WO2015080098A1 - 半導体用樹脂組成物および半導体用樹脂フィルムならびにこれらを用いた半導体装置 - Google Patents

半導体用樹脂組成物および半導体用樹脂フィルムならびにこれらを用いた半導体装置 Download PDF

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WO2015080098A1
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semiconductor
resin composition
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polyimide
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金森大典
小田拓郎
野中敏央
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東レ株式会社
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    • H01L2224/29199Material of the matrix
    • H01L2224/2929Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component used in a personal computer, a portable terminal, a heat sink and a printed circuit board, a flexible resin substrate, a semiconductor resin composition and a semiconductor resin film that can be used for adhesion between substrates and wafer protection, and a semiconductor film.
  • the present invention relates to the semiconductor device used.
  • the present invention relates to the bonding of semiconductor chips such as IC and LSI to circuit boards such as flexible substrates, glass epoxy substrates, glass substrates, ceramic substrates, silicon interposers, and bonding between semiconductor chips.
  • the present invention relates to a resin composition for semiconductors, a resin film for semiconductors, and a semiconductor device using these.
  • an underfill material is filled between the chip and the substrate.
  • a method of filling the underfill material a method of filling between the chip and the substrate using a capillary phenomenon is common, but there is a problem that unfilling is likely to occur and the manufacturing cost is increased.
  • a technique for solving these problems a technique has been devised in which an underfill material is formed on a wafer and individual semiconductor chips are bonded to a substrate.
  • a method of forming on a wafer there are a method of forming a resin composition formed into a film on a wafer by vacuum heat laminating treatment, a method of forming a resin coating material directly on a wafer, etc. .
  • An epoxy resin is generally used for the underfill material in order to impart adhesiveness, but the epoxy resin alone has a large difference in coefficient of linear expansion from the chip to be joined. For this reason, it is difficult to maintain connection reliability in the case where a process requiring a greater durability with a large temperature change such as a moisture absorption reflow process and a thermal cycle process is performed. Therefore, a large amount of inorganic particles may be blended in the underfill material for the purpose of reducing the difference in coefficient of linear expansion from the chip.
  • Patent Document 1 a technique for blending polyimide for the purpose of imparting heat resistance to the underfill material (see Patent Document 1) and a technique for blending rubber particles for the purpose of relaxing stress applied to the underfill material after curing (Patent Document) 2).
  • the inorganic particles to be blended since the underfill material needs to fill the gaps between the fine structures formed on the substrate or chip, the inorganic particles to be blended must also be fine. However, when a large amount of fine inorganic particles are blended in the underfill material, there is a problem that the inorganic particles are unevenly distributed in the film thickness direction when the film is formed. This is because if the distribution of the inorganic particles is not uniform, a difference occurs in the thermal stress in the film thickness direction, which may reduce the connection reliability when the chips are joined to each other.
  • Patent Document 1 a technique for blending polyimide for the purpose of imparting heat resistance to the underfill material (see Patent Document 1) and a technique for blending rubber particles for the purpose of relaxing stress applied to the underfill material after curing (Patent Document) 2)
  • Patent Document 2 a technique for blending polyimide for the purpose of imparting heat resistance to the underfill material
  • Patent Document 2 a technique for blending rubber particles for the purpose of relaxing stress applied to the underfill material after curing
  • the present invention provides inorganic particles in the film thickness direction of a semi-cured film that has a sufficiently small linear expansion coefficient of a cured product while imparting heat resistance and relaxing stress.
  • the present invention is a resin composition for a semiconductor comprising (a) an epoxy compound, (b) inorganic particles, (c) a polyimide, and (d) a solvent, wherein the above (d) is calculated from the total weight of the semiconductor resin composition. (B) The ratio of the inorganic particles (b) to 60 wt% or more and 92 wt% or less of the total solid weight excluding the weight of the solvent, and (e) containing rubber particles Resin composition.
  • the present invention is a resin film for a semiconductor having a semiconductor resin layer containing (a) an epoxy compound, (b) inorganic particles, (c) polyimide and (e) rubber particles on a support,
  • the semiconductor resin film wherein the proportion of the inorganic particles (b) in the weight of the semiconductor resin layer is 60% by weight or more and 92% by weight or less.
  • the linear expansion coefficient of the cured product is sufficiently small and the distribution of inorganic particles in the film thickness direction of the formed semi-cured film is uniform while imparting heat resistance and relaxing stress.
  • a resin composition for semiconductor, a resin film for semiconductor, and a semiconductor device using these are obtained.
  • the present invention is a resin composition for a semiconductor comprising (a) an epoxy compound, (b) inorganic particles, (c) a polyimide, and (d) a solvent, wherein the above (d) is calculated from the total weight of the semiconductor resin composition. (B) The ratio of the inorganic particles (b) to 60 wt% or more and 92 wt% or less of the total solid weight excluding the weight of the solvent, and (e) containing rubber particles Resin composition.
  • the resin composition for a semiconductor of the present invention contains (a) an epoxy compound.
  • the epoxy compound here refers to a compound containing two or more glycidyl groups or epoxycyclohexyl groups in one molecule.
  • (A) The epoxy compound is obtained because (c) the polyimide has a phenolic hydroxyl group, sulfonic acid group or thiol group in the side chain, and reacts with these to form a cured product having a network structure with higher density.
  • the cured resin composition for semiconductors exhibits excellent resistance to various chemicals. Therefore, resistance to various solvents, particularly N-methylpyrrolidone can be increased.
  • an epoxy compound is generally cured by a ring-opening reaction that is not accompanied by shrinkage, it is possible to reduce shrinkage during curing of the resin composition for a semiconductor.
  • an epoxy compound that whose epoxy equivalent is 100 or more is preferable. By setting the epoxy equivalent to 100 or more, the strength of the cured resin composition for a semiconductor can be increased.
  • the (a) epoxy compound used in the present invention is not particularly limited as long as it is bifunctional or higher.
  • jER828, jER1750, jER152, jER1001, jER1002, jER1004AF, jER1007, jER1009, jER1010, YX4000H, jER4004P, jER5050, jER154, jER157S70, jER180S70, YX4000H, YL980 (trade name, Mitsubishi S) Tepic G, Tepic P (trade names, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), Epototo YH-434L (trade names, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), EPPN502H, NC3000, NC3000H (trade names, Nippon Kayaku) ), Epicron N695, Epicron HP-7200, Epicron HP-4032 (trade name, manufactured by DIC Corporation) and the like, but are not limited thereto. Two or more of these may be combined.
  • the epoxy compound contains both a liquid epoxy compound and a solid epoxy compound.
  • a preferable content of the liquid epoxy compound is 10 to 50% by weight, more preferably 20 to 50% by weight, based on the weight of the epoxy compound (a).
  • the liquid epoxy compound indicates a viscosity of 150 Pa ⁇ s or less in an atmosphere of a temperature of 25 ° C. and a pressure of 1.013 ⁇ 10 5 N / m 2
  • the solid epoxy compound is a temperature of 25 ° C. and a pressure of 1 It shows a viscosity exceeding 150 Pa ⁇ s in an atmosphere of 013 ⁇ 10 5 N / m 2
  • the liquid epoxy compound include, but are not limited to, JER828, JER1750, JER152, JER630, YL980, and Epicron HP-4032 among the above-described epoxy compounds.
  • the resin composition for semiconductors of the present invention contains (b) inorganic particles.
  • the inorganic particle can adjust the melt viscosity of the resin composition for semiconductors to such an extent that it does not foam.
  • Examples of the material of the inorganic particles include silica, alumina, titania, silicon nitride, boron nitride, aluminum nitride, iron oxide, glass and other metal oxides, metal nitrides, metal carbonates, barium sulfate and other metal sulfates Etc. can be used alone or in admixture of two or more.
  • silica can be preferably used in terms of low thermal expansion, heat dissipation, low moisture absorption, and dispersion stability in the resin composition for semiconductors.
  • the shape of the inorganic particles may be any of non-spherical shapes such as crushed, flaked, elliptical, flat, rod-like, and fibrous, in addition to the spherical shape. It can be preferably used because it is easily dispersed uniformly in the composition.
  • the average particle size of the inorganic particles is preferably 10 nm or more and 5 ⁇ m or less. More preferably, the average particle size is 10 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter of the inorganic particles is 10 nm or more and 5 ⁇ m or less, it can be more sufficiently dispersed in the resin composition for semiconductors, and the melt viscosity can be adjusted more appropriately.
  • the average particle diameter of (b) inorganic particles is preferably 100 nm or less, and more preferably 60 nm or less. For example, after forming a film of a semiconductor resin composition on a substrate, it is necessary to visually recognize a mark on the substrate surface through the semiconductor resin composition for purposes such as alignment.
  • the average particle diameter of inorganic particles indicates the particle diameter when (b) inorganic particles exist alone.
  • the particle diameter represents the diameter when the shape is spherical, and represents the maximum length of the shape when the shape is crushed, flaky, elliptical or flat. Further, when the shape is rod-like or fibrous, the particle diameter represents the maximum length in the longitudinal direction.
  • a method of measuring the average particle diameter of (b) inorganic particles in the resin composition for semiconductor a method of directly observing the particles with an SEM (scanning electron microscope) and calculating the average particle diameter of 100 particles Can be measured.
  • the added amount of (b) inorganic particles used in the present invention is 60% by weight or more and 92% by weight or less with respect to the weight of the total solid content excluding the weight of the solvent (d) from the total weight of the resin composition for semiconductor. Yes, it is preferably 65% by weight or more and 85% by weight or less. If the addition amount is less than 60% by weight, there is a difference in the coefficient of linear expansion from the chip to be joined, so that the connection reliability of a semiconductor device manufactured using this semiconductor resin composition is lowered. In particular, it is difficult to maintain connection reliability in the case where processing requiring higher durability such as moisture absorption reflow processing and thermal cycle processing is performed. When it exceeds 92% by weight, the following problems a and b occur.
  • a Dispersibility of the inorganic particles is poor in the semiconductor resin composition, and the inorganic particles are aggregated.
  • b When forming a resin composition for a semiconductor on a releasable plastic film to form a resin film for a semiconductor, when it is wound up in a roll shape, it breaks off from the resin resin film for a semiconductor or falls off the releasable plastic film.
  • inorganic particles When preparing the resin composition for a semiconductor of the present invention, (b) inorganic particles may be added in a slurry state dispersed in a solvent, or may be added in a powder state without a solvent. Further, both inorganic particles in a slurry state and inorganic particles in a powder state may be added.
  • the resin composition for semiconductors of the present invention further contains (e) rubber particles.
  • rubber particles By containing rubber particles, a coating film in which (b) inorganic particles are distributed evenly in the film thickness direction when a semiconductor resin composition is formed can be obtained.
  • the rubber particle here refers to a particle composed of a rubber-like substance having an elastic modulus of 10 6 to 10 8 Pa.
  • materials constituting the rubber particles include silicone rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber (SBR), nitrile rubber (NBR), acrylic rubber, methyl methacrylate-styrene-butadiene copolymer (MBS). ), Acrylonitrile-butadiene-methacrylic acid copolymer, acrylonitrile-butadiene-acrylic acid copolymer, and the like, but are not limited thereto.
  • rubber particles (e) rubber particles composed of these materials alone and core-shell rubber particles obtained by graft polymerization of a different polymer on the surface of the rubber particles composed of these materials alone can be used.
  • Core-shell rubber particles are preferably used because they can be stably dispersed in the semiconductor resin composition.
  • core-shell rubber particles are preferable from the viewpoint of handleability and the like.
  • Rubber particles include FX501P (manufactured by JSR) made of a crosslinked product of carboxyl-modified butadiene-acrylonitrile copolymer, CX-MN series (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) made of acrylic rubber fine particles, YR -500 series (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) can be used.
  • FX501P manufactured by JSR
  • CX-MN series manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.
  • YR -500 series manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.
  • Examples of commercially available core-shell rubber particles include butadiene, alkyl methacrylate, “Paraloid (registered trademark)” EXL-2655 (manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) made of a styrene copolymer, “STAPHYLOID (registered trademark)” AC-3355 made of an acrylate ester / methacrylate ester copolymer, TR-2122 (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.), “PARALOID (registered trademark)” EXL-2611, EXL-3387 (above, manufactured by Rohm & Haas), “Kane Ace (registered trademark)” MX113 (manufactured by Kaneka Corporation), etc., made of butyl acrylate / methyl methacrylate copolymer Can be used.
  • the preferable range of the weight of the (e) rubber particles used is 2 to 50 parts by weight, more preferably 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (a) epoxy compound.
  • the preferred range of the weight of the rubber particles used is 2 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid epoxy compound. Within the range of 2 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid epoxy compound, the distribution of inorganic particles in the film thickness direction when the resin composition for semiconductor is formed becomes more uniform, and chips and the like are bonded. The bonding strength at the time becomes more sufficient.
  • the average particle diameter of rubber particles indicates the particle diameter when (e) rubber particles exist alone.
  • the average particle diameter of (e) rubber particles in the resin composition for semiconductors is determined by observing the particles directly with a microscope such as TEM (transmission electron microscope) and calculating the average particle diameter of 100 particles. Can be measured.
  • the average particle diameter of (e) rubber particles used in the present invention is not particularly limited, but 10 nm to 5 ⁇ m is preferably used. Within this range, it is relatively easy to obtain industrially, and the physical properties of the cured product of the semiconductor resin composition become more uniform.
  • the average particle size of the rubber particles is preferably (b) less than the average particle size of the inorganic particles. In this case, the distribution of (b) inorganic particles in the film thickness direction when the semiconductor resin composition is formed becomes more uniform. (E) Although the effect can be obtained even when the average particle size of the rubber particles is larger than the average particle size of the (b) inorganic particles, the obtained effect may be reduced.
  • the resin composition for semiconductors of the present invention contains (c) polyimide.
  • C Since the polyimide has an imide ring, it has excellent heat resistance and chemical resistance.
  • polyimide having at least one functional group capable of reacting with an epoxy group in the side chain promotes the ring opening of the epoxy compound and the addition reaction to the aromatic polyimide during heat treatment, and more A composition having a network structure with a higher density can be obtained.
  • the functional group capable of reacting with the epoxy group include a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a thiol group.
  • the method for synthesizing such a (c) polyimide is not limited to the following example.
  • an acid dianhydride having a group capable of reacting with an epoxy group is reacted with a diamine to obtain a polyimide precursor.
