(57)【要約】【課題】  再溶融する際の粘度が低く、ボンディングワイヤの変形等を防止できる液状封止樹脂組成物およびその硬化物で封止した半導体装置を提供する。また、ボンディングワイヤを有する半導体パッケージ等同士を液状封止樹脂組成物で封止する工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の液状封止樹脂組成物は、常温で固形かつ軟化点が８０℃以下であるエポキシ樹脂と、硬化剤と、充填剤と、溶剤とを含む液状封止樹脂組成物であって、第１基板の一方の面側に配置された第１半導体素子と、前記第１半導体素子と前記第１基板とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記第１半導体素子の前記第１基板と反対側に配置された第２半導体素子とで構成される半導体装置の前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間を、前記エポキシ樹脂の軟化点以上の温度に加熱した状態で封止するように用いられる。【選択図】  図１
2009126980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で固形かつ軟化点が８０℃以下であるエポキシ樹脂と、硬化剤と、充填剤と、溶剤とを含む液状封止樹脂組成物であって、
第１基板の一方の面側に配置された第１半導体素子と、前記第１半導体素子と前記第１基板とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記第１半導体素子の前記第１基板と反対側に配置された第２半導体素子とで構成される半導体装置の前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間を、前記エポキシ樹脂の軟化点以上の温度に加熱した状態で封止するように用いられることを特徴とする液状封止樹脂組成物。
【請求項２】
前記エポキシ樹脂が、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂を含むものである請求項１に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項３】
前記硬化剤が、アミン系硬化剤を含むものである請求項２に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項４】
前記液状封止樹脂組成物が、さらにカップリング剤を含むものである請求項３に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項５】
前記カップリング剤が、アミン末端型シランカップリング剤を含むものである請求項４に記載の液状封止樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で、第１半導体素子と第２半導体素子との間を封止したものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
第１基板の一方の面側に配置された第１半導体素子と、前記第１半導体素子と前記第１基板とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記第１半導体素子の前記第１基板と反対側に配置された第２半導体素子とで構成され、前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間を液状封止樹脂組成物の硬化物で封止してなる半導体装置の製造方法であって、
前記第１半導体素子および第２半導体素子の少なくとも一方の表面に、常温で固形かつ軟化点８０℃以下であるエポキシ樹脂と、硬化剤と、充填剤と、溶剤とを含む液状封止樹脂組成物を供給する供給工程と、
該液状封止樹脂組成物を半硬化状態にする半硬化工程と、
前記半硬化した前記液状封止樹脂組成物を介して、前記エポキシ樹脂の軟化点以上の温度に加熱した状態で前記第１半導体素子と、前記第２半導体素子とを接合する工程と、
前記液状封止樹脂組成物を硬化させる硬化工程とを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半硬化工程が、加熱すると共に脱気を行うものである請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半硬化した液状封止樹脂組成物の１５０℃の溶融粘度が、１０Ｐａ・ｓ以下である請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半硬化工程後に、半硬化した液状封止樹脂組成物のタック値が０〜５．０ｇｆ／５ｍｍφ以下となる請求項９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、液状封止樹脂組成物、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコンや携帯電話の小型化、薄型化、高性能化に伴う半導体パッケージの多様化は著しく、特に電子信号の伝達速度を速くするために半導体素子を３次元的に搭載する実装方法が多様化している。
