JP6231344B2 - ウエハの封止方法及びウエハレベル封止用樹脂組成物 - Google Patents
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Description
また、特許文献1〜3に示されるように、シアネートエステル樹脂の硬化触媒としては金属塩、金属錯体などが一般に用いられている。しかしながら、このような金属塩、金属錯体として用いられるのは通常、遷移金属であり、遷移金属類は高温下、有機樹脂の酸化劣化や吸湿劣化を促進する恐れがあるという問題があった。
また本発明は、硬化時の反りを抑えられ、かつ研磨性及びダイシング性に優れたウエハレベル封止用樹脂組成物を提供することを目的とする。
シアネートエステル樹脂を含有するウエハレベル封止用樹脂組成物を用いてウエハを一括封止するウエハの封止方法であって、前記ウエハレベル封止用樹脂組成物の硬化促進剤として有機系硬化促進剤を用い、前記ウエハレベル封止用樹脂組成物としてガラス転移温度が170℃以上、かつガラス転移温度未満における線膨張係数が60ppm/℃以下である樹脂組成物を用い、120℃〜200℃の成型温度で前記ウエハの一括封止を行うウエハの封止方法を提供する。
金属触媒を含有しないものを用いることで、樹脂の酸化劣化や吸湿劣化を抑制することができる。
(A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル樹脂、
(B)無機充填剤、
(C)下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤、
(D)a)活性水素を持たない3級アミン又はその塩、b)活性水素を持つアミン化合物又はその塩、c)フェノール化合物、及びd)下記構造式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の化合物からなる有機系硬化促進剤、
(A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル樹脂、
(B)無機充填剤、
(C)下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤、
(D)a)活性水素を持たない3級アミン又はその塩、b)活性水素を持つアミン化合物又はその塩、c)フェノール化合物、及びd)下記構造式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の化合物からなる有機系硬化促進剤、
本発明のウエハの封止方法に用いるウエハレベル封止用樹脂組成物として、本発明では、シアネートエステル樹脂及び有機系硬化促進剤を含有するものであり、ガラス転移温度が170℃以上、かつガラス転移温度未満における線膨張係数が60ppm/℃以下のウエハレベル封止用樹脂組成物を提供する。
(A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル樹脂、
(B)無機充填剤、
(C)下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤、
(D)a)活性水素を持たない3級アミン又はその塩、b)活性水素を持つアミン化合物又はその塩、c)フェノール化合物、及びd)下記構造式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の化合物からなる有機系硬化促進剤、
以下、各成分について詳細に説明する。
本発明のウエハレベル封止用樹脂組成物の(A)成分は、1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル樹脂である。
このようなシアネートエステル樹脂としては、一般に公知のものが使用でき、特に限定されないが、例えばビス(4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3−メチル−4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3−エチル−4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3,5−ジメチル−4−シアナトフェニル)メタン、1,1−ビス(4−シアナトフェニル)エタン、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ジ(4−シアナトフェニル)チオエーテル、1,3−又は1,4−ジシアナトベンゼン、2−tert−ゾチル−1,4−ジシアナトベンゼン、2,4−ジメチル−1,3−ジシアナトベンゼン、2,5−ジ−tert−ブチル−1,4−ジシアナトベンゼン、テトラメチル−1,4−ジシアナトベンゼン、1,3,5−トリシアナトベンゼン、2,2’−又は4,4’−ジシアナトビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジシアナトビフェニル、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,8−、2,6−、又は2,7−ジシアナトナフタレン、1,3,6−トリシアナトナフタレン、ビス(4−シアナトフェニル)メタン;2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン、1,1,1−1トリス(4−シアナトフェニル)エタン、ビス(4−シアナトフェニル)エーテル;4,4’−(1,3−フェニレンジイソピロピリデン)ジフェニルシアネート、ビス(4−シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4−シアナトフェニル)スルホン、トリス(4−シアナト−フェニル)ホスフィン、トリス(4−シアナトフェニル)ホスフィン、フェノールノボラック型シアネート、クレゾールノボラック型シアネート、ジシクロペンタジエンノボラック型シアネート等が挙げられる。また、これらのシアネートエステル樹脂は1種又は2種以上を混合して用いることができる。
(B)成分の無機充填剤としては、溶融シリカ、結晶性シリカ、クリストバライト等のシリカ類、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、酸化チタン、ガラス繊維、酸化マグネシウム等が挙げられる。これら無機充填剤の平均粒径や形状は、用途に応じて選択される。中でもシリコンに近い熱膨張係数を得るためには溶融シリカであり、形状は球状のものが好適である。
(C)成分のシランカップリング剤としては、下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤がシアネートエステル樹脂との親和性に優れ、無機充填剤との結合を強めることができ、かつ組成物の流動性を著しく向上させることができるため好ましい。また、下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤を使用することで、上記の無機充填剤の添加量を70〜95質量%とすることができる。