  • terminal modification of this polyimide precursor is performed using primary monoamine as a terminal blocking agent, followed by heat treatment at 150 ° C. or higher to perform polyimide ring closure.
  • a diamine is added to synthesize a terminal precursor-modified polyimide precursor, and the polyimide ring closure is performed at a high temperature of 150 ° C. or higher.
  • the method of performing is mentioned.
  • a preferred example of the (c) polyimide used in the present invention has a structure represented by any one of the general formulas (2) and (3). And it has at least one functional group capable of reacting with an epoxy group in the side chain. And having a structure represented by the general formula (1) General formula (2), as R 4 in (3). And the structure represented by General formula (1) is 5 to 15 weight% with respect to (c) polyimide whole quantity.
  • the total amount of polyimide means the weight of the polymer (polyimide) obtained by polymerization of the constituent components consisting of diamine, acid dianhydride and end-capping agent, and is excessive during synthesis.
  • the charged diamine, acid dianhydride, and terminal blocking agent are not included in the weight of the polyimide.
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group
  • R 2 is a monovalent hydrocarbon group
  • n is an integer of 1 to 10
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group.
  • R 1 is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or a phenylene group.
  • R 2 is a monovalent hydrocarbon group.
  • R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group.
  • the polyimide may be a polyimide containing one type of R 1 and one type of R 2 , or may be a polyimide containing a plurality of types of R 1 and / or a plurality of types of R 2 .
  • the polyimide may be a mixture of a plurality of types of polyimide containing R 1 having a different structure and / or R 2 having a different structure.
  • the ratio and / or ratios of a plurality of types of R 2 of a plurality of types of R 1 may be a mixture of different kinds of polyimide .
  • the structure represented by the general formula (1) is (c) 5% by weight to 15% by weight with respect to the total amount of polyimide.
  • the structure represented by the general formula (1) may not be 5 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the total amount of polyimide.
  • the total structure represented by the general formula (1) included in each polyimide may be 5% by weight or more and 15% by weight or less of the total amount of each polyimide.
  • N represents an integer of 1 to 10, preferably 1 to 2.
  • R 3 is a 4 to 14 valent organic group
  • R 4 is a 2 to 12 valent organic group
  • at least one of R 3 and R 4 is 1,1,1,3,3.
  • .R 5 and R 6 at least one contains a group selected from the group consisting of a thioether group and a SO 2 group, the phenolic hydroxyl group, sulfonic acid group and thiol
  • X represents a monovalent organic group
  • m represents 8 to 200
  • ⁇ and ⁇ each represents an integer of 0 to 10 and ⁇ + ⁇ Is an integer of 0 to 10.
  • R 3 is a 4 to 14 valent organic group
  • R 4 is a 2 to 12 valent organic group
  • at least one of R 3 and R 4 is 1,1,1,3,3, It contains at least one group selected from the group consisting of 3-hexafluoropropyl group, isopropyl group, ether group, thioether group and SO 2 group (hereinafter, the group selected from this group is referred to as “specific group”).
  • R 3 and R 4 preferably contain an aromatic group.
  • R 5 and R 6 represent an organic group having at least one group selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a thiol group.
  • the polyimide may be a polyimide containing one type of R 3, one type of R 4, one type of R 5 and one type of R 6 , or a plurality of types of R 3 and / or a plurality of types of R 4 and / or Alternatively, polyimide containing a plurality of types of R 5 and / or a plurality of types of R 6 may be used. In addition, (c) the polyimide may be a mixture of a plurality of types of polyimide containing R 3 having a different structure and / or R 4 having a different structure and / or R 5 having a different structure and / or R 6 having a different structure.
  • the ratio of the types of R 3 and / or the types of R A plurality of types of polyimides having different ratios of 4 and / or a plurality of types of R 5 and / or a plurality of types of R 6 may be mixed.
  • X represents a monovalent organic group.
  • m is 8 to 200.
  • ⁇ and ⁇ each represents an integer of 0 to 10, and ⁇ + ⁇ is an integer of 0 to 10.
  • ⁇ + ⁇ is an integer of 1 to 10 in the structural unit having the repeating number m.
  • polyimide used for this invention is organic solvent soluble. Even if it is a polyimide which is not soluble in an organic solvent, it can be used by being dispersed in (d) a solvent, but a uniform semiconductor resin layer may not be formed.
  • soluble in an organic solvent means that 20% by weight or more dissolves in at least one solvent selected from the following at 23 ° C.
  • Ketone solvents acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone.
  • Glycol ether solvents methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether.
  • Other solvents benzyl alcohol, N-methylpyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, ethyl acetate, N, N-dimethylformamide.
  • R 3 represents a structural component of acid dianhydride, and among them, a C 4 to C 14 valent organic group is preferable.
  • R 4 represents a structural component of diamine, and among them, a divalent to 12-valent organic group having 5 to 40 carbon atoms is preferable. Moreover, it is preferable that both R 3 and R 4 contain at least one specific group.
  • R 5 is an acid dianhydride substituent, and is preferably a group selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a thiol group.
  • R 6 is a substituent of diamine, and is preferably a group selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a thiol group.
  • the acid dianhydride used will be described.
  • Specific examples of the acid dianhydride having at least one specific group include 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride and 2,2-bis (2,3-dicarboxy).
  • R 9 represents C (CF 3 ) 2 , C (CH 3 ) 2 , SO 2 , S or O.
  • R 10 and R 11 represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a thiol group or a sulfonic acid group. However, R 10 and R 11 are not simultaneously hydrogen atoms.
  • the acid dianhydride having no specific group and having at least one group selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group and a thiol group is specifically an aromatic acid diacid having the structure shown below. Mention may be made of anhydrides.
  • R 7 and R 8 represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a thiol group or a sulfonic acid group. However, R 7 and R 8 are not simultaneously hydrogen atoms.
  • acid dianhydride having no specific group and having no phenolic hydroxyl group, sulfonic acid group, and thiol group include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetra Carboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4 '-Benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2', 3,3'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 1,1-bis (3,4-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, 1,1 -Bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (2
  • these acid dianhydrides are used alone or in combination of two or more.
  • diamine used will be described.
  • Specific examples of the diamine having at least one specific group include 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl ether, and 4,4'-diamino.
  • Diphenyl ether 3,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, bis (4-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (3-aminophenoxyphenyl) sulfone, bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis [4- (4- Aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (4-a Nofenokishi) phenyl] propane, or compounds substituted with alkyl group or halogen atom in the aromatic ring.
  • diamine having at least one specific group and at least one group selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a thiol group include 2,2-bis (3- Amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2 -Bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) propane, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone, 3,3'- Diamino-4,4'-dihydroxydiphenylsulfide or an aromatic ring thereof can be substituted with an alkyl group or a halogen atom.
  • R 16 represents C (CF 3 ) 2 , C (CH 3 ) 2 , SO 2 , S or O.
  • R 17 to R 18 represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, or a sulfonic acid group. However, R 17 and R 18 are not simultaneously hydrogen atoms.
  • diamine having no specific group and having at least one group selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a thiol group include 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxy.
  • Biphenyl 2,4-diamino-phenol, 2,5-diaminophenol, 1,4-diamino-2,5-dihydroxybenzene, diaminodihydroxypyrimidine, diaminodihydroxypyridine, hydroxydiaminopyrimidine, 9,9-bis (3- Amino-4-hydroxyphenyl) fluorene, a compound in which these aromatic rings are substituted with an alkyl group or a halogen atom, or a diamine having the structure shown below.
  • R 12 to R 15 represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, or a sulfonic acid group. However, R 12 and R 13 are not simultaneously hydrogen atoms.
  • diamines that do not have a specific group and do not have a phenolic hydroxyl group, sulfonic acid group, or thiol group include 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, benzidine, and m-phenylenediamine.
  • P-phenylenediamine 1,5-naphthalenediamine, 2,6-naphthalenediamine, 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-diethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-diethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2 ′, 3,3′-tetramethyl-4,4′-diaminobiphenyl 3,3 ′, 4,4′-tetramethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-di (trifluoromethyl) -4,4′-di Minobiphenyl, or a compound in which these aromatic rings are substituted with an alkyl group or a halogen atom, terephthalic acid hydrazide, isophthalic acid hydrazide, phthalic acid hydrazide, 2,
  • the structure represented by the general formula (1) is general formula (2), because it contains as R 4 in (3), a constituent of a diamine.
  • Examples of the diamine having the structure represented by the general formula (1) include bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane and bis (p-amino-phenyl) octamethylpentasiloxane.
  • R 5 and R 6 in general formulas (2) and (3), the reaction rate between the polyimide and the epoxy compound during the heat treatment can be adjusted, and the crosslinking density of the resin composition for semiconductor can be adjusted. .
  • ⁇ and ⁇ each represents an integer of 0 to 10
  • ⁇ + ⁇ represents an integer of 0 to 10.
  • the structural unit in which ⁇ + ⁇ is an integer of 1 to 10 is 20 to 90 mol%.
  • 20 to 90% of the total of R 5 and R 6 is preferably a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group or a thiol group.
  • X which is a structural component of the general formulas (2) and (3) is a component derived from a primary monoamine which is a terminal blocking agent. These may be used alone or in combination of two or more with other end-capping groups.
  • Specific examples of the primary monoamine include 5-aminoquinoline, 4-aminoquinoline, 3-aminonaphthalene, 2-aminonaphthalene, 1-aminonaphthalene, aniline and the like. Of these, aniline is preferably used.
  • a primary monoamine that does not have any other substituent that can react with the epoxy compound.
  • This makes it possible to obtain an organic solvent-soluble polyimide that does not have a substituent that reacts with the epoxy compound at the terminal portion of the polyimide having high molecular mobility. By using this, the reaction between the organic solvent-soluble polyimide and the epoxy compound hardly proceeds at room temperature, and the storability of the semiconductor resin composition can be further enhanced.
  • the introduction ratio of the X component in the general formulas (2) and (3) is 0.1 to 60 mol% with respect to the total diamine component, when converted in terms of the primary monoamine component of the terminal blocker that is the original component.
  • the range is preferable, and particularly preferably 5 to 50 mol%.
  • m represents the number of polymer repetitions, and ranges from 8 to 200. The preferred range is 10 to 150.
  • weight average molecular weight it is preferably from 4,000 to 80,000, particularly preferably from 8,000 to 60,000 in terms of polystyrene by gel filtration chromatography.
  • the weight average molecular weight in terms of polystyrene is calculated by GPC apparatus Waters 2690 (manufactured by Waters Co., Ltd.).
  • GPC measurement conditions are such that the moving bed is NMP in which LiCl and phosphoric acid are dissolved at a concentration of 0.05 mol / L, and the development rate is 0.4 ml / min.
  • Detector Waters 996 System controller: Waters 2690 Column oven: Waters HTR-B Thermo Controller: Waters TCM Column: TOSOH grand comn Column: TOSOH TSK-GEL ⁇ -4000 Column: TOSOH TSK-GEL ⁇ -2500 and the like.
  • the (c) polyimide used in the present invention may be only one having a structure represented by the general formulas (2) and (3), or a structure represented by the general formulas (2) and (3). It may be a copolymer having another structure as a copolymerization component, or a mixture thereof. Furthermore, the polyimide represented by another structure may be mixed with any of these. In that case, it is preferable to contain 50 mol% or more of the structures represented by the general formulas (2) and (3).
  • the type and amount of the structure used for copolymerization or mixing are preferably selected within a range that does not impair the heat resistance of the heat resistant resin film obtained by heat treatment.
  • the structure of the general formula (1) introduced into the polymer and the end capping agent used in the present invention can be easily detected and quantified by the following method.
  • a polymer in which the structure of the general formula (1) and the end-capping agent are introduced is dissolved in an acidic solution or a basic solution, and decomposed into a diamine component and an acid anhydride component which are constituent units of the polymer.
  • the structure of the general formula (1) and the end-capping agent used can be easily detected and quantified by gas chromatography (GC) or NMR measurement.
  • the structure of the general formula (1) is also used by directly measuring the pyrolysis gas chromatograph (PGC), infrared spectrum and 13C NMR spectrum of the polyimide into which the end-capping agent is introduced.
  • PPC pyrolysis gas chromatograph
  • the end capping agent can be easily detected and quantified.
  • the content of the polyimide (c) is preferably 15 to 90 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (a) epoxy compound, and more preferably 30 to 90% for reacting with the epoxy compound to form a dense network structure. 70 parts by weight.
  • an organic solvent-soluble polyimide is preferably used, whereas a polymer having an amide bond such as polyurethane, polyamide, and polyamideimide has a lower heat resistance and more water absorption than an organic solvent-soluble polyimide. Since it becomes a factor which reliability falls, it is not preferable.
  • the present invention further provides a resin composition for a semiconductor containing (d) a solvent.
  • the solvent (d) that can be used in the present invention include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, Ethers such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether (ethyl diglycol), diethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), diethylene glycol monoethyl ether acetate, propyl acetate, butyl acetate Acetates such as isobutyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl
  • the boiling point in the present invention is a boiling point under a pressure of 1 atm, that is, 1.013 ⁇ 10 5 N / m 2 .
  • the boiling point can be measured using a known technique and is not particularly limited. For example, the boiling point can be measured using a boiling point meter of Switzerland.
  • particularly preferable organic solvents having such boiling point include cyclopentanone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether.
  • examples include acetate, methyl lactate, ethyl lactate, diacetone alcohol, and 3-methyl-3-methoxybutanol.
  • the preferred range of the weight of the solvent (d) contained in the semiconductor resin composition of the present invention is 10 to 50% by weight, more preferably 20 to 40% by weight, based on the total weight of the semiconductor resin composition. is there. If the total weight of the semiconductor resin composition is 10 to 50% by weight, (a) the epoxy compound and (c) the polyimide can be dissolved more sufficiently, and the film thickness is sufficient when the film is formed. Obtainable.
  • the semiconductor resin composition of the present invention preferably further contains (f) an epoxy curing agent.
  • an epoxy curing agent By containing an epoxy curing agent, curing in a short time becomes possible.
  • an imidazole curing agent is preferable from the viewpoints of reactivity and storage stability.
  • Examples of those preferably used as the epoxy curing agent include 2PZ, 2P4MZ, 2E4MZ, 2MA-OK, C11Z (trade names, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) and the like, but are not limited thereto. .
