には、例えば、ガラス、シリコンなどが用いられる。サポート基板10の厚みは、通常500〜1000μm程度とすることができる。 The support substrate 10 has the same surface shape as the semiconductor wafer 1, for example, and fixes the semiconductor wafer 1. For example, glass, silicon, or the like is used as the material of the support substrate 10. The thickness of the support substrate 10 can usually be about 500 to 1000 μm.

仮貼材11は、半導体ウエハ1をサポート基板10に固定するためのものであり、例えば接着材からなる接着層である。上述のように、仮貼材11は、実装後に剥離するため、比較的柔らかい組成とすることが好ましい。仮貼材11としては、例えばアクリル系の光硬化性接着剤(一例として、UV-Curable Adhesive LC-3200(3M社製))を用いることができる。 The temporary bonding material 11 is for fixing the semiconductor wafer 1 to the support substrate 10, and is, for example, an adhesive layer made of an adhesive material. As described above, since the temporary sticking material 11 is peeled off after mounting, it is preferable to have a relatively soft composition. As the temporary sticking material 11, for example, an acrylic photocurable adhesive (as an example, UV-Curable Adhesive LC-3200 (manufactured by 3M)) can be used.

半導体チップ2〜4は、例えば、シリコン貫通電極と、一方の面に形成された半田付き電極2a〜4aと、他方の面に形成された電極2b〜4bとを有する。シリコン貫通電極は、半導体チップの内部を垂直に貫通する電極であり、上下のチップ同士の接続を行う。半田付き電極2a〜4a、電極2b〜4b及び半田2c〜4cは、上述した半田付き電極1a、電極1b及び半田1cと同様に構成することができる。 The semiconductor chips 2 to 4 have, for example, through silicon vias, soldered electrodes 2a to 4a formed on one surface, and electrodes 2b to 4b formed on the other surface. The through silicon via is an electrode that vertically penetrates the inside of the semiconductor chip and connects the upper and lower chips to each other. The soldered electrodes 2a to 4a, electrodes 2b to 4b, and solders 2c to 4c can be configured in the same manner as the soldered electrodes 1a, electrodes 1b, and solder 1c described above.

半導体チップ5は、一方の面に形成された半田付き電極5aを有する。半田付き電極5aは、半導体チップ2〜4と同様に、例えばCuピラー頂上に半田をメッキしたものである。 The semiconductor chip 5 has a soldered electrode 5a formed on one surface. The soldered electrode 5a is, for example, a Cu pillar top plated with solder, similarly to the semiconductor chips 2 to 4.

半導体チップ2〜5の半田付き電極2a〜5aが形成された一方の面には、それぞれ熱硬化性接着剤であるアンダーフィルフィルム6〜9が予め貼り合わされている。これにより、半導体チップ2〜5を積層配置する工程数を削減することができる。 Underfill films 6 to 9, which are thermosetting adhesives, are previously bonded to one surface of the semiconductor chips 2 to 5 on which the solder electrodes 2a to 5a are formed. As a result, the number of steps for laminating and arranging the semiconductor chips 2 to 5 can be reduced.

半導体チップ2〜5は、アンダーフィルフィルム6〜9に流動性は生じるが、本硬化が生じない程度の所定の温度、圧力、時間の条件で積層配置される。 The semiconductor chips 2 to 5 are laminated and arranged under predetermined temperature, pressure, and time conditions such that the underfill films 6 to 9 have fluidity but the main curing does not occur.

次に、図2に示すように、アンダーフィルフィルム6〜9と半導体チップ2〜5とが複数積層配置された半導体チップ群を、例えば100℃〜400℃の温度の熱圧着ツールで押圧し、アンダーフィルフィルム6〜9を硬化させる。例えば、第1の温度から第2の温度まで所定の昇温速度で昇温させるボンディング条件で、半田付き電極の半田を溶融させて金属結合を形成させてアンダーフィルフィルム6〜9の硬化率が90%程度となるように硬化させるとともに、120℃〜200℃の温度条件でキュアし、アンダーフィルフィルム6〜9を完全に硬化させる。 Next, as shown in FIG. 2, a group of semiconductor chips in which a plurality of underfill films 6 to 9 and semiconductor chips 2 to 5 are laminated and arranged is pressed by a thermocompression bonding tool having a temperature of, for example, 100 ° C to 400 ° C. The underfill films 6-9 are cured. For example, under bonding conditions in which the temperature is raised from the first temperature to the second temperature at a predetermined temperature rise rate, the solder of the soldered electrode is melted to form a metal bond, and the curing rate of the underfill films 6 to 9 is increased. It is cured to about 90% and cured under a temperature condition of 120 ° C. to 200 ° C. to completely cure the underfill films 6 to 9.