このような半導体素子が３次元的に搭載された半導体パッケージも通常の半導体パッケージ同様に、ボンディングワイヤで半導体素子と基板等とが電気的に接続されている場合があり、半導体素子をモールド樹脂や液状樹脂により封止している。そして、半導体素子が３次元的に搭載された半導体パッケージでは、長期使用下での信頼性を考えて、積層する際にワイヤー形状をつぶすことや変形させることを避けなければならない。そこで通常はスペーサーとして、フィルム材料等を用いることにより、ボンディングワイヤ部分が変形しないように高さを保持していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このスペーサーを用いる方法ではボンディングワイヤのパターン設計の自由度を減らすことにつながる。また、スペーサーを用いてボンディングワイヤごと封止することも考えられるが、スペーサーの溶融時の粘度が高いために、ボンディングワイヤが変形してしまう場合があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、再溶融する際の粘度が低い液状Ｂステージ材料を用いることが半導体素子を３次元的に搭載する半導体パッケージにおいて期待されている。このような液状Ｂステージ材料は、通常溶剤を含むことが多く、加熱によって溶剤を揮発させることでＢステージ化させ、タックフリーにして作業性を向上している。
【０００５】
ここで、半導体素子を搭載する際にはボンディングワイヤを変形させないために、液状Ｂステージ材料を再溶融する際の粘度は低いことが好ましい。したがって、液状Ｂステージ材料の粘度の向上を導いてしまうフィラーを高充填することは現実的に困難であった。しかし、パッケージの複雑化に伴う高信頼性という観点では、フィラーの高充填が必要であった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７２００９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、再溶融する際の粘度が低く、ボンディングワイヤの変形等を防止できる液状封止樹脂組成物およびその硬化物で封止した半導体装置を提供することにある。
また、本発明は、ボンディングワイヤを有する半導体パッケージ等同士を液状封止樹脂組成物で封止する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記（１）〜（１０）に記載の本発明により達成される。
（１）常温で固形かつ軟化点が８０℃以下であるエポキシ樹脂と、硬化剤と、充填剤と、溶剤とを含む液状封止樹脂組成物であって、第１基板の一方の面側に配置された第１半導体素子と、前記第１半導体素子と前記第１基板とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記第１半導体素子の前記第１基板と反対側に配置された第２半導体素子とで構成される半導体装置の前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間を、前記エポキシ樹脂の軟化点以上の温度に加熱した状態で封止するように用いられることを特徴とする液状封止樹脂組成物。
（２）前記エポキシ樹脂が、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂を含むものである上記（１）に記載の液状封止樹脂組成物。
（３）前記硬化剤が、アミン系硬化剤を含むものである上記（２）に記載の液状封止樹脂組成物。
（４）前記液状封止樹脂組成物が、さらにカップリング剤を含むものである上記（３）に記載の液状封止樹脂組成物。
（５）前記カップリング剤が、アミン末端型シランカップリング剤を含むものである上記（４）に記載の液状封止樹脂組成物。
（６）上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の液状封止樹脂組成物の硬化物で、第１半導体素子と第２半導体素子との間を封止したものであることを特徴とする半導体装置。
（７）第１基板の一方の面側に配置された第１半導体素子と、前記第１半導体素子と前記第１基板とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記第１半導体素子の前記第１基板と反対側に配置された第２半導体素子とで構成され、前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間を液状封止樹脂組成物の硬化物で封止してなる半導体装置の製造方法であって、前記第１半導体素子および第２半導体素子の少なくとも一方の表面に、常温で固形かつ軟化点８０℃以下であるエポキシ樹脂と、硬化剤と、充填剤と、溶剤とを含む液状封止樹脂組成物を供給する供給工程と、該液状封止樹脂組成物を半硬化状態にする半硬化工程と、前記半硬化した前記液状封止樹脂組成物を介して、前記エポキシ樹脂の軟化点以上の温度に加熱した状態で前記第１半導体素子と、前記第２半導体素子とを接合する工程と、前記液状封止樹脂組成物を硬化させる硬化工程とを有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
（８）前記半硬化工程が、加熱すると共に脱気を行うものである上記（７）に記載の半導体装置の製造方法。