  • an epoxy curing agent called a microcapsule curing agent such as NovaCure HX-3941HP, NovaCure HXA3922HP, NovaCure HXA3932HP, NovaCure HXA3042HP (trade name, manufactured by Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd.) has excellent reactivity, but is an organic solvent. When it is used for a coating material containing, the storage stability is poor and the viscosity increases.
  • the content of the epoxy curing agent is preferably 0.1 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the (a) epoxy compound.
  • the resin composition for semiconductors of the present invention may contain a surfactant for the purpose of improving the affinity with the substrate.
  • a surfactant is not particularly limited, and examples thereof include a fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant, and a nonionic surfactant.
  • fluorosurfactant hereinafter referred to as “trade name”
  • Megafac F171, F173, and R-30 DIC Corporation (formerly Dainippon Ink and Chemicals)
  • Florard FC430 and FC431 Sumitomo 3M Co., Ltd.
  • Asahi Guard AG710 Surflon S-382
  • SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 Asahi Glass Co., Ltd.
  • silicon surfactants May include, but are not limited to, BYK-313, BYK-333, BYK-337, BYK-378, BYK-A506 (manufactured by Big Chemie Japan). These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
  • the resin composition for semiconductors of the present invention may contain (g) an adhesion promoter for the purpose of improving the adhesion to the substrate.
  • an adhesion promoter for the purpose of improving the adhesion to the substrate.
  • adhesion promoter include chlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane; trimethylmethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethylvinylethoxy.
  • Alkoxysilanes such as silane, diphenyldimethoxysilane, phenyltriethoxysilane; silazanes such as hexamethyldisilazane, N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, dimethyltrimethylsilylamine, trimethylsilylimidazole; vinyltrichlorosilane, ⁇ -chloro Propyltrimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxy Silanes such as propyltrimethoxysilane and ⁇ - (N-piperidinyl) propyltrimethoxysilane; benzotriazole, benzimidazole, indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, urazole
  • the semiconductor resin composition obtained by mixing and dissolving the above materials may be filtered using a filter paper or a filter.
  • the filtration method is not particularly limited, in order to pass the dispersed (b) inorganic particles, a method of filtering by pressure filtration using a filter having a retained particle diameter of 10 ⁇ m or more is preferable.
  • the identification of the resin composition for semiconductors of the present invention and the confirmation of the amount of each component can be performed by the following method.
  • the resin composition for semiconductor is subjected to HPLC measurement and GPC measurement using various eluent compositions, and the number of components blended in the resin composition for semiconductor is confirmed.
  • the solvent is removed by a rotary evaporator or precision distillation, taking care not to denature each component. Thereafter, (isolation) purification of each component is performed by a technique such as preparative HPLC, preparative GPC, or column chromatography using various eluents. (Isolation) purification of each component may be performed by (isolation) purification without removing the solvent by techniques such as preparative HPLC, preparative GPC, column chromatography with various eluents, etc. it can.
  • the solvent species can be identified by various two-dimensional NMR techniques such as GC-MASS, 1 HNMR, 13 CNMR, HMBC, and HMQC. When a plurality of high molecular weight components are contained, various good solvents and poor solvents can be selected and purified by reprecipitation using the difference in solubility of the high molecular components.
  • the high molecular weight component it can be determined whether (c) polyimide is contained in the high molecular weight component by techniques such as 1 HNMR, 13 CNMR, various two-dimensional NMR such as HMBC and HMQC, and IR measurement. Next, the solubility of the purified polyimide can be evaluated to determine whether (c) the polyimide is an organic solvent-soluble polyimide. Regarding other components (a) epoxy compound, (d) solvent, (f) epoxy curing agent, etc., each isolated component was subjected to mass spectrometric confirmation of parent peak and fragment analysis, 1 HNMR and 13 It can be identified by techniques such as CNMR, DEPT measurement, various two-dimensional NMR such as HMBC and HMQC.
  • the particle diameter of the inorganic particles is measured after the semiconductor resin composition is diluted with a solvent contained in the semiconductor resin composition. Thereafter, the semiconductor resin composition is filtered and collected using a filter having a size capable of capturing particles of the minimum size. The particle diameter of the collected inorganic particles is measured again to confirm that the inorganic particles are completely recovered. Next, the composition can be confirmed by performing elemental analysis of the recovered inorganic particles.
  • the rubber particles can be identified by collecting the rubber particles from the filtrate after collecting the inorganic particles and performing analysis such as IR, TOF-SIMS, and elemental analysis. Recovery of the rubber particles from the filtrate can be performed by filtration using a filter having a size capable of capturing the rubber particles or by separation using an ultracentrifuge.
  • the compounding amount of each component can be confirmed by, for example, isolating 100 g of a resin composition for semiconductors into each component and weighing the weight. It is also possible to determine the compounding amount by creating a calibration curve using HPLC or GC and quantifying each component using an internal standard substance such as biphenyl and an isolated purified product. By these methods, it is possible to confirm the ratio of the blending amounts of (c) polyimide and (a) epoxy compound, (f) epoxy curing agent, (b) inorganic particles, and the like.
  • the weight of the total solid content obtained by removing the weight of the solvent (d) from the total weight of the resin composition for semiconductors can be known. That is, the residue after thermogravimetric analysis under a nitrogen stream corresponds to (B) total solid content, and the difference between the weight of (B) total solid content and the weight of the sample used in (A) analysis is (d) the solvent content. It hits the weight. That is, when the (a) epoxy compound contains a liquid epoxy compound, the liquid epoxy compound is also regarded as a solid content.
  • thermogravimetric analysis a temperature and a time sufficient to volatilize the solvent are sufficient. For example, if a semiconductor resin composition using PGMEA as a solvent is used for thermogravimetric analysis of about 10 mg, the temperature is increased to 250 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min, and then held at 250 ° C. for 30 minutes. Etc. Furthermore, by performing thermogravimetric analysis of (B) total solid content under an air (or oxygen-containing gas) stream, the proportion of (b) inorganic particles in the weight of (B) total solid content can be known.
  • thermogravimetric analysis under an air stream a temperature and a time at which the nonvolatile organic component in the resin composition for semiconductors is sufficiently burned are sufficient. For example, the temperature is increased to 550 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min and then held at 550 ° C. for 60 minutes.
  • thermogravimetric analysis a differential thermothermogravimetric simultaneous measurement device (TG / DTA6200, manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.) can be used.
  • the polyimide monomer unit structure can be identified by the following method. After dissolving the polyimide in an acidic solution and decomposing it into an amine component and a carboxylic anhydride component, which are constituent units of the polyimide, each method can be performed by means of preparative HPLC, preparative GPC, column chromatography with various eluents, etc. Isolate and purify components. Each component can be identified by techniques such as 1 HNMR, 13 CNMR, DEPT measurement, various two-dimensional NMR such as HMBC and HMQC.
  • the resin composition for semiconductors of the present invention can be suitably used as a resin adhesive for semiconductors or a coating material for bonding, fixing or sealing semiconductor elements, semiconductor devices, circuit boards and metal wiring materials.
  • the resin film for semiconductor of the present invention is a resin film for semiconductor having a semiconductor resin layer containing (a) an epoxy compound, (b) inorganic particles, and (c) polyimide on a support, and the resin for semiconductor
  • the proportion of the inorganic particles (b) is 60 wt% or more and 92 wt% or less of the weight of the layer, and (e) contains rubber particles.
  • the components (a) to (c) and (e) are the same as described above. There is no restriction
  • the material for the support include, but are not limited to, resin, copper, stainless steel, aluminum and the like. Although there is no restriction
  • a resin film (hereinafter referred to as a support film) is most preferably used as the support.
  • the resin film for semiconductor of the present invention can be obtained by applying the above-mentioned resin composition for semiconductor on a support, and then drying it to form a resin layer for semiconductor on the support.
  • the resin layer for semiconductor is formed on a support film that is a support.
  • a support film that is a support.
  • various commercially available films such as a polyethylene terephthalate (PET) film, a polyphenylene sulfide film, and a polyimide film can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the bonding surface between the support film and the semiconductor resin layer may be subjected to a surface treatment such as silicone, a silane coupling agent, or an aluminum chelating agent in order to improve adhesion and peelability.
  • the thickness of the support film is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 75 ⁇ m from the viewpoint of workability.
  • a protective film may be provided on the resin layer for semiconductor in order to protect the resin layer for semiconductor.
  • the semiconductor resin layer surface of the semiconductor resin film can be protected from contaminants such as dust and dust in the atmosphere.
  • the protective film examples include a polyethylene film, a polypropylene (PP) film, and a polyester film.
  • the protective film is preferably one having a small adhesive force with the semiconductor resin layer.
  • the resin composition for semiconductor of the present invention As a method for applying the resin composition for semiconductor of the present invention to a support film, spray coating, roll coating, screen printing, blade coater, die coater, calendar coater, meniscus coater, bar coater, roll coater, comma roll coater, gravure Examples of the method include a coater, a screen coater, and a slit die coater.
  • a coating film thickness changes with application methods, solid content concentration of composition, viscosity, etc., it is preferable that the film thickness after drying is usually 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • Oven, hot plate, infrared, etc. can be used for drying.
  • the drying temperature and the drying time may be in a range where the solvent can be volatilized, and it is preferable to appropriately set a range in which the resin film for a semiconductor is in an uncured or semi-cured state. Specifically, it is preferable to carry out from 1 minute to several tens of minutes in the range of 40 ° C to 120 ° C. Moreover, you may heat up in steps combining these temperatures, for example, you may heat-process at 50 degreeC, 60 degreeC, and 70 degreeC for 1 minute each.
  • the semiconductor device of the present invention comprises (d) a cured product obtained by removing the solvent from the semiconductor resin composition of the present invention or a cured product of the semiconductor resin layer obtained by removing the support from the semiconductor resin film of the present invention. Have.
  • the semiconductor device in the present invention refers to all devices that can function by utilizing the characteristics of semiconductor elements, and electro-optical devices, semiconductor circuits, and electronic devices are all included in the semiconductor devices.
  • An example of a method for producing a semiconductor device having (d) a cured product obtained by removing the solvent from the semiconductor resin composition of the present invention or a cured product of the semiconductor resin layer of the present invention is as follows.
  • a first circuit member having a first connection terminal and a second circuit member having a second connection terminal are arranged so that the first connection terminal and the second connection terminal face each other.
  • the support is made from the composition obtained by removing (d) the solvent from the semiconductor resin composition of the present invention or the semiconductor resin film of the present invention between the first connection terminal and the second connection terminal arranged opposite to each other.
  • the resin layer for semiconductor from which is removed is interposed. And it heat-presses and the 1st connection terminal and 2nd connection terminal which were arrange
  • the composition obtained by removing the solvent (d) from the semiconductor resin composition of the present invention or the semiconductor resin layer of the present invention becomes a cured product.
  • the composition obtained by removing the solvent from the above resin composition for semiconductor or the resin layer for semiconductor of the present invention is formed only on the surface on the connection terminal side of any circuit member first. It may be performed after forming on both surfaces of the connection terminals of the first and second circuit members.
  • the penetration electrode may be formed in the first circuit member and / or the second circuit member, and the connection terminal may be formed on one side and / or both sides of the member.
  • Such circuit members include semiconductor chips on which bumps such as plating bumps and stud bumps are formed, chip components such as resistor chips and capacitor chips, semiconductor chips and silicon interposers having TSV (through silicon via) electrodes, A substrate such as a glass epoxy circuit board or a film circuit board is used.
  • an adhesive resin material for producing a die attach film, a dicing die attach film, a lead frame fixing tape, a heat sink, a reinforcing plate, an adhesive for a shielding material, a solder resist, and the like.
  • composition obtained by removing (d) the solvent from the semiconductor resin composition of the present invention or the semiconductor resin of the present invention when electrically connecting the semiconductor chip having bumps and the circuit board or semiconductor chip having the wiring pattern A composition obtained by removing the solvent (d) from the semiconductor resin composition of the present invention, or a gap between a semiconductor chip having bumps and a circuit board or a semiconductor chip having a wiring pattern connected through layers, or the present invention A method for manufacturing a semiconductor device by sealing with a semiconductor resin layer will be described.
  • the semiconductor chip having bumps and the circuit board or semiconductor chip having a wiring pattern are connected via the composition obtained by removing the solvent (d) from the semiconductor resin composition of the present invention or the semiconductor resin layer of the present invention. .
  • the composition obtained by removing the solvent (d) from the semiconductor resin composition of the present invention or the semiconductor resin layer of the present invention is a bump formation of a semiconductor chip having a wiring pattern surface of a circuit board having a wiring pattern or a bump. It may be formed on any of the surfaces.
  • the semiconductor wafer is diced into individual pieces. By doing so, you may produce the semiconductor chip which the composition layer which removed the (d) solvent from the resin composition for semiconductors of this invention, or the resin layer for semiconductors of this invention stuck.
  • the semiconductor resin composition is directly applied to a semiconductor chip, a circuit board, or a semiconductor wafer, and then dried. And a method of removing the support after the resin film for semiconductor of the present invention is attached to a semiconductor chip, a circuit board, or a semiconductor wafer.
  • An oven, a hot plate, infrared rays, or the like can be used for drying.
  • the drying temperature and drying time need only be within a range in which the solvent can be volatilized, and (d) the composition obtained by removing the solvent from the semiconductor resin composition of the present invention or the semiconductor resin layer of the present invention is uncured.
  • the range which becomes a semi-hardened state suitably. Specifically, it is preferable to carry out from 1 minute to several tens of minutes in the range of 40 ° C to 120 ° C. Moreover, you may heat up in steps combining these temperatures, for example, you may heat-process at 50 degreeC, 60 degreeC, and 70 degreeC for 1 minute each. Further, after forming the composition obtained by removing the solvent (d) or the semiconductor resin layer of the present invention from the semiconductor resin composition of the present invention, the bumps are exposed by a mechanical method before mounting with a bonding apparatus. There may be a process of making it. That is, the method described in (2012 IEEE 62nd ELECTRONIC COMPONENTS AND TECHNOLOGY CONFERENCE (ECTC), pages 444 to 449, 2012).
  • a composition obtained by removing the solvent from the semiconductor resin composition of the present invention or a semiconductor resin layer of the present invention is formed on a circuit board or a semiconductor chip on which a wiring pattern is formed, and then mounted on a bonding apparatus. It can be carried out.
  • the mounting conditions are not particularly limited as long as the electrical connection is satisfactorily obtained, but (d) the composition obtained by removing the solvent from the semiconductor resin composition of the present invention or the semiconductor resin layer of the present invention.
