JP2021147453A

JP2021147453A - 半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置

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Publication number: JP2021147453A
Application number: JP2020047236A
Authority: JP
Inventors: 宏行山之内; Hiroyuki Yamanouchi
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-09-27

Abstract

【課題】充填性が向上された半導体封止用樹脂組成物を提供する。【解決手段】、本発明の半導体封止用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、および充填材（Ｃ）を含み、高さが３５μｍ以下の狭路を充填するために用いられるものであって、前記充填材（Ｃ）は、シリカを含み、前記半導体封止用樹脂組成物の灰分のレーザー回折散乱式測定法による体積基準粒度分布の累積頻度が２５％となる粒径をＤ２５、当該累積頻度が７５％となる粒径をＤ７５としたとき、（Ｄ７５−Ｄ２５）が１．５μｍ以上、３．５μｍ以下であり、かつ、最大粒径が５μｍ以上、１５μｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体封止用樹脂組成物、及び半導体装置に関する。

半導体素子を封止するために用いられる封止用樹脂組成物は、たとえばシリカ等の充填剤を含む。このような、封止用樹脂組成物に関する技術としては、たとえば特許文献１に記載のものが挙げられる。

特許文献１に記載の技術は、シリカ質フィラーを含有する半導体封止用樹脂組成物に関するものである。具体的には、粒径３０μｍ以上の粒子を３０〜９０重量％含有してなり、該粒径３０μｍ以上の粒子の真円度が０．８３〜０．９４であるシリカ質フィラーを含有する半導体封止用樹脂組成物が記載されている。

特開平１０−９５６０７号公報

従来の半導体の技術分野は微細化が求められていたが、近年、微細化の限界が近づいていると言われる。そこで、微細化に頼らず性能を向上する技術として、半導体装置の２．５次元実装技術が注目されている。
２．５次元実装では、インターポーザ上に複数の半導体チップが並列して配置され、半導体チップに設けられた微細なバンプを介して、半導体チップとインターポーザとが電気的に接合される。そして、バンプで接合されたチップ／配線板の隙間には、半導体装置の各種信頼性を向上させる目的で、封止材（アンダーフィル材）が注入されている。

本発明者は、かかる微細なバンプを有する半導体チップを一括封止することについて検討を行ったところ、従来の封止用樹脂組成物では、微細なバンプが配列された狭い隙間を充填し、ボイドの発生を抑制する点で十分ではないことが判明したそのため、より高い充填性を有する封止材が求められた。

そこで、より高い充填性を有する封止材を得る観点から研究開発を重ね、封止材に用いられるシリカの粒径を高度に制御することが有効であることを見出し、本発明を完成させた。

本発明によれば、熱硬化性樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、および充填材（Ｃ）を含み、高さが３５μｍ以下の狭路を充填するために用いられる半導体封止用樹脂組成物であって、
前記充填材（Ｃ）は、シリカを含み、
前記半導体封止用樹脂組成物の灰分のレーザー回折散乱式測定法による体積基準粒度分布の累積頻度が２５％となる粒径をＤ_２５、当該累積頻度が７５％となる粒径をＤ_７５としたとき、（Ｄ_７５−Ｄ_２５）が１．５μｍ以上、３．５μｍ以下であり、かつ、最大粒径が５μｍ以上、１５μｍ以下である、半導体封止用樹脂組成物が提供される。

また、本発明によれば、上記の半導体封止用樹脂組成物を用いて得られた半導体装置が提供される。

本発明によれば、充填性が向上された半導体封止用樹脂組成物が提供される。

本実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
本明細書中、数値範囲の説明における「ａ〜ｂ」との表記は、特に断らない限り、ａ以上ｂ以下のことを表す。例えば、「１〜５質量％」とは「１質量％以上５質量％以下」の意である。

