WO2010029726A1 - 半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物 - Google Patents

半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物 Download PDF

Info

Publication number
WO2010029726A1
WO2010029726A1 PCT/JP2009/004447 JP2009004447W WO2010029726A1 WO 2010029726 A1 WO2010029726 A1 WO 2010029726A1 JP 2009004447 W JP2009004447 W JP 2009004447W WO 2010029726 A1 WO2010029726 A1 WO 2010029726A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resin
semiconductor device
resin composition
substrate
semiconductor element
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/004447
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
北村昌弘
Original Assignee
住友ベークライト株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友ベークライト株式会社 filed Critical 住友ベークライト株式会社
Priority to US13/060,182 priority Critical patent/US20110147954A1/en
Priority to CA2736983A priority patent/CA2736983A1/en
Priority to JP2010528617A priority patent/JPWO2010029726A1/ja
Priority to CN200980135498XA priority patent/CN102150261A/zh
Publication of WO2010029726A1 publication Critical patent/WO2010029726A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/1815—Shape
    • H01L2924/1816—Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body
    • H01L2924/18161—Exposing the passive side of the semiconductor or solid-state body of a flip chip

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device and a resin composition used for the semiconductor device.
  • an underfill material is injected and filled in a gap between the semiconductor element and the substrate electrically joined by bumps in order to improve reliability.
  • the underfill material is generally composed of a curable resin, a curing agent, a filler, and a low-stress material, and fills gaps between semiconductor elements, interposers, and bumps of a semiconductor device using a capillary phenomenon.
  • Patent Document 1 describes an underfill material containing a low-stress material.
  • Patent Document 2 discloses that by adding a low-stress material to the epoxy resin composition for sealing, the elastic modulus of the cured product is adjusted to a predetermined range to improve adhesion and reliability. It is disclosed.
  • An object of the present invention is to improve the reliability of a semiconductor device having excellent adhesion between an underfill material and a mold material constituting the semiconductor device and preventing internal defects in the semiconductor device having the above structure.
  • [1] First obtained by curing a substrate, a semiconductor element provided on at least one side of the substrate, a first resin composition filling the space between the substrate, the semiconductor element, and the semiconductor element. 1 resin, the substrate, and the first resin, and after the first resin composition is cured, the second resin composition is cured, and the second resin is obtained.
  • the semiconductor device is characterized in that an adhesive strength between the first resin and the second resin is 18 MPa or more at room temperature.
  • the adhesive strength is 3 MPa or more at 260 ° C.
  • the semiconductor device includes an epoxy resin that is liquid at room temperature.
  • the first resin composition includes a bisphenol-type epoxy resin.
  • the first resin composition includes a polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups in one molecule.
  • Semiconductor device [8] The semiconductor device according to any one of [1] to [7], wherein the first resin further includes a curing agent and a filler, and excludes a low-stress material.
  • the low-stress material is solid rubber, liquid rubber, or elastomer.
  • the adhesive strength is 20 MPa or more at room temperature.
  • the adhesive strength is 4 MPa or more at 260 ° C.
  • the adhesive strength is 9 MPa or more at 175 ° C.
  • the semiconductor device characterized by the above-mentioned.
  • the adhesiveness between the first resin and the second resin can be improved, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device of the present invention.
  • the semiconductor device 1 of the present invention includes a substrate 2, a semiconductor element 3 provided on at least one side of the substrate 2, a first resin composition that fills a space between the substrate 2, the semiconductor element 3, and the semiconductor element 3.
  • the first resin 4 obtained by curing the substrate, the substrate 2 and the first resin 4 are covered, the first resin composition is cured, and then the second resin composition is cured. 2 resin 5.
  • the semiconductor element 3 and the substrate 2 are connected by the protruding electrode 6.
  • the present invention is characterized in that the adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 is 18 MPa or more at room temperature.
  • the adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 is 18 MPa or more at room temperature.
  • the internal stress of the semiconductor device 1 increases when the semiconductor device 1 is cooled from the curing temperature to room temperature.
  • the interface adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 is high at room temperature, the interface peeling between the first resin 4 and the second resin 5 due to an increase in internal stress can be prevented, and the semiconductor device 1 reliability can be improved.
  • the adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 at room temperature is more preferably 20 MPa or more, and further preferably 24 MPa or more. Thereby, the reliability of the semiconductor device 1 can be further improved.
  • the adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 is preferably 3 MPa or more at 260 ° C. 260 ° C. is the maximum temperature of the reflow furnace when lead-free bumps are reflow-connected.
  • the interface adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 is high at 260 ° C., the heat resistance reliability of the semiconductor device 1 Can be improved.
  • the adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 at 260 ° C. is more preferably 3.5 MPa or more, and further preferably 4 MPa or more. Thereby, the heat resistance reliability of the semiconductor device 1 can be further improved.
  • the adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 is preferably 7 MPa or more at 175 ° C. 175 ° C. is a general post-curing temperature of the second resin 5.
  • the interfacial adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 is high at the post-curing temperature, when the second resin composition is cured, it exhibits high adhesion to the first resin 4.
  • the reliability of the semiconductor device can be improved.
  • the adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 at 175 ° C. is more preferably 8.5 MPa or more, and further preferably 9 MPa or more. Thereby, the reliability of the semiconductor device 1 can be further improved.
  • the semiconductor device 1 by maintaining high adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 in such a wide temperature range, the semiconductor device 1 is high even in a severe environment with a large temperature change. Reliability can be demonstrated. In particular, in the present invention, the reliability of the semiconductor device 1 can be further improved by satisfying two or more of the above-mentioned adhesive strengths at 260 ° C., 175 ° C. and room temperature.
  • the measuring method of adhesive strength is not specifically limited, In this invention, it measured with the following measuring method.
  • a first resin composition is applied on a 4-inch wafer (thickness: 525 ⁇ m) at room temperature, spin-coated, the first resin composition is cured by a predetermined method, and a first resin is produced on the wafer. did. Thereafter, the semiconductor element was separated into pieces by dicing, and a second resin was produced at the center of the surface of the first resin to obtain a measurement sample. Note that plasma treatment may be performed as necessary after being separated into semiconductor elements.
  • the shear strength at room temperature and the thermal shear strength (175 ° C., 260 ° C.) of the first resin and the second resin were measured with an automatic adhesive force measuring apparatus.
  • the first resin 4 is a resin obtained by curing the first resin composition, and has a function of improving the connection reliability between the substrate 2 and the semiconductor element 3.
  • the first resin composition includes a polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups in one molecule as the first curable resin.
  • polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups in one molecule examples include 4- (2,3-epoxypropoxy) -N, N-bis (2,3-epoxypropyl) -2-methylaniline, Aromatic glycidylamine type epoxy resins such as N, N-bis (2,3-epoxypropyl) -4- (2,3-epoxypropoxy) aniline, polyfunctional orthocresol novolac type epoxy resins, polyfunctional dicyclo Examples thereof include a pentadiene type epoxy resin and a polyfunctional trisphenylmethane type epoxy resin.
  • the curing of the first resin composition can be further strengthened, and the adhesion between the first resin 4, the substrate 2, and the semiconductor element 3 can be enhanced. Therefore, the adhesive strength between the first resin 4 and the second resin 5 can also be increased by sealing with the second resin composition described below.
  • these polyfunctional epoxy resins having three or more epoxy groups in one molecule can be used either in liquid form or solid form at room temperature, but when using a solid form at room temperature, It is preferable to use a liquid obtained by mixing with a liquid epoxy resin.
  • the epoxy resin that is liquid at room temperature include bisphenol-based diglycidyl ethers, glycidyl ether that is liquid at room temperature obtained by reaction of phenol novolac and epichlorohydrin, aromatic glycidylamine epoxy resin, and liquid at room temperature.
  • the first resin composition may further contain the following first curable resin and a first curing agent component.
  • the first curable resin examples include phenol novolak resins, cresol novolak resins, novolak type phenol resins such as bisphenol A novolak resins, phenol resins such as resol type phenol resins, phenol novolac type epoxy resins, and cresol novolak type epoxy resins.
  • Novolak type epoxy resin such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, N, N-diglycidylaniline, N, N-diglycidyl toluidine, diaminodiphenylmethane type glycidylamine, aminophenol type Aromatic glycidylamine type epoxy resin such as glycidylamine, hydroquinone type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, stilbene type epoxy resin Triphenolmethane type epoxy resin, triphenolpropane type epoxy resin, alkyl modified triphenolmethane type epoxy resin, triazine nucleus-containing epoxy resin, dicyclopentadiene modified phenol type epoxy resin, naphthol type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, phenylene and Phenol aralkyl type epoxy resins having a biphenylene skeleton, aralkyl type epoxy resins such as naphthol aralkyl type epoxy resins having a pheny
  • Aliphatic epoxy resin such as cycloaliphatic epoxy Epoxy resin such as silicone-modified epoxy resin having disiloxane structure
  • examples include a resin having a triazine ring such as a urea (urea) resin, a melamine resin, an unsaturated polyester resin, a bismaleimide resin, a polyurethane resin, a diallyl phthalate resin, a silicone resin, a resin having a benzoxazine ring, and a cyanate ester resin. These may be used alone or in combination.
  • liquid crystalline epoxy resin such as dihydroxy naphthalene diglycidyl ether or tetramethylbiphenol diglycidyl ether which can be liquefied at room temperature but crystallized when the purity is high, is mixed with the above liquid epoxy resin. You can also use what you did.
  • a liquid obtained by mixing a liquid epoxy resin at room temperature with a solid epoxy resin at room temperature may be used.
  • content of the said solid epoxy resin is not specifically limited, 50 weight% or less of the said whole epoxy resin is preferable, and 20 weight% or less is especially preferable. It becomes easy to control the hardened
  • an epoxy resin means the monomer, oligomer, and polymer generally which have 2 or more of epoxy groups in 1 molecule here.
  • the content of the first curable resin is not particularly limited, but is preferably 4 to 70% by weight, and particularly preferably 10 to 50% by weight, based on the entire first resin composition.
  • the content is equal to or higher than the lower limit value, it is possible to suppress a decrease in workability and fluidity, and when the content is equal to or lower than the upper limit value, heat cycle resistance (crack resistance and prevention of solder deformation) can be improved.
  • the first curing agent examples include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), and metaxylylene diamine (MXDA), diaminodiphenylmethane (DDM), m-phenylenediamine (MPDA),
  • amine-based curing agents such as polyamine compounds including dicyandiamide (DICY) and organic acid dihydrazide, phenol novolac resins, cresol novolacs
  • Novolak type phenolic resin such as resin, modified phenolic resin such as triphenolmethane type phenolic resin, terpene modified phenolic resin, dicyclopentadiene modified phenolic resin, phenylene and / or Phenol hardeners such as phenol aralkyl resins having a biphenylene skeleton, aralkyl type phenol resin
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 2 represents any of H, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and an electron-withdrawing group.