  • the temperature is 120 ° C.
  • the bonding is preferably performed under a bonding condition of 1 second to 60 seconds, more preferably 2 seconds to 30 seconds. Also, after bonding, the bump on the semiconductor chip and the wiring pattern on the circuit board are brought into contact with each other by heating and pressing at a temperature of 50 ° C. or more, a pressure of 1 mN / bump or more, and a time of 0.1 second or more. Bonding is performed under the above conditions. After performing bonding as necessary, the circuit board with a semiconductor chip may be heated at a temperature of 50 ° C. to 200 ° C. for 10 seconds to 24 hours.
  • a part of the wafer on which the coating film was formed was put into this mixture and allowed to stand for about 1 hour to cure the resin. Polishing was performed so that a cross-section of the resin-embedded wafer appeared, and an evaluation sample was obtained.
  • TegraPol-21 manufactured by Struers was used as the polishing apparatus.
  • DP-Nap was used for the abrasive paper
  • DP-suspension P (1 ⁇ m) was used for the abrasive
  • DP-lubricant was used for the lubricant.
  • the obtained evaluation sample was observed with a scanning electron microscope (SEM, JSM-6510A manufactured by JEOL Ltd.).
  • the ratio of the cross-sectional area of the inorganic particles in the area of a square surrounded by a square in which one side is adjacent to the wafer surface and the length of each side is 1/10 of the film thickness
  • the wafer The ratio of the cross-sectional area of the inorganic particles in the area of the area surrounded by a square that is adjacent to the upper surface of the film on the opposite side and the length of each side is 1/10 of the film thickness is compared. If it is within 5 times, the distribution of inorganic particles is uniform, and if it is more than 5 times, it can be judged that the distribution of inorganic particles is non-uniform.
  • arbitrary measurement points can be set in the SEM image in the direction parallel to the wafer, in the case of FIG. 1 in the left-right direction of the photograph.
  • the above observation was performed at the right end and the central portion of the left end and the right end, and when the distribution of the inorganic particles could be judged to be uniform at all of the left end, the right end, and the central portion, it was evaluated as good, and otherwise it was evaluated as defective.
  • FIG. 1 is an example of an SEM image of a semiconductor resin layer in which inorganic particles are uniformly distributed to the upper part of the film
  • FIG. 2 is a semiconductor resin layer having a region where the inorganic particles are insufficient in the upper part of the film. It is an example of SEM image of.
  • YK57, single-sided corona discharge treated product having a thickness of 8 ⁇ m as a peelable substrate for surface protection on the obtained resin film for semiconductor is heated at a heating roll temperature of 35 ° C. And roll up on a paper tube with an outer diameter of 9.6 cm so that the peelable substrate is inside, and a raw fabric having a peelable substrate on both sides of the resin film for semiconductor (a peelable substrate, A three-layer structure of a resin film for semiconductor and a peelable substrate for surface protection) was obtained.
  • the obtained original fabric was observed with a microscope, and the presence or absence of cracks in the resin film for semiconductors and the removal of the peelable substrate from the polypropylene film was evaluated. Those that were not cracked or dropped out were judged good, and those that were seen were judged bad.
  • the heat-treated laminate was cut using a dicing apparatus DAD3350 (manufactured by Disco Corporation) to produce a rectangular parallelepiped having a width of 2 mm, a length of 15 mm, and a height of 2.5 mm.
  • Evaluation of the linear expansion coefficient of the rectangular parallelepiped was performed using a heat / stress / strain measuring apparatus (TMA / SS6100, manufactured by SII Nano Technologies, Inc.).
  • TMA / stress / strain measuring apparatus TMA / SS6100, manufactured by SII Nano Technologies, Inc.
  • the measurement temperature range was ⁇ 50 to 300 ° C., and the heating rate was 10 ° C./min.
  • the linear expansion coefficient was calculated in the temperature range below the glass transition temperature (Tg).
  • Synthesis Example 1 (c) Synthesis of Polyimide 4.82 g (0.0165 mol) of 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene (hereinafter referred to as APB-N) under a dry nitrogen stream, 3,3′- Diamino-4,4′-dihydroxydiphenylsulfone (hereinafter referred to as ABPS) 3.08 g (0.011 mol), bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (hereinafter referred to as SiDA) 4.97 g (0 0.02 mol), 0.47 g (0.005 mol) of aniline as a terminal blocking agent was dissolved in 130 g of NMP.
  • APB-N 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene
  • ABPS 3,3′- Diamino-4,4′-dihydroxydiphenylsulfone
  • SiDA bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane
  • BSAA 2,2-bis ⁇ 4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl ⁇ propane dianhydride
  • SE5100 sica particles manufactured by Admatechs Co., Ltd., average particle size 1.5 ⁇ m
  • YA100C-SP3 sica particles manufactured by Admatechs Co., Ltd., average particle size 0.1 ⁇ m
  • FB-5LDX Electrochemical Industry Co., Ltd.
  • Example 1 NC3000-H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 11.35 g, SE2050 (silica particles manufactured by Admatechs Co., Ltd., average particle size 0.5 micron), 54.60 g, Kaneace MX-113 (Kaneka Corporation) 4.68 g of epoxy resin containing 30% by weight of core-shell rubber particles), 6.90 g of polyimide A obtained in Synthesis Example 1 and 22.00 g of PGMEA (manufactured by KH Neochem) were added to a 250 mL plastic container. The mixture was stirred for 96 hours on a ball mill base at room temperature.
  • Example 2 Resin composition 2 for semiconductor was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4.34 g of Kaneace MX-113 was used and 2.34 g of Kaneace MX-113 and 2.34 g of YL980 were used.
  • Example 3 Resin composition 3 for semiconductor was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1.17 g of Kaneace MX-113 and 3.51 g of YL980 were used instead of 4.68 g of Kaneace MX-113.
  • Example 4 Resin composition 4 for semiconductors was obtained in the same manner as in Example 1 except that all of PGMEA was replaced with ethyl diglycol (manufactured by Daicel Corporation).
  • Example 5 Resin composition 5 for semiconductors was obtained in the same manner as in Example 1 except that SE2050 was entirely replaced with SE5100 (silica particles manufactured by Admatechs Co., Ltd., average particle size 1.5 ⁇ m).
  • Example 6 Resin composition 6 for semiconductor was obtained in the same manner as in Example 1 except that SE2050 was entirely replaced with YA100C-SP3 (silica particles manufactured by Admatechs Co., Ltd., average particle size 0.1 ⁇ m).
  • Example 7 Resin composition 7 for semiconductor was obtained in the same manner as in Example 1 except that SE2050 was entirely replaced with FB-5LDX (silica particles manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size 4.2 ⁇ m).
  • SE2050 was entirely replaced with FB-5LDX (silica particles manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size 4.2 ⁇ m).
  • Example 8 Resin composition for semiconductor 8 is obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amounts of the respective components are as shown in Table 2 and that the proportion of SE2050 is 60% by weight in the total solid weight. It was.
  • Example 9 Resin composition for semiconductor 9 is obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of each component is as shown in Table 2 and that the proportion of SE2050 is 90% by weight of the total solid weight. It was.
  • Comparative Example 1 Comparative resin composition 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that Kaneace MX-113 was entirely replaced with YL980.
  • Comparative Example 2 Comparative resin composition 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that Kaneace MX-113 was replaced with all YL980 and PGMEA with all ethyl diglycol.
  • Comparative Example 3 Comparative resin composition 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amounts of the respective components were as shown in Table 2 and that the proportion of SE2050 was 50% by weight of the total solid content. It was.
