JP2021134219A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021134219A JP2021134219A JP2020028422A JP2020028422A JP2021134219A JP 2021134219 A JP2021134219 A JP 2021134219A JP 2020028422 A JP2020028422 A JP 2020028422A JP 2020028422 A JP2020028422 A JP 2020028422A JP 2021134219 A JP2021134219 A JP 2021134219A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- underfill material
- underfill
- heating
- epoxy resin
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 43
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000004850 liquid epoxy resins (LERs) Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 38
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 31
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 31
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 23
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 21
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 5
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Natural products O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 5
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 5
- -1 3,4-epoxycyclohexylmethyl Chemical group 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 4
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 3
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 3
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000005026 oriented polypropylene Substances 0.000 description 2
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 2
- 125000001731 2-cyanoethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C#N 0.000 description 1
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- LSEBTZWHCPGKEF-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(4-hydroxyphenyl)propan-2-yl]-2-prop-2-enylphenol Chemical compound C=1C=C(O)C(CC=C)=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 LSEBTZWHCPGKEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1-pentene Chemical compound CC(C)CC=C WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZRSCAJHLPIPKBU-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-2-phenyl-1h-imidazol-4-ol Chemical compound N1C(O)=C(C)N=C1C1=CC=CC=C1 ZRSCAJHLPIPKBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 241000519995 Stachys sylvatica Species 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- UUQQGGWZVKUCBD-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)-2-phenyl-1h-imidazol-5-yl]methanol Chemical compound N1C(CO)=C(CO)N=C1C1=CC=CC=C1 UUQQGGWZVKUCBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000004844 aliphatic epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000009614 chemical analysis method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229940042795 hydrazides for tuberculosis treatment Drugs 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 1
- IGALFTFNPPBUDN-UHFFFAOYSA-N phenyl-[2,3,4,5-tetrakis(oxiran-2-ylmethyl)phenyl]methanediamine Chemical compound C=1C(CC2OC2)=C(CC2OC2)C(CC2OC2)=C(CC2OC2)C=1C(N)(N)C1=CC=CC=C1 IGALFTFNPPBUDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical class O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
- H01L2224/81191—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
