特許 6009743 半導体パッケージの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6009743

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】半導体パッケージの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/60 311Q

   H01L21/60 311T

【請求項の数】2

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-174188(P2011-174188)

(22)【出願日】2011年8月9日

(65)【公開番号】特開2013-38275(P2013-38275A)

(43)【公開日】2013年2月21日

【審査請求日】2014年4月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】特許業務法人 安富国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】畠井 宗宏

【審査官】 工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１３６１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０８１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６１００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０５８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６０１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３５８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０４３１５２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２１／６０−２１／６０７

Ｈ０１Ｌ２５／００−２５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

突起状電極を有する厚みが１５０μｍ以下の半導体チップに、該半導体チップに熱及び圧力を伝えるツールを接触させ、封止樹脂を介して該半導体チップを対向基板に接合する半導体パッケージの製造方法であって、
前記ツールと前記半導体チップとの接触面の面積が、前記半導体チップの面積よりも小さく、
前記接触面のエッジと前記半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）が、前記ツールの全周において、０μｍより大きく２００μｍ以下であり、
前記接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）が、前記ツールの全周において、半導体チップの隣り合う２つのコーナー部の平均値よりも、前記隣り合う２つのコーナー部を結ぶ辺の中心地点において大きい
ことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。

【請求項2】

半導体チップが、表裏に突起状電極を有する厚みが６０μｍ以下の半導体チップであり、かつ、ツールが、前記半導体チップの突起状電極に対応した凹部を有することを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体チップに熱及び圧力を伝えるツールへの封止樹脂の付着を抑制しながら、高い接合信頼性を実現することのできる半導体パッケージの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フリップチップ実装においては、一般的に、封止樹脂を介して、複数のハンダ等からなる突起状電極を有する半導体チップが対向基板に実装される。
近年、半導体チップの小型化が進行するとともに突起状電極間のピッチも狭くなっており、また、これらに伴って半導体チップ同士又は半導体チップと対向基板との間のギャップも狭くなっている。そのため、封止樹脂の充填時に空気が巻き込まれ、ボイドが発生することを防ぐために、封止樹脂を電極接合後に充填するのではなく、接合領域に予め設けておく方法が検討されている。

【0003】

このようなフリップチップ実装は、例えば、半導体チップを吸着等により保持して半導体チップに熱及び圧力を伝える、セラミック製のツールを備えたフリップチップボンダーを用いて行われる。ツールからの熱及び圧力によって、封止樹脂の流動及び硬化、突起状電極と対向基板上の電極との接合等を行うことができる。

【0004】

一方、フリップチップ実装に限らず、半導体チップを対向基板に実装する際には、半導体チップからの封止樹脂のはみ出し部分、いわゆるフィレットと呼ばれる部分を形成することにより、得られる実装体の接合信頼性が向上することが知られている。
良好なフィレットを形成するために、例えば、特許文献１には、半導体素子を配線基板にフリップチップ実装するに際し、配線基板の側に濡れ性低減領域又は濡れ性改善領域を形成し、半導体素子のコーナー部に接した辺から流れ出した封止樹脂材を、半導体素子のコーナー部へ導く方法が記載されている。

【0005】

しかしながら、厚みが１５０μｍ以下の薄い半導体チップを用いてフリップチップボンダーによりフリップチップ実装を行う場合には、半導体チップの厚み以上にフィレットが高くなり、ハンダの溶融点以上に熱せられたツールに封止樹脂が付着してしまうことが問題となっている。通常、封止樹脂は熱硬化性であるため、ツールに付着すると硬化してツールと半導体チップとが離れなくなり、その結果、対向基板を吸着固定するステージが吸着破壊して外れたり、封止樹脂が凝集破壊したりして、生産上、致命的な不良となる。

【0006】

特に、特許文献１に記載された方法においては、半導体チップの各コーナー部にも良好なフィレットを形成するために、対向基板上の半導体チップ各辺の中央部に対応する領域は、半導体チップの各コーナー部に対応する領域に比べて、濡れ性が低い。そのため、このような半導体チップ各辺の中央部に対応する領域では、封止樹脂の濡れ広がりが小さくなり、封止樹脂の半導体チップの側面及び／又は上面への這い上がりが顕著となって、ツールへの封止樹脂の付着も顕著となってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−３０５８１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、半導体チップに熱及び圧力を伝えるツールへの封止樹脂の付着を抑制しながら、高い接合信頼性を実現することのできる半導体パッケージ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】

【0009】

本発明は、突起状電極を有する厚みが１５０μｍ以下の半導体チップに、該半導体チップに熱及び圧力を伝えるツールを接触させ、封止樹脂を介して該半導体チップを対向基板に接合する半導体パッケージの製造方法であって、前記ツールと前記半導体チップとの接触面の面積が、前記半導体チップの面積よりも小さく、前記接触面のエッジと前記半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）が、前記ツールの全周において、０μｍよりも大きく２００μｍ以下であり、前記接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）が、前記ツールの全周において、半導体チップの隣り合う２つのコーナー部の平均値よりも、前記隣り合う２つのコーナー部を結ぶ辺の中心地点において大きい半導体パッケージの製造方法である。
以下、本発明を詳述する。