  • Comparative Example 4 Comparative resin composition 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending amounts of each component were as shown in Table 2 and that the proportion of SE2050 was 95% by weight of the total solid weight. It was.
  • Tables 1 and 2 show the evaluation results of each example and comparative example.
  • the comparative resin composition 4 and the comparative resin composition 5 were cracked and dropped off in the semiconductor resin film. When the film was cut, cracks occurred more severely, so a sample for evaluating the linear expansion coefficient could not be produced. For this reason, the linear expansion coefficient of the comparative resin composition 4 could not be evaluated.

Abstract

本発明の目的は、硬化物の線膨張係数が十分に小さく、且つ製膜した半硬化膜の膜厚方向の無機粒子の分布が均一である半導体用樹脂組成物を得ることである。本発明は(a)エポキシ化合物、(b)無機粒子、(c)ポリイミドおよび(d)溶剤を含有する半導体用樹脂組成物であって、前記半導体用樹脂組成物の全重量から前記(d)溶剤の重量を除いた全固形分の重量のうち、前記(b)無機粒子の割合が60重量%以上92重量%以下であり、さらに(e)ゴム粒子を含有することを特徴とする半導体用樹脂組成物。

Description

半導体用樹脂組成物および半導体用樹脂フィルムならびにこれらを用いた半導体装置
 本発明は、パソコン、携帯端末に使用される電子部品、放熱板とプリント基板、フレキシブル基板の接着および基板同士等の接着やウェハ保護に使用できる半導体用樹脂組成物および半導体用樹脂フィルムならびにこれらを用いた半導体装置に関する。
 より詳しくは、本発明は、IC、LSI等半導体チップをフレキシブル基板、ガラスエポキシ基板、ガラス基板、セラミックス基板、シリコンインターポーザーなどの回路基板に接着あるいは直接電気的接合する際や半導体チップ同士の接合や3次元実装などの半導体チップの積層に用いられる半導体用樹脂組成物および半導体用樹脂フィルムならびにこれらを用いた半導体装置に関する。
 近年の電子端末機器の急激な普及に伴い、電子端末機器は小型・薄型化、高性能化している。それに伴い、電子端末機器の中に搭載される半導体装置が小型化、高密度化し、半導体チップ(以下、チップという場合がある)を回路基板(以下、基板という場合がある)に実装する方法としてフリップチップ実装が急速に広まってきている。
 半導体装置の信頼性を高めるために、チップと基板の間にアンダーフィル材が充填される。アンダーフィル材を充填する方法として、毛細管現象を利用してチップと基板の間に充填する方法が一般的であるが、未充填が起きやすい、製造コストが高くなるという課題がある。これらの課題を解決する手法として、アンダーフィル材をウェハ上に形成し、個片化した半導体チップを基板にボンディングする手法が考案されている。ウェハ上に形成する方法として、フィルム状に製膜した樹脂組成物を真空熱ラミネート処理等によりウェハ上に形成する方法や、樹脂コーティング材を直接塗工してウェハ上に形成する方法等がある。
 アンダーフィル材には、接着性を付与するためにエポキシ樹脂が一般的に用いられるが、エポキシ樹脂だけでは接合するチップとの線膨張係数の差が大きい。そのため、吸湿リフロー処理およびサーマルサイクル処理のような、大きな温度変化を伴う、より強い耐久性が必要とされる処理を行う場合において、接続信頼性を保つことが困難となる。よって、チップとの線膨張係数の差を小さくする目的で、アンダーフィル材には多量の無機粒子が配合される場合がある。
 一方で、アンダーフィル材に耐熱性を付与する目的でポリイミドを配合する技術(特許文献1参照)や、硬化後のアンダーフィル材にかかる応力を緩和する目的でゴム粒子を配合する技術(特許文献2参照)などがある。
国際公開第2011/004706号 特開2009-270054号公報
 ここでアンダーフィル材は基板やチップ上に形成された微細な構造物の隙間を埋める必要があるため、配合される無機粒子も微細でなければならない。しかし、アンダーフィル材に微細な無機粒子を多量に配合すると、製膜した際に、膜厚方向で無機粒子の分布が不均一になるという課題があった。無機粒子の分布が不均一であると、膜厚方向で熱応力に差が生じてくるため、チップ同士の接合の際に接続信頼性を低下させてしまう恐れがあるからである。
 一方で、アンダーフィル材に耐熱性を付与する目的でポリイミドを配合する技術(特許文献1参照)や、硬化後のアンダーフィル材にかかる応力を緩和する目的でゴム粒子を配合する技術(特許文献2参照)などの技術は、製膜した際の無機粒子の分散が不十分となることや、ゴム粒子の配合によって線膨張係数が増大することも懸念された。つまり上記と同様に、チップ同士の接合の際には、接続信頼性が不十分となるおそれのあるものであった。
 本発明は、上記課題を解決すべく、耐熱性を付与したり、応力を緩和しつつ、硬化物の線膨張係数が十分に小さく、且つ製膜した半硬化膜の膜厚方向の無機粒子の分布が均一である半導体用樹脂組成物および半導体用樹脂フィルムならびにこれらを用いた半導体装置を提供する。
 本発明は、(a)エポキシ化合物、(b)無機粒子、(c)ポリイミドおよび(d)溶剤を含有する半導体用樹脂組成物であって、前記半導体用樹脂組成物の全重量から前記(d)溶剤の重量を除いた全固形分の重量のうち、前記(b)無機粒子の割合が60重量%以上92重量%以下であり、さらに(e)ゴム粒子を含有することを特徴とする半導体用樹脂組成物である。
 また、本発明は、支持体上に(a)エポキシ化合物、(b)無機粒子、(c)ポリイミドおよび(e)ゴム粒子を含有する半導体用樹脂層を有する半導体用樹脂フィルムであって、前記半導体用樹脂層の重量のうち、前記(b)無機粒子の割合が60重量%以上92重量%以下であることを特徴とする半導体用樹脂フィルムである。
 本発明によれば、耐熱性を付与したり、応力を緩和しつつ、硬化物の線膨張係数が十分に小さく、且つ製膜した半硬化膜の膜厚方向の無機粒子の分布が均一である半導体用樹脂組成物および半導体用樹脂フィルムならびにこれらを用いた半導体装置が得られる。
膜上部にまで無機粒子が均一に分布している半導体用樹脂層のSEM像の例である。 膜上部に無機粒子が不足している領域がある半導体用樹脂層のSEM像の例である。
 本発明は、(a)エポキシ化合物、(b)無機粒子、(c)ポリイミドおよび(d)溶剤を含有する半導体用樹脂組成物であって、前記半導体用樹脂組成物の全重量から前記(d)溶剤の重量を除いた全固形分の重量のうち、前記(b)無機粒子の割合が60重量%以上92重量%以下であり、さらに(e)ゴム粒子を含有することを特徴とする半導体用樹脂組成物。
 本発明の半導体用樹脂組成物は、(a)エポキシ化合物を含有する。ここで言うエポキシ化合物とは、1分子中にグリシジル基もしくはエポキシシクロヘキシル基を2個以上含有する化合物を指す。(a)エポキシ化合物は(c)ポリイミドが側鎖に、フェノール性水酸基、スルホン酸基またはチオール基を有する場合、これらと反応し、より密度の高い網目構造を有する硬化物を構成するため、得られる硬化した半導体用樹脂組成物は各種薬品により優れた耐性を発現する。よって、各種溶剤、特にN-メチルピロリドンに対して耐性を高めることができる。また、エポキシ化合物は、一般に収縮を伴わない開環反応によって硬化するため、半導体用樹脂組成物の硬化時の収縮を低減することが可能となる。(a)エポキシ化合物としては、エポキシ当量が100以上であるものが好ましい。エポキシ当量を100以上とすることで、硬化した半導体用樹脂組成物の強度を高めることができる。
 本発明で用いられる(a)エポキシ化合物としては、2官能以上であれば特に限定されず、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ジフェニルスルフィド骨格含有エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型多官能エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有多官能エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有多官能エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格含有多官能エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、その他各種多官能エポキシ樹脂を用いることができる。
 例えばjER828、jER1750、jER152、jER1001、jER1002、jER1004AF、jER1007、jER1009、jER1010、YX4000H、jER4004P、jER5050、jER154、jER157S70、jER180S70、YX4000H、YL980(以上商品名、三菱化学(株)製)、テピックS、テピックG、テピックP(以上商品名、日産化学工業(株)製)、エポトートYH-434L(商品名、新日鐵化学(株)製)、EPPN502H、NC3000、NC3000H(以上商品名、日本化薬(株)製)、エピクロンN695、エピクロンHP-7200、エピクロンHP-4032(以上商品名、DIC(株)製)などが挙げられるが、これらに限定されない。これらを2種以上組み合わせてもよい。
 (a)エポキシ化合物には液状エポキシ化合物と固形エポキシ化合物とを両方含有することが好ましい。液状エポキシ化合物を含有しない場合、フィルム成膜の際の割れ、欠けが発生しやすい。固形エポキシ化合物を含有しない場合は、成膜後のフィルムがべたつきやすく取り扱いが難しくなる場合がある。液状エポキシ化合物の好ましい含有量は、(a)エポキシ化合物の重量のうち、10~50重量%であり、より好ましくは20~50重量%である。液状エポキシ化合物の含有量をこの範囲にすることで、フィルム成膜の際の割れ、欠け、フィルムのべたつきなどをより抑制することができる。
 ここで液状エポキシ化合物とは、温度25℃、圧力1.013×10N/mの雰囲気下で150Pa・s以下の粘度を示すものであり、固形エポキシ化合物とは温度25℃、圧力1.013×10N/mの雰囲気下で150Pa・sを越える粘度を示すものである。液状エポキシ化合物としては、例えば前述のエポキシ化合物の中では、JER828、JER1750、JER152、JER630、YL980、エピクロンHP-4032などが挙げられるが、これらに限定されない。
 本発明の半導体用樹脂組成物は、(b)無機粒子を含有する。(b)無機粒子は、半導体用樹脂組成物を加熱硬化させる際、発泡しない程度に半導体用樹脂組成物の溶融粘度を調整することができる。(b)無機粒子の材質としては、シリカ、アルミナ、チタニア、窒化ケイ素、窒化硼素、窒化アルミニウム、酸化鉄、ガラスやその他金属酸化物、金属窒化物、金属炭酸塩、硫酸バリウムなどの金属硫酸塩等を単独でまたは2種以上混合して用いることができる。これらの中でシリカが低熱膨張性、熱放散性、低吸湿率、半導体用樹脂組成物中での分散安定性の点で好ましく使用することができる。
 (b)無機粒子の形状は球状のほか、破砕状、フレーク状、楕円状、扁平状、ロッド状、繊維状等の非球状のいずれであっても良いが、球状の無機粒子が半導体用樹脂組成物中で均一分散しやすいことから好ましく使用することができる。
 また、(b)無機粒子の平均粒子径は、10nm以上、5μm以下であることが好ましい。より好ましくは該平均粒子径が10nm以上、1μm以下である。(b)無機粒子の平均粒子径が10nm以上、5μm以下であることにより、半導体用樹脂組成物中においてより十分に分散させることができ、かつ溶融粘度をより適切に調整することができる。また、半導体用樹脂組成物に透明性が必要とされる場合は、(b)無機粒子の平均粒子径は100nm以下であることが好ましく、60nm以下であることがより好ましい。例えば、半導体用樹脂組成物の膜を基板上に形成した後、アライメント等の目的で半導体用樹脂組成物を通して基板面にあるマークを視認する必要がある場合などである。
 なお、(b)無機粒子の平均粒子径とは(b)無機粒子が単独で存在した場合の粒子径を示す。粒子径は、形状が球状の場合はその直径を表し、形状が破砕状、フレーク状、楕円状及び扁平状の場合はその形状の最大長さを表す。さらに形状がロッド状または繊維状の場合は、粒子径は長手方向の最大長さを表す。半導体用樹脂組成物中の(b)無機粒子の平均粒子径を測定する方法としては、SEM(走査型電子顕微鏡)により直接粒子を観察し、100個の粒子の粒子径の平均を計算する方法により測定することができる。
 本発明で用いられる(b)無機粒子の添加量は、半導体用樹脂組成物の全重量から(d)溶剤の重量を除いた全固形分の重量に対して60重量%以上92重量%以下であり、65重量%以上85重量%以下であることが好ましい。添加量が60重量%未満だと、接合するチップとの線膨張係数に差があるために、この半導体用樹脂組成物を用いて作製した半導体装置の接続信頼性が低下する。特に、吸湿リフロー処理およびサーマルサイクル処理のような、より強い耐久性が必要とされる処理を行った場合において、接続信頼性を保つことが困難となる。92重量%を超えた場合は以下a、bの問題が生じる。
a:半導体用樹脂組成物中で無機粒子の分散性が悪く、無機粒子同士が凝集する。
b:半導体用樹脂組成物を離型性プラスチックフィルム上に形成して半導体用樹脂フィルムとする場合に、ロール状に巻き取ると、半導体用樹脂フィルムの割れや離型性プラスチックフィルムから脱落する。
 本発明の半導体用樹脂組成物を調合するとき、(b)無機粒子は溶剤に分散したスラリー状態で添加してもいいし、溶剤のない粉体状態で添加してもいい。また、スラリー状態の無機粒子と粉体状態との無機粒子の両方を添加してもいい。
 本発明の半導体用樹脂組成物は、さらに(e)ゴム粒子を含有する。(e)ゴム粒子を含有することにより、半導体用樹脂組成物を製膜した際に(b)無機粒子が膜厚方向で偏りなく分布した塗膜を得ることができる。ここでいうゴム粒子とは、10~10Paの弾性率を有するゴム状物質から構成される粒子を指す。(e)ゴム粒子を構成する材料の例としては、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、アクリルゴム、メチルメタクリレート-スチレン-ブタジエン共重合体(MBS)、アクリロニトリル-ブタジエン-メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-アクリル酸共重合体などが挙げられるがこれに限定されない。
 本発明では、(e)ゴム粒子としては、これら材料単独で構成されたゴム粒子、およびこれら材料単独で構成されたゴム粒子の表面に異種ポリマーをグラフト重合したコアシェルゴム粒子いずれも用いることができる。コアシェルゴム粒子は半導体用樹脂組成物中に安定に分散することができることから好ましく用いられる。また、取り扱い性等の観点からもコアシェルゴム粒子が好ましい。 ゴム粒子の市販品としては、カルボキシル変性のブタジエン-アクリロニトリル共重合体の架橋物からなるFX501P(JSR(株)製)、アクリルゴム微粒子からなるCX-MNシリーズ(日本触媒(株)製)、YR-500シリーズ(新日鐵化学(株)製)等を使用することができる。
 コアシェルゴム粒子の市販品としては、例えば、ブタジエン・メタクリル酸アルキル・
スチレン共重合物からなる“パラロイド(登録商標)”EXL-2655(呉羽化学工業
(株)製)、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体からなる“スタフィロ
イド(登録商標)”AC-3355、TR-2122(以上、武田薬品工業(株)製)、
アクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル共重合物からなる“PARALOID(登録商標
)”EXL-2611、EXL-3387(以上、Rohm&Haas社製)、“カネエ
ース(登録商標)”MX113(カネカ(株)製)等を使用することができる。
 用いられる(e)ゴム粒子の重量の好ましい範囲としては、(a)エポキシ化合物の重量100重量部に対し2~50重量部であり、より好ましくは5~30重量部である。(a)エポキシ化合物の重量100重量部に対し2~50重量部の範囲内であれば、半導体用樹脂組成物を製膜した際の膜厚方向の無機粒子の分布がより均一となり、またチップ等を接合する際の接合強度がより十分となる。
 用いられる(e)ゴム粒子の重量の好ましい範囲としては、液状エポキシ化合物100重量部に対し2~100重量部であり、より好ましくは5~50重量部である。液状エポキシ化合物100重量部に対し2~100重量部の範囲内であれば、半導体用樹脂組成物を製膜した際の膜厚方向の無機粒子の分布がより均一となり、またチップ等を接合する際の接合強度がより十分となる。
 なお、(e)ゴム粒子の平均粒子径とは(e)ゴム粒子が単独で存在した場合の粒子径を示す。半導体用樹脂組成物中の(e)ゴム粒子の平均粒子径は、TEM(透過型電子顕微鏡)などの顕微鏡にて直接粒子を観察し、100個の粒子の粒子径の平均を計算する方法により測定することができる。本発明で用いられる(e)ゴム粒子の平均粒子径に特に限定はないが、10nm~5μmが好ましく用いられる。この範囲内であれば、工業的に得ることが比較的容易であり、また半導体用樹脂組成物の硬化物の物性がより均質となる。
 また(e)ゴム粒子の平均粒子径は(b)無機粒子の平均粒子径以下であることが好ましい。この場合、半導体用樹脂組成物を製膜した際の膜厚方向の(b)無機粒子の分布がより均一になる。(e)ゴム粒子の平均粒子径が(b)無機粒子の平均粒子径より大きい場合でも効果を得ることはできるが、得られる効果が小さくなることがある。
 本発明の半導体用樹脂組成物は、(c)ポリイミドを含有する。(c)ポリイミドはイミド環を有しているので、耐熱性および耐薬品性に優れている。特に、(c)ポリイミドとして、側鎖にエポキシ基と反応可能な官能基を少なくとも一つ有するものを用いることで、熱処理時にエポキシ化合物の開環、芳香族ポリイミドへの付加反応が促進され、より一層密度の高い網目構造を有する組成物を得ることができる。エポキシ基と反応可能な官能基としては、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基が挙げられる。