第1の温度は、アンダーフィルフィルム6〜9の最低溶融粘度時の温度と略同一とすることが好ましい。これにより、アンダーフィルフィルム6〜9の硬化挙動をボンディング条件に合致させることができ、ボイドの発生を効果的に抑制することができる。昇温速度は、例えば、50℃/sec以上150℃/sec以下とすることができる。第2の温度は、半田の種類にもよるが、200℃以上280℃以下であることが好ましく、より好ましくは220℃以上270℃以下である。これにより、半田付き電極2a〜5aと電極1b〜5bとを半田により結合させるとともに、アンダーフィルフィルム6〜9を完全硬化させ、半導体ウエハ1と、半導体チップ2〜5とを電気的、機械的に接続させることができる。 The first temperature is preferably substantially the same as the temperature at which the underfill films 6 to 9 have the lowest melt viscosity. Thereby, the curing behavior of the underfill films 6 to 9 can be matched with the bonding conditions, and the generation of voids can be effectively suppressed. The rate of temperature rise can be, for example, 50 ° C./sec or more and 150 ° C./sec or less. The second temperature is preferably 200 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, and more preferably 220 ° C. or higher and 270 ° C. or lower, although it depends on the type of solder. As a result, the soldered electrodes 2a to 5a and the electrodes 1b to 5b are bonded by solder, the underfill films 6 to 9 are completely cured, and the semiconductor wafer 1 and the semiconductor chips 2 to 5 are electrically and mechanically cured. Can be connected to.

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、上述したアンダーフィル材からなるアンダーフィルフィルムを用いているため、半導体チップを半導体ウエハに実装した後、例えば、アンダーフィルフィルムの硬化率が90%程度となるように硬化させた後、及びアンダーフィルフィルムを完全に硬化させた後の半導体ウエハの反りを抑制することができる。また、高い接続信頼性を得ることができる。 As described above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, since the underfill film made of the above-mentioned underfill material is used, after mounting the semiconductor chip on the semiconductor wafer, for example, the underfill film is used. It is possible to suppress the warp of the semiconductor wafer after curing so that the curing rate is about 90% and after the underfill film is completely cured. Moreover, high connection reliability can be obtained.

上述した具体例では、アンダーフィルフィルム6〜9を介して、半導体ウエハ1上に半導体チップ2〜5を複数積層配置させ、一括圧着させるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、半導体チップを1段ずつ圧着実装してもよい。また、上述した具体例では、アンダーフィルフィルム6〜9を、半田付き電極2a〜5aが形成された半導体チップ2〜5側に予め貼り合わせるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、半導体ウエハ基板1の電極1b側、半導体チップ2〜4の電極2b〜4b側に予め貼り合わせてもよい。また、上述した具体例では、半導体チップを半導体ウエハ上に4段積層実装させる方法について説明したが、これに限定されず、半導体チップを半導体ウエハ上に5段以上積層実装させてもよい。 In the specific example described above, a plurality of semiconductor chips 2 to 5 are laminated and arranged on the semiconductor wafer 1 via the underfill films 6 to 9, and the semiconductor chips 2 to 5 are collectively pressure-bonded, but the present invention is not limited to this. For example, semiconductor chips may be crimp-mounted one step at a time. Further, in the above-described specific example, the underfill films 6 to 9 are attached in advance to the semiconductor chips 2 to 5 on which the soldered electrodes 2a to 5a are formed, but the present invention is not limited to this. For example, it may be bonded in advance to the electrode 1b side of the semiconductor wafer substrate 1 and the electrodes 2b to 4b of the semiconductor chips 2 to 4. Further, in the specific example described above, the method of laminating and mounting the semiconductor chip on the semiconductor wafer in four stages has been described, but the present invention is not limited to this, and the semiconductor chip may be laminated and mounted in five or more stages on the semiconductor wafer.

以下、本技術の実施例について説明する。なお、本技術は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present technology will be described. The present technology is not limited to the following examples.

