JP6848187B2 - 半導体装置製造用樹脂シート、半導体装置、半導体装置の製造方法、有機樹脂基板および有機樹脂基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置製造用樹脂シート、半導体装置、半導体装置の製造方法、有機樹脂基板および有機樹脂基板の製造方法に関する。

半導体封止用エポキシ樹脂組成物（以下、「エポキシ樹脂組成物」、「樹脂組成物」とも称す。）を用いた半導体装置の封止成形方法としては、近年、顆粒状のエポキシ樹脂組成物を用いる圧縮成形法が利用されている傾向にある。

ただし、圧縮成形による半導体素子の封止プロセスの中でも、極薄型の半導体パッケージ成形や大面積のパネル成形を行う製造プロセスについては、顆粒状のエポキシ樹脂組成物を用いた場合、使用する樹脂組成物の微細な蒔きむらによる影響を受けやすく、結果として生産性という観点において不都合が生じる可能性を有している。こうした事情に鑑みて、近年、顆粒状のエポキシ樹脂組成物を用いた圧縮成形による半導体素子の封止プロセスに代わる技術として、シート状の樹脂組成物（以下、樹脂シートとも呼ぶ。）を用いた半導体素子の封止プロセスについて、種々の検討がなされている。

このような半導体素子の封止プロセスに用いる樹脂シートに関する技術としては、例えば、以下のものがある。

特許文献１には、８０℃で測定される粘度が１００００Ｐａ・ｓ以下であり、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、平均粒径ｄｍａｘが３〜５０ｎｍでかつ半値幅が平均粒径ｄｍａｘの１．５倍以下であるシリカ粒子とを含む、樹脂シートが記載されている。

特開２００５−２０６６６５号公報

本発明者らの検討によれば、特許文献１等に記載されている従来の樹脂シートは、半導体素子を封止する際に割れや欠けが生じやすく、結果として、得られる半導体パッケージの樹脂シート硬化物（封止材）に未充填やボイド等が生じる場合があった。そのため、このような樹脂シートでは半導体装置を安定的に製造することが難しいことが明らかになった。そして、上述した樹脂シート硬化物の未充填やボイドの問題は、特に、近年、市場に流通している極薄型の半導体パッケージ成形や大面積のパネル成形を行う製造プロセスにおいて顕在化する傾向にあることが確認された。
このように、従来の樹脂シートは、半導体装置を歩留りよく作製する観点において改善の余地を有していた。

以上を踏まえ、本発明は、半導体装置を歩留りよく作製することができる半導体装置製造用樹脂シート、それを用いた半導体装置およびその半導体装置の製造方法を提供するものである。

本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した。その結果、樹脂シート中の非反応性の揮発性成分の含有量を制御することが、設計指針として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、
エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、非反応性の揮発性成分と、を含むエポキシ樹脂組成物により構成された半導体装置製造用樹脂シートであって、
前記半導体装置製造用樹脂シート中の前記非反応性の揮発性成分の含有量が、前記半導体装置製造用樹脂シート全体を１００質量％としたとき、０．１質量％以上１０質量％以下であって、
前記半導体装置製造用樹脂シートの最低溶融粘度が１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下であって、
前記半導体装置製造用樹脂シート厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下である半導体装置製造用樹脂シート（ただし、前記エポキシ樹脂及び前記硬化剤のうちの少なくとも一方が２５℃にて液状を示す成分を含み、かつ該２５℃にて液状を示す成分の合計含有量が前記エポキシ樹脂及び前記硬化剤の合計質量基準で３０質量％以上である場合、および、前記エポキシ樹脂組成物がトリアジン含有クレゾール系硬化剤を含む場合を除く）が提供される。

さらに、本発明によれば、
上記半導体装置製造用樹脂シートの硬化物を備える半導体装置が提供される。

さらに、本発明によれば、
上記半導体装置製造用樹脂シートを準備する工程と、
上記半導体装置製造用樹脂シートを用いて半導体素子を封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法が提供される。

さらに、本発明によれば、
上記半導体装置製造用樹脂シートにより構成された有機樹脂膜と、上記有機樹脂膜に埋設された金属パターンと、を備える有機樹脂基板が提供される。

さらに、本発明によれば、
上記有機樹脂基板を製造するための製造方法であって、
上記半導体装置製造用樹脂シートを準備する工程と、
上記半導体装置製造用樹脂シートを用いて、上記有機樹脂膜中に上記金属パターンを埋設する工程と、
を含む有機樹脂基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、半導体装置を歩留りよく作製することができる半導体装置製造用樹脂シート、それを用いた半導体装置およびその半導体装置の製造方法を提供することができる。

本実施形態に係る半導体装置製造用樹脂シートの一例を示す斜視図である。 本実施形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。 本実施形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。 本実施形態に係る有機樹脂基板の製造方法の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る有機樹脂基板の製造方法の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る有機樹脂基板の製造方法の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る有機樹脂基板の製造方法の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明するための図である。

＜半導体装置製造用樹脂シート＞
まず、本実施形態に係る半導体装置製造用樹脂シート１００（以下、樹脂シート１００とも示す。）は、完全硬化状態にある樹脂シートではなく、未硬化状態または半硬化状態にある樹脂シートである。
そして、図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置製造用樹脂シート１００は、その名の通り、シート状の形態に加工されたものである。かかる半導体装置製造用樹脂シート１００は、エポキシ樹脂と、無機充填材と、非反応性の揮発性成分と、を含むエポキシ樹脂組成物により構成され、当該半導体装置製造用樹脂シート１００中の非反応性の揮発性成分の含有量が、半導体装置製造用樹脂シート１００全体を１００質量％としたとき、０．１質量％以上１０質量％以下であることを特徴としている。こうすることで、樹脂シート１００によれば、得られる半導体パッケージの樹脂シート１００の硬化物（封止材）に未充填やボイド等が発生することを抑制することができ、半導体装置を歩留りよく作製することができる。

本発明者らは、従来の樹脂シートは、半導体素子を封止する際に割れや欠けが生じやすく、結果として、得られる半導体パッケージの樹脂シート硬化物（封止材）に未充填やボイド等が生じる場合があることを知見した。さらに、本発明者らは、上述した樹脂シート硬化物の未充填やボイド等の問題が、近年、市場に流通している極薄型の半導体パッケージ成形や大面積のパネル成形を行う製造プロセスにおいて顕在化する傾向にあることを確認した。このように、従来の樹脂シートは、半導体装置を歩留りよく作製する観点において改善の余地を有していた。

そこで、本発明者らは、上述した問題を解決すべく鋭意検討した。その結果、樹脂シート中の上記非反応性の揮発性成分の含有量を制御することが、得られる半導体パッケージの樹脂シート硬化物の未充填やボイド等を抑制するための設計指針として有効であることを見出した。

また、本発明者らは、上述した従来の樹脂シートを用いて封止された半導体パッケージにおける不都合を解消すべく、顆粒状の樹脂組成物を用いた封止プロセスを改良することについても検討してみた。しかし、顆粒状の樹脂組成物を用いた封止プロセスでは、使用する樹脂組成物の微細な蒔きむらの問題が新たに発生することにより、結果として、生産性や信頼性に優れた半導体装置を得ることが困難であることを知見した。

