(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物、（Ｂ）過酸化物であるラジカル開始剤、（Ｃ）充填材、並びに、数平均分子量が８００〜５，０００であり、１分子中の平均のエポキシ基、カルボキシル基、酸無水物基及びラジカル重合性基の合計の個数が１〜６であるブタジエン重合体もしくは共重合体を含有し、光重合開始剤を含まない樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を支持部材にダイボンドし、ダイボンド後２０〜２００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射した後、加熱により硬化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
さらにフッ素系界面活性剤を含有する樹脂ペースト組成物を用いてダイボンドする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子をガラス／エポキシ樹脂、ガラス／ＢＴ樹脂、ポリイミド等の有機素材、パラジウム、銀等のメッキ付金属、セラミック等を主体として構成された支持部材に特定の組成を持つ樹脂ペースト組成物を用いてダイボンドする半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の実装方式は高密度実装の点から、従来のピン挿入方式から表面実装方式へと移行した。さらにパッケージの構造も高集積化に伴うピン数の増加からＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）等の名称で表現されるエリア端子型素子へと変化している。
【０００３】
エリア端子型素子では配線密度が高くワイヤーボンドパッドとダイボンディングパッドとの接近あるいはダイボンド部分への配線等の構造上の問題からダイボンディング材に対して絶縁性が要求される。
【０００４】
また、構造上ダイボンディングパッドとワイヤーボンドパッドが同一平面状に配置されるためダイボンディング材からのブリードによりワイヤーボンド不良が発生しやすい問題がある。
【０００５】
ブリードを抑制しうるダイボンディング材として溶剤を用いた高粘度の樹脂ペースト組成物を用いると、作業中における粘度変化の問題があり、また、硬化時にボイドが発生しやすい問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ボイドの発生を低減し、ブリードに起因するワイヤーボンド不良をなくし半導体装置を小型化させることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（Ａ）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物、（Ｂ）ラジカル開始剤及び（Ｃ）充填材を含有する樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を支持部材にダイボンドし、ダイボンド後２０ｍＪ／ｃｍ2以上の紫外線を照射した後、加熱により硬化させることを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる（Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物としては、１分子中に１個以上のアクリル（メタクリル）基を有する化合物で、下記の一般式（Ｉ）
【０００９】
【化１】
0004265062.tif 000002
〔式中、Ｒ1は水素又はメチル基を表し、Ｒ2は炭素数１〜１００、好ましくは炭素数１〜３６の２価の脂肪族又は環状構造を持つ脂肪族炭化水素基を表す〕
で示される化合物、一般式（ＩＩ）
【００１０】
【化２】
0004265062.tif 000003
〔式中、Ｒ1及びＲ2はそれぞれ前記のものを表す〕
で示される化合物、一般式（ＩＩＩ）
【００１１】
【化３】
0004265062.tif 000004
〔式中、Ｒ1は前記のものを表し、Ｒ3は水素、メチル基又はフェノキシメチル基を表し、Ｒ4は水素、炭素数１〜６のアルキル基、ジシクロペンテニル基、フェニル基又はベンゾイル基を表し、ｎは１〜５０の整数を表す〕
で示される化合物、一般式（ＩＶ）
【００１２】
【化４】
0004265062.tif 000005