【0010】

本発明者は、突起状電極を有する厚みが１５０μｍ以下の半導体チップに、該半導体チップに熱及び圧力を伝えるツールを接触させ、封止樹脂を介して該半導体チップを対向基板に接合する半導体パッケージの製造方法において、ツールと半導体チップとの接触面の面積を半導体チップの面積よりも小さくし、かつ、接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離を所定の範囲とすることにより、ツールへの封止樹脂の付着を抑制しながら高い接合信頼性を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0011】

本発明の半導体パッケージの製造方法においては、突起状電極を有する厚みが１５０μｍ以下の半導体チップを用いる。
上記半導体チップは、突起状電極を有し、かつ、厚みが１５０μｍ以下であれば特に限定されず、例えば、シリコン、ガリウム砒素等の半導体からなり、金、銅、銀−錫ハンダ、アルミニウム、ニッケル等からなる複数の突起状電極を有する半導体チップ等が挙げられる。
なお、突起状電極を有する半導体チップは、厚みが１５０μｍ以下である場合、通常、３〜１５ｍｍ□程度の大きさ（面積）を有する。上記半導体チップの大きさ（面積）の好ましい下限は５ｍｍ□、好ましい上限は１０ｍｍ□である。

【0012】

本発明の半導体パッケージの製造方法においては、上記半導体チップに、該半導体チップに熱及び圧力を伝えるツールを接触させ、封止樹脂を介して該半導体チップを対向基板に接合する。上記ツールと上記半導体チップとの接触面の面積は、上記半導体チップの面積よりも小さく、上記接触面のエッジと上記半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）は、上記ツールの全周において、０μｍより大きく２００μｍ以下である。
このようなツールを用いることにより、上記封止樹脂が上記半導体チップの側面及び／又は上面に這い上がった場合であっても、上記ツールへの上記封止樹脂の付着を抑制し、製造工程の中断を防ぐことができる。また、フィレットの形成及び電極接合が良好に行われることから、高い接合信頼性を実現することができる。

【0013】

図１は、本発明の半導体パッケージの製造方法における半導体チップにツールを接触させた状態の一例を、模式的に示した上面図である。なお、図１は、ツール側から見た上面図である。
図１においては、ツール１と半導体チップ２との接触面の面積が、半導体チップ２の面積よりも小さい。図１において、ｄ_１は、ツール１と半導体チップ２との接触面のエッジと、半導体チップ２のエッジとの最短距離を示す。

【0014】

上記接触面の面積が上記半導体チップの面積と同じであったり、上記ツールの面積が上記半導体チップの面積よりも大きかったりすると、上記封止樹脂が上記半導体チップの側面及び／又は上面に這い上がることにより、上記ツールに上記封止樹脂が付着してしまう。このような封止樹脂の付着は、製造工程の中断を招く。また、フィレットの形成又は電極接合が良好に行われず、接合信頼性が低下する。
なお、図６は、従来の半導体パッケージの製造方法における、半導体チップにツールを接触させ、封止樹脂を介して半導体チップを対向基板に接合した状態の一例を、模式的に示した断面図である。図６においては、ツール１’の面積が半導体チップ２の面積よりも大きい。

【0015】

また、上記接触面の面積が上記半導体チップの面積よりも小さい場合であっても、上記ツールの全周のうちのいずれかの部位において、上記接触面のエッジと上記半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）が０μｍであると、上記封止樹脂が上記半導体チップの側面及び／又は上面に這い上がることにより、上記ツールに上記封止樹脂が付着してしまう。
また、上記ツールの全周のうちのいずれかの部位において、上記接触面のエッジと上記半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）が２００μｍを超えると、上記ツールから上記半導体チップに熱又は圧力を充分に伝えることができなくなり、フィレットの形成又は電極接合を良好に行うことが困難となる。
上記接触面のエッジと上記半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）の好ましい下限は３０μｍ、好ましい上限は１８０μｍであり、より好ましい下限は５０μｍ、より好ましい上限は１５０μｍである。

【0016】

上記接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）は、上記ツールの全周において、上記半導体チップの隣り合う２つのコーナー部の平均値よりも、上記隣り合う２つのコーナー部を結ぶ辺の中心地点において大きいことが好ましい。
通常、半導体チップの隣り合う２つのコーナー部よりも、隣り合う２つのコーナー部を結ぶ辺の中心地点のほうが、封止樹脂が半導体チップの側面及び／又は上面に這い上がりやすい。そのため、このようなツールを用いることにより、より一層、上記ツールへの上記封止樹脂の付着を抑制し、接合信頼性を高めることができる。