また、本実施形態において、半導体封止用樹脂組成物の全量とは、溶媒を除く全固形分の合計を示す。

＜半導体封止用樹脂組成物＞
本実施形態の半導体封止用樹脂組成物（以下、「本封止用樹脂組成物」ともいう。）は、熱硬化性樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、および充填材（Ｃ）を含み、高さが３５μｍ以下の狭路を充填するために用いられる。また、充填材（Ｃ）は、シリカを含み、半導体封止用樹脂組成物の灰分のレーザー回折散乱式測定法による体積基準粒度分布の累積頻度が２５％となる粒径をＤ_２５、当該累積頻度が７５％となる粒径をＤ_７５としたとき、（Ｄ_７５−Ｄ_２５）が１．５μｍ以上、３．５μｍ以下であり、かつ、最大粒径が５μｍ以上、１５μｍ以下である。
これにより、高さが３５μｍ以下の狭路を、高度に充填することができる。

すなわち、本実施形態の半導体封止用樹脂組成物は、高さが３５μｍ以下の狭路を充填するために用いられるものである。高さが３５μｍとは、例えば、バンプの高さや銅ピラーの高さに相当する。本実施形態の半導体封止用樹脂組成物は、適度な流動性に優れるため、狭い隙間にも入り込むことができ、高い充填性が得られる。また、反りを抑制することができる。
なかでも、高い充填性が求められるモールドアンダーフィル材として好適である。

具体的には、例えば、電子部品と、半田バンプとを封止するものであり、当該半田バンプ高さが３５μｍ以下である場合に、半田バンプ周辺を良好に充填することができる。また、電子部品としては、公知のものを用いることができるが、狭路における高い充填性を発揮する観点から、電子部品の長辺の長さが３０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である半導体装置に好適に利用できる。

本実施形態において、半導体封止用樹脂組成物の灰分のレーザー回折散乱式測定法による体積基準粒度分布の累積頻度が２５％となる粒径をＤ_２５、当該累積頻度が７５％となる粒径をＤ_７５としたとき、（Ｄ_７５−Ｄ_２５）が１．５μｍ以上、３．５μｍ以下であり、かつ、最大粒径が５μｍ以上、１５μｍ以下である。
これにより、狭路における充填性を向上することができる。ここで、狭路に樹脂組成物を充填させるためには、流動性が重要となるが、流動性が高すぎると隙間が生じやすくなり、流動性が低すぎれば狭路に入り込むことが困難となる。また、大きな粒子の間に微細な粒子が入り込むと、微細な粒子が大きな粒子間の摩擦を低減させるため、樹脂組成物全体としての流動性を向上できる場合がある。また、最大粒径を上記上限値以下とすることにより、狭路幅よりも直径が大きな粒子が存在することによって、大きな粒子が狭路入口をふさいでしまうことを抑制し、狭路への樹脂組成物の入り込みやすさを保持できる。

すなわち、灰分のＤ_７５とＤ_２５の差を、上記下限値以上とすることにより、粒度分布に適度に幅を持たせることで、粒子の隙間に微細な粒子が入り込むことで充填性を高めることができる。一方、灰分のＤ_７５とＤ_２５の差を、上記上限値以下とすることにより、粒度分布が広がりすぎることを抑制し、粒径を均等に近づけることで、適度な流動性を確保できるようになる。これにくわえ、充填材（Ｃ）の最大粒径を上記下限値以上とすることで充填材（Ｃ）を含む樹脂組成物の耐湿信頼性や耐リフロー性等を保持する一方で、大粒径を上記上限値以下とすることで狭路への充填性を維持できる。
そして、本実施形態の半導体封止用樹脂組成物においては、その灰分の粒径に関する条件を上記のように組み合わせて制御することによって、かかる狭路に対する充填性の課題を解決し、高度な充填性をえることができる。

なお、半導体封止用樹脂組成物の灰分とは、半導体封止用樹脂組成物を、完全に灰化させたものであり、不純物が除かれた充填材（Ｃ）のみからなるものを意図する。灰化させる方法は、特に限定されないが、例えば、約３ｇの充填材（Ｃ）を、約７００℃、１８０分、電気炉等を用いて燃焼させ、完全に灰化させてもよい。

