热固性树脂组合物和半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热固性树脂组合物和半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着电子设备的小型、薄型化，高密度安装的要求急剧增加。因此，半导体 封装中，适于高密度安装的表面安装型代替以往的销插入型成为主流。该表面安装型是将 导线直接焊接于印刷基板等。作为加热方法，通过红外再流焊、气相再流焊、浸沾软钎焊等， 对封装整体加热来进行安装。
[0003] 在表面安装后，为了确保半导体元件表面的保护、半导体元件与基板之间的连接 可靠性，进行向半导体元件与基板之间的空间中填充底填剂材料。作为这样的底填剂材料， 考虑配置的容易性、填充程度调节的容易性，使用片状的底填剂材料代替液态材料来填充 半导体元件与基板之间的空间的技术（专利文献1)。
[0004] 一般而言，作为使用片状的底填剂材料的工艺，采用如下步骤，即将片状的底填剂 材料贴附于半导体元件后，利用在基板等被粘物上连接安装半导体元件并与半导体元件成 为一体的片状的底填剂材料填充基板等被粘物与半导体元件之间的空间。在该工艺中，容 易填充被粘物与半导体元件之间的空间。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本专利第4438973号
【发明内容】
[0008] 发明要解决的问题
[0009] 然而，尽管半导体装置的小型化、薄型化中减薄半导体元件的厚度即可，但随着半 导体元件的薄型化的推进，被粘物的热响应行为对半导体元件的影响（翘曲、膨胀等）变 大。这是因为，一般而言基板等被粘物的热膨胀系数大于半导体元件的值。半导体元件与 被粘物的热响应行为的不同所导致的应力尤其容易集中于将半导体元件和被粘物连接的 焊料凸点等连接构件，根据情况有时在接合部产生破裂。与此相对，为了使半导体元件与被 粘物之间的热响应性行为匹配，还能够对两者的材质等进行选择，但可选择的材质的范围 受到限制。
[0010] 本发明的目的在于提供一种热固性树脂组合物和使用该热固性树脂组合物的半 导体装置的制造方法，该热固性树脂组合物通过缓和半导体元件与被粘物的热响应行为的 差异，能够确保构件材质的可利用性，并且能够制造连接可靠性高的半导体装置。
[0011] 用于解决问题的手段
[0012] 本申请发明人进行了深入研究，结果发现，通过采用下述构成可以实现上述目的， 从而完成了本发明。
[0013] 本发明是一种半导体装置制造用的热固性树脂组合物，其包含环氧树脂、和羟基 当量为200g/eq以上的线型酚醛型酚醛树脂。
[0014] 该热固性树脂组合物包含环氧树脂以及羟基当量为200g/eq以上的线型酚醛型 酚醛树脂（以下也称作"特定酚醛树脂"），因而可以确保热固化后的固化物（以下也简称 为"固化物"）的刚性，并且可以抑制两树脂间的过度交联从而发挥适度的柔软性。由此，可 以缓和半导体元件与被粘物的热响应行为的差异，可以得到接合部的破裂被抑制的连接可 靠性高的半导体装置。另外，通过使用该热固性树脂组合物，能够缓和半导体元件与被粘物 的热响应行为的差异，因而可以对半导体元件、被粘物的材质提供选择的范围。
[0015] 该热固性树脂组合物适合用于半导体元件密封。
[0016] 该热固性树脂组合物中，优选上述线型酚醛型酚醛树脂包含由下述结构式表示的 结构。
[0017] 【化1】
[0018]
[0019] (式中，n为0~12的整数。）
[0020] 通过使用具有上述特定结构的线型酚醛型酚醛树脂，可以以更高水平实现固化物 的刚性与柔软性的平衡，可以进一步提高半导体装置的可靠性。
[0021] 该热固性树脂组合物优选包含平均粒径为10nm以上且lOOOnm以下的无机填充 剂。通过该热固性树脂组合物含有无机填充剂，可以降低固化物的热膨胀率，可以抑制起因 于固化物自身的热响应行为的影响，从而可进一步提高半导体装置的可靠性。另外，通过将 无机填充剂的平均粒径设成上述范围，由此在该热固性树脂组合物中得到良好的透明性， 其结果，容易进行晶片的切割位置、半导体元件在被粘物上的安装位置的对齐。
[0022] 该热固性树脂组合物在175°C热处理1小时后的热膨胀系数a优选为10ppm/K以 上且200ppm/K以下。通过将固化物的热膨胀系数a设成上述范围，可以抑制起因于固化 物自身的热响应行为，其结果可进一步提高半导体装置的可靠性。
[0023] 该热固性树脂组合物在175°C热处理1小时后的储能模量E'优选为lOOMPa以上 且lOOOOMPa以下。由此，固化物得到适度的刚性，可以促进热响应行为的差异的吸收或分 散从而进一步提高半导体装置的可靠性。
[0024] 该热固性树脂组合物优选为片状。由此，可操作性变好，并且在半导体元件与被粘 物之间的空间中的配置变得容易，可以提高半导体装置的制造效率。
[0025] 本发明还包括一种半导体装置的制造方法，其包含：将半导体元件通过该热固性 树脂组合物固定于被粘物的固定工序；和使上述热固性树脂组合物固化的固化工序。
[0026] 通过使用该热固性树脂组合物制造半导体装置，由此可以缓和半导体元件、该热 固性树脂组合物的固化物、被粘物这三者间的热响应行为的差异，可以高效率地制造可靠 性优异的半导体装置。
【附图说明】
[0027]图1是表示具有本发明的一个实施方式的热固性树脂组合物的密封片的截面示 意图。
