半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在半導(dǎo)體封裝的技術(shù)領(lǐng)域中，為了對應(yīng)小型化、多引腳化等的要求，使用 著CSP (芯片尺寸封裝，Chip Size Package)、BGA等小型封裝。
[0003] 關(guān)于它們的封裝方法，采用利用成批模塑方式將半導(dǎo)體芯片組件化，能夠?qū)惭b 面積和制造成本大幅減小的MAP (模塑陣列封裝，Mold Array Package)方式。MAP方式是 指將數(shù)十個(gè)芯片在大型基板上以矩陣狀配置，在單面成批密封后切割為各個(gè)封裝的生產(chǎn)方 法（例如參照專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2)。
[0004] 另外，近年的電子部件的高集成化、高密度安裝化、或者大功率化在發(fā)展，伴隨于 此，對電子部件強(qiáng)烈要求在高溫高濕度環(huán)境下的工作和長壽命，特別是搭載于車輛內(nèi)的變 速器或發(fā)動機(jī)室等的電子部件要求即使在比通常民生用電子部件更嚴(yán)酷的環(huán)境下也連續(xù) 良好地工作，電子部件的密封樹脂（模塑樹脂）被要求有耐熱性、耐油性等優(yōu)異的特性。
[0005] 為了使上述特性提高，嘗試了使用有機(jī)硅樹脂對電子部件的密封樹脂的特性進(jìn)行 改良。作為具體的事例，有以下的例子。
[0006] 在專利文獻(xiàn)3中，記載了組合包含脂肪族環(huán)氧基的有機(jī)硅樹脂與叔膦化合物和醌 化合物的加合物作為固化促進(jìn)劑而得到的密封用環(huán)氧樹脂組合物的例子，但由于脂肪族環(huán) 氧基的反應(yīng)性差，所以不參與樹脂成分的交聯(lián)反應(yīng)，使密封材料的吸水率惡化。其結(jié)果，雖 然對PKG翹曲有效，但耐釬焊性為差的結(jié)果。
[0007] 在專利文獻(xiàn)4中，為將包含脂肪族環(huán)氧基的有機(jī)硅樹脂與三酚甲烷型酚醛樹脂組 合得到的密封用環(huán)氧樹脂組合物的例子，但由于脂肪族環(huán)氧基的反應(yīng)性差，所以不參與樹 脂成分的交聯(lián)反應(yīng)，使密封材料的吸水率惡化。其結(jié)果，雖然對PKG翹曲有效，但耐釬焊性 為差的結(jié)果。
[0008] 在專利文獻(xiàn)5中，記載了將包含脂肪族環(huán)氧基的有機(jī)硅樹脂與雙酚S型環(huán)氧樹脂 組合得到的密封用環(huán)氧樹脂組合物的例子，但由于脂肪族環(huán)氧基的反應(yīng)性差，所以不參與 樹脂成分的交聯(lián)反應(yīng)，使密封材料的吸水率惡化。其結(jié)果，雖然對PKG翹曲有效，但耐釬焊 性為差的結(jié)果。
[0009] 在專利文獻(xiàn)6中，記載了將包含苯基和羥基或苯基和丙基的有機(jī)硅樹脂與苯基芳 烷基型、聯(lián)苯型、聯(lián)苯基芳烷基型環(huán)氧樹脂組合得到的密封用環(huán)氧樹脂組合物的例子，但如 果有機(jī)硅樹脂中含有大量羥基，則在成型中有機(jī)硅樹脂高分子量化而增粘，結(jié)果成型性差。 此外，由于有機(jī)硅樹脂含有丙基這樣的長鏈烷基，所以固化物的阻燃性為明顯差的結(jié)果。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平8 - 222654號公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2003 - 060126號公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2005 - 015559號公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2005 - 015561號公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2005 - 015565號公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2012 - 107209號公報(bào)
[0018] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開2012 - 248774號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明所要解決的課題
[0020] 在專利文獻(xiàn)1等所記載的MP成型工藝中，在元件搭載基板安裝半導(dǎo)體芯片，進(jìn)而 利用樹脂材料將該半導(dǎo)體芯片密封時(shí)，由于它們的熱膨脹系數(shù)的差，有時(shí)在元件搭載基板 中會發(fā)生翹曲。
