(57)【要約】【課題】基板表面をプラズマ処理する場合において、アンダーフィルのブリード現象が抑制されたフリップチップ型の半導体装置の製造方法の提供。【解決手段】有機材料製の基板上に設けられた電極部と半導体素子のバンプ電極とを電気的に接続しつつ該基板上に該半導体素子を配置する工程、該基板表面をプラズマ処理する工程、および、該基板と半導体素子との間のギャップにアンダーフィルを充填した後、該アンダーフィルを加熱硬化させることにより該ギャップを封止する工程をこの順に実施することを含むフリップチップ型の半導体装置の製造方法であって、  前記プラズマ処理後の前記基板において、前記半導体素子の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域の表面凹凸の山頂部平均間隔をＳｍとする時、前記アンダーフィルが、平均粒径が前記Ｓｍ値の１０％以下の絶縁性粒子を１〜４０ｗｔ％含有することを特徴とするフリップチップ型の半導体装置の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料製の基板上に設けられた電極部と半導体素子のバンプ電極とを電気的に接続しつつ該基板上に該半導体素子を配置する工程、該基板表面をプラズマ処理する工程、および、該基板と半導体素子との間のギャップにアンダーフィルを充填した後、該アンダーフィルを加熱硬化させることにより該ギャップを封止する工程をこの順に実施することを含むフリップチップ型の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマ処理後の前記基板において、前記半導体素子の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域の表面凹凸の山頂部平均間隔をＳｍとする時、前記アンダーフィルが、平均粒径が前記Ｓｍ値の１０％以下の絶縁性粒子を１〜４０ｗｔ％含有することを特徴とするフリップチップ型の半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁性粒子が、平均粒径が１〜１００ｎｍの非晶質球状シリカである請求項１に記載のフリップチップ型の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記アンダーフィルが、エポキシ樹脂、および、芳香族アミンを含有する請求項１または２に記載のフリップチップ型の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記アンダーフィルが、前記絶縁性粒子以外に、平均粒径０．１μｍ超１０μｍ以下の第２の絶縁性粒子を５〜７０ｗｔ％含有する請求項１〜３のいずれかに記載のフリップチップ型の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法により製造されたフリップチップ型の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ型の半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、軽量化、高性能化に伴い半導体の実装形態がワイヤーボンド型からフリップチップ型へと変化してきている。
フリップチップ型の半導体装置は、バンプ電極を介して基板上の電極部と半導体素子とが接続された構造を持っている。この構造の半導体装置は、温度サイクル等の熱付加が加わった際に、エポキシ樹脂等の有機材料製の基板と、半導体素子と、の熱膨張係数の差によってバンプ電極に応力がかかり、バンプ電極にクラック等の不良が発生することが問題となっている。この不良発生を抑制するためにアンダーフィルと呼ばれる封止剤を用いて、基板と半導体素子との間のギャップを封止することが広く行われている。
【０００３】
半導体装置として使用される基板上には、複数の半導体素子や、コンデンサ、インダクタ、抵抗器等、半導体装置を構成する他の部品が複数搭載される場合があり、近年益々基板上の狭い範囲に高密度に部品が搭載されるようになってきた。
これによって、基板と半導体素子との間のギャップをアンダーフィルによって封止する際に、半導体素子の周囲の基板上にアンダーフィルの成分が染み出すブリード現象が問題になってきた。基板と半導体素子との間のギャップへのアンダーフィルの注入性を向上させる、基板表面を洗浄することにより基板表面と該表面上に設けられる部品との接着性を向上させる等の目的で、基板表面をプラズマ処理することが広くおこなわれており、このプラズマ処理によってブリード現象が助長されることが問題となっている。