【0017】

図２〜４は、本発明の半導体パッケージの製造方法における半導体チップにツールを接触させた状態の一例、特に、接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）が、ツールの全周において、半導体チップの隣り合う２つのコーナー部の平均値よりも、隣り合う２つのコーナー部を結ぶ辺の中心地点において大きい場合の一例を、模式的に示した上面図である。なお、図２〜４は、ツール側から見た上面図である。
図２〜４においては、ツール１と半導体チップ２との接触面の面積が、半導体チップ２の面積よりも小さい。また、図２において、ｄ_２は、半導体チップ２の隣り合う２つのコーナー部における、ツール１と半導体チップ２との接触面のエッジと、半導体チップ２のエッジとの最短距離を示す。ｄ_３は、半導体チップ２の隣り合う２つのコーナー部を結ぶ辺の中心地点における、ツール１と半導体チップ２との接触面のエッジと、半導体チップ２のエッジとの最短距離を示す。

【0018】

本発明の半導体パッケージの製造方法においては、上記半導体チップが、表裏に突起状電極を有する厚みが６０μｍ以下の半導体チップであり、かつ、上記ツールが、上記半導体チップの突起状電極に対応した凹部を有することが好ましい。
表裏に突起状電極を有する半導体チップとは、貫通電極（ＴＳＶ）を有する半導体チップを意味する。このような半導体チップを用いる場合には、上記ツールが、上記半導体チップの突起状電極に対応した凹部を有することにより、上記ツールと接触する側の突起状電極により上記ツールと上記半導体チップとの接触が妨げられることを防ぎ、上記ツールから上記半導体チップに熱又は圧力を充分に伝えることができる。これにより、より一層、フィレットの形成及び電極接合が良好に行われ、接合信頼性を高めることができる。

【0019】

図５は、本発明の半導体パッケージの製造方法における半導体チップにツールを接触させた状態の一例、特に、半導体チップが、表裏に突起状電極を有する厚みが６０μｍ以下の半導体チップであり、かつ、ツールが、半導体チップの突起状電極に対応した凹部を有する場合の一例を、模式的に示した上面図及び断面図である。なお、図５の上面図は、ツール側から見た上面図である。
図５においては、ツール１と表裏に突起状電極を有する半導体チップ６との接触面の面積が、半導体チップ６の面積よりも小さい。また、ツール１は、半導体チップ６の突起状電極に対応した凹部３を有している。

【0020】

上記封止樹脂は、硬化性化合物及び硬化剤を有する接着組成物を含有することが好ましい。
上記硬化性化合物は特に限定されず、例えば、付加重合、重縮合、重付加、付加縮合、開環重合等の反応により硬化する化合物が挙げられる。上記硬化性化合物として、具体的には、例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、キシレン樹脂、アルキル−ベンゼン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、珪素樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性化合物が挙げられる。なかでも、得られる半導体パッケージの信頼性及び接合強度に優れていることから、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が好ましく、イミド骨格を有するエポキシ樹脂がより好ましい。

【0021】

上記エポキシ樹脂は特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタントリグリシジルエーテル等の芳香族エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ポリエーテル変性エポキシ樹脂、ＮＢＲ変性エポキシ樹脂、ＣＴＢＮ変性エポキシ樹脂、及び、これらの水添化物等が挙げられる。なかでも、粘度の低い封止樹脂が得られることから、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、ポリエーテル変性エポキシ樹脂が好ましい。

【0022】

上記ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂のうち、市販品としては、例えば、ＥＸＡ−８３０−ＬＶＰ、ＥＸＡ−８３０−ＣＲＰ（以上、ＤＩＣ社製）等が挙げられる。また、上記レゾルシノール型エポキシ樹脂のうち、市販品としては、ＥＸ−２０１（ナガセケムテックス社製）等が挙げられる。また、上記ポリエーテル変性エポキシ樹脂のうち、市販品としては、ＥＸ−９３１（ナガセケムテックス社製）、ＥＸＡ−４８５０−１５０（ＤＩＣ社製）、ＥＰ−４００５（ＡＤＥＫＡ社製）等が挙げられる。

【0023】

上記硬化性化合物は、吸湿率の好ましい上限が１．５％であり、より好ましい上限が１．１％である。このような吸湿率を有する硬化性化合物として、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、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等が挙げられる。

【0024】

上記硬化剤は特に限定されず、従来公知の硬化剤を上記硬化性化合物に合わせて適宜選択することができる。上記硬化性化合物としてエポキシ樹脂を用いる場合、上記硬化剤として、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0025】

上記硬化剤の配合量は特に限定されないが、上記硬化性化合物の官能基と等量反応する硬化剤を用いる場合、上記硬化性化合物の官能基量に対して、６０〜１００当量であることが好ましい。また、触媒として機能する硬化剤を用いる場合、上記硬化剤の配合量は、上記硬化性化合物１００重量部に対して好ましい下限が１重量部、好ましい上限が２０重量部である。