  • R 1 and R 2 are different from each other.
  • N is an integer.
  • a curing agent that is liquid at room temperature is preferable. Thereby, the fluidity
  • the content of the first curing agent is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 3 to 40% by weight, based on the entire first resin composition. When the content is within the above range, the first resin composition is particularly efficiently cured.
  • the first resin composition is not particularly limited, but preferably contains an inorganic filler. Thereby, moisture resistance and heat cycle resistance (crack resistance and solder deformation prevention) can be improved.
  • the inorganic filler examples include silicates such as talc, fired clay, unfired clay, mica, and glass, oxides such as titanium oxide, alumina, silica, and fused silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, and hydrotalcite.
  • carbonates, hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sulfates or sulfites such as barium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfite, zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, boron
  • borates such as calcium oxide and sodium borate, and nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and silicon nitride.
  • silica and fused silica are preferable, and spherical fused silica is particularly preferable. Thereby, fluidity
  • the average particle diameter of the inorganic filler is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or less, and particularly preferably 5 ⁇ m or less. When the average particle diameter is within the above range, the filling property of the first resin composition can be particularly improved.
  • the first resin composition fills the gap between the semiconductor element of the semiconductor device and the substrate using a capillary phenomenon or the like, and the gap is often 150 ⁇ m or less. Therefore, in order to ensure the fluidity of the first resin composition in the gap, the inorganic filler used in the first resin composition is preferably within the above range.
  • the content of the inorganic filler contained in the first resin composition is not particularly limited, but is preferably 30 to 90% by weight, and particularly preferably 40 to 75% by weight, based on the entire first resin composition.
  • the content is equal to or higher than the lower limit value, it is possible to suppress a decrease in heat cycle resistance (crack resistance and solder deformation prevention), and when the content is equal to or lower than the upper limit value, workability and fluidity are improved.
  • the total content of the first curable resin, the first curing agent, and the inorganic filler is not particularly limited, but is preferably 95% by weight or more, and particularly 97 to 99% by weight of the entire first resin composition. % Is preferred.
  • the adhesiveness at the interface between the first resin 4 and the second resin 5 is particularly excellent. The reason is that it is possible to prevent a component that lowers the adhesiveness of the second resin 5 from oozing out on the surface of the first resin 4.
  • the first resin composition preferably does not contain a low stress material.
  • the low-stress material prevents the occurrence of cracks in the sealed portion by relaxing the stress of the cured product of the resin composition.
  • the low-stress material may be an elastic body such as rubber, and may be solid rubber, liquid rubber, or elastomer (rubber elastic body).
  • rubber elastic body such as rubber, and may be solid rubber, liquid rubber, or elastomer (rubber elastic body).
  • the first resin composition preferably contains a polyfunctional epoxy resin having 3 or more epoxy groups in the molecule and does not contain a low stress material.
  • the low stress material may ooze out on the resin surface due to the low stress material, but in the present invention, the adhesion with the second resin can be improved by not using the low stress material.
  • additives such as a curing accelerator, a coupling agent, a pigment, a dye, a leveling agent, an antifoaming agent, and a solvent can be mixed as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the second resin 5 is a resin obtained by curing the second resin composition, and has a function of protecting the semiconductor element 3.
  • the second resin composition contains a second curable resin and a second curing agent.
  • Examples of the second curable resin include phenol novolac resins, cresol novolac resins, novolac type phenol resins such as bisphenol A novolac resins, phenol resins such as resol type phenol resins, phenol novolac type epoxy resins, and cresol novolac type epoxy resins.
  • Novolak type epoxy resin such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, hydroquinone type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, stilbene type epoxy resin, triphenolmethane type epoxy resin, alkyl-modified tri Phenolmethane type epoxy resin, triazine nucleus-containing epoxy resin, dicyclopentadiene modified phenol type epoxy resin, naphthol type epoxy Epoxy resins such as fats, naphthalene type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins having a phenylene and / or biphenylene skeleton, aralkyl type epoxy resins such as naphthol aralkyl type epoxy resins having a phenylene and / or biphenylene skeleton, urea (urea) resins , Resin having triazine ring such as melamine resin, unsaturated polyester resin, bismaleimide resin, polyurethane resin, diallyl phthalate resin, silicone resin, resin having
  • the epoxy resin means all monomers, oligomers and polymers having two or more epoxy groups in one molecule.
  • an epoxy resin is preferable.
  • electrical characteristics can be improved.
  • the fluidity that can be molded can be maintained even when a large amount of inorganic filler is added.
  • the content of the second curable resin is not particularly limited, but is preferably 3 to 30% by weight, and particularly preferably 5 to 20% by weight, based on the entire second resin composition.
  • the content is equal to or higher than the lower limit, a decrease in fluidity can be suppressed and the semiconductor element can be sealed well. Moreover, the fall of solder heat resistance can be suppressed by setting it as the said upper limit or less.
  • the second curing agent examples include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), and metaxylylenediamine (MXDA), diaminodiphenylmethane (DDM), m-phenylenediamine (MPDA),
  • aromatic polyamines such as diaminodiphenylsulfone (DDS)
  • amine curing agents such as polyamine compounds including dicyandiamide (DICY) and organic acid dihydralazide
  • phenolic curing agents such as novolac-type phenolic resins and phenolic polymers (phenolic)
  • alicyclic acid anhydrides liquid acid anhydrides
  • HHPA hexahydrophthalic anhydride
  • MTHPA methyltetrahydrophthalic anhydride
  • TMA trimellitic anhydride
  • PMDA pyro anhydride Lit acid
  • acid anhydride curing agents
  • the second curing agent is not particularly limited, but it is preferable to use a curing agent having a phenolic hydroxyl group. Since the curing agent having a phenolic hydroxyl group can easily control the reaction of the second resin as compared with other curing agents, it is possible to ensure good fluidity when manufacturing a semiconductor device. . In addition, the curing agent having a phenolic hydroxyl group can be highly filled with an inorganic filler since its reactivity control is easy. Therefore, the excellent reliability of the semiconductor device can be ensured.
  • the curing agent having a phenolic hydroxyl group is a monomer, oligomer or polymer in general having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, and its molecular weight and molecular structure are not particularly limited. Specifically, it has a novolak type phenol resin such as phenol novolac resin or cresol novolak resin, a modified phenol resin such as triphenolmethane type phenol resin, terpene modified phenol resin or dicyclopentadiene modified phenol resin, phenylene and / or biphenylene skeleton.
  • a novolak type phenol resin such as phenol novolac resin or cresol novolak resin
  • a modified phenol resin such as triphenolmethane type phenol resin, terpene modified phenol resin or dicyclopentadiene modified phenol resin, phenylene and / or biphenylene skeleton.
  • phenol aralkyl resins examples thereof include phenol aralkyl resins, aralkyl type phenol resins such as naphthol aralkyl resins having a phenylene and / or biphenylene skeleton, and bisphenol compounds. These may be used alone or in combination.
  • the content of the second curing agent is not particularly limited, but is preferably 2 to 10% by weight, particularly preferably 4 to 7% by weight, based on the entire second resin composition.
  • the content is not less than the lower limit, the fluidity is improved, and the adhesion with the first resin can be improved.
  • the amount is not more than the above upper limit value, an increase in moisture absorption can be suppressed and adhesion with the first resin after reflow can be improved.
  • the second curable resin is an epoxy resin
  • a curing agent having a phenolic hydroxyl group is preferably used as the second curing agent, and in that case, the epoxy resin has an epoxy group and a phenolic hydroxyl group.
  • the equivalent ratio of the curing agent to the phenolic hydroxyl group is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 2.0, particularly preferably 0.7 to 1.5. When the equivalence ratio is within the above range, the curability and moisture resistance reliability are particularly excellent.
  • the second curable resin and the first curable resin are not particularly limited, but are preferably the same type of curable resin. Thereby, the adhesiveness of the interface of 2nd resin and 1st resin can be improved especially.
  • Examples of the same type of curable resin include epoxy resins and phenol resins. Among these, epoxy resins are preferable. Thereby, it is excellent in both heat resistance and an electrical property.
  • the second resin composition is not particularly limited, but preferably contains an inorganic filler.
  • the inorganic filler include silica powders such as talc, baked clay, unfired clay, mica, glass and the like, titanium oxide, alumina, fused silica (fused spherical silica, fused crushed silica), crystalline silica, and the like.
  • the aforementioned inorganic fillers may be used alone or in combination.
  • silica powders such as fused silica and crystalline silica are preferable, and spherical fused silica is particularly preferable.
  • the shape of the inorganic filler is not particularly limited, but is preferably a true sphere and preferably has a broad particle size distribution. Thereby, the fluidity
  • the content of the inorganic filler contained in the second resin composition is not particularly limited, but is preferably 20 to 95% by weight, and particularly preferably 30 to 90% by weight, based on the entire second resin composition.
  • the content is not less than the lower limit, a decrease in moisture resistance is suppressed, and when the content is not more than the upper limit, good fluidity can be maintained.
  • the second resin composition includes diazabicycloalkenes such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and derivatives thereof, tributylamine, and the like within a range not to impair the object of the present invention.
  • Amine compounds such as benzyldimethylamine, imidazole compounds such as 2-methylimidazole, organic phosphines such as triphenylphosphine and methyldiphenylphosphine, tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium / tetrabenzoate borate, tetraphenyl Tetra-substituted phosphonium tetra, such as phosphonium tetranaphthoic acid borate, tetraphenylphosphonium tetranaphthoyloxyborate, tetraphenylphosphonium tetranaphthyloxyborate Curing accelerators such as exchange borates, silane coupling agents such as epoxy silane, mercapto silane, amino silane, alkyl silane, ureido silane, vinyl silane, cups such as titanate coupling agent, aluminum
  • the second resin composition used in the present invention is not particularly limited, but an area-mount type semiconductor epoxy resin encapsulant is suitable for a single-side encapsulated semiconductor device as shown in FIGS.
  • Examples include G750 series, G760 series, G770 series, and G790 series manufactured by Sumitomo Bakelite, which are epoxy resin sealing materials.
  • a semiconductor element 3 is disposed on a substrate 2 so as to face each other through a gap, and is connected by a protruding electrode 6, and the gap between the semiconductor element 3 and the substrate 2 is defined as a first resin composition. After sealing with, the periphery is further sealed with the second resin composition.
  • the semiconductor device of the present invention can also be applied to a semiconductor device having a configuration other than that shown in FIG.
  • Examples of semiconductor devices having other configurations include those shown in FIGS. 2 to 4 are schematic views of a semiconductor device having another configuration. In the following, the description will focus on differences from the semiconductor device shown in FIG.
  • a semiconductor element 3 is disposed on a substrate 2 with a gap interposed therebetween, and is connected by a protruding electrode 6.
  • the gap between the semiconductor element 3 and the substrate 2 is defined as a first resin composition.
