TW202415696A - 環氧樹脂組成物、半導體裝置及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

環氧樹脂組成物、半導體裝置及半導體裝置之製造方法 Download PDF

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Abstract

[課題]提供一能兼具注入性與信賴性之環氧樹脂組成物、半導體裝置，及，半導體裝置之製造方法。 [解決手段]環氧樹脂組成物含有聚烷二醇型環氧樹脂、含有氮原子之雜環化合物，與填料。填料之含量相對於環氧樹脂組成物之總量為55質量%以上且未滿77質量%。

Description

環氧樹脂組成物、半導體裝置及半導體裝置之製造方法
本揭示之一態樣係關於環氧樹脂組成物、半導體裝置及半導體裝置之製造方法。
對於具有半導體裝置之電子機器要求小型化、輕量化及高性能化。為了配合此種要求，半導體裝置中之安裝方法之主流已從引線接合轉移至覆晶安裝。 一般而言，藉由覆晶安裝所安裝之半導體裝置係在基板上形成高度10μm~100μm程度之數個至數千個凸塊電極。隔著該凸塊電極而基板上之電極部與半導體元件連接。
藉由覆晶安裝所安裝之半導體裝置在施加溫度循環等之熱負荷之際，會有在凸塊電極產生龜裂等之不良產生的情況。此係由於含有諸多環氧樹脂等之有機材料之基板之線膨脹係數，與含有諸多金屬材料之半導體元件之線膨脹係數具有差距，從而在凸塊電極上施加應力所致。 為了防止龜裂，廣泛採用如以下之手法。即，藉由將被稱為底部填充劑之液狀半導體密封材料(亦稱為底部填充材料、密封材料)埋入於基板與半導體元件之間隙。並且，在晶片之角隅(角端)部形成被稱為圓角(fillet)之堆積有半導體密封材料的部分。如此地藉由進行密封，而可提升對熱負荷之耐性(耐熱循環性)，以及，保護晶片免於熱及外力之晶片保護性。
密封材料一般為含有環氧樹脂與填料之組成物。作為密封材料之一例，已提出有一種密封劑，其含有胺基酚型環氧樹脂、胺系硬化劑、氧化矽填料、及矽烷耦合劑(例如，參照專利文獻1)。又，已提出一種密封材料，其含有環氧樹脂、硬化劑、填料、及改質聚矽氧烷(例如，參照專利文獻2)。 因此，至今已提出改變環氧樹脂之種類、硬化劑之種類等之各種密封材料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-113525號公報 [專利文獻2]日本特開2001-55488號公報
[發明所欲解決之課題]
近年來更加要求半導體裝置之小型化、輕量化及高性能化。伴隨於此，半導體裝置內之配線等受到更加之高密度化。即，邁向在半導體裝置內之基板上配線圖型之精細間距化(配線彼此之間隔變窄。所謂之窄間隙化)。 因此，迄今需求即使為精細間距仍能使用之底部填充材料。
另一方面，以往之底部填充材料為了縮小與晶片及凸塊之線膨脹係數差而含有填料。底部填充材料在含有諸多填料時，則黏度會上升。底部填充材料尤其在含有諸多微細填料時，黏度會大幅提升。又，底部填充材料在含有粗大填料時，由於該粗大填料所具有之體積，從而會有底部填充材料無法進入已精細間距化之配線圖型之間隙中的情況。 如此般，以往之底部填充材料仍有難以對經精細間距化之配線圖型之間隙注入底部填充材料的情況。因此，要求改良關於底部填充材料之注入性。
與此相關，已嘗試藉由減少底部填充材料中之填料之含量，來降低底部填充材料之黏度。但，在減少填料之含量時，則會有使有關圓角龜裂等之耐熱循環，及吸濕回焊等之信賴性降低的情況。
本揭示之一個目的在於提供謀求兼具注入性與信賴性之環氧樹脂組成物、半導體裝置及半導體裝置之製造方法。 [用以解決課題之手段]
本發明者關於對具有經精細間距化之配線圖型之基板注入底部填充材料時，適當之底部填充材料之組成進行檢討。於此之際，考量到若降低環氧樹脂組成物之填料之含量，則有關耐熱循環及吸濕回焊等之信賴性會降低，以及，若增加填料之含量，則底部填充材料之黏度上升而注入性降低，及，經注入之場所會產生空孔(void)一事。 其結果發現藉由使用具有可撓性之聚烷二醇型環氧樹脂作為環氧樹脂、填料及適當硬化劑成分，而能實現兼具注入性與信賴性之底部填充材料。