また、上記Ｄ_２５は、０．１〜２μｍが好ましく、０．５〜１．５μｍがより好ましい。
Ｄ_２５を、上記下限値以上とすることにより、充填材（Ｃ）を含む樹脂組成物の耐湿信頼性や耐リフロー性等を保持することがきできる。一方、Ｄ_２５を、上記上限値以下とすることにより、充填性を向上しやすくなる。
また、上記Ｄ_７５は、１〜５μｍが好ましく、２〜４μｍがより好ましい。

また、半導体封止用樹脂組成物の灰分のレーザー回折散乱式測定法による最大粒径は、１〜１５μｍが好ましく、５〜１２μｍがより好ましい。

本実施形態において、レーザー回折散乱式測定法には、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＡ−５００）を用いて測定することが可能である。

本実施形態の半導体封止用樹脂組成物の矩形粘度は、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上４ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であることがより好ましい。これにより、狭路に対する適度な流動性が得られ、充填性を一層向上できる。
当該矩形粘度とは、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７０℃、注入速度３００ｍｍ^３／秒の条件にて、幅１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１７０ｍｍの矩形状の流路に、本実施形態の半導体封止用樹脂組成物を注入したときの圧力である。詳細には、上記流路の上流先端から２５ｍｍの位置に埋設した圧力センサーにて圧力の経時変化を測定し、上記半導体封止用樹脂組成物の流動時における最低圧力（ｋｇｆ／ｃｍ^２）を測定し、これを矩形粘度とする。
また、本実施形態の半導体封止用樹脂組成物において当該矩形粘度は、後述する各成分、充填材（Ｃ）の選択等など、公知の方法を組み合わせることによって、制御することができる。

本実施形態に係る半導体封止用樹脂組成物の形態は、液状、固形のいずれの形態とすることも可能であるが、固形であることが好ましい。また、本実施形態に係る半導体封止用樹脂組成物は、タブレット状、シート状、または顆粒状とすることが可能である。粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状のいずれかであることが好ましい。

以下、半導体封止用樹脂組成物の各成分について説明する。

［熱硬化性樹脂（Ａ）］
熱硬化性樹脂（Ａ）は、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、オキセタン樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、およびマレイミド樹脂からなる群から選択される一種類または二種類以上を含む。これらの中でも、硬化性、保存性、耐熱性、耐湿性、および耐薬品性を得つつ、良好な充填性を確保する観点から、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。

上記のエポキシ樹脂の具体例としては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等に例示されるトリフェニルメタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレンの２量体をグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂等のナフトール型エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン核含有エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等の有橋環状炭化水素化合物変性フェノール型エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂としては、これらの中から１種を単独で用いてよいし、異なる２種類以上を併用してもよい。

本実施形態において、半導体封止用樹脂組成物中における熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、半導体封止用樹脂組成物全体に対して２質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましく、４質量％以上であることがとくに好ましい。熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、成形時における流動性を向上させることができる。このため、充填性や成形安定性の向上を図ることができる。
一方で、半導体封止用樹脂組成物中における熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、半導体封止用樹脂組成物全体に対して５０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、１５質量％以下であることがとくに好ましい。熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、半導体封止用樹脂組成物の硬化物を封止樹脂として用いる半導体パッケージについて、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。

［硬化剤（Ｂ）］
硬化剤（Ｂ）としては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数２〜２０の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、４，４'−ジアミノジフェニルメタン、４，４'−ジアミノジフェニルプロパン、４，４'−ジアミノジフェニルエーテル、４，４'−ジアミノジフェニルスルホン、４，４'−ジアミノジシクロヘキサン、ビス（４−アミノフェニル）フェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミノ類；アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂；フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；トリヒドロキシフェニルメタン型フェノール樹脂等の多官能型フェノール樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂；ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）等の脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）等の芳香族酸無水物等を含む酸無水物等；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテル等のポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネート等のイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂等の有機酸類等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

