(57)【要約】【課題】ボイドなどの封止欠陥や反りを発生させることなく、半導体装置、特にファンアウトパッケージの製造工程を短縮し、製造コストの低減や歩留まりの向上を達成できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置を製造する方法であって、基板上に形成された配線層上にフリップチップ型の半導体素子を複数搭載した半導体素子搭載基板を準備する工程と、該半導体素子搭載基板の素子搭載面を、基材と該基材の一方の表面に形成された未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂成分を含む封止樹脂層とを有する半導体封止用基材付封止材により一括封止する工程と、該一括封止した半導体素子搭載基板から前記基板を除去する工程と、を含む半導体装置の製造方法。【選択図】図１
2018142611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を製造する方法であって、
基板上に形成された配線層上にフリップチップ型の半導体素子を複数搭載した半導体素子搭載基板を準備する工程と、
該半導体素子搭載基板の素子搭載面を、基材と該基材の一方の表面に形成された未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂成分を含む封止樹脂層とを有する半導体封止用基材付封止材により一括封止する工程と、
該一括封止した半導体素子搭載基板から前記基板を除去する工程と、
を含むこと特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体封止用基材付封止材により一括封止する工程を、成型温度が８０℃〜２００℃、成型圧力が０．２〜３０ＭＰａ、真空圧力１０，０００Ｐａ以下の減圧下で行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記基板を除去する工程の後に、前記基板の除去により露出した面上に電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記電極を形成する工程の後に、ダイシングにより個片化する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記基材として、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物が含浸して硬化した繊維含有樹脂基材であり、０℃から２００℃の範囲における線膨張係数が３〜２０ｐｐｍ／℃のものを用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記封止樹脂層として、無機充填材を含み、該無機充填材の量が前記封止樹脂層を形成するための組成物全体の８０〜９５質量％であり、前記封止樹脂層の硬化前の状態で１００℃から２００℃における最低溶融粘度が０．１〜３００Ｐａ・ｓのものを用いることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記フリップチップ型の半導体素子と前記配線層の間のアンダーフィルをあらかじめ行わず、前記半導体封止用基材付封止材により一括封止する工程で前記アンダーフィルを同時に行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体装置として、ファンアウト型ウエハレベルパッケージを製造することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末などに代表される電子機器の小型化、薄型化、高機能化が求められており、電子機器を構成する半導体装置についても小型化、薄型化、高密度実装化が要求されるようになっている。このような要求を実現する半導体パッケージ製造技術として、複数の半導体チップを一つのパッケージ内に収容したマルチチップモジュールやウエハレベルパッケージが検討され実用化されてきた。そして、近年、ファンアウト型のウエハレベルパッケージ技術が大きな注目を集めている。ファンアウト型ウエハレベルパッケージは、従来のウエハレベルの再配線技術を用いて半導体素子の領域外にも再配線層を形成するパッケージの総称である。半導体パッケージの種類として一般的なＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型のパッケージなどでは、半導体素子をパッケージ基板に実装して、ワイヤボンディングする必要があったが、ウエハレベルパッケージにおいては、それらのパッケージ基板やワイヤ配線などを薄膜の配線体に置き換えて半導体素子と接合することにより、パッケージの小型化が可能になる（特許文献１〜４参照）。
【０００３】
このようなファンアウト型ウエハレベルパッケージを製造する方法として、チップファースト法と呼ばれる方法がある。チップファースト法では、始めに支持基板上に任意の間隔で配列されたチップを樹脂封止し、その後、支持基板を除去して疑似ウエハを得る方法がとられる。この疑似ウエハに再配線層を形成した後、チップ間で疑似ウエハを分割することで、複数のパッケージを得ることができる（特許文献５〜６参照）。
【０００４】
また、ファンアウト型ウエハレベルパッケージは、ＲＤＬ（Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）ファースト法と呼ばれる方法で製造される場合もある。ＲＤＬファースト法では、始めに第一の支持基板上に再配線層を形成し、この再配線層上にフリップチップ型の複数の半導体素子を搭載する。フリップチップのバンプ間の空間を封止するアンダーフィル材料には、先塗布型のアンダーフィル材やキャピラリーアンダーフィル材が用いられている。アンダーフィル後、封止樹脂で複数の半導体素子を一括封止する。その後、第一の支持基板とは別の第二の支持基板を封止樹脂側に仮固定材により貼り合わせる。そして、第一の支持基板を除去し、再配線層を露出させ、はんだバンプ等の外部と接続するための端子を形成する。次いで、第二の支持基板の剥離とダイシングによる個片化を行う方法が提案されている。これらのファンアウト型ウエハレベルパッケージの製造工程は非常に複雑で工程数が多く、製造コストや歩留まりの低下が大きな問題となっている（特許文献７〜９参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５１−００９５８７号公報
【特許文献２】特開平５−２０６３６８号公報
【特許文献３】特開平７−０８６５０２号公報
【特許文献４】特開２００４−０５６０９３号公報
【特許文献５】特開２００５−１６７１９１号公報
【特許文献６】米国特許６２７１４６９号公報
【特許文献７】特開２００７−２４２８８８号公報
【特許文献８】特開２０１３−０４２０５２号公報
【特許文献９】特開２０１６−１５５７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ボイドなど封止欠陥や反りを発生させることなく、半導体装置、特にファンアウトパッケージの製造工程を短縮し、製造コストの低減や歩留まりの向上を達成できる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】
上記課題を達成するために、本発明では、半導体装置を製造する方法であって、基板上に形成された配線層上にフリップチップ型の半導体素子を複数搭載した半導体素子搭載基板を準備する工程と、該半導体素子搭載基板の素子搭載面を、基材と該基材の一方の表面に形成された未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂成分を含む封止樹脂層とを有する半導体封止用基材付封止材により一括封止する工程と、該一括封止した半導体素子搭載基板から前記基板を除去する工程と、を含む半導体装置の製造方法を提供する。
【０００８】
このような半導体装置の製造方法であれば、ボイドなど封止欠陥や反りを発生させることなく、半導体装置、特にファンアウトパッケージの製造工程を短縮し、製造コストの低減や歩留まりの向上を達成することができる。
【０００９】
また、前記半導体封止用基材付封止材により一括封止する工程を、成型温度が８０℃〜２００℃、成型圧力が０．２〜３０ＭＰａ、真空圧力１０，０００Ｐａ以下の減圧下で行うことが好ましい。
【００１０】
このような条件で一括封止を行うことで、半導体素子搭載基板の素子搭載面をより良好かつ容易に封止することができる。
【００１１】
また、前記基板を除去する工程の後に、前記基板の除去により露出した面上に電極を形成する工程を有することが好ましい。
【００１２】
これにより、配線層上に電極が形成された半導体装置を容易に製造することができる。
【００１３】
また、前記電極を形成する工程の後に、ダイシングにより個片化する工程を有することが好ましい。
【００１４】
これにより、個片化した半導体装置を容易に製造することができる。
【００１５】
また、前記基材として、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物が含浸して硬化した繊維含有樹脂基材であり、０℃から２００℃の範囲における線膨張係数が３〜２０ｐｐｍ／℃のものを用いることが好ましい。
【００１６】
このような基材を用いることで、半導体封止用基材付封止材による素子搭載面の封止後、基板除去後など、いずれの工程でも反りを抑制できる。
【００１７】