〔式中、Ｒ1は前記のものを表し、Ｒ5はフェニル基、ニトリル基、−Ｓｉ  （ＯＲ6）3（Ｒ6は炭素数１〜６のアルキル基を表す）、下記の式の基
【００１３】
【化５】
0004265062.tif 000006
（Ｒ7、Ｒ8及びＲ9はそれぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基を表す）を表し、ｍは１、２又は３の数を表す〕
で示される化合物、一般式（Ｖ）
【００１４】
【化６】
0004265062.tif 000007
〔式中、Ｒ1及びＲ2はそれぞれ前記のものを表す〕
で示される化合物、一般式（ＶＩ）
【００１５】
【化７】
0004265062.tif 000008
〔式中、Ｒ1、Ｒ3及びｎはそれぞれ前記のものを表す〕
で示される化合物、一般式（ＶＩＩ）
【００１６】
【化８】
0004265062.tif 000009
〔式中、Ｒ1は前記のものを表し、Ｒ10及びＲ11はそれぞれ独立に水素又はメチル基を表す〕
で示される化合物、一般式（ＶＩＩＩ）
【００１７】
【化９】
0004265062.tif 000010
〔式中、Ｒ1、Ｒ10及びＲ11はそれぞれ前記のものを表し、ｐ及びｑはそれぞれ独立に１〜２０の整数を表す〕
で示される化合物、一般式（ＩＸ）
【００１８】
【化１０】
0004265062.tif 000011
〔式中、Ｒ1は前記のものを表し、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14及びＲ15はそれぞれ独立に水素又はメチル基を表し、ｘは１〜２０の整数を表す〕
で示される化合物などが挙げられる。
【００１９】
（Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物としては、上記の化合物を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２０】
（Ａ）成分のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物としては、硬化物の弾性率を低くし実装後の接続信頼性を改良するために（Ａ）成分の単独重合体のガラス転移温度が１００℃以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明の樹脂ペースト組成物には、ブタジエン重合体もしくは共重合体を配合することができる。ブタジエン重合体もしくは共重合体としてはアクリル基、メタクリル基、マレイミド基等のラジカル重合性の基を有するブタジエン重合体もしくは共重合体が好ましく用いられる。これらのブタジエン重合体もしくは共重合体は、分子内にブタジエンに由来する２重結合を有していてもよく、また樹脂の吸水率を増大させない量、概ね官能基当量で２００ｇ／ｍｏｌより少ない量で水酸基を持つものを使用しても良い。ブタジエン重合体もしくは共重合体は、分子内又は側鎖にエポキシ基、カルボキシル基又は酸無水物基有していても良い。
【００２２】
また、ブタジエン重合体もしくは共重合体として、アクリル基、メタクリル基、マレイミド基等のラジカル重合性の基を有していないブタジエン重合体もしくは共重合体も好ましく用いられる。これらのブタジエン重合体もしくは共重合体は、分子内にブタジエンに由来する２重結合を有していてもよく、また樹脂の吸水率を増大させない量、概ね官能基当量で２００ｇ／ｍｏｌより少ない量で水酸基を持つものを使用しても良い。ブタジエン重合体もしくは共重合体は、分子内又は側鎖にエポキシ基、カルボキシル基又は酸無水物基を有していても良い。
【００２３】
これらブタジエン重合体もしくは共重合体としては、硬化物の弾性率を低くし実装後の接続信頼性を改良するためにガラス転移温度が２０℃以下であることが好ましい。
【００２４】
エポキシ基を有するブタジエン重合体もしくは共重合体としてはブタジエンの２重結合を過酢酸もしくは空気により酸化しエポキシ化したエポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエンニトリル共重合体またはエポキシ化ブタジエンニトリルスチレン共重合体あるいは、エポキシ基を有するグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のモノマーを共重合したブタジエン共重合体あるいは、カルボキシル基もしくは酸無水物基を有するブタジエン重合体または共重合体とエポキシ樹脂との反応生成物などを用いることが出来る。