[0021] 特別是近年來，存在半導(dǎo)體封裝的薄型化的要求。通過使半導(dǎo)體封裝整體變薄，其 翹曲可能會容易變得明顯。
[0022] 作為消除這樣的翹曲的一個(gè)方法，可以考慮通過使用柔軟性優(yōu)異的樹脂材料，緩 解由基板、元件、密封樹脂間的熱膨脹系數(shù)的差產(chǎn)生的應(yīng)力的方法。然而，一般柔軟性優(yōu)異 的材料存在耐熱性差的傾向。
[0023] 即，期待有如下的樹脂材料，其即使在MAP成型工藝中也不發(fā)生翹曲，而且即使作 為在固化、切割后得到的半導(dǎo)體裝置，也能夠?qū)崿F(xiàn)耐熱性等特性的保持和翹曲抑制。
[0024] 本發(fā)明要解決的課題在于：提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其成型時(shí)的低熔融 粘度、高流動性優(yōu)異，且將半導(dǎo)體元件模塑時(shí)的耐熱性、耐翹曲特性、耐釬焊開裂性、耐溫度 循環(huán)性、耐濕可靠性的平衡優(yōu)異。
[0025] 用于解決課題的方法
[0026] 這樣的目的通過下述〔1〕~〔9〕所述的本發(fā)明達(dá)到。
[0027] 〔 1〕一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括：
[0028] 準(zhǔn)備工序，準(zhǔn)備具有由切割區(qū)域所劃分的多個(gè)封裝區(qū)的元件搭載基板；
[0029] 安裝工序，在上述元件搭載基板的各封裝區(qū)分別安裝半導(dǎo)體芯片；
[0030] 模塑工序，利用密封用環(huán)氧樹脂組合物將上述半導(dǎo)體芯片同時(shí)模塑；和
[0031] 單片化工序，沿上述切割區(qū)域進(jìn)行切割，將經(jīng)過模塑的各個(gè)半導(dǎo)體芯片單片化，
[0032] 上述密封用環(huán)氧樹脂組合物包含：
[0033] ㈧環(huán)氧樹脂、
[0034] (B)固化劑、
[0035] (C)有機(jī)硅樹脂、
[0036] (D)無機(jī)填充劑、
[0037] (E)固化促進(jìn)劑，
[0038] 上述（C)有機(jī)硅樹脂為甲基苯基型熱塑性有機(jī)硅樹脂，為具有下述通式（a)、（b)、 (c)、（d)所示的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的支鏈狀結(jié)構(gòu)有機(jī)娃樹脂，
[0039]
[0040] 式中，*表示與其他重復(fù)結(jié)構(gòu)單元或同一重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中的Si原子的結(jié)合，Rla、 R1^R1IP Rld為甲基或苯基，它們相互可以相同也可以不同，與Si原子結(jié)合的苯基的含量在 1分子中為50質(zhì)量％以上，與Si原子結(jié)合的OH基的含量在1分子中低于0. 5質(zhì)量％。
[0041] 〔2〕如〔1〕所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述（C)有機(jī)硅樹脂還具有下述 通式（e)、（f)所示的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，
[0043] 式中，*表示與其他重復(fù)結(jié)構(gòu)單元或同一重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中的Si原子的結(jié)合，Rle為 甲基或苯基，與Si原子結(jié)合的氫原子的含量在1分子中低于0. 5質(zhì)量％。
[0044] 〔3〕如〔1〕或〔2〕所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述（C)有機(jī)硅樹脂的軟 化點(diǎn)為60°C以上、100°C以下，數(shù)均分子量為1000以上、10000以下。
[0045] 〔4〕如〔1〕~〔3〕中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述（C)有機(jī)硅 樹脂的含量在全部密封用環(huán)氧樹脂組合物中為〇. 1質(zhì)量％以上、5質(zhì)量％以下。
[0046] 〔5〕如〔1〕~〔4〕中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述（A)環(huán)氧 樹脂為選自聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、苯酚芳烷基型環(huán)氧樹脂、三酚甲烷型環(huán)氧樹脂、雙酚型環(huán)氧樹 月旨、擬蒽型環(huán)氧樹脂中的1種以上。