【0026】

上記接着組成物は、硬化速度、硬化物の物性等を調整するために、上記硬化剤に加えて硬化促進剤を含有してもよい。

【0027】

上記硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、３級アミン系硬化促進剤等が挙げられる。なかでも、硬化速度、硬化物の物性等の調整をするための反応系の制御をしやすいことから、イミダゾール系硬化促進剤が好ましい。これらの硬化促進剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0028】

上記イミダゾール系硬化促進剤は特に限定されず、例えば、イミダゾールの１位をシアノエチル基で保護した１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、イソシアヌル酸で塩基性を保護したイミダゾール系硬化促進剤（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」、四国化成工業社製）等が挙げられる。これらのイミダゾール系硬化促進剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0029】

また、上記硬化促進剤として、例えば、２ＭＺ、２ＭＺ−Ｐ、２ＰＺ、２ＰＺ−ＰＷ、２Ｐ４ＭＺ、Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ、２ＰＺ−ＣＮＳ、２ＰＺＣＮＳ−ＰＷ、２ＭＺ−Ａ、２ＭＺＡ−ＰＷ、Ｃ１１Ｚ−Ａ、２Ｅ４ＭＺ−Ａ、２ＭＡ−ＯＫ、２ＭＡＯＫ−ＰＷ、２ＰＺ−ＯＫ、２ＭＺ−ＯＫ、２ＰＨＺ、２ＰＨＺ−ＰＷ、２Ｐ４ＭＨＺ、２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ、２Ｅ４ＭＺ・ＢＩＳ、ＶＴ、ＶＴ−ＯＫ、ＭＡＶＴ、ＭＡＶＴ−ＯＫ（以上、四国化成工業社製）等も挙げられる。

【0030】

上記硬化促進剤の配合量は特に限定されず、上記硬化性化合物１００重量部に対して好ましい下限が１重量部、好ましい上限が１０重量部である。

【0031】

上記硬化性化合物としてエポキシ樹脂を用い、かつ、上記硬化剤と上記硬化促進剤とを併用する場合、用いる硬化剤の配合量は、用いるエポキシ樹脂中のエポキシ基に対して理論的に必要な当量以下とすることが好ましい。上記硬化剤の配合量が理論的に必要な当量を超えると、上記封止樹脂を硬化して得られる硬化物から、水分によって塩素イオンが溶出しやすくなることがある。即ち、硬化剤が過剰であると、例えば、上記封止樹脂の硬化物から熱水で溶出成分を抽出した際に、抽出水のｐＨが４〜５程度となるため、エポキシ樹脂から塩素イオンが多量溶出することがある。従って、上記封止樹脂の硬化物１ｇを、１００℃の純水１０ｇで２時間浸した後の純水のｐＨが６〜８であることが好ましく、ｐＨが６．５〜７．５であることがより好ましい。

【0032】

上記接着組成物は、粘度を低減させるために希釈剤を含有してもよい。
上記希釈剤は、エポキシ基を有することが好ましく、１分子中のエポキシ基数の好ましい下限が２、好ましい上限が４である。１分子中のエポキシ基数が２未満であると、上記封止樹脂の硬化後に充分な耐熱性が発現しないことがある。１分子中のエポキシ基数が４を超えると、硬化によるひずみが発生したり、未硬化のエポキシ基が残存したりすることがあり、これにより、接合強度の低下又は繰り返しの熱応力による接合不良が発生することがある。上記希釈剤の１分子中のエポキシ基数のより好ましい上限は３である。
また、上記希釈剤は、芳香環及び／又はジシクロペンタジエン構造を有することが好ましい。

【0033】

上記希釈剤は、１２０℃での重量減少量及び１５０℃での重量減少量の好ましい上限が１％である。１２０℃での重量減少量及び１５０℃での重量減少量が１％を超えると、上記封止樹脂の硬化中又は硬化後に未反応物が揮発してしまい、生産性又は得られる半導体パッケージの性能に悪影響を与えることがある。
また、上記希釈剤は、他の硬化性化合物よりも硬化開始温度が低く、硬化速度が大きいものであることが好ましい。

【0034】

上記接着組成物における希釈剤の配合量の好ましい下限は１重量％、好ましい上限は２０重量％である。上記希釈剤の配合量が上記範囲外であると、接着組成物の粘度を充分に低減できないことがある。

【0035】

上記封止樹脂は、更に、チキソトロピー付与剤を含有することが好ましい。上記チキソトロピー付与剤を含有することにより、上記封止樹脂は所望の粘度挙動を達成することができる。
上記チキソトロピー付与剤は特に限定されず、例えば、金属微粒子、炭酸カルシウム、ヒュームドシリカ、酸化アルミニウム、窒化硼素、窒化アルミニウム、硼酸アルミ等の無機微粒子等が挙げられる。なかでも、ヒュームドシリカが好ましい。

【0036】

また、上記チキソトロピー付与剤として、必要に応じて、表面処理を行ったチキソトロピー付与剤を用いることができる。特に、上記チキソトロピー付与剤として、表面に親水基を有する粒子を用いることが好ましい。上記表面に親水基を有する粒子として、具体的には例えば、表面に親水基を有するヒュームドシリカ等が挙げられる。