樹脂シート１００は、上述したように、シート状の形態に加工されたものである。そのため、樹脂シート１００によれば、従来の顆粒状の形態にある樹脂組成物を用いて半導体素子を封止成形する時に生じていた粒子同士の互着に起因した微細な蒔きむらの問題自体を防ぐことが可能であり、結果として、従来の方法と比べて生産性の観点において優れた半導体装置を実現することができる。

また、樹脂シート１００は、エポキシ樹脂と、無機充填材と、非反応性の揮発性成分と、を含むエポキシ樹脂組成物により構成され、当該樹脂シート１００中の上記非反応性の揮発性成分の含有量が、樹脂シート１００全体を１００質量％としたとき、０．１質量％以上１０質量％以下であるように制御したものである。こうすることで、樹脂シート１００の柔軟化および基材フィルムやカバーフィルムへの転写の抑制の両立を図ることができる。これにより、半導体パッケージの製造プロセスにおいて得られる半導体パッケージの樹脂シート１００の硬化物の未充填やボイド等の発生を抑制することが可能となる。そのため、樹脂シート１００によれば、結果として、半導体パッケージの樹脂シート１００の硬化物の未充填やボイド等の問題が生じることを抑制し、半導体パッケージを歩留りよく作製することが可能となる。

上記非反応性の揮発性成分の含有量は、本実施形態に半導体装置製造用樹脂シート１００全量に対して、好ましくは、０．５質量％以上６．０質量％以下であり、さらに好ましくは、０．７質量％以上４．０質量％以下である。
上記非反応性の揮発性成分の含有量が上記下限値以上であると、樹脂シート１００の柔軟性をより向上でき、その結果、得られる半導体パッケージの樹脂シート１００の硬化物に未充填やボイド等が発生することをより一層抑制することができる。
上記非反応性の揮発性成分の含有量が上記上限値以下であると、樹脂シート１００がＰＥＴフィルム等のカバーフィルムに転写してしまうことをより一層抑制することができる。その結果、樹脂シートを効率的に使用することが可能となり、さらに得られる半導体パッケージの樹脂シート１００の硬化物に未充填やボイド等が発生することをより一層抑制することができる。

上記非反応性の揮発性成分の沸点は、好ましくは６０℃以上であり、より好ましくは７０℃以上であり、さらに好ましくは８０℃以上である。こうすることで、当該樹脂シート１００を作製している間に非反応性の揮発性成分が必要以上に揮発することを防ぐことができる。
また、上記非反応性の揮発性成分の沸点は、好ましくは２００℃以下である。こうすることで、得られる半導体パッケージの樹脂シート１００の硬化物中の非反応性の揮発性成分の残存量を低下させることができる。

ここで、上記非反応性の揮発性成分の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、イソプロパノール、エチレングリコール系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のプロピレングリコール系溶剤、セルソルブ系溶剤、カルビトール系溶剤、アニソール等からなる群から選択される一種または二種以上の有機溶剤が挙げられる。これらは、１種を単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。中でも、作業性を損うことなく、残存しない程度に優れた揮発性を有したシクロヘキサン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソプロパノール、エチレングリコール系溶剤、プロピレングリコール系溶剤の有機溶剤が好ましい。

また、樹脂シート１００は、当該樹脂シート１００の硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）以下における線膨張係数が、好ましくは５ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下であり、より好ましくは８ｐｐｍ／℃以上２８ｐｐｍ／℃以下である。こうすることで、上記半導体素子と当該樹脂シート１００の硬化物との密着性を向上させることが可能であり、結果として、より一層長期使用時の信頼性という観点において優れた半導体装置を実現することができる。なお、本実施形態においては、例えば、無機充填材の配合量を増やすことにより、上記線膨張係数を低減することができる。

また、樹脂シート１００は、当該樹脂シート１００の硬化物の２５℃での曲げ弾性率が好ましくは１０ＧＰａ以上２５ＧＰａ以下である。こうすることで、当該樹脂シート１００の硬化物の剛性が適度となり、環境温度に変化が生じても、部材間で生じる線膨張係数差に起因して発生する応力を上記硬化物で安定的に緩和することができる。これにより、各部材間の接合信頼性をより一層高めることができる。

また、樹脂シート１００は、当該樹脂シート１００の硬化物のガラス転移温度が、好ましくは１２０℃以上２５０℃以下である。樹脂シート１００の硬化物のガラス転移温度が上記範囲内であると、得られた半導体装置の耐熱信頼性を向上させることができる。

また、樹脂シート１００は、当該樹脂シート１００により保護する対象物の機能を損なうことなく、化学物質や湿気、機械的衝撃等から保護する観点から、当該樹脂シート１００のシート厚みをＸとし、シート幅をＹとしたとき、Ｘ＜Ｙであることが好ましい。こうすることで、当該樹脂シート１００を用いて半導体素子を封止した際における、樹脂シート１００の硬化物の形状を安定的に制御することが可能である。なお、シート幅Ｙは、図１に示す樹脂シートに係る２つシート幅の内、長さが短い方を指す。

また、樹脂シート１００は、そのシート厚みが、好ましくは１０μｍ以上３００μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以上２５０μｍ以下である。こうすることで、従来の製造方法と比べて、生産性に優れ、かつ信頼性に優れた極薄型の半導体パッケージを歩留りよく作製することが可能となる。

また、樹脂シート１００は、最低溶融粘度が、１Ｐａ・Ｓ以上１００Ｐａ・Ｓ以下となるように制御することが好ましい。このように、樹脂シート１００の半硬化状態での溶融特性を制御することにより、半導体素子を当該樹脂シート１００により埋め込み覆う際に樹脂のブリードが生じること、当該樹脂シート１００による半導体素子の埋め込み不良やワイヤ流れが生じることを抑制することが可能である。上記最低溶融粘度の値は、好ましくは、上述したように１Ｐａ・Ｓ以上１００Ｐａ・Ｓ以下であるが、より好ましくは２Ｐａ・Ｓ以上９５Ｐａ・Ｓ以下であり、さらに好ましくは２Ｐａ・Ｓ以上９０Ｐａ・Ｓ以下である。こうすることで、樹脂シート１００が備える埋め込み特性を向上させることが可能であり、接続信頼性という観点において優れた半導体装置を実現することができる。

ここで、樹脂シート１００の製造方法について説明する。
樹脂シート１００の製造方法としては、例えば、調製したワニスをフィルム上に塗布・乾燥してシート状に形成し、溶剤を揮発させる方法が挙げられる。こうすることで、樹脂シート１００を作製することができる。また、塗布の方法としては、コンマコーターやダイコーターのような塗工機を用いた塗工による方法、ステンシル印刷やグラビア印刷のような印刷による方法等が挙げられる。なお、ワニスの調製方法の一例としては、例えば、非反応性の揮発性成分を除く各原料成分を混練して得られた樹脂組成物を有機溶剤等に溶解又は分散する方法がある。
また、樹脂シート１００は、上述した樹脂組成物を押し出してシート状に形成してもよい。
ただし、樹脂シート１００は、当該樹脂シート１００中の上記非反応性の揮発性成分の含有量が、当該樹脂シート１００全体を１００質量％としたとき、０．１質量％以上１０質量％以下となるものである。それ故、樹脂シート１００を得るためには、以下の２つの条件に係る各種因子を高度に制御することが特に重要である。
（ａ）樹脂組成物の配合組成
（ｂ）非反応性の揮発性成分を揮発させる程度