具體而言，為了達成前述目的，本揭示之一實施態樣之環氧樹脂組成物含有環氧樹脂、含有氮原子之雜環化合物及填料， 前述環氧樹脂含有至少聚烷二醇(polyalkylene glycol)型環氧樹脂， 相對於前述環氧樹脂組成物之總量，前述填料之含量為55質量%以上且未滿77質量%。 [發明效果]
根據本揭示之一實施形態，可提供兼具注入性與信賴性之環氧樹脂組成物、半導體裝置及半導體裝置之製造方法。
(環氧樹脂組成物)
實施態樣之環氧樹脂組成物含有聚烷二醇型環氧樹脂、含有氮原子之雜環化合物、及填料。實施態樣之環氧樹脂組成物係以更含有聚烷二醇型環氧樹脂以外之環氧樹脂及酚系硬化劑為佳，且因應必要含有其他成分。
＜聚烷二醇型環氧樹脂＞ 聚烷二醇型環氧樹脂係為了謀求兼具注入性與信賴性而含有者。聚烷二醇型環氧樹脂係在分子內不具有剛硬之環，且僅由柔軟構造之直鏈構造所構成。因此，聚烷二醇型環氧樹脂為具有高應力緩和效果之樹脂，具有柔軟性，而能賦予硬化物可撓性，且可縮小硬化物之彈性模數。因此，可將填料之量保持在固定量，且能兼具環氧樹脂組成物之注入性與信賴性。
作為聚烷二醇型環氧樹脂，可舉出例如，聚四亞甲基二醇(polytetramethylene glycol)型環氧樹脂、聚乙二醇型環氧樹脂、及聚丙二醇型環氧樹脂等。該等係可單獨使用1種，亦可併用2種以上。 該等之中，從注入性及應力緩和之觀點，以聚四亞甲基二醇型環氧樹脂為佳。
關於聚烷二醇型環氧樹脂之分子量，從黏度與賦予可撓性之平衡的觀點，重量平均分子量係以500~ 3,000為佳，1,500~2,500為佳。本說明書中，重量平均分子量係指使用藉由凝膠滲透層析法(GPC)而得之由標準聚苯乙烯所成之檢量線之值。重量平均分子量若未滿500，則由於賦予可撓性賦之效果為小，故有信賴性變差的情況。另一方面，重量平均分子量若在3,000以上，則有環氧樹脂組成物變為高黏度，而注入性惡化的憂慮。
聚烷二醇型環氧樹脂之1分子中所含之環氧基之數量並無特別限制，可因應目的來適宜選擇，從信賴性之觀點，以2個以上(多官能環氧樹脂)為佳。環氧基之數量上限並無特別限制，可因應目的來適宜選擇，以5個以下為佳。
聚烷二醇型環氧樹脂在合成之際會有含有副生成物之一種即氯的情況。樹脂中在包含氯的情況，會有注入性及信賴性降低的情況。因此，聚四亞甲基二醇型環氧樹脂之氯量係以1,000ppm以下為佳。
聚烷二醇型環氧樹脂係與後述之聚烷二醇型環氧樹脂以外之環氧樹脂一同併用為佳。
相對於環氧樹脂，聚烷二醇型環氧樹脂之含量係以10質量%~30質量%為佳，以15質量%~20質量%為佳。聚烷二醇型環氧樹脂之含量若未滿10質量%，則有應力緩和效果變得不充足，而信賴性惡化的情況。另一方面，聚烷二醇型環氧樹脂之含量若超過30質量%，則有由於環氧樹脂組成物之硬化物變脆，而信賴性降低的情況。
＜其他環氧樹脂＞ 其他環氧樹脂為上述聚烷二醇型環氧樹脂以外之環氧樹脂。其他環氧樹脂只要係一般使用作為半導體密封用之各種環氧樹脂，即無特別限制地皆可使用。 其他環氧樹脂之1分子中所包含之環氧基數量並無特別限制，可因應目的來適宜選擇，從信賴性之關點，以2個以上(多官能環氧樹脂)為佳。環氧基之數量上限並無特別限制，可因應目的來適宜選擇，以5個以下為佳。 又，其他環氧樹脂之環氧當量係以50g/eq.~10,000 g/eq.為佳，以50g/eq.~1,000g/eq.為較佳，以100g/eq.~500g/eq.為更佳。 在此，環氧當量係如JIS K 7236：2001所定義般，其為包含1當量之環氧基之樹脂質量。尚且，「eq.」係指將「equivalent(當量)」略稱者。
作為聚烷二醇型環氧樹脂以外之環氧樹脂，可舉出例如，環氧丙基胺型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、酚醛(novolac)型環氧樹脂、茀型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、胺基酚型環氧樹脂、及萘型環氧樹脂等。 作為環氧丙基胺型環氧樹脂，可舉出例如，二環氧丙基苯胺、二環氧丙基甲苯胺，及，四環氧丙基-間苯二甲胺四環氧丙基雙(胺基甲基)環己烷等。 作為脂環式環氧樹脂，可舉出例如，乙烯基(3,4-環己烯)二氧化物，及，2-(3,4-環氧基環己基)-5,1-螺-(3,4-環氧基環己基)-m-二噁烷等。 