[0047] 〔6〕如〔1〕~〔5〕中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述⑶固化劑 為酚系固化劑。
[0048] 〔7〕如〔6〕所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述酚系固化劑包含苯酚芳烷基 樹脂或具有三酚甲烷骨架的酚醛樹脂的至少一者。
[0049] 〔8〕如〔1〕~〔7〕中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，上述（E)固化促 進(jìn)劑為選自下述通式⑴~⑶所示的化合物中的1種以上，
[0050]
[0051] 其中，上述通式（1)中，P表示磷原子，R2、R3、R4和R 5表示芳香族基團(tuán)或烷基，A表 示在芳香環(huán)具有至少1個(gè)選自羥基、羧基、巰基中的任意官能團(tuán)的芳香族有機(jī)酸的陰離子， AH表示在芳香環(huán)具有至少1個(gè)選自羥基、羧基、巰基中的任意官能團(tuán)的芳香族有機(jī)酸，X、y 為1~3的數(shù)，z為0~3的數(shù)，且X = y ;
[0053] 其中，在上述通式（2)中，R6表示碳原子數(shù)1~3的烷基，R 7表示羥基，a為0~5 的數(shù)，b為0~4的數(shù)；
[0055] 其中，在上述通式（3)中，P表示磷原子，Si表示硅原子，R8 4'!?1°和Rn分別表示 具有芳香環(huán)或雜環(huán)的有機(jī)基團(tuán)、或者脂肪族基團(tuán)，相互可以相同也可以不同，式中R 12為與 基Y2和Y3結(jié)合的有機(jī)基團(tuán)，式中R 13為與基Y4和Y5結(jié)合的有機(jī)基團(tuán)，Y2和Y 3表示供質(zhì)子性 基團(tuán)放出質(zhì)子而成的基團(tuán)，同一分子內(nèi)的基Y2和Y 3與硅原子結(jié)合形成螯合物結(jié)構(gòu)，Y 4和Y5 表示供質(zhì)子性基團(tuán)放出質(zhì)子而成的基團(tuán)，同一分子內(nèi)的基Y4和Y5與硅原子結(jié)合形成螯合物 結(jié)構(gòu)，R 12和R13相互可以相同也可以不同，Y2、Y3、Y 4和Y5相互可以相同也可以不同，Z 1為具 有芳香環(huán)或雜環(huán)的有機(jī)基團(tuán)、或者脂肪族基團(tuán)。
[0056] 〔9〕一種半導(dǎo)體裝置，其是通過〔1〕~〔8〕中任一項(xiàng)所述的制造方法而得到的。
[0057] 發(fā)明的效果
[0058] 在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，使用包含特定的有機(jī)硅樹脂的環(huán)氧樹脂組 合物。該環(huán)氧樹脂組合物由于成型時(shí)的低熔融粘度、高流動性優(yōu)異，所以能夠使半導(dǎo)體制造 時(shí)的生產(chǎn)效率提高。另外，通過具備由該環(huán)氧樹脂組合物得到的固化物作為密封半導(dǎo)體元 件的密封材料，能夠提供耐熱性、耐翹曲特性、耐釬焊開裂性、耐溫度循環(huán)性、耐濕可靠性的 平衡優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。
[0059] 在以往的由無機(jī)填充材料的增量而產(chǎn)生的低熱膨脹率化的情況下，產(chǎn)生高熔融 粘度化、低流動性化，以往的有機(jī)硅樹脂的情況下，容易產(chǎn)生低Tg化、高熱膨脹率化、低阻 燃性化、半導(dǎo)體裝置的低可靠性化，但通過使用特定的有機(jī)硅樹脂，不會產(chǎn)生它們的此消彼 長，能夠平衡地得到優(yōu)異的結(jié)果。
【附圖說明】
[0060] 上述目的以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過以下所述的優(yōu)選實(shí)施方式以及與其附帶 的以下附圖更加清楚。
[0061] 圖1是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造程序的工序剖面圖。
[0062] 圖2是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造程序的工序俯視圖。
[0063] 圖3是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造程序的工序剖面圖。