[アンダーフィルフィルム]
下記材料を用いてアンダーフィルフィルムを作製した。
[膜成分]
アクリルゴム:SG−280(ナガセムテックス社製)、Tg;−29℃、Mw;90×10
アクリルゴム:SG−P3(ナガセムテックス社製)、Tg;12℃、Mw;85×10
フェノキシ樹脂:YP−50(日鉄ケミカル&マテリアル社製)、Tg;84℃
[エポキシ樹脂]
AER−9000:PO変性のポリエーテル型エポキシ樹脂(旭化成社製)、25℃で液体、25℃における粘度;1Pa・s、エポキシ当量;380g/eq
JER−1031S:多官能エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製)、25℃で固体、エポキシ当量;200g/eq
[硬化剤]
ノボラック型フェノール:TD−2131(DIC社製)、軟化点;78〜82℃
[硬化促進剤]
イミダゾール:2PHZ−PW(四国化成社製)、融点;230℃
イミダゾール:C11Z−CN(四国化成社製)、融点;47〜52℃
[無機フィラー]
ヒュームドシリカ:R202(アエロジル社製)
シリカ:SC1050(アドマテックス社製)、溶剤分散品
[Underfill film]
An underfill film was prepared using the following materials.
[Membrane component]
Acrylic rubber: SG-280 (manufactured by Nagasemtex), Tg; -29 ° C, Mw; 90 x 10 4
Acrylic rubber: SG-P3 (manufactured by Nagasemtex), Tg; 12 ° C, Mw; 85 × 10 4
Phenoxy resin: YP-50 (manufactured by Nittetsu Chemical & Materials Co., Ltd.), Tg; 84 ° C.
[Epoxy resin]
AER-9000: PO-modified polyether type epoxy resin (manufactured by Asahi Kasei Corporation), liquid at 25 ° C, viscosity at 25 ° C; 1 Pa · s, epoxy equivalent; 380 g / eq
JER-1031S: Polyfunctional epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), solid at 25 ° C, epoxy equivalent; 200 g / eq
[Curing agent]
Novolac type phenol: TD-2131 (manufactured by DIC Corporation), softening point; 78 to 82 ° C.
[Curing accelerator]
Imidazole: 2PHZ-PW (manufactured by Shikoku Chemicals Corporation), melting point: 230 ° C.
Imidazole: C11Z-CN (manufactured by Shikoku Chemicals Corporation), melting point; 47-52 ° C
[Inorganic filler]
Fumed silica: R202 (manufactured by Aerosil)
Silica: SC1050 (manufactured by Admatex), solvent-dispersed product

<アンダーフィルフィルムの作製>
表1に示す配合比(質量部)となるように各成分を秤量し、常温のボールミルで混合・分散し、均一に溶解混合された樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、シート厚が20μmとなるようギャップ調整されたコンマコータ(登録商標)で塗布し、溶剤残分が2wt%以下になるように乾燥させ、アンダーフィルフィルムを作製した。
<Making underfill film>
Each component was weighed so as to have the compounding ratio (parts by mass) shown in Table 1, and mixed and dispersed with a ball mill at room temperature to obtain a uniformly dissolved and mixed resin composition. The obtained resin composition was applied with a comma coater (registered trademark) whose gap was adjusted so that the sheet thickness was 20 μm, and dried so that the solvent residue was 2 wt% or less to prepare an underfill film.