【００２５】
カルボキシル基を有するブタジエン重合体もしくは共重合体としてはカルボキシ末端ブタジエンアクリロニトリル共重合体（ＣＴＢＮ）または、上記エポキシ基を有するブタジエン重合体もしくは共重合体と２塩基酸との反応生成物または、無水マレイン酸を付加させたブタジエン重合体もしくは共重合体と分子内に水酸基を持つアクリル酸エステル化合物もしくはメタクリル酸エステル化合物を反応させて得られる反応生成物等を用いることが出来る。
【００２６】
酸無水物基を有するブタジエン重合体もしくは共重合体としては無水マレイン酸を付加させたブタジエン重合体もしくは共重合体等を用いることが出来る。
【００２７】
ラジカル重合性の基を有するブタジエン重合体もしくは共重合体としては、ビニル末端ブタジエンニトリル共重合体（ＶＴＢＮ）あるいは無水マレイン酸を付加させたブタジエン重合体もしくは共重合体と分子内に水酸基を持つアクリル酸エステル化合物もしくはメタクリル酸エステル化合物を反応させて得られる反応生成物等の反応生成物（メタクリル化ポリブタジエン又はアクリル化ポリブタジエン）などを用いることが出来る。
【００２８】
なお、上記の無水マレイン酸を付加させたブタジエン重合体もしくは共重合体と分子内に水酸基を持つアクリル酸エステル化合物もしくはメタクリル酸エステル化合物を反応させて得られる反応生成物は、分子内に水酸基を持つアクリル酸エステル化合物もしくはメタクリル酸エステル化合物として、β−ヒドロキシプロピルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート等を用いポリブタジエン中の無水マレイン酸基１ｍｏｌに対してアクリル酸エステル化合物もしくはメタクリル酸エステル化合物０．１〜１．２ｍｏｌの範囲で反応させることにより得られる。またアクリル酸エステル化合物もしくはメタクリル酸エステル化合物の重合を制御するために、本反応は４０℃〜１５０℃の温度範囲で行われるのが好ましく、必要に応じて任意の重合禁止剤を添加することができる。さらに均一に反応を行わせるために必要に応じて任意の反応性希釈剤及び溶剤を添加することができる。
【００２９】
これら官能基を有するブタジエン重合体もしくは共重合体としては、その数平均分子量が８００〜５，０００であり１分子中の平均のエポキシ基、カルボキシル基、酸無水物基及びラジカル重合性の基の合計の個数が１〜６個のものが好ましい。数平均分子量が８００未満では、硬化物の架橋密度が低下しペースト組成物の接着強度が低下する傾向があり、５，０００を超えると粘度が増大し、樹脂ペースト組成物の作業性が低下する傾向がある。また、１分子中の平均のエポキシ基と他の官能基との合計の個数が１より小さい場合硬化物の架橋密度が低下しペースト組成物の接着強度が低下し６個を超えると粘度が増大し、樹脂ペースト組成物の作業性が低下し硬化物の弾性率が高くなり温度サイクルに対する信頼性が低下する傾向がある。
【００３０】
ブタジエン重合体もしくは共重合体は、（Ａ）成分１００重量部に対して１５〜９０重量部使用することが好ましく、３０〜８０重量部使用することがより好ましい。この配合量が１５重量部未満であると有機基材に対する接着力が低下し耐リフロー性が低下し８０重量部を超えると、粘度が増大し、樹脂ペースト組成物の作業性が低下する傾向がある。
【００３１】
本発明に用いられる（Ｂ）のラジカル開始剤としては特に制限はないが、ボイド等の点から過酸化物が好ましく、また樹脂ペースト組成物の硬化性及び粘度安定性の点から過酸化物の分解温度としては７０〜１７０℃が好ましい。具体例としては、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン等がある。（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分及びその他の樹脂成分の合計１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部が特に好ましい。
【００３２】
本発明の樹脂ペースト組成物には、Ｎ−メチルジエタノールアミン、４，４′−ジエチルアミノベンゾフェノン、４−ジメチルアミノイソアミルベンゾエート、４−ジメチルアミノエチルベンゾエートなどの光重合促進剤、２，４−ジエチルチオキサントン、ベンゾフェノン、エチルアントラキノン等の光重合開始剤を添加することができる。光重合促進剤の配合量は、（Ａ）成分及びその他の樹脂成分の合計１００重量部に対して好ましくは０．０１〜１０重量部、光重合開始剤の配合量は、（Ａ）成分及びその他の樹脂成分の合計１００重量部に対して好ましくは０．０１〜１０重量部である。