（９）前記半硬化した液状封止樹脂組成物の１５０℃の溶融粘度が、１０Ｐａ・ｓ以下である上記（８）に記載の半導体装置の製造方法。
（１０）前記半硬化工程後に、前記液状封止樹脂組成物のタック値が０〜５．０ｇｆ／５ｍｍφ以下となる上記（９）に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、再溶融する際の粘度が低く、ボンディングワイヤの変形等を防止できる液状封止樹脂組成物およびその硬化物で封止した半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の液状封止樹脂組成物、半導体装置および半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。
【００１１】
（液状封止樹脂組成物および半導体装置）
まず、液状封止樹脂組成物および半導体装置について説明する。
本発明の液状封止樹脂組成物は、例えば図１に示すような第１基板１の一方面側（図１中の上側）に配置された第１半導体素子１１と、第１半導体素子１１と、第１基板１とを電気的に接続するボンディングワイヤ１２と、第１半導体素子１１の第１基板１と反対側（図１中の第１半導体素子の上側）に配置された第２半導体素子２と、第２半導体素子２と第１基板１とを電気的に接続するボンディングワイヤ２１とで構成される半導体装置１００の第１半導体素子１１と第２半導体素子２との間を封止する封止材料３として用いられるものである。このような、ボンディングワイヤ１２を有する半導体素子の該ボンディングワイヤを変形等することなく封止することが目的だからである。そして、半導体装置１００は、第１半導体素子１１と第２半導体素子２とがモールド材４で覆われている。
【００１２】
このような液状封止樹脂組成物は、常温で固形であり、かつ軟化点が８０℃以下であるエポキシ樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含んでいる。以下、各成分について説明する。
【００１３】
前記エポキシ樹脂は、常温で固形かつ軟化点が８０℃以下であることを特徴とする。これにより、再溶融時の低粘度化を図ることができる。ここで再溶融とは、一度、Ｂステージ状態（半硬化状態）にして液状封止樹脂組成物をタックフリーにした後、例えば半導体素子のワイヤーを封止するために前記液状封止樹脂組成物を再度加熱して再び液状状態にすることを意味する。これにより、ボンディングワイヤがＢステージ化した液状封止樹脂組成物（硬化前の封止材料）に容易に埋め込まれることができる。
このようなエポキシ樹脂としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、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等のノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂等のビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイド等の脂環式エポキシ等の脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらの中でもビフェニル型エポキシ樹脂等のビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂およびクレゾールナフトール型エポキシ樹脂の少なくとも一方を含むエポキシ樹脂が好ましい。これにより、Ｂステージ後タックフリー性やライフ、再溶融時の低粘度化による高流動性の発現等、作業性を向上することができる。
【００１４】
前記エポキシ樹脂の軟化点は８０℃以下であるが、より好ましくは７５℃以下であることが好ましく、最も６０〜７０℃であることが好ましい。軟化点が前記範囲内であると、Ｂステージ（半硬化）後のタックフリー性を保つ（タックを低減できる）と共に、再溶融時の低粘度化を図ることができる。
【００１５】
前記エポキシ樹脂の１５０℃での溶融粘度は、特に限定されないが、０．１５Ｐａ・ｓ以下が好ましく、特に０．１Ｐａ・ｓ以下が好ましい。溶融粘度が前記範囲内であると、特に再溶融性に優れる。
前記溶融粘度は、例えばＩＣＩアナログ型粘度計を用いて、コーンプレート方式の条件で測定することができる。測定条件としては、例えば２４ｍｍφコーン、回転数７５０ｒｐｍ、せん断速度１０，０００ｓｅｃ−１で測定できる。
【００１６】
前記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の５〜３０重量％が好ましく、特に１０〜２０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特にガラス転移温度や弾性率等の熱的および機械的特性に優れる。
【００１７】
前記液状封止樹脂組成物は、硬化剤を含む。
前記硬化剤としては、例えばまたは酸無水物類、フェノール類、アミン類、アミド系化合物等が挙げられるが、Ｂステージ特性を発現させるため、特に常温で固形のものが好ましい。