<3次元実装体の作製>
アンダーフィルフィルムを用いて、ウエハ上に積層配置された最下層の半導体チップ、中間層(2個、6個又は14個)の半導体チップ及び最上層の半導体チップを含む半導体チップ群を熱圧着ツールにて押圧し、シリコン貫通電極(TSV:through silicon via)にて接続させ、3次元実装体(半導体チップ群が4段、8段又は16段)を作製した。半導体ウエハ、最下層の半導体チップ、中間層の半導体チップ及び最上層の半導体チップは、次のものを使用した。
[半導体ウエハ]
大きさ:12インチ、厚み:200μm
上側バンプ仕様:Cuピラー(7μm)、Ni/Auメッキ、φ20μm、バンプ数20000pin
下側バンプ仕様:Cuピラー(7μm)+Sn/Ag半田(5μm)、φ20μm、バンプ数20000pin
[最下層の半導体チップ]
大きさ:8×8mm□、厚み:200μm
バンプ仕様:Cuピラー(7μm)+Sn/Ag半田(5μm)、φ20μm、バンプ数20000pin
アンダーフィル厚み:20μm
[中間層の半導体チップ]
大きさ:6×6mm□、厚み:200μm
上側バンプ仕様:Cuピラー(7μm)、φ20μm、バンプ数20000pin
下側バンプ仕様:Cuピラー(7μm)+Sn/Ag半田(5μm)、φ20μm、バンプ数20000pin
アンダーフィル厚み:20μm
[最上層の半導体チップ]
大きさ:6×6mm□、厚み:200μm
バンプ仕様:Cuピラー(7μm)+Sn/Ag半田(5μm)、φ20μm、バンプ数20000pin
アンダーフィル厚み:20μm
<Making a 3D mount>
Using an underfill film, a heat-bonding tool is used to heat-bond a group of semiconductor chips including a bottom-layer semiconductor chip, an intermediate layer (2, 6, or 14) semiconductor chips and a top-layer semiconductor chip laminated on a wafer. And connected with a through silicon via (TSV) to prepare a three-dimensional mount (semiconductor chip group has 4 stages, 8 stages or 16 stages). The following semiconductor wafers, bottom layer semiconductor chips, intermediate layer semiconductor chips, and top layer semiconductor chips were used.
[Semiconductor wafer]
Size: 12 inches, thickness: 200 μm
Upper bump specifications: Cu pillar (7 μm), Ni / Au plating, φ20 μm, number of bumps 20000pin
Lower bump specifications: Cu pillar (7 μm) + Sn / Ag solder (5 μm), φ20 μm, number of bumps 20000pin
[Lowest layer semiconductor chip]
Size: 8 x 8 mm □, thickness: 200 μm
Bump specifications: Cu pillar (7 μm) + Sn / Ag solder (5 μm), φ20 μm, number of bumps 20000pin
Underfill thickness: 20 μm
[Semiconductor chip in the middle layer]
Size: 6 x 6 mm □, thickness: 200 μm
Upper bump specifications: Cu pillar (7 μm), φ20 μm, number of bumps 20000pin
Lower bump specifications: Cu pillar (7 μm) + Sn / Ag solder (5 μm), φ20 μm, number of bumps 20000pin
Underfill thickness: 20 μm
[Top layer semiconductor chip]
Size: 6 x 6 mm □, thickness: 200 μm
Bump specifications: Cu pillar (7 μm) + Sn / Ag solder (5 μm), φ20 μm, number of bumps 20000pin
Underfill thickness: 20 μm

サポート基板としてのミラーウエハの一方の面に仮貼材としての接着剤を塗布して接着層(厚み:約100μm)を形成し、この接着層に、半導体ウエハの下側バンプ(半田付き電極)面を接着させた。 An adhesive as a temporary adhesive is applied to one surface of the mirror wafer as a support substrate to form an adhesive layer (thickness: about 100 μm), and a lower bump (soldered electrode) of the semiconductor wafer is formed on this adhesive layer. The surfaces were glued together.

最上層の半導体チップ、中間層の半導体チップ及び最下層の半導体チップのウエハ側の面にアンダーフィルフィルムを貼り合わせた。次に、フリップチップボンダーを用いて、80℃のステージに保持されたウエハ上に、アンダーフィルフィルムが貼り合わされた最下層の半導体チップを1段と、アンダーフィルフィルムが貼り合わされた中間層の半導体チップ(2段、6段又は14段)と、アンダーフィルフィルムが貼り合わされた最上層の半導体チップを1段、順次積層配置した。 An underfill film was bonded to the wafer-side surfaces of the top layer semiconductor chip, the intermediate layer semiconductor chip, and the bottom layer semiconductor chip. Next, using a flip chip bonder, a semiconductor chip in the lowest layer on which an underfill film is bonded is placed on a wafer held on a stage at 80 ° C., and a semiconductor in an intermediate layer on which the underfill film is bonded. The chip (2 steps, 6 steps or 14 steps) and the uppermost semiconductor chip to which the underfill film was bonded were sequentially laminated and arranged in one step.