また、前記封止樹脂層として、無機充填材を含み、該無機充填材の量が前記封止樹脂層を形成するための組成物全体の８０〜９５質量％であり、前記封止樹脂層の硬化前の状態で１００℃から２００℃における最低溶融粘度が０．１〜３００Ｐａ・ｓのものを用いることが好ましい。
【００１８】
このような封止樹脂層を用いることで、ボイドや接着不良を生じさせることなく、半導体素子搭載基板の素子搭載面をより良好かつ容易に封止することができ、また、製造される半導体装置の反りを更に低減することができる。
【００１９】
また、前記フリップチップ型の半導体素子と前記配線層の間のアンダーフィルをあらかじめ行わず、前記半導体封止用基材付封止材により一括封止する工程で前記アンダーフィルを同時に行うことが好ましい。
【００２０】
このようにすることで、アンダーフィルを別途行う必要がなくなるため、製造工程を更に短縮することができる。
【００２１】
また、前記半導体装置として、ファンアウト型ウエハレベルパッケージを製造することが好ましい。
【００２２】
このように、本発明の半導体装置の製造方法は、ファンアウト型ウエハレベルパッケージの製造に特に好適である。
【発明の効果】
【００２３】
以上のような本発明の半導体装置の製造方法であれば、半導体封止用基材付封止材を用いて素子搭載面を一括封止することで、基材の補強効果により非常に強度が高い成型物を得ることができる。従って、封止樹脂層側に支持基板を貼り合わせることなく、配線層と接着した基板の除去及び配線層上への端子（電極）の形成を行うことができる。つまり、本発明であれば、従来法において別途行う必要のあった支持基板の貼り合わせ工程及び支持基板の除去工程を省略することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法では、半導体封止用基材付封止材の基材によって半導体装置の反りを抑制できることから、封止樹脂層の物性の自由度を高めることができる。これにより、アンダーフィルと素子搭載面の一括封止を同時に行う、モールドアンダーフィルが可能になる。つまり、本発明であれば、従来法において別途行う必要のあったアンダーフィル工程を省略することができる。このように、本発明の半導体装置の製造方法であれば、ボイドなどの封止欠陥や反りを発生させることなく、半導体装置、特にファンアウト型ウエハレベルパッケージの製造において必要であったいくつかの工程を省略（短縮）し、製造コストの低減や歩留まりの向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法でファンアウト型ウエハレベルパッケージを製造する場合のフローの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に用いられる半導体封止用基材付封止材の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法で製造された半導体装置の一例を示す概略断面図である。
【図４】従来の半導体装置の製造方法でファンアウト型ウエハレベルパッケージを製造する場合のフローの一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
上述のように、ボイドなどの封止欠陥や反りを発生させることなく、半導体装置、特にファンアウトパッケージの製造工程を短縮し、製造コストの低減や歩留まりの向上を達成できる半導体装置の製造方法の開発が求められていた。
【００２６】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、ＲＤＬファースト法において、半導体封止用基材付封止材を用いて半導体素子搭載基板の素子搭載面を一括封止することで、上記課題を達成できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２７】
即ち、本発明は、半導体装置を製造する方法であって、基板上に形成された配線層上にフリップチップ型の半導体素子を複数搭載した半導体素子搭載基板を準備する工程と、該半導体素子搭載基板の素子搭載面を、基材と該基材の一方の表面に形成された未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂成分を含む封止樹脂層とを有する半導体封止用基材付封止材により一括封止する工程と、該一括封止した半導体素子搭載基板から前記基板を除去する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。
【００２８】
なお、本発明の半導体装置の製造方法は、基板を除去する工程の後に、基板の除去により露出した面上に電極を形成する工程を有し、更に、電極を形成する工程の後に、ダイシングにより個片化する工程を有する方法であることが好ましい。
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
図１は、本発明の半導体装置の製造方法でファンアウト型ウエハレベルパッケージを製造する場合のフローの一例を示す概略断面図である。図１の半導体装置の製造方法では、まず、基板１上に形成された配線層２（絶縁層２ａ、絶縁層２ｂ、メッキパターン２ｃ）上にフリップチップ型の半導体素子３を複数搭載した半導体素子搭載基板４を準備する（図１（Ａ）：準備工程）。次に、基材５と基材５の一方の表面に形成された封止樹脂層６とを有する半導体封止用基材付封止材７の封止樹脂層６により、半導体素子搭載基板４の素子搭載面を被覆し、フリップチップ型の半導体素子３と配線層２の間の空間に封止樹脂を浸入させ硬化させる。これにより、封止樹脂層６は硬化後の封止樹脂層６’となる（図１（Ｂ）、（Ｃ）：封止工程）。次に、基板１を研削やエッチングなどにより除去し（図１（Ｄ）：基板除去工程）、基板１の除去により露出した配線層２上にバンプ８を形成する（図１（Ｅ）：バンプ形成工程）。そして、このようにして得られた半導体装置集合体９をダイシングにより個片化して半導体装置１０を製造する（図１（Ｆ）：ダイシング工程）。
【００３１】
以下、本発明の半導体装置の製造方法の各工程について、更に詳しく説明する。
【００３２】
＜準備工程＞
本発明の半導体装置の製造方法では、まず、基板上に形成された配線層上にフリップチップ型の半導体素子を複数搭載した半導体素子搭載基板を準備する。
【００３３】
基板としては、特に限定されないが、例えば、ガラス基板、シリコンウエハ、ＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属板、ポリアミドやポリイミドなどのプラスチック基板等を用いることができる。
【００３４】
配線層としては、特に限定されないが、例えば、絶縁層及びメッキパターンからなる配線層を形成することができる。また、絶縁層としては、特に限定されないが、例えば、ポリイミド樹脂を含む絶縁層を形成することができる。
【００３５】
なお、基板上に配線層を形成する際に、基板と配線層の間に仮接着層を形成してもよい。仮接着層としては、特に限定されないが、例えば、ＵＶ硬化性粘着剤などのＵＶ剥離性粘着剤、熱発泡性粘着剤などの熱剥離性粘着剤等を用いることができる。
【００３６】
また、配線層上にフリップチップ型の半導体素子を搭載する際、半導体素子と配線層の間のアンダーフィルを行ってもよいし、この時点ではアンダーフィルを行わず、半導体素子と配線層の間を空洞に保ったまま次工程に進め、次工程である封止工程で、素子搭載面の一括封止とアンダーフィルを同時に行ってもよい。素子搭載面の一括封止とアンダーフィルを同時に行った方が、工程数を減らすことができるため、好ましい。
【００３７】
配線層上にフリップチップ型の半導体素子を搭載する際にアンダーフィルを行う場合は、フィルムタイプやペーストタイプの先塗布型のアンダーフィル材を使用して半導体素子の搭載と同時にアンダーフィルを行ってもよいし、キャピラリーアンダーフィルにより半導体素子搭載後にアンダーフィルを行ってもよい。
【００３８】
＜封止工程＞
本発明の半導体装置の製造方法では、次に、上述の準備工程で準備した半導体素子搭載基板の素子搭載面を、基材と該基材の一方の表面に形成された未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂成分を含む封止樹脂層とを有する半導体封止用基材付封止材により一括封止する。より具体的には、半導体素子搭載基板の素子搭載面を半導体封止用基材付封止材の封止樹脂層により被覆し、封止樹脂層を加熱して硬化させることで、半導体素子搭載基板の素子搭載面を一括封止する。
【００３９】
なお、準備工程でアンダーフィルを行い、半導体素子と配線層の間の空間を封止した場合には、封止工程で半導体素子と配線層の間の空間に封止樹脂を浸入させる必要はない。一方、準備工程ではアンダーフィルを行わず、半導体素子と配線層の間を空洞に保ったまま次工程に進めた場合には、封止工程で素子搭載面の一括封止とアンダーフィルを同時に行うことが好ましい。このように、本発明では、封止工程で素子搭載面の一括封止とアンダーフィルを同時に行うことができるため、必ずしも別途アンダーフィル工程を行う必要がなく、工程数を減らすことができる。
【００４０】
封止工程は、成型温度が８０℃〜２００℃、好ましくは１２０℃〜１８０℃、成型圧力が０．２〜３０ＭＰａ、好ましくは１〜１０ＭＰａ、真空圧力が１０，０００Ｐａ以下、好ましくは１〜１，０００Ｐａの減圧下で行うことが好ましい。
【００４１】