【0037】

上記チキソトロピー付与剤として、粒子状のチキソトロピー付与剤を用いる場合、平均粒子径の好ましい上限は１μｍである。上記チキソトロピー付与剤の平均粒子径が１μｍを超えると、上記封止樹脂が所望のチキソトロピー性を発現できないことがある。

【0038】

上記封止樹脂における上記チキソトロピー付与剤の配合量は特に限定されないが、好ましい下限が０．５重量％、好ましい上限が２０重量％である。上記チキソトロピー付与剤の配合量が０．５重量％未満であると、上記封止樹脂に充分なチキソトロピー性を付与することができないことがある。上記チキソトロピー付与剤の配合量が２０重量％を超えると、上記封止樹脂の排除性が低下することがある。上記チキソトロピー付与剤の配合量のより好ましい下限は３重量％、より好ましい上限は１０重量％である。

【0039】

上記封止樹脂は、更に、上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物を含有することが好ましい。このような高分子化合物を含有することにより、熱によるひずみが発生する際の接合信頼性が向上する。

【0040】

上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物として、上記硬化性化合物としてエポキシ樹脂を用いる場合には、例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基等を有する高分子化合物等が挙げられる。なかでも、エポキシ基を有する高分子化合物が好ましい。上記エポキシ基を有する高分子化合物を添加することで、上記封止樹脂の硬化物は、優れた可撓性を発現する。即ち、上記封止樹脂の硬化物は、上記硬化性化合物としてのエポキシ樹脂に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた可撓性とを兼備することとなるので、耐冷熱サイクル性、耐ハンダリフロー性、寸法安定性等に優れるものとなり、高い接着信頼性又は高い導通信頼性を発現することとなる。

【0041】

上記エポキシ基を有する高分子化合物は、末端及び／又は側鎖（ペンダント位）にエポキシ基を有する高分子化合物であれば特に限定されず、例えば、エポキシ基含有アクリルゴム、エポキシ基含有ブタジエンゴム、ビスフェノール型高分子量エポキシ樹脂、エポキシ基含有フェノキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基含有ウレタン樹脂、エポキシ基含有ポリエステル樹脂等が挙げられる。なかでも、エポキシ基を多く含む高分子化合物を得ることができ、硬化物の機械的強度又は耐熱性がより優れたものとなることから、エポキシ基含有アクリル樹脂が好ましい。これらのエポキシ基を有する高分子化合物は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0042】

上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物として、上記エポキシ基を有する高分子化合物、特に、エポキシ基含有アクリル樹脂を用いる場合、上記エポキシ基を有する高分子化合物の重量平均分子量の好ましい下限が１万である。重量平均分子量が１万未満であると、上記封止樹脂の造膜性が不充分となって、上記封止樹脂の硬化物の可撓性が充分に向上しないことがある。

【0043】

上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物として、上記エポキシ基を有する高分子化合物、特に、エポキシ基含有アクリル樹脂を用いる場合、上記エポキシ基を有する高分子化合物のエポキシ当量の好ましい下限が２００、好ましい上限が１０００である。エポキシ当量が２００未満であると、上記封止樹脂の硬化物の可撓性が充分に向上しないことがある。エポキシ当量が１０００を超えると、上記封止樹脂の硬化物の機械的強度又は耐熱性が不充分となることがある。

【0044】

上記封止樹脂における、上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物の配合量は特に限定されないが、上記硬化性化合物１００重量部に対し、好ましい下限が１重量部、好ましい上限が３０重量部である。上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物の配合量が１重量部未満であると、上記封止樹脂は、熱ひずみに対する充分な信頼性が得られないことがある。上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物の配合量が３０重量部を超えると、上記封止樹脂の耐熱性が低下することがある。

【0045】

上記封止樹脂は、更に、表面処理されたシリカフィラーを含有することが好ましい。上記表面処理されたシリカフィラーは特に限定されないが、フェニルシランカップリング剤で表面処理されたシリカフィラーが好ましい。

【0046】

上記封止樹脂における、上記表面処理されたシリカフィラーの配合量は特に限定されないが、上記硬化性化合物１００重量部に対し、好ましい下限が３０重量部、好ましい上限が４００重量部である。上記表面処理されたシリカフィラーの配合量が３０重量部未満であると、上記封止樹脂が充分な信頼性を保持することができないことがある。上記表面処理されたシリカフィラーの配合量が４００重量部を超えると、上記封止樹脂の粘度が高くなりすぎて、塗布安定性が低下することがある。

【0047】

上記封止樹脂は、必要に応じて、溶媒を含有してもよい。
上記溶媒は特に限定されず、例えば、芳香族炭化水素類、塩化芳香族炭化水素類、塩化脂肪族炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、グリコールエーテル（セロソルブ）類、脂環式炭化水素類、脂肪族炭化水素類等が挙げられる。