この中でも、硬化剤（Ｂ）としては、耐湿性、信頼性等の点から、１分子内に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂、シリコン変性フェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；レゾール型フェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型フェノール樹脂等が例示される。この中でも、半導体封止用樹脂組成物の硬化物の耐熱性や、金型成形時の作業性の観点から、トリヒドロキシフェニルメタン型フェノール樹脂を用いることができる。

本実施形態において、半導体封止用樹脂組成物中における硬化剤（Ｂ）の含有量は、半導体封止用樹脂組成物全体に対して１質量％以上であることが好ましく、２質量％以上であることがより好ましく、３質量％以上であることがとくに好ましい。硬化剤（Ｂ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、成形時において、優れた流動性を実現し、充填性や成形性の向上を図ることができる。
一方で、半導体封止用樹脂組成物中における硬化剤（Ｂ）の含有量は、半導体封止用樹脂組成物全体に対して４０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがとくに好ましい。硬化剤（Ｂ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、半導体封止用樹脂組成物の硬化物を封止樹脂として用いる半導体パッケージについて、耐湿信頼性や耐リフロー性を向上させることができる。

［充填材（Ｃ）］
本実施形態に係る半導体封止用樹脂組成物には、充填材（Ｃ）を含む。充填材（Ｃ）としては、少なくともシリカを含めばよく、シリカ以外に、公知の半導体封止材料中に配合されている無機充填材または有機充填材を用いてもよい。

シリカとしては、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ等のシリカが挙げられる。これらの中でも、溶融球状シリカが好ましい。また、シリカの粒子形状は、限りなく真球状であることが好ましい。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

シリカの平均粒子径としては特に限定されないが、０．０５μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましいく、０．１μｍ以上４．０μｍ以下であることがより好ましい。
また、シリカの粗粒カットレベルとしては特に限定されないが、５μｍ以上カットされていることが好ましい。これにより、５μｍ以上の粗粒の除去ができ、また異物の除去も可能となる。

また、シリカは、官能基含有シラン類及び／又はアルキルシラザン類で表面処理が施されていることが好ましい。これにより、狭路における高度な充填性が得られやすくなる。

上記の官能基含有シラン類としては、例えばエポキシシラン、スチリルシラン、メタクリロキシシラン、アクリロキシシラン、メルカプトシラン、Ｎ−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−エチルアミノイソブチルトリメトキシシラン、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（Ｎ−アリルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、（シクロヘキシルアミノメチル）トリエトキシシラン、Ｎ−シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−エチルアミノイソブチルメトキシルジエトキシシラン、（フェニルアミノメチル）メチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニルアミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ−メチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルシラン、イソシアネートシラン、スルフィドシラン、クロロプロピルシラン、ウレイドシラン化合物等を挙げることができる。これらの中でもアミノシランが好ましく、２級アミノシラン化合物がより好ましい。２級アミノシラン化合物としては、例えばＮ−ブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−エチルアミノイソブチルトリメトキシシラン、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（Ｎ−アリルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、（シクロヘキシルアミノメチル）トリエトキシシラン、Ｎ−シクロヘキシルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−エチルアミノイソブチルメトキシルジエトキシシラン、（フェニルアミノメチル）メチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニルアミノメチルトリエトキシシラン、Ｎ−メチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。

また、上記のアルキルシラザン類としては、例えばヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、オクタメチルトリシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザンなどを挙げることができる。これらの中でもヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）が好ましい。

官能基含有シラン類及び／又はアルキルシラザン類の、表面処理されたシリカの比表面積としては特に限定されないが、１ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。比表面積が前記上限値を超えるとシリカどうしが凝集しやすくなる。また前記下限値未満であるとシリカを充填しにくい場合がある。尚、比表面積は、ＢＥＴ法により求めることができる。