半導体装置を構成する部品は、ハンダ等を用いて基板上に電極部に接続されるが、ブリード現象によって基板上の電極部が汚染されると、ハンダ付け等の不良が起こる場合があり、該部品の接続信頼性が失われてしまうという問題があり解決が望まれていた。
【０００４】
アンダーフィル（液状封止樹脂）のブリード現象を抑制するため、特許文献１では（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）液状芳香族アミン、（Ｃ）フィラー、及び、（Ｄ）カルボキシル基またはアミノ基を有する液状シリコーン化合物を含む液状封止樹脂組成物が提案されている。
また、特許文献２では、（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）無機充填剤および（Ｄ）カップリング剤を必須成分とする液状エポキシ樹脂系封止材において、（Ｃ）無機充填剤が、平均粒径８〜６５ｎｍの球状非晶質シリカ微粒子（Ｃ１）を配合したことを特徴とする液状エポキシ樹脂封止材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１９５７５号公報
【特許文献２】特開２０００−３３６２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ブリードは適用される基板の表面状態と関連した現象であるため、アンダーフィル（液状封止樹脂組成物、液状エポキシ樹脂封止材）のみでブリード現象の抑制効果を得ることは難しく、ブリード現象の抑制効果にはバラつきがあった。この点は、基板表面がプラズマ処理されている場合特に問題となる。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するため、基板表面をプラズマ処理する場合において、アンダーフィルのブリード現象が抑制されたフリップチップ型の半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本願発明者らは鋭意検討した結果、プラズマ処理後の基板の表面状態、特に、半導体素子の周囲の基板の表面状態がブリード現象に影響を及ぼすことを見出した。
本発明は、上記の知見に基づくものであり、有機材料製の基板上に設けられた電極部と半導体素子のバンプ電極とを電気的に接続しつつ該基板上に該半導体素子を配置する工程、該基板表面をプラズマ処理する工程、および、該基板と半導体素子との間のギャップにアンダーフィルを充填した後、該アンダーフィルを加熱硬化させることにより該ギャップを封止する工程をこの順に実施することを含むフリップチップ型の半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマ処理後の前記基板において、前記半導体素子の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域の表面凹凸の山頂部平均間隔をＳｍとする時、前記アンダーフィルが、平均粒径が前記Ｓｍ値の１０％以下の絶縁性粒子を１〜４０ｗｔ％含有することを特徴とするフリップチップ型の半導体装置の製造方法を提供する。
【０００８】
本発明のフリップチップ型の半導体装置の製造方法において、前記絶縁性粒子が平均粒径が１〜１００ｎｍの非晶質球状シリカであることが好ましい。
【０００９】
本発明のフリップチップ型の半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィルが、エポキシ樹脂、および、芳香族アミンを含有することが好ましい。
【００１０】
本発明のフリップチップ型の半導体装置の製造方法において、前記アンダーフィルが、前記絶縁性粒子以外に、平均粒径０．１μｍ超１０μｍ以下の第２の絶縁性粒子を５〜７０ｗｔ％含有することが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、上記した本発明の方法により製造されたフリップチップ型の半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフリップチップ型の半導体装置の製造方法によれば、半導体装置を製造する過程で基板表面がプラズマ処理されているにもかかわらず、アンダーフィルのブリード現象を抑制することができる。