JP2938811B2

JP2938811B2 - 半導体装置の製法

Info

Publication number: JP2938811B2
Application number: JP19258996A
Authority: JP
Inventors: 雅人清水; 準一安達; 務西岡; 一人山中; 整石坂
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH0912680A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信頼性に優れた半
導体装置の製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ，ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体
素子は、通常セラミックパッケージもしくはプラスチッ
クパッケージ等により封止され、半導体装置化されてい
る。上記セラミックパッケージは、構成材料そのものが
耐熱性を有し、耐湿性にも優れているため、温度，湿度
に対して強く、しかも中空パッケージのため機械的強度
も高く信頼性の高い封止が可能である。しかしながら、
構成材料が比較的高価なものであることと、量産性に劣
る欠点があるため、最近ではプラスチックパッケージを
用いた樹脂封止が主流になっている。この種の樹脂封止
には、従来からエポキシ樹脂組成物が使用されており、
良好な成績を収めている。

【０００３】上記エポキシ樹脂組成物としては、特に、
エポキシ樹脂と、硬化剤としてのフェノール樹脂と、そ
の他、硬化促進剤としての２−メチルイミダゾール，弾
性補強用併用樹脂としての末端カルボン酸ブタジエン−
アクリロニトリル共重合体，無機質充填剤としての溶融
シリカ等の組成系で構成されるものが、封止作業性（特
にトランスファー成形時の作業性）等に優れたものとし
て賞用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
分野の技術革新はめざましく、最近では、集積度の向上
とともに、素子サイズの大形化，配線の微細化が進む反
面、パッケージ形状の小形化，薄形化が進むようになっ
ており、これに伴って、半導体素子の封止材料において
も、従来以上の低応力性，耐熱性，耐湿性が要求される
ようになっている。これまでの封止用エポキシ樹脂組成
物では、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子の封止材料として
は充分優れているが、超ＬＳＩ等の半導体素子の封止材
料としては、充分に満足できるものではない。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、耐熱性，耐湿性および低応力性に優れた半導体
装置の製法の提供をその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製法は、下記の（Ａ）〜
（Ｃ）成分を含有するエポキシ樹脂組成物を用いて、素
子サイズが１６ｍｍ ² 以上、素子上のＡｌ配線の幅が２
μｍ以下の半導体素子を封止するという構成をとる。

【０００７】（Ａ）下記の一般式（１）で表される結晶
性エポキシ樹脂が１０重量％以上含有されているエポキ
シ樹脂。

【化５】

【０００８】（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂。

【０００９】（Ｃ）下記の一般式（２）で表されるシリ
コーン化合物。

【化６】

【００１０】すなわち、本発明者らは、上記エポキシ樹
脂組成物硬化物からなる封止樹脂の耐熱性，耐湿性およ
び低応力性を向上させることを目的として一連の研究を
重ねた。その結果、従来から用いられている通常のエポ
キシ樹脂に代えて前記一般式（１）で表される特殊な結
晶性エポキシ樹脂を単独で用いるか、または通常のエポ
キシ樹脂に特定の割合で上記特殊なエポキシ樹脂を加え
て主剤成分として用い、さらに特殊なシリコーン化合物
を含有したものを用いると耐熱性，耐湿性および低応力
性に優れた封止樹脂が得られるようになることを見出し
本発明に到達した。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００１２】本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、前
記一般式（１）で表される特殊なエポキシ樹脂が特定の
割合で含有されているエポキシ樹脂（Ａ成分）と、ノボ
ラック型フェノール樹脂（Ｂ成分）と、特殊なシリコー
ン化合物（Ｃ成分）とを用いて得られるものであって、
通常、粉末状もしくはそれを打錠したタブレット状にな
っている。

【００１３】上記Ａ成分となるエポキシ樹脂としては、
下記の一般式（１）で表される結晶性エポキシ樹脂が通
常のエポキシ樹脂中１０重量％（以下「％」と略す）以
上含有されているものが用いられる。

【００１４】

【化７】

【００１５】なお、ここでいう「結晶性エポキシ樹脂」
とは、Ｘ線回折により多数の結晶のピークが表れる固形
エポキシ樹脂であって、物理的にはシャープな融点を示
しかつ溶融時には分子間相互作用が殆どなくなるため極
端に粘度が低下する性質を有するものである。