また、官能基含有シラン類及び／又はアルキルシラザン類の表面処理されたシリカへの表面処理量は特に限定しないが、前記シリカに対して０．０１重量％以上５重量％以下であることが好ましく、０．１重量％以上３重量％以下がより好ましい。

表面処理する方法としては特に限定されないが、湿式方式または乾式方式が好ましい。
本実施形態においては、表面処理された充填材（Ｃ）を１種または２種以上を組みあわせて用いてもよい。

また、シリカ以外の上記無機充填材として、アルミナ；チタンホワイト；水酸化アルミニウム；タルク；クレー；マイカ；ガラス繊維等が挙げられる。また、有機充填材としては、オルガノシリコーンパウダー、ポリエチレンパウダー等が挙げられる。

本実施形態において、半導体封止用樹脂組成物中における充填材（Ｃ）の含有量は、半導体封止用樹脂組成物全体に対して６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。充填材（Ｃ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、低吸湿性および低熱膨張性を向上させ、半導体封止用樹脂組成物の硬化物を封止樹脂として用いる半導体パッケージの耐湿信頼性や耐リフロー性をより効果的に向上させることができる。
一方で、半導体封止用樹脂組成物中における充填材（Ｃ）の含有量は、半導体封止用樹脂組成物全体に対して９５質量％以下であることが好ましく、９３質量％以下であることがより好ましい。充填材（Ｃ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、半導体封止用樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させることが可能となる。

本実施形態の半導体封止用樹脂組成物は、上記成分（Ａ）〜（Ｃ）に加え、以下の成分を含んでもよい。

［硬化促進剤（Ｄ）］
本実施形態の半導体封止用樹脂組成物は、たとえば硬化促進剤（Ｄ）をさらに含むことができる。硬化促進剤（Ｄ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）（たとえば、エポキシ樹脂のエポキシ基）と、硬化剤（Ｂ）（たとえば、フェノール樹脂系硬化剤のフェノール性水酸基）と、の架橋反応を促進させるものであればよく、一般の半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用するものを用いることができる。

本実施形態において、硬化促進剤（Ｄ）は、たとえば有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや３級アミン、前記アミジンやアミンの４級塩等の窒素原子含有化合物から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形の安定性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましく、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、またはホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物を含むことがとくに好ましい。

半導体封止用樹脂組成物で用いることができる有機ホスフィンとしては、例えばエチルホスフィン、フェニルホスフィン等の第１ホスフィン；ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の第２ホスフィン；トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の第３ホスフィンが挙げられる。

本実施形態において、硬化促進剤（Ｄ）の含有量は、半導体封止用樹脂組成物全体に対して０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、０．１５質量％以上であることがとくに好ましい。硬化促進剤（Ｄ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、封止成形時における硬化性を効果的に向上させることができる。
一方で、硬化促進剤（Ｄ）の含有量は、半導体封止用樹脂組成物全体に対して２．０質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましい。硬化促進剤（Ｄ）の含有量を上記上限値以下とすることにより、封止成形時における流動性の向上を図ることができる。

本実施形態の半導体封止用樹脂組成物は、さらに、必要に応じてカップリング剤、レベリング剤、着色剤、離型剤、低応力剤、感光剤、消泡剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、およびイオン捕捉剤等から選択される一種または二種以上の添加物を添加してもよい。

カップリング剤は、たとえばエポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を含むことができる。これらの中でも、エポキシシラン、アミノシランを含むことがより好ましく、アミノシランである２級アミノシランを含むことが本願の効果をより発現し得るものであることからとくに好ましい。
本実施形態においては、カップリング剤は、上記の充填材（Ｃ）による表面処理に用いられたものであってもよい。