この結果、半導体素子周辺の部品接続時の不良が防止され、接続信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、半導体装置の一構成例を示した平面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、実施例におけるブリード幅の測定手順を示した図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、実施例におけるギャップへのアンダーフィルの注入性評価の手順を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、有機材料製の基板上に設けられた電極部と半導体素子のバンプ電極とを電気的に接続しつつ該基板上に該半導体素子を配置する工程（半導体素子配置工程）、該基板表面をプラズマ処理する工程（プラズマ処理工程）、および、該基板と半導体素子との間のギャップにアンダーフィルを充填した後、該アンダーフィルを加熱硬化させることにより該ギャップを封止する工程（アンダーフィル充填・ギャップ封止工程）をこの順に実施することを含むフリップチップ型の半導体装置の製造方法であって、前記プラズマ処理後の前記基板において、前記半導体素子の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域の表面凹凸の山頂部平均間隔をＳｍとする時、前記アンダーフィルが、平均粒径が前記Ｓｍ値の１０％以下の絶縁性粒子を１〜４０ｗｔ％含有することを特徴とするものである。
まずはじめに、本発明で半導体装置の製造方法に用いる構成要素について説明する。
【００１５】
［基板］
本発明に用いる有機材料製の基板の構成材料は、半導体装置用の基板として要求される特性、具体的には、耐熱性、耐湿性、寸法安定性、耐衝撃性、絶縁性、低誘電特性、難燃性等を満たすものである限り特に限定されない。
このような特性を満たす有機材料としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等が例示される。
【００１６】
本発明に用いる基板は、その表面に半導体素子と接続するための電極部が設けられている。電極部の構成は特に限定されないが、一例を挙げると、基板上に電極部として導体層を設けたものが挙げられる。導体層上にはさらに半導体素子のバンプ電極と接続するために金メッキ層やハンダ層が形成されている場合もある。
導電層の構成材料は、導電性を有する限り特に限定されず、例えば、金、銅、銀等である。また、導電層の厚さは特に限定されず、例えば、５〜４００μｍである。
これら導電層、および、導電層上に形成される場合がある金メッキ層およびハンダ層は、例えば、蒸着、メッキ等の方法を用いて基板上に形成される。
【００１７】
本発明に用いる基板は、その表面にソルダーレジストやカバーフィルムなどが形成されていてもよい。例えば、基板上に形成された電極部のうち、半導体素子との接続に関与しない部分は、ソルダーレジストで被覆して保護してもよい。
【００１８】
本発明に用いる基板は、電極部を形成する前、若しくは、半導体素子を配置する前、またはその両方の段階において、該基板の表面に各種処理が施されていてもよい。このような処理の具体例としては、コロナ処理、ＵＶ処理、溶剤による洗浄処理等が挙げられる。
【００１９】
［半導体素子］
本発明に用いる半導体素子の構成材料、寸法、および、形状は特に限定されず、各種半導体素子であってよい。例えば、半導体素子の構成材料としては、シリコン、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）など各種半導体材料が挙げられる。
【００２０】
本発明に用いる半導体素子は、フリップチップ型半導体装置に用いられるものであるため、基板側の端子上には、基板上の電極部と接続するためのバンプ電極が設けられている。
バンプ電極の構成材料は、その接続方法によって異なる。ハンダ接続の場合、鉛／スズ（Ｐｂ／Ｓｎ）合金、インジウム、鉛フリーハンダ等のハンダ材料であり、超音波接続の場合、金、銅等の導電性に優れる金属材料である。
このようなバンプ電極は、メッキ、転写、スタッドバンプ等の方法により半導体素子の基板側の端子上に形成される。
【００２１】
本発明に用いる半導体素子は、基板上に配置した際、より具体的には、基板上に設けられた電極部と半導体素子のバンプ電極とを電気的に接続しつつ、該基板上に配置した際に、該基板と半導体素子との間にアンダーフィルが充填できる程度の高さのギャップが形成されるように配置する必要がある。必要となるギャップの高さは、使用するアンダーフィル、半導体素子の寸法等によって異なるため特に限定されないが、通常１５〜１００μｍであり、より一般的には４０〜１００μｍである。
【００２２】
［アンダーフィル］
アンダーフィルは、基板上に半導体素子を配置した後、基板と半導体素子との間のギャップに充填し、その後加熱硬化させることにより、該ギャップを封止するものである。このため、アンダーフィルには、加熱硬化前においては、基板と半導体素子との間のギャップに充填するのに十分な流動性を有することが求められ、加熱硬化後においては、封止部が十分な電気絶縁性、耐熱性、耐湿性、耐熱衝撃性を有することが求められる。