- H01L2224/83191—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【課題】加熱加圧雰囲気下でボイドを抑制するとともに、良好な信頼性が得られるアンダーフィル材、及びこのアンダーフィル材を用いた半導体の製造方法の提供。【解決手段】アンダーフィル材は、バインダ樹脂と、液状のエポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーとを含有し、バインダ樹脂の重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、バインダ樹脂のガラス転移温度が３０℃未満であり、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ未満であり、２５０℃における溶融粘度が５００，０００Ｐａ・ｓ以上であり、２５０℃で６０秒加熱後の反応率が３０％未満である。【選択図】図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。
半導体装置の製造方法において、基板と半導体チップ（ダイ）、半導体チップと半導体チップなどの構成要素同士を半田により接合するフリップチップ実装が知られている。構成要素間の空隙を埋める封止材としては、アンダーフィルフィルム（アンダーフィル材）が知られている。
アンダーフィルフィルムを用いたフリップチップ実装方法において、従来の方法として、アンダーフィルフィルムが設けられた半導体チップを別の半導体チップや基板に加熱下で搭載し、アンダーフィルフィルムを流動させて半導体チップ間の空隙を充填した後、加熱オーブンで加熱してアンダーフィルフィルムの硬化を行うことが挙げられる。しかし、半導体チップの積層段数は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等のメモリーデバイスの分野で顕著に増加しており、半導体チップを積層するたびアンダーフィルフィルムの流動を行うと、半導体チップの搭載時間が長くなってしまうことが懸念される。そのため、実装プロセスとして、例えば、半導体チップの搭載時には、アンダーフィルフィルムの流動をさせずに半田による接合のみを行い、アンダーフィルフィルムによる構成要素間の充填と硬化を、加熱加圧雰囲気下で行うことが可能なオーブンを用いて行うことがある。
ところで、構成要素間の空隙の充填には、ボイドと呼ばれる、アンダーフィルフィルムの充填不足の部位が発生することがある。ボイドは、半導体装置の接続信頼性（耐久性）の低下をもたらすことがある。
また、加熱加圧雰囲気下での実装プロセスに用いられるアンダーフィルフィルムは、加熱雰囲気下での実装プロセスに用いられる従来のアンダーフィルフィルムとは、求められる流動性が異なる。
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、加熱加圧雰囲気下での実装時のボイドを抑制するとともに、良好な接続信頼性が得られるアンダーフィル材、及びこのアンダーフィル材を用いた半導体の製造方法を提供する。
本技術に係るアンダーフィル材は、バインダ樹脂と、液状のエポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーとを含有し、バインダ樹脂の重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、バインダ樹脂のガラス転移温度が３０℃未満であり、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ未満であり、２５０℃における溶融粘度が５００，０００Ｐａ・ｓ以上であり、２５０℃で６０秒加熱後の反応率が３０％未満である。
本技術に係る半導体装置の製造方法は、半田付き電極が形成され、電極面にアンダーフィル材が貼り合わされた半導体チップを、半田付き電極と対向する対向電極が形成された基板に搭載する工程と、アンダーフィル材を硬化させる工程とを有し、アンダーフィル材が、上述したアンダーフィル材である。
本技術によれば、加熱加圧雰囲気下でボイドを抑制するとともに、良好な接続信頼性が得られる。
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本明細書において、「常温」とは、ＪＩＳ Ｋ ００５０：２０１９（化学分析方法通則）に規定される１５〜２５℃の範囲をいう。
＜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、バインダ樹脂と、液状のエポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーとを含有する。また、バインダ樹脂の重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、バインダ樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が３０℃未満である。さらに、アンダーフィル材は、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ未満であり、２５０℃における溶融粘度が５００，０００Ｐａ・ｓ以上であり、２５０℃で６０秒加熱後の反応率が３０％未満である。
本実施の形態に係るアンダーフィル材は、バインダ樹脂と、液状のエポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーとを含有する。また、バインダ樹脂の重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、バインダ樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が３０℃未満である。さらに、アンダーフィル材は、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ未満であり、２５０℃における溶融粘度が５００，０００Ｐａ・ｓ以上であり、２５０℃で６０秒加熱後の反応率が３０％未満である。
アンダーフィル材の１５０〜１７０℃の範囲における溶融粘度は、例えば、半導体チップの実装荷重に影響する。アンダーフィル材の１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度を１５０Ｐａ・ｓ未満とすることにより、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１５０〜１７０℃の範囲における溶融粘度は１４０Ｐａ・ｓ以下が好ましく、１００Ｐａ・ｓ以下がさらに好ましい。アンダーフィル材の１５０〜１７０℃の範囲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１Ｐａ・ｓ以上とすることができ、１０Ｐａ・ｓ以上とすることもできる。
アンダーフィル材の２５０℃における溶融粘度は、例えば、加圧オーブンなどを用いた加熱加圧雰囲気下で、アンダーフィル材を完全に硬化させる際のボイドの発生に影響する。アンダーフィル材の２５０℃における溶融粘度が５００，０００Ｐａ・ｓ以上であることにより、加熱加圧雰囲気下でアンダーフィル材を完全に硬化させる際に、ボイドが再発しにくくなる（潰れたボイドが再度元に戻りにくくなる）ため、ボイドを抑制することができる。特に、ボイドをより効果的に抑制するために、アンダーフィル材の２５０℃における溶融粘度は、６００，０００Ｐａ・ｓ以上が好ましく、１，０００，０００Ｐａ・ｓ以上がより好ましい。アンダーフィル材の２５０℃における溶融粘度の上限値は、特に限定されないが、例えば、５，０００，０００Ｐａ・ｓ以下とすることができる。