【００３３】
また、本発明の樹脂ペースト組成物には、フルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロオクタン酸等のパーフルオロアルキルカルボン酸及びこれらの塩あるいは、メガファック（商品名；大日本インキ化学工業（株）製）等フッ素系界面活性剤などの界面活性を有するフッ素化合物あるいは、ステアリン酸、オレイン酸等の界面活性を有する長鎖脂肪酸を添加することによりさらにブリードを低減することができる。これら成分の配合量は、（Ａ）成分及びその他の樹脂成分の合計１００重量部に対して０．０１〜５重量部が好ましく、０．１〜１重量部が特に好ましい。
【００３４】
本発明に用いられる（Ｃ）の充填材としては特に制限はなく、各種のものが用いられるが、例えば金、銀、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、ステンレス、等の金属粉末、あるいは酸化ケイ素、窒化ホウ素、ホウ酸アルミ、酸化アルミ等の絶縁性の無機粉体が挙げられる。
【００３５】
絶縁性の無機粉末として板状の形状を有する酸化アルミを用いることにより樹脂ペースト組成物に良好な作業性を付与しさらに上記の成分よりなる樹脂組成物に充填剤として配合した場合、吸湿後も接着力の低下が非常に小さく高い接着力を有する樹脂ペースト組成物を提供することが出来る。
【００３６】
充填材の配合量は特に限定されないが、樹脂ペースト組成物総量１００重量部に対して２０〜８５重量部が好ましい。この配合量が２０重量部未満であると、熱時の接着強度が低下する傾向があり、８５重量部を超えると粘度が増大し、樹脂ペースト組成物の作業性が低下する傾向がある。
【００３７】
本発明に用いられる樹脂ペースト組成物には、さらに必要に応じてアクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ウレタンアクリレート等の靭性改良材、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の吸湿剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸無水物等の接着力向上剤、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤、シリコーン油等の消泡剤、無機イオン交換体等のイオントラップ剤等を適宜添加することができる。
【００３８】
本発明に用いられる樹脂ペースト組成物を製造するには、（Ａ）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物、（Ｂ）ラジカル開始剤及び（Ｃ）充填材を必要に応じて用いられる各種添加剤とともに、一括又は分割して撹拌器、らいかい器、３本ロール、プラネタリーミキサー等の分散・溶解装置を適宜組み合わせ、必要に応じて加熱して混合、溶解、解粒混練または分散して均一なペースト状とすれば良い。
【００３９】
樹脂ペースト組成物を用いて半導体素子を支持部材にダイボンドさせるには、まず支持部材上に樹脂ペースト組成物をディスペンス法、スクリーン印刷法、スタンピング法等により塗布した後、半導体素子を圧着しダイボンドすることができる。その後２０ｍＪ／ｃｍ2以上の紫外線を照射した後、加熱により硬化させる。
【００４０】
紫外線の照射方法としては塗料等で用いられる高温水銀灯とコンベアを組み合わせた通常の紫外線硬化装置あるいは光学系を組み合わせた紫外線照射装置を用いることができる。紫外線の照射量は、２０ｍＪ／ｃｍ2未満では効果が見られず、２０〜２００ｍＪ／ｃｍ2であることが好ましく、５０〜２００ｍＪ／ｃｍ2であることがより好ましい。
【００４１】
加熱は、好ましくは１３０〜１８０℃のオーブンあるいは、好ましくは１６０〜２００℃のヒートブロック上で行うことができる。
【００４２】
ワイヤボンド工程を経たのち、通常の方法により半導体素子を封止することにより完成された半導体装置とすることができる。
【００４３】
【実施例】
次に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
【００４４】
比較例１で用いたエポキシ樹脂、硬化剤は以下のようにして作製したものを用いた。
（１）エポキシ樹脂の調製