  • the semiconductor element 3 is disposed on the substrate 2 with a gap therebetween, and is connected by the protruding electrode 6, and the gap between the semiconductor element 3 and the substrate 2 is defined as a first resin composition.
  • another semiconductor element 3a is mounted on the upper surface of the semiconductor element 3 via an adhesive, an adhesive film or the like (not shown), and wire bonding is performed from the semiconductor element 3a with the wire 7, What is connected to the substrate 2 is sealed with the second resin composition.
  • the second resin 5 is also formed on the side of the substrate 2 opposite to the side on which the semiconductor element 3 is mounted. 2 to 4, the resin compositions of the first resin 4 and the second resin 5 are the same as those of the semiconductor device 1 shown in FIG.
  • the present invention can be suitably used for the one in which only one surface of the substrate 2 is sealed with the second resin composition as shown in FIGS. That is, compared with the case where the second resin composition seals both surfaces of the substrate 2, the amount of warpage with respect to the temperature change of the semiconductor device becomes larger in the case of single-side sealing. Therefore, the stress applied to the laminated interface between the first resin 4 and the second resin 5 is large, and a stronger adhesive force is required.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of a method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the present invention.
  • a method for manufacturing the semiconductor device 1 As a method for manufacturing the semiconductor device 1, a method having a semiconductor element 3 provided in advance on one side of the substrate 2 as shown in FIG. 5A can be used.
  • the first resin composition is filled in the gap 8 between the substrate 2 and the semiconductor element 3 provided on one side of the substrate 2.
  • a method for filling the first resin composition a semiconductor device is placed on a hot plate, and an injector such as a syringe containing the first resin composition is used to remove the first resin composition from the semiconductor element. And a method of filling the gap 8 by capillary action.
  • the first thermosetting resin, the first curing agent, and the like are mixed with, for example, a roll or a planetary mixer, and are preferably vacuum degassed.
  • the viscosity of the first resin composition (filling liquid) is not particularly limited, but the viscosity is 0.5 Pa ⁇ s or more, more preferably 1 Pa ⁇ s or more. Thereby, it can suppress that a resin composition dripping from the discharge outlet of a filling device. On the other hand, the viscosity is 500 Pa ⁇ s or less, more preferably 200 Pa ⁇ s or less. Thereby, good fluidity is obtained.
  • the viscosity can be evaluated at a measurement condition of 0.5 to 5 rpm using, for example, a Brookfield viscometer, E type viscometer or the like at room temperature (25 ° C.).
  • the first resin composition is cured.
  • the method for curing the first resin composition include a heating method and a light irradiation method.
  • the heating conditions of the heating method are not particularly limited, but are preferably 140 to 180 ° C. and 10 to 180 minutes, particularly 150 to 165 ° C. and 30 to 120 minutes. When the heating condition is not less than the lower limit value, it can be cured sufficiently, and when it is within the upper limit value, productivity can be improved.
  • the semiconductor element 3 and the first resin 4 obtained by curing the first resin composition are sealed with a second resin so as to surround both.
  • Examples of the method of sealing with the second resin composition include molding methods such as transfer molding, compression molding, and injection molding.
  • the second resin composition is obtained by mixing the raw materials sufficiently uniformly using, for example, a mixer, and then melt-kneading with a kneader such as a hot roll, a kneader, or an extruder, and pulverizing after cooling.
  • a kneader such as a hot roll, a kneader, or an extruder
  • the viscosity at the time of sealing with a 2nd resin composition is not specifically limited, It is 30 poise or more, More preferably, it is 50 poise or more. Thereby, favorable fluidity
  • the viscosity is 300 poise or less, more preferably 200 poise or less. Thereby, generation
  • the viscosity can be determined by, for example, a Koka flow tester.
  • the second resin composition is cured.
  • the method for curing the second resin composition include a heating method and a light irradiation method.
  • the heating conditions of the heating method are not particularly limited, but are preferably 160 to 185 ° C. for 30 to 180 seconds, particularly 170 to 185 ° C. and 50 to 120 seconds.
  • the heating condition By setting the heating condition to be equal to or higher than the lower limit value, it is possible to suppress the occurrence of mold release defects such as removal of runners, and by setting the heating condition to be within the upper limit value, the molding cycle time can be shortened and the productivity is improved.
  • the second resin composition is heat-cured, it is also preferable that the second resin composition is further post-cured by heating.
  • plasma treatment may be performed before sealing the second resin composition.
  • plasma treatment removal of a component that lowers the adhesion of the second resin 5 that has exuded to the surface of the first resin 4 and surface roughening of the first resin 4 are performed. Better adhesion can be obtained at the interface between the resin 4 and the second resin 5.
  • the semiconductor device 1 is obtained by the manufacturing method as described above.
  • the second resin 5 completely seals the periphery of the semiconductor element 3 from one side of the substrate 2 has been described, but the present invention is not limited to this. That is, for example, when surrounding at least the entire periphery of the side of the semiconductor element 3, the second resin 5 may be sealed on both surfaces of the substrate 2.
  • Example 1 (1) Production of first resin composition Bisphenol F type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., RE-403S, epoxy equivalent 165) 11.8% by weight and 4- (2,3- 11.8% by weight of epoxy propoxy) -N, N-bis (2,3-epoxypropyl) -2-methylaniline (Sumitomo Chemical Co., ELM-100, epoxy equivalent 100), and 3, 12.1% by weight of 3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane (Nippon Kayaku, Kayahard AA, equivalent 63.5) and spherical silica (manufactured by Admatechs, SO-E3, average particle) 1 ⁇ m in diameter) 63.0% by weight, 1.2% by weight of ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-403) as a coupling agent, and carbon as a pigment
  • Second Resin Composition As a second resin composition, Sumicon EME-G770 (manufactured by Sumitomo Bakelite), an epoxy resin sealing material, was used.
  • the semiconductor elements and substrates used are as follows.
  • As the substrate a substrate on which a semiconductor element was previously formed was used.
  • the semiconductor element uses a size of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 0.35 mmt, the substrate is a 352 pBGA (size 35 mm ⁇ 35 mm ⁇ 0.56 mmt bismaleimide / triazine resin / glass cloth substrate, and the gate and runner are gold-plated. Used).
  • the semiconductor element and the substrate used were bonded to a peripheral (a shape having a bump only on the outer peripheral portion) by 176 solder bumps. The height of the solder bump was 0.05 mm.
  • silicon nitride was used for the protective film of the semiconductor element
  • PSR4000 manufactured by Taiyo Ink Manufacturing Co., Ltd. was used for the solder resist on the substrate.
  • the substrate on which the above-described semiconductor element is mounted is heated on a hot plate at 110 ° C., and the first resin composition is dispensed and filled on one side of the semiconductor element, and the first resin composition is placed in an oven at 150 ° C. for 120 minutes. Was cured to obtain a first resin.
  • AP-1000 manufactured by March Plasma Systems was used, and processing was performed under the conditions of gas type: Ar, gas flow rate: 200 sccm, processing strength: 400 W, processing time: 120 s, and direct plasma mode.
  • Adhesive strength The first resin composition prepared above is applied onto a 4-inch wafer (thickness: 525 ⁇ m) at room temperature, spin-coated, and the first resin composition is cured in an oven at 150 ° C. for 120 minutes. A first resin was produced on the wafer. Thereafter, it was separated into 6 mm ⁇ 6 mm pieces by dicing, and plasma treatment was performed.
  • a plasma apparatus AP-1000 manufactured by March Plasma Systems was used, and processing was performed under the conditions of gas type: Ar, gas flow rate: 200 sccm, processing strength: 400 W, processing time: 120 seconds, and direct plasma mode.
  • a second resin molded product having a height of 2 mm ⁇ 2 mm and a height of 5 mm is transferred and molded at the center of the first resin surface of 6 mm ⁇ 6 mm at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 7.8 MPa, and a curing time of 2 minutes.
  • post-curing was performed at 175 ° C. for 2 hours to produce a second resin, which was used as a measurement sample.
  • the shear strength at room temperature and the shear strength during heating (175 ° C., 260 ° C.) of the second resin and the first resin were measured.
  • the unit is MPa. The obtained results are shown in Table 1.
  • solder heat resistance is 10 using each of the two types of semiconductor devices obtained above, moisture absorption treatment (30 ° C., 60%, 192 hours), reflow resistance test (JEDEC 260 ° C. condition) 3 After the thermal shock test (-55 ° C, 30 minutes to 125 ° C, 30 minutes, 1,000 cycles), the peel-off state between the semiconductor element and the first resin, and the underfill material (first resin) And the peeling state of the molding material (second resin) was observed and evaluated.
  • Each code is as follows.
  • X1 The semiconductor element and the first resin are not separated, but the first resin and the second resin are separated.
  • X2 The semiconductor element and the first resin are separated, but the first resin and the second resin are not separated.
  • X3 The semiconductor element and the first resin are separated, and the first resin and the second resin are also separated.
  • Example 2 The same procedure as in Example 1 was performed except that Sumicon EME-G760 (manufactured by Sumitomo Bakelite), an epoxy resin sealing material, was used as the second resin composition.
  • Sumicon EME-G760 manufactured by Sumitomo Bakelite
  • Example 3 The same procedure as in Example 1 was performed except that Sumicon EME-G790 (manufactured by Sumitomo Bakelite), an epoxy resin sealing material, was used as the second resin composition.
  • Sumicon EME-G790 manufactured by Sumitomo Bakelite
  • Example 4 The same procedure as in Example 1 was conducted except that the first resin composition was mixed as follows.
  • the first curable resin bisphenol F type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku, RE-403S, epoxy equivalent 165) 9.5% by weight and 4- (2,3-epoxypropoxy) -N, N-bis (2 , 3-epoxypropyl) -2-methylaniline (Sumitomo Chemical, ELM-100, epoxy equivalent 100) 9.5% by weight and liquid polyphenol (Maywa Kasei, MEH-8000H, hydroxyl equivalent) as the first curing agent 141) 16.5% by weight, spherical silica (manufactured by Admatechs, SO-E3, average particle diameter 1 ⁇ m) 63.0% by weight as inorganic filler, and ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane (as coupling agent) Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-403) 0.9% by weight and carbon black (Mitsubishi
  • Example 5 The same procedure as in Example 1 was conducted except that the first resin composition was mixed as follows.
  • the first curable resin 15.7 wt% of bisphenol F type epoxy resin (Nippon Kayaku, RE-403S, epoxy equivalent 165) and N, N-bis (2,3-epoxypropyl) -4- (2 , 3-epoxypropoxy) aniline (manufactured by Japan Epoxy Resin, jER-630) 8.5% by weight, and 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane (manufactured by Nippon Kayaku, Kayahard AA, equivalent 63.5) 11.5% by weight, spherical silica (manufactured by Admatechs, SO-E3, average particle size 1 ⁇ m) 63.0% by weight as inorganic filler, and ⁇ -glycid as coupling agent 1.2% by weight of xylpropyltrimethoxysilane (KBE-403, manufactured by Shin
  • Example 1 The same procedure as in Example 1 was conducted except that the first resin composition was mixed as follows.
  • Bisphenol F type epoxy resin manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., RE-403S, epoxy equivalent 165) 26.6% by weight as the first curable resin and 3,3′-diethyl-4,4 ′ as the first curing agent -Diaminodiphenylmethane (manufactured by Nippon Kayaku, Kayahard AA, equivalent 63.5) 10.4% by weight and spherical silica (manufactured by Admatex, SO-E3, average particle size 1 ⁇ m) 60.0% by weight as an inorganic filler ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-403) 1.3% by weight as a coupling agent, and carbon black (Mitsubishi Chemical Co., Ltd., MA-600) 0.1% by weight as a pigment.
  • Bisphenol F type epoxy resin manufactured by Nippon
  • VTBN manufactured by Ube Industries, VTBNX1300X33
  • VTBNX1300X33 a low stress material
  • Examples 1 to 5 were excellent in the adhesion between the first resin and the second resin, indicating that the reliability of the semiconductor device was improved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