これらの特性を満足するため、アンダーフィルは、主剤としてエポキシ樹脂を含有するものであることが好ましい。エポキシ樹脂の硬化剤としては、接着性や耐湿性の観点からは芳香族アミンが好ましい。しかしながら、エポキシ樹脂の硬化剤として芳香族アミンを含有するアンダーフィルを使用した場合、アンダーフィルのブリード現象が顕著になる傾向がある。
したがって、エポキシ樹脂の硬化剤として、芳香族アミンを含有するアンダーフィルを使用する場合には、アンダーフィルのブリード現象を抑制する作用のある本発明の方法を採用することが好ましい。但し、本発明の方法はこれに限定されず、上記以外のアンダーフィルを使用した場合であっても、アンダーフィルのブリード現象を抑制する作用を発揮する。
【００２３】
いかなる組成のアンダーフィルであっても、使用時には程度の差こそあれブリード現象が発生することが知られている。エポキシ樹脂の硬化剤として、芳香族アミンを含有するアンダーフィルの場合、ブリード現象が顕著であることから、ブリード現象を抑制することが特に必要となるが、他の組成のアンダーフィル、例えば、エポキシ樹脂の硬化剤として、酸無水物、フェノール樹脂、イミダゾール類、ジシアンジアミド等を含有するアンダーフィルを使用する際にも、アンダーフィルのブリード現象を抑制する必要がある場合には、本発明の方法を採用することが好ましい。
【００２４】
(エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂は、アンダーフィルの主剤をなすものである。エポキシ樹脂は、アンダーフィルとして、基材と半導体素子との間のギャップに充填するのに十分な流動性を有する粘度に調整可能な範囲であれば液状、固形いずれでも構わないが、低粘度化しやすい液状のエポキシ樹脂であることが好ましい。
【００２５】
液状のエポキシ樹脂としては、１分子内に３官能基以下のエポキシ基を含有する常温で液状のエポキシ樹脂であればいかなるものでも使用可能であるが、２５℃における粘度が８００Ｐａ・ｓ以下、特に５００Ｐａ・ｓ以下のものが好ましく、具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニルグリシジルエーテルなどが挙げられ、これらの中でも室温（２５℃）で液状のエポキシ樹脂を使用することが好ましい。なお、本発明において、粘度は回転粘度計により２５℃における値を測定したものである。
これらのエポキシ樹脂のうち、１種類のみを含有させてもよく、２種類以上を含有させてもよい。
また、アンダーフィルには、特開２００６−７７１６７号公報に記載の構造式（２）または（３）で示されるエポキシ樹脂を侵入性に影響を及ぼさない範囲で配合してもよい。
【００２６】
（芳香族アミン）
芳香族アミンは、エポキシ樹脂の硬化剤である。芳香族アミンは、アンダーフィルとして、基材と半導体素子との間のギャップに充填するのに十分な流動性を有する粘度に調整可能な範囲であれば液状、固形いずれでも構わないが、低粘度化しやすい液状の芳香族アミンであることが好ましい。
【００２７】
芳香族アミンとしては、芳香族ジアミノジフェニルメタン化合物、例えば、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジアミノフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラエチル−４，４’−ジアミノフェニルメタン、２，４−ジアミノトルエン、１，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジアミノベンゼン等が好ましい。これらは１種を単独で又は２種以上を混合して用いても差し支えない。
【００２８】
上記芳香族アミンが常温で固体である場合はそのまま配合すると樹脂粘度が上昇し、作業性が著しく悪くなるため、あらかじめエポキシ樹脂と溶融混合することが好ましく、後述する指定の配合量で、７０〜１５０℃の温度範囲で１時間〜２時間溶融混合することが望ましい。混合温度が７０℃未満であると芳香族アミンが十分に相溶しにくくなるおそれがあり、１５０℃を超える温度であるとエポキシ樹脂と反応して粘度上昇するおそれがある。また、混合時間が１時間未満であると芳香族アミンが十分に相溶せず、粘度上昇を招くおそれがあり、２時間を超えるとエポキシ樹脂と反応し、粘度上昇するおそれがある。
【００２９】