以下、本発明の半導体装置の製造方法の封止工程に用いられる半導体封止用基材付封止材について、更に詳しく説明する。図２は、本発明に用いられる半導体封止用基材付封止材の一例を示す概略断面図である。図２の半導体封止用基材付封止材７は、基材５と基材５の一方の表面に形成された未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂成分を含む封止樹脂層６とを有するものである。
【００４２】
［基材］
半導体封止用基材付封止材を構成する基材としては、特に限定はされず、封止する対象となる半導体素子の線膨張係数等に応じて、無機基板、金属基板、又は有機樹脂基板等を使用することができる。また、特に有機樹脂基板を使用する場合には、繊維含有の有機樹脂基板を使用することもできる。
【００４３】
基材の厚さは、無機基板、金属基板、又は有機樹脂基板のいずれの場合も２０μｍ〜１ｍｍであることが好ましく、３０μｍ〜５００μｍであることがより好ましい。２０μｍ以上であれば薄すぎて変形しやすくなることを抑制できるため好ましく、また１ｍｍ以下であれば半導体装置そのものが厚くなることを抑制できるため好ましい。
【００４４】
基材の線膨張係数は、無機基板、金属基板、又は有機樹脂基板のいずれの場合も０℃から２００℃の範囲において３〜２０ｐｐｍ／℃であることが好ましく、４〜１５ｐｐｍ／℃であることがより好ましい。この範囲であれば、半導体封止用基材付封止材による素子搭載面の封止後、基板除去後など、いずれの工程でも反りを抑制できるため好ましい。
【００４５】
無機基板としては、セラミックス基板、ガラス基板、シリコンウエハなどを挙げることができ、金属基板としては、表面が絶縁処理された銅やアルミ基板などを代表的なものとして挙げることができる。有機樹脂基板としては、繊維基材に熱硬化性樹脂やフィラー等を含浸させてなる樹脂含浸繊維基材、更に熱硬化性樹脂を半硬化又は硬化した繊維含有樹脂基材や、熱硬化性樹脂等を基板状に成形した樹脂基板が挙げられる。代表的なものとして、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂基板、ガラスエポキシ基板、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）基板等を挙げることができる。
【００４６】
有機樹脂基板に用いる熱硬化性樹脂としては、特に限定はされないが、ＢＴ樹脂、エポキシ樹脂等や、通常半導体素子の封止に使用される下記に例示するようなエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂、更にシアネートエステル樹脂等が挙げられる。
【００４７】
なお、繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂として、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂を用いた樹脂含浸繊維基材、又はエポキシ樹脂を含浸後に半硬化した繊維含有樹脂基材を基材として使用して、半導体封止用基材付封止材を作製する場合、基材の一方の表面に形成される封止樹脂層に用いる熱硬化性樹脂もエポキシ樹脂であることが好ましい。このように、基材に含浸させた熱硬化性樹脂と、基材の一方の表面に形成される封止樹脂層に用いる熱硬化性樹脂とが同種のものであれば、半導体素子搭載基板の素子搭載面を一括封止するときに同時に硬化をさせることができ、それにより一層強固な封止機能が達成されるため好ましい。
【００４８】
基材としては、特に、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸し硬化させた繊維含有樹脂基材であることが好ましい。以下、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物が含浸して硬化した繊維含有樹脂基材について、更に詳しく説明する。
【００４９】
〔繊維基材〕
有機樹脂基板に用いる繊維基材としては、例えば炭素繊維、ガラス繊維、石英ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維等の有機繊維、更には炭化ケイ素繊維、炭化チタン繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維等が例示され、製品特性に応じていかなるものも使用することができる。また、最も好ましい繊維基材としてはガラス繊維、石英ガラス繊維、炭素繊維等が例示される。中でも、絶縁性の高いガラス繊維や石英ガラス繊維が特に好ましい。
【００５０】
〔熱硬化性樹脂組成物〕
繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含むものである。
【００５１】
（熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂組成物に用いる熱硬化性樹脂としては、特に限定はされないが、通常半導体素子の封止に使用される、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂、及びシアネートエステル樹脂等が挙げられる。また、ＢＴ樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することもできる。
【００５２】
≪エポキシ樹脂≫
本発明で使用される半導体封止用基材付封止材において、熱硬化性樹脂組成物に用いることができるエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、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、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ビフェノール型エポキシ樹脂、又は４，４’−ビフェノール型エポキシ樹脂のようなビフェノール型エポキシ樹脂、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、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、トリスフェニロールメタン型エポキシ樹脂、テトラキスフェニロールエタン型エポキシ樹脂、及びフェノールジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂の芳香環を水素化したエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂など室温で液状や固体の公知のエポキシ樹脂が挙げられる。また、必要に応じて、上記以外のエポキシ樹脂を目的に応じて一定量併用することができる。
【００５３】
エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物にはエポキシ樹脂の硬化剤を含めることができる。このような硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、各種アミン誘導体、酸無水物や酸無水物基を一部開環させカルボン酸を生成させたものなどを使用することができる。中でも、半導体封止用基材付封止材を用いて製造される半導体装置の信頼性を確保するために、フェノールノボラック樹脂を用いることが好ましい。特に、エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂の混合比をエポキシ基とフェノール性水酸基の比率が１：０．８〜１．３となるように混合することが好ましい。
【００５４】
更に、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進するため、反応促進剤（触媒）としてイミダゾール誘導体、フォスフィン誘導体、アミン誘導体、有機アルミニウム化合物などの金属化合物等を使用してもよい。
【００５５】
エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物には、更に必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。例えば、樹脂の性質を改善する目的で種々の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、シリコーン系等の低応力剤、ワックス類、ハロゲントラップ剤等の添加剤を目的に応じて適宜添加配合することができる。
【００５６】
≪シリコーン樹脂≫
本発明で使用される半導体封止用基材付封止材において、熱硬化性樹脂組成物に用いることができるシリコーン樹脂としては、特に限定されないが、例えば熱硬化性、又はＵＶ硬化性のシリコーン樹脂等が挙げられる。特に、シリコーン樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物は付加硬化型シリコーン樹脂組成物を含むことが好ましい。付加硬化型シリコーン樹脂組成物としては、（Ａ）非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物（例えば、アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサン）、（Ｂ）オルガノハイドロジェンポリシロキサン、及び（Ｃ）白金系触媒を必須成分とするものが特に好ましい。以下、これら（Ａ）〜（Ｃ）成分について説明する。
【００５７】
（Ａ）成分：非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物
