(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子をウェハーの状態で封止し、その後切断する方法で製造される半導体装置を封止するための樹脂組成物であって、該樹脂組成物が、充填剤（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）からなり、充填剤（Ａ）の最大粒子径が４５μｍ以下であり、ＩＣＩ粘度計を用いて、１５０℃で測定したエポキシ樹脂（Ｂ）の溶融粘度が、５ポイズより小さいことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
【請求項２】
半導体素子をウェハーの状態で片側のみ封止し、その後切断する方法で製造される半導体装置を封止するための樹脂組成物であって、該樹脂組成物が、充填剤（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）からなり、充填剤（Ａ）の最大粒子径が４５μｍ以下であり、ＩＣＩ粘度計を用いて、１５０℃で測定したエポキシ樹脂（Ｂ）の溶融粘度が、５ポイズより小さいことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物。
【請求項３】
エポキシ樹脂（Ｂ）が、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項４】
エポキシ樹脂（Ｂ）が、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項５】
エポキシ樹脂（Ｂ）が、ノボラック型エポキシ樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項６】
エポキシ樹脂（Ｂ）が、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項７】
エポキシ樹脂（Ｂ）が、ビフェニル型エポキシ樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項８】
エポキシ樹脂（Ｂ）が、ナフタレン型エポキシ樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体封止用樹脂組成物。
【請求項９】
硬化剤（Ｃ）が、分子内に少なくともフェノール性水酸基を２ヶ以上含有するフェノール樹脂を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項１０】
硬化剤（Ｃ）が、酸無水物を少なくとも１種類以上含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体封止用樹脂組成物、特にウェハー状態で半導体素子を封止するための半導体封止用樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器のダウンサイジング化に伴い、部品である半導体装置も小型・薄型化、高性能化が進んでいる。
【０００３】
従来の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子（チップ）とリードフレーム（インターポーザー）を用い、プリント基板に実装するのに必要な外部電極（ピン）以外は、樹脂で覆うように上下両面から樹脂封止されている。よって、半導体装置小型化の開発は、リードフレームへの半導体素子の搭載方法を開発する事が主であった。
【０００４】
例えば、パッケージの２辺に外部電極を並べていたのを、４辺まで増加させたパッケージや（SOJからQFP）、リードフレームのステージにチップを搭載していたのを、チップのパッケージ内占有率を増加させるために内部リードピンにつるす方法(LOC)などが開発されてきた。
【０００５】
最近ではさらに、半導体装置（パッケージ）の小型、多ピン化が進展し、外部電極を２次元状（パッケージの片面）に広げたＢＧＡ，ＰＧＡ、ＬＧＡなどが開発されているが、ＢＧＡにおいても半導体装置は半導体素子よりも若干大きくなる。
【０００６】
さらに進むと、チップサイズの半導体装置として、チップと実装基板を直接接合し、その間にアンダーフィル剤を流し込む方法（フリップチップ接続方式）などの提案がされている。
【０００７】
しかし、フリップチップ接続は実装メーカーに高度な実装技術を要求するばかりか、アンダーフィル剤を流し込む工程が増加することから、実装コストの増大を招く。
【０００８】
これらの半導体装置（パッケージ）は、コストが増加するフリップチップ接続以外、リードフレームに半導体素子を搭載し、素子から配線をフレームに接続することによって、半導体装置の外部電極を形成する。この形態では半導体素子と同面積の半導体装置は製造できない。より一層の小型、薄型、軽量化を達成するためには半導体素子と同じ面積の半導体装置を開発する必要があった。
【０００９】
そこで開発されたのが、ウェハー状態で半導体素子を一括して封止する方法であり、その後チップのサイズに切り出すことによって、小型化を実現することが可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法に従来の半導体封止用樹脂組成物を用いると、半導体装置に様々な不良が発生するという問題があった。