アンダーフィルには、エポキシ樹脂の硬化を促進させる目的で他の成分を含有させてもよい。このような他の成分の具体例としては、特開２００６−７７１６７号公報に記載の一般式（１）で表されるフェノール性水酸基を含む化合物を含有するマイクロカプセルが挙げられる。
【００３０】
本発明に用いるアンダーフィルには、上記の成分に加えて、レベリング剤、着色剤、イオントラップ剤、消泡剤、充填剤などを配合してもよい。各配合物の種類、配合量は常法通りである。また、アンダーフィルには、オキタセン、アクリレート、ビスマレイミドなどの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エラストマーなどを配合してもよい。
【００３１】
本発明に用いるアンダーフィルは、上記の成分に加えて、その平均粒径がプラズマ処理後の基板の表面性状との関係において、特定の条件を満たす絶縁性粒子を必須成分として含有する。
（絶縁性粒子）
本発明に用いるアンダーフィルは、その平均粒径が、プラズマ処理後の基板における半導体素子の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域の表面凹凸の山頂部平均間隔をＳｍ値とする時、該Ｓｍ値の１０％以下の絶縁性粒子を１〜４０ｗｔ％含有する。
詳しくは後述するが、本発明の半導体装置の製造方法では、基板上に半導体素子を配置した後、該基板と該半導体素子との間のギャップにアンダーフィルを充填する前に、該ギャップへのアンダーフィルの注入性を向上させる等の目的で、該基板表面をプラズマ処理する。基板表面のプラズマ処理は、該ギャップへのアンダーフィルの注入性の向上という点では優れているが、その一方で、該基板表面のプラズマ処理を行うことによってブリード現象が助長される。
【００３２】
プラズマ処理によってブリード現象が助長される原因は不明であるが、プラズマ処理によって基板表面が粗化された結果、該基板表面に微細な凹凸が生じ、毛細管現象によってアンダーフィルが該凹凸を伝わって基板上を広がることによってブリード現象が助長されると考えられる。
本願発明者らは、その平均粒径が、プラズマ処理後の基板における半導体素子の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域の表面凹凸の山頂部平均間隔（Ｓｍ値）の１０％以下の絶縁性粒子をアンダーフィルに１〜４０ｗｔ％含有させることにより、ブリード現象が抑制されることを見出した。
平均粒径が上記の条件を満たす絶縁性粒子を含有させることにより、ブリード現象が抑制される原因は不明であるが、プラズマ処理によって基板表面に生じた凹凸間に絶縁性粒子が充填される結果、毛細管現象によってアンダーフィルが凹凸をつたわって基板上を広がることが抑制されるためと考えられる。
【００３３】
なお、プラズマ処理後の基板における半導体素子の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域とは、図１に示すように、半導体素子２０を配置した後の基板１０平面上において、該半導体素子２０の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域３０を意図している。ここで、該半導体素子２０の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域３０とするのは、当該領域３０においてブリード現象が問題となるからである。
該領域３０のＳｍ値は、プラズマ処理前の基板表面の状態や、プラズマ処理の条件等によっても異なるが、後述する実施例の場合、該領域３０のＳｍ値は１〜２μｍの範囲内である。
【００３４】
上記の目的でアンダーフィルに含有させる粒子として絶縁性粒子を用いるのは、アンダーフィルに要求される絶縁性を確保するためである。
上記の目的でアンダーフィルに含有させる粒子として導電性粒子を使用した場合、該粒子の含有量、ギャップの高さ等の条件によっては、アンダーフィルに要求される絶縁性が確保できなくなることから、半導体装置の設計値上の自由度が狭くなるためである。
【００３５】
上記の目的でアンダーフィルに含有させる絶縁性粒子としては、無機粒子および有機粒子のいずれも用いることができるが、絶縁安定性、粒径制御性、低熱膨張性、耐熱性などの理由から無機粒子を用いることが好ましい。
絶縁性粒子として無機粒子を用いる場合、シリカ、特に、非晶質の球状シリカが、分散性および組成物の膨張制御性の観点から好ましい。なお、ここで言うシリカは、製造原料に由来する有機基、例えば、メチル基、エチル基等のアルキル基を有するものであってもよい。
非晶質の球状シリカとしては、製造容易性の点からコロイダルシリカが好ましい。また、非晶質の球状シリカとしては、粒径制御性および純度の面からゾル−ゲル法にて製造される非晶質の球状シリカも好ましい。