作為雙酚型環氧樹脂，可舉出例如，雙酚A型環氧樹脂，及，雙酚F型環氧樹脂等。作為雙酚A型環氧樹脂，可舉出例如，p-環氧丙氧基苯基二甲基參雙酚A二環氧丙基醚等。 作為聯苯型環氧樹脂，可舉出例如，聯苯芳烷基環氧樹脂，及，3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二環氧丙氧基聯苯等。 作為胺基酚型環氧樹脂，可舉出例如，三環氧丙基-p-胺基酚等。 並且環氧樹脂之環氧基數量可為1個(單官能)，也可為2個以上(多官能)。 作為單官能環氧樹脂，可舉出例如，p-tert-丁基苯基環氧丙基醚等。 作為多官能環氧樹脂，可舉出例如，1,4-苯基二甲醇二環氧丙基醚等之二環氧樹脂；三羥甲基丙烷三環氧丙基醚及丙三醇三環氧丙基醚等之三環氧樹脂等。 聚烷二醇型環氧樹脂以外之環氧樹脂除了上述之外，也可為1,3-二環氧丙基-5-甲基-5-乙基乙內醯脲等之乙內醯脲型環氧樹脂；1,3-雙(3-環氧丙氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷等之具有矽氧骨架之環氧樹脂；具有源自植物之骨架之環氧樹脂。 該等係可單獨使用1種，也可併用2種以上。該等之中，從信賴性之觀點，以環氧丙基胺型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂，及，脂肪族環氧樹脂為佳。即，環氧樹脂組成物係以更含有選自環氧丙基胺型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、及脂肪族環氧樹脂之至少一種為佳。尚且，以併用脂肪族環氧樹脂、及芳香族環氧樹脂來使用為較佳。
環氧樹脂(聚烷二醇型環氧樹脂及其他環氧樹脂之合計量)之含量並無特別限制，可因應目的來適宜選擇，相對於環氧樹脂組成物之總量，以45質量%~23質量%為佳。環氧樹脂之含量之值若被包含在此範圍，則可兼具注入性與信賴性。
＜含有氮原子之雜環化合物＞ 含有氮原子之雜環化合物係為了使環氧樹脂組成物硬化而含有者。在環氧樹脂組成物硬化之際，含有氮原子之雜環化合物係與環氧樹脂等進行單聚合。相對於此，胺系硬化劑係與環氧樹脂等進行加成聚合。藉由該反應之差異，在與胺系硬化劑比較時，含有氮原子之雜環化合物會以交聯密度及線膨脹係數為較低之值來進行硬化。 因此，藉由使用含有氮原子之雜環化合物作為硬化劑，尤其，可減少在玻璃轉移溫度以上之溫度下之環氧樹脂組成物之硬化物之線膨脹係數。藉此，在高溫時，環氧樹脂組成物之硬化物之線膨脹係數與晶片之線膨脹係數之間隙會變小，而產生之應力變得更小。因此，可提升信賴性。
含有氮原子之雜環化合物只要能使環氧樹脂組成物中之樹脂硬化，即無特比別限制，可因應目的來適宜選擇。作為該雜環化合物，可舉出例如，咪唑衍生物，及，經微膠囊化之含有氮原子之雜環化合物等。 作為咪唑衍生物，可舉出例如，2-甲基咪唑、2-十一基咪唑、2-十七基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-咪唑、2-苯基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、苯並咪唑、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑，及，2,3-二氫-1H-吡咯並[1,2-a]苯並咪唑。該等係可單獨使用1種，亦可併用2種以上。 作為咪唑衍生物，可使用市售品，亦可使用經適宜合成者。作為市售品，可舉出例如，2P4MZ(2-苯基-4-甲基咪唑)、2MZA(2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪，及，2-苯基-4-甲基咪唑)(皆為四國化成工業股份有限公司製)等。