【００１１】
本発明の課題は、チップサイズの半導体装置を不良を少なく製造するための半導体封止用樹脂組成物を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の半導体装置は、主として次の構成を有する。すなわち、
「半導体素子をウェハーの状態で封止し、その後切断する方法で製造される半導体装置を封止するための樹脂組成物であって、該樹脂組成物が充填剤（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）からなり、前記充填剤（Ａ）の最大粒子径が４５μｍ以下であり、ＩＣＩ粘度計を用いて、１５０℃で測定したエポキシ樹脂（Ｂ）の溶融粘度が、５ポイズより小さいことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物」、
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、さらに詳細に本発明について説明する。
【００１４】
本発明の樹脂組成物が適用される半導体装置は、図１および図２に示すようにウェハー状態で半導体素子に半導体封止用樹脂組成物が形成されてなるものである。その後、複数の半導体装置に切り離す。このような生産方法に、例えば、日経マイクロデバイス１９９８年４月号１６４頁記載のものがある。ウェハー状態で半導体素子を一括して封止した後、チップのサイズに切り出すことによって、小型化が実現できる。ウェハーの両面を封止してもかまわないが、半導体装置を薄くするためには片側のみ封止することが好ましい。
【００１５】
本発明における充填剤（Ａ）は、無機物、有機物どちらでもよいが、最大粒子径が４５μｍ以下であることが必要である。最大粒子径が４５μｍを越える場合には、生産性が低下し、また、不良率が増大する。最大粒子径はどのような方法で調整してもよいが、例えばふるいにかける場合、そのふるいを選択することによって調整できる。
【００１６】
このような充填剤（Ａ）としては、具体的には、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、マイカ、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベスト、ガラス繊維、スチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられるが、中でも非晶性の溶融シリカは線膨張係数が低く、熱応力を下げることができるので、好ましく用いられる。非晶性シリカの例としては、石英を溶融して製造した溶融シリカや、各種合成法で製造された合成シリカなどある。その形状は球状、破砕状があるが、外部電極（バンプ）へ突き刺ささり等の点から球状が好ましい。
【００１７】
本発明における充填剤（Ａ）の含有量は特に限定されないが、樹脂組成物中に３０〜９８重量％添加することが好ましい。この範囲内であれば、温度サイクル性、成形性等が極めて良好である。
【００１８】
本発明において、充填剤（Ａ）をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤であらかじめ表面処理することが、信頼性の点で好ましい。カップリング剤としてエポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤が好ましく用いられる。
【００１９】
本発明におけるエポキシ樹脂（Ｂ）は、分子内に２ヶ以上エポキシ基を含有するものであればよい。このようなエポキシ樹脂には、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、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、ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは１種類以上併用してもよい。
【００２０】
エポキシ樹脂（Ｂ）としては、成形性の点で、１５０℃におけるＩＣＩ粘度が５ポイズより小さなエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
【００２１】
本発明におけるエポキシ樹脂（Ｂ）の添加量は、成形性の点から樹脂組成物中に０．５重量％以上添加することが好ましく、温度サイクル信頼性の点から５０重量％以下が好ましい。
【００２２】
硬化剤（Ｃ）は、上記エポキシ樹脂（Ｂ）を硬化させるものであれば、特に限定されない。このような硬化剤としては、フェノール性水酸基を２ヶ以上含有するフェノール樹脂誘導体、ポリアミン誘導体、酸無水物、ポリメルカプタンなどが用いられる。
【００２３】
本発明における硬化剤（Ｃ）の添加量は、成形性の点から樹脂組成物中に０．５重量％以上であることが好ましく、温度サイクル信頼性の点から５０重量％以下であることが好ましい。
【００２４】
また、エポキシ樹脂（Ｂ）と硬化剤（Ｃ）の化学当量比は０．８〜１．２が、密着性の点で好ましい。
【００２５】