そして、実装装置(FCB3、Panasonic(株))を用いて、表1に示す実装荷重で250℃−10秒間押圧した。さらに、170℃−2時間の条件でキュアし、3次元実装体を作製した。 Then, using a mounting device (FCB3, Panasonic Corporation), the mixture was pressed at 250 ° C. for 10 seconds with the mounting load shown in Table 1. Further, it was cured under the condition of 170 ° C. for 2 hours to prepare a three-dimensional mounting body.

<半田接続性>
半導体チップ間の半田接続(デイジーチェーン接続)状態をプローブテスタで確認した。半導体チップの導通経路の接続が確認できたときの実装荷重(N/20000pin)を測定した。結果を表1に示す。
<Solder connectivity>
The state of solder connection (daisy chain connection) between semiconductor chips was confirmed with a probe tester. The mounting load (N / 20000 pin) when the connection of the conduction path of the semiconductor chip was confirmed was measured. The results are shown in Table 1.

<WSS接着層内半田流れ>
半導体チップの実装時に、ミラーウエハで保護していた半導体ウエハの裏面バンプ(半田付き電極)の流れ出しの有無について、赤外線顕微鏡(装置名:MX63、オリンパス社製)を用いて、半導体ウエハ側から平面観察を行い、赤外線顕微鏡写真を得た。得られた赤外線顕微鏡平面写真において、例えば図3に示すように、半導体ウエハの裏面バンプの半田流れAが存在した場合を半田流れあり(×)と判断した。また、例えば図4に示すように、半導体ウエハの裏面バンプの半田流れが存在しなかった場合を半田流れなし(〇)と判断した。結果を表1に示す。
<Solder flow in the WSS adhesive layer>
When mounting the semiconductor chip, the presence or absence of the backside bumps (soldered electrodes) of the semiconductor wafer protected by the mirror wafer was checked from the semiconductor wafer side using an infrared microscope (device name: MX63, manufactured by Olympus Corporation). Observation was performed and an infrared micrograph was obtained. In the obtained infrared microscope plan photograph, for example, as shown in FIG. 3, when the solder flow A of the back bump of the semiconductor wafer is present, it is determined that there is a solder flow (x). Further, for example, as shown in FIG. 4, the case where the solder flow of the bump on the back surface of the semiconductor wafer did not exist was determined to be no solder flow (◯). The results are shown in Table 1.

<ウエハ反り>
3次元実装体を作製する際に、250℃−10秒間押圧した後、170℃−2時間の条件でキュアする前の状態の半導体ウエハの反り量を以下の基準で評価した。半導体ウエハの反り量が2mm未満であることが好ましい。結果を表1に示す。なお、表1中の「4段」、「8段」、「16段」とは、半導体ウエハ上に積層した半導体チップの数を表す。
◎:1mm未満
〇:1mm以上2mm未満
×:2mm以上
<Wafer warp>
When producing the three-dimensional mounting body, the amount of warpage of the semiconductor wafer in the state after being pressed at 250 ° C. for 10 seconds and before being cured under the condition of 170 ° C. for 2 hours was evaluated according to the following criteria. The amount of warpage of the semiconductor wafer is preferably less than 2 mm. The results are shown in Table 1. In addition, "4 steps", "8 steps", and "16 steps" in Table 1 represent the number of semiconductor chips laminated on a semiconductor wafer.
◎: Less than 1 mm 〇: 1 mm or more and less than 2 mm ×: 2 mm or more

<吸湿リフロー>
3次元実装体を温度85℃、湿度85%、168時間の条件で吸湿させ、最大260℃のリフロー炉で加熱した。その後、さらに、温度130℃、湿度85%、水蒸気圧0.23MPa、300時間の条件の信頼性試験を行った。そして、信頼性試験後の3次元実装体のチップ間のデラミネーション(剥離)を、超音波映像装置(SAT:Scanning Acoustic Tomograph)(装置名:FS300、日立ハイテクノロジーズ社製)で観察した。例えば図5に示すように、観察で得られた超音波画像に白点が存在した場合を半導体チップ間のデラミネーションあり(×)と判断した。また、例えば図6に示すように、観察で得られた超音波画像に白点が存在しなかった場合を半導体チップ間のデラミネーションなし(〇)と判断した。結果を表1に示す
<Hygroscopic reflow>
The three-dimensional mount was absorbed under the conditions of a temperature of 85 ° C., a humidity of 85%, and 168 hours, and heated in a reflow furnace at a maximum of 260 ° C. After that, a reliability test was further conducted under the conditions of a temperature of 130 ° C., a humidity of 85%, a vapor pressure of 0.23 MPa, and 300 hours. Then, the delamination (peeling) between the chips of the three-dimensional mounting body after the reliability test was observed with an ultrasonic imaging device (SAT: Scanning Acoustic Tomograph) (device name: FS300, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). For example, as shown in FIG. 5, when white spots are present in the ultrasonic image obtained by observation, it is determined that there is delamination between the semiconductor chips (x). Further, for example, as shown in FIG. 6, when there were no white spots in the ultrasonic image obtained by observation, it was determined that there was no delamination between the semiconductor chips (◯). The results are shown in Table 1.