【００１６】上記通常のエポキシ樹脂は、１分子中に２
個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物であれば、
特に限定するものではない。すなわち、従来から半導体
装置の封止樹脂として用いられている各種のエポキシ樹
脂、例えば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が好適に用いられ、その他のビ
スフェノールＡ型のジグリシジルエーテルやその多量体
であるエピビス型エポキシ樹脂，ビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂，レゾルシン型エポキシ樹脂，脂環式エポキ
シ樹脂等も好適なエポキシ樹脂として使用可能である。
上記ノボラック型エポキシ樹脂としては、通常、エポキ
シ当量１６０〜２１０，軟化点５０〜１３０℃のものが
用いられ、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂として
は、エポキシ当量１８０〜２１０，軟化点６０〜１１０
℃のものが一般に用いられる。

【００１７】上記Ｂ成分のノボラック型フェノール樹脂
は、上記Ａ成分である特殊なエポキシ樹脂の硬化剤とし
て作用するものであり、なかでも軟化点が５０〜１３０
℃、好ましくは７０〜９０℃、水酸基当量が１００〜１
３０のものを用いることが好ましい。

【００１８】上記エポキシ樹脂組成物中のＡ成分である
特殊なエポキシ樹脂とＢ成分であるノボラック型フェノ
ール樹脂との配合比は、上記エポキシ樹脂中のエポキシ
基と上記フェノール樹脂中の水酸基の当量比が０．８〜
１．２となるように配合することが好適である。この当
量比が１に近いほど好結果が得られる。

【００１９】上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられ
るＣ成分の特殊なシリコーン化合物は、下記の一般式
（２）で表されるものが用いられる。

【００２０】

【化８】

【００２１】上記Ｃ成分のシリコーン化合物を用いるこ
とにより得られる封止樹脂は、特に耐湿性，耐熱衝撃
性，内部応力の低減効果に優れ、その結果、封止樹脂の
熱衝撃および熱応力に起因する微細な割れ，剥離（これ
が水分の浸入路となる）の発生が防止される。そして、
大きな熱衝撃等を繰り返し受ける等の苛酷な使用条件下
における耐湿信頼性の改善に優れた効果を奏する。

【００２２】このようなＣ成分のシリコーン化合物の含
有量は、上記Ａ，Ｂ，Ｃ成分の合計量の５０％以下、好
ましくは５〜３０％に設定することが好適である。Ｃ成
分の含有量が５０％を超えると、封止樹脂の樹脂強度に
著しい低下傾向がみられるようになるからである。

【００２３】なお、本発明に用いる、エポキシ樹脂組成
物の上記Ｃ成分は、Ａ成分である特殊なエポキシ樹脂も
しくはＢ成分であるノボラック型フェノール樹脂と反応
した状態、あるいは独立した状態、さらにはこれらが混
合した状態のいずれの状態でも含有される。

【００２４】また、本発明では、上記Ａ成分，Ｂ成分お
よびＣ成分以外に必要に応じて硬化促進剤，充填剤，離
型剤等を用いることができる。

【００２５】上記硬化促進剤としては、フェノール硬化
エポキシ樹脂の硬化反応の触媒となるものは全て用いる
ことができ、例えば、２，４，６−トリ（ジメチルアミ
ノメチル）フェノール、２−メチルイミダゾール等をあ
げることができる。

【００２６】上記充填剤としては、石英ガラス粉，珪石
粉，タルク等を用いることができる。

【００２７】上記離型剤としては、従来公知のステアリ
ン酸，パルミチン酸等の長鎖カルボン酸、ステアリン亜
鉛，ステアリン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸の金属
塩、カルナバワックス，モンタンワックス等のワックス
類等を用いることができる。

【００２８】本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、例
えばつぎのようにして製造することができる。すなわ
ち、上記Ａ〜Ｃ成分原料ならびに必要に応じて上記その
他の添加剤を適宜配合する。そして、この混合物をミキ
シングロール機等の混練機にかけ加熱状態で溶融混合
し、これを室温に冷却したのち公知の手段により粉砕
し、必要に応じて打錠するという一連の工程により製造
することができる。この場合、上記配合に先立って特殊
なエポキシ樹脂（Ａ成分）もしくはノボラック型フェノ
ール樹脂（Ｂ成分）とシリコーン化合物（Ｃ成分）とを
予備溶融混合して用いてもよい。