 このような(c)ポリイミドの合成方法としては、以下の例に限られるものではないが、例えば、まず、エポキシ基と反応可能な基を有する酸二無水物とジアミンを反応させてポリイミド前駆体を合成し、次に、末端封止剤として一級モノアミンを用いて、このポリイミド前駆体の末端修飾を行い、続いて、150℃以上の熱処理を行い、ポリイミド閉環を行う方法が挙げられる。これ以外には、先に酸二無水物と末端封止剤として一級モノアミンを反応させた後、ジアミンを添加して末端修飾されたポリイミド前駆体を合成し、さらに150℃以上の高温でポリイミド閉環を行う方法が挙げられる。
 本発明に用いられる(c)ポリイミドの好ましい一例は、一般式(2)、(3)のいずれかで表される構造を有する。かつエポキシ基と反応可能な官能基を側鎖に少なくとも一つ有する。かつ一般式(1)で表される構造を一般式(2)、(3)中のRとして有する。そして、一般式(1)で表される構造は(c)ポリイミド全量に対し5重量%以上15重量%以下である。5重量%以上とすることで剛直なポリイミドに対してより適度な柔軟性を付与することができ、15重量%以下とすることで、ポリイミド骨格の剛直性を維持し、耐熱性、絶縁性をより保つことができる。
 詳細は後述するが、上記の(c)ポリイミドの合成方法において、一般式(1)で表される構造は、一般式(2)、(3)中のRとして含まれるため、ジアミンの構成成分となる。
 なお、ここでの(c)ポリイミドの全量とは、ジアミンと酸二無水物および末端封止剤からなる構成成分の重合により得られたポリマー(ポリイミド)の重量のことであり、合成時に過剰に仕込んだジアミン、酸二無水物および末端封止剤はポリイミドの重量に含まない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、Rは2価の炭化水素基であり、Rは1価の炭化水素基である。nは1~10の整数を示す。)
 式中、Rは2価の炭化水素基である。Rは、好ましくは炭素数1~5のアルキレン基、またはフェニレン基である。Rは1価の炭化水素基である。Rは、好ましくは炭素数1~5のアルキル基、またはフェニル基である。(c)ポリイミドは1種類のRおよび1種類のRを含むポリイミドでも良いし、複数種類のRおよび/または複数種類のRを含むポリイミドでも良い。また、(c)ポリイミドは異なる構造のRおよび/または異なる構造のRを含む複数種類のポリイミドを混合していても良い。また、複数種類のRおよび/または複数種類のRを含むポリイミドにおいて、複数種類のRの比および/または複数種類のRの比が異なる複数種類のポリイミドを混合していても良い。
 また上述の通り、一般式(1)で表される構造は(c)ポリイミド全量に対し5重量%以上15重量%以下である。しかし例えば、複数種類のポリイミドを混合する場合、すべてのポリイミドがそれぞれ、一般式(1)で表される構造がポリイミド全量に対し5重量%以上15重量%以下でなくてもよい。それぞれのポリイミドが含む一般式(1)で表される構造合計が、それぞれのポリイミドの全量の合計の5重量%以上15重量%以下であればよい。
 nは1~10の整数を示し、好ましくは1~2である。nを1以上とすることで硬化時の半導体用樹脂組成物の収縮を抑えることができ、10以下とすることでポリイミド骨格中のイミド基含有率を低減させず、半導体用樹脂組成物の絶縁性、耐熱性を向上することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、Rは4~14価の有機基であり、Rは2~12価の有機基であって、R、Rの少なくとも一つは1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ含有する。RおよびRは、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する有機基を示す。Xは1価の有機基を示す。mは8~200である。αおよびβはそれぞれ0~10の整数を示し、α+βは0~10の整数である。但し、繰り返し数mの構造単位において、α+βが1~10の整数である構造単位が20~90モル%である。)
 式中、Rは4~14価の有機基であり、Rは2~12価の有機基であって、R、Rの少なくとも一つは1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO基からなる群より選ばれる基(以下、この群より選ばれる基を「特定基」という)を少なくとも一つ含有する。またR、Rは芳香族基を含有することが好ましい。RおよびRは、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する有機基を示す。
 (c)ポリイミドは1種類のRおよび1種類のRおよび1種類のRおよび1種類のRを含むポリイミドでも良いし、複数種類のRおよび/または複数種類のRおよび/または複数種類のRおよび/または複数種類のRを含むポリイミドでも良い。また、(c)ポリイミドは異なる構造のRおよび/または異なる構造のRおよび/または異なる構造のRおよび/または異なる構造のRを含む複数種類のポリイミドを混合していても良い。また、複数種類のRおよび/または複数種類のRおよび/または複数種類のRおよび/または複数種類のRを含むポリイミドにおいて、複数種類のRの比および/または複数種類のRの比および/または複数種類のRの比および/または複数種類のRの比が異なる複数種類のポリイミドを混合していても良い。
 Xは1価の有機基を示す。mは8~200である。αおよびβはそれぞれ0~10の整数を示し、α+βは0~10の整数である。但し、繰り返し数mの構造単位においてα+βが1~10の整数である構造単位が20~90モル%である。
 なお、本発明に用いられる(c)ポリイミドは有機溶剤可溶性であることが好ましい。有機溶剤可溶性ではないポリイミドであっても(d)溶剤に分散させることで用いることができるが、均一な半導体用樹脂層が製膜できない場合がある。ここでいう有機溶剤可溶性とは、以下より選ばれる少なくとも1種の溶剤に23℃で20重量%以上溶解することを意味する。
ケトン系溶剤のアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン。
エーテル系溶剤の1,4-ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジグライム。
グリコールエーテル系溶剤のメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル。
その他の溶剤のベンジルアルコール、N-メチルピロリドン、γ-ブチロラクトン、酢酸エチル、N,N-ジメチルホルムアミド。
 一般式(2)、(3)において、Rは酸二無水物の構造成分を表しており、なかでも炭素数5~40の4~14価の有機基であることが好ましい。また、Rはジアミンの構造成分を表しており、なかでも炭素数5~40の2~12価の有機基であることが好ましい。また、R、Rの両方が特定基を少なくとも一つ含有することが好ましい。
 Rは酸二無水物の置換基であり、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基であることが好ましい。Rはジアミンの置換基であり、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基であることが好ましい。
 用いられる酸二無水物について説明する。特定基を少なくとも一つ有する酸二無水物としては、具体的には、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物等が挙げられる。
 特定基を少なくとも一つ有し、かつ、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する酸二無水物としては、具体的には、下記に示した構造の芳香族酸二無水物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 RはC(CF、C(CH、SO、SまたはOを示す。R10およびR11は水素原子、水酸基、チオール基またはスルホン酸基を示す。ただし、R10およびR11が同時に水素原子となることはない。
 特定基は持たず、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する酸二無水物としては、具体的には、下記に示した構造の芳香族酸二無水物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 R、Rは水素原子、水酸基、チオール基またはスルホン酸基を示す。ただし、RおよびRが同時に水素原子となることはない。
 特定基を持たず、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基も持たない酸二無水物としては、具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6-ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物が挙げられる。
 本発明ではこれらの酸二無水物を単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
 用いられるジアミンについて説明する。特定基を少なくとも一つ有するジアミンとしては、具体的には、3,4’-ジアミノジフェニルスルヒド、4,4’-ジアミノジフェニルスルヒド、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、ビス(4-アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3-アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物等が挙げられる。
 特定基を少なくとも一つ有し、かつ、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有するジアミンとしては、具体的には、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルヒドあるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物等や、下記に示した構造のジアミンなどが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 R16はC(CF、C(CH、SO、SまたはOを示す。R17~R18は水素原子、水酸基、チオール基またはスルホン酸基を示す。ただし、R17およびR18が同時に水素原子となることはない。
 特定基は持たず、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有するジアミンとしては、具体的には、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、2,4-ジアミノ-フェノール、2,5-ジアミノフェノール、1,4-ジアミノ-2,5-ジヒドロキシベンゼン、ジアミノジヒドロキシピリミジン、ジアミノジヒドロキシピリジン、ヒドロキシジアミノピリミジン、9,9-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物等や、下記に示した構造のジアミンなどが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 R12~R15は水素原子、水酸基、チオール基またはスルホン酸基を示す。ただし、R12およびR13が同時に水素原子となることはない。
 特定基を持たず、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基も持たないジアミンとしては、具体的には、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、ベンジジン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、1,5-ナフタレンジアミン、2,6-ナフタレンジアミン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジエチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジ(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物、テレフタル酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド、フタル酸ヒドラジド、2,6-ナフタレンジカルボン酸ジヒドラジド、4,4’-ビスフェニルジカルボノヒドラジン、4,4’-シクロヘキサンジカルボノヒドラジン、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換したヒドラジド化合物等が挙げられる。本発明で用いるジアミンは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
 また、一般式(1)で表される構造は一般式(2)、(3)中のRとして含まれるため、ジアミンの構成成分となる。一般式(1)で表される構造を含むジアミンとしては、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノ-フェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどが挙げられる。
 一般式(2)、(3)におけるR、Rを選択することにより、熱処理時のポリイミドとエポキシ化合物との反応率を調整し、半導体用樹脂組成物の架橋密度を調整することができる。これにより必要とされる耐熱性、耐薬品性を半導体用樹脂組成物に付与することが可能となる。α、βはそれぞれ0~10の整数を示し、α+βは0~10の整数を示す。ただし繰り返し数mの構造単位においてα+βが1~10の整数である構造単位が20~90モル%である。またRおよびRの合計の20~90%がフェノール性水酸基、スルホン酸基またはチオール基であることが好ましい。これらの基をRおよびRの合計の20%以上とすることで、耐薬品性、耐熱性をより向上することができ、90%以下とすることで、架橋密度を適度な範囲に抑制し、フィルムの伸度、靱性をより保持することができる。
 一般式(2)、(3)の構造成分であるXは、末端封止剤である1級モノアミンに由来する成分である。これらは単独で、またはその他の末端封止基との2種以上の組み合わせのいずれであってもよい。1級モノアミンとは、具体的には、5-アミノキノリン、4-アミノキノリン、3-アミノナフタレン、2-アミノナフタレン、1-アミノナフタレン、アニリン等が挙げられる。これらのうち、アニリンが好ましく使用される。
 また、エポキシ化合物と反応するような置換基を他に有しない1級モノアミンを用いることが好ましい。これにより、分子運動性の高いポリイミドの末端部にエポキシ化合物と反応するような置換基を有していない有機溶剤可溶性ポリイミドを得ることが可能となる。これを用いることにより、有機溶剤可溶性ポリイミドとエポキシ化合物との室温下での反応が進行しにくくなり、半導体用樹脂組成物の保存性をさらに高めることができる。
 一般式(2)、(3)のX成分の導入割合は、その元成分である末端封止剤の1級モノアミン成分で換算すると、全ジアミン成分に対して、0.1~60モル%の範囲が好ましく、特に好ましくは5~50モル%である。
 一般式(2)、(3)のmはポリマーの繰り返し数を示しており、8~200の範囲を示す。好ましくは10~150である。重量平均分子量で言うと、ゲルろ過クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で4,000~80,000であることが好ましく、特に好ましくは、8,000~60,000である。mを8以上とすることで、粘度を大きくして厚膜塗布を可能とし、mを200以下とすることで、溶剤への溶解性を向上することができる。ここで、(c)ポリイミドの重量平均分子量は、次の方法により求めることができる。可溶性ポリイミドをN-メチルピロリドン(NMP)に溶解した固形分濃度0.1重量%のポリイミド溶液を用い、GPC装置Waters2690(Waters(株)製)によりポリスチレン換算の重量平均分子量を算出する。GPC測定条件は、移動層をLiClとリン酸をそれぞれ濃度0.05mol/Lで溶解したNMPとし、展開速度を0.4ml/分とする。
 使用するGPC装置として、例えば、
検出器:Waters996
システムコントローラー:Waters2690
カラムオーブン:Waters HTR-B
サーモコントローラー:Waters TCM
カラム:TOSOH grard comn
カラム:TOSOH TSK-GEL α-4000
カラム:TOSOH TSK-GEL α-2500などが挙げられる。
 本発明に用いられる(c)ポリイミドは、一般式(2)、(3)で表される構造からなるもののみであってもよいし、一般式(2)、(3)で表される構造の中に共重合成分として他の構造も有する共重合体であってもよく、またそれらの混合体であってもよい。さらに、これらのいずれかに他の構造で表されるポリイミドが混合されていてもよい。その際、一般式(2)、(3)で表される構造を50モル%以上含有していることが好ましい。共重合あるいは混合に用いられる構造の種類および量は、加熱処理によって得られる耐熱性樹脂皮膜の耐熱性を損なわない範囲で選択することが好ましい。
 また、ポリマー中に導入された一般式(1)の構造および本発明で使用される末端封止剤は、以下の方法で容易に検出、定量できる。例えば、一般式(1)の構造および末端封止剤が導入されたポリマーを、酸性溶液あるいは塩基性溶液に溶解し、ポリマーの構成単位であるジアミン成分と酸無水物成分に分解し、これをガスクロマトグラフィー(GC)や、NMR測定することにより、一般式(1)の構造および使用されている末端封止剤を容易に検出、定量することができる。これとは別に、末端封止剤が導入されたポリイミドを直接、熱分解ガスクロクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトル及び13CNMRスペクトル測定することによっても、一般式(1)の構造および使用されている末端封止剤を容易に検出、定量することが可能である。
 (c)ポリイミドの含有量は、(a)エポキシ化合物100重量部に対し、15~90重量部であることが好ましく、エポキシ化合物と反応し密度の高い網目構造を形成するためにより好ましくは30~70重量部である。(c)ポリイミドの含有量が15重量部以上であると、耐熱性がより向上する。また(c)ポリイミドの含有量が90重量部以下であれば、接着組成物の吸水がより少なくなるために、接着組成物を加熱硬化させる際の発泡をより抑制することができ、例えば回路基板と半導体チップ間の接着力の低下がより少なくなり、接続信頼性がより向上する。
 (c)ポリイミドとして、有機溶剤可溶性ポリイミドが好適に用いられるのに対し、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミドイミド等のアミド結合を有するポリマーは有機溶剤可溶性ポリイミドと比べて、耐熱性が低く吸水も多いため接続信頼性が低下する要因となるため好ましくない。