離型剤は、たとえばカルナバワックス等の天然ワックス、モンタン酸エステルワックスや酸化ポリエチレンワックス等の合成ワックス、ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸およびその金属塩類、ならびにパラフィンから選択される一種類または二種類以上を含むことができる。着色剤は、たとえばカーボンブラックおよび黒色酸化チタンのうちのいずれか一方または双方を含むことができる。イオン捕捉剤は、たとえばハイドロタルサイトを含む。低応力成分は、たとえばシリコーンゴムを含む。難燃剤は、たとえば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、およびホスファゼンから選択される一種類または二種類以上を含むことができる。酸化防止剤は、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤およびチオエーテル系酸化防止剤から選択される一種類または二種類以上を含むことができる。

＜半導体装置＞
図１は、本実施形態に係る半導体装置の一例を示した図である。
図１に示すように、半導体装置１００は、半田バンプを有する基板４１上に半導体チップ２１と、に半導体チップ２１上に載置された複数の半導体チップ１１を備え、半導体チップ２１およびに半導体チップ１１は、上述した半導体封止用樹脂組成物の硬化体により形成された封止体３１によって封止してなる。半導体チップ２１およびに半導体チップ１１は、いずれも微細バンプ１０を有し、微細バンプ１０を介して、基板４１に電気的に接続されている。また、微細バンプ１０の周辺領域も上述した半導体封止用樹脂組成物が充填され、封止されている。微細バンプ１０の高さは、数μｍ〜３５μｍである。半導体チップとしては、たとえば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられる。

すなわち、封止体３１は、複数の半導体チップを封止している。封止体３１は、上述した半導体封止用樹脂組成物の硬化物により構成されることにより、高度に充填され、ボイドの発生を抑制し、反りを低減するとともに、良好な信頼性が得られやすくなる。封止体３１は、たとえば半導体封止用樹脂組成物をトランスファー成形法または圧縮成形法等の公知の方法を用いて封止成形することにより形成される。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

各実施例、各比較例で用いた原料成分について、以下に示す。

熱硬化性樹脂（Ａ）
・エポキシ樹脂：ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ３０００Ｌ、エポキシ当量２７６ｇ／ｅｑ、軟化点５３℃）
硬化剤（Ｂ）
・硬化剤：ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂（明和化成社製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ、水酸基当量２０３ｇ／ｅｑ、軟化点６５℃）
充填材（Ｃ）
・フィラー１：二酸化ケイ素マイクロン社製平均粒径２．０μｍ
・フィラー２：二酸化ケイ素アドマテックス社製平均粒径２．０μｍ
・フィラー３：二酸化ケイ素アドマテックス社製平均粒径０．３μｍ
・フィラー４：二酸化ケイ素龍森社製平均粒径３．８μｍ
・フィラー５：二酸化ケイ素アドマテックス社製平均粒径０．５μｍ
・フィラー６：二酸化ケイ素アドマテックス社製平均粒径１．５μｍ
（その他）
・硬化促進剤１：テトラフェニルホスホニウム・４，４‘−スルフォニルジフェノラート
・硬化促進剤２：テトラフェニルホスホニウムビス（ナフタレン−２，３−ジオキシ）フェニルシリケート
・カップリング剤１：Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
・カップリング剤２：エポキシシラン
・着色剤：カーボンブラック
・離型剤：ジエタノールアミン・ジモンタンエステル
・イオン捕捉剤：マグネシウム・アルミニウム・ハイドロオキサイド・カーボネート・ハイドレート
・密着助剤：３−アミノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール
・低応力剤１：シリコーンオイル
・低応力剤２：カルボキシル基末端ブタジエン・アクリロニトリル共重合体

＜半導体封止用樹脂組成物の調製＞
各実施例および比較例について、次のように半導体封止用樹脂組成物を調製した。まず、表１に従い配合された各原材料を常温でミキサーを用いて混合した後、７０〜１００℃でロール混練した。次いで、得られた混練物を冷却した後、これを粉砕することにより、粉粒状の半導体封止用樹脂組成物を得た。表１中における各成分の詳細は上記のとおりである。また、表１中の単位は、質量％である。