[0064] 圖4是表示第二實(shí)施方式的電子部件組件的一例的縱剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065] 以下，基于優(yōu)選的實(shí)施方式詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法和半導(dǎo)體裝 置。
[0066] <第一實(shí)施方式>
[0067] 本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100的制造方法被稱為所謂的"MAP方式"，包含以下工 序。首先，準(zhǔn)備具備由切割區(qū)域112劃分的多個(gè)封裝區(qū)114的元件搭載基板108(以下，稱 為準(zhǔn)備工序）。然后，在元件搭載基板108的各封裝區(qū)114分別安裝半導(dǎo)體芯片116 (以下， 稱為安裝工序）。然后，利用密封用環(huán)氧樹脂組合物將半導(dǎo)體芯片116同時(shí)模塑（以下，稱 為模塑工序）。沿著切割區(qū)域112進(jìn)行切割，將經(jīng)過模塑的各個(gè)半導(dǎo)體芯片116單片化（以 下，稱為單片化工序）。
[0068] 本實(shí)施方式的密封用環(huán)氧樹脂組合物包含（A)環(huán)氧樹脂、（B)固化劑、（C)有機(jī)硅 樹脂、（D)無機(jī)填充劑、（E)固化促進(jìn)劑，（C)有機(jī)硅樹脂為甲基苯基型熱塑性有機(jī)硅樹脂， 為具有下述通式（a)、（b)、（c)、（d)所示的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的支鏈狀結(jié)構(gòu)有機(jī)硅樹脂。
[0070](式中，*表示與其他重復(fù)結(jié)構(gòu)單元或同一重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中的Si原子的結(jié)合，Rla、 Rlb、R1IP Rld為甲基或苯基，它們相互可以相同也可以不同。與Si原子結(jié)合的苯基的含量 在1分子中為50質(zhì)量％以上，與Si原子結(jié)合的OH基的含量在1分子中低于0. 5質(zhì)量％。）
[0071] 以下，詳述各工序。
[0072] (準(zhǔn)備工序）
[0073] 在本準(zhǔn)備工序中，準(zhǔn)備元件搭載基板108。該元件搭載基板只要不損害發(fā)明的目 的，就能夠適當(dāng)設(shè)定，可以例示例如為有機(jī)基板的情況。
[0074] (安裝工序）
[0075] 接著，對于本實(shí)施方式的安裝工序進(jìn)行說明。
[0076] 圖2是安裝工序的工序俯視圖。圖I (a)是圖2的A - A'剖面圖。
[0077] 如圖2所示，在元件搭載基板108的元件搭載面110配置多個(gè)半導(dǎo)體芯片116。在 元件搭載面110形成有由切割區(qū)域112劃分的封裝區(qū)114。封裝區(qū)114隔開規(guī)定間隔配置。 在1個(gè)封裝區(qū)114可以形成1個(gè)半導(dǎo)體芯片116,也可以形成多個(gè)半導(dǎo)體芯片116。本實(shí)施 方式中，說明在1個(gè)封裝區(qū)114配置1個(gè)半導(dǎo)體芯片116的例子。半導(dǎo)體芯片116的外緣 對應(yīng)于封裝區(qū)114的外緣。
[0078] 在本實(shí)施方式中，將最接近中心位置的中心封裝區(qū)114彼此的距離設(shè)為L1，將在 中心封裝區(qū)114與配置在其外側(cè)的外側(cè)封裝區(qū)114的距離設(shè)為L2。L2可以與Ll相同，也 可以比Ll大。通過設(shè)為L2 = L1，能夠高密度配置半導(dǎo)體芯片116。另外，通過設(shè)為L2> LI，在元件搭載基板108的外側(cè)，能夠減小元件搭載面110的線膨脹系數(shù)與相反面?zhèn)鹊木€膨 脹系數(shù)的差。由此，特別是能夠減小元件搭載基板108的外側(cè)的翹曲。
[0079] 如圖1(a)所示，元件搭載基板108和半導(dǎo)體芯片116例如經(jīng)由釬焊凸塊118和 未圖示的配線層電連接。此外，也可以用焊絲連接元件搭載基板108的電極與半導(dǎo)體芯片 116〇
[0080] 元件搭載基板108與半導(dǎo)體芯片116的連接例如如下進(jìn)行。
[0081] 首先，利用粘接劑將半導(dǎo)體芯片116預(yù)固定于元件搭載基板108后，將它們加熱壓 接。在本實(shí)施方式中，粘接劑既可以是液狀也可以是片狀。粘接劑可以具有焊劑活性劑。
[0082] 然后，將包括半導(dǎo)體芯片116和元件搭載基板108的疊層體加熱到釬焊凸塊118 的熔點(diǎn)以上的溫度，由此將半導(dǎo)體芯片116和元件搭載基板108釬焊接合。由此，半導(dǎo)體芯 片116與元件搭載基板1