　本発明の半導体装置（１）は、基板（２）と、基板（２）の少なくとも一方側に設けられる半導体素子（３）と、基板（２）と、半導体素子（３）と、半導体素子（３）との間を充填する第１の樹脂組成物を硬化させて得られる第１の樹脂（４）と、基板（２）と、第１の樹脂（４）とを覆い、第１の樹脂組成物を硬化した後に、第２の樹脂組成物を硬化させて得られる第２の樹脂（５）を有している。本発明において、第１の樹脂（４）と第２の樹脂（５）との接着強度が、室温で１８ＭＰａ以上である。

Description

半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物
　本発明は、半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物に関する。
　近年、半導体素子の大型化、半導体装置の多ピン化、多様化に伴い、半導体素子などの周辺に使用される樹脂材料に対する信頼性の要求も厳しくなってきている。従来、リードフレームに半導体素子を接着し、樹脂で封止した半導体装置が主流であったが、近年では多ピン化の限界からボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）の様な半導体装置が増えている。ＢＧＡに搭載される半導体素子をインターポーザー（基板）に接続する方式には、ワイヤーボンドで半導体素子をインターポーザーに接続する方式、フリップチップで半導体素子をインターポーザーに接続する方式などがある。
　フリップチップで半導体素子をインターポーザーに接続する方式の半導体装置では、信頼性を高めるためにバンプで電気的に接合した半導体素子と基板との間隙にアンダーフィル材が注入、充填されている。
　アンダーフィル材は、一般的に硬化性樹脂、硬化剤、充填材、低応力材で構成され、毛細管現象などを利用して半導体装置の半導体素子、インターポーザー、バンプの間隙を充填する。例えば、特許文献１には、低応力材が含まれたアンダーフィル材が記載されている。また、特許文献２には、封止用エポキシ樹脂組成物に低応力材を添加することにより、その硬化物の弾性率を所定の範囲に調整して、密着性、信頼性を向上させることが開示されている。
　さらに近年では、フリップチップで半導体素子をインターポーザーに接続する方式の半導体装置の耐衝撃性や耐吸湿性を高めるために、半導体素子とインターポーザーとをアンダーフィル材で封止した後に、トランスファーモールド用封止材（以下、モールド材とする）により更に周囲を封止する半導体装置の開発が行われている（例えば、特許文献３参照）。
　しかし、アンダーフィル材を封止した後に、モールド材により更に半導体素子の周囲を封止して得られる半導体装置では、モールド材を封止した直後または温度変化の大きな厳しい環境下（リフロー後や厳しい冷熱サイクル環境下）において、アンダーフィル材とモールド材との界面で剥離が生じるという問題点があった。この界面に剥離が生じると、半導体素子やインターポーザーへの剥離の進展、半導体装置のクラック、水分の浸入などが発生し、信頼性が低下していた。また、従来のアンダーフィル材は、低応力材が含まれていたため、硬化物表面に低応力材が染み出す場合があった。そのため、アンダーフィル材とモールド材との密着性が低下するという問題があった。
特開２００３－２１２９６３号公報 特開２００４－２５６６４４号公報 特開２００１－３２６３０４号公報
　本発明の目的は、上記構造の半導体装置において、半導体装置を構成するアンダーフィル材とモールド材の接着性に優れ内部欠陥を防止して半導体装置の信頼性を向上することである。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
[１］基板と、前記基板の少なくとも一方側に設けられる半導体素子と、前記基板と、前記半導体素子と、前記半導体素子との間を充填する第１の樹脂組成物を硬化させて得られる第１の樹脂と、前記基板と、前記第１の樹脂とを覆い、前記第１の樹脂組成物を硬化した後に、第２の樹脂組成物を硬化させて得られる第２の樹脂と、を有し、前記第１の樹脂と前記第２の樹脂との接着強度が、室温で１８ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
[２］［１］に記載の半導体装置において、前記接着強度が、２６０℃で３ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
[３］基板と、前記基板の少なくとも一方側に設けられる半導体素子と、前記基板と、前記半導体素子との間を充填する第１の樹脂組成物を硬化させて得られる第１の樹脂と、前記基板と、前記半導体素子と、前記第１の樹脂とを覆い、前記第１の樹脂組成物を硬化した後に、第２の樹脂組成物を硬化させて得られる第２の樹脂と、を有し、前記第１の樹脂と前記第２の樹脂との接着強度が、２６０℃で３ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
[４］［１］乃至［３］いずれかに記載の半導体装置において、前記接着強度が、１７５℃で７ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
[５］［１］乃至［４］いずれかに記載の半導体装置において、前記第１の樹脂組成物は、室温で液状のエポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
[６］［１］乃至［５］いずれかに記載の半導体装置において、前記第１の樹脂組成物は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
[７］［１］乃至［６］いずれかに記載の半導体装置において、前記第１の樹脂組成物は、１分子中にエポキシ基を３つ以上有する多官能エポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
[８］［１］乃至［７］いずれかに記載の半導体装置において、前記第１の樹脂は、硬化剤、充填材をさらに含み、低応力材を除くことを特徴とする半導体装置。
[９］［８］に記載の半導体装置において、前記低応力材は、固形ゴム、液状ゴムまたはエラストマであることを特徴とする半導体装置。
[１０］［１］乃至［９］いずれかに記載の半導体装置において、前記接着強度が、室温で２０ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
[１１］［１］乃至［１０］いずれかに記載の半導体装置において、前記接着強度が、２６０℃で４ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
[１２］［１］乃至［１１］いずれかに記載の半導体装置において、前記接着強度が、１７５℃で９ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
[１３］基板と、前記基板の少なくとも一方側に設けられる半導体素子と、前記基板と、前記半導体素子との間を充填する第１の樹脂組成物を硬化させて得られる第１の樹脂と、前記基板と、前記半導体素子と、前記第１の樹脂とを覆い、前記第１の樹脂組成物を硬化した後に、第２の樹脂組成物を硬化させて得られる第２の樹脂と、を有し、前記第１の樹脂組成物は、１分子中にエポキシ基を３つ以上有する多官能エポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
[１４］［１３］に記載の半導体装置において、前記第１の樹脂は、硬化剤、充填材をさらに含み、低応力材を除くことを特徴とする半導体装置。
[１５］［１４］に記載の半導体装置において、前記低応力材は、固形ゴム、液状ゴムまたはエラストマであることを特徴とする半導体装置。
[１６］［１］乃至［１５］いずれかに記載の半導体装置において、前記第１の樹脂は、前記半導体素子の側面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする半導体装置。
[１７］［１］乃至［１６］いずれかに記載の半導体装置において、前記半導体素子の上面が露出していることを特徴とする半導体装置。
[１８］［１３］乃至［１７］いずれかに記載の半導体装置において、前記多官能エポキシ樹脂は、３官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂であることを特徴とする半導体装置。
[１９］［８］乃至［１２］または［１４］乃至［１８］いずれかに記載の半導体装置において、前記充填材は、球状シリカであることを特徴とする半導体装置。
[２０］［１］乃至［２０］いずれかに記載の半導体装置の前記基板と、前記半導体素子との間を充填する樹脂組成物。
　本発明によれば、第１の樹脂と第２の樹脂との接着性を高め、半導体装置の信頼性を向上することができる。
本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。 本発明における半導体装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明の半導体装置について、好適な実施の形態に基づいて説明する。
　図１は、本発明の半導体装置を模式的に示す断面図である。
　本発明の半導体装置１は、基板２と、基板２の少なくとも一方側に設けられる半導体素子３と、基板２と、半導体素子３と、半導体素子３との間を充填する第１の樹脂組成物を硬化させて得られる第１の樹脂４と、基板２と、第１の樹脂４とを覆い、第１の樹脂組成物を硬化した後に、第２の樹脂組成物を硬化させて得られる第２の樹脂５を有している。半導体素子３と、基板２とは、突起電極６で接続される。
　ここで、本発明は、第１の樹脂４と第２の樹脂５との接着強度が、室温で１８ＭＰａ以上であることを特徴とする。第１の樹脂４および第２の樹脂５が熱硬化性樹脂である場合、半導体装置１が硬化温度から室温まで冷却される際に半導体装置１の内部ストレスは増大していく。室温で第１の樹脂４と第２の樹脂５の界面接着強度が高い場合、その内部ストレスの増大による第１の樹脂４と第２の樹脂５の界面剥離を防止することができ、半導体装置１の信頼性を向上することができる。また、室温での第１の樹脂４と第２の樹脂５との接着強度は、より好ましくは２０ＭＰａ以上、さらに好ましくは２４ＭＰａ以上である。これにより、半導体装置１の信頼性をさらに向上できる。
　また、本発明は、第１の樹脂４と第２の樹脂５との接着強度が、２６０℃で３ＭＰａ以上であることが好ましい。２６０℃は、鉛フリーバンプをリフロー接続する際のリフロー炉の最高温度であり、２６０℃において、第１の樹脂４と第２の樹脂５の界面接着強度が高い場合、半導体装置１の耐熱信頼性を向上することができる。また、２６０℃での第１の樹脂４と第２の樹脂５との接着強度は、より好ましくは３．５ＭＰａ以上、さらに好ましくは４ＭＰａ以上である。これにより、半導体装置１の耐熱信頼性をさらに向上できる。
　さらに、本発明は、第１の樹脂４と第２の樹脂５との接着強度が、１７５℃で７ＭＰａ以上であることが好ましい。１７５℃は、一般的な第２の樹脂５の後硬化温度である。後硬化温度において、第１の樹脂４と第２の樹脂５の界面接着強度が高い場合、第２の樹脂組成物が硬化する際に第１の樹脂４に対して高い接着性を発現しており、半導体装置の信頼性を向上することができる。また、１７５℃での第１の樹脂４と第２の樹脂５との接着強度は、より好ましくは８．５ＭＰａ以上、さらに好ましくは９ＭＰａ以上である。これにより、半導体装置１の信頼性をさらに向上できる。
　なお、本発明は、このような広い温度領域において、第１の樹脂４と第２の樹脂５との高い接着強度を維持することにより、温度変化の大きな厳しい環境下においても半導体装置１は高い信頼性を発揮することができる。特に、本発明では、上記の２６０℃、１７５℃および室温での接着強度について、２つ以上の接着強度を満たすことで、半導体装置１の信頼性をより高めることができる。
　接着強度の測定方法は特に限定されないが、本発明においては、下記の測定方法により測定した。
　４インチウエハ（厚さ５２５μｍ）上に室温で第１の樹脂組成物を塗布し、スピンコートを行い、所定の方法で第１の樹脂組成物を硬化し、ウエハ上に第１の樹脂を作製した。その後、ダイシングで半導体素子に個片化し、第１の樹脂表面の中央部に第２の樹脂を作製し、測定サンプルとした。なお、半導体素子に個片化した後、必要に応じてプラズマ処理を行ってもよい。
　この測定サンプルを用いて自動接着力測定装置にて、第１の樹脂と第２の樹脂との室温のシェア強度と熱時シェア強度（１７５℃、２６０℃）を測定した。