前記酸または酸無水物類としては、例えば無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、無水ヘット酸、テトラブロモ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ドデシルコハク酸無水物、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ（エチルオクタデカンニ酸）無水物、ポリ（フェニルヘキサデカンニ酸）無水物、無水メチルハイミック酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
【００１８】
前記フェノール類としては、例えばテトラメチルビスフェノールＡ、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、キシレノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＰ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ジメチルビスフェノールＡ、ジメチルビスフェノールＦ、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＦ、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、ジヒドロキシフェニルエーテル、ジヒドロキシベンゾフェノン、ｏ−ヒドロキシフェノール、ｍ−ヒドロキシフェノール、ｐ−ヒドロキシフェノール、フェノールノボラック樹脂やオルソクレゾールノボラック樹脂のポリフェノール類、トリヒドロキシフェニルメタン等のトリスフェノール類、ナフタレン骨格を有するフェノール類等が挙げられる。
【００１９】
前記アミン類としては、例えばエチレンジアミン、１，３−ジアミノプロパン、１，４−ジアミノブタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジプロプレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、トリ（メチルアミノ）ヘキサン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、イソフォロンジアミン、ピス（４−アミノ−３−メチルジンクロヘキシル）メタン、ジアミノジンクロヘキシルメタン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、３，９−ビス（３−アミノプロピル）２，４，８，１０−テトラオキサスピロ（５，５）ウンデカン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス（ヘキサメチレン）トリアミン、ｍ−キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジエチルフェニルメタン、ポリエーテルジアミン等が挙げられる。
【００２０】
前記アミド系化合物類としては、例えばジシアンジアミド、リノレン酸の２量体とエチレンジアミンより合成されるポリアミド樹脂等が挙げられる。
その他硬化剤としてレゾール型フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート、ブロックイソシアネート等も挙げることができる。
【００２１】
これらの硬化剤の中でも特にアミン類が好ましく、より具体的にはジアミノジフェニルスルフォン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタンから選ばれる１種以上のアミン類が好ましい。これにより、Ｂステージ後の良好なタックフリー性及び、硬化物特性を向上することができる。
【００２２】
前記硬化剤の含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の０．１〜１５重量％が好ましく、特に１〜１０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特にガラス転移温度や弾性率等の熱的および機械的特性に優れることに加え、硬化性にも優れる。
【００２３】
前記液状封止樹脂組成物は、充填剤を含む。これにより、吸湿特性や破壊特性に優れ、特に線膨張係数を下げることが出来るため、半導体素子との応力差を少なくすることが出来る等の信頼性を向上することができる。
前記充填剤としては、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、溶融シリカ（溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ）、合成シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等の無機充填剤を挙げることができる。また、有機充填剤を用いても良い。これらの中でも液状封止樹脂組成物の耐熱性、耐湿性、強度等の信頼性を向上できることから溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ粉末が好ましい。前記充填剤の形状は、特に限定されないが、粘度・流動特性の観点から形状は球状であることが好ましい。
【００２４】