また、本発明においてエポキシ樹脂（Ｂ）と硬化剤（Ｃ）の硬化反応を促進するため硬化促進剤を用いてもよい。硬化促進剤は硬化反応を促進するものならば特に限定されず、たとえば２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７などの３級アミン化合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アルミニウムなどの有機金属化合物およびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物が挙げられる。なかでも耐湿性の点から、有機ホスフィン化合物が好ましく、トリフェニルホスフィンが特に好ましく用いられる。これらの硬化促進剤は、用途によっては二種以上を併用してもよく、その添加量は、エポキシ樹脂（Ｂ）１００重量部に対して０．０１〜１０重量部の範囲が好ましい。
【００２６】
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない程度で、カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤、ハイドロタルサイトなどのイオン捕捉剤、シリコーンゴム、オレフィン系共重合体、変性ニトリルゴム、変性ポリブタジエンゴム、変性シリコーンオイルなどのエラストマー、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、長鎖脂肪酸のエステル、長鎖脂肪酸のアミド、パラフィンワックスなどの離型剤および有機過酸化物などの架橋剤を任意に添加することができる。
【００２７】
本発明のエポキシ樹脂組成物は溶融混練することが好ましく、たとえばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機およびコニーダーなどを用いた公知の混練方法を用いて溶融混練することにより製造される。
【００２８】
また、本発明における樹脂組成物を用いた半導体素子の封止方法は特に限定されるものではなく、従来より採用されている成形法、例えばトランスファ成形、インジェクション成形、注型法などを採用して行なうことができる。この場合、樹脂組成物の成形温度は１５０〜１８０℃、ポストキュアーは１５０〜１８０℃で２〜１６時間行なうことが好ましい。
【００２９】
【実施例】
［実施例１〜１５、比較例１〜４］
下記表１に示したフィラー、表２に示したエポキシ樹脂、硬化剤を表３〜５に示した割合で、さらにそれぞれに下記添加剤を加え、ミキサーによってドライブレンドした。
【００３０】
0004014307.tif 000002
これらの混合物を２軸の押出機を用いて９０℃で混練した。混練後、冷却・粉砕して樹脂組成物を製造した。
【００３１】
半導体装置の製造は、トランスファー成形機を用いて樹脂組成物を１００ミクロンの厚みでウェハーの片面に成形した。この際の温度は１８０℃、加圧時間は３分とした。
【００３２】
評価は以下の方法で行った。
【００３３】
４インチウェハー充填性(充填性）：上記条件で成形した後、成形物を肉眼で観察した。ウェハーの周辺部に未充填が生じているものを不良とした。
【００３４】
外部電極（バンプ）不良率：バンプ表面の状態を顕微鏡観察し、銅製のバンプの破損個所を調べ、１つでもバンプの破損が発生している半導体装置（パッケージ）を不良とした。
【００３５】
基板実装性：各半導体装置（１０×１０ｍｍ）に切り離して、−５５℃〜１２０℃の温度範囲で冷却、加熱サイクルを繰り返し、電気的切断が生じたサイクル数を測定した。
【００３６】
ＩＣＩ粘度：室温で固形のエポキシ、硬化剤の粘度はＩＣＩ粘度計を用いて、１５０℃で測定した。室温で液体のものは、１５０℃でのＩＣＩ粘度は０．２ポイズ以下であった。
【００３７】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【００３８】
比較例１では、成形時にシリコンウェハーが破損し、成形自体ができなかった。また、比較例２，３では成形は可能であったが、バンプ表面を観察すると、バンプの破損が多く、効率よく半導体装置を製造することが困難であった。さらに、比較例４では最大粒子径を小さくした充填剤を用いたが、一般的なエポキシ樹脂を用いたので流動性が悪化し、未充填が発生した。
【００３９】
表３〜５から明らかなように、充填剤の最大粒子径を慎重に選択し、かつ流動性に優れたエポキシ樹脂を選択することにより、非常に小型、軽量で信頼性に優れたの半導体装置を製造することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明により信頼性の高い、チップサイズの半導体装置を低コストで製造することが可能となった。具体的には、成形性が良好で、電極であるバンプの破損をを少なくなることで効率的に生産できる。また、サーマルサイクル試験で温度サイクルに対する信頼性が高いことを示し、信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂組成物で封止した半導体装置の一例の縦断面図。
【図２】本発明の樹脂組成物で封止するウェハーの一例の平面図。
【図１】
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【図２】
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