　第１の樹脂４は、第１の樹脂組成物を硬化させた樹脂であって、基板２と半導体素子３との接続信頼性を向上する機能を有する。
　本発明において、第１の樹脂組成物は、第１の硬化性樹脂として、１分子中にエポキシ基を３つ以上有する多官能エポキシ樹脂を含む。１分子中にエポキシ基を３つ以上有する多官能エポキシ樹脂としては、例えば、４－（２，３－エポキシプロポキシ）－Ｎ，Ｎ－ビス（２，３－エポキシプロピル）－２－メチルアニリン、Ｎ，Ｎ－ビス（２，３－エポキシプロピル）－４－（２，３－エポキシプロポキシ）アニリンなどの芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、多官能のオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、多官能のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、多官能のトリスフェニルメタン型エポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ基を３つ以上有することで、第１の樹脂組成物の硬化をより強固にでき、第１の樹脂４と基板２と半導体素子３との密着性を高めることができる。そのため、以下に説明する第２の樹脂組成物による封止によっても、第１の樹脂４と第２の樹脂５との接着強度を高くすることができる。
　また、これらの１分子中にエポキシ基を３つ以上有する多官能エポキシ樹脂は、室温において液状のものでも固形のものでも使用することはできるが、室温で固形のものを使用する場合は、室温で液状のエポキシ樹脂に混合して液状としたものを使用することが好ましい。前記の室温で液状のエポキシ樹脂としては、例えばビスフェノール系ジグリシジルエーテル類、フェノールノボラックとエピクロールヒドリンとの反応で得られる室温で液状のグリシジルエーテル、芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、室温で液状のシリコーン変性エポキシ樹脂およびそれらの混合物などが挙げられる。これにより、作業性を向上することができる。さらに、特に第１の樹脂組成物の充填性を向上することができる。
　第１の樹脂組成物は、さらに以下の第１の硬化性樹脂、および第１の硬化剤成分を含んでもよい。
　前記第１の硬化性樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂など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などのフェノール樹脂、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などのノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、Ｎ，Ｎ－ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ－ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、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、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／または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、フェニレンおよび／または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などのアラルキル型エポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイクリックジエポキシ－アジペイドなどの脂環式エポキシなどの脂肪族エポキシ樹脂ジシロキサン構造を有するシリコーン変性エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂などが挙げられ、これらは単独でも混合して使用してもよい。
　また、上記の液状のエポキシ樹脂にジヒドロキシナフタレンのジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェノールのジグリシジルエーテルなどの室温で液状となりうるが純度が高いと結晶化するような結晶性エポキシ樹脂を混合し、液状にしたものを使用することもできる。
　また、前記の室温で液状のエポキシ樹脂に、室温で固形のエポキシ樹脂を混合し、液状にしたものも使用することもできる。前記固形のエポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記エポキシ樹脂全体の５０重量％以下が好ましく、特に２０重量％以下が好ましい。含有量が前記範囲内であると、第１の樹脂組成物の硬化物特性を制御するのが容易となる。
　なお、ここでエポキシ樹脂とは、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、ポリマー全般を意味する。
　前記第１の硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記第１の樹脂組成物全体の４～７０重量％が好ましく、特に１０～５０重量％が好ましい。含有量が前記下限値以上であると作業性および流動性の低下を抑制でき、前記上限値以下であると耐ヒートサイクル性（耐クラック性および半田の変形防止）を良好にできる。
　前記第１の硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ－フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）、下記式（１）で示される化合物などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物などのアミン系硬化剤、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂などの変性フェノール樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂などのアラルキル型フェノール樹脂、ビスフェノール化合物、アルキルおよび／またはアリル変性の液状ポリフェノールなどのフェノール系硬化剤（１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般）、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）などの脂環族酸無水物（液状酸無水物）、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）などの芳香族酸無水物などの酸無水物系硬化剤、ポリアミド樹脂、ポリスルフィド樹脂が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
（式中、Ｒ１は炭素数１～４のアルキル基を表し、Ｒ２はＨ、炭素数１～３のアルキル基、電子吸引性基のいずれかを表す。Ｒ１およびＲ２は異なっていてもよい。ｎは整数である。）
　これらの中でも室温で液状である硬化剤が好ましい。これにより、第１の樹脂組成物の流動性を特に向上することができる。
　前記第１の硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記第１の樹脂組成物全体の１～５０重量％が好ましく、特に３～４０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に第１の樹脂組成物が効率良く硬化する。
　前記第１の樹脂組成物は、特に限定されないが、無機充填材を含有することが好ましい。これにより、耐湿性および耐ヒートサイクル性（耐クラック性および半田の変形防止）を向上することができる。
　前記無機充填材としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカなどの酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素などの窒化物などを挙げることができる。これらの中でもシリカ、溶融シリカが好ましく、特に球状溶融シリカが好ましい。これにより、流動性および供給安定性を向上することができる。
　前記無機充填材（特に、球状シリカ）の平均粒子径は、特に限定されないが、１０μｍ以下が好ましく、特に５μｍ以下が好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、第１の樹脂組成物の充填性を特に向上することができる。
　前記第１の樹脂組成物は、毛細管現象などを利用して半導体装置の半導体素子と基板との間隙を充填するものであり、その間隙は１５０μｍ以下であることが多い。そのため、その間隙で第１の樹脂組成物の流動性を確保するためには、第１の樹脂組成物に用いる無機充填材は、前記範囲内であることが好ましい。
　第１の樹脂組成物に含まれる前記無機充填材の含有量は、特に限定されないが、前記第１の樹脂組成物全体の３０～９０重量％が好ましく、特に４０～７５重量％が好ましい。含有量が前記下限値以上であると耐ヒートサイクル性（耐クラック性および半田の変形防止）の低下を抑制でき、前記上限値以下であると作業性および流動性が良好となる。
　前記第１の硬化性樹脂、第１の硬化剤および無機充填材の合計の含有量は、特に限定されないが、前記第１の樹脂組成物全体の９５重量％以上が好ましく、特に９７～９９重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に第１の樹脂４と第２の樹脂５との界面の接着性に優れる。その理由は、第１の樹脂４の表面に第２の樹脂５の密着性を低下させる成分が滲出することを防止できるからである。
　前記第１の樹脂組成物には、低応力材を含まないものが好ましい。低応力材は、樹脂組成物の硬化物の応力を緩和することにより、封止部分のクラックの発生を防止するものである。低応力材は、ゴムのような弾性体であればよく、固形ゴム、液状ゴム、エラストマ（ゴム弾性体）であり、例えば、エポキシ変性ブタジエンゴム、末端ビニル基変性ブタジエンゴム（ＶＴＢＮ）、末端カルボキシル基変性ブタジエンゴム（ＣＴＢＮ）、アクリロニトリルゴム、ポリアミド等が挙げられる。
　本発明において第１の樹脂組成物は、分子中にエポキシ基を３つ以上有する多官能エポキシ樹脂を含みかつ、低応力材を含まないことが好ましい。従来技術では低応力材により樹脂表面に低応力材が染み出す場合があったが、本発明では、低応力材を用いないことにより、第２の樹脂との密着性を向上させることができる。
　前記第１の樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で硬化促進剤、カップリング剤、顔料、染料、レベリング剤、消泡剤、溶剤などの添加剤を混合することができる。
　第２の樹脂５は、第２の樹脂組成物を硬化させた樹脂であって、半導体素子３を保護する機能を有する。
　第２の樹脂組成物は、第２の硬化性樹脂および第２の硬化剤を含むものである。
　前記第２の硬化性樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂など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などのフェノール樹脂、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などのノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、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、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、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／または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、フェニレンおよび／または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などのアラルキル型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂などが挙げられ、これらは単独でも混合して使用してもよい。なお、ここでエポキシ樹脂とは、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、ポリマー全般を意味する。これらの中でもエポキシ樹脂が好ましい。これにより、電気特性を向上することができる。さらに、多量の無機充填材を添加しても成形可能な流動性を維持することができる。