次に、樹脂シート１００を作製するために用いるエポキシ樹脂組成物の配合組成について詳細に説明する。

本実施形態に係る製造方法において準備するエポキシ樹脂組成物は、その名の通り、エポキシ樹脂を含む。
上記エポキシ樹脂としては、その分子量、分子構造に関係なく、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を使用することが可能である。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、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、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，３−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，４−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂（４，４'−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂）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、臭素化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、縮合環芳香族炭化水素構造を有する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；トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリヒドロキシフェノニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノ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、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、ヒドロキシナフタレンおよび／または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２官能ないし４官能のナフタレン２量体型エポキシ樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂；アントラセン型エポキシ樹脂；フェノキシ型エポキシ樹脂；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；ノルボルネン型エポキシ樹脂；アダマンタン型エポキシ樹脂；フルオレン型エポキシ樹脂、リン含有エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビキシレノ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複素環式エポキシ樹脂；Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラグリシジルメタキシレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン等のグリシジルアミン類；グリシジル（メタ）アクリレートとエチレン性不飽和二重結合を有する化合物との共重合物；ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、金属パターンや導体部との密着性を向上させる観点から、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。これにより、半導体パッケージの低線膨張化および高弾性率化を図ることもできる。また、半導体装置における耐リフロー性の向上および反りの抑制を実現することも可能である。

エポキシ樹脂の含有量は、例えばエポキシ樹脂組成物全量に対して３質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましい。エポキシ樹脂の含有量を上記下限値以上とすることにより、エポキシ樹脂組成物を用いて形成される樹脂シート１００の硬化物と半導体素子との密着性の向上に寄与することができる。一方で、エポキシ樹脂の含有量は、例えばエポキシ樹脂組成物全量に対して３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。エポキシ樹脂の含有量を上記上限値以下とすることにより、当該エポキシ樹脂組成物を用いて形成される樹脂シート１００の硬化物の耐熱性や耐湿性の向上を図ることができる。

また、上記エポキシ樹脂組成物には、硬化剤を含有させてもよい。この硬化剤は、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであればよい。具体的には、上記硬化剤として、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。
また、これらの内、エポキシ樹脂組成物に用いる硬化剤としては、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。中でも、樹脂シート１００の硬化物の耐熱性を良好なものとし、かつ封止成形時の作業性に優れるという点で、トリヒドロキシフェニルメタン型フェノール樹脂が好適である。

また、本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物は、無機充填材を含む。かかる無機充填材は、一般にエポキシ樹脂組成物に用いられているものであればよい。具体的には、上記無機充填材として、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；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。これらの中でも、特に溶融球状シリカが好ましい。また、粒子形状は限りなく真球状であることが好ましい。また、粒子の大きさの異なるものを混合することにより無機充填量を多くすることができるが、その平均粒子径ｄ５０は、半導体素子周辺への充填性の観点から、０．０１μｍ以上、１５０μｍ以下であることが望ましい。
なお、無機充填材の平均粒子径ｄ５０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。

また、無機充填材の含有量は、半導体装置製造用樹脂シート１００全体を１００質量％としたとき、４０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上９３質量％以下であることがより好ましく、６５質量％以上９１質量％以下であることがさらに好ましい。こうすることで、流動性が低下し成形時に充填不良等が生じたり、高粘度化による半導体装置内のワイヤ流れ等の不都合が生じたりする恐れを少なくすることができる。

エポキシ樹脂組成物は、例えばシアネート樹脂を含有させてもよい。これにより、当該樹脂組成物の硬化物からなる樹脂シート１００の硬化物について、低線膨張化や、弾性率および剛性の向上を図ることができる。また特に、得られる半導体装置の耐熱性や耐湿性の向上に寄与することも可能である。
シアネート樹脂は、例えばノボラック型シアネート樹脂；ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂；ナフトールアラルキル型フェノール樹脂とハロゲン化シアンとの反応で得られるナフトールアラルキル型シアネート樹脂；ジシクロペンタジエン型シアネート樹脂；ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型シアネート樹脂から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、樹脂シート１００の硬化物の低線膨張化や、弾性率および剛性を向上させる観点からは、ノボラック型シアネート樹脂およびナフトールアラルキル型シアネート樹脂のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましく、ノボラック型シアネート樹脂を含むことが特に好ましい。

シアネート樹脂の含有量は、例えばエポキシ樹脂組成物全量に対して３質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましい。シアネート樹脂の含有量を上記下限値以上とすることにより、エポキシ樹脂組成物を用いて形成される樹脂シート１００の硬化物のより効果的な低線膨張化、高弾性率化を図ることができる。また、エポキシ樹脂組成物を用いて形成される樹脂シート１００の硬化物と半導体素子との密着性の向上に寄与することができる。一方で、シアネート樹脂の含有量は、例えばエポキシ樹脂組成物全量に対して３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。シアネート樹脂の含有量を上記上限値以下とすることにより、エポキシ樹脂組成物を用いて形成される樹脂シート１００の硬化物の耐熱性や耐湿性の向上を図ることができる。

上記エポキシ樹脂組成物には、硬化促進剤を含有させてもよい。この硬化促進剤は、エポキシ樹脂のエポキシ基と硬化剤との硬化反応を促進させるものであればよい。具体的には、上記硬化促進剤として、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体；トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物；２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類；テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート；ベンゾキノンをアダクトしたトリフェニルホスフィン等が挙げられる。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。より好ましいものとしては、半導体封止用エポキシ樹脂組成物が溶融した後の急激な増粘が少ない潜伏性を有する硬化促進剤が挙げられる。

上記エポキシ樹脂組成物には、上記各成分以外に、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。カップリング剤としては、例えばエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランカップリング剤、フェニルアミノプロピルトリメトキシシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤等のシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤等が挙げられる。レベリング剤としては、アクリル系共重合物等が挙げられる。着色剤としては、カーボンブラック等が挙げられる。離型剤としては、天然ワックス、モンタン酸エステル等の合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等が挙げられる。低応力剤としては、シリコーンオイル、シリコーンゴム等が挙げられる。イオン捕捉剤としては、ハイドロタルサイト等が挙げられる。難燃剤としては、水酸化アルミニウム等が挙げられる。

＜半導体装置の製造方法＞
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上述した方法により樹脂シート１００を準備する工程と、得られた樹脂シート１００を用いて半導体素子を封止する工程と、を含むものである。こうすることで、薄型の半導体パッケージ成形や大面積のパネル成形を行う製造プロセスにおいても、信頼性に優れた半導体装置を歩留りよく作製することができる。

まず、樹脂シート１００を用いた半導体装置について、当該樹脂シート１００を半導体素子の封止のために用いる場合を例に挙げて説明する。

半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて封止する半導体素子としては、例えば、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。そして、本実施形態に係る製造方法により得られる半導体装置は、例えば、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、ＭＡＰタイプのＢＧＡ等が挙げられる。又、チップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）、クワッド・フラット・ノンリーデッド・パッケージ（ＱＦＮ）、Ｆａｎ Ｉｎ ＷＬＰおよびＦａｎ Ｏｕｔ ＷＬＰ等のウエハ・レベルパッケージ（ＷＬＰ）、スモールアウトライン・ノンリーデッド・パッケージ（ＳＯＮ）、リードフレーム・ＢＧＡ（ＬＦ−ＢＧＡ）等の形態に対して適用可能である。

また、本実施形態に係る製造方法により得られる半導体装置は、そのまま、或いは８０℃から２００℃程度の温度で、１０分から１０時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載することができる。