なお、絶縁性粒子として用いるシリカとしては、特開２００７−１９７６５５号公報に記載の製造方法によって得られたシリカ含有組成物を用いてもよい。
【００３６】
上記の目的でアンダーフィルに含有させる絶縁性粒子の平均粒径は、プラズマ処理後の基板における半導体素子の外縁からの距離が少なくとも２．５ｍｍ以内の領域のＳｍ値の１０％以下である。絶縁性粒子の平均粒径がＳｍ値の１０％よりも大きいと、プラズマ処理によって基板表面に形成された凹凸間に絶縁性粒子がうまく充填されず、ブリード抑制効果が不十分となる。ここで、絶縁性粒子の平均粒径は、該粒子の一次粒径である。
上記の目的でアンダーフィルに含有させる絶縁性粒子の平均粒径は、領域３０のＳｍ値によっても異なるが、後述する実施例のように領域３０のＳｍ値が１〜２μｍの範囲内である場合、絶縁性粒子の平均粒径は１〜１００ｎｍであることが好ましく、１０〜５０ｎｍであることがより好ましい。絶縁性粒子の平均粒径が１００ｎｍよりも大きいとアンダーフィルの流動性が低下するおそれがある。絶縁性粒子の平均粒径が１ｎｍ未満の場合も増粘などのためアンダーフィルの流動性が低下するおそれがある。
【００３７】
上記の目的でアンダーフィルに含有させる絶縁性粒子の含有量は、１〜４０ｗｔ％である。絶縁性粒子の含有量が１ｗｔ％未満だと、プラズマ処理によって基板表面に形成された凹凸間への絶縁性粒子の充填が不十分であるため、ブリード抑制効果が不十分となる。絶縁性粒子の含有量が４０ｗｔ％超だと、粘度の上昇により、アンダーフィルの流動性が低下する。
上記の目的でアンダーフィルに含有させる絶縁性粒子の含有量は、１〜４０ｗｔ％であることが好ましく、１〜２５ｗｔ％であることがより好ましく、１〜１０ｗｔ％であることがさらに好ましく、最も好ましくは２．５ｗｔ％である。
【００３８】
本発明のアンダーフィルには、線膨張係数の調整、弾性率の調整等の目的で、平均粒径が上記範囲とは異なる第２の絶縁性粒子、すなわち、上記範囲よりも平均粒径が大きい第２の絶縁性粒子を含有させてもよい。なお、第２の絶縁性粒子は、平均粒径が０．１μｍ超１０μｍ以下であることが好ましい。
第２の絶縁性粒子としては、無機粒子および有機粒子のいずれも用いることができるが、絶縁安定性、粒径制御性、低熱膨張性、耐熱性などの理由から無機粒子を用いることが好ましい。
第２の絶縁性粒子として無機粒子を用いる場合、シリカ、特に、非晶質の球状シリカが、分散性および組成物の膨張制御性の観点から好ましい。なお、ここで言うシリカは、製造原料に由来する有機基、例えば、メチル基、エチル基等のアルキル基を有するものであってもよい。
非晶質の球状シリカとしては、製造容易性の点からコロイダルシリカが好ましい。また、非晶質の球状シリカとしては、粒径制御性および純度の面からゾル−ゲル法にて製造される非晶質の球状シリカも好ましい。
なお、第２の絶縁性粒子として用いるシリカとしては、特開２００７−１９７６５５号公報に記載の製造方法によって得られたシリカ含有組成物を用いてもよい。
第２の絶縁性粒子を含有させる場合、その含有量が５〜７０ｗｔ％であることがより好ましく、４０〜６５ｗｔ％であることがさらに好ましい。
【００３９】
（アンダーフィルの調製）
本発明に用いるアンダーフィルは、各成分を所定の組成比になるように混合し、攪拌することによって調製される。混合攪拌は、ロールミルを用いて行うことができるが、これに限定されない。エポキシ樹脂や該エポキシ樹脂の硬化剤である芳香族アミンが常温で固形の場合、加熱などにより液状化ないし流動化し混合することが好ましい。
各成分を同時に混合しても、一部成分を先に混合し、残り成分を後から混合するなど、適宜変更しても差支えない。
【００４０】
次に、本発明の半導体装置の製造方法における個々の工程について説明する。
［半導体素子配置工程］
本工程では、基板上に設けられた電極部と半導体素子のバンプ電極とを電気的に接続しつつ、該基板上に該半導体素子を配置する。
本工程に用いる手法は、基板上に設けられた電極部と半導体素子のバンプ電極との接続方法に応じて適宜選択することができる。一例を挙げると、両者をハンダ接続する場合、基板上に設けられた電極部上、若しくは、バンプ電極上、あるいはその両方にフラックスを塗布した後、該電極部上に該バンプ電極が位置するように基板上に半導体素子を仮置きし、その後、該基板を加熱してハンダを溶融させることにより、該電極部と該バンプ電極とを接続する。
【００４１】
［プラズマ処理工程］
本工程では、アンダーフィルの充填性を向上させる等の目的で基板表面をプラズマ処理する。この目的を達成するためには、基板表面のうち、半導体素子の周辺の領域にプラズマ処理を施せばよいことになる。しかしながら、処理の容易さという点から、通常は基板表面全体に対してプラズマ処理を施す。
なお、プラズマ処理の具体的な方法、および、処理条件については、定法にしたがって実施すればよい。
【００４２】
［アンダーフィル充填・ギャップ封止工程］
本工程では、基板を加熱しながら、半導体素子の一端にアンダーフィルを塗布し、毛細管現象によって、基板と半導体素子との間のギャップにアンダーフィルを充填させる。この際、アンダーフィルの充填に要する時間を短くするため、基板を傾斜させたり、該ギャップ内外に圧力差を生じさせてもよい。
該ギャップにアンダーフィルを充填させた後、該基板を所定の温度に加熱して、アンダーフィルを加熱硬化させることによって、該ギャップを封止する。加熱硬化温度はアンダーフィルによって異なるが、エポキシ樹脂を主剤とし、芳香族アミンを該エポキシ樹脂の硬化剤とするアンダーフィルの場合、１００〜２００℃の温度範囲で０．５〜５時間加熱硬化させればよい。
【００４３】
上記工程に加えて、定法にしたがって半導体装置を製造する際に必要となる各種工程を実施することにより半導体装置が製造される。各種工程の具体例としては、半導体配置工程の実施後に必要に応じて実施されるフラックス洗浄工程が挙げられる。
【実施例】
【００４４】
以下に、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。
実施例および比較例で使用するアンダーフィルは、下記表に示す組成比（質量部）となるように配合し、ロールミルを用いて混合攪拌することにより調製した。アンダーフィルに使用した成分は以下の通りである。
ビスフェノールF型エポキシ樹脂：東都化成社製  ＹＤＦ８１７０
芳香族アミン硬化剤：日本化薬社製  カヤハードＡ−Ａ
シランカップリング剤：信越化学工業社製  ＫＢＭ４０３
アミノ変成シリコーンオイル：信越化学工業社製  ＫＦ８０１０
【００４５】
調製したアンダーフィルを用いて以下の評価を実施した。
ブリードの確認
基板にはＦＲ−４（日立化成工業社、ＭＲＣ−Ｅ−６７９、３０ｍｍ□）上にソルダーレジスト（太陽インキ製造社製  ＰＳＲ−４０００）を形成したものを使用した。
この基板１０上に、図２（ａ）に示すように、シリコンチップ２０（１０ｍｍ□）を接着させた後、該基板１０の表面をプラズマ処理した。プラズマ処理の条件は以下の通り。
プラズマ処理装置：Ｍａｒｃｈ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製  型式ＰＸ−５００
ガス種：Ａｒ
ガス流量：２１ｓｃｃｍ
出力：４００Ｗ
処理時間：３００ｓｅｃ
プラズマ処理後、図２（ｂ）に示すように、シリコンチップ２０の外周部にアンダーフィル４０を塗布し、１６５℃にて硬化させた。硬化後、光学顕微鏡（ニコン社製、型式ＥＣＬＩＰＳＥ  ＭＥ６００Ｌ、倍率５０倍）を用いて、ブリード５０の幅（ブリード幅）を図２（ｃ）に示す要領で計測した。計測は４辺にて行い、４辺のブリード幅の平均値をブリード幅の測定値とした。結果を下記表に示す。
プラズマ処理後のＳｍ値
上記の手順プラズマ処理を行った後の基板表面の状態をレーザー顕微鏡（Ｌａｓｅｒｔｅｃ社製  型式ＯＰＴＥＬＩＣＳ  Ｈ１２００）にて測定した。この測定結果よりＳｍ値を求めた。基板上の測定は半導体素子の外縁からの距離が２．５ｍｍ以内の領域５ヶ所で行い、平均値の値を測定値とした。結果を下記表に示す。
ギャップへの注入性
図３（ａ）に示すように、ＦＲ−４基板１０上に５０μｍのギャップを設けて、半導体素子の代わりにガラス板２０´を固定した試験片を作製した。この試験片を１１０℃に設定したホットプレート上に置き、図３（ｂ）に示すように、ガラス板２０´の一端側にアンダーフィル４０を塗布し、図３（ｃ）に示すように、ギャップがアンダーフィル４０で満たされるまでの時間を測定した。結果を下記表に示す。
【００４６】
【表１】
2010192525.tif 000002
【表２】
2010192525.tif 000003
表から明らかなように、各実施例では比較例に比べてアンダーフィルのブリード現象の抑制効果が見られた。
【符号の説明】
【００４７】
１０：基板
２０：半導体素子（シリコンチップ）
２０´：ガラス板
３０：領域
４０：アンダーフィル
５０：ブリード
【図１】
2010192525.tif 000004
【図２】
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【図３】
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