含有氮之雜環化合物也可為經微膠囊化者。作為經微膠囊化之含有氮之雜環化合物，可使用市售品，也可使用經適宜合成者。作為市售品，可舉出例如，Novacure HX3941HP、Novacure HXA3042HP、Novacure HXA3922HP、Novacure HXA3792、Novacure HX3748、Novacure HX3721、Novacure HX3722、Novacure HX3088、Novacure HX3741、Novacure HX3742、Novacure HX3613(皆為旭化成股份有限公司製)、Amicure PN-23J、Amicure PN-40J(皆為味之素精工股份有限公司製)，及，Fujicure FXR-1121(富士化成工業股份有限公司製)。該等可單獨使用1種，也可併用2種以上。
含有氮之雜環化合物在該等之中，從反應性及保存安定性之觀點，以2-苯基-4-甲基咪唑，及，2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪為佳。即，含有氮原子之雜環化合物係以選自2-苯基-4-甲基咪唑，及，2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1)’]-乙基-s-三嗪之至少1種為佳。
含有氮之雜環化合物之含量並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。相對於去除後述填料之環氧樹脂組成物，含有氮之雜環化合物之含量係以2.0質量%~8.0質量%為佳，以2.5質量%~6.0質量%為佳。含有氮之雜環化合物之含量若在2.0質量%以上，由於可加快環氧樹脂組成物之硬化時間，故電子零件裝置之生產性提升。含有氮之雜環化合物之含量若在8.0質量%以下，則環氧樹脂組成物之保存安定性提升。 關於經微膠囊化之含有氮之雜環化合物之含量，相對於去除填料之環氧樹脂組成物，有效成分(含有氮之雜環化合物)之含量係以3質量%~25質量%為佳，以5質量%~20質量%為佳。
＜填料＞ 填料係為了降低環氧樹脂組成物之硬化物之線膨脹係數，及，為了抑制環氧樹脂組成物之硬化反應所造成之體積收縮而含有者。
填料只要係通常之環氧樹脂組成物所含有者，即無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為填料，可舉出例如無機粒子。作為無機粒子，可舉出例如，氧化矽及氧化鋁等。 又，填料亦可為更具有著色性等之其他機能者。作為此種填料，可舉出例如，白色顏料等之無機顏料。作為無機顏料，可舉出例如，氧化鎂、氧化鈦、氧化鋯、氮化硼、氮化鋁、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋁、金剛石、鈦酸鉀、硫酸鎂、海泡石、硬矽鈣石、硼酸鋁、碳酸鈣、氧化鈦、硫酸鋇、氧化鋅、氫氧化鎂、鈦酸鋇，及，氧化鋯等。 該等係可單獨使用1種，亦可併用2種以上。該等之中，在能提高填充量之面上，以氧化矽填料為佳。
填料也可為藉由矽烷耦合劑等而施加有表面處理者。藉由使用施加有表面處理之填料，可抑制填料之凝聚而提升分散性。又，由於填料之與樹脂成分之潤濕性會提升，填料與樹脂之界面之結合變強，而可提升填料與樹脂成分之接合性。藉此，可抑制環氧樹脂組成物之黏度上升，及，注入速度之降低，且可提升環氧樹脂組成物之硬化物之靭性。 矽烷耦合劑並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。在考慮到基板及晶片等之與被黏著物之密著性之面時，矽烷耦合劑係以3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，及，N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷為佳。
填料之形狀並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為填料之形狀，可舉出例如，球狀、不固定形狀，及，鱗片狀等。
填料之體積平均粒徑(以下，稱為平均粒徑)在從注入性之觀點，以0.5μm~2.0μm為佳，以0.5μm~1.5 μm為佳。 填料之平均粒徑係意指使用雷射繞射法粒度分布測量裝置(LS13320，貝克曼庫爾特公司製)所測量之體積平均粒徑D50(粒度分布之由小徑側至成為累積50%之粒徑)值。 平均粒徑之測量係藉由以下操作來進行。藉由使5mg之填料分散於分散劑50mg中，使用超音波分散機進行分散10分鐘，來準備測量用試樣。在流速50mL/秒鐘、測量時間90秒鐘、溶劑為純水，及，溶劑折射率1.333之條件下，實施對於該測量用試樣之平均粒徑之測量。