(D)成分の有機系硬化促進剤は、a)活性水素を持たない3級アミン又はその塩、b)活性水素を持つアミン化合物又はその塩、c)フェノール化合物、及びd)下記構造式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の化合物からなる有機系硬化促進剤である。
上述のように、金属触媒となる金属塩、金属錯体として用いられるのは通常、遷移金属であり、遷移金属類は高温下、樹脂の酸化劣化や吸湿劣化を促進する懸念がある。従って、金属触媒を含有しないことで樹脂の酸化劣化や吸湿劣化を抑制することができる。
本発明のウエハレベル封止用樹脂組成物には、更に必要に応じて離型剤、難燃剤、イオントラップ剤、酸化防止剤、接着付与剤、低応力剤、着色剤など各種の添加剤を配合することができる。
このような線膨張係数であれば、線膨張係数が小さいため、直径8インチ、12インチ等のシリコンウエハ上に成型した場合の反りを小さくすることができる。また、このようなガラス転移温度であれば、200℃以上の高温に長期保管した場合の熱分解(重量減少)が少なく、高温での機械強度、絶縁性に優れ、その硬化物で封止された半導体装置は長期高温信頼性に優れる。
上述のように、金属触媒となる金属塩、金属錯体として用いられるのは通常、遷移金属であり、遷移金属類は高温下、樹脂の酸化劣化や吸湿劣化を促進する懸念がある。従って、金属触媒金属触媒を含有しないものを用いることで、樹脂の酸化劣化や吸湿劣化を抑制することができる。
[(A)成分]
シアネート化合物(イ);1,1−ビス(4−シアナトフェニル)エタン
無機充填剤;平均粒径14μmの溶融球状シリカ(龍森製)
[(C)成分]
シランカップリング剤;KBM−573(信越化学製)
有機系硬化促進剤(ハ);DBUとフェノールノボラックの塩 U CAT−SA831(サンアプロ製)
有機系硬化促進剤(ニ);DBNとフェノールノボラックの塩 U CAT‐SA881(サンアプロ製)
有機系硬化促進剤(ホ);2−エチル−4−メチルイミダゾール
[エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂用硬化剤]
エポキシ樹脂(ヘ);ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル
エポキシ樹脂(ト);3’,4’エポキシシクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
エポキシ樹脂用硬化剤;4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸
[その他の成分]
カーボンブラック;三菱カーボン3230MJ(三菱化学製)
(ガラス転移温度、線膨張係数)
実施例1〜6及び比較例1〜5のウエハレベル封止用樹脂組成物を用いて5x5x15mmの試験片を作製し、これを熱膨張計(Rigaku TMA8140C)にセットし、昇温5℃/分、荷重19.6mNで25℃から300℃までの寸法変化を測定した。測定した寸法変化と温度のグラフを作成したものを図1に示す。変曲点の温度以下で寸法変化―温度曲線の接線が得られる任意の温度2点A1,A2、変曲点の温度以上で接線が得られる任意の2点B1,B2を選択し、A1,A2を結ぶ直線とB1,B2を結ぶ直線の交点をガラス転移温度(Tg)とした。A1〜A2の傾きをTg以下の線膨張係数、B1〜B2の傾きをTg以上の線膨張係数とした。
直径8インチ/200μm厚のウエハ上に、アピックヤマダ社製ウエハモールド(MZ407−1)にて樹脂厚みを400μmに設定し、実施例1〜6及び比較例1〜5のウエハレベル封止用樹脂組成物を、表1及び表2に記載の成型温度/600秒間にてコンプレッション成型後、175℃/1時間にて完全硬化(ポストキュアー)させて、反りを測定した。
実施例1〜6及び比較例1〜5のウエハレベル封止用樹脂組成物を、表1及び表2に記載の成型温度/600秒間、樹脂厚み400μmとなるようにコンプレッション成型後、175℃/1時間にて完全硬化(ポストキュアー)させた後、外観目視によるフローマーク、未充填の有無を評価した。
実施例1〜6及び比較例1〜5のウエハレベル封止用樹脂組成物を、表1及び表2に記載の成型温度/600秒間、樹脂厚み400μmとなるようにコンプレッション成型後、175℃/1時間にて完全硬化(ポストキュアー)させた後、DISCO AUTOMATIC GRINDER DAG810を用いて以下の条件で研磨を行い、研磨性を評価した。
研磨条件
Grinding:1.0μm/s
Spindle speed:4,800rpm
Stage speed:300rpm
なお、600メッシュ研磨が可能であり、かつ研磨時の負荷電流値が8.0A以下で安定しているものを「良好」、安定的に600メッシュ研磨ができないものを「NG」とした。
実施例1〜6及び比較例1〜5のウエハレベル封止用樹脂組成物を、表1及び表2に記載の成型温度/600秒間、樹脂厚み400μmとなるようにコンプレッション成型後、175℃/1時間にて完全硬化(ポストキュアー)させた後、DISCO A540を用いてダイシングを行い、ダイシング性を評価した。
なお、断面を観察し、シリコンがチッピングしたり、樹脂とシリコン界面に剥離が発生しないものを「良好」、断面を観察し、シリコンがチッピングしたり、樹脂とシリコン界面に剥離が発生したものを「NG」とした。
一方、表2に示されるように、(A)成分の代わりにエポキシ樹脂を用いた比較例1は、液状であり、ガラス転移温度が低く、反りが大きく、研磨性及びダイシング性が良好ではなかった。また(C)成分を含有しない比較例2は、製造することができなかった。更に(D)成分を含有しない比較例3及び成型温度が100℃である比較例4は、硬化不良であった。また、成型温度が220℃である比較例5は、フローマーク及び未充填が発生した。
Claims (8)
- シアネートエステル樹脂を含有するウエハレベル封止用樹脂組成物を用いてウエハを一括封止するウエハの封止方法であって、前記ウエハレベル封止用樹脂組成物の硬化促進剤として有機系硬化促進剤を用い、前記ウエハレベル封止用樹脂組成物としてガラス転移温度が170℃以上、かつガラス転移温度未満における線膨張係数が60ppm/℃以下である樹脂組成物を用い、120℃〜200℃の成型温度で前記ウエハの一括封止を行う方法であり、
前記ウエハレベル封止用樹脂組成物として、
(A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル樹脂、
(B)無機充填剤、
(C)下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤、