ＹＤＦ−１７０（東都化成社製、商品名、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキシ当量＝１７０）７．５重量部及びＹＬ−９８０（油化シェルエポキシ社製、商品名、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量＝１８５）７．５重量部を８０℃に加熱し、１時間撹拌を続け、均一なエポキシ樹脂溶液を得た。（２）フェノール樹脂溶液の調製
Ｈ−１（明和化成社製、商品名、フェノールノボラック樹脂、ＯＨ当量＝１０６）１．０重量部及び希釈剤としてＰＰ−１０１（東都化成社製、商品名、アルキルフェニルグリシジルエーテル、エポキシ当量＝２３０）２．０重量部を１００℃に加熱し、１時間撹拌を続け、均一なフェノール樹脂溶液を得た。
（３）硬化剤
２Ｐ４ＭＨＺ（四国化成工業（株）製、イミダゾール系硬化剤）
（４）希釈剤
ＰＰ−１０１（東都化成（株）製、アルキルフェニルグリシジルエーテル）
（５）エポキシ樹脂組成物
上記エポキシ樹脂、フェノール樹脂溶液、硬化剤及び希釈剤を重量比２０：５：２：１０の比率で乳鉢を用い均一に混合した。
【００４５】
実施例１〜３及び比較例２で用いた材料を下記に示す。
（１）アクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物
２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート（Ｔｇ；１７℃）（商品名エポキシエステルＭ−６００Ａ：共栄社化学（株）製）
ノナンジオールジアクリレート（商品名ＦＡ−１２９Ａ：日立化成工業（株）製）
（２）ブタジエン重合体もしくは共重合体
エポキシ化ポリブタジエン（分子量１０００、官能基数４、Ｔｇ；＜０℃）（商品名Ｅ−１０００−６．５：日本石油化学（株）製）
カルボキシ末端ブタジエンアクリロニトリル共重合体（分子量３５００、官能基数２．３、Ｔｇ；＜０℃）（商品名ＨａｙｃａｒＣＴＢＮ１３００Ｘ９：宇部興産（株）製）
メタクリル化ポリブタジエン（マレイン酸付加ポリブタジエンアルキルオキシメタクリレート、数平均分子量１，０００、官能基数２．３、Ｔｇ；＜０℃）（商品名ＭＭ−１０００−８０：日本石油化学（株）製）
（３）ラジカル開始剤
ジクミルパーオキサイド（商品名パークミルＤ、日本油脂（株）製）
（４）充填剤
板状酸化アルミ（商品名ＹＦＡ−００６１０，ＹＫＫ（株）製）
表１に示す配合割合で各材料を混合し、３本ロールを用いて混練した後、６７０Ｐａ以下（５Ｔｏｒｒ以下）で１０分間脱泡処理を行い、樹脂ペースト組成物を得た。
【００４６】
この樹脂ペースト組成物の特性（粘度、ピール強度）を下記に示す方法で調べた。その結果を表２に示す。
（１）粘度：ＥＨＤ型回転粘度計（東京計器社製）を用いて２５℃における粘度（Ｐａ・ｓ）を測定した。
（２）ブリード：武蔵エンジニアリング製２４Ｇのノズルを用い基板上にディスペンスしダイボンドした後２分以内に表２に示した条件で紫外線を照射し、さらに３０分放置し、１５０℃１時間オーブンにて硬化した後、樹脂ペースト組成物端部からブリード先端までのブリード長さを評価した。
（３）ワイヤーボンド性：ワイヤーボンドは、チップサイズ２×３ｍｍ、ボンディング温度２８０℃、荷重１４０ｇｆ、ＵＳパワー０．６３Ｗにて多数実施して評価した。×はワイヤーボンドが実質不可能な状態（ボンディング不良率７０％以上）、△は、ワイヤーボンドは可能であるが一部不良が発生した場合（ボンディング不良率１０％以上７０％未満）、◎は、良好であった場合（ボンディング不良率１０％未満）を示す。
【００４７】
【表１】
0004265062.tif 000012
【００４８】
【表２】
0004265062.tif 000013
表２の結果から、本発明の樹脂ペースト組成物（実施例１ないし３）は従来のエポキシ樹脂を用いた樹脂ペースト組成物（比較例１）及び紫外線を照射しない場合（比較例２）と比較してブリードによるワイヤーボンド不良が低減されていることがわかる。
【００４９】
パーフルオロオクタン酸を添加したペースト組成物を用いた場合（実施例３）にはさらにブリードが低減されたことがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の製造方法を用いることにより、支持部材上に発生するブリードを抑制しワイヤーボンド不良を低減することにより小型化された半導体装置の製造を可能とすることができる。