相對於環氧樹脂組成物總量，填料之含量為55質量%以上且未滿77質量%，以60質量%以上76質量%以下為佳，以70質量%以上76質量%以下為較佳，以73質量%以上76質量%以下為更佳。填料之含量之值若被包含在該範圍，則環氧樹脂組成物之黏度對於分配(dispensing)會成為適度黏度。因此，由於安裝步驟中之底部填充材料之注入作業性提升等，而注入性提升。
＜酚系硬化劑＞ 酚系硬化劑係為了促進環氧樹脂組成物中之樹脂硬化而含有者。 酚系硬化劑並無特別限制、可因應目的來適宜選擇。作為酚系硬化劑，可舉出例如，酚、甲酚、萘酚、烷基酚、烯丙基酚、雙酚、及萜烯酚等。該等係可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
酚系硬化劑之含量並無特別限制，可因應目的來適宜選擇，以0.5質量%~2.0質量%為佳，以0.5質量%~1.0質量%為更佳。
＜其他成分＞ 作為其他成分，只要係通常之底部填充材料所使用者，即無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為其他成分，可舉出例如，液狀酸酐、液狀酚、及芳香族胺等之具有氮原子之雜環化合物以外之硬化劑；染料、顏料、及碳黑等之著色劑；矽氧油；界面活性劑；防氧化劑；三氧化銻、四氧化銻、及五氧化銻等之氧化銻，以及，溴化環氧樹脂等之以往公知之難燃劑；離子補集劑；調平劑；消泡劑；反應性稀釋劑等。該等係可單獨使用1種，亦可併用2種以上。
其他成分之含量並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。
＜環氧樹脂組成物之物性＞ ＜＜黏度＞＞ 環氧樹脂組成物在25℃下之黏度在從注入性之觀點，以下述之值為佳。 使用布氏黏度計，在25℃之條件下，使剛調製後之環氧樹脂組成物以50rpm旋轉1分鐘時之環氧樹脂組成物之黏度係以5Pa・s~45Pa・s為佳。 使用布氏黏度計，在25℃之條件下，使剛調製後之環氧樹脂組成物以5rpm旋轉1分鐘時之環氧樹脂組成物之黏度係以2Pa・s~45Pa・s為佳。 環氧樹脂組成物之觸變指數(TI值：(5rpm處之黏度)/(50rpm處之黏度))係以0.3~1.2為佳。
＜＜氯量＞＞ 環氧樹脂組成物中之氯量(總氯量)係以1,300ppm以下為佳，以1,000ppm以下為佳。總氯量若變得超過1,300 ppm，則有注入性及信賴性惡化並且保存安定性惡化的情況。
＜環氧樹脂組成物之用途＞ 實施態樣之環氧樹脂組成物由於能謀求兼具注入性與信賴性，故能適宜使用作為底部填充材料。該環氧樹脂組成物尤其係可適宜使用於具有精細間距之半導體裝置之安裝。 例如，由於注入性良好，故即使基板與半導體元件之距離為15μm以下之微細間隙，及，凸塊間距(凸塊中心間之距離)為150μm以下之微細場所，仍能將環氧樹脂組成物予以注入並密封。即，環氧樹脂組成物係能使用在密封凸塊間距為150μm以下之半導體晶片。且，由於信賴性良好，故即使在密封該等微細場所之情況，仍可抑制在基板與半導體元件之間產生龜裂。
(環氧樹脂組成物之製造方法) 實施態樣之環氧樹脂組成物之製造方法係可因應目的來適宜選擇。作為該製造方法，可舉出例如，混合攪拌上述成分的方法。
尚且，在上述環氧樹脂為固狀之場合，以藉由加熱等而使環氧樹脂液狀化及流動化後，實施混合攪拌為佳。
又，可同時混合各成分，亦可先混合一部分成分後，才混合剩餘成分。在難以使填料均勻分散於環氧樹脂的情況，亦可先混合環氧樹脂與填料，其後才混合剩餘成分。
混合攪拌所使用之裝置並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為該裝置，可舉出例如，輥磨機等。
(半導體裝置) 實施態樣之半導體裝置具有：支撐體、上述環氧樹脂組成物之硬化物，及半導體元件。 作為半導體裝置，如藉由上述環氧樹脂組成物所密封之半導體裝置，可舉出例如，半導體元件與支撐體係藉由上述環氧樹脂組成物之硬化物而被密封之半導體裝置。