前記充填剤の含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の２０〜９０重量％が好ましく、特に３０〜８５重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると低線膨張化や低吸水率化等の信頼性を向上させる効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると液状封止樹脂組成物の粘度を増加させ、作業性が低下する場合がある。
【００２５】
また、半導体装置の組立の場合、（無機）充填剤の平均粒子径は、好ましくは０．１〜３０μｍであり、特に好ましくは０．２〜２０μｍである。平均粒子径が前記下限値未満であると液状封止樹脂組成物の粘度が著しく高くなるため流動性が損なわれる場合があり、前記上限値を超える場合は組成物が半導体装置へ流動する際にフィラー詰まりによる部分的な未充填・充填不良が発生する場合がある。
【００２６】
前記液状封止樹脂組成物は、溶剤を含む。これにより、室温での粘度特性を向上することができる。
前記溶剤としては、脂肪族アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、ラクトン系溶剤、アルデヒド系溶剤、カルボン酸系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、フェノール系溶剤、炭化水素系溶剤、ハロゲン化炭化水素系溶剤、アセタール系溶剤、脂肪酸系溶剤、酸無水物系溶剤、窒素化合物系溶剤、硫黄化合物系溶剤、無機溶剤等が挙げられる。
これら溶剤の中でも沸点が１３０℃以上の溶剤が好ましい。これにより、常温での揮発性の抑制効果に優れる。沸点が１３０℃以上となる溶剤としては、例えばγ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等が挙げられる。
【００２７】
前記溶剤の含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の１〜３０重量％が好ましく、特に５〜１５重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると常温粘度が高くなり作業性が低下する場合があり、前記上限値を超えるとＢステージ化の際の溶剤揮発が十分でなくなり、溶剤残渣が残る場合があり、実装時にボイドの要因となる場合がある。
【００２８】
前記液状封止樹脂組成物は、特に限定されないが、カップリング剤を含むことが好ましい。これにより、密着力やシリカ等の無機物との親和性を向上することができる。
前記カップリング剤としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−（β−メトキシエトキシ）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、γ−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−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、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、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、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられ、単独でも混合して使用しても良い。
これらカップリング剤の中でもアミン末端型シランカップリング剤が好ましい。これにより、流動性や密着力を向上することができる。
【００２９】
前記カップリング剤の含有量は、特に限定されないが、前記液状封止樹脂組成物全体の０．１〜２０重量％が好ましく、特に０．３〜１０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると密着力や流動性が低下する場合があり、前記上限値を超えると揮発ボイド性が低下する場合がある。
【００３０】
前記液状封止樹脂組成物には、上述したエポキシ樹脂、硬化剤、充填剤等以外に、硬化促進剤、レベリング剤、界面活性剤等を含んでいても良い。
前記硬化促進剤としては、例えば２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−フェニル−４、５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、２−（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等の第３級アミン類、トリフェニルホスフィン等のホスフィン類、オクチル酸スズ等の金属化合物等が挙げられる。
【００３１】
前記レベリング剤や界面活性剤としては、例えば有機アクリルポリマー、シリコーン、ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、エチレンジアミン変性ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオール変性ポリオキシアルキレン、脂肪族アルコール変性ポリオキシアルキレン、脂肪族アルコールポリオキシアルキレンアルキルエーテルおよびそれらの混合物等が挙げられる。
【００３２】