（Ａ）成分の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物としては、下記一般式（ａ）で示される、分子鎖両末端が脂肪族不飽和基含有トリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状ジオルガノポリシロキサンなどの、オルガノポリシロキサンが例示される。
【化１】
2018142611.tif 000003
（式中、Ｒ１１は非共役二重結合含有一価炭化水素基を示し、Ｒ１２〜Ｒ１７はそれぞれ同一又は異種の一価炭化水素基を示し、ａ及びｂは０≦ａ≦５００、０≦ｂ≦２５０、かつ０≦ａ＋ｂ≦５００を満たす整数である。）
【００５８】
上記一般式（ａ）中、Ｒ１１は非共役二重結合含有一価炭化水素基であり、好ましくは炭素数２〜８、特に好ましくは炭素数２〜６のアルケニル基で代表される脂肪族不飽和結合を有する非共役二重結合含有一価炭化水素基である。
【００５９】
上記一般式（ａ）中、Ｒ１２〜Ｒ１７はそれぞれ同一又は異種の一価炭化水素基であり、好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。また、このうちＲ１４〜Ｒ１７は、より好ましくは脂肪族不飽和結合を除く一価炭化水素基であり、特に好ましくはアルケニル基等の脂肪族不飽和結合を持たないアルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。更に、このうちＲ１６、Ｒ１７は芳香族一価炭化水素基であることが好ましく、フェニル基やトリル基等の炭素数６〜１２のアリール基等であることが特に好ましい。
【００６０】
上記一般式（ａ）中、ａ及びｂは０≦ａ≦５００、０≦ｂ≦２５０、かつ０≦ａ＋ｂ≦５００を満たす整数であり、ａは１０≦ａ≦５００であることが好ましく、ｂは０≦ｂ≦１５０であることが好ましく、またａ＋ｂは１０≦ａ＋ｂ≦５００を満たすことが好ましい。
【００６１】
上記一般式（ａ）で示されるオルガノポリシロキサンは、例えば、環状ジフェニルポリシロキサン、環状メチルフェニルポリシロキサン等の環状ジオルガノポリシロキサンと、末端基を構成するジフェニルテトラビニルジシロキサン、ジビニルテトラフェニルジシロキサン等のジシロキサンとのアルカリ平衡化反応によって得ることができるが、この場合、アルカリ触媒（特にＫＯＨ等の強アルカリ）による平衡化反応においては、少量の触媒でも不可逆反応で重合が進行するため、定量的に開環重合のみが進行し、末端封鎖率も高いため、通常、シラノール基及びクロル分は含有されない。
【００６２】
上記一般式（ａ）で示されるオルガノポリシロキサンとしては、具体的に下記のものが例示される。
【化２】
2018142611.tif 000004
（上記式において、ｋ、ｍは、０≦ｋ≦５００、０≦ｍ≦２５０、かつ０≦ｋ＋ｍ≦５００を満たす整数であり、好ましくは５≦ｋ＋ｍ≦２５０、かつ０≦ｍ／（ｋ＋ｍ）≦０．５を満たす整数である。）
【００６３】
（Ａ）成分としては、上記一般式（ａ）で示される直鎖構造を有するオルガノポリシロキサンの他、必要に応じて、３官能性シロキサン単位、４官能性シロキサン単位等を含む三次元網目構造を有するオルガノポリシロキサンを併用することもできる。このような非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物は、１種単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。
【００６４】
（Ａ）成分の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物中の非共役二重結合を有する基（例えば、Ｓｉ原子に結合するアルケニル基等の二重結合を有する一価炭化水素基）の量は、全一価炭化水素基（Ｓｉ原子に結合する全ての一価炭化水素基）のうち０．１〜２０モル％であることが好ましく、より好ましくは０．２〜１０モル％、特に好ましくは０．２〜５モル％である。非共役二重結合を有する基の量が０．１モル％以上であれば硬化させたときに良好な硬化物を得ることができ、２０モル％以下であれば硬化させたときの機械的特性が良いため好ましい。
【００６５】
また、（Ａ）成分の非共役二重結合を有する有機ケイ素化合物は芳香族一価炭化水素基（Ｓｉ原子に結合する芳香族一価炭化水素基）を有することが好ましく、芳香族一価炭化水素基の含有量は、全一価炭化水素基（Ｓｉ原子に結合する全ての一価炭化水素基）の０〜９５モル％であることが好ましく、より好ましくは１０〜９０モル％、特に好ましくは２０〜８０モル％である。芳香族一価炭化水素基は樹脂中に適量含まれた方が、硬化させたときの機械的特性が良く製造もしやすいという利点がある。
【００６６】
（Ｂ）成分：オルガノハイドロジェンポリシロキサン
（Ｂ）成分としては、１分子中にケイ素原子に結合した水素原子（以下、「ＳｉＨ基」と称する）を２個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンが好ましい。１分子中にＳｉＨ基を２個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであれば、架橋剤として作用し、（Ｂ）成分中のＳｉＨ基と（Ａ）成分のビニル基、その他のアルケニル基等の非共役二重結合含有基とが付加反応することにより、硬化物を形成することができる。
【００６７】
また、（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、芳香族一価炭化水素基を有することが好ましい。このように、芳香族一価炭化水素基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであれば、上記の（Ａ）成分との相溶性を高めることができる。このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンは１種単独で用いても２種以上を混合して用いてもよく、例えば、芳香族炭化水素基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを（Ｂ）成分の一部又は全部として含ませることができる。
【００６８】
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、特に限定されないが、例えば１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、１−グリシドキシプロピル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，５−グリシドキシプロピル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１−グリシドキシプロピル−５−トリメトキシシリルエチル−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、トリメトキシシラン重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位とからなる共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位と（Ｃ６Ｈ５）ＳｉＯ３／２単位とからなる共重合体等が挙げられる。
【００６９】
また、下記構造で示される化合物、あるいはこれらの化合物を材料として使用して得られるオルガノハイドロジェンポリシロキサンも用いることができる。
【化３】
2018142611.tif 000005
【００７０】
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよく、１分子中のケイ素原子の数（又は重合体の場合は重合度）は２以上が好ましく、より好ましくは３〜５００、特に好ましくは４〜３００程度である。
【００７１】
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ａ）成分のアルケニル基等の非共役二重結合を有する基１個当たり（Ｂ）成分中のＳｉＨ基が０．７〜３．０個となる量であることが好ましく、１．０〜２．０個であることが特に好ましい。
【００７２】
（Ｃ）成分：白金系触媒
（Ｃ）成分の白金系触媒としては、例えば塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、キレート構造を有する白金錯体等が挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上の組み合わせでも使用することができる。
【００７３】
（Ｃ）成分の白金系触媒の配合量は、硬化有効量（いわゆる、触媒量）でよく、通常、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の総質量１００質量部あたり、白金族金属の質量換算で０．１〜５００ｐｐｍであることが好ましく、特に０．５〜１００ｐｐｍの範囲であることが好ましい。
【００７４】
≪エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂≫
本発明で使用される半導体封止用基材付封止材において、熱硬化性樹脂組成物に用いることができるエポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂としては、特に限定されないが、例えば前述のエポキシ樹脂と前述のシリコーン樹脂で用いたものを挙げることができる。ここでいう混成樹脂とは、硬化時に互いに反応して共架橋構造を形成するものである。