＜半導体装置の作製＞
半導体装置を、以下の方法で作製した。
厚み５１０μｍの５０ｍｍ×３０ｍｍ半導体チップをダイサーにより表面切削加工することで、バンプ径２０μｍ、バンプ高さ３５μｍ、バンプ表面間隔１５μｍのバンプを形成した（最小の狭路幅は１５μｍであった）。次いで、４２アロイ板上にバンプ搭載面を下にして四隅を接着固定し、半導体搭載基板を作成した。この基板と半導体封止用樹脂組成物を用いて成形圧１０ＭＰａ、成形温度１５０℃、硬化時間６００ｓｅｃで圧縮成形を行い、半導体装置を得た。

得られた各半導体封止用樹脂組成物および各半導体装置について、下記に示す測定及び評価を行った。

・半導体封止用樹脂組成物の灰分の粒径の測定：
半導体封止用樹脂組成物３ｇを、７００℃、１８０分、電気炉（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製「ＦＵＬ２５２ＦＡ」）を用いて燃焼させ、完全に灰化させた。得られた灰分をレーザー回折散乱式測定法（島津製作所社製「ＳＡＬＤ−７５００ｎａｎｏ」）により体積基準粒度分布を求めた。累積頻度が２５％となる粒径をＤ_２５、７５％となる粒径をＤ_７５とした。また、最大粒径も求めた。

・矩形粘度
低圧トランスファー成形機（ＮＥＣ社製「40トンマニュアルプレス」）を用いて、金型温度１７０℃、注入速度３００ｍｍ^３／秒の条件にて、幅１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１７０ｍｍの矩形状の流路に、各半導体封止用樹脂組成物を注入し、上記流路の上流先端から２５ｍｍの位置に埋設した圧力センサーにて圧力の経時変化を測定し、当該半導体封止用樹脂組成物の流動時における最低圧力（ｋｇｆ／ｃｍ^２）を測定し、これを矩形粘度とした。

・充填率
半導体装置から半導体チップを剥離させ、得られたチップ剥離面の画像から、半導体チップ面積全体に対する充填部分の面積の比を求めることで、充填率（％）を算出した。

１０微細バンプ
１１半導体チップ
２０半田バンプ
２１半導体チップ
３１封止体
４１基板
１００半導体装置

Claims

熱硬化性樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、および充填材（Ｃ）を含み、高さが３５μｍ以下の狭路を充填するために用いられる半導体封止用樹脂組成物であって、
前記充填材（Ｃ）は、シリカを含み、
前記半導体封止用樹脂組成物の灰分のレーザー回折散乱式測定法による体積基準粒度分布の累積頻度が２５％となる粒径をＤ_２５、当該累積頻度が７５％となる粒径をＤ_７５としたとき、（Ｄ_７５−Ｄ_２５）が１．５μｍ以上、３．５μｍ以下であり、かつ、最大粒径が５μｍ以上、１５μｍ以下である、半導体封止用樹脂組成物。
当該半導体封止用樹脂組成物は、電子部品と、半田バンプとを封止するものであり、当該半田バンプ高さが３５μｍ以下である、請求項１に記載の半導体封止用樹脂組成物。
前記電子部品の長辺の長さが３０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である、請求項２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
当該半導体封止用樹脂組成物の矩形粘度が、０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
前記シリカは、官能基含有シラン類及び／又はアルキルシラザン類で表面処理が施されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
前記熱硬化性樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂を含有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
前記充填材（Ｃ）の含有量が、当該半導体封止用樹脂組成物の全量に対して、６０質量％以上９５質量％以下である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
前記熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が、当該半導体封止用樹脂組成物の全量に対して、３質量％以上３０質量％以下である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
当該半導体封止用樹脂組成物の形態が、粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
モールドアンダーフィル用である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体封止用樹脂組成物を用いて得られた半導体装置。