アンダーフィル材は、２５０℃で６０秒加熱後の反応率が３０％未満である。これにより、アンダーフィル材を加熱加圧雰囲気下での実装プロセス、例えば、後述する搭載工程と硬化工程とを有する半導体装置の製造方法に用いるときに、搭載工程でアンダーフィル材の硬化が進みすぎることが抑制されるため、硬化工程でアンダーフィル材の硬化不良によるボイドの再発を抑制できる。また、アンダーフィル材は、２００℃で２時間加熱後の反応率が８０％以上であることが好ましい。これにより、アンダーフィル材を加熱加圧雰囲気下での実装プロセス、例えば、後述する搭載工程と硬化工程とを有する半導体装置の製造方法に用いるときに、硬化工程でアンダーフィル材の硬化不良によるボイドの再発をより効果的に抑制でき、より良好な接続信頼性が得られる。
［バインダ樹脂］
アンダーフィル材は、重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、ガラス転移温度が３０℃未満であるバインダ樹脂を含有する。バインダ樹脂は、膜形成樹脂として機能する。
アンダーフィル材は、重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、ガラス転移温度が３０℃未満であるバインダ樹脂を含有する。バインダ樹脂は、膜形成樹脂として機能する。
バインダ樹脂のガラス転移温度が３０℃未満であることにより、アンダーフィル材の反応特性（例えば、上述した溶融粘度）を良好にできる。バインダ樹脂のガラス転移温度は、アンダーフィル材の反応特性をより良好にする観点から、１２℃以下が好ましく、−１０℃以下がより好ましい。また、バインダ樹脂のガラス転移温度の下限値は、特に限定されないが、例えば−３０℃以上とすることができる。バインダ樹脂のガラス転移温度の測定方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、熱機械分析装置を用いて昇温速度１０℃／分の条件で測定することができる。
バインダ樹脂の重量平均分子量は、フィルム形成性（膜形成性）の観点から、２００，０００以上であり、３００，０００以上がより好ましく、３５０，０００以上がさらに好ましい。また、バインダ樹脂の重量平均分子量の上限値は、アンダーフィル材の粘度や、実装時のボイドの観点から、例えば１，０００，０００以下が好ましく、９００，０００以下とすることもできる。
バインダ樹脂としては、例えばアクリルポリマー（アクリルゴム）を用いることができる。具体的には、バインダ樹脂として、官能基としてカルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基及びアミド基から選択される少なくとも１種を有するアクリルポリマーを用いることができる。バインダ樹脂の具体例としては、ナガセムテックス社製のテイサンレジンシリーズ、ＳＧ−２８０（Ｔｇ；−２９℃）、ＳＧ−Ｐ３（Ｔｇ；１２℃）、ＳＧ−７０Ｌ（Ｔｇ；−１３℃）、ＳＧ−７０８−６（Ｔｇ；４℃）、ＷＳ−０２３ ＥＫ３０（Ｔｇ；−１０℃）、ＳＧ−８０Ｈ（Ｔｇ；１２℃）、ＳＧ−６００ＴＥＡ（Ｔｇ；−３７℃）などが挙げられる。
バインダ樹脂は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。アンダーフィル材は、重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、ガラス転移温度が３０℃未満であるバインダ樹脂以外の膜形成樹脂、例えば、ガラス転移温度が３０℃以上のバインダ樹脂や、重量平均分子量が２００，０００未満のバインダ樹脂を実質的に含有しないことが好ましい。
アンダーフィル材中のバインダ樹脂の含有量の下限値は、例えば、３質量％以上とすることができ、５質量％以上であってもよく、７質量％以上であってもよい。また、アンダーフィル材中のバインダ樹脂の含有量の上限値は、１４質量％以下とすることができ、１２質量％以下であってもよく、１１質量％以下であってもよい。アンダーフィル材中のバインダ樹脂の含有量を多くしすぎないことにより、フィルム成形性を良好にしつつ、実装時のボイドをより効果的に抑制できる。
［液状のエポキシ樹脂］
アンダーフィル材は、熱硬化樹脂として、常温で液状のエポキシ樹脂を含有する。アンダーフィル材が、常温で液状のエポキシ樹脂を含有することにより、加熱加圧雰囲気下でアンダーフィル材を完全に硬化させる際に、アンダーフィル材の流動性が良好になるため、ボイドを効果的に抑制でき、半導体チップの実装荷重の増大を抑制することもできる。
アンダーフィル材は、熱硬化樹脂として、常温で液状のエポキシ樹脂を含有する。アンダーフィル材が、常温で液状のエポキシ樹脂を含有することにより、加熱加圧雰囲気下でアンダーフィル材を完全に硬化させる際に、アンダーフィル材の流動性が良好になるため、ボイドを効果的に抑制でき、半導体チップの実装荷重の増大を抑制することもできる。
常温で液状のエポキシ樹脂は、高接着性、耐熱性等の観点から、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く、エポキシ基を４つ有する多官能エポキシ樹脂（４官能のエポキシ樹脂）を用いることがより好ましい。多官能エポキシ樹脂としては、例えば、脂肪族エポキシ樹脂（例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル）等が挙げられる。
また、常温で液状のエポキシ樹脂としては、多官能エポキシ樹脂とともに、２官能エポキシ樹脂を併用してもよい。２官能エポキシ樹脂は、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）変性骨格を有するものが挙げられる。
常温で液状のエポキシ樹脂は、エポキシ当量が１００〜４００ｇ／ｅｑであることが好ましく、１００〜２００ｇ／ｅｑであることがより好ましい。
常温で液状のエポキシ樹脂の具体例としては、デナコールＥＸ６１２、ＥＸ６１４Ｂ（ソルビトールポリグリシジルエーテル）、ＥＸ４１１（ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル）（以上、ナガセケムテックス社製）、ＪＥＲ６０４（テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、三菱ケミカル社製）、アリルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のアリル基を酸化させた化合物、エポリードＧＴ４０１（ブタンテトラカルボン酸テトラ（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル)修飾ε−カプロラクトン、ダイセル社製）、ＡＥＲ−９０００（旭化成イーマテリアルズ社製）などが挙げられる。
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下限値は、例えば、２０質量％以上とすることができ、２４質量％以上であってもよい。また、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上限値は、例えば４０質量％以下とすることができ、３６質量％以下であってもよく、３５質量以下であってもよい。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。
［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。フェノール類としては、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。これらの中でも、フェノールとホルムアルデヒドを酸触媒の存在下にて重縮合を行って得られたフェノールノボラック樹脂（例えば、ＰＳＭ−４２６１（群栄化学工業社製））が好ましい。