<アンダーフィルフィルムの物性>
[貯蔵弾性率]
アンダーフィルフィルムの貯蔵弾性率は、3次元実装体を作製する際に、250℃−10秒間押圧した後、170℃−2時間の条件でキュアする前の状態の硬化後のアンダーフィルフィルムについて、動的粘弾性測定(DMA:Dynamic Mechanical. Analysis)(装置名:TA社製RSA3)を用いて、10℃/min、1Hzの条件で測定した。結果を表1に示す。
<Physical characteristics of underfill film>
[Storage modulus]
The storage elastic modulus of the underfill film was determined for the cured underfill film in the state before being pressed at 250 ° C. for 10 seconds and then cured at 170 ° C. for 2 hours when the three-dimensional mount was prepared. The measurement was performed under the conditions of 10 ° C./min and 1 Hz using a dynamic viscoelastic measurement (DMA: Dynamic Mechanical. Analysis) (device name: RSA3 manufactured by TA). The results are shown in Table 1.

[貯蔵弾性率の積分値]
アンダーフィルフィルムの25℃〜250℃の貯蔵弾性率の積分値(Int(G’)は、3次元実装体を作製する際に、250℃−10秒間押圧した後、170℃−2時間の条件でキュアする前の状態の硬化後のアンダーフィルフィルムについて、動的粘弾性測定(装置名:TA社製RSA3)を用いて、10℃/min、1Hzの条件で測定した。結果を表1に示す。例えば、実施例1の積分値の測定結果は、1.5×10E+11(1.5×1011)である。他の実施例及び比較例も同様に、表1中の数値に「10E+11」をかけた値が測定結果である。
[Integral value of storage elastic modulus]
The integral value (Int (G')) of the storage elastic modulus of the underfill film at 25 ° C. to 250 ° C. is the condition of 170 ° C.-2 hours after pressing at 250 ° C. for 10 seconds when preparing the three-dimensional mount. The cured underfill film in the state before being cured with was measured at 10 ° C./min and 1 Hz using a dynamic viscoelasticity measurement (device name: RSA3 manufactured by TA). The results are shown in Table 1. For example, the measurement result of the integrated value of Example 1 is 1.5 × 10E + 11 (1.5 × 10 11 ). Similarly, in the other Examples and Comparative Examples, the numerical values in Table 1 are “10E + 11”. The value multiplied by "is the measurement result.

[溶融粘度]
アンダーフィルフィルムの100℃における溶融粘度(Pa・s)及び最低溶融粘度時の温度(℃)は、各アンダーフィルフィルムについて、レオメータ(TA社製ARES)を用いて、10℃/min、1Hzの条件で測定した。結果を表1に示す。
[Melting viscosity]
The melt viscosity (Pa · s) of the underfill film at 100 ° C. and the temperature (° C.) at the minimum melt viscosity were set to 10 ° C./min and 1 Hz for each underfill film using a rheometer (ARES manufactured by TA). Measured under conditions. The results are shown in Table 1.

Figure 2021097091
Figure 2021097091

実施例の結果から、エポキシ樹脂と、硬化剤と、アクリルポリマーと、無機フィラーとを含有し、硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4〜3.6GPaであり、硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70〜800MPaであり、硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.2×1011であり、100℃における溶融粘度が10000Pa・s以下であるアンダーフィル材(アンダーフィルフィルム)を用いることにより、半導体ウエハの反りを抑制するともに、高い接続信頼性が得られることが分かった。 From the results of the examples, it contains an epoxy resin, a curing agent, an acrylic polymer, and an inorganic filler, and has a storage elastic modulus of 2.4 to 3.6 GPa at 25 ° C. after curing, and 170 ° C. after curing. The storage elastic modulus at 100 ° C. is 70 to 800 MPa, the integrated value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing is 1.5 × 10 11 to 3.2 × 10 11 , and the melt viscosity at 100 ° C. is 10000 Pa ·. It was found that by using an underfill material (underfill film) of s or less, the warp of the semiconductor wafer can be suppressed and high connection reliability can be obtained.