【００２９】このようなエポキシ樹脂組成物を用いての
半導体素子の封止は特に限定するものではなく、通常の
方法、例えばトランスファー成形等の公知のモールド方
法により行うことができる。

【００３０】このようにして得られる半導体装置は、低
応力性，耐熱性，耐湿性に優れており、熱衝撃試験にお
ける耐パッケージクラック性が著しく改善されている。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の製
法は、特殊なエポキシ樹脂が特定の割合に含有されてい
るエポキシ樹脂（Ａ成分）と、シリコーン化合物（Ｃ成
分）を含む特殊なエポキシ樹脂組成物を用いて封止する
ことにより、その封止プラスチックパッケージが、従来
のエポキシ樹脂組成物製のものとは異なることとなるた
め、得られる半導体装置は内部応力が小さく耐熱信頼性
が高くなり、特に、苛酷な使用条件下における耐湿信頼
性が先願に比べて一層高くなる。そして、上記特殊なエ
ポキシ樹脂組成物による封止により、超ＬＳＩ等の封止
に充分対応でき、素子サイズが１６ｍｍ²以上、素子上
のＡｌ配線の幅が２μｍ以下の特殊な半導体装置におい
て、上記のような高信頼度が得られるようになるのであ
り、これが大きな特徴である。

【００３２】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３３】

【実施例１〜９】下記の表１に示すシリコーン化合物Ａ
〜Ｃを準備した。

【００３４】

【表１】

【００３５】つぎに、上記シリコーン化合物Ａ〜Ｃを用
い、さらに下記の表２に示すような原料を準備し、上記
原料を同表に示す割合で配合し、ミキシングロール機
（温度１００℃）で１０分間混練して冷却後粉砕し目的
とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【比較例１〜３】下記の表３に示す原料を用い、これら
の原料をミキシングロール機（ロール温度１００℃）で
１０分間混練し、得られたシート状組成物を用い、実施
例１〜９と同様にして粉末状のエポキシ樹脂組成物を得
た。

【００３８】

【表３】

【００３９】以上の実施例および比較例によって得られ
た粉末状のエポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をト
ランスファー成形でモールドすることにより半導体装置
を得た。このようにして得られた半導体装置について、
電圧印加状態におけるプレッシャー釜による１０００時
間の信頼性テスト（以下「ＰＣＢＴテスト」と略す）お
よび−５０℃／３０分〜１５０℃／３０分の３００回の
温度サイクルテスト（以下「ＴＣＴテスト」と略す）の
測定を行った。その結果を下記の表４に示した。

【００４０】

【表４】

【００４１】上記表４の結果から、実施例品は比較例品
に比べてＰＣＢＴテストおよびＴＣＴテストの結果がよ
いことから内部応力が小さくかつ耐湿信頼性が著しく向
上していることがわかる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 23/31 (72)発明者山中一人大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者石坂整大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (56)参考文献特開昭60−36527（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−296449（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−98726（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−41527（ＪＰ，Ａ) 特開平２−91965（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08G 59/24 C08G 59/62 C08L 63/00 - 63/10 C08L 83/04 - 83/08 H01L 23/29

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有するエ
ポキシ樹脂組成物を用いて、素子サイズが１６ｍｍ²以
上、素子上のＡｌ配線の幅が２μｍ以下の半導体素子を
封止する半導体装置の製法。（Ａ）下記の一般式（１）で表される結晶性エポキシ樹
脂が１０重量％以上含有されているエポキシ樹脂。【化１】（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂。（Ｃ）下記の一般式（２）で表されるシリコーン化合
物。【化２】
【請求項２】Ｃ成分のシリコーン化合物の含有割合
が、エポキシ樹脂組成物中のＡ成分であるエポキシ樹
脂，Ｂ成分であるノボラック型フェノール樹脂およびＣ
成分であるシリコーン化合物の合計量に対して、５０重
量％以下に設定されている請求項１記載の半導体装置の
製法。