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。フェノール類としては、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。これらの中でも、フェノールとホルムアルデヒドを酸触媒の存在下にて重縮合を行って得られたフェノールノボラック樹脂（例えば、ＰＳＭ−４２６１（群栄化学工業社製））が好ましい。
また、硬化剤は、以下の条件を満たす硬化剤を含有することが好ましい。すなわち、アンダーフィル材は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０）１００質量部に対して、硬化剤を１５質量部添加した混合物の２５℃における粘度が、初期から２倍になるまでの日数が５０日以上である硬化剤を含有することが好ましい。このような硬化剤の具体例としては、フジキュアー７０００、フジキュアー７００１、フジキュアー７００２（以上、Ｔ＆Ｋ ＴＯＫＡ社製、２５℃で液状）、イミダゾールの１位をシアノエチル基で保護した１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、イソシアヌル酸で塩基性を保護したイミダゾール系硬化剤（商品名：２ＭＡ−ＯＫ）、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシイミダゾール（商品名：キュアゾール２Ｐ４ＭＨＺ）、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（商品名：キュアゾール２ＰＨＺ）（四国化成工業社製）、アミキュアＰＮ−Ｈ、ＰＮ−４０、ＰＮ−５０（イミダゾール系潜在性硬化剤、味の素ファインテクノ社製）、Ｕ−ＣＡＴ ３５１３Ｎ（サンアプロ社製）等が挙げられる。
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。特に、硬化剤として、フェノールノボラック樹脂、及び、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０）１００質量部に対して、硬化剤を１５質量部添加した混合物の２５℃における粘度が、初期から２倍になるまでの日数が５０日以上である硬化剤の少なくとも１種を用いることが好ましい。アンダーフィル材中の硬化剤の含有量の合計量は、例えば１６〜２７質量％とすることができる。
［フィラー］
フィラーは、例えば圧着時（後述する半導体装置の製造方法の搭載工程や硬化工程）のアンダーフィル材の流動性を調整する目的で用いられる。フィラーは、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の無機フィラーを用いることができ、シリカが好ましい。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フィラーの含有量の合計は、例えば２６〜５０質量％とすることができ、２６〜３２質量％とすることもできる。
フィラーは、例えば圧着時（後述する半導体装置の製造方法の搭載工程や硬化工程）のアンダーフィル材の流動性を調整する目的で用いられる。フィラーは、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の無機フィラーを用いることができ、シリカが好ましい。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フィラーの含有量の合計は、例えば２６〜５０質量％とすることができ、２６〜３２質量％とすることもできる。
アンダーフィル材は、本技術の効果を損なわない範囲で、上述したバインダ樹脂、液状のエポキシ樹脂、硬化剤及びフィラー以外の他の成分をさらに含有してもよい。
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。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アンダーフィル材を予め貼り合わせる場合には、フィルム状のアンダーフィル材とすることが好ましい。
以上のように、本実施の形態に係るアンダーフィル材は、バインダ樹脂と、液状のエポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーとを含有する。また、アンダーフィル材中のバインダ樹脂の重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、バインダ樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が３０℃未満である。さらに、アンダーフィル材は、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ未満であり、２５０℃における溶融粘度が５００，０００Ｐａ・ｓ以上であり、２５０℃で６０秒加熱後の反応率が３０％未満である。このようなアンダーフィル材によれば、加熱加圧雰囲気下でボイドを抑制するとともに、良好な接続信頼性が得られる。
次に、アンダーフィル材が膜状に形成されたアンダーフィルフィルムの製造方法について説明する。まず、上述したバインダ樹脂と、液状のエポキシ樹脂と、硬化剤と、フィラーとを含有する接着剤組成物を溶剤に溶解させる。溶剤としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。樹脂組成物を調整後、バーコーター、塗布装置などを用いて剥離基材上に塗布する。剥離基材は、例えば、シリコーンなどの剥離剤をＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methylpentene-1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などに塗布した積層構造からなり、組成物の乾燥を防ぐとともに、組成物の形状を維持する。そして、剥離基材上に塗布された樹脂組成物を熱オーブン、加熱乾燥装置などを用いて乾燥させる。これにより、所定の厚さのアンダーフィルフィルムが得られる。
＜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について説明する。例えば、半導体装置の製造方法は、半田付き電極が形成され、この電極面にアンダーフィル材からなるアンダーフィルフィルムが貼り合わされた半導体チップを、半田付き電極と対向する対向電極が形成された基板に搭載する工程（搭載工程）と、アンダーフィルフィルムを硬化させる工程（硬化工程）とを有する。
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について説明する。例えば、半導体装置の製造方法は、半田付き電極が形成され、この電極面にアンダーフィル材からなるアンダーフィルフィルムが貼り合わされた半導体チップを、半田付き電極と対向する対向電極が形成された基板に搭載する工程（搭載工程）と、アンダーフィルフィルムを硬化させる工程（硬化工程）とを有する。
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複数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。
［搭載工程］