[0028]图2A是表示本发明的一个实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0029]图2B是表示本发明的一个实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0030]图2C是表示本发明的一个实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0031]图2D是表示本发明的一个实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0032]图2E是表示本发明的一个实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0033]图2F是表示本发明的一个实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0034] 图3A是表示本发明的另一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0035] 图3B是表示本发明的另一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0036] 图3C是表示本发明的另一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
[0037] 图3D是表示本发明的另一实施方式的半导体装置的制造工序的一个工序的截面 示意图。
【具体实施方式】
[0038] 以下，对于本发明的一个实施方式，以片状的热固性树脂组合物与背面磨削用带 成为一体的密封片和使用该密封片的半导体装置的制造方法为例进行说明。以下的说明基 本上也可以用于只有热固性树脂组合物的情况。
[0039] <密封片>
[0040]如图1所示，密封片10具备背面磨削用带1和层叠在背面磨削用带1上的片状的 热固性树脂组合物2。需要说明的是，热固性树脂组合物2可以不像图1所示那样层叠在 背面磨削用带1的整面上，只要以足够与半导体晶片3(参照图2A)贴合的尺寸进行设置即 可。
[0041][热固性树脂组合物]
[0042] 本实施方式中的热固性树脂组合物2为片状，可以适合地用作填充被表面安装 (例如倒装芯片安装等）的半导体元件与被粘物之间的空间的密封用膜、或者用于将半导 体元件固定于被粘物的胶粘膜。
[0043] 热固性树脂组合物2包含环氧树脂、和羟基当量为200g/eq以上的线型酚醛型酚 醛树脂，还可以根据需要包含热固化促进催化剂、焊剂、交联剂、无机填充剂等。
[0044](环氧树脂）
[0045] 环氧树脂只要是通常用作热固性树脂的环氧树脂就没有特别限定，可以使用例如 双酚A型、双酚F型、双酚S型、溴化双酚A型、氢化双酚A型、双酚AF型、联苯型、萘型、芴 型、苯酚线型酚醛型、邻甲酚线型酚醛型、三羟苯基甲烷型、四羟苯基乙烷型等二官能环氧 树脂或多官能环氧树脂；或者乙内酰脲型；三缩水甘油基异氰脲酸酯型；或者缩水甘油基 胺型等环氧树脂。这些可以单独使用或者并用两种以上。这些环氧树脂之中特别优选线型 酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三羟苯基甲烷型树脂或四羟苯基乙烷型环氧树脂。这是 因于这些环氧树脂富有与作为固化剂的酚醛树脂的反应性且耐热性等优异。
[0046](羟基当量为200g/eq以上的线型酚醛型酚醛树脂）
[0047] 热固性树脂组合物2中包含的线型酚醛型酚醛树脂作为环氧树脂的固化剂发挥 作用，只要其羟基当量为200g/eq以上就没有特别限定。具有这样的羟基当量的线型酚醛 型酚醛树脂可以通过将苯酚类与可与该苯酚类进行缩合反应的具有适度分子链长的化合 物（例如醛类、双（烷氧基甲基）联苯类等）依据常规方法进行反应而得到。另外，也可适 宜地使用市售的羟基当量为200g/eq以上的线型酚醛型酚醛树脂，例如可列举新日铁化学 制"SN-495"、明和化成制"MEH-7851H"等。需要说明的是，尽管羟基当量的上限没有特别限 定，但若考虑到热固性树脂组合物的固化性、其固化物的刚性等，则优选为250g/eq以下。
[0048] 其中，优选线型酚醛型酚醛树脂包含由下述结构式表示的结构。
[0049]【化2】
[0050]
[0051](式中，n为0~12的整数。）
[0052] 通过使用具有上述特定结构的线型酚醛型酚醛树脂，可以以高水平实现固化物的 刚性与柔软性的平衡，可以进一步提高半导体装置的可靠性。需要说明的是，上述式中的n 只要为0~12的整数即可，优选为0~8的整数。
[0053](其它树脂）
[0054] 热固性树脂组合物2在上述环氧树脂和特定酚醛树脂以外还可以包含这些以外 的热固性树脂、热塑性树脂。
[0055](其它热固性树脂）
[0056] 作为其它热固性树脂，可列举氨基树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、硅树脂或 热固性聚酰亚胺树脂等。这些树脂可以单独使用或者并用两种以上。
[0057] 在上述特定的线型酚醛型酚醛树脂以外，作为酚醛树脂，只要不损害本发明的效 果，就可以使用苯酚芳烷基树脂、甲酚线型酚醛树脂、叔丁基苯酚线型酚醛树脂、壬基苯酚 线型酚醛树脂等线型酚醛型酚醛树脂、甲阶酚醛型酚醛树脂、聚对羟基苯乙烯等聚羟基苯 乙烯等酚醛树脂中的一种或并用两种以上。
[0058] 上述环氧树脂与上述特定酚醛树脂的配合比例例如优选为以特定酚醛树脂中的 羟基相对于上述环氧树脂成分