 本発明はさらに(d)溶剤を含有する半導体用樹脂組成物である。本発明で用いることができる(d)溶剤としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(エチルジグリコール)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのアセテート類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2-ヘプタノンなどのケトン類、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンタノ-ル、4-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジアセトンアルコールなどのアルコール類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、その他、N-メチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトンなどが挙げられる。
 これらのうち、(c)ポリイミドを溶解し、且つ大気圧下沸点が100℃~220℃であるものが特に好ましい。沸点がこの範囲であれば、半導体用樹脂組成物を塗布する際に溶剤が揮発しすぎて塗布できなくなることがなく、かつ半導体用樹脂組成物の乾燥熱処理温度を高くしなくてもよいため、基板や支持フィルムの材質に制約が生じることがない。また、(c)ポリイミドを溶解する溶剤を用いることによって、基板や支持フィルムに均一性の良い塗膜を形成することができる。ここで、本発明でいう沸点とは、1気圧、即ち1.013×10N/mの圧力下での沸点である。沸点の測定は公知の技術を用いて行うことができ、特に限定されないが、例えば、Swietoslawskiの沸点計を用いることで測定できる。
 このような沸点を有する特に好ましい有機溶剤として、具体的には、シクロペンタノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、ジアセトンアルコールおよび3-メチル-3-メトキシブタノール等が挙げられる。
 本発明の半導体用樹脂組成物に含まれる(d)溶剤の重量の好ましい範囲は、半導体用樹脂組成物の全重量のうち、10~50重量%であり、さらに好ましくは20~40重量%である。半導体用樹脂組成物の全重量のうち10~50重量%であれば、(a)エポキシ化合物、(c)ポリイミドをより十分に溶解させることができ、また製膜した際に十分な膜厚が得ることができる。
 本発明の半導体用樹脂組成物は、さらに(f)エポキシ硬化剤を含有することが好ましい。(f)エポキシ硬化剤を含有することにより短時間での硬化が可能になる。(f)エポキシ硬化剤としては、イミダゾール系硬化剤が反応性や保存安定性の観点から好ましい。(f)エポキシ硬化剤として好ましく用いられるものの例としては、2PZ、2P4MZ、2E4MZ、2MA-OK、C11Z(以上商品名、四国化成工業(株)製)等を挙げることができるがこれらに限定されない。一方、ノバキュアHX-3941HP、ノバキュアHXA3922HP、ノバキュアHXA3932HP、ノバキュアHXA3042HP(以上商品名、旭化成イーマテリアルズ(株)製)等のマイクロカプセル型硬化剤と呼ばれるエポキシ硬化剤は反応性に優れるものの、有機溶剤を含むコーティング材に用いる場合には保存安定性が悪く、粘度が増加するため好ましくない。
 (f)エポキシ硬化剤の含有量は、(a)エポキシ化合物100重量部に対し0.1重量部以上20重量部以下であることが好ましい。エポキシ硬化剤の含有量をこの範囲とすることで、本発明の半導体用樹脂組成物を室温下で長期間保存を行うことができ、且つ半導体用樹脂組成物の硬化も十分に行うことができる。
 本発明の半導体用樹脂組成物は、基板との親和性を向上させる目的で、界面活性剤を含んでいてもよい。このような界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。
 フッ素系界面活性剤の具体例としては(以下、商品名)、メガファックF171、F173、R-30(DIC(株)(旧大日本インキ化学工業(株))製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等が挙げられ、シリコン系の界面活性剤の具体例としては、BYK-313、BYK-333、BYK-337、BYK-378、BYK-A506(ビックケミー・ジャパン(株)製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの界面活性剤は、単独で用いることも複数種を組み合わせて用いることもできる。
 本発明の半導体用樹脂組成物は、基板との密着性を向上させる目的で、(g)密着促進剤を含んでいてもよい。その際、複数種の(g)密着促進剤を組み合わせて用いても良い。このような(g)密着促進剤としては、例えば、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン等のクロロシラン類;トリメチルメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類;ヘキサメチルジシラザン、N,N’-ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類;ビニルトリクロロシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(N-ピペリジニル)プロピルトリメトキシシラン等のシラン類;ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2-メルカプトベンズイミダゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン等の複素環状化合物;1,1-ジメチルウレア、1,3-ジメチルウレア等の尿素、またはチオ尿素化合物等を挙げることができる。また、BYK-4509、BYK-4512、BYK-4510(ビックケミー・ジャパン(株)製)等のポリマー系の密着性向上剤も用いることができる。
 上述の材料を混合、溶解させて得られた半導体用樹脂組成物は、ろ紙やフィルターを用いてろ過しても良い。ろ過方法は特に限定されないが、分散している(b)無機粒子を通過させるため、保留粒子径10μm以上のフィルターを用いて加圧ろ過によりろ過する方法が好ましい。
 本発明の半導体用樹脂組成物の同定および、各成分の配合量の確認は、以下の方法で行うことができる。半導体用樹脂組成物を各種溶離液組成によるHPLC測定および、GPC測定を行い、半導体用樹脂組成物に配合されている成分数を確認する。
 溶剤については、各成分が変性しないように注意しながら、ロータリーエバポレーターや精密蒸留等により除去する。その後、分取HPLCや分取GPC、各種溶離液によるカラムクロマトグラフィー等の手法により、各成分の(単離)精製を行う。各成分の(単離)精製については、溶剤を除去することなく、分取HPLCや分取GPC、各種溶離液によるカラムクロマトグラフィー等の手法により、各成分を(単離)精製を行うこともできる。溶剤種の同定は、GC-MASSやHNMRや13CNMR、HMBCやHMQC等の各種2次元NMRの手法により行うことができる。複数の高分子量成分が含まれている場合は、各種良溶媒、貧溶媒を選択し、高分子成分の溶解性の違いを利用した再沈殿により精製することも可能である。
 高分子量成分については、HNMRや13CNMR、HMBCやHMQC等の各種2次元NMR、IR測定等の手法により高分子量成分に(c)ポリイミドが含まれているか判断できる。次に精製したポリイミドの溶解性を評価し、(c)ポリイミドが有機溶剤可溶性ポリイミドであるかを判断できる。その他の成分である(a)エポキシ化合物、(d)溶剤、(f)エポキシ硬化剤等については、単離精製した各成分を質量分析法による親ピークの確認およびフラグメントの解析、HNMRや13CNMR、DEPT測定、HMBCやHMQC等の各種2次元NMR等の手法により同定することができる。
 無機粒子については、半導体用樹脂組成物中に含まれる溶剤にて、半導体用樹脂組成物を希釈した後に、無機粒子の粒子径を計測する。その後、最小サイズの粒子を捕捉できるサイズのフィルターを用いて半導体用樹脂組成物をろ過し、回収する。回収した無機粒子の粒子径を再度計測し、無機粒子が完全に回収できていることを確認する。次に、回収した無機粒子の元素分析を行うことで、組成を確認することができる。
 ゴム粒子については、無機粒子を回収した後のろ液からゴム粒子を回収し、IR、TOF-SIMS、元素分析等の分析を行うことで同定することができる。ろ液からのゴム粒子の回収は、ゴム粒子を捕捉できるサイズのフィルターを用いたろ過、もしくは超遠心分離機による分離によって行うことができる。
 次に、各成分の配合量の確認方法について説明する。各成分の配合量は、例えば100gの半導体用樹脂組成物を各成分に単離し、その重量を秤量することにより確認することが可能である。また、ビフェニル等の内部標準物質と単離精製物を用い、HPLCやGCを利用した検量線の作成および各成分の定量を行って配合量を決定することも可能である。これらの手法により、(c)ポリイミドと(a)エポキシ化合物、(f)エポキシ硬化剤、(b)無機粒子等の配合量の割合を確認することができる。
 次に半導体用樹脂組成物の全重量から(d)溶剤の重量を除いた全固形分の重量のうちの(b)無機粒子の割合を確認する方法について説明する。まず、半導体用樹脂組成物を窒素気流下で熱重量分析を行うことで、半導体用樹脂組成物の全重量から(d)溶剤の重量を除いた全固形分の重量を知ることができる。すなわち、窒素気流下での熱重量分析後の残渣は(B)全固形分にあたり、(B)全固形分の重量と(A)分析に用いたサンプルの重量との差が(d)溶剤の重量にあたる。つまり、(a)エポキシ化合物が、液状エポキシ化合物を含んでいる場合は、液状エポキシ化合物も固形分とみなす。
 熱重量分析の条件としては、溶剤を十分揮発させるだけの温度と時間があればよい。例えば溶剤としてPGMEAを用いた半導体用樹脂組成物を10mg程度熱重量分析に用いる場合であれば、昇温速度10℃/分にて250℃まで昇温した後、250℃で30分保持する、などである。さらに、(B)全固形分を空気(または酸素含有気体)気流下で熱重量分析を行うことで(B)全固形分の重量のうちの(b)無機粒子の割合を知ることができる。すなわち、(C)空気気流下での熱重量分析後の残渣の重量が(b)無機粒子の重量であり、(B)全固形分の重量との比から、(b)無機粒子の割合を知ることができる。空気気流下での熱重量分析の条件としては、半導体用樹脂組成物中の不揮発性有機成分が十分に燃焼する温度、時間があればよい。例えば、昇温速度10℃/分にて550℃まで昇温した後、550℃で60分保持する、などである。熱重量分析には、示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA6200、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製)を用いることができる。
 次に、ポリイミドのモノマーユニット構造の同定については、以下の方法で行うことができる。ポリイミドを、酸性溶液に溶解して、ポリイミドの構成単位であるアミン成分とカルボン酸無水物成分に分解した後に、分取HPLCや分取GPC、各種溶離液によるカラムクロマトグラフィー等の手法により、各成分の単離精製を行う。各成分をHNMRや13CNMR、DEPT測定、HMBCやHMQC等の各種2次元NMR等の手法により同定できる。
 本発明の半導体用樹脂組成物は、半導体素子、半導体装置、回路基板、金属配線材料の接着、固定や封止するための半導体用樹脂接着剤やコーティング材として好適に使用することができる。
 本発明の半導体用樹脂フィルムは、支持体上に(a)エポキシ化合物、(b)無機粒子、(c)ポリイミドを含有する半導体用樹脂層を有する半導体用樹脂フィルムであって、前記半導体用樹脂層の重量のうち、前記(b)無機粒子の割合が60重量%以上92重量%以下であり、さらに(e)ゴム粒子を含有することを特徴とする。(a)~(c)および(e)の各成分については、上記と同様である。支持体の材質には特に制限はなく、半導体用樹脂組成物に含有される(d)溶剤に溶解しないものであれば用いることができる。支持体の材質の好ましい例として、樹脂、銅、ステンレス、アルミなどが挙げられるがこれらに限定されない。支持体の形状にも特に制限はないが、フィルム状、板状など平坦な面を持つものが好ましい。支持体として最も好適に用いられるのは樹脂製フィルム(以下、支持フィルムと呼ぶ)である。
 次に、本発明の半導体用樹脂組成物を用いて半導体用樹脂フィルムの製造方法について説明する。本発明の半導体用樹脂フィルムは上述の半導体用樹脂組成物を支持体上に塗布し、次いでこれを乾燥して、支持体上に半導体用樹脂層を形成することにより得られる。
 本発明の半導体用樹脂フィルムの製造方法では、半導体用樹脂層は支持体である支持フィルム上に形成するのが最も好ましい。その際用いられる支持フィルムは特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルムなど、通常市販されている各種のフィルムが使用可能である。支持フィルムと半導体用樹脂層との接合面には、密着性と剥離性を向上させるために、シリコーン、シランカップリング剤、アルミキレート剤などの表面処理を施してもよい。また、支持フィルムの厚みは特に限定されないが、作業性の観点から、10~75μmの範囲であることが好ましい。
 また、本発明の半導体用樹脂フィルムの製造方法では、半導体用樹脂層を保護するために、半導体用樹脂層上に保護フィルムを有してもよい。これにより、大気中のゴミやチリ等の汚染物質から半導体用樹脂フィルムの半導体用樹脂層面を保護することができる。
 保護フィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられる。保護フィルムは、半導体用樹脂層との接着力が小さいものであると好ましい。
 本発明の半導体用樹脂組成物を支持フィルムに塗布する方法としては、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、メニスカスコーター、バーコーター、ロールコーター、コンマロールコーター、グラビアコーター、スクリーンコーター、スリットダイコーターなどの方法が挙げられる。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、通常、乾燥後の膜厚が、0.5μm以上100μm以下であることが好ましい。
 乾燥には、オーブン、ホットプレート、赤外線などを使用することができる。乾燥温度及び乾燥時間は、溶剤を揮発させることが可能な範囲であればよく、半導体用樹脂フィルムが未硬化または半硬化状態となるような範囲を適宜設定することが好ましい。具体的には、40℃から120℃の範囲で1分から数十分行うことが好ましい。また、これらの温度を組み合わせて段階的に昇温してもよく、例えば、50℃、60℃、70℃で各1分ずつ熱処理してもよい。
 本発明の半導体装置は、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物の硬化物または本発明の半導体用樹脂フィルムから支持体を除去した半導体用樹脂層の硬化物を有する。
 また、本発明でいう半導体装置とは半導体素子の特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路及び電子機器は全て半導体装置に含まれる。
 本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物の硬化物または本発明の半導体用樹脂層の硬化物を有する半導体装置の製造方法の一例は以下の通りである。第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置する。次に、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂フィルムから支持体を除去した半導体用樹脂層を介在させる。そして、加熱加圧して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させる。この時、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層が硬化物となる。
 電気的接続は、上記の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層を、先にいずれかの回路部材の接続端子側の面のみに形成した後に行ってもよいし、第一および第二の回路部材の接続端子側の両方の面に形成した後に行ってもよい。また、第一の回路部材および/または第二の回路部材に貫通電極が形成され部材の片面および/または両面に接続端子が形成されていてもよい。このような回路部材としては、めっきバンプやスタッドバンプなどのバンプが形成された半導体チップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、TSV(スルーシリコンビア)電極を有する半導体チップやシリコンインターポーザー、ガラスエポキシ回路基板、フィルム回路基板等の基板等が用いられる。
 この他にも、ダイアタッチフィルム、ダイシングダイアタッチフィルム、リードフレーム固定テープ、放熱板、補強板、シールド材の接着剤、ソルダーレジスト等を作製するための接着性樹脂材料として使用することができる。
 バンプを有する半導体チップと配線パターンを有する回路基板または半導体チップとを電気的に接続する際に、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層を介して接続し、バンプを有する半導体チップと配線パターンを有する回路基板または半導体チップとの間の空隙を、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層で封止して半導体装置を作製する方法について説明する。バンプを有する半導体チップと配線パターンを有する回路基板または半導体チップとは、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層を介して接続される。このとき、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層は、配線パターンを有する回路基板の配線パターン面またはバンプを有する半導体チップのバンプ形成面のいずれに形成してもよい。また、半導体ウエハのバンプ形成面に本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物層または本発明の半導体用樹脂層を形成した後、半導体ウエハをダイシングして個片化することによって、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物層または本発明の半導体用樹脂層が貼り付いた半導体チップを作製してもよい。