このような液状封止樹脂組成物は、Ｂステージ化した後、半導体素子等を搭載する際の再溶融時の低粘度化を図ることができるので、ボンディングワイヤの変形等を低減することができる。
【００３３】
（半導体装置の製造方法）
次に、半導体装置の製造方法について図２に示す好適な実施形態に基づいて説明する。
図２（ａ）に示すように、第１半導体素子１１が搭載された第１基板１を用意する。ここで、第１半導体素子１１と、第１基板１とは固定されると共に、所定の端子同士がボンディングワイヤ１２で電気的に接続されている。また、第１半導体素子１１と、第１基板１とは、ペースト系接着剤、フィルム状の接着剤を用いて接着されていても良い。
【００３４】
また、図２（ｂ）に示すように第２半導体素子２の一方の表面側に、上述した液状封止樹脂組成物３１を塗布する。そして、図２（ｃ）に示すように、液状封止樹脂組成物３１を加熱する事によりＢステージ化（半硬化）して硬化前の封止材料（半硬化した液状封止樹脂組成物）３’とする。これにより、後述する第１半導体素子１１と、第２半導体素子２とを積層する際の加熱により、硬化前の封止材料３’の粘度が低下し、ボンディングワイヤ１２が変形等するのを防止することができる。
ここで、上述の液状封止樹脂組成物３１をＢステージ化する条件は、使用する液状封止樹脂組成物の組成により異なるが、例えば６０〜１４０℃×１０〜１８０分間が好ましく、特に８０〜１３０℃×３０〜９０分間が好ましい。
【００３５】
半硬化した液状封止樹脂組成物３１の１５０℃での溶融粘度は、特に限定されないが、１０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、特に０．１〜５Ｐａ・ｓが好ましい。溶融粘度が前記範囲内であると、特にワイヤーの変形を防止することができる。
【００３６】
なお、図２（ａ）の第１基板１と、図２（ｃ）の硬化前の封止材料３’が形成された第２半導体素子２とは、どちらを先に用意しても良い。
また、本実施形態では、液状封止樹脂組成物３１を第２半導体素子２の表面側に塗布したが、特にこれに限定されず、第１半導体素子１１の表面側に塗布しても良いし、第１半導体素子１１および第２半導体素子２の両方の表面に塗布しても良い。
【００３７】
この硬化前の封止材料３’の厚さは、特に限定されないが、５０〜２，０００μｍが好ましく、特に２００〜８００μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に溶剤除去性と厚みのあるものに対しての封止特性との両立性に優れる。
特にパッケージインパッケージ構造の半導体装置の場合は、封止材料３として厚さ５００μｍ以上が必要となる場合があり、そのような場合には硬化前の封止材料３’の厚さを５００μｍ以上とすることにより、多段スタック型のパッケージ等の一括封止も可能にすることができる。
【００３８】
次に、図２（ｄ）に示すように、硬化前の封止材料３’を介して第１半導体素子１１と第２半導体素子２とを、硬化前の封止材料３’を構成するエポキシ樹脂の軟化点以上の温度で接合する。すなわち、第１半導体素子１１が搭載された第１基板１の第１半導体素子１１の表面側に、硬化前の封止材料３’が接合するように第２半導体素子２を搭載する。
ここで、第２半導体素子２を搭載する条件は、特に限定されないが、硬化前の封止材料３’の溶融粘度が０．０１〜５０Ｐａ・ｓとなるような温度で搭載することが好ましく、特に硬化前の封止材料３’の溶融粘度が０．１〜１０Ｐａ・ｓとなるような温度で搭載することが好ましい。このような条件範囲内であると、ボンディングワイヤ１２の変形を特に防止することができる。
具体的に搭載条件は、５０〜１８０℃で搭載することが好ましく、特に８０〜１６０℃で搭載することが好ましい。
【００３９】
次に、図２（ｅ）に示すように硬化前の封止材料３’を、さらに加熱して硬化させ封止材料３とする。
この硬化前の封止材料３’を硬化させる条件は、特に限定されないが、１２０〜１８０℃×３０〜１８０分間が好ましく、特に１４０〜１７０℃×４０〜１２０分間が好ましい。前記条件で、硬化前の封止材料３’を硬化させることにより、特に信頼性確保に十分な弾性率、破壊強度、密着性や吸水性等の機械的特性に優れる。さらに、高いガラス転移温度や低い線膨張係数等の熱的特性にも優れる。
【００４０】
そして、図２（ｆ）に示すように、第２半導体素子２と第１基板１とを、所定の端子同士が電気的に接続するボンディングワイヤ２１を配置し、モールド材４で封止して、図１に示すような半導体装置１００を得る。
【００４１】
モールド材４は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と、シリカ等の充填剤を含む樹脂組成物の硬化物で構成されている。
前記エポキシ樹脂は、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではない。具体的には、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、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。これらの内では、ビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、再溶融時の低粘度性と、Ｂステージ後のタックフリー性を両立する等、本方式における作業性等を向上することができる。