搭載工程では、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。そして、搭載工程では、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、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、荷重、時間で、熱圧着ツール（例えば、フリップチップボンダー）を用いて押圧する。これにより、半田付き電極の半田２ｃ〜５ｃを溶融させて金属結合が形成された積層体を得る。
搭載工程では、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。そして、搭載工程では、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、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、荷重、時間で、熱圧着ツール（例えば、フリップチップボンダー）を用いて押圧する。これにより、半田付き電極の半田２ｃ〜５ｃを溶融させて金属結合が形成された積層体を得る。
熱圧着ツールを用いて押圧する際の温度、荷重、時間の条件は、半田２ｃ〜５ｃが溶融して金属結合が形成され、半導体ウエハ１と半導体チップ２〜５とが導通接続される範囲が好ましい。例えば、搭載工程後のアンダーフィルフィルムの反応率が３０％未満となる範囲が好ましい。搭載工程後のアンダーフィルフィルムの反応率が３０％未満、すなわち、搭載工程後のアンダーフィルフィルムがほぼ未硬化の状態であることにより、後に行う硬化工程でボイドを抜きやすくすることができる。熱圧着ツールを用いて押圧する際の温度、荷重、時間の条件の具体例としては、例えば、温度が２００〜２８０℃、荷重が５０〜２００Ｎ、時間が１〜３秒程度とすることができる。このように、搭載工程では、１回あたりの搭載時間を１〜３秒程度とすることができるため、半導体チップの搭載数増加に対するタクトタイムを削減できる。
半導体ウエハ１は、例えば、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。
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。
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。
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。仮貼材１１は、実装後に剥離されるため、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。
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と同様に構成できる。
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。
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できる。
［硬化工程］
硬化工程では、搭載工程で半導体ウエハ１と半導体チップ２〜５とが導通接続された積層体のアンダーフィルフィルム６〜９を硬化させる。硬化工程は、ボイドの発生を抑制するために、加熱加圧雰囲気下で行うことが好ましい。硬化工程は、例えば、加圧オーブン（プレッシャーキュアオーブン、オートクレーブ等）を用いて行うことができる。加圧オーブンを用いることにより、多数の積層体を容易に均一に加熱できるため、生産性が向上する。
硬化工程では、搭載工程で半導体ウエハ１と半導体チップ２〜５とが導通接続された積層体のアンダーフィルフィルム６〜９を硬化させる。硬化工程は、ボイドの発生を抑制するために、加熱加圧雰囲気下で行うことが好ましい。硬化工程は、例えば、加圧オーブン（プレッシャーキュアオーブン、オートクレーブ等）を用いて行うことができる。加圧オーブンを用いることにより、多数の積層体を容易に均一に加熱できるため、生産性が向上する。
硬化工程における温度は、例えば、所定の圧力で、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、アンダーフィルフィルム６〜９の硬化率が９０％以上となる条件が好ましい。圧力は、例えば０．１〜２０ＭＰａの範囲とすることができる。第１の温度は、例えば８０〜１５０℃の範囲とすることができる。昇温速度は、例えば０.５〜１０℃／分の範囲とすることができる。第１の温度での保持時間は、例えば５〜６０分の範囲とすることができる。第２の温度は、例えば１８０〜２５０℃の範囲とすることができる。第２の温度での保持時間は、例えば５〜１８０分の範囲とすることができる。第２の温度で保持した後に、冷却する際の速度は、例えば５〜４０℃／分とすることができる。
図３は、硬化工程の圧力と温度のプロファイルの一例を示すグラフである。図３において、横軸は時間（ｍｉｎ）を表し、左側の縦軸は温度（℃）を表し、右側の縦軸は圧力（ＭＰａ）を表し、実線（Ｔｅｍｐ）は温度の継時変化を表し、破線（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は圧力の継時変化を表す。
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るため、硬化工程において加熱加圧雰囲気下でボイドを抑制するとともに、得られる半導体装置の接続信頼性を良好にすることができる。
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、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く、例えば半導体チップを半導体ウエハ上に１２段以上積層実装させてもよい。
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。
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。
下記材料を用いてアンダーフィルフィルムを作製した。
［バインダ樹脂］
アクリルゴム：ＳＧ−８０Ｈ（ナガセムテックス社製）、Ｔｇ；−１２℃、Ｍｗ；３５０，０００
アクリルゴム：ＳＧ−７０Ｌ（ナガセムテックス社製）、Ｔｇ；−１３℃、Ｍｗ；９００，０００
フェノキシ樹脂：ＹＰ−５０（日鉄ケミカル＆マテリアル社製）、Ｔｇ；８４℃、Ｍｗ；７０，０００
［エポキシ樹脂］
ＪＥＲ−６０４：４官能エポキシ樹脂（三菱ケミカル社製）、２５℃で液体、エポキシ当量；１１０〜１３０ｇ／ｅｑ
ＥＸ−６１４：４官能エポキシ樹脂（ナガセムテックス社製）、２５℃で液体、エポキシ当量；１６７ｇ／ｅｑ
ＡＥＲ−９０００：２官能エポキシ樹脂（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、エポキシ当量；３８０ｇ／ｅｑ
ＪＥＲ−１０３２Ｈ６０：３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；１６３〜１７５ｇ／ｅｑ
ＪＥＲ−１０３１Ｓ：４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］
フェノール樹脂：ＰＳＭ−４２６１（群栄化学工業社製）
変性アミン：フジキュアー７００２（Ｔ＆Ｋ ＴＯＫＡ社製）
ウレア樹脂：Ｕ−ＣＡＴ ３５１３Ｎ（サンアプロ社製）
［フィラー］
非晶性シリカ：ＳＣ１０５０（アドマテックス社製）、溶剤分散品
非晶性シリカ：ＹＡ０５０Ｃ−ＭＪＥ（アドマテックス社製）
［バインダ樹脂］
アクリルゴム：ＳＧ−８０Ｈ（ナガセムテックス社製）、Ｔｇ；−１２℃、Ｍｗ；３５０，０００
アクリルゴム：ＳＧ−７０Ｌ（ナガセムテックス社製）、Ｔｇ；−１３℃、Ｍｗ；９００，０００