一方、比較例1では、アンダーフィルフィルムの硬化後の25℃における貯蔵弾性率が3.6GPaを超えるとともに、アンダーフィルフィルムの100℃における溶融粘度が10000Pa・sを超えたため、半導体チップを16段積層したときのウエハの反りが悪化した。 On the other hand, in Comparative Example 1, the storage elastic modulus at 25 ° C. after curing of the underfill film exceeded 3.6 GPa, and the melt viscosity of the underfill film at 100 ° C. exceeded 10000 Pa · s. The warp of the wafer when laminated was deteriorated.

比較例2では、アンダーフィルフィルムの硬化後の170℃における貯蔵弾性率が800MPaを超えたため、半導体チップを8段又は16段積層したときの半導体ウエハの反りが悪化した。 In Comparative Example 2, since the storage elastic modulus at 170 ° C. after curing of the underfill film exceeded 800 MPa, the warp of the semiconductor wafer when the semiconductor chips were laminated in 8 or 16 stages was deteriorated.

比較例3では、アンダーフィルフィルムの硬化後の100℃における溶融粘度が10000Pa・sを超えるとともに、アンダーフィルフィルムの硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が3.2×1011を超えたため、半導体チップを4段、8段又は16段積層したときのウエハの反りが悪化した。また、比較例3では、アンダーフィルフィルムの硬化後の100℃における溶融粘度が増大しすぎたため、実装荷重が増大し、ミラーウエハにより保護していた半導体ウエハのバンプ面の半田流れが生じた。 In Comparative Example 3, the melt viscosity at 100 ° C. after curing of the underfill film exceeds 10000 Pa · s, and the integrated value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing of the underfill film is 3.2 × 10 11 Therefore, the warpage of the wafer when the semiconductor chips were laminated in 4, 8 or 16 stages was deteriorated. Further, in Comparative Example 3, since the melt viscosity of the underfill film at 100 ° C. after curing increased too much, the mounting load increased and solder flow on the bump surface of the semiconductor wafer protected by the mirror wafer occurred.

比較例4では、アンダーフィルフィルムの硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4GPa未満であり、アンダーフィルフィルムの硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70MPa未満であり、アンダーフィルフィルムの硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011未満であったため、アンダーフィルフィルムの硬化物が広温度域で低弾性化し、接続信頼性が悪化した。 In Comparative Example 4, the storage elastic modulus at 25 ° C. after curing of the underfill film was less than 2.4 GPa, the storage elastic modulus at 170 ° C. after curing of the underfill film was less than 70 MPa, and the curing of the underfill film was performed. since the integrated value of storage modulus 25 to 250 ° C. after was less than 1.5 × 10 11, the cured product of the underfill film is lower elasticized a wide temperature range, connection reliability is deteriorated.

1 基板(半導体ウエハ)、2,3,4,5 半導体チップ、1a,2a,3a,4a,5a 半田付き電極、1b,2b,3b,4b 電極、1c,2c,3c,4c,5c 半田、6,7,8,9 アンダーフィルフィルム、10 サポート基板、11 仮貼材 1 Substrate (semiconductor wafer), 2,3,4,5 Semiconductor chip, 1a, 2a, 3a, 4a, 5a Soldered electrode, 1b, 2b, 3b, 4b electrode, 1c, 2c, 3c, 4c, 5c solder, 6,7,8,9 Underfill film, 10 Support substrate, 11 Temporary pasting material

Claims (10)

エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
アクリルポリマーと、
無機フィラーとを含有し、
硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4〜3.6GPaであり、
硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70〜800MPaであり、
硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.2×1011であり、
100℃における溶融粘度が10000Pa・s以下である、アンダーフィル材。
Epoxy resin and
Hardener and
Acrylic polymer and
Contains inorganic filler,
The storage elastic modulus at 25 ° C. after curing is 2.4 to 3.6 GPa.
The storage elastic modulus at 170 ° C. after curing is 70 to 800 MPa.
The integral value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing is 1.5 × 10 11 to 3.2 × 10 11 .
An underfill material having a melt viscosity at 100 ° C. of 10000 Pa · s or less.
上記エポキシ樹脂が、常温で液状のエポキシ樹脂を含有し、
上記アクリルポリマーが、Tgが常温以下であるアクリルポリマーを含有する、請求項1記載のアンダーフィル材。
The epoxy resin contains an epoxy resin that is liquid at room temperature.
The underfill material according to claim 1, wherein the acrylic polymer contains an acrylic polymer having a Tg of room temperature or lower.
上記アクリルポリマーのTgが12℃以下である、請求項2記載のアンダーフィル材。 The underfill material according to claim 2, wherein the Tg of the acrylic polymer is 12 ° C. or lower. 最低溶融粘度時の温度が140℃以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。 The underfill material according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature at the time of the minimum melt viscosity is 140 ° C. or higher. 上記無機フィラーの含有量が29〜41質量%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。 The underfill material according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the inorganic filler is 29 to 41% by mass. 100℃における溶融粘度が7000〜9000Pa・sである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。 The underfill material according to any one of claims 1 to 5, wherein the melt viscosity at 100 ° C. is 7,000 to 9000 Pa · s. 当該アンダーフィル材中のエポキシ樹脂の含有量の合計に対する、常温で液状のエポキシ樹脂の含有量の合計が55質量%以上である、請求項2〜6のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。 The underfill material according to any one of claims 2 to 6, wherein the total content of the epoxy resin liquid at room temperature is 55% by mass or more with respect to the total content of the epoxy resin in the underfill material. .. 上記常温で液状のエポキシ樹脂のエポキシ当量が300〜500g/eqである、請求項2〜7のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。 The underfill material according to any one of claims 2 to 7, wherein the epoxy equivalent of the epoxy resin liquid at room temperature is 300 to 500 g / eq. 上記無機フィラーがシリカである、請求項1〜8のいずれか1項に記載のアンダーフィル材。 The underfill material according to any one of claims 1 to 8, wherein the inorganic filler is silica. アンダーフィル材を、半田付き電極が形成された半導体チップ側、又は上記半田付き電極と対向する対向電極が形成された基板側に予め貼り合わせる工程と、
上記半導体チップ側の電極と、上記基板側の対向電極とを半田接合させる工程とを有し、
上記基板が、サポート基板上に仮貼材を介して固定された半導体ウエハであり、
上記アンダーフィル材は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、アクリルポリマーと、無機フィラーとを含有し、上記アンダーフィル材の硬化後の25℃における貯蔵弾性率が2.4〜3.6GPaであり、上記アンダーフィル材の硬化後の170℃における貯蔵弾性率が70〜800MPaであり、上記アンダーフィル材の硬化後の25〜250℃の貯蔵弾性率の積分値が1.5×1011〜3.2×1011であり、上記アンダーフィル材の100℃における溶融粘度が10000Pa・s以下である、半導体装置の製造方法。
A step of preliminarily attaching the underfill material to the semiconductor chip side on which the soldered electrode is formed or the substrate side on which the counter electrode facing the soldered electrode is formed.
It includes a step of solder-bonding the electrode on the semiconductor chip side and the counter electrode on the substrate side.
The substrate is a semiconductor wafer fixed on a support substrate via a temporary sticking material.
The underfill material contains an epoxy resin, a curing agent, an acrylic polymer, and an inorganic filler, and has a storage elastic modulus of 2.4 to 3.6 GPa at 25 ° C. after curing of the underfill material. The storage elastic modulus at 170 ° C. after curing of the underfill material is 70 to 800 MPa, and the integrated value of the storage elastic modulus at 25 to 250 ° C. after curing of the underfill material is 1.5 × 10 11 to 3. A method for manufacturing a semiconductor device, which is 2 × 10 11 and has a melt viscosity of the underfill material at 100 ° C. of 10000 Pa · s or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021143216A (en) * 2020-03-10 2021-09-24 三菱ケミカル株式会社 Sticky adhesive agent composition, sticky adhesive, sticky adhesive sheet and laminate
JP7447565B2 (en) 2020-03-10 2024-03-12 三菱ケミカル株式会社 Adhesive compositions, adhesives, adhesive sheets and laminates

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