　前記第２の硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記第２の樹脂組成物全体の３～３０重量％が好ましく、特に５～２０重量％が好ましい。含有量が前記下限値以上であると流動性の低下を抑制し半導体素子の封止を良好にできる。また、前記上限値以下とすることにより半田耐熱性の低下を抑制できる。
　前記第２の硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ－フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミンのほか、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物などのアミン系硬化剤、ノボラック型フェノール樹脂、フェノールポリマーなどのフェノール系硬化剤（フェノール性水酸基を有する硬化剤）、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）などの脂環族酸無水物（液状酸無水物）、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）などの芳香族酸無水物などの酸無水物系硬化剤、ポリアミド樹脂、ポリスルフィド樹脂が挙げられる。
　また、前記第２の硬化性樹脂として上述のエポキシ樹脂を用いる場合、第２の硬化剤は、特に限定されないが、フェノール性水酸基を有する硬化剤を用いるのが好ましい。フェノール性水酸基を有する硬化剤は、他の硬化剤と比較して第２の樹脂の反応を制御することが容易となるため、半導体装置を製造する際の良好な流動性を確保することができる。また、フェノール性水酸基を有する硬化剤は、その反応性制御が容易なことより無機充填材の高充填化も可能となる。そのため、半導体装置の優れた信頼性を確保することができる。ここでフェノール性水酸基を有する硬化剤とは、１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではない。具体的にはフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂などの変性フェノール樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂などのアラルキル型フェノール樹脂、ビスフェノール化合物などが挙げられ、これらは単独でも混合して使用してもよい。
　前記第２の硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記第２の樹脂組成物全体の２～１０重量％が好ましく、特に４～７重量％が好ましい。含有量が前記下限値以上であると流動性が向上し、第１の樹脂との密着性を向上できる。一方、前記上限値以下とすると吸湿量の増加を抑制してリフロー後の第１の樹脂との密着性を向上できる。
　また、前記第２の硬化性樹脂がエポキシ樹脂である場合、前記第２の硬化剤としてフェノール性水酸基を有する硬化剤が好ましく用いられ、その場合、前記エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール性水酸基を有する硬化剤のフェノール性水酸基との当量比（エポキシ基／フェノール性水酸基）は、特に限定されないが、０．５～２．０が好ましく、特に０．７～１．５が好ましい。当量比が前記範囲内であると、特に硬化性および耐湿信頼性に優れる。
　なお、第２の硬化性樹脂と第１の硬化性樹脂とは、特に限定されないが、同種の硬化性樹脂であることが好ましい。これにより、第２の樹脂と第１の樹脂との界面の接着性を特に向上することができる。
　同種の硬化性樹脂とは、例えばエポキシ樹脂同士、フェノール樹脂同士などが挙げられる。これらの中でもエポキシ樹脂同士が好ましい。これにより、耐熱性および電気特性の両方に優れる。
　前記第２の樹脂組成物は、特に限定されないが、無機充填材を含有することが好ましい。前記無機充填材としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラスなどのケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、溶融シリカ（溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ）、結晶シリカなどのシリカ粉末などの酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウムなどの硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素などの窒化物などを挙げることができる。前述の無機充填材は、単独でも混合して使用してもよい。これらの中でも溶融シリカ、結晶シリカなどのシリカ粉末が好ましく、特に球状溶融シリカが好ましい。これにより、耐熱性、耐湿性、強度などを向上させることができる。前記無機充填材の形状は、特に限定されないが、真球状であることが好ましく、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。これにより、第２の樹脂組成物の流動性を特に向上することができる。さらに、前記無機充填材は、その表面がカップリング剤により表面処理されていてもよい。
　第２の樹脂組成物に含まれる前記無機充填材の含有量は、特に限定されないが、前記第２の樹脂組成物全体の２０～９５重量％が好ましく、特に３０～９０重量％が好ましい。含有量が前記下限値以上であると耐湿性の低下を抑制し、前記上限値以下とすると良好な流動性が維持できる。
　また、前記第２の樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、１，８－ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン－７などのジアザビシクロアルケンおよびその誘導体、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミンなどのアミン系化合物、２－メチルイミダゾールなど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など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などのテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレートなどの硬化促進剤、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、ビニルシランなどのシランカップリング剤や、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、アルミニウム／ジルコニウムカップリング剤などのカップリング剤、カーボンブラック、ベンガラなどの着色剤、カルナバワックスなどの天然ワックス、ポリエチレンワックスなどの合成ワックス、ステアリン酸やステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸およびその金属塩類、パラフィンなどの離型剤、シリコーンオイル、シリコーンゴムなどの低応力化成分、臭素化エポキシ樹脂や三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼンなどの難燃剤、酸化ビスマス水和物などの無機イオン交換体などの添加剤を添加することができる。
　本発明に用いる第２の樹脂組成物としては、特に限定はされないが、図１～３のような片面封止の半導体装置においては、エリア実装型半導体用エポキシ樹脂封止材が適しており、例えば、エポキシ樹脂封止材である住友ベークライト製のＧ７５０シリーズ、Ｇ７６０シリーズ、Ｇ７７０シリーズ、Ｇ７９０シリーズなどが挙げられる。
　本発明に用いられる半導体装置は、基板２の上に間隙を介して半導体素子３が対向配置され、突起電極６で接続し、この半導体素子３と基板２との間隙を第１の樹脂組成物で封止した後に、第２の樹脂組成物により更に周囲を封止して得られるものである。
　なお、本発明の半導体装置は、図１に示す以外の構成を有する半導体装置にも適用可能である。他の構成を有する半導体装置としては、例えば図２～図４に示すようなものが挙げられる。図２～図４は、他の構成を有する半導体装置の模式図である。以下、図１に示す半導体装置との相違点を中心に説明する。
　図２に示される半導体装置１１は、基板２の上に間隙を介して半導体素子３が対向配置され、突起電極６で接続し、この半導体素子３と基板２との間隙を第１の樹脂組成物で封止した後に、半導体素子３の上面が第２の樹脂５に覆われずに、露出しているものである。すなわち、半導体素子３の側部全周が第２の樹脂５で包囲されている。
　図３に示される半導体装置１２は、基板２の上に間隙を介して半導体素子３が対向配置され、突起電極６で接続し、この半導体素子３と基板２との間隙を第１の樹脂組成物で封止した後に、半導体素子３の上面に、接着剤や接着フィルムなど（図示せず）を介して、他の半導体素子３ａを搭載し、半導体素子３ａからワイヤー７によりワイヤーボンディングを行い、基板２に接続したものを第２の樹脂組成物で封止するものである。
　図４に示される半導体装置１３は、基板２の半導体素子３を搭載している側と反対側にも第２の樹脂５が形成されているものである。
　なお、図２～４についても第１の樹脂４、第２の樹脂５の樹脂組成は、前述の図１に示す半導体装置１と同様である。
　上述のような半導体装置の構成の中でも例えば図１～３に示すような、基板２の片面のみを第２の樹脂組成物で封止するものに、本発明を好適に用いることができる。すなわち、第２の樹脂組成物が基板２の両面を封止する場合と比較して、片面封止の場合、半導体装置の温度変化に対する反り量の変化が大きくなる。そのため第１の樹脂４と第２の樹脂５との積層界面にかかる応力が大きく、より強い接着力が必要とされるからである。
　次に、図１に示す半導体装置１の製造方法について説明する。
　図５は、本発明における半導体装置１の製造方法の一例を示す概略図である。
　半導体装置１の製造方法には、図５（ａ）に示すように予め基板２の一方側に設けられた半導体素子３を有するものを使用することができる。
　まず、基板２と、基板２の一方側に設けられる半導体素子３との間隙８に、第１の樹脂組成物を充填する。第１の樹脂組成物を充填する方法としては、半導体装置を熱板上に置き、第１の樹脂組成物が入ったシリンジのような注入器を用いて、第１の樹脂組成物を半導体素子３の近傍に注入して、毛細管現象により間隙８内に充填する方法などが挙げられる。
　第１の樹脂組成物を得るには、前記第１の熱硬化性樹脂や第１の硬化剤などを例えばロール、遊星ミキサーなどで混合し、好ましくは真空脱泡する。
　前記第１の樹脂組成物（充填液）の粘度は、特に限定されないが、粘度は、０．５Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは１Ｐａ・ｓ以上である。これにより、樹脂組成物が充填装置の吐出口より液垂れするのを抑制できる。一方、粘度は、５００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは２００Ｐａ・ｓ以下である。これにより、良好な流動性が得られる。
　また、粘度は、例えば常温（２５℃）でブルックフィールド型粘度計、Ｅ型粘度計などを用いて、測定条件０．５～５ｒｐｍで評価することができる。
　図５（ｂ）に示すように第１の樹脂組成物が、間隙８に充填された後に、第１の樹脂組成物を硬化する。第１の樹脂組成物を硬化する方法は、加熱する方法、光照射する方法などが挙げられる。加熱する方法の加熱条件は、特に限定されないが、１４０～１８０℃で、１０～１８０分が好ましく、特に１５０～１６５℃で、３０～１２０分が好ましい。加熱条件が前記下限値以上とすることにより、十分に硬化することができ、また前記上限値以内とすることにより生産性の向上に繋がる。
　次に、半導体素子３と、第１の樹脂組成物を硬化した第１の樹脂４を共に包囲するように第２の樹脂で封止する。第２の樹脂組成物で封止する方法としては、例えばトランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールドなどの成形方法が挙げられる。