フェノキシ樹脂：ＹＰ−５０（日鉄ケミカル＆マテリアル社製）、Ｔｇ；８４℃、Ｍｗ；７０，０００
［エポキシ樹脂］
ＪＥＲ−６０４：４官能エポキシ樹脂（三菱ケミカル社製）、２５℃で液体、エポキシ当量；１１０〜１３０ｇ／ｅｑ
ＥＸ−６１４：４官能エポキシ樹脂（ナガセムテックス社製）、２５℃で液体、エポキシ当量；１６７ｇ／ｅｑ
ＡＥＲ−９０００：２官能エポキシ樹脂（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、エポキシ当量；３８０ｇ／ｅｑ
ＪＥＲ−１０３２Ｈ６０：３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；１６３〜１７５ｇ／ｅｑ
ＪＥＲ−１０３１Ｓ：４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］
フェノール樹脂：ＰＳＭ−４２６１（群栄化学工業社製）
変性アミン：フジキュアー７００２（Ｔ＆Ｋ ＴＯＫＡ社製）
ウレア樹脂：Ｕ−ＣＡＴ ３５１３Ｎ（サンアプロ社製）
［フィラー］
非晶性シリカ：ＳＣ１０５０（アドマテックス社製）、溶剤分散品
非晶性シリカ：ＹＡ０５０Ｃ−ＭＪＥ（アドマテックス社製）
＜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、剥離処理されたＰＥＴにバーコーターを用いて塗布し、８０℃のオーブンで３分間乾燥させ、アンダーフィルフィルムを作製した（カバー剥離ＰＥＴ：２５μｍ／アンダーフィルフィルム：２０μｍ／ベース剥離ＰＥＴ：５０μｍ））。
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、剥離処理されたＰＥＴにバーコーターを用いて塗布し、８０℃のオーブンで３分間乾燥させ、アンダーフィルフィルムを作製した（カバー剥離ＰＥＴ：２５μｍ／アンダーフィルフィルム：２０μｍ／ベース剥離ＰＥＴ：５０μｍ））。
［フィルム特性］
作製したアンダーフィルフィルムについて、ベースフィルムを剥離する際の温度を以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
Ａ：常温でベースフィルムを剥離可能
Ｂ：０℃以上、常温未満でベースフィルムを剥離可能
作製したアンダーフィルフィルムについて、ベースフィルムを剥離する際の温度を以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
Ａ：常温でベースフィルムを剥離可能
Ｂ：０℃以上、常温未満でベースフィルムを剥離可能
＜溶融粘度＞
アンダーフィルフィルムの１５０〜１７０℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）、及び、２５０℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）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。表１中の「ＭＶ」は、溶融粘度（Melt Viscosity）を表す。
アンダーフィルフィルムの１５０〜１７０℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）、及び、２５０℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）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。表１中の「ＭＶ」は、溶融粘度（Melt Viscosity）を表す。
＜反応率＞
半導体チップを基板に搭載する工程（搭載工程）を想定した２５０℃で６０秒加熱後のアンダーフィルフィルムの反応率と、アンダーフィルフィルムを硬化させる工程（硬化工程）を想定した２００℃で２時間加熱後のアンダーフィルフィルムの反応率を測定した。アンダーフィルフィルムの反応率は、温度計、圧力計、およびヒーターを備えた耐圧容器（オーエムラボテック（株）製「ＯＭ-５０」）に投入前と投入後のアンダーフィルフィルム中のエポキシ基の減少率から求めた。具体的には、アンダーフィルフィルム中のエポキシ基が、オートクレーブ投入前後でどれだけ減少したかを、赤外吸収スペクトルの９１４ｃｍ−１の吸収を測定して求めた。結果を表１に示す。
半導体チップを基板に搭載する工程（搭載工程）を想定した２５０℃で６０秒加熱後のアンダーフィルフィルムの反応率と、アンダーフィルフィルムを硬化させる工程（硬化工程）を想定した２００℃で２時間加熱後のアンダーフィルフィルムの反応率を測定した。アンダーフィルフィルムの反応率は、温度計、圧力計、およびヒーターを備えた耐圧容器（オーエムラボテック（株）製「ＯＭ-５０」）に投入前と投入後のアンダーフィルフィルム中のエポキシ基の減少率から求めた。具体的には、アンダーフィルフィルム中のエポキシ基が、オートクレーブ投入前後でどれだけ減少したかを、赤外吸収スペクトルの９１４ｃｍ−１の吸収を測定して求めた。結果を表１に示す。
＜導通接続＞
評価用のＴＥＧ（Test Element Group）として以下のトップチップとボトムチップとを用い、実装装置（ＦＣＢ３、パナソニック社製）で荷重１００Ｎ、２４０℃、３秒間の条件で押圧し、押圧後のトップチップとボトム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。全ての導通経路の接続が確認できた場合をＯＫと評価し、１ヵ所でも接続できなかった場合をＮＧと評価した。結果を表１に示す。
［トップチップ］
大きさ：６×６ｍｍ□、厚み：２００μｍ
バンプ仕様：Ｃｕピラー（８μｍ）＋Ｓｎ／Ａｇ半田（８μｍ）、φ１５μｍ、バンプ数５０００ｐｉｎ、ピッチ４０μｍ
［ボトムチップ］
大きさ：８×８ｍｍ□、厚み：２００μｍ
バンプ仕様：Ｃｕピラー（３μｍ）、φ１５μｍ、バンプ数５０００ｐｉｎ、ピッチ４０μｍ
評価用のＴＥＧ（Test Element Group）として以下のトップチップとボトムチップとを用い、実装装置（ＦＣＢ３、パナソニック社製）で荷重１００Ｎ、２４０℃、３秒間の条件で押圧し、押圧後のトップチップとボトム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。全ての導通経路の接続が確認できた場合をＯＫと評価し、１ヵ所でも接続できなかった場合をＮＧと評価した。結果を表１に示す。
［トップチップ］
大きさ：６×６ｍｍ□、厚み：２００μｍ
バンプ仕様：Ｃｕピラー（８μｍ）＋Ｓｎ／Ａｇ半田（８μｍ）、φ１５μｍ、バンプ数５０００ｐｉｎ、ピッチ４０μｍ
［ボトムチップ］
大きさ：８×８ｍｍ□、厚み：２００μｍ
バンプ仕様：Ｃｕピラー（３μｍ）、φ１５μｍ、バンプ数５０００ｐｉｎ、ピッチ４０μｍ
＜ボイド＞
導通接続試験で用いたＴＥＧの実装体におけるチップ間のボイドの有無を、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）を用いて非破壊検査した。観察で得られた超音波画像における白点（ボイド）の有無を以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
Ａ：ボイドの面積がチップ面積の１％未満（例えば図４）
Ｂ：ボイドの面積がチップ面積の１％以上、５％未満
Ｃ：ボイドの面積がチップ面積の５％以上（例えば図５）