 本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物からなる層を形成する方法としては、半導体用樹脂組成物を半導体チップ、回路基板、半導体ウエハに直接塗工した後、乾燥させる方法、本発明の半導体用樹脂フィルムを半導体チップ、回路基板、半導体ウエハに貼り付けた後に支持体を除去する方法が挙げられる。乾燥には、オーブン、ホットプレート、赤外線などを使用することができる。乾燥温度及び乾燥時間は、溶剤を揮発させることが可能な範囲であればよく、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層が未硬化または半硬化状態となるような範囲を適宜設定することが好ましい。具体的には、40℃から120℃の範囲で1分から数十分行うことが好ましい。また、これらの温度を組み合わせて段階的に昇温してもよく、例えば、50℃、60℃、70℃で各1分ずつ熱処理してもよい。また、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層を形成した後、ボンディング装置にて実装を行う前に機械的な方法によってバンプを露出させる工程があってもよい。すなわち、(2012 IEEE 第62回ELECTRONIC COMPONENTS AND TECHNOLOGY CONFERENCE (ECTC),444-449ページ,2012)に記された方法などである。
 本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層を配線パターンが形成された回路基板または半導体チップ上に形成した後、ボンディング装置にて実装を行うことができる。実装条件は電気的接続が良好に得られる範囲であれば特に限定されるものではないが、本発明の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物または本発明の半導体用樹脂層の硬化を行うためには、温度100℃以上、圧力1mN/バンプ以上、時間0.1秒以上の加熱加圧は必要である。好ましくは120℃以上300℃以下、より好ましくは150℃以上250℃以下の温度、好ましくは5mN/バンプ以上50,000mN/バンプ以下、より好ましくは10mN/バンプ以上10,000mN/バンプ以下の圧力、好ましくは1秒以上60秒以下、より好ましくは、2秒以上30秒以下の時間でのボンディング条件で行う。また、ボンディング時に、仮圧着として、温度50℃以上、圧力1mN/バンプ以上、時間0.1秒以上の加熱加圧により、半導体チップ上のバンプと回路基板上の配線パターンとを接触させた後、上記の条件でボンディングを行う。必要に応じボンディングを行った後に、半導体チップ付き回路基板を50℃以上200℃以下の温度で10秒以上24時間以下加熱してもよい。
 以下実施例等をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例中の半導体用樹脂組成物の評価は以下の方法により行った。
 (1)半導体用樹脂組成物の膜厚方向均一性の評価
 実施例1~9で得られた半導体用樹脂組成物1~9および比較例1~4で得られた比較用樹脂組成物1~4を、4インチのシリコンウエハ上にアプリケータで塗工し、100℃のホットプレート上で10分間乾燥させ、膜厚およそ40μmの半導体用樹脂層をシリコンウエハ上に形成した。半導体用樹脂層を形成したウエハの一部をエポキシ樹脂に包埋、研磨することで評価サンプルを作製した。包埋樹脂にはストルアス社製Claro Cit PowderおよびClaro Cit Liquidの5:3混合物を用いた。この混合物に塗膜を形成したウエハの一部を入れ、約1時間静置して樹脂を硬化させた。樹脂包埋したウエハの断面が出るように研磨を行い評価サンプルとした。研磨装置はストルアス社製TegraPol-21を用いた。研磨紙にはDP-Nap、研磨剤にはDP-懸濁液P(1μm)、潤滑剤にはDP-ルーブリカントを用いた。得られた評価サンプルを走査型電子顕微鏡(SEM、日本電子株式会社製JSM-6510A)で観察した。得られたSEM像において、一辺がウエハ面と隣接しており各辺の長さが膜厚の10分の1である正方形で囲まれたエリアの面積における無機粒子の断面積の割合と、ウエハと反対側の膜上部面と隣接しており各辺の長さが膜厚の10分の1である正方形で囲まれたエリアの面積における無機粒子の断面積の割合を比較し、その差が5倍以内である場合は無機粒子の分布が均一、5倍より大きい場合には無機粒子の分布が不均一と判断できる。
 本観察法ではSEM像において、ウエハと平行方向、図1であれば写真の左右方向に任意の測定箇所を設定することができるが、SEM像の両端および中央、図1であれば写真の左端、右端および左端と右端の中央部において上記観察を行い、左端、右端、中央部いずれも無機粒子の分布が均一と判断できた場合は良、そうでない場合は不良として評価した。
 図1が膜上部にまで無機粒子が均一に分布している半導体用樹脂層のSEM像の例であり、図2が膜上部に無機粒子が不足している領域がしている半導体用樹脂層のSEM像の例である。
 (2)半導体用樹脂フィルムの作製に関する評価
 実施例1~9で得られた半導体用樹脂組成物1~9および比較例1~4で得られた比較用樹脂組成物1~4を、スリットダイコーター(塗工機)を用いて、剥離性基材として厚さ37.5μmのポリイミドフィルム(商品名、カプトン150EN-C)に乾燥後の厚みが25μmとなるように塗布し、80℃で10分間乾燥を行った。得られた半導体用樹脂フィルム上に表面保護用剥離性基材として厚さ8μmのポリプロピレンフィルム(商品名、トレファンBO型番YK57、片面コロナ放電処理品)の未処理面を、加熱ロール温度35℃でラミネートし、外径9.6cmの紙管上に剥離性基材が内側になるようロール状に巻き取り、半導体用樹脂フィルムの両面に剥離性基材を有する原反(剥離性基材、半導体用樹脂フィルム、表面保護用剥離性基材の3層構造)を得た。
 得られた原反を顕微鏡観察し、半導体用樹脂フィルムの割れ、剥離性基材のポリプロピレンフィルムからの脱落の有無を評価した。割れ、脱落が見られなかったものを良、見られたものを不良とした。
 (3)半導体用樹脂組成物の線膨張係数の評価
 前記評価で得られた原反を8cm角サイズに切断し、真空ラミネート装置MVLP-500/600((株)名機製作所製)を用いて厚さ2mmになるまで繰り返し積層した。積層条件は、上熱盤と下熱盤の温度を90℃、真空時間を20秒、加圧力を0.3MPa、加圧時間を30秒とした。得られた積層物を200℃で15分加熱処理を行った。加熱処理した積層物をダイシング装置DAD3350((株)ディスコ製)を用いて切断し、幅2mm、長さ15mm、高さ2.5mmの直方体を作製した。直方体の線膨張係数の評価を熱・応力・歪測定装置(TMA/SS6100、エスアイアイ・ナノテクノロジーズ(株)製)を用いて行った。測定温度範囲は-50~300℃、昇温速度は10℃/分で行った。線膨張係数はガラス転移温度(Tg)以下の温度範囲で算出した。
 また各実施例、比較例で用いた(c)ポリイミドの合成は、以下の方法で行った。
 合成例1 (c)ポリイミドの合成
 乾燥窒素気流下、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン(以下、APB-Nとする)4.82g(0.0165モル)、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン(以下、ABPSとする)3.08g(0.011モル)、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(以下、SiDAとする)4.97g(0.02モル)、末端封止剤としてアニリン0.47g(0.005モル)をNMP130gに溶解した。ここに2,2-ビス{4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル}プロパン二無水物(以下、BSAAとする)26.02g(0.05モル)をNMP20gとともに加えて、25℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、180℃で5時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入し、ろ過して沈殿を回収し、水で3回洗浄した後、真空乾燥機を用いて80℃20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm-1付近、1377cm-1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにしてエポキシ基と反応可能な官能基を有し、一般式(1)で表される構造がポリイミド全量に対し11.6重量%含まれるポリイミドAを得た。4gのポリイミドAにテトラヒドロフラン6gを加え、23℃で撹拌したところ溶解した。すなわち有機溶剤可溶性であった。
 また各実施例、比較例で用いた他の成分は、下記のとおりである。なお(e)ゴム粒子に含まれるエポキシ樹脂は(a)エポキシ化合物の一部とみなす。
 (a)エポキシ化合物
固形エポキシ化合物:NC3000-H(日本化薬(株)製)
液状エポキシ化合物:YL980(三菱化学(株)製)
 (b)無機粒子
SE2050((株)アドマテックス製シリカ粒子、平均粒子径0.5μm)
SE5100((株)アドマテックス製シリカ粒子、平均粒径1.5μm)
YA100C-SP3((株)アドマテックス製シリカ粒子、平均粒径0.1μm)
FB-5LDX(電気化学工業(株)製シリカ粒子、平均粒径4.2μm)
 (d)溶剤
PGMEA(KHネオケム(株)製)
エチルジグリコール((株)ダイセル製)
 (e)ゴム粒子
カネエースMX-113((株)カネカ製、コアシェルゴム粒子30重量%含有液状エポキシ樹脂(液状エポキシ樹脂70重量%)、コアシェルゴム粒子の平均粒子径0.1μm)
 (f)エポキシ硬化剤
2PZ(四国化成工業(株)製)。
 実施例1
 NC3000-H(日本化薬(株)製)を11.35g、SE2050((株)アドマテックス製シリカ粒子、平均粒子径0.5ミクロン)を54.60g、カネエースMX-113((株)カネカ製、コアシェルゴム粒子30重量%含有エポキシ樹脂)を4.68g、合成例1で得られたポリイミドAを6.90gおよびPGMEA(KHネオケム(株)製)を22.00g、250mLポリ容器に添加し、室温下、ボールミル架台上で96時間攪拌した。その後、2PZ(四国化成工業(株)製)を0.47gを加えさらに24時間攪拌した。保留粒子径10μmのフィルターを用いて、得られた混合液の加圧ろ過を行い、半導体用樹脂組成物1を得た。全固形分の重量(ポリイミドA、カネエースMX-113、NC3000-H、SE2050、2PZの合計の重量)のうち、SE2050の割合は70重量%である。
 実施例2
 カネエースMX-113を4.68g用いる代わりに、カネエースMX-113を2.34gおよびYL980を2.34g用いた以外は実施例1と同様にして、半導体用樹脂組成物2を得た。
 実施例3
 カネエースMX-113を4.68g用いる代わりに、カネエースMX-113を1.17gおよびYL980を3.51g用いた以外は実施例1と同様にして、半導体用樹脂組成物3を得た。
 実施例4
 PGMEAをすべてエチルジグリコール((株)ダイセル製)に置き換えた以外は実施例1と同様にして、半導体用樹脂組成物4を得た。
 実施例5
 SE2050をすべてSE5100((株)アドマテックス製シリカ粒子、平均粒径1.5μm)に置き換えた以外は実施例1と同様にして、半導体用樹脂組成物5を得た。
 実施例6
 SE2050をすべてYA100C-SP3((株)アドマテックス製シリカ粒子、平均粒径0.1μm)に置き換えた以外は実施例1と同様にして、半導体用樹脂組成物6を得た。
 実施例7
 SE2050をすべてFB-5LDX(電気化学工業(株)製シリカ粒子、平均粒径4.2μm)に置き換えた以外は実施例1と同様にして、半導体用樹脂組成物7を得た。
 実施例8
 各成分の配合量を表2のとおりとして、全固形分の重量のうち、SE2050の割合が60重量%になるようにした以外は実施例1と同様にして、半導体用樹脂組成物8を得た。
 実施例9
 各成分の配合量を表2のとおりとして、全固形分の重量のうち、SE2050の割合が90重量%になるようにした以外は実施例1と同様にして、半導体用樹脂組成物9を得た。
 比較例1
 カネエースMX-113をすべてYL980に置き換えた以外は実施例1と同様にして、比較用樹脂組成物1を得た。
 比較例2
 カネエースMX-113をすべてYL980に、PGMEAをすべてエチルジグリコールに置き換えた以外は実施例1と同様にして、比較用樹脂組成物2を得た。
 比較例3
 各成分の配合量を表2のとおりとして、全固形分の重量のうち、SE2050の割合が50重量%になるようにした以外は実施例1と同様にして、比較用樹脂組成物3を得た。
 比較例4
 各成分の配合量を表2のとおりとして、全固形分の重量のうち、SE2050の割合が95重量%になるようにした以外は実施例1と同様にして、比較用樹脂組成物4を得た。
 各実施例、比較例の評価結果を表1、2に示す。なお比較用樹脂組成物4および比較用樹脂組成物5は半導体用樹脂フィルムに割れ、脱落が見られた。フィルムをカットする際にさらに激しく割れが発生したため、線膨張係数評価用のサンプルが作製できなかった。そのため、比較用樹脂組成物4について線膨張係数の評価を行うことができなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
1 ウエハ
2 半導体用樹脂層
3 比較用樹脂層
4 無機粒子が不足している領域

Claims (17)

  1. (a)エポキシ化合物、(b)無機粒子、(c)ポリイミドおよび(d)溶剤を含有する半導体用樹脂組成物であって、前記半導体用樹脂組成物の全重量から前記(d)溶剤の重量を除いた全固形分の重量のうち、前記(b)無機粒子の割合が60重量%以上92重量%以下であり、さらに(e)ゴム粒子を含有することを特徴とする半導体用樹脂組成物。
  2. 前記(c)ポリイミドが、一般式(2)または一般式(3)で表される構造を有し、かつエポキシ基と反応可能な官能基を側鎖に少なくとも一つ有し、かつ一般式(1)で表される構造を一般式(2)および一般式(3)中のRとして有し、一般式(1)で表される構造は(c)ポリイミド全量に対し5~15重量%であることを特徴とする請求項1に記載の半導体用樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Rは2価の炭化水素基であり、Rは1価の炭化水素基である。nは1~10の整数を示す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、Rは4~14価の有機基であり、Rは2~12価の有機基であって、R、Rの少なくとも一つは1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ含有する。RおよびRは、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する有機基を示す。Xは1価の有機基を示す。mは8~200である。αおよびβはそれぞれ0~10の整数を示し、α+βは0~10の整数である。但し、繰り返し数mの構造単位においてα+βが1~10の整数である構造単位が20~90モル%である。)
  3. 前記(c)ポリイミドが、有機溶剤可溶性であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体用樹脂組成物。
  4. 前記(b)無機粒子の平均粒子径が10nm以上、5μm以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の半導体用樹脂組成物。
  5. 前記(e)ゴム粒子の平均粒子径が、前記(b)無機粒子の平均粒子径以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の半導体用樹脂組成物。
  6. 前記(a)エポキシ化合物が、液状エポキシ化合物および固形エポキシ化合物を含有し、(a)エポキシ化合物の重量のうち、液状エポキシ化合物の割合が10~50重量%であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の半導体用樹脂組成物。
  7. 前記液状エポキシ化合物100重量部に対して、前記(e)ゴム粒子が2~100重量部であることを特徴とする請求項6に記載の半導体用樹脂組成物。
  8. 前記(e)ゴム粒子がコアシェルゴム粒子であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の半導体用樹脂組成物。
  9. 支持体上に(a)エポキシ化合物、(b)無機粒子、(c)ポリイミドを含有する半導体用樹脂層を有する半導体用樹脂フィルムであって、前記半導体用樹脂層の重量のうち、前記(b)無機粒子の割合が60重量%以上92重量%以下であり、さらに前記半導体用樹脂層が(e)ゴム粒子を含有することを特徴とする半導体用樹脂フィルム。
  10. 前記(c)ポリイミドが、一般式(2)または一般式(3)で表される構造を有し、かつエポキシ基と反応可能な官能基を側鎖に少なくとも一つ有し、かつ一般式(1)で表される構造を一般式(2)および一般式(3)中のRとして有し、一般式(1)で表される構造は前記(c)ポリイミド全量に対し5~15重量%であることを特徴とする請求項9に記載の半導体用樹脂フィルム。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、Rは2価の炭化水素基であり、Rは1価の炭化水素基である。nは1~10の整数を示す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、Rは4~14価の有機基であり、Rは2~12価の有機基であって、R、Rの少なくとも一つは1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ含有する。RおよびRは、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する有機基を示す。Xは1価の有機基を示す。mは8~200である。αおよびβはそれぞれ0~10の整数を示し、α+βは0~10の整数である。但し、繰り返し数mの構造単位においてα+βが1~10の整数である構造単位が20~90モル%である。)
  11. 前記(c)ポリイミドが、有機溶剤可溶性であることを特徴とする請求項9または10に記載の半導体用樹脂フィルム。
  12. 前記(b)無機粒子の平均粒子径が10nm以上、5μm以下であることを特徴とする請求項9~11のいずれかに記載の半導体用樹脂フィルム。
  13. 前記(e)ゴム粒子の平均粒子径が、前記(b)無機粒子の平均粒子径以下であることを特徴とする請求項9~12のいずれかに記載の半導体用樹脂フィルム。
  14. 前記(a)エポキシ化合物が、液状エポキシ化合物および固形エポキシ化合物を含有し、前記(a)エポキシ化合物の重量のうち、液状エポキシ化合物の割合が10~50重量%であることを特徴とする請求項9~13のいずれかに記載の半導体用樹脂フィルム。
  15. 前記液状エポキシ化合物100重量部に対して、前記(e)ゴム粒子が2~100重量部であることを特徴とする請求項14に記載の半導体用樹脂フィルム。
  16. 前記(e)ゴム粒子がコアシェルゴム粒子であることを特徴とする請求項9~15のいずれかに記載の半導体用樹脂フィルム。
  17. 請求項1~8のいずれかに記載の半導体用樹脂組成物から(d)溶剤を除去した組成物の硬化物または請求項9~16のいずれかに記載の半導体用樹脂層の硬化物を有する半導体装置。
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