【００７５】
≪シアネートエステル樹脂≫
本発明で使用される半導体封止用基材付封止材において、熱硬化性樹脂組成物に用いることができるシアネートエステル樹脂としては、特に限定されないが、例えばシアネートエステル化合物又はそのオリゴマーと、硬化剤としてフェノール化合物及びジヒドロキシナフタレンのいずれか又は両方を配合した樹脂組成物が挙げられる。
【００７６】
シアネートエステル化合物又はそのオリゴマー
シアネートエステル化合物又はそのオリゴマーとして使用する成分は、下記一般式（ｂ）で示されるものである。
【化４】
2018142611.tif 000006
（式中、Ｒ１及びＲ２は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ３は
【化５】
2018142611.tif 000007
のいずれかを示す。Ｒ４は水素原子又はメチル基であり、ｎ＝０〜３０の整数である。）
【００７７】
ここで、シアネートエステル化合物としては、１分子中にシアネート基を２個以上有するものであり、具体的には、多芳香環の２価フェノールのシアン酸エステル、例えばビス（３，５−ジメチル−４−シアネートフェニル）メタン、ビス（４−シアネートフェニル）メタン、ビス（３−メチル−４−シアネートフェニル）メタン、ビス（３−エチル−４−シアネートフェニル）メタン、ビス（４−シアネートフェニル）−１，１−エタン、ビス（４−シアネートフェニル）−２，２−プロパン、ジ（４−シアネートフェニル）エーテル、ジ（４−シアネートフェニル）チオエーテル、多価フェノールのポリシアン酸エステル、例えばフェノールノボラック型シアネートエステル、クレゾールノボラック型シアネートエステル、フェニルアラルキル型シアネートエステル、ビフェニルアラルキル型シアネートエステル、ナフタレンアラルキル型シアネートエステルなどが挙げられる。
【００７８】
前述のシアネートエステル化合物はフェノール類と塩化シアンを塩基性下で反応させることにより得られる。上記シアネートエステル化合物は、その構造より軟化点が１０６℃の固形のものから、常温で液状のものまでの幅広い特性を有するものの中から用途に合わせて適宜選択することができる。
【００７９】
このうち、シアネート基の当量が小さいもの、即ち官能基間分子量が小さいものは硬化収縮が小さく、低熱膨張、高Ｔｇ（ガラス転移温度）の硬化物を得ることができる。シアネート基当量が大きいものは若干Ｔｇが低下するが、トリアジン架橋間隔がフレキシブルになり、低弾性化、高強靭化、低吸水化が期待できる。
【００８０】
なお、シアネートエステル化合物中に結合あるいは残存している塩素は好ましくは５０ｐｐｍ以下、より好ましくは２０ｐｐｍ以下であることが好適である。５０ｐｐｍ以下であれば、長期高温保管時、熱分解により遊離した塩素あるいは塩素イオンが酸化されたＣｕフレームやＣｕワイヤ、Ａｇメッキを腐食させ、剥離や電気的不良を引き起こす可能性が少ない。また樹脂の絶縁性も良好となる。
【００８１】
硬化剤
一般にシアネートエステル樹脂の硬化剤や硬化触媒としては金属塩、金属錯体や活性水素を持つフェノール性水酸基や一級アミン類などが用いられるが、本発明で使用される半導体封止用基材付封止材では、特にフェノール化合物やジヒドロキシナフタレンが好適に用いられる。
【００８２】
上記のシアネートエステル樹脂の硬化剤として好適に用いることができるフェノール化合物としては、特に限定されないが、下記一般式（ｃ）で示されるものを例示できる。
【化６】
2018142611.tif 000008
（式中、Ｒ５及びＲ６は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ７は
【化７】
2018142611.tif 000009
のいずれかを示す。Ｒ４は水素原子又はメチル基であり、ｐ＝０〜３０の整数である。）
【００８３】
ここで、フェノール化合物としては、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を持つフェノール樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂、ビスフェノールＡ型樹脂、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル型樹脂、ビフェニルアラルキル型樹脂、ナフタレンアラルキル型樹脂が挙げられ、これらのうち１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００８４】
フェノール化合物はフェノール性水酸基当量が小さいもの、例えば水酸基当量１２０以下のものはシアネート基との反応性が高く、１２０℃以下の低温でも硬化反応が進行する。この場合はシアネート基に対する水酸基のモル比を小さくするとよい。好適な範囲はシアネート基１モルに対し０．０５〜０．１１モルである。この場合、硬化収縮が少なく、低熱膨張で高Ｔｇの硬化物が得られる。
【００８５】
一方、フェノール性水酸基当量が大きいもの、例えば水酸基当量１７５以上のものはシアネート基との反応が抑えられ保存性が良く、流動性が良い組成物が得られる。好適な範囲はシアネート基１モルに対し０．１〜０．４モルである。この場合、Ｔｇは若干低下するが吸水率の低い硬化物が得られる。希望の硬化物特性と硬化性を得るために、これらフェノール樹脂は２種類以上併用することもできる。
【００８６】
上記のシアネートエステル樹脂の硬化剤として好適に用いることができるジヒドロキシナフタレンは下記一般式（ｄ）で表される。
【化８】
2018142611.tif 000010
【００８７】
ここでジヒドロキシナフタレンとしては、１，２−ジヒドロキシナフタレン、１，３−ジヒドロキシナフタレン、１，４−ジヒドロキシナフタレン、１，５−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒドロキシナフタレン、１，７−ジヒドロキシナフタレン、２，６−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジヒドロキシナフタレンなどが挙げられる。これらのうち、融点が１３０℃の１，２−ジヒドロキシナフタレン、１，３−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒドロキシナフタレンは非常に反応性が高く、少量でシアネート基の環化反応を促進する。融点が２００℃以上の１，５−ジヒドロキシナフタレン、２，６−ジヒドロキシナフタレンは比較的反応が抑制される。
【００８８】
これらジヒドロキシナフタレンを単独で使用した場合、官能基間分子量が小さく、かつ剛直な構造であるため硬化収縮が小さく、高Ｔｇの硬化物が得られる。また水酸基当量の大きい１分子中に２個以上の水酸基を持つフェノール化合物と併用することにより硬化性を調整することもできる。
【００８９】
上記フェノール化合物及びジヒドロキシナフタレン中のハロゲン元素やアルカリ金属などは、１２０℃、２気圧下での抽出で１０ｐｐｍ、特に５ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００９０】
（着色剤）
本発明で使用される半導体封止用基材付封止材において、熱硬化性樹脂組成物は、上述の熱硬化性樹脂に加えて着色剤を含むものとすることが好ましい。熱硬化性樹脂組成物が着色剤を含むことによって、外観不良を抑制でき、またレーザーマーキング性を向上させることができる。
【００９１】
用いられる着色剤としては、特に限定されるものでなく、公知の顔料又は染料を単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、外観及びレーザーマーキング性向上の観点から、黒色系の着色剤が好ましい。
【００９２】
黒色系の着色剤としては、例えば、カーボンブラック（ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなど）、グラファイト（黒鉛）、酸化銅、二酸化マンガン、アゾ系顔料（アゾメチンブラックなど）、アニリンブラック、ペリレンブラック、チタンブラック、シアニンブラック、活性炭、フェライト（非磁性フェライト、磁性フェライトなど）、マグネタイト、酸化クロム、酸化鉄、二硫化モリブデン、クロム錯体、複合酸化物系黒色色素、アントラキノン系有機黒色色素などが挙げられ、中でもカーボンブラックが好ましく用いられる。
【００９３】
着色剤は、熱硬化性樹脂組成物１００質量部中に、０．１〜３０質量部含まれることが好ましく、特に１〜１５質量部含まれることが好ましい。
【００９４】
着色剤の配合量が０．１質量部以上であれば、基材の着色が良好となり、外観不良を抑制でき、レーザーマーキング性が良好となる。また、着色剤の配合量が３０質量部以下であれば基材を作製する際に繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂組成物の粘度が増加し作業性が著しく低下するのを防ぐことができる。
【００９５】
（無機充填材）
また、本発明で使用される半導体封止用基材付封止材において、熱硬化性樹脂組成物には、無機充填材を配合することができる。配合される無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミノシリケート、ボロンナイトライド、ガラス繊維、三酸化アンチモン等が挙げられる。
【００９６】