＜支撐體＞ 支撐體只要係能固定半導體元件者，即無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為支撐體，可舉出例如基板等。
＜＜基板＞＞ 基板並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為基板，可舉出例如，引線框架、經配線之帶形載體、配線板、玻璃，及矽晶圓等。 基板之大小、形狀、及材質只要係通常所使用之基板之大小、形狀、及材質，即無特別限制，可因應目的來適宜選擇。
＜半導體元件＞ 半導體元件並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為半導體元件，可舉出例如，半導體晶片、電晶體、二極體、及閘流體等之主動元件；電容器、電阻器、電阻器陣列、線圈、及切換器等之被動元件等。 半導體元件之大小、形狀、及材質只要係通常所使用之半導體元件之大小、形狀、及材質，即無特別限制，可因應目的來適宜選擇。
環氧樹脂組成物之硬化物係設置於支撐體與半導體元件之間。 環氧樹脂組成物之硬化物之厚度並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為該厚度範圍，可舉出例如，10μm以上800μm以下。 環氧樹脂組成物之硬化物之形狀並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。
(半導體裝置之製造方法) 實施態樣之半導體裝置之製造方法具有：填充環氧樹脂組成物的步驟，及，使環氧樹脂組成物硬化的步驟，以及更具有因應必要之其他步驟。
＜填充環氧樹脂組成物的步驟＞ 填充環氧樹脂組成物的步驟係在支撐體與配置於支撐體上之半導體元件之間隙填充環氧樹脂組成物的步驟。 在該步驟之際，可進行將半導體元件全體予以一次密封之封模底部填充(mold uderfill)。 作為支撐體，可使用上述者。 填充環氧樹脂組成物的方法並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為該方法，可舉出例如，分配(dispense)方式、澆鑄方式、及印刷方式等。 填充環氧樹脂組成物之量並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為該量，可舉出例如，全部填充半導體元件與支撐體之間隙，以及半導體元件之側面被環氧樹脂組成物所覆蓋之量(形成圓角之量)。
＜使環氧樹脂組成物硬化的步驟＞ 使環氧樹脂組成物硬化的步驟係使在支撐體上與半導體元件之間之環氧樹脂組成物硬化的步驟。 使環氧樹脂組成物硬化的方法並無特別限制，可因應目的來適宜選擇。作為該方法，可舉出例如，加熱環氧樹脂組成物的方法。 加熱溫度並無特別限制，可因應目的來適宜選擇，從信賴性之觀點，以120℃~200℃為佳，以130℃~180℃為較佳，以140℃~170℃為更佳。 加熱時間並無特別限制，可因應目的來適宜選擇，從作業性之觀點，以15分鐘~3小時為佳，以30分鐘~2小時為佳。 [實施例]
(實施例1~14、比較例1~5) 藉由在表1~4記載之摻合下，使用三輥磨機實施混合，以及實施均勻化，而取得環氧樹脂組成物。
實施例及比較例中所使用之聚烷二醇型環氧樹脂係如以下所述。 ・聚四亞甲基二醇型環氧樹脂1(YX-7400N，三菱化學股份有限公司製，氯量：500ppm) ・聚四亞甲基二醇型環氧樹脂2(Epogose PT，四日市合成股份有限公司製，氯量：18,000ppm)
實施例及比較例中所使用之環氧樹脂(聚烷二醇型環氧樹脂以外之環氧樹脂)係如以下所述。 ・環氧樹脂1(RE410S，日本化藥股份有限公司製，雙酚A型環氧樹脂、氯量：900ppm) ・環氧樹脂2(YDF-8170，日鐵化學&材料股份有限公司製，雙酚F型環氧樹脂、氯量：900ppm) ・環氧樹脂3(jER 630、三菱化學股份有限公司製，芳香族胺型3官能環氧樹脂，氯量：5,000ppm) ・環氧樹脂4(EP-3980S，股份有限公司ADEKA製，芳香族胺型2官能環氧樹脂，氯量：700ppm) ・環氧樹脂5(ZX-1658GS，日鐵化學&材料股份有限公司製，環狀脂肪族型環氧樹脂，氯量：600ppm)