以下に、本実施形態に係る製造方法により得られる半導体装置について、リードフレーム又は回路基板と、リードフレーム又は回路基板上に積層又は並列して搭載された１以上の半導体素子と、リードフレーム又は回路基板と半導体素子とを電気的に接続するボンディングワイヤと、半導体素子とボンディングワイヤを封止する樹脂シート１００の硬化物（封止材）とを備えた場合を例に挙げて説明するが、本発明はボンディングワイヤを用いたものに限定されるものではなく、アレイ状に並んだバンプにより電気的に接続するフリップチップ型の半導体装置であってもよい。

図２および３は、本実施形態に係る半導体装置の一例について、断面構造を示した図である。
図２に示す半導体装置は、リードフレームに搭載した半導体素子を封止して得られるものであり、ダイパッド４０３上に、ダイボンド材硬化体４０２を介して半導体素子４０１が固定されている。半導体素子４０１の電極パッドとリードフレーム４０５との間はワイヤ４０４によって接続されたものである。そして、上記半導体素子４０１は、樹脂シート１００の硬化物により構成された封止材４０６によって封止されている。

図３に示す半導体装置は、回路基板に搭載した半導体素子を封止して得られるものであり、回路基板４０８上にダイボンド材硬化体４０２を介して半導体素子４０１が固定されている。そして、上記半導体素子４０１の電極パッド４０７と回路基板４０８上の電極パッド４０７との間はワイヤ４０４によって接続されている。さらに、樹脂シート１００の硬化物により構成された封止材４０６によって、回路基板４０８の半導体素子４０１が搭載された片面側のみが封止されている。回路基板４０８上の電極パッド４０７は回路基板４０８上の非封止面側の半田ボール４０９と内部で接合されている。

また、樹脂シート１００を用いて半導体素子を封止する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。

本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、樹脂シート１００を用いて以下の方法により圧縮成形して半導体素子を封止してもよい。

第１金属パターンを形成した下地基板を、クランプや吸着のような固定手段により圧縮成形金型の上型と下型の一方に固定する。以下では、半導体素子の表面が樹脂材料供給容器に対面するように圧縮成型金型の上型に固定した場合を例に挙げて説明する。

次に、金型の上型に固定した半導体素子に対応する位置となるように、金型の下型キャビティ内にシート状のエポキシ樹脂組成物（樹脂シート１００）を配置する。次いで、減圧下、金型の上型と下型の間隔を狭めることにより、シート状のエポキシ樹脂組成物（樹脂シート１００）は、下型キャビティ内で所定温度に加熱され、溶融状態となる。その後、金型の上型と下型を結合させることにより、溶融状態のエポキシ樹脂組成物を上型に固定された半導体素子に対して押し当てる。こうすることで、半導体素子をエポキシ樹脂組成物で埋めることができるとともに、半導体素子の表面を溶融状態のエポキシ樹脂組成物で覆うことができる。その後、金型の上型と下型を結合させた状態を保持しながら、所定時間をかけてエポキシ樹脂組成物を硬化させる。こうすることで、半導体素子を封止することができる。

ここで、圧縮成形を行う場合には、金型内を減圧下にしながら樹脂封止を行うことが好ましく、真空条件下であるとさらに好ましい。こうすることで、充填部分を残すことなく半導体素子を封止材で埋設することができる。

圧縮成形における成形温度は、５０〜２００℃が好ましく、８０〜１８０℃が特に好ましい。また、成形圧力は、０．５〜１２ＭＰａであることが好ましく、１〜１０ＭＰａが特に好ましい。さらに、成形時間は３０秒〜１５分であることが好ましく、１〜１０分が特に好ましい。成形温度、圧力、時間を上記範囲とすることで、溶融状態の封止材が充填されない部分が発生することを防止することができる。

また、樹脂シート１００を用い、圧縮成形法により半導体素子を封止成形後に実施するポストキュア温度は、好ましくは１５０〜２００℃であり、さらに好ましくは１６５〜１８５℃である。さらに、ポストキュア時間は、好ましくは１時間〜５時間であり、さらに好ましくは２時間〜４時間である。

本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、樹脂シート１００を用いて以下の方法によりラミネート成形して半導体素子を封止してもよい。

まず、ロール形状で準備した樹脂シート１００を、真空加圧式ラミネーターの巻き出し装置に取り付け、巻き取り装置まで接続する。次に、半導体素子を有する基板をダイアフラム（弾性膜）式ラミネーター部まで搬送する。次いで、減圧下、プレスを開始すると樹脂シート１００は、所定温度に加熱され、溶融状態となり、その後、溶融状態の樹脂シート１００を、ダイアフラムを介してプレスすることにより半導体素子に対して押し当てることで、封止材で埋めることができるとともに、半導体素子の表面を溶融状態の封止材で覆うことができる。その後、所定時間をかけて封止材を硬化させる。こうすることで、半導体素子を封止することができる。
なお、樹脂シート１００に対し、より高精度な平坦性が要求される場合は、ダイアフラム式ラミネーターでのプレスの後に、高精度に調整された平坦プレス装置によるプレス工程を追加して成型することもできる。

上述したラミネート成形を行う際、ダイアフラム（弾性膜）式ラミネーター部による成形温度は、好ましくは５０〜１２０℃であり、さらに好ましくは８０〜１１０℃である。また、ダイアフラム（弾性膜）式ラミネーター部による成形圧力は、好ましくは０．５〜１ＭＰａであり、さらに好ましくは０．６〜０．９ＭＰａである。くわえて、ダイアフラム（弾性膜）式ラミネーター部による成形時間は、好ましくは３０秒〜５分であり、さらに好ましくは１〜３分である。ダイアフラム（弾性膜）式ラミネーター部による成形温度、圧力、時間を上記範囲とすることで、溶融状態の封止材が充填されない部分が発生することを防止することができる。

上述したラミネート成形を行う際、平坦プレス装置によるプレス温度は、好ましくは８０〜１３０℃であり、さらに好ましくは９０〜１２０℃である。また、平坦プレス装置による成形圧力は、好ましくは０．５〜２ＭＰａであり、さらに好ましくは０．８〜１．５ＭＰａである。くわえて、平坦プレス装置による成形時間は、好ましくは３０秒〜５分であり、さらに好ましくは１〜３分である。平坦プレス装置によるプレス温度、成形圧力、時間を上記範囲とすることで、溶融状態の封止材が充填されない部分が発生することを防止することができる。

また、樹脂シート１００を用い、ラミネート成形法により半導体素子を封止成形後に実施するポストキュア温度は、好ましくは１５０〜２００℃であり、さらに好ましくは１６５〜１８５℃である。さらに、ポストキュア時間は、好ましくは１時間〜５時間であり、さらに好ましくは２時間〜４時間である。

＜有機樹脂基板の製造方法＞
樹脂シート１００は、半導体素子を配設して用いる有機樹脂基板の作製にも使用することが可能である。具体的には、樹脂シート１００は、後述する有機樹脂基板の製造方法にも使用することができる。

図４〜６を参照して説明する有機樹脂基板の製造方法（以下、本製造方法と示す。）は、以下の４つの工程をこの順に含むものである。第１の工程は、下地基板上に第１金属パターンを形成する工程である（以下、金属パターン形成工程と示す。）。第２の工程は、第１金属パターンを埋設する第１有機樹脂膜を形成する工程である（以下、有機樹脂膜形成工程と示す。）。第３の工程は、第１有機樹脂膜の全面を研磨して第１金属パターンの上面を露出させる工程である（以下、研磨工程と示す。）。第４の工程は、露出した第１金属パターン中の金属配線と接触するように導体部を形成する工程である（以下、導体部形成工程と示す。）。