特に、熱硬化性樹脂組成物がエポキシ樹脂を含む場合には、エポキシ樹脂と無機充填材との結合強度を強くするため、添加する無機充填材として、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等のカップリング剤で予め表面処理したものを配合してもよい。
【００９７】
このようなカップリング剤としては、例えば、γ−グリシド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メチルジエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシ官能性アルコキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノ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、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ官能性アルコキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト官能性アルコキシシラン等を用いることが好ましい。なお、表面処理に用いるカップリング剤の配合量及び表面処理方法については特に限定されるものではない。
【００９８】
無機充填材の配合量は、熱硬化性樹脂組成物中のエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの樹脂成分の総質量１００質量部に対し、１００〜１，３００質量部が好ましく、特に２００〜１，０００質量部が好ましい。１００質量部以上であれば十分な強度を得ることができ、１，３００質量部以下であれば流動性低下による充填性の不良が抑制され、結果として基板に搭載された半導体素子やウエハに形成された半導体素子を良好に封止することができる。なお、この無機充填材は、熱硬化性樹脂組成物全体の５０〜９５質量％、特に６０〜９０質量％の範囲で含有することが好ましい。
【００９９】
上述のように、基材を、例えば繊維基材に熱硬化性樹脂組成物が含浸して硬化した繊維含有樹脂基材とした場合には、繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂組成物に使用する樹脂の種類や無機充填材などの添加剤の配合量によって、基材の線膨張係数を調整することができる。また、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて半硬化させた後、複数枚の繊維基材を重ねて、プレスし多層化して使用してもよい。
【０１００】
［封止樹脂層］
図２に示されるように、本発明の半導体装置の製造方法に使用される半導体封止用基材付封止材７は、上述の基材５の一方の表面に、封止樹脂層６を有するものである。この封止樹脂層６は、未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂成分を含むものである。この封止樹脂層６は、半導体素子を搭載した半導体素子搭載基板の素子搭載面を一括封止する役割を有する。
【０１０１】
封止樹脂層の厚さは、特に限定されないが、２０μｍ以上２，０００μｍ以下であることが好ましい。２０μｍ以上であれば半導体素子が搭載された各種基板の半導体素子搭載面を封止するのに充分であり、薄すぎることによる充填性の不良が生じることを抑制できるため好ましく、２，０００μｍ以下であれば封止された半導体装置が厚くなりすぎることが抑制できるため好ましい。
【０１０２】
封止樹脂層の粘度は、１００℃から２００℃における最低溶融粘度として０．１〜３００Ｐａ・ｓであるのが好ましく、１〜２００Ｐａ・ｓであるのがより好ましい。なお、本明細書では、パラレルプレート型粘弾性測定装置（装置名：ＭＲ−３００、レオロジ社製）を用いて５℃／分の昇温速度で１００℃から２００℃まで連続的に粘度を測定した場合の最も低い値を最低溶融粘度の測定値とする。最低溶融粘度が２００Ｐａ・ｓ以下であれば、成型時の充填性が低下しすぎることがないため、ボイド及び接着不良の原因となる恐れがない。また、最低溶融粘度が１Ｐａ・ｓ以上であれば、流動性が高くなりすぎることがないため、金型の外に樹脂が流出し、成型物の厚さが設定の厚さより薄くなったり、ボイドの発生を引き起こしたりする恐れがない。
【０１０３】
〔熱硬化性樹脂成分〕
封止樹脂層を形成するための組成物は、熱硬化性樹脂成分を含むものである。熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、通常、半導体素子の封止に使用される液状エポキシ樹脂や固形のエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又はエポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂、シアネートエステル樹脂等の熱硬化性樹脂であることが好ましい。特に、熱硬化性樹脂は、５０℃未満で固形化し、かつ５０℃以上１５０℃以下で溶融するエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂、及びシアネートエステル樹脂のいずれかを含むものであることが好ましい。
【０１０４】
このようなエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる混成樹脂、及びシアネートエステル樹脂としては、上述の繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂として例示したものと同じものを例示することができる。
【０１０５】
〔熱可塑性樹脂成分〕
本発明で使用される半導体封止用基材付封止材において、封止樹脂層は、熱可塑性樹脂成分を含んでいても含まなくてもよいが、熱可塑性樹脂成分を含む場合、熱可塑性樹脂成分の配合量は、封止樹脂層を形成するための組成物全体に対して２質量％以下であることが好ましい。
【０１０６】
通常、熱可塑性樹脂成分は、封止樹脂層に可とう性を付与するための成分として使用され、従来の樹脂シートなどでは取扱性を向上させ、シート形状を保持するために添加されているが、本発明で使用される半導体封止用基材付封止材では、基材により封止樹脂層が支えられる構造となるため、熱可塑性樹脂成分を含まなくても、取扱性が良好で、かつシート形状が保持されたものとなる。
【０１０７】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸エステル等の各種アクリル系共重合体、スチレンアクリレート系共重合体、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン、酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、イソプレンゴム、アクリロニトリルゴム等のゴム質重合体、ウレタン系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどが挙げられる。
【０１０８】
〔無機充填材〕
また、封止樹脂層を形成するための組成物には、上述の繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂組成物と同様、無機充填材を配合してもよい。無機充填材としては、上述の繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂組成物に配合するものとして例示したものと同様のものを例示することができる。
【０１０９】
無機充填材の配合量は、熱硬化性樹脂組成物中のエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの樹脂成分の総質量１００質量部に対し、５００〜１，８００質量部が好ましく、特に６００〜１，３００質量部が好ましく、更に７００〜１，０００質量部が好ましい。５００質量部以上であれば基材との線膨張係数の差が大きくなることを抑制でき、半導体装置の反りを抑えるのに好適となり、１，８００質量部以下であれば流動性低下による充填性の不良が抑制され、結果として基板に搭載された半導体素子を良好に封止することができる。なお、この無機充填材は、熱硬化性樹脂組成物全体の８０〜９５質量％、特に８５〜９３質量％の範囲で含有することが好ましい。
【０１１０】
無機充填材の粒径は特に限定されるものではないが、成型性、流動性からみて、平均粒径は０．１μｍ〜４０μｍ、特には２μｍ〜３５μｍが好ましい。封止工程でアンダーフィルも行う場合、ギャップサイズ（配線層と半導体素子との隙間の幅）の範囲が１０〜２００μｍ程度のフリップチップ型半導体素子が好ましいが、この場合、封止樹脂のギャップへの浸入性の向上を図るため、平均粒径が０．１〜５μｍ、好ましくは０．５〜２μｍであり、かつフリップチップ型半導体素子のギャップサイズに対して１／２以上の粒径のものが無機充填材全体の０．１質量％以下、特に０〜０．０８質量％である無機充填材を用いることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ以上であれば、粘度が高くなりすぎる恐れがなく、平均粒径が５μｍ以下であれば、無機充填材がギャップに引っ掛かり未充填になる恐れがない。特に、ギャップサイズに対して平均粒径が約１／１０以下、最大粒径が１／３以下の無機充填材を用いることが好ましい。
【０１１１】