　前記第２の樹脂組成物は、例えばミキサーなどを用いて原料を充分に均一に混合した後、更に熱ロール、ニーダー、押出機などの混練機で溶融混練し、冷却後粉砕して得られる。
　第２の樹脂組成物で封止する際の粘度は、特に限定されないが、３０ｐｏｉｓｅ以上、より好ましくは、５０ｐｏｉｓｅ以上である。これにより、良好な流動性が得られ、第１の樹脂との密着性を良好にできる。一方、かかる粘度は、３００ｐｏｉｓｅ以下、より好ましくは２００ｐｏｉｓｅ以下である。これにより、ボイドの発生を抑制できる。
前記粘度は、例えば高化式フローテスターなどで求めることができる。
　そして、図５（ｃ）のように第２の樹脂組成物で封止した後に、第２の樹脂組成物を硬化する。第２の樹脂組成物を硬化する方法としては、加熱する方法、光照射する方法などが挙げられる。
　加熱する方法の加熱条件は、特に限定されないが、１６０～１８５℃で、３０～１８０秒が好ましく、特に１７０～１８５℃で、５０～１２０秒が好ましい。加熱条件が前記下限値以上とすることにより、ランナー取られなどの離型不良の発生を抑制でき、また前記上限値以内とすることにより成形のサイクルタイムが短縮でき生産性の向上に繋がる。
　上記の第２の樹脂組成物の加熱硬化後に、さらに、第２の樹脂組成物を加熱することにより、後硬化することも好ましい。
　さらに、半導体装置１の製造方法としては、第１の樹脂組成物を硬化した後、第２の樹脂組成物の封止前に、プラズマ処理を行ってもよい。プラズマ処理を行うことにより、第１の樹脂４の表面に滲出している第２の樹脂５の密着性を低下させる成分の除去や第１の樹脂４の表面粗化が行われ、第１の樹脂４と第２の樹脂５との界面は、より良好な密着性が得られるようになる。
　以上のような製造方法により、半導体装置１が得られる。なお、上述の製造方法においては、第２の樹脂５が基板２の片面側から半導体素子３の周囲を完全に封止する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、例えば半導体素子３の少なくとも側部全周を包囲する場合、基板２の両面に第２の樹脂５が封止される場合であってもよい。
　以下、本発明の実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
（１）第１の樹脂組成物の作製
　第１の硬化性樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（日本化薬製、ＲＥ－４０３Ｓ、エポキシ当量１６５）１１．８重量％および４－（２，３－エポキシプロポキシ）－Ｎ，Ｎ－ビス（２，３－エポキシプロピル）－２－メチルアニリン（住友化学製、ＥＬＭ－１００、エポキシ当量１００）１１．８重量％と、第１の硬化剤として３，３'－ジエチル－４，４'－ジアミノジフェニルメタン（日本化薬製、カヤハードＡＡ、当量６３．５）１２．１重量％と、無機充填材として球状シリカ（アドマテックス製、ＳＯ－Ｅ３、平均粒子径１μｍ）６３．０重量％と、カップリング剤としてγ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業製、ＫＢＭ－４０３）１．２重量％と、顔料としてカーボンブラック（三菱化学製、ＭＡ－６００）０．１重量％とを３本ロールにて室温で混練した後、真空脱泡機を用いて真空脱泡処理をして第１の樹脂を構成する第１の樹脂組成物Ａを得た。
（２）第２の樹脂組成物
　第２の樹脂組成物として、エポキシ樹脂封止材のスミコンＥＭＥ－Ｇ７７０（住友ベークライト製）を用いた。
（３）半導体装置の作製
（３－１）第１の樹脂組成物の充填（封止）
　用いた半導体素子と基板は、以下の通りである。
　基板としては、予め半導体素子が形成されている基板を用いた。半導体素子は、サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．３５ｍｍｔを用い、基板は３５２ｐＢＧＡ（サイズ３５ｍｍ×３５ｍｍ×０．５６ｍｍｔのビスマレイミド・トリアジン樹脂／ガラスクロス基板であり、ゲート、ランナー部は金メッキが施されている）を用いた。半導体素子と基板とは、１７６個の半田バンプによりペリフェラル（外周部のみにバンプがある形状）に接合されているものを用いた。半田バンプの高さは、０．０５ｍｍであった。また、半導体素子の保護膜には窒化ケイ素を用い、基板上のソルダーレジストには太陽インキ製造社のＰＳＲ４０００を用いた。
　上述の半導体素子が搭載された基板を１１０℃の熱板上で加熱し、半導体素子の一辺に第１の樹脂組成物をディスペンスし充填させ、１５０℃のオーブンで１２０分間第１の樹脂組成物を硬化し、第１の樹脂とした。
（３－２）プラズマ処理
　第１の樹脂組成物を硬化した後、第２の樹脂組成物の封止前に、プラズマ処理を行った。プラズマ装置としては、Ｍａｒｃｈ　Ｐｌａｓｍａ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社製ＡＰ－１０００を用い、ガス種：Ａｒ、ガス流量：２００ｓｃｃｍ、処理強さ：４００Ｗ、処理時間：１２０ｓ、ダイレクトプラズマモードの条件で処理を行った。
（３－３）第２の樹脂組成物の充填（封止）
　トランスファー成形機を用い、金型温度１７５℃、注入圧力７．８ＭＰａ、硬化時間２分で第２の樹脂組成物を封止成形し、１７５℃、２時間で後硬化して第２の樹脂とし、半導体装置を得た。半導体装置は、図１と図２のもの２種類を作製した。
　上記で得られた第１の樹脂組成物、第２の樹脂組成物、半導体装置について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表１に示す。
［評価項目］　
（１）接着強度
　４インチウエハ（厚さ５２５μｍ）上に室温で上記作製した第１の樹脂組成物を塗布し、スピンコートを行い、１５０℃のオーブンで１２０分間第１の樹脂組成物を硬化し、ウエハ上に第１の樹脂を作製した。その後、ダイシングで６ｍｍ×６ｍｍに個片化し、プラズマ処理を行った。プラズマ装置としては、Ｍａｒｃｈ　Ｐｌａｓｍａ　Ｓｙｓｔｅｍｓ社製ＡＰ－１０００を用い、ガス種：Ａｒ、ガス流量：２００ｓｃｃｍ、処理強さ：４００Ｗ、処理時間：１２０秒、ダイレクトプラズマモードの条件で処理を行った。
　その後、６ｍｍ×６ｍｍの第１の樹脂表面の中央部に２ｍｍ×２ｍｍで高さ５ｍｍの第２の樹脂成形品を、金型温度１７５℃、注入圧力７．８ＭＰａ、硬化時間２分でトランスファー成形し、１７５℃、２時間で後硬化して第２の樹脂を作製し、測定サンプルとした。
　自動接着力測定装置を用い、第２の樹脂と第１の樹脂との室温のシェア強度と熱時シェア強度（１７５℃、２６０℃）を測定した。単位はＭＰａである。得られた結果を表１に示す。
（２）接着性
　上記で得られた２種類の半導体装置をそれぞれ１０個用いて、吸湿処理（３０℃、６０％、１９２時間）、耐リフロー試験（ＪＥＤＥＣ２６０℃条件）３回、熱衝撃試験（－５５℃、３０分～１２５℃、３０分で１，０００サイクル）を行った後に、超音波探傷機（ＳＡＴ）にてアンダーフィル材（第１の樹脂）とモールド材（第２の樹脂）の積層界面の剥離について観察を行い、剥離した半導体装置の数を評価した。
（３）半田耐熱性
　半田耐熱性は、上記で得られた２種類の半導体装置をそれぞれ１０個用いて、吸湿処理（３０℃、６０％、１９２時間）、耐リフロー試験（ＪＥＤＥＣ２６０℃条件）３回、熱衝撃試験（－５５℃、３０分～１２５℃、３０分、１，０００サイクル）を行った後に半導体素子と、第１の樹脂との剥離状態およびアンダーフィル材（第１の樹脂）とモールド材（第２の樹脂）の剥離状態を観察して評価した。各符号は、以下の通りである。
　良好：剥離などが全くないもの。
　×１：半導体素子と第１の樹脂の剥離はないが、第１の樹脂と第２の樹脂の剥離があるもの。
　×２：半導体素子と第１の樹脂の剥離はあるが、第１の樹脂と第２の樹脂の剥離はないもの。
　×３：半導体素子と第１の樹脂の剥離があり、第１の樹脂と第２の樹脂の剥離もあるもの。
（４）半導体装置の判定
　上記接着性、及び半田耐熱性を併せて、半導体装置としての信頼性について、総合的に判断した。
（実施例２）
　第２の樹脂組成物としてエポキシ樹脂封止材のスミコンＥＭＥ－Ｇ７６０（住友ベークライト製）を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（実施例３）
　第２の樹脂組成物としてエポキシ樹脂封止材のスミコンＥＭＥ－Ｇ７９０（住友ベークライト製）を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（実施例４）
　第１の樹脂組成物の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
　第１の硬化性樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（日本化薬製、ＲＥ－４０３Ｓ、エポキシ当量１６５）９．５重量％および４－（２，３－エポキシプロポキシ）－Ｎ，Ｎ－ビス（２，３－エポキシプロピル）－２－メチルアニリン（住友化学製、ＥＬＭ－１００、エポキシ当量１００）９．５重量％と、第１の硬化剤として液状ポリフェノール（明和化成製、ＭＥＨ－８０００Ｈ、水酸基当量１４１）１６．５重量％と、無機充填材として球状シリカ（アドマテックス製、ＳＯ－Ｅ３、平均粒子径１μｍ）６３．０重量％と、カップリング剤としてγ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業製、ＫＢＭ－４０３）０．９重量％と、顔料としてカーボンブラック（三菱化学製、ＭＡ－６００）０．１重量％と、硬化促進剤として２－フェニル－４メチルイミダゾール０．５重量％とを３本ロールにて室温で混練した後、真空脱泡機を用いて真空脱泡処理をして第１の樹脂を構成する第１の樹脂組成物Ｂを得た。
（実施例５）
　第１の樹脂組成物の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
　第１の硬化性樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（日本化薬製、ＲＥ－４０３Ｓ、エポキシ当量１６５）１５．７重量％およびＮ，Ｎ－ビス（２，３－エポキシプロピル）－４－（２，３－エポキシプロポキシ）アニリン（ジャパンエポキシレジン製、ｊＥＲ－６３０）８．５重量％と、第１の硬化剤として３，３'－ジエチル－４，４'－ジアミノジフェニルメタン（日本化薬製、カヤハードＡＡ、当量６３．５）１１．５重量％と、無機充填材として球状シリカ（アドマテックス製、ＳＯ－Ｅ３、平均粒子径１μｍ）６３．０重量％と、カップリング剤としてγ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業製、ＫＢＭ－４０３）１．２重量％と、顔料としてカーボンブラック（三菱化学製、ＭＡ－６００）０．１重量％とを３本ロールにて室温で混練した後、真空脱泡機を用いて真空脱泡処理をして第１の樹脂を構成する第１の樹脂組成物Ｃを得た。
（比較例１）
　第１の樹脂組成物の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
　第１の硬化性樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（日本化薬製、ＲＥ－４０３Ｓ、エポキシ当量１６５）２６．６重量％と、第１の硬化剤として３，３'－ジエチル－４，４'－ジアミノジフェニルメタン（日本化薬製、カヤハードＡＡ、当量６３．５）１０．４重量％と、無機充填材として球状シリカ（アドマテックス製、ＳＯ－Ｅ３、平均粒子径１μｍ）６０．０重量％と、カップリング剤としてγ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業製、ＫＢＭ－４０３）１．３重量％と、顔料としてカーボンブラック（三菱化学製、ＭＡ－６００）０．１重量％と、低応力材としてＶＴＢＮ（宇部興産製、ＶＴＢＮＸ１３００Ｘ３３）１．６重量％とを３本ロールにて室温で混練した後、真空脱泡機を用いて真空脱泡処理をして第１の樹脂を構成する第１の樹脂組成物Ｄを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から明らかなように、実施例１～５は、第１の樹脂と第２の樹脂との接着性に優れており、半導体装置の信頼性が向上していることが示された。
　この出願は、２００８年９月１１日に出願された日本出願特願２００８－２３３０２６を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