以下、上述した各工程について、図４〜６を参照して説明する。なお、図４〜６は、いずれも本実施形態に係る有機樹脂基板の製造方法の一例を説明するための図である。

（金属パターン形成工程）
まず、図４（ａ）に示すように、下地基板１０を準備する。かかる下地基板１０は、後述する製造工程において、当該有機樹脂基板を構成する各層の平坦性を保持するための支持部材として使用するものである。そのため、下地基板１０は、後述するように、最終的には、得られた有機樹脂基板から分離して除去される。このような下地基板１０は、平坦性、剛直性および耐熱性等の特性を有するものであることが好ましい。また、下地基板１０としては、例えば、金属板を用いることができる。かかる金属板の具体例としては、銅板、アルミニウム板、鉄板、鋼鉄（スチール）板、ニッケル板、銅合金板、４２合金板、ステンレス板等が挙げられる。なお、上記鋼鉄（スチール）板は、ＳＰＣＣ（Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｃｏｌｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ）等の冷間圧延鋼板の態様であってもよい。また、金属板は、フレーム形状に加工された枚葉のものであってもよく、フープ状の連続形状のものであってもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、下地基板１０上に絶縁層２０（以下、絶縁性樹脂膜２０とも示す。）を積層する。なお、上述した絶縁性樹脂膜２０を形成する材料としては、例えば、感光性樹脂組成物等を用いることができる。また、下地基板１０上に絶縁性樹脂膜２０を積層する方法は、絶縁性樹脂膜２０を形成する材料の形態に応じた手法を適宜採用すればよい。上記絶縁性樹脂膜２０を形成する材料が液状である場合、例えば、コーターやスピンナー等を用いてかかる材料を下地基板１０上に塗布した後、乾燥させることにより所望の絶縁性樹脂膜２０を形成することができる。上記絶縁性樹脂膜２０を形成する材料がペースト状である場合、例えば、印刷処理等を施して下地基板１０上にかかる材料を塗布した後、乾燥させることにより所望の絶縁性樹脂膜２０を形成することができる。上記絶縁性樹脂膜２０を形成する材料がドライフィルムの形態である場合、例えば、ラミネーター等によりフィルムを下地基板１０上に熱圧着させてラミネーションすることで所望の絶縁性樹脂膜２０を形成することができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、下地基板１０上の絶縁性樹脂膜２０における所定の領域に開口部３０を設ける。開口部３０の形成方法としては、露光現像法やレーザー加工法等が挙げられる。ここで、開口部３０の形成に上記露光現像法を用いる場合、絶縁性樹脂膜２０を形成する材料中には感光剤を含有させる必要がある。

次に、図４（ｄ）に示すように、絶縁性樹脂膜２０に設けた開口部３０を埋設するように上記絶縁性樹脂膜２０上にめっき膜４０を形成する。上記めっき膜４０の形成方法としては、公知の方法を用いることが可能であり、電解めっき法または無電解めっき法等の手法を用いることができる。例えば、電気銅めっきにて絶縁性樹脂膜２０に設けた開口部３０内を銅めっきで充填させる方法等を用いることが可能である。上記めっき膜４０を形成する材料としては、銅、銅合金、４２合金、ニッケル、鉄、クロム、タングステン、金、半田等が挙げられる。

次に、図４（ｅ）に示すように、絶縁性樹脂膜２０上に形成しためっき膜４０を除去した後、絶縁性樹脂膜２０に設けた開口部３０内を埋設するように形成しためっき膜４０上に金属箔を用いて金属配線を形成する（図示せず）。こうすることで、下地基板１０における所定の領域に第１金属パターン５０を形成することができる。なお、絶縁性樹脂膜２０上に形成しためっき膜４０の除去方法としては、化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置を用いてめっき膜４０を研磨する手法等が挙げられる。

次いで、図４（ｆ）に示すように、下地基板１０上の絶縁性樹脂膜２０を除去する。絶縁性樹脂膜２０の除去方法としては、例えば、剥離液を用いて上記絶縁性樹脂膜２０を剥離する方法、アッシング処理を行って上記絶縁性樹脂膜２０を除去する方法、アッシング処理を行った後に下地基板１０上に付着している絶縁性樹脂膜２０の残渣を剥離液により除去する方法等が挙げられる。中でも、有機樹脂基板の生産効率を向上させる観点から、剥離液を用いて上記絶縁性樹脂膜２０を剥離する方法を採用することが好ましい。また、上記剥離液の具体例としては、アルキルベンゼンスルホン酸を含む有機スルホン酸系剥離液、モノエタノールアミン等の有機アミンを含む有機アミン系剥離液、水に対して有機アルカリやフッ素系化合物等を混合した水系レジスト剥離液等が挙げられる。

（有機樹脂膜形成工程および研磨工程）
次に、図５（ａ）に示すように、樹脂シート１００を用いて、下地基板１０上に形成した第１金属パターン５０を埋設するように上記下地基板１０上の全域に第１有機樹脂膜２００を形成する。すなわち、樹脂シート１００は、上記第１有機樹脂膜２００を形成するために使用することができる。また、第１有機樹脂膜２００を形成する方法としては、上述した本実施形態に係る半導体装置の製造方法において半導体素子を封止する方法と同様に、圧縮成形法またはラミネート成形法を採用することが可能であり、かかる成形条件も上述した本実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様の条件を採用することができる。

次いで、図５（ｂ）に示すように、第１有機樹脂膜２００の全面を研磨して第１金属パターン５０の上面を露出させる。上述した第１有機樹脂膜２００の全面を研磨する方法としては、化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置を用いて第１有機樹脂膜２００を研磨する手法等が挙げられる。また、ＣＭＰ装置を用いて第１有機樹脂膜２００を研磨する場合、使用する研磨剤に含まれる砥粒や添加剤の種類、ＣＭＰ装置に備わる研磨パッドの材質や硬度等の条件を最適化することにより、第１有機樹脂膜２００の表面の平坦性を向上させることができる。

（導体部形成工程）
本実施形態に係る導体部形成工程について、図６を参照して説明する。なお、導体部としては、金属配線、金属パッドまたは半田バンプ等が挙げられる。以下、導体部として金属パッドを採用する場合を例に挙げて、導体部形成工程を詳説する。
まず、図６（ａ）に示すように、露出した第１金属パターン５０の上面を覆うように、第１有機樹脂膜２００および第１金属パターン５０上に、絶縁性樹脂膜２１０を積層する。なお、上述した絶縁性樹脂膜２１０を形成する材料は、図４（ｂ）を参照して説明した絶縁性樹脂膜２０を形成する材料と同じ材料を用いることができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１金属パターン５０の一部を露出させるように、絶縁性樹脂膜２１０における所定の領域に開口部２２０を設ける。なお、開口部２２０の形成方法は、図４（ｃ）を参照して説明した開口部３０の形成方法と同様の方法を用いることができる。