例えば、ギャップサイズが２０μｍである狭ギャップ型のフリップチップ型半導体素子では、１０μｍを超える粒径の割合が無機充填材全体の０．１質量％以下である無機充填材を用いることが好ましい。この粒径のものが０．１質量％以下であれば、無機充填材がギャップに引っ掛かり、未充填やボイドが発生する恐れがない。
【０１１２】
ここで、ギャップサイズに対して１／２以上の粒径のものの測定方法としては。例えば、無機充填材と純水を１：９（質量）の割合で混合し、超音波処理を行って凝集物を十分崩し、これをギャップサイズの１／２の目開きのフィルターで篩い、篩上の残量を秤量する粒径検査方法を用いることができる。
【０１１３】
〔その他の添加剤〕
封止樹脂層を形成するための組成物には、必要に応じて、上記成分に加えて、その他の添加剤を配合してもよい。このような添加剤としては、例えば、三酸化アンチモン等のアンチモン化合物、モリブデン酸亜鉛担持タルク、モリブデン酸亜鉛担持酸化亜鉛等のモリブデン化合物、ホスファゼン化合物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、ハイドロタルサイト等のハロゲンイオントラップ剤等を挙げることができる。
【０１１４】
［半導体封止用基材付封止材の製造方法］
本発明で使用される半導体封止用基材付封止材は、基材の一方の表面に封止樹脂層を形成することで作製することができる。封止樹脂層は、基材の一方の表面に未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂を含む組成物（上述の封止樹脂層を形成するための組成物）をシート状あるいはフィルム状で積層し、真空ラミネートや高温真空プレス、熱ロール等を用いることで形成する方法、また、減圧又は真空下で、印刷やディスペンス等で液状エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を含む組成物を塗布し加熱する方法、更に、未硬化又は半硬化の熱硬化性樹脂を含む組成物をプレス成形する方法など、各種の方法で形成することができる。
【０１１５】
本発明の半導体装置の製造方法の封止工程では、上述のような半導体封止用基材付封止材を用いて、半導体素子搭載基板の素子搭載面を一括封止する。
【０１１６】
＜基板除去工程＞
本発明の半導体装置の製造方法では、次に、上述のようにして素子搭載面を一括封止した半導体素子搭載基板から基板を除去する。基板の除去方法としては、研削やエッチングなどにより除去する方法が挙げられる。また、上述のように準備工程で基板と配線層の間に仮接着層を形成した場合には、ＵＶやレーザーなどにより接着力を低下させ、仮接着層と配線層間で剥離させることもできる。
【０１１７】
＜バンプ形成工程＞
本発明の半導体装置の製造方法は、上述の基板を除去する工程の後に、基板の除去により露出した面（即ち、配線層）上にバンプなどの電極を形成する工程を有することが好ましい。これにより、基板が除去され、電極が形成された半導体装置集合体（複数の半導体素子が一括封止された半導体装置）が作製される。
【０１１８】
バンプの形成方法としては、特に限定されないが、半田ボールや半田メッキなど公知の方法で行うことができる。
【０１１９】
＜ダイシング工程＞
本発明の半導体装置の製造方法は、上述の電極を形成する工程の後に、ダイシングにより個片化する工程を有することが好ましい。これにより、個片化された半導体装置が製造される。また、ダイシングし、個片化したものに、レーザーマークによる印字を行ってもよい。
【０１２０】
このような本発明の製造方法で製造された半導体装置の一例の概略断面図を図３に示す。図３の半導体装置１０は、フリップチップ型の半導体素子３が硬化後の封止樹脂層６’で封止されたものであり、硬化後の封止樹脂層６’の表面側には半導体封止用基材付封止材の基材５を有し、逆側（フリップチップ型の半導体素子３側）には絶縁層２ａ、絶縁層２ｂ、及びメッキパターン２ｃからなる配線層２、更にはバンプ８を有する。
【０１２１】
また、ここで、本発明の半導体装置の製造方法と従来の半導体装置の製造方法を比較して説明する。
【０１２２】
図４は、一般的な封止樹脂を使用した従来の半導体装置の製造方法でファンアウト型ウエハレベルパッケージを製造する場合のフローの一例を示す概略断面図である。図４の半導体装置の製造方法では、まず、基板１０１上に形成された配線層１０２（絶縁層１０２ａ、絶縁層１０２ｂ、メッキパターン１０２ｃ）上にフリップチップ型の半導体素子１０３を複数搭載した半導体素子搭載基板１０４を準備する（図４（ａ）：準備工程）。次に、フリップチップ型の半導体素子１０３と配線層１０２の間の空間にアンダーフィル材１１１を浸入させ硬化させる（図４（ｂ）：アンダーフィル工程）。次に、アンダーフィルされた半導体素子搭載基板１０４の素子搭載面を封止樹脂１０６により硬化封止する。これにより、封止樹脂１０６は硬化後の封止樹脂１０６’となる（図４（ｃ）、（ｄ）：封止工程）。次に、硬化後の封止樹脂１０６’上に支持基板１０５を貼り合わせる（図４（ｅ）：支持基板貼り合わせ工程）。次に、基板１０１を研削やエッチングなどにより除去し（図４（ｆ）：基板除去工程）、基板１０１の除去により露出した配線層１０２上にバンプ１０８を形成する（図４（ｇ）：バンプ形成工程）。次に、支持基板貼り合わせ工程で貼り合わせた支持基板１０５を除去する（図４（ｈ）：支持基板除去工程）。そして、このようにして得られた半導体装置集合体１０９をダイシングにより個片化して半導体装置１１０を製造する（図４（ｉ）：ダイシング工程）。
【０１２３】
図１と図４を比較すると、図１の本発明の半導体装置の製造方法の方が、工程数が少なく、製造工程を簡略化できていることが分かる。以下、本発明において省略可能な工程について、更に詳しく説明する。
【０１２４】
従来の半導体装置の製造方法では、図４に示されるように、アンダーフィル工程と封止工程を別工程で行っていた。通常、アンダーフィルと素子搭載面の一括封止を同時に行う場合には、封止樹脂に配合するフィラー（充填剤）のサイズ（粒径）を小さくする必要がある。しかしながら、フィラーのサイズを小さくするとフィラーの比表面積が上がり、封止樹脂の溶融粘度が上がるため、フィラーを高配合することは難しい。また、封止樹脂の膨張係数が高くなるため、封止後の反りが大きな問題になる。このように、一般的な封止樹脂を用いてアンダーフィルと素子搭載面の一括封止を同時に行うことと、反りの抑制を両立することは難しい。これに対し、図１に示されるような本発明の半導体装置の製造方法では、半導体封止用基材付封止材を使用することで、基材により反りを抑制することができる。これにより、封止樹脂層の物性の自由度が上がり、封止工程でアンダーフィルと素子搭載面の一括封止を同時に行うことが可能になる。このように、本発明であれば、従来法において別途行う必要のあったアンダーフィル工程を省略することができる。
【０１２５】
また、一般的な封止樹脂を使用して半導体素子搭載基板の素子搭載面を封止した後に基板を除去する場合、除去工程中や除去工程後に、割れや欠け、よれが発生するため、支持基板を封止樹脂層側に貼り合わせてから基板の除去を行うことが一般的である。そこで、従来の半導体装置の製造方法では、図４に示されるように、封止工程の後に支持基板貼り合わせ工程を行っていた。これに対し、図１に示されるような本発明の半導体装置の製造方法では、半導体封止用基材付封止材を使用することで、基材の補強効果により非常に強度が高い成型物を得ることができる。従って、封止樹脂層側に支持基板を貼り合わせることなく、基板を除去することが可能になる。このように、本発明であれば、従来法において別途行う必要のあった支持基板の貼り合わせ工程を省略することができる。
【０１２６】
また、支持基板を使用する場合には、ダイシング工程の前に支持基板を除去する工程も必要になる。この支持基板除去工程は、通常、上述の基板の除去工程と同様に、研削やエッチングなどの方法、あるいは支持基板貼り合わせ工程で支持基板と封止樹脂層の間に仮接着層を形成させた場合は、ＵＶやレーザーなどにより接着力を低下させ、仮接着層と配線層間で剥離させる方法で行われる。これに対し、図１に示されるような本発明の半導体装置の製造方法では、上述のように支持基板を使用する必要がないため、当然、支持基板を除去する必要もない。このように、本発明であれば、従来法において別途行う必要のあった支持基板の除去工程も省略することができる。
【０１２７】
以上のように、本発明の半導体装置の製造方法であれば、ボイドなどの封止欠陥や反りを発生させることなく、半導体装置、特にファンアウト型ウエハレベルパッケージの製造において必要であったいくつかの工程を省略（短縮）し簡略化することで、製造コストの低減や歩留まりの向上を達成することができる。
【実施例】
【０１２８】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２９】
＜基材の作製＞