Claims (20)

  1. 　基板と、
    　前記基板の少なくとも一方側に設けられる半導体素子と、
    　前記基板と、前記半導体素子と、前記半導体素子との間を充填する第１の樹脂組成物を硬化させて得られる第１の樹脂と、
    　前記基板と、前記第１の樹脂とを覆い、前記第１の樹脂組成物を硬化した後に、第２の樹脂組成物を硬化させて得られる第２の樹脂と、
    を有し、
    　前記第１の樹脂と前記第２の樹脂との接着強度が、室温で１８ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
  2. 　請求項１に記載の半導体装置において、
    　前記接着強度が、２６０℃で３ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
  3. 　基板と、
    　前記基板の少なくとも一方側に設けられる半導体素子と、
    　前記基板と、前記半導体素子との間を充填する第１の樹脂組成物を硬化させて得られる第１の樹脂と、
    　前記基板と、前記半導体素子と、前記第１の樹脂とを覆い、前記第１の樹脂組成物を硬化した後に、第２の樹脂組成物を硬化させて得られる第２の樹脂と、
    を有し、
    　前記第１の樹脂と前記第２の樹脂との接着強度が、２６０℃で３ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
  4. 　請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記接着強度が、１７５℃で７ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
  5. 　請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記第１の樹脂組成物は、室温で液状のエポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
  6. 　請求項１乃至５いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記第１の樹脂組成物は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
  7. 　請求項１乃至６いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記第１の樹脂組成物は、１分子中にエポキシ基を３つ以上有する多官能エポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
  8. 　請求項１乃至７いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記第１の樹脂は、硬化剤、充填材をさらに含み、低応力材を除くことを特徴とする半導体装置。
  9. 　請求項８に記載の半導体装置において、
    　前記低応力材は、固形ゴム、液状ゴムまたはエラストマであることを特徴とする半導体装置。
  10. 　請求項１乃至９いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記接着強度が、室温で２０ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
  11. 　請求項１乃至１０いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記接着強度が、２６０℃で４ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
  12. 　請求項１乃至１１いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記接着強度が、１７５℃で９ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置。
  13. 　基板と、
    　前記基板の少なくとも一方側に設けられる半導体素子と、
    　前記基板と、前記半導体素子との間を充填する第１の樹脂組成物を硬化させて得られる第１の樹脂と、
    　前記基板と、前記半導体素子と、前記第１の樹脂とを覆い、前記第１の樹脂組成物を硬化した後に、第２の樹脂組成物を硬化させて得られる第２の樹脂と、
    を有し、
    　前記第１の樹脂組成物は、１分子中にエポキシ基を３つ以上有する多官能エポキシ樹脂を含むことを特徴とする半導体装置。
  14. 　請求項１３に記載の半導体装置において、
    　前記第１の樹脂は、硬化剤、充填材をさらに含み、低応力材を除くことを特徴とする半導体装置。
  15. 　請求項１４に記載の半導体装置において、
    　前記低応力材は、固形ゴム、液状ゴムまたはエラストマであることを特徴とする半導体装置。
  16. 　請求項１乃至１５いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記第１の樹脂は、前記半導体素子の側面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする半導体装置。
  17. 　請求項１乃至１６いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記半導体素子の上面が露出していることを特徴とする半導体装置。
  18. 　請求項１３乃至１７いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記多官能エポキシ樹脂は、３官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂であることを特徴とする半導体装置。
  19. 　請求項８乃至１２または１４乃至１８いずれかに記載の半導体装置において、
    　前記充填材は、球状シリカであることを特徴とする半導体装置。
  20. 　請求項１乃至１９いずれかに記載の半導体装置の前記基板と、前記半導体素子との間を充填する樹脂組成物。
PCT/JP2009/004447 2008-09-11 2009-09-09 半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物 WO2010029726A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/060,182 US20110147954A1 (en) 2008-09-11 2009-09-09 Semiconductor device, and resin composition used for semiconductor device
CA2736983A CA2736983A1 (en) 2008-09-11 2009-09-09 Semiconductor device, and resin composition used for semiconductor device
JP2010528617A JPWO2010029726A1 (ja) 2008-09-11 2009-09-09 半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物
CN200980135498XA CN102150261A (zh) 2008-09-11 2009-09-09 半导体装置及用于半导体装置的树脂组合物

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008233026 2008-09-11
JP2008-233026 2008-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010029726A1 true WO2010029726A1 (ja) 2010-03-18

Family

ID=42004990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/004447 WO2010029726A1 (ja) 2008-09-11 2009-09-09 半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110147954A1 (ja)
JP (1) JPWO2010029726A1 (ja)
KR (1) KR20110049921A (ja)
CN (1) CN102150261A (ja)
CA (1) CA2736983A1 (ja)
TW (1) TW201023310A (ja)
WO (1) WO2010029726A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120309923A1 (en) * 2010-02-12 2012-12-06 Adeka Corporation Solventless one liquid type cyanate ester-epoxy composite resin composition
JP2014049494A (ja) * 2012-08-29 2014-03-17 Nitto Denko Corp 電子部品封止用熱硬化性樹脂シート、樹脂封止型半導体装置、及び樹脂封止型半導体装置の製造方法
JP2015144317A (ja) * 2010-05-20 2015-08-06 クアルコム，インコーポレイテッド 裏面モールド構成（ｂｓｍｃ）の使用によるパッケージの反りおよび接続の信頼性を向上させるためのプロセス
KR20170128551A (ko) 2015-04-24 2017-11-22 후지필름 가부시키가이샤 적층체
WO2017217328A1 (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 三菱電機株式会社 半導体装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9070628B2 (en) * 2010-05-28 2015-06-30 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Method of manufacturing esterified substance
JP6123152B2 (ja) * 2010-12-08 2017-05-10 味の素株式会社 樹脂組成物
WO2013103284A1 (ko) * 2012-01-06 2013-07-11 주식회사 엘지화학 전자장치의 제조방법
JP6065845B2 (ja) * 2012-01-31 2017-01-25 三菱瓦斯化学株式会社 プリント配線板材料用樹脂組成物、並びにそれを用いたプリプレグ、樹脂シート、金属箔張積層板及びプリント配線板
JP6213428B2 (ja) * 2014-03-12 2017-10-18 豊田合成株式会社 発光装置及びその製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003212963A (ja) * 2002-01-21 2003-07-30 Sumitomo Bakelite Co Ltd 熱硬化性液状封止樹脂組成物及び半導体装置
JP2004027025A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Sumitomo Bakelite Co Ltd 液状封止樹脂組成物及び半導体装置
JP2004124089A (ja) * 2002-09-13 2004-04-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2005026447A (ja) * 2003-07-02 2005-01-27 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169328B1 (en) * 1994-09-20 2001-01-02 Tessera, Inc Semiconductor chip assembly
US6448665B1 (en) * 1997-10-15 2002-09-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor package and manufacturing method thereof
JPH11219984A (ja) * 1997-11-06 1999-08-10 Sharp Corp 半導体装置パッケージおよびその製造方法ならびにそのための回路基板
JP3941262B2 (ja) * 1998-10-06 2007-07-04 株式会社日立製作所 熱硬化性樹脂材料およびその製造方法
JP2001326304A (ja) * 2000-05-15 2001-11-22 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
US7094844B2 (en) * 2002-09-13 2006-08-22 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Liquid epoxy resin composition and semiconductor device
US7301222B1 (en) * 2003-02-12 2007-11-27 National Semiconductor Corporation Apparatus for forming a pre-applied underfill adhesive layer for semiconductor wafer level chip-scale packages
US8409932B2 (en) * 2008-04-04 2013-04-02 Sony Chemical & Information Device Corporation Method for manufacturing semiconductor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003212963A (ja) * 2002-01-21 2003-07-30 Sumitomo Bakelite Co Ltd 熱硬化性液状封止樹脂組成物及び半導体装置
JP2004027025A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Sumitomo Bakelite Co Ltd 液状封止樹脂組成物及び半導体装置
JP2004124089A (ja) * 2002-09-13 2004-04-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2005026447A (ja) * 2003-07-02 2005-01-27 Sumitomo Bakelite Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120309923A1 (en) * 2010-02-12 2012-12-06 Adeka Corporation Solventless one liquid type cyanate ester-epoxy composite resin composition
US9382459B2 (en) * 2010-02-12 2016-07-05 Adeka Corporation Solventless one liquid type cyanate ester-epdxy composite resin composition
JP2015144317A (ja) * 2010-05-20 2015-08-06 クアルコム，インコーポレイテッド 裏面モールド構成（ｂｓｍｃ）の使用によるパッケージの反りおよび接続の信頼性を向上させるためのプロセス
JP2014049494A (ja) * 2012-08-29 2014-03-17 Nitto Denko Corp 電子部品封止用熱硬化性樹脂シート、樹脂封止型半導体装置、及び樹脂封止型半導体装置の製造方法
US9147625B2 (en) 2012-08-29 2015-09-29 Nitto Denko Corporation Thermosetting resin sheet for sealing electronic component, resin-sealed type semiconductor device, and method for producing resin-sealed type semiconductor device
KR20170128551A (ko) 2015-04-24 2017-11-22 후지필름 가부시키가이샤 적층체
WO2017217328A1 (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 三菱電機株式会社 半導体装置
JPWO2017217328A1 (ja) * 2016-06-14 2018-10-04 三菱電機株式会社 半導体装置
US10777476B2 (en) 2016-06-14 2020-09-15 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
TW201023310A (en) 2010-06-16
US20110147954A1 (en) 2011-06-23
CA2736983A1 (en) 2010-03-18
JPWO2010029726A1 (ja) 2012-02-02
KR20110049921A (ko) 2011-05-12
CN102150261A (zh) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010029726A1 (ja) 半導体装置および半導体装置に用いる樹脂組成物
TWI796293B (zh) 半導體密封用環氧樹脂組成物及半導體裝置之製造方法
TWI338019B (ja)
US20010034382A1 (en) Sealing material for flip-chip semiconductor device, and flip-chip semiconductor device made therewith
JP5277537B2 (ja) 電子部品用液状樹脂組成物及びこれを用いた電子部品装置
JP6090614B2 (ja) 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物及び樹脂封止半導体装置
JP7230936B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造方法
JP2004210901A (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP2007182561A (ja) 電子部品用液状樹脂組成物、及びこれを用いた電子部品装置
JP5692212B2 (ja) 電子部品用液状樹脂組成物及びこれを用いた電子部品装置
JP4176619B2 (ja) フリップチップ実装用サイドフィル材及び半導体装置
JP3925803B2 (ja) フリップチップ実装用サイドフィル材及び半導体装置
JP4810835B2 (ja) アンダーフィル用液状封止樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置
JP2005026447A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2012107149A (ja) 液状封止樹脂組成物および半導体装置
JP2012012431A (ja) 液状樹脂組成物および半導体装置
JP2006213849A (ja) 封止用樹脂組成物および半導体封止装置
JP2005089486A (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2016040393A (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP2009283621A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5924443B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP5929977B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
WO2021075197A1 (ja) 樹脂組成物
KR102659602B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
JP2008063371A (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980135498.X

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09812875

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010528617

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13060182

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2736983

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117007961

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09812875

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1