【００４２】
前記充填剤としては、一般に半導体封止用エポキシ樹脂組成物に使用されているものを用いることができる。例えば溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ、結晶シリカ、タルク、アルミナ、チタンホワイト、窒化珪素等の無機充填剤等が挙げられ、最も好適に使用されるものとしては、球状溶融シリカ（破砕状溶融シリカ）である。これらの（無機）充填剤は、単独でも混合して用いても差し支えない。またこれらがカップリング剤により表面処理されていてもかまわない。（無機）充填剤の形状としては、流動性改善のために、できるだけ真球状であり、かつ粒度分布がブロードであることが好ましい。
【００４３】
無機充填剤の含有量は、特に限定されないが、全エポキシ樹脂組成物中４０〜９０重量％が好ましい。前記下限値を下回ると十分な耐半田性が得られない可能性があり、前記上限値を超えると十分な流動性が得られない可能性がある。
【００４４】
前記エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えばフェノール樹脂を挙げることができる。前記フェノール樹脂は、１分子内にフェノール性水酸基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではない。具体的にはフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリフェノールメタン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂、ビスフェノール化合物等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いても差し支えない。
【００４５】
前記樹脂組成物は、上述した熱硬化性樹脂および充填剤等以外に、硬化促進剤、カップリング剤、着色剤等の添加剤を含んでいても良い。
【００４６】
このようにして得られた半導体装置は、上述したような液状封止樹脂組成物の硬化物を用いているので硬化物特性や吸水性に優れる。また、半導体素子、半導体パッケージ等が複数積層されるような積層型の半導体装置構造において接着と封止を同時に行うことが可能となる。例えば半導体素子同士の積層だけでなく、積層された半導体素子の封止、半導体パッケージの内部に、さらに半導体パッケージを内包したようなパッケージインパッケージという構造等にも好適に適用することができる。また、本発明の液状封止樹脂組成物の硬化物を用いることにより、これまでの半導体用テープでボンディングワイヤ部分の高さを嵩上げする方法やテープ自体で封止する方法等と比較して、封止対象物のワイヤー構造が複雑になってもワイヤー変形等を引き起こすことなく封止することが可能となる。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４８】
（実施例１）
１．液状封止樹脂組成物の調製
エポキシ樹脂としてビフェニル骨格エポキシ樹脂（日本化薬社製、品番ＮＣ３０００、常温で固形、軟化温度５０〜６５℃）１５重量％と、硬化剤として、アミン系硬化剤（三井化学ファイン社製、品番３，３’−ＤＤＳ）４重量％と充填剤としてシリカ（電気化学工業社製、品番ＦＢ３ＳＤＸ、平均粒子径７μｍ）７０重量％と、カップリング剤としてアミノ末端シランカップリング剤（信越化学工業社製、品番ＫＢＭ−９０３）１重量％と、溶剤としてラクトン系溶剤（和光純薬工業社製）１０重量％とを、３本ロールで混練して液状封止樹脂組成物を調製した。
【００４９】
２．半導体装置の製造
次に、第２半導体素子（サイズ１５×１０ｍｍ）の機能面と反対側の面に、上述の液状封止樹脂組成物を乾燥後の厚さが５００μｍとなるように塗布し、１２０℃×９０分間乾燥して、厚さ４８５μｍほどの半硬化した液状封止樹脂組成物（硬化前の封止材料）を形成した。
次に、第１基板（住友ベークライト社製、サイズ５０×５０ｍｍ）に、第１半導体素子（サイズ１０×１０ｍｍ）が搭載され、第１基板の所定の端子と、第１半導体素子の所定の端子とがボンディングワイヤで電気的に接続されたものを用意した。
【００５０】
そして、第１半導体素子と、半硬化した液状封止樹脂組成物（硬化前の封止材料、１５０℃での溶融粘度２Ｐａ・ｓ）とが接するように１６０℃に加熱しながら積層した。そして、第２半導体素子の所定の端子と第１基板の所定の端子とをボンディングワイヤで電気的に接続した後に、１７５℃で成型機を用いてモールド材（住友ベークライト社製、品番Ｇ７６０）をモールドして半導体装置を得た。
【００５１】
（実施例２）
エポキシ樹脂として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂として、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂（日本化薬社製、品番ＮＣ７３００Ｌ、軟化温度６０〜９５℃、常温で固形）を用いた。
【００５２】
（実施例３）