【0048】

上記封止樹脂は、必要に応じて、無機イオン交換体を含有してもよい。
上記無機イオン交換体のうち、市販品としては、例えば、ＩＸＥシリーズ（東亞合成社製）等が挙げられる。上記封止樹脂における上記無機イオン交換体の配合量の好ましい上限は１０重量％、好ましい下限は１重量％である。

【0049】

上記封止樹脂は、必要に応じて、ブリード防止剤、イミダゾールシランカップリング剤等の接着性付与剤等のその他の添加剤を含有してもよい。

【0050】

上記封止樹脂は、Ｅ型粘度計を用いて８０℃にて粘度を測定したときに、０．５ｒｐｍにおける粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上、３０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
上記封止樹脂がこのような粘度特性を有することにより、より一層、上記ツールへの上記封止樹脂の付着を抑制することができ、また、フィレットの形成及び電極接合が良好に行われ、接合信頼性を高めることができる。なお、８０℃との温度は、フリップチップボンダーのステージ温度を想定した温度である。フリップチップボンダーのステージ温度は、ボンディング時に生じるボイドの程度、ハンダの濡れ性等によって決められるが、通常、６０℃〜８０℃である。

【0051】

上記Ｅ型粘度計を用いて８０℃にて測定したときの０．５ｒｐｍにおける粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満であると、上記封止樹脂が形状を維持できなくなったり、上記封止樹脂が上記半導体チップの接合領域近傍にあるアライメントマークにまで濡れ広がることにより、アライメントを行うことができなかったりすることがある。上記Ｅ型粘度計を用いて８０℃にて測定したときの０．５ｒｐｍにおける粘度が３０Ｐａ・ｓを超えると、フィレットの形成が良好に行われなかったり、上記半導体チップの側面及び／又は上面への上記封止樹脂の這い上がりが大きくなり、上記ツールへの上記封止樹脂の付着を抑制できなかったりすることがある。
上記封止樹脂は、Ｅ型粘度計を用いて８０℃にて粘度を測定したときに、０．５ｒｐｍにおける粘度が０．３Ｐａ・ｓ以上、２５Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、０．５Ｐａ・ｓ以上、２０Ｐａ・ｓ以下であることが更に好ましい。

【0052】

上記封止樹脂は、硬化後の−５５〜１２５℃における弾性率Ｅの好ましい下限が０．５ＧＰａ、好ましい上限が８ＧＰａであることが好ましい。弾性率Ｅが０．５ＧＰａ未満であると、上記封止樹脂の硬化物に充分な耐熱性が得られないことがある。弾性率Ｅが８ＧＰａを超えると、温度の変化によるひずみによって発生した応力が集中し、接合信頼性に悪影響を与えることがある。上記封止樹脂は、硬化後の−５５〜１２５℃における弾性率Ｅのより好ましい下限が１ＧＰａ、より好ましい上限が７ＧＰａである。

【0053】

上記封止樹脂を製造する方法は特に限定されず、例えば、上記硬化性化合物及び硬化剤を有する接着組成物に、必要に応じて上記硬化促進剤、上記硬化性化合物と反応可能な官能基を有する高分子化合物、上記チキソトロピー付与剤、その他の添加剤等を所定量配合して混合する方法が挙げられる。
上記混合の方法は特に限定されず、例えば、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー等を使用する方法が挙げられる。

【0054】

上記封止樹脂は、上記半導体チップを上記対向基板に接合する前に、上記半導体チップ又は上記対向基板に供給されることが好ましい。
上記封止樹脂を供給する方法は特に限定されないが、例えば、上記封止樹脂を上記対向基板に供給する場合には、例えば、精密ノズルを取り付けたシリンジ等とディスペンサ等とを組み合わせて、上記封止樹脂を上記対向基板に塗布する方法等が挙げられる。

【0055】

上記封止樹脂を介して上記半導体チップを上記対向基板に接合する際には、上記半導体チップの突起状電極と上記対向基板上の電極との位置合わせを行いながら、接合を行う。このとき、上記半導体チップに対して押圧し、上記半導体チップの突起状電極と上記対向基板上の電極とを接触させることが好ましい。
上記半導体チップの突起状電極と上記対向基板上の電極とを接触させる際の圧力は特に限定されないが、突起状電極当たり０．０５〜１０Ｎであることが好ましい。上記圧力が０．０５Ｎ未満であると、上記半導体チップの突起状電極と上記対向基板上の電極とが接触しないことがある。上記圧力が１０Ｎを超えると、上記半導体チップの突起状電極がつぶれすぎて隣の突起状電極と接触し、ショートすることがある。

【0056】

また、上記封止樹脂を介して上記半導体チップを上記対向基板に接合する際には、例えば、上記半導体チップの突起状電極がハンダからなる場合には、ハンダの溶融温度以上に加熱してハンダを溶融し、上記半導体チップの突起状電極と上記対向基板上の電極とを接合させることが好ましい。
上記半導体チップのハンダからなる突起状電極と上記対向基板上の電極とを接合させる際の圧力は特に限定されないが、突起状電極当たり０．００１〜１Ｎであることが好ましい。上記圧力が０．００１Ｎ未満であると、適切な上記対向基板と上記半導体チップとの距離を形成できないことがある。上記圧力が１Ｎを超えると、溶融したハンダが流れて隣の突起状電極と接触し、ショートすることがある。