導通接続試験で用いたＴＥＧの実装体におけるチップ間のボイドの有無を、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）を用いて非破壊検査した。観察で得られた超音波画像における白点（ボイド）の有無を以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
Ａ：ボイドの面積がチップ面積の１％未満（例えば図４）
Ｂ：ボイドの面積がチップ面積の１％以上、５％未満
Ｃ：ボイドの面積がチップ面積の５％以上（例えば図５）
［信頼性］
＜吸湿リフロー＞
導通接続試験で用いたＴＥＧの実装体を温度８５℃、湿度８５％、２４時間の条件で吸湿させ、最大２６０℃のリフロー炉で３サイクル加熱（吸湿リフロー）させた。吸湿リフロー後のＴＥＧの実装体におけるチップ間の剥離を、超音波映像装置（ＳＡＴ）で観察した。吸湿リフローさせる前後で、剥離起因の変化がない場合をＯＫと評価し、変化がある場合をＮＧと評価した。結果を表１に示す。
＜吸湿リフロー＞
導通接続試験で用いたＴＥＧの実装体を温度８５℃、湿度８５％、２４時間の条件で吸湿させ、最大２６０℃のリフロー炉で３サイクル加熱（吸湿リフロー）させた。吸湿リフロー後のＴＥＧの実装体におけるチップ間の剥離を、超音波映像装置（ＳＡＴ）で観察した。吸湿リフローさせる前後で、剥離起因の変化がない場合をＯＫと評価し、変化がある場合をＮＧと評価した。結果を表１に示す。
＜温度サイクル（ＴＣＴ）試験＞
導通接続試験で用いたＴＥＧの実装体について、−５５℃（３０ｍｉｎ）⇔１２５℃（３０ｍｉｎ）の温度サイクル試験を２００サイクル行った。温度サイクル試験後の各実装体について、デジタルマルチメータを用いて導通抵抗値の測定を行い、以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
Ａ：抵抗値上昇が５％以内
Ｂ：抵抗値上昇が５％超、１０％以内
Ｃ：抵抗値上昇が１０％超
導通接続試験で用いたＴＥＧの実装体について、−５５℃（３０ｍｉｎ）⇔１２５℃（３０ｍｉｎ）の温度サイクル試験を２００サイクル行った。温度サイクル試験後の各実装体について、デジタルマルチメータを用いて導通抵抗値の測定を行い、以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
Ａ：抵抗値上昇が５％以内
Ｂ：抵抗値上昇が５％超、１０％以内
Ｃ：抵抗値上昇が１０％超
比較例１，２，５では、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ以上であるアンダーフィル材を用いたため、ボイド及び信頼性試験の結果が良好ではなく、さらに接続性も良好ではないことが分かった。
比較例３では、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ以上であるアンダーフィル材を用いたため、ボイド及び信頼性試験の結果が良好ではないことが分かった。
比較例４では、フィラーを含有しないアンダーフィル材を用いたため、信頼性試験の結果が良好ではないことが分かった。
比較例６では、２５０℃で６０秒加熱後の反応率が３０％以上であるアンダーフィル材を用いたため、ボイド及び信頼性試験の結果が良好ではなかった。
比較例７では、２５０℃における溶融粘度が５００，０００Ｐａ・ｓ未満であるアンダーフィル材を用いたため、ボイド及び信頼性試験の結果が良好ではないことが分かった。
比較例８では、ガラス転移温度が３０℃未満であるバインダ樹脂を含有せず、かつ、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ以上であるアンダーフィル材を用いたため、ボイド及び信頼性試験の結果が良好ではなく、さらに接続性も良好ではないことが分かった。
比較例９では、１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ以上のアンダーフィル材を用いたため、ボイド及び信頼性試験の結果が良好ではないことが分かった。
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
Claims (10)
- バインダ樹脂と、
液状のエポキシ樹脂と、
硬化剤と、
フィラーとを含有し、
上記バインダ樹脂の重量平均分子量が２００，０００以上であり、かつ、上記バインダ樹脂のガラス転移温度が３０℃未満であり、
１５０〜１７０℃の範囲における昇温速度１０℃／ｍｉｎでの溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ未満であり、
２５０℃における溶融粘度が５００，０００Ｐａ・ｓ以上であり、
２５０℃で６０秒加熱後の反応率が３０％未満である、アンダーフィル材。 - ２００℃で２時間加熱後の反応率が８０％以上である、請求項１記載のアンダーフィル材。
- 上記液状のエポキシ樹脂が４官能のエポキシ樹脂を含む、請求項１又は２記載のアンダーフィル材。
- 上記液状のエポキシ樹脂の含有量が２４〜３６ｗｔ％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。
- 上記硬化剤がフェノールノボラック樹脂を含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンダーフィル材。
- 上記硬化剤が、以下の条件を満たす硬化剤を含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンダーフィル材；
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０）１００質量部に対して、硬化剤を１５質量部添加した混合物の２５℃における粘度が、初期から２倍になるまでの日数が５０日以上である。 - 加熱加圧雰囲気下で用いられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンダーフィル材。
- フィルム状である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンダーフィル材。
- 半田付き電極が形成され、該電極面にアンダーフィル材が貼り合わされた半導体チップを、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に搭載する工程と、
上記アンダーフィル材を硬化させる工程とを有し、
上記アンダーフィル材が、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンダーフィル材である、半導体装置の製造方法。 - 上記アンダーフィル材を硬化させる工程では、加熱加圧雰囲気下で上記アンダーフィル材を硬化させる、請求項９記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020028422A JP7436240B2 (ja) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020028422A JP7436240B2 (ja) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021134219A true JP2021134219A (ja) | 2021-09-13 |
| JP7436240B2 JP7436240B2 (ja) | 2024-02-21 |
Family