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＩＣＬＯＮ‐Ｎ６９５、ＤＩＣ製）６０質量部、フェノールノボラック樹脂（商品名：ＴＤ２０９０、ＤＩＣ製）３０質量部、黒色顔料としてカーボンブラック（商品名：３２３０Ｂ、三菱化学製）３質量部、触媒ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）０．６質量部に、トルエン３００質量部を加えて攪拌混合し、エポキシ樹脂組成物のトルエン分散液を調製した。このエポキシ樹脂組成物のトルエン分散液に繊維基材としてＥガラスクロス（日東紡績製、厚さ：１５０μｍ）を浸漬することにより、エポキシ樹脂組成物のトルエン分散液をＥガラスクロスに含浸させた。該ガラスクロスを１２０℃で１５分間放置することによりトルエンを揮発させた。該ガラスクロスを１７５℃で５分間加熱成型して成型品を得、更にこれを１８０℃で４時間加熱（２次硬化）することで、含浸させたエポキシ樹脂組成物を硬化させ、繊維基材層の両面にエポキシ樹脂組成物の硬化物層が形成された、４００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍのエポキシ樹脂含浸繊維基材Ｘ１を得た。このエポキシ樹脂含浸繊維基材Ｘ１の０℃から２００℃における線膨張係数は９〜１３ｐｐｍ／℃だった。
【０１３０】
＜封止樹脂層となる樹脂組成物の調製＞
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ＥＰＩＣＬＯＮ‐Ｎ６５５、ＤＩＣ製）６０質量部、フェノールノボラック樹脂（商品名：ＢＲＧ５５５、昭和高分子製）３０質量部、平均粒径１．２μｍの球状シリカ４００質量部（商品名：ＳＯ‐３２Ｒ、アドマテックス社製）、触媒ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）０．２質量部、シランカップリング剤：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（商品名：ＫＢＭ４０３、信越化学工業製）０．５質量部、黒色顔料としてカーボンブラック（商品名：３２３０Ｂ、三菱化学製）３質量部を高速混合装置で十分混合した後、連続混練装置で加熱混練し、次いでＴダイから押し出しすることにより、３９０ｍｍ×４９０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのシート状の熱硬化性樹脂組成物Ｙ１を得た。パラレルプレート型粘弾性測定装置（装置名：ＭＲ‐３００、レオロジ社製）で測定したこの熱硬化性樹脂組成物Ｙ１の１００℃から２００℃における最低溶融粘度は３０Ｐａ・ｓだった。
【０１３１】
＜半導体封止用基材付封止材の作製＞
上記エポキシ樹脂含浸繊維基材Ｘ１上に、上記シート状の熱硬化性樹脂組成物Ｙ１を載せ、ニッコーマテリアルズ社製の真空ラミネータを用いて、真空度５０Ｐａ、温度５０℃、時間６０秒の条件でラミネートすることにより半導体封止用基材付封止材Ｚ１を作製した。
【０１３２】
＜半導体素子搭載基板の作製＞
直径２００ｍｍ、７２５μｍ厚のシリコンウエハ上に蒸着によって銅膜を形成し、熱硬化性フェノール変性シリコーン系レジスト材料をスピンコーティングで塗布し、１００℃、１００秒の条件でプリベークを行い、厚さ１０μｍのレジスト膜を形成した。次いで、目的のパターンを形成するためのマスクを上記のレジスト膜上にかざし、波長３２０ｎｍのエネルギー線を露光量１〜５，０００ｍＪ／ｃｍ２程度照射した。更に、２質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）のアルカリ水溶液の現像液を用い、３分間パドル（ｐｕｄｄｌｅ）法により現像することで、基板上に目的のパターンを形成した。パターンを形成した基板に対し、酸素プラズマ等によるアッシングを加えることで、パターン上の微小なレジスト残渣を除去するとともに、レジスト表面を親水化処理し、続いて無電解法により銅メッキを行うことで、基板上に金属パターンを得た。ダミーバンプが形成された１０ｍｍ角２００μｍ厚のチップの四隅に市販の接着剤を塗布し、上記金属パターンが得られた基板上に貼りつけた。ダミーバンプ径は３０μｍ、バンプピッチは６０μｍであり、チップとレジスト膜との間には３０μｍの隙間が形成されている。
【０１３３】
＜支持基板の作製＞
１ｍｍ厚のホウケイ酸ガラス板（商品名：ＴＥＭＰＡＸ  Ｆｌｏａｔ、ＳＣＨＯＴＴＪＥＮＡｅｒ  ＧＬＡＳ社製）を直径８インチ（２００ｍｍ）のサイズに切り出し、支持基板とした。支持基板と封止樹脂層を貼り合わせる際は接着剤（商品名：ＳＦＸ−５１３Ｓ、信越化学工業製）を使用した。
【０１３４】
以上のようにして作製・調製した材料を使用して、半導体装置の製造を行った。
【０１３５】
［実施例１］
上記の半導体封止用基材付封止材Ｚ１と半導体素子搭載基板をニッコーマテリアルズ社の真空プレスを用いて、真空度２，０００Ｐａ、圧力１．０ＭＰａ、１５０℃、３００秒の条件で圧縮成型することで硬化封止した。硬化封止後、１５０℃で４時間ポストキュアした後、グラインダ（装置名：ＤＡＧ８１０、ディスコ社製）を用いて基板を研削することにより除去し、配線層を露出させた。露出した配線層に印刷機（装置名：ＤＥＫ  ＨＯＲＩＺＯＮ  ＡＰｉ、ＤＥＫ社製）を用いて半田ペーストを所定の位置に印刷し、リフロー装置（装置名：ＴＮＰ４０、タムラ社製）を使用し最高到達温度２６５℃でリフローを行った。更に、ダイサー（装置名：ＤＡＤ３２３、ディスコ社製）を用いて個片化を行った。圧縮成型から個片化まで一連の工程を通して作業性は良好であった。
【０１３６】
［実施例２］
上記の半導体封止用基材付封止材Ｚ１と半導体素子搭載基板をニッコーマテリアルズ社の真空プレスを用いて、真空度１００Ｐａ、圧力５．０ＭＰａ、１７５℃、１８０秒の条件で圧縮成型することで硬化封止した。硬化封止後のポストキュア以降は実施例１と同様の操作を行い、個片化まで行った。圧縮成型から個片化まで一連の工程を通して作業性は良好であった。
【０１３７】
［比較例１］
上記の熱硬化性樹脂組成物Ｙ１と半導体素子搭載基板をニッコーマテリアルズ社の真空プレスを用いて、真空度１００Ｐａ、圧力５．０ＭＰａ、１７５℃、１８０秒の条件で圧縮成型することで硬化封止した。硬化封止後、１５０℃で４時間ポストキュアした後、グラインダ（装置名：ＤＡＧ８１０、ディスコ社製）を用いて基板を研削することにより除去し、配線層を露出させたところ、反りが非常に大きくなり、次工程の電極の形成を行うことができなかった。
【０１３８】
［比較例２］
上記の熱硬化性樹脂組成物Ｙ１と半導体素子搭載基板をニッコーマテリアルズ社の真空プレスを用いて、真空度１００Ｐａ、圧力５．０ＭＰａ、１７５℃、１８０秒の条件で圧縮成型することで硬化封止した。硬化封止後、１５０℃で４時間ポストキュアした後、上記の支持基板を封止樹脂層側に貼り合わせた。その後、グラインダ（装置名：ＤＡＧ８１０、ディスコ社製）を用いて基板を研削することにより除去し、配線層を露出させた。露出した配線層に印刷機（装置名：ＤＥＫ  ＨＯＲＩＺＯＮ  ＡＰｉ、ＤＥＫ社製）を用いて半田ペーストを所定の位置に印刷し、リフロー装置（装置名：ＴＮＰ４０、タムラ社製）を使用し最高到達温度２６５℃でリフローを行った。更に、グラインダ（装置名：ＤＡＧ８１０、ディスコ社製）を用いて、支持基板を研削することで除去した。支持基板除去後の成型物は非常にもろく、ダイシングによる個片化の前にクラックが入った。しかも、工程が多く煩雑であった。
【０１３９】
以上のように、本発明の製造方法で半導体装置を製造した実施例１、２では、圧縮成型から個片化まで一連の工程を通して作業性は良好であり、ボイドなどの封止欠陥や反りを発生させることなく、半導体装置の製造工程を短縮できていた。一方、半導体封止用基材付封止材も支持基板も用いずに熱硬化性樹脂組成物で封止した比較例１、及び半導体封止用基材付封止材を用いずに熱硬化性樹脂組成物で封止し、その後支持基板を貼り合わせた比較例２では、反りが発生したり成型物にクラックが発生したりして、半導体装置を製造することができなかった。このことから、本発明の半導体装置の製造方法であれば、ボイドなどの封止欠陥や反りを発生させることなく、半導体装置、特にファンアウトパッケージの製造工程を短縮できることが明らかとなった。
【０１４０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１４１】
１…基板、  ２…配線層、  ２ａ、２ｂ…絶縁層、  ２ｃ…メッキパターン、
３…フリップチップ型の半導体素子、  ４…半導体素子搭載基板、  ５…基材、
６…封止樹脂層、  ６’…硬化後の封止樹脂層、  ７…半導体封止用基材付封止材、
８…バンプ、  ９…半導体装置集合体、  １０…半導体装置。
【図１】
2018142611.tif 000011
【図２】
2018142611.tif 000012
【図３】
2018142611.tif 000013
【図４】
2018142611.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月7日(2018.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸エステル等の各種アクリル系共重合体、スチレンアクリレート系共重合体、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、イソプレンゴム、アクリロニトリルゴム等のゴム質重合体、ウレタン系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどが挙げられる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
ここで、ギャップサイズに対して１／２以上の粒径のものの測定方法としては、例えば、無機充填材と純水を１：９（質量）の割合で混合し、超音波処理を行って凝集物を十分崩し、これをギャップサイズの１／２の目開きのフィルターで篩い、篩上の残量を秤量する粒径検査方法を用いることができる。