【0057】

本発明の半導体パッケージの製造方法においては、上記半導体チップの突起状電極と上記対向基板上の電極とを接合した後、上記封止樹脂の硬化を行ってもよい。
上記封止樹脂を硬化する方法は特に限定されず、上記封止樹脂の硬化特性に合わせた硬化条件を適宜選択して用いることができ、例えば、１２０℃で３０分、１７０℃で３０分加熱する方法等が挙げられる。

【0058】

なお、上述のような加熱及び押圧は、フリップチップボンダーにおける上記ツールの熱及び圧力、ステージ温度等を調節することにより、調整することができる。

【0059】

本発明の半導体パッケージの製造方法により形成されるフィレットの距離は、上記半導体チップの接合領域からの好ましい下限が１００μｍ、好ましい上限が１ｍｍである。上記フィレットの距離が１００μｍ未満であると、フィレットを形成する効果が充分に得られず、高い接合信頼性が得られないことがある。上記フィレットの距離が１ｍｍを超えると、上記封止樹脂が上記半導体チップの接合領域近傍にあるアライメントマークに重なることにより、アライメントを行うことができないことがある。上記フィレットの距離のより好ましい下限は１５０μｍである。

【発明の効果】

【0060】

本発明によれば、半導体チップに熱及び圧力を伝えるツールへの封止樹脂の付着を抑制しながら、高い接合信頼性を実現することのできる半導体パッケージの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0061】

【図1】本発明の半導体パッケージの製造方法における半導体チップにツールを接触させた状態の一例を、模式的に示した上面図である。

【図2】本発明の半導体パッケージの製造方法における半導体チップにツールを接触させた状態の一例を、模式的に示した上面図である。

【図3】本発明の半導体パッケージの製造方法における半導体チップにツールを接触させた状態の一例を、模式的に示した上面図である。

【図4】本発明の半導体パッケージの製造方法における半導体チップにツールを接触させた状態の一例を、模式的に示した上面図である。

【図5】本発明の半導体パッケージの製造方法における半導体チップにツールを接触させた状態の一例、特に、半導体チップが表裏に突起状電極を有し、厚みが６０μｍ以下であり、かつ、ツールが半導体チップの突起状電極に対応した凹部を有する場合の一例を、模式的に示した上面図及び断面図である。

【図6】従来の半導体パッケージの製造方法における、半導体チップにツールを接触させ、封止樹脂を介して半導体チップを対向基板に接合した状態の一例を、模式的に示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0062】

以下に実施例を掲げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。

【0063】

（参考例１）
（１）封止樹脂の製造
表１に示す組成に従って、ホモディスパーを用いて下記に示す各材料（重量部）を攪拌混合し、封止樹脂を調製した。
（エポキシ樹脂）
ビスフェノール型エポキシ樹脂（ＥＸＡ−８３０−ＣＲＰ、ＤＩＣ社製）
ＮＢＲ変性エポキシ樹脂（ＥＰＲ−４０３３、ＡＤＥＫＡ社製）

【0064】

（エポキシ樹脂と反応可能な官能基を有する高分子化合物）
エポキシ基含有アクリル樹脂（ブレンマーＣＰ−３０、日油社製）

【0065】

（硬化剤）
ＹＨ−３０６（酸無水物系硬化剤、ＪＥＲ社製）
（硬化促進剤）
２ＭＡ−ＯＫ（四国化成工業社製）

【0066】

（表面処理されたシリカフィラー）
球状シリカ（ＳＥ−４０５０−ＳＰＥ、アドマテックス社製）
（その他）
シランカップリング剤（ＳＰ−１０００、日鉱マテリアル社製）
チキソトロピー付与剤（ＱＳ−４０、トクヤマ社製）

【0067】

（２）使用した半導体チップ、及び、フリップチップボンダーのツール
ハンダからなる突起状電極を有し、厚みが１００μｍ、大きさ（面積）が７．３ｍｍ□（５３．２９ｍｍ^２）の半導体チップ（ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ ＭＢ５０−０１０１ＪＹ、突起状電極の数５４４個、ウォルツ社製）を使用した。
また、この半導体チップとの接触面の面積が５０．４１ｍｍ^２であり、接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）がツールの全周において１００μｍとなり、図１に示すツール１のような形状を有するツールを備えたフリップチップボンダー（ＦＣ３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）を用いた。