次いで、図６（ｃ）に示すように、絶縁性樹脂膜２１０に設けた開口部２２０を埋設するように、第１導体部２３０を形成する。具体的には、絶縁性樹脂膜２１０に設けた開口部２２０内を、導電性材料を用いて埋設することにより、上記開口部２２０内に露出した第１金属パターン５０中の金属配線と接触するように第１導体部２３０を形成する。ここで、上記導電性材料としては、銅、銅系合金、アルミ、アルミ系合金等の各種金属および各種合金が挙げられる。

次いで、図６（ｄ）に示すように、絶縁性樹脂膜２１０を除去する。絶縁性樹脂膜２１０の除去方法としては、上述において図４（ｆ）を参照して説明した方法と同様の方法を用いることができる。

次に、図６（ｅ）に示すように、樹脂シート１００を用いて、第１有機樹脂膜２００および第１金属パターン５０上に、第１導体部２３０を埋設するように第２有機樹脂膜３００を形成する。すなわち、樹脂シート１００は、上記第２有機樹脂膜３００を形成するためにも使用することができる。第２有機樹脂膜３００の形成方法は、上述において図５（ａ）を参照して説明した方法と同様の方法を用いることができる。

その後、図６（ｆ）に示すように、第２有機樹脂膜３００の全面を研磨して第１導体部２３０の上面を露出させる。上述した第２有機樹脂膜３００の全面を研磨する方法としては、化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置を用いて第２有機樹脂膜３００を研磨する手法等が挙げられる。

次いで、図６（ｇ）に示すように、下地基板１０を分離して選択的に除去することにより、２層構造の有機樹脂基板１０００を得ることができる。なお、上述した選択的に除去するとは、下地基板１０の一部又は全部を除去することを指す。酸性液やアルカリ性液を用いて化学的にエッチングする方法、物理的に研磨する方法、物理的に剥離する方法、プラズマ照射法、レーザーアブレーション法等の手法を採用することができる。中でも、酸性液やアルカリ性液を用いて化学的にエッチング除去する方法が好適である。なお、このとき使用する上記酸性液の具体例としては、混酸、塩化第二鉄水溶液等が挙げられる。

本実施形態に係る有機樹脂基板の製造方法は、図４〜６を参照して上述した方法に限られず、例えば、下地基板１０上に第１金属パターン５０を形成する工程と、第１金属パターン５０中の金属配線と接触するように導体部２３０を形成する工程と、第１金属パターン５０および第１導体部２３０を埋設するよう第１有機樹脂膜２００を形成する工程と、第１有機樹脂膜２００の全面を研磨して第１導体部２３０の上面を露出させる工程と、をこの順で有するものであってもよい（図示せず）。

そして、上述した方法によれば、従来の製造プロセスと比べて、電気的接続性に優れ、かつ小型化された半導体装置の製造に使用可能な有機樹脂基板１０００を歩留りよく製造できる。また、この製造方法によれば、金属パターンや導電部の形成に用いる材料の使用量を低減できるため、従来の製造プロセスと比べて、製造コストを低減することができる。さらに、本実施形態に係る製造方法によれば、有機樹脂膜の耐久性を向上させることが可能であるため、従来の製造プロセスと比べて、機械的強度に優れた配線基板を作製することができる。また、上記有機樹脂基板１０００を使用した半導体装置は、信頼性に優れたものとすることも可能である。

本実施形態に係る有機樹脂基板は、図７を参照して説明する方法によって得られた多層配線基板としてもよい。図７に示す製造方法は、図６（ｆ）に示した第１有機樹脂膜２００、第１金属パターン５０、第２有機樹脂膜３００および第１導体部２３０からなる有機樹脂基板１０００を下地基板１０上に形成した構造体から出発して多層配線基板を製造するものである。具体的には、本実施形態に係る製造方法は、図６（ｆ）に示した構造体上に、上述した方法と同様の方法で第２金属パターン３５０、第３有機樹脂膜４００、第２導体部４５０および第４有機樹脂膜５００をこの順で形成するものである。なお、図７を参照して説明する方法によって得られた有機樹脂基板についても、上記有機樹脂基板１０００と同様の効果を得ることができる。

以下、図７を参照して多層配線基板の製造方法について説明する。なお、図７に示す方法は、４層構造の有機樹脂基板１２００の製造方法に関するものであるが、本実施形態に係る製造方法は、４層構造の多層配線基板に限定されるものではない。

まず、図７（ａ）に示すように、図６（ｆ）に示した構造体上に第２金属パターン３５０を形成する。なお、第２金属パターン３５０の形成方法は、図４を参照して説明した第１金属パターン５０の形成方法と同様の方法を採用することができる。

次に、図７（ｂ）に示すように、樹脂シート１００を用いて、第２金属パターン３５０を埋設するように図６（ｆ）に示した構造体上における下地基板１０を有する面とは反対側の表面全域に第３有機樹脂膜４００を形成する。第３有機樹脂膜４００の形成方法は、図５（ａ）を参照して説明した第１有機樹脂膜２００の形成方法と同様の方法を用いることができる。

次に、図７（ｃ）に示すように、第２金属パターン３５０中の金属配線と接触するように第２導体部４５０を形成する。第２導体部４５０の形成方法は、図６（ａ）〜（ｄ）を参照して説明した第１導体部２３０の形成方法と同様の方法を用いることができる。

次いで、図７（ｄ）に示すように、樹脂シート１００を用いて、第３有機樹脂膜４００および第２金属パターン３５０上に、第２導体部４５０を埋設するように第４有機樹脂膜５００を形成する。第４有機樹脂膜５００の形成方法は、図５（ａ）を参照して説明した第１有機樹脂膜２００の形成方法と同様の方法を用いることができる。

その後、図７（ｅ）に示すように、下地基板１０を分離して除去することにより、４層構造の有機樹脂基板１２００を得ることができる。なお、４層構造よりも多層構造からなる有機樹脂基板を製造する場合には、図７（ｄ）に示す構造体上に図４〜６を参照して説明した方法と同様の方法で各層に金属パターン、導体部および有機樹脂膜を形成すればよい。

次に、上述した方法で得られた有機樹脂基板を用いて半導体装置を製造する方法について、図８を参照して説明する。以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図７（ｅ）に示した有機樹脂基板１２００から出発して半導体装置を製造する場合を例に挙げて説明する。

まず、図８（ａ）に示すように、有機樹脂基板１２００上に露出した第２導体部４５０に半田バンプ６００の端部を溶融して融着させる。

次に、図８（ｂ）に示すように、半田バンプ６００を介して半導体素子６５０を有機樹脂基板１２００上に配設し、固定する。また、有機樹脂基板１２００上には、半導体素子６５０に加えて、例えば抵抗や容量として機能する電子部品等がさらに配設されていてもよい。上記半導体素子６５０としては、半導体ウエハから切り出されたＬＳＩチップ等を用いることができる。また、有機樹脂基板１２００上に露出した第２導体部４５０と半導体素子６５０の接続パッドとは、半田バンプ６００によって電気的に接続されている。また、第２導体部４５０と半導体素子６５０の接続パッドとの電気接続は、半田バンプ６００の代わりに、ボンディングワイヤやリード線を用いて行ってもよい。

次いで、図８（ｃ）に示すように、有機樹脂基板１２００の上面、半田バンプ６００、および半導体素子６５０において上記半田バンプ６００と接続された面を覆うように、封止樹脂７００を用いてモールドする。かかる封止樹脂７００としては、例えば、エポキシを含む樹脂組成物等を用いることができる。封止樹脂７００でモールドする方法としては、トランスファー成形法、射出成形法、転写法、塗布法等を用いることができる。封止樹脂を例えば１５０℃以上２００℃以下で加熱することにより硬化させる。こうすることで、本実施形態に係る半導体装置１４００を製造することができる。