硬化剤として以下のものを用い、他の配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂としてビフェニル骨格エポキシ樹脂（日本化薬社製、品番ＮＣ３０００、常温で固形、軟化温度５０〜６５℃）１６重量％と、硬化剤として、フェノールノボラック（自社製、品番ＰＲ−５１４７０）３重量％と充填剤としてシリカ（電気化学工業社製、品番ＦＢ３ＳＤＸ、平均粒子径７μｍ）７０重量％と、カップリング剤としてアミノ末端シランカップリング剤（信越化学工業社製、品番ＫＢＭ−９０３）１重量％と、溶剤として、エーテルアセテート（東京化成工業社製、品番ＢＣＳＡ）１０重量％とを、３本ロールで混練して液状封止樹脂組成物を調製した。
なお、得られた液状封止樹脂組成物を半硬化した後の１５０℃での溶融粘度は、５Ｐａ・ｓであった。
【００５３】
（実施例４）
カップリング剤として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
カップリング剤として、エポキシ末端シランカップリング剤（信越化学工業社製、品番ＫＢＭ−４０３Ｅ）を用いた。
なお、得られた液状封止樹脂組成物を半硬化した後の１５０℃での溶融粘度は、２Ｐａ・ｓであった。
【００５４】
（実施例５）
図３に示すような、第１基板１に第１半導体素子１１と、フリップチップ型の半導体素子１１１と、コンデンサー１１２とを搭載しているものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
【００５５】
（比較例１）
エポキシ樹脂として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
エポキシ樹脂擬アントラセン型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、品番ＹＬ７３１０、軟化温度１１５℃、常温で固形）を用いた。
なお、得られた液状封止樹脂組成物を半硬化した後の１５０℃での溶融粘度は、３０Ｐａ・ｓであった。
【００５６】
（比較例２）
エポキシ樹脂として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（大日本インキ社製、品番ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ、常温で液状、軟化点（融点）４０℃）を用いた。
なお、得られた液状封止樹脂組成物を半硬化した後の１５０℃での溶融粘度は、０．２Ｐａ・ｓであった。
【００５７】
各実施例および比較例で得られた半導体装置について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表１に示す。
【００５８】
１．ボンディングワイヤの変形
ボンディングワイヤの変形は、Ｘ線解析で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：変形が、ほとんど無かった。
○：一部微小な変形があるが、実用上問題無かった。
△：変形あり、実用不可であった。
×：変形すると共に、隣接するボンディングワイヤ同士が接触していた。
【００５９】
２．信頼性
半導体装置の信頼性は、超音波探傷機を用いて、剥離の発生有無、クラックの発生有無で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：剥離またはクラックの発生が、ほとんど無かった。
○：剥離またはクラックが発生したが、発生率が５％未満であった。
△：剥離またはクラック発生率が、５％以上、かつ９５％未満であった。
×：剥離またはクラック発生率が、９５％以上であった。
【００６０】
３．作業性
作業性は、印刷性（印刷後における硬化前の封止材料の形状）で評価した。各符号は、以下の通りである。
◎：硬化前の封止材料の形状維持性が、良好であった。
○：一部液だれがみられたが、硬化前の封止材料の形状維持性が良好であった。
△：硬化前の封止材料の形状維持性または印刷性が、不十分であった。
×：印刷ができないまたは硬化前の封止材料の形状維持性がほとんど無かった。
【００６１】
【表１】
2009126980.tif 000003
【００６２】
表１から明らかなように、実施例１〜５は、ボンディングワイヤの変形を防止する効果に優れていた。
また、実施例１、２、４および５は、半導体装置の信頼性に特に優れていた。
また、実施例１〜３および５は、作業性にも優れていた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】半導体装置の一例を示す断面図である。
【図２】半導体装置の製造方法の一例を説明する模式図である。
【図３】半導体装置の他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１      第１基板
１１    第１半導体素子
１２    ボンディングワイヤ
２      第２半導体素子
２１    ボンディングワイヤ
３      封止材料
３’    硬化前の封止材料
３１    液状封止樹脂組成物
４      モールド材
１００  半導体装置
１１１  フリップチップ型半導体素子
１１２  コンデンサー
【図１】
2009126980.tif 000004
【図２】
2009126980.tif 000005
【図３】
2009126980.tif 000006