實施例及比較例中所使用之含有氮原子之雜環化合物係如以下所述。 ・咪唑衍生物(Curezol 2P4MZ，四國化成工業股份有限公司製，2-苯基-4-甲基-1H-咪唑) ・三嗪衍生物(2MZA、四國化成工業股份有限公司製，2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪)
實施例及比較例中所使用之填料係如以下所述。 ・填料1(SE605H-SMG，股份有限公司Admatechs製，3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理二氧化矽，平均粒徑：2.0μm) ・填料2(15SM-E13，股份有限公司Admatechs製，3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理二氧化矽，平均粒徑：1.5μm) ・填料3(SE2200-SME，股份有限公司Admatechs製，3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理二氧化矽，平均粒徑：0.6μm) ・填料4(SE2200-SEE、股份有限公司Admatechs製，3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理二氧化矽，平均粒徑：0.6μm) ・填料5(SE1050-SMO，股份有限公司Admatechs製，3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理二氧化矽，平均粒徑：0.3μm) ・填料6(40SM-E2，股份有限公司Admatechs製，3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷表面處理二氧化矽，平均粒徑：4μm)
實施例及比較例中所使用之其他成分係如以下所述。 ・3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM403，信越化學工業股份有限公司製) ・3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷(KBE9007N，信越化學工業股份有限公司製) ・碳黑(黑4，獵戶座工程碳股份有限公司製) ・改質矽氧(SF8421，東麗道康寧公司製) ・酚系硬化劑(MEH8000，UBE股份有限公司製，烯丙基酚) ・胺系硬化劑(Ethacure 100，雅寶日本股份有限公司製，二乙基甲苯二胺)
對於實施例及比較例之環氧樹脂組成物進行如以下之操作來測量黏度。並且，進行注入性、空孔發生率、信賴性、及線膨脹係數之評價。評價結果係一併記載於表1~4。
＜黏度＞ 關於各環氧樹脂組成物之剛調製後之黏度(初期黏度、單位：Pa・s)，測量使用布氏黏度計，以25℃、50rpm及5rpm使環氧樹脂組成物旋轉1分鐘時之環氧樹脂組成物之黏度。從取得之50rpm與5rpm之黏度之數值，求出觸變指數(TI：(5rpm處之黏度)/(50rpm處之黏度))。
＜注入性＞ 在載玻片上，以1cm間隔來配置2枚之間隙帶(gap tape)(不鏽鋼(SUS)製，厚度：15μm)。從其上方蓋上另一載玻片，以夾子固定2枚之載玻片。藉此操作而製作出包含具有寬度1cm、高度15μm之間隙之2枚載玻片的試驗片。將該試驗片放置在設定成90℃之加熱板上，對載玻片內之間隙之一端塗佈各環氧樹脂組成物。其後，對於各環氧樹脂組成物測量注入距離抵達20mm為止之時間(min)。實施該程序2次，將測量值之平均值作為注入性之評價結果。
＜空孔產生率＞ 在基板(WALTS-KIT FC150-0103JY2×2(SAC)，Walts公司製)上安裝矽晶片(WALTS-TEG FC150JY(PI)，Walts公司製)。藉由對該基板塗佈各環氧樹脂組成物，並實施在180℃下60分鐘之加熱硬化而取得試驗片。製作出5個該試驗片。其後，藉由超音波探傷裝置(掃描型超音波顯微鏡，Fine SAT FS300 III)，觀察各環氧樹脂組成物，並測量存在有空孔(泡)之試驗片之個數。 尚且，空孔之產生率係以1/5以下(各試驗片5個中1個以下)為佳。