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、本発明の参考形態の一例を示す。
＜１＞
エポキシ樹脂と、無機充填材と、非反応性の揮発性成分と、を含むエポキシ樹脂組成物により構成された半導体装置製造用樹脂シートであって、
前記半導体装置製造用樹脂シート中の前記非反応性の揮発性成分の含有量が、前記半導体装置製造用樹脂シート全体を１００質量％としたとき、０．１質量％以上１０質量％以下である半導体装置製造用樹脂シート。
＜２＞
＜１＞に記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
前記非反応性の揮発性成分が６０℃以上２００℃以下の沸点を有する化合物を含む半導体装置製造用樹脂シート。
＜３＞
＜１＞または＜２＞に記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
前記非反応性の揮発性成分が、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、イソプロパノール、エチレングリコール系溶剤、プロピレングリコール系溶剤、セルソルブ系溶剤、カルビトール系溶剤、アニソールからなる群から選択される一種または二種以上の化合物を含む半導体装置製造用樹脂シート。
＜４＞
＜１＞乃至＜３＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
前記半導体装置製造用樹脂シートの最低溶融粘度が１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下である半導体装置製造用樹脂シート。
＜５＞
＜１＞乃至＜４＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
前記無機充填材の含有量が、前記半導体装置製造用樹脂シート全体を１００質量％としたとき、４０質量％以上９５質量％以下である半導体装置製造用樹脂シート。
＜６＞
＜１＞乃至＜５＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
シート厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下である半導体装置製造用樹脂シート。
＜７＞
＜１＞乃至＜６＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
前記半導体装置製造用樹脂シートの硬化物の２５℃での曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上２５ＧＰａ以下である半導体装置製造用樹脂シート。
＜８＞
＜１＞乃至＜７＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
前記半導体装置製造用樹脂シートの硬化物のガラス転移温度以下における線膨張係数が５ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下である半導体装置製造用樹脂シート。
＜９＞
＜１＞乃至＜８＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
前記半導体装置製造用樹脂シートの硬化物のガラス転移温度が１２０℃以上である半導体装置製造用樹脂シート。
＜１０＞
＜１＞乃至＜９＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートの硬化物を備える半導体装置。
＜１１＞
＜１＞乃至＜９＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートを準備する工程と、
前記半導体装置製造用樹脂シートを用いて半導体素子を封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
＜１２＞
＜１１＞に記載の半導体装置の製造方法において、
前記封止する工程では、前記半導体装置製造用樹脂シートを用いて圧縮成形を行うことにより前記半導体素子を封止する半導体装置の製造方法。
＜１３＞
＜１１＞に記載の半導体装置の製造方法において、
前記封止する工程では、前記半導体装置製造用樹脂シートを用いてラミネート成形を行うことにより前記半導体素子を封止する半導体装置の製造方法。
＜１４＞
＜１＞乃至＜９＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートにより構成された有機樹脂膜と、前記有機樹脂膜に埋設された金属パターンと、を備える有機樹脂基板。
＜１５＞
＜１４＞に記載の有機樹脂基板を製造するための製造方法であって、
＜１＞乃至＜９＞のいずれか一つに記載の半導体装置製造用樹脂シートを準備する工程と、
前記半導体装置製造用樹脂シートを用いて、前記有機樹脂膜中に前記金属パターンを埋設する工程と、
を含む有機樹脂基板の製造方法。

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

各実施例及び各比較例で用いた原料成分を下記に示した。
（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ―３０００Ｌ）
・エポキシ樹脂２：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＸ４０００ＨＫ）
・エポキシ樹脂３：トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂（三菱化学社製、１０３２Ｈ−６０）

（硬化剤）
・硬化剤１：トリヒドロキシフェニルメタン型フェノール樹脂（エアウォーターケミカル社製、ＨＥ９１０−２０）
・硬化剤２：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂（昭和化成社製、ＭＥＨ−７８５１ＳＳ）

（その他）
・硬化促進剤：トリフェニルホスフィン
・無機充填材：シリカ（龍森社製、ＳＢＭ−１２０５Ｇ、平均粒径；４μｍ）

＜実施例１〜１０および比較例１〜２＞
まず、有機溶剤を除く各原料成分を下記表１に示す配合量に従って混練して得られた樹脂混合物を表１に示す有機溶剤に溶解させてワニスを調製した。

次いで、ＰＥＴフィルム（ユニチカ社製、ＴＲ１）の上面に、調製したワニスをダイコーターにより塗布し、その後、有機溶剤の含有量が表１に示す値になるまで有機溶媒を揮発させた。こうすることにより、実施例１〜１０および比較例１〜２の各樹脂シートを作製した。

得られた樹脂シートについて、下記に示す測定及び評価を行った。

・硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）以下における線膨張係数：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分の条件で、樹脂シートの原料となる樹脂組成物を注入成形し、幅５ｍｍ、長さ約２０ｍｍ、厚さ４ｍｍの試験片を得た。次いで、得られた試験片を１７５℃のオーブン中で４時間、後硬化した。ＴＭＡ装置（ＳＩＩ社製）を用いて温度範囲３０〜３３０℃、１０℃／分の条件で、このサンプルの線膨張係数を測定し、８０℃〜１００℃の平均線膨張係数を算出した。なお、単位は、ｐｐｍ／℃である。

・硬化物の曲げ弾性率：トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分の条件で、樹脂シートの原料となる樹脂組成物を注入成形し、幅１０ｍｍ、長さ約８０ｍｍ、厚さ４ｍｍの試験片を得た。次いで、得られた試験片を１７５℃のオーブン中で４時間、後硬化した。次いで、試験片の２５℃における曲げ弾性率をＪＩＳ Ｋ６９１１に準じて測定した。

・最低溶融粘度：６０℃から１８０℃まで昇温速度３℃／分の温度プロファイルにてレオメーター測定（測定条件：周波数１０Ｈｚ、ひずみ制御０．１％、サンプルサイズ ２０ｍｍφ×厚み０．１ｍｍ、測定装置 ＨＡＡＫＥ社製 ＭＡＲＳ）を行なった。このときの最低溶融粘度を読み取り測定値とした。なお、単位は、Ｐａ・Ｓである。

・直径３インチの円筒に巻きつけた際に割れるか否か：ＰＥＴフィルム（ユニチカ社製、ＴＲ１）に幅３００ｍｍ、長さ１ｍ塗布した樹脂シートを用いて、室温で直径３インチの円筒に一度巻き付けた後、樹脂シートを広げて割れ欠け（クラック）の有無を目視で確認した。

・はさみで切断した際に割れるか否か：ＰＥＴフィルム（ユニチカ社製、ＴＲ１）に塗布した樹脂シート１０ｃｍ×１０ｃｍを用いて、室温ではさみを用いて切断した後、切断箇所の割れ欠け（クラック）の有無を目視で確認した。

・（２５℃２４時間保管後）直径３インチの円筒に巻きつけた際に割れるか否か：ＰＥＴフィルム（ユニチカ社製、ＴＲ１）に幅３００ｍｍ、長さ１ｍ塗布した樹脂シートを用いて、室温で直径３インチの円筒に一度巻き付けた後、２５℃２４時間放置し、樹脂シートを広げて割れ欠け（クラック）の有無を目視で確認した。