(D)a)1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7の塩、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5、及び1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5の塩から選ばれる活性水素を持たない3級アミン又はその塩、b)3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4−ジアミノトルエン、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、3,3−ジアミノジフェニルメタン、3,4−ジアミノジフェニルメタン、4,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノベンジディン、オルソトリジン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,8−ジアミノナフタレン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、3,3−ジアミノジプロピルアミン、1,8−ジアミノオクタン、1,10−ジアミノデカン、3,3−ジアミノジプロピルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)モルホリン、N−アミノエチルピペラジン、イソホロンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、7,11−オクタデカジエン−1,18−ジカルボヒドラジド、1,3−ビス(ヒドラジノカルボノエチル)−5−イソプロピルヒダントイン、1,3−ジフェニルグアニジン、及び1,3−o−トリグアニジンから選ばれる活性水素を持つアミン化合物又はその塩、及びd)下記構造式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の化合物からなる有機系硬化促進剤、
- 前記ウエハレベル封止用樹脂組成物として、金属触媒を含有しないものを用いることを特徴とする請求項1に記載のウエハの封止方法。
- 前記(D)成分として、前記a)1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7の塩、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5、及び1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5の塩から選ばれる活性水素を持たない3級アミン又はその塩を用いることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のウエハの封止方法。
- 前記一括封止を、コンプレッション成型によって行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のウエハの封止方法。
- 前記ウエハレベル封止用樹脂組成物として、前記ガラス転移温度未満における線膨張係数が5.5ppm/℃以下である樹脂組成物を用いることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のウエハの封止方法。
- ウエハの一括封止に用いられるウエハレベル封止用樹脂組成物であって、シアネートエステル樹脂及び有機系硬化促進剤を含有するものであり、ガラス転移温度が170℃以上、かつガラス転移温度未満における線膨張係数が60ppm/℃以下のものであり、
前記ウエハレベル封止用樹脂組成物が、
(A)1分子中に2個以上のシアナト基を有するシアネートエステル樹脂、
(B)無機充填剤、
(C)下記一般式(1)で表されるシランカップリング剤、
(D)a)1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7の塩、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5、及び1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5の塩から選ばれる活性水素を持たない3級アミン又はその塩、b)3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4−ジアミノトルエン、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、3,3−ジアミノジフェニルメタン、3,4−ジアミノジフェニルメタン、4,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノベンジディン、オルソトリジン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,8−ジアミノナフタレン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、3,3−ジアミノジプロピルアミン、1,8−ジアミノオクタン、1,10−ジアミノデカン、3,3−ジアミノジプロピルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)モルホリン、N−アミノエチルピペラジン、イソホロンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、7,11−オクタデカジエン−1,18−ジカルボヒドラジド、1,3−ビス(ヒドラジノカルボノエチル)−5−イソプロピルヒダントイン、1,3−ジフェニルグアニジン、及び1,3−o−トリグアニジンから選ばれる活性水素を持つアミン化合物又はその塩、及びd)下記構造式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の化合物からなる有機系硬化促進剤、
- 前記(D)成分が、前記a)1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7の塩、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5、及び1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5の塩から選ばれる活性水素を持たない3級アミン又はその塩であることを特徴とする請求項6に記載のウエハレベル封止用樹脂組成物。
- 前記ウエハレベル封止用樹脂組成物は、前記ガラス転移温度未満における線膨張係数が5.5ppm/℃以下のものであることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のウエハレベル封止用樹脂組成物。
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