＜信賴性＞ 對於上述之空孔產生率中所使用之試驗片，在JEDEC Level 3(30℃，60%RH，168小時)之條件下，實施預調節測試(Preconditioning test)。其後，對於試驗片，在情況B (Condition B)之條件下，進行熱循環(Thermal cycle)(-55℃~125℃)1,000循環。其後，藉由顯微鏡(倍率：10倍)來觀察試驗片之圓角部之各環氧樹脂組成物，並測量產生圓角龜裂之試驗片個數。 尚且，圓角龜裂之產生率係以2/5(各試驗片5個中2個以下)為佳。
＜線膨脹係數＞ 藉由將各環氧樹脂組成物注入矽氧橡膠之模具，實施在180℃下60分鐘之加熱硬化，而取得試驗片(直徑8mm，高度20mm)。對於該試驗片，藉由TMA(熱機械分析裝置，TMA4000SA，BRUKER・AXS公司製)，以會實現從室溫至220℃為止每分鐘20℃之升溫的方式來實施退火處理。其後，在會實現從-30℃至230℃為止每分鐘5℃之升溫之條件下，使用壓縮荷重法測量線膨脹係數。作為線膨脹係數之計測條件，將CTE1設為10℃至30℃之範圍，將CTE2設為180℃至200℃之範圍來進行計測。
如表1~3所示般，清楚發現實施例之環氧樹脂組成物之注入性及信賴性之評價為良好。相對於此，填料之含量為78質量%之比較例1之環氧樹脂組成物之注入性之評價結果為25分鐘，注入性為不良。又，填料之含量為50.0質量%之比較例2之環氧樹脂組成物之信賴性評價結果為4/5，信賴性為不良。且，不含有聚烷二醇型環氧樹脂之比較例3及4之信賴性評價結果皆為5/5，信賴性為不良。不包含含有氮原子之雜環化合物，且使用胺系硬化劑之比較例5之線膨脹係數之評價為不良，且信賴性之評價為不良。 由以上可清楚發現含有聚烷二醇型環氧樹脂、含有氮原子之雜環化合物及填料，且填料之含量相對於環氧樹脂組成物之總量為55質量%以上且未滿77質量%之環氧樹脂組成物為兼具注入性與信賴性之環氧樹脂組成物。
說明了本揭示之實施形態及實施例。該等係被呈現作為例者，而並非係意指藉由該等來限定本揭示之技術範圍者。實施形態係能以其他各種形態來實施，在不超出本揭示之要旨範圍，皆能對於實施形態進行各種省略、取代、及變更。實施形態及其變形係被包含在本揭示之技術範圍及要旨內，同樣地也係被包含於申請專利範圍記載之技術思想及其均等範圍者。

Claims (11)

  1. 一種環氧樹脂組成物，其含有 環氧樹脂、 含有氮原子之雜環化合物，及 填料； 其中前述環氧樹脂含有至少聚烷二醇型環氧樹脂， 相對於前述環氧樹脂組成物之總量，其中前述填料之含量為55質量%以上且未滿77質量%。
  2. 如請求項1之環氧樹脂組成物，其中前述填料之平均粒徑為0.5μm~2.0μm。
  3. 如請求項1或2之環氧樹脂組成物，其中相對於前述環氧樹脂，前述聚烷二醇型環氧樹脂之含量為10質量%~30質量%。
  4. 如請求項1或2之環氧樹脂組成物，其中前述環氧樹脂組成物之氯量為1,300ppm以下。
  5. 如請求項1或2之環氧樹脂組成物，其中前述聚烷二醇型環氧樹脂為聚四亞甲基二醇型環氧樹脂。
  6. 如請求項1或2之環氧樹脂組成物，其中更含有選自環氧丙基胺型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、及脂肪族環氧樹脂之至少一種。
  7. 如請求項1或2之環氧樹脂組成物，其中前述含有氮原子之雜環化合物為選自2-苯基-4-甲基咪唑，及，2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1)’]-乙基-s-三嗪之至少一種。
  8. 如請求項1或2之環氧樹脂組成物，其中更含有酚系硬化劑。
  9. 如請求項1或2之環氧樹脂組成物，其係使用於密封凸塊間距為150μm以下之半導體晶片。
  10. 一種半導體裝置，其係藉由如請求項1或2之環氧樹脂組成物所密封者。
  11. 一種半導體裝置之製造方法，其具有： 在支撐體與配置於前述支撐體上之半導體元件之間隙填充如請求項8之環氧樹脂組成物的步驟，及 使前述環氧樹脂組成物硬化的步驟。
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