【0068】

（３）半導体チップの実装
得られた封止樹脂を１０ｍＬシリンジ（岩下エンジニアリング社製）に充填し、シリンジ先端に精密ノズル（岩下エンジニアリング社製、ノズル先端径０．３ｍｍ）を取り付け、ディスペンサ装置（ＳＨＯＴ ＭＡＳＴＥＲ３００、武蔵エンジニアリング社製）を用いて、吐出圧０．４ＭＰａ、対向基板とニードルとのギャップ２００μｍ、塗布量３．３μＬにて対向基板（ＷＡＬＴＳ−ＫＩＴ ＭＢ５０−０１０１ＪＹ、ウォルツ社製）上に塗布した。
半導体チップにフリップチップボンダーのツールを接触させ、塗布した封止樹脂を介して、半導体チップの突起状電極と対向基板の電極とを位置合わせして、温度１２０℃、荷重４０Ｎ（突起状電極１個当たり０．０７Ｎ）で２秒間押圧することにより、突起状電極と対向基板の電極とを接触させた。
その後、フリップチップボンダーにて、温度を１２０℃から２８０℃に３秒間で上昇させながら、荷重を４０Ｎから１Ｎとし、この状態で２８０℃３秒間、突起状電極と対向基板上の電極との接合を行った。その後、１９０℃３０分加熱し、半硬化状態の封止樹脂を完全に硬化させて、半導体パッケージを得た。

【0069】

（実施例２〜４、参考例５〜６）
表１に示すようにツールと半導体チップとの接触面の面積、接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）、及び、ツールの形状を変更したこと以外は参考例１と同様にして、半導体パッケージを得た。

【0070】

（参考例７）
（１）封止樹脂の製造
参考例１と同様にして封止樹脂を調製した。

【0071】

（２）使用した半導体チップ、及び、フリップチップボンダーのツール
ハンダからなる突起状電極を有し、厚みが５０μｍ、大きさ（面積）が７．３ｍｍ□（５３．２９ｍｍ^２）の半導体チップ（ＷＡＬＴＳ−ＴＥＧ ＭＢ５０−０１０１ＪＹ、突起状電極の数５４４個、ウォルツ社製）の突起状電極がない面に、フォトリソグラフィーのプロセス及びめっきのプロセスを用いて、ＴＳＶを模してＣｕ電極（幅２０μｍ、厚み１０μｍ）を作製した。Ｃｕ電極のレイアウトは、半導体チップのエッジから５０μｍ内側の全周囲とした。
また、この半導体チップとの接触面の面積が４７．８８６４ｍｍ^２であり、接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）がツールの全周において１９０μｍとなり、図５に示すツール１のような形状を有するツール（全周囲に、上記で作製のＣｕ電極に当たる部分に幅７０μｍ、深さ２０μｍの凹部を有する）を備えたフリップチップボンダー（ＦＣ３０００Ｓ、東レエンジニアリング社製）を用いた。

【0072】

（３）半導体チップの実装
上記の半導体チップ、及び、フリップチップボンダーのツールを使用したこと以外は参考例１と同様にして、半導体パッケージを得た。

【0073】

（比較例１〜３）
表１に示すようにツールと半導体チップとの接触面の面積、接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）、及び、ツールの形状を変更したこと以外は参考例１と同様にして、半導体パッケージを得た。
なお、表１において、接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）が負の値である場合は、ツールの面積が半導体チップの面積よりも大きいことを意味する。

【0074】

（比較例４）
ツールがＣｕ電極に当たる部分に凹部を有さず、かつ、表１に示すようにツールと半導体チップとの接触面の面積、及び、接触面のエッジと半導体チップのエッジとの最短距離（ｄ_１）を変更したこと以外は参考例７と同様にして、半導体パッケージを得た。しかし、Ｃｕ電極にのみツールが接触し、熱伝導がよくないために良接合ができなかった。

【0075】

＜評価＞
実施例、参考例及び比較例で得られた半導体パッケージについて、下記の評価を行った。結果を表１に示した。
（歩留り評価）
各実施例及び比較例について半導体パッケージを１０個作製し、実装時に半導体チップの側面及び／又は上面に封止樹脂が這い上がり、ツールと接触してしまったサンプルを不良とし、封止樹脂とツールとが接触せずに実装できたサンプルを良品として、１０個のサンプルのうちの良品の割合を歩留りとした。
また、実装時に封止樹脂とツールとが接触せずに実装できたサンプルを温度サイクル試験にかけ、抵抗値変化が１０％を超えたサンプルを不良とし、１０％を超えなかったサンプルを良品として、良品の割合を歩留まりとした。温度サイクル試験においては、半導体パッケージを、ＪＥＤＥＣ レベル３のプリコンディションにて吸湿させ、その後、温度サイクル試験機に投入した。温度サイクルの条件は、−５５℃から１２５℃であり、１０００サイクルまで実施した。

【0076】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明によれば、半導体チップに熱及び圧力を伝えるツールへの封止樹脂の付着を抑制しながら、高い接合信頼性を実現することのできる半導体パッケージの製造方法を提供することができる。

【符号の説明】

【0078】

１、１’ ツール
２ 半導体チップ
３ 半導体チップの突起状電極に対応した凹部
４ 対向基板
５ 封止樹脂
６ 表裏に突起状電極を有する半導体チップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】