・（２５℃２４時間保管後）はさみで切断した際に割れるか否か：ＰＥＴフィルム（ユニチカ社製、ＴＲ１）に塗布した樹脂シート１０ｃｍ×１０ｃｍを用いて、２５℃２４時間放置した後、室温ではさみを用いて切断し、切断箇所の割れ欠け（クラック）の有無を目視で確認した。

・カバーフィルムへの転写：ＰＥＴフィルム（ユニチカ社製、ＴＲ１）に塗布した樹脂シートにカバーフィルムとしてＰＥＴフィルム（ユニチカ社製、ＴＲ１）を貼り合わせた後、１０ｃｍ×１０ｃｍを用いて、カバーフィルムを剥離した後、樹脂シートのカバーフィルムへの転写の有無を目視で確認した。

・硬化後重量変化：樹脂シート１０ｃｍ×１０ｃｍを用いて、１７５℃オーブン中４時間硬化後、さらに１７５℃オーブン中４時間処理後の重量変化を確認した。

実施例１〜１０および比較例１〜２の樹脂シートを封止材として用いて、上記実施形態において図２を参照して述べた半導体装置を作製した。なお、半導体素子の封止方法は、上記実施形態において述べたラミネート成形法を採用した。また、ダイアフラム（弾性膜）式ラミネーター部による成形温度、圧力及び時間は、９０℃、０．８ＭＰａおよび９０秒とし、平坦プレス装置によるプレス温度、圧力及び時間は、１００℃、０．８ＭＰａおよび９０秒とした。さらに、半導体素子を封止成形後に実施するポストキュアは、１７５℃、４時間の条件で実施した。

その結果、実施例１〜１０の樹脂シートを用いて得られた半導体装置は、いずれも封止材に未充填やボイドが生じなかったのに対し、比較例１および２の樹脂シートを用いて得られた半導体装置には封止材に未充填やボイドが生じていた。なお、比較例１の樹脂シートを用いて得られた半導体装置は、封止材からＰＥＴフィルムを剥がした際に、封止材に欠けが生じたと考えられる。

実施例１〜１０および比較例１〜２の樹脂シートを用いて、上記実施形態において図４〜７を参照して述べた方法で有機樹脂基板を作製した。その後、図８を参照して述べた方法で半導体装置を作製した。その結果、実施例１〜１０の樹脂シートを用いて得られた半導体装置は、いずれも有機樹脂膜に未充填やボイドが生じなかったのに対し、比較例１および２の樹脂シートを用いて得られた半導体装置には有機樹脂膜に未充填やボイドが生じていた。なお、比較例１の樹脂シートを用いて得られた半導体装置は、有機樹脂膜からＰＥＴフィルムを剥がした際に、樹脂シートの転写によって樹脂量が不足し未充填が発生したと考えられる。また、比較例２の樹脂シートを用いて得られた半導体装置は、樹脂シート作成時に発生した割れや欠けが起因となり未充填やエアトラップによるボイドが発生したと考えられる。

１００ 樹脂シート
４０１ 半導体素子
４０２ ダイボンド材硬化体
４０３ ダイパッド
４０４ ワイヤ
４０５ リードフレーム
４０６ 封止材
４０７ 電極パッド
４０８ 回路基板
４０９ 半田ボール
１０ 下地基板
２０ 絶縁性樹脂膜
３０ 開口部
４０ めっき膜
５０ 第１金属パターン
２００ 第１有機樹脂膜
２１０ 絶縁性樹脂膜
２２０ 開口部
２３０ 第１導体部
３００ 第２有機樹脂膜
３５０ 第２金属パターン
４００ 第３有機樹脂膜
４５０ 第２導体部
５００ 第４有機樹脂膜
６００ 半田バンプ
６５０ 半導体素子
７００ 封止樹脂
１０００ 有機樹脂基板
１２００ 有機樹脂基板
１４００ 半導体装置

Claims (13)

1. エポキシ樹脂と、硬化剤と、無機充填材と、非反応性の揮発性成分と、を含むエポキシ樹脂組成物により構成された半導体装置製造用樹脂シートであって、
   前記半導体装置製造用樹脂シート中の前記非反応性の揮発性成分の含有量が、前記半導体装置製造用樹脂シート全体を１００質量％としたとき、０．１質量％以上１０質量％以下であって、
   前記半導体装置製造用樹脂シートの最低溶融粘度が１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下であって、
   前記半導体装置製造用樹脂シート厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下である半導体装置製造用樹脂シート（ただし、前記エポキシ樹脂及び前記硬化剤のうちの少なくとも一方が２５℃にて液状を示す成分を含み、かつ該２５℃にて液状を示す成分の合計含有量が前記エポキシ樹脂及び前記硬化剤の合計質量基準で３０質量％以上である場合、および、前記エポキシ樹脂組成物がトリアジン含有クレゾール系硬化剤を含む場合を除く）。
2. 請求項１に記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
   前記非反応性の揮発性成分が６０℃以上２００℃以下の沸点を有する化合物を含む半導体装置製造用樹脂シート。
3. 請求項１または２に記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
   前記非反応性の揮発性成分が、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、イソプロパノール、エチレングリコール系溶剤、プロピレングリコール系溶剤、セルソルブ系溶剤、カルビトール系溶剤、アニソールからなる群から選択される一種または二種以上の化合物を含む半導体装置製造用樹脂シート。
4. 請求項１乃至３いずれか一項に記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
   前記無機充填材の含有量が、前記半導体装置製造用樹脂シート全体を１００質量％としたとき、４０質量％以上９５質量％以下である半導体装置製造用樹脂シート。
5. 請求項１乃至４いずれか一項に記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
   前記半導体装置製造用樹脂シートの硬化物の２５℃での曲げ弾性率が１０ＧＰａ以上２５ＧＰａ以下である半導体装置製造用樹脂シート。
6. 請求項１乃至５いずれか一項に記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
   前記半導体装置製造用樹脂シートの硬化物のガラス転移温度以下における線膨張係数が５ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下である半導体装置製造用樹脂シート。
7. 請求項１乃至６いずれか一項に記載の半導体装置製造用樹脂シートにおいて、
   前記半導体装置製造用樹脂シートの硬化物のガラス転移温度が１２０℃以上である半導体装置製造用樹脂シート。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置製造用樹脂シートの硬化物を備える半導体装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置製造用樹脂シートを準備する工程と、
   前記半導体装置製造用樹脂シートを用いて半導体素子を封止する工程と、
   を含む半導体装置の製造方法。
10. 請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記封止する工程では、前記半導体装置製造用樹脂シートを用いて圧縮成形を行うことにより前記半導体素子を封止する半導体装置の製造方法。
11. 請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記封止する工程では、前記半導体装置製造用樹脂シートを用いてラミネート成形を行うことにより前記半導体素子を封止する半導体装置の製造方法。
12. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置製造用樹脂シートにより構成された有機樹脂膜と、前記有機樹脂膜に埋設された金属パターンと、を備える有機樹脂基板。
13. 請求項１２に記載の有機樹脂基板を製造するための製造方法であって、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置製造用樹脂シートを準備する工程と、
    前記半導体装置製造用樹脂シートを用いて、前記有機樹脂膜中に前記金属パターンを埋設する工程と、
    を含む有機樹脂基板の製造方法。

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