ID=77660269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020028422A Active JP7436240B2 (ja) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7436240B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012059743A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Nitto Denko Corp | 電子部品装置の製法およびそれに用いる電子部品封止用樹脂組成物シート |
| JP2016006205A (ja) * | 2015-09-16 | 2016-01-14 | 日東電工株式会社 | シート状封止組成物及び半導体装置の製造方法 |
| JP2016028167A (ja) * | 2015-11-04 | 2016-02-25 | 住友ベークライト株式会社 | 樹脂組成物 |
| JP2019156997A (ja) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | デクセリアルズ株式会社 | 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 |
-
2020
- 2020-02-21 JP JP2020028422A patent/JP7436240B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012059743A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Nitto Denko Corp | 電子部品装置の製法およびそれに用いる電子部品封止用樹脂組成物シート |
| JP2016006205A (ja) * | 2015-09-16 | 2016-01-14 | 日東電工株式会社 | シート状封止組成物及び半導体装置の製造方法 |
| JP2016028167A (ja) * | 2015-11-04 | 2016-02-25 | 住友ベークライト株式会社 | 樹脂組成物 |
| JP2019156997A (ja) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | デクセリアルズ株式会社 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7436240B2 (ja) | 2024-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI552294B (zh) | A circuit-connecting material, and a method of manufacturing the semiconductor device using the same | |
| JP4537555B2 (ja) | 半導体パッケージの製造方法及び半導体パッケージ | |
| TWI695458B (zh) | 底部塡充材料及使用其之半導體裝置的製造方法 | |
| US10062625B2 (en) | Underfill material and method for manufacturing semiconductor device using the same | |
| US9840645B2 (en) | Underfill material and method for manufacturing semiconductor device using the same | |
| JP2009096886A (ja) | 液状封止樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置の製造方法 | |
| US9691677B2 (en) | Underfill material and method for manufacturing semiconductor device using the same | |
| TW201034094A (en) | Method for manufacturing semiconductor package, method for encapsulating semiconductor, and solvent-borne semiconductor encapsulating epoxy resin composition | |
| TWI649842B (zh) | 底部塡充材料及使用其之半導體裝置的製造方法 | |
| TWI804062B (zh) | 半導體用膜狀接著劑、半導體裝置的製造方法及半導體裝置 | |
| JP2013175546A (ja) | アンダーフィル材、及びそれを用いた半導体装置の製造方法 | |
| JP7436240B2 (ja) | 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 | |
| CN111480218A (zh) | 半导体装置、半导体装置的制造方法和粘接剂 | |
| JP2006188573A (ja) | 液状エポキシ樹脂組成物、該組成物を用いた電子部品装置及びその製造方法 | |
| JP2022100210A (ja) | 半導体パッケージ用アンダーフィルフィルム及びこれを用いた半導体パッケージの製造方法 | |
| JP7149099B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP7172167B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、及びそれに用いられる半導体用接着剤 | |
| JP2021097091A (ja) | 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 | |
| TW201705367A (zh) | 半導體裝置之製造方法 | |
| TW201534631A (zh) | 底部塡充材料及使用其之半導體裝置的製造方法 | |
| JP7238453B2 (ja) | 半導体用接着剤 | |
| WO2022024648A1 (ja) | 半導体装置を製造する方法、及びフィルム状接着剤 | |
| JP2019125691A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体用接着剤 | |
| WO2022102181A1 (ja) | 半導体装置の製造方法及びこれに用いられる接着剤 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230201 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231013 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231031 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231129 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240130 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240208 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7436240 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |