半導體裝置的制造方法以及半導體裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體裝置的制造方法以及半導體裝置。
【背景技術】
[0002] 近年來，在半導體封裝的技術領域中，為了對應小型化、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] 關于它們的封裝方法，采用利用成批模塑方式將半導體芯片組件化，能夠將安裝 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 指將數十個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封裝的生產方 法（例如參照專利文獻1和專利文獻2)。
[0004] 另外，近年的電子部件的高集成化、高密度安裝化、或者大功率化在發展，伴隨于 此，對電子部件強烈要求在高溫高濕度環境下的工作和長壽命，特別是搭載于車輛內的變 速器或發動機室等的電子部件要求即使在比通常民生用電子部件更嚴酷的環境下也連續 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、耐油性等優異的特性。
[0005] 為了使上述特性提高，嘗試了使用有機硅樹脂對電子部件的密封樹脂的特性進行 改良。作為具體的事例，有以下的例子。
[0006] 在專利文獻3中，記載了組合包含脂肪族環氧基的有機硅樹脂與叔膦化合物和醌 化合物的加合物作為固化促進劑而得到的密封用環氧樹脂組合物的例子，但由于脂肪族環 氧基的反應性差，所以不參與樹脂成分的交聯反應，使密封材料的吸水率惡化。其結果，雖 然對PKG翹曲有效，但耐釬焊性為差的結果。
[0007] 在專利文獻4中，為將包含脂肪族環氧基的有機硅樹脂與三酚甲烷型酚醛樹脂組 合得到的密封用環氧樹脂組合物的例子，但由于脂肪族環氧基的反應性差，所以不參與樹 脂成分的交聯反應，使密封材料的吸水率惡化。其結果，雖然對PKG翹曲有效，但耐釬焊性 為差的結果。
[0008] 在專利文獻5中，記載了將包含脂肪族環氧基的有機硅樹脂與雙酚S型環氧樹脂 組合得到的密封用環氧樹脂組合物的例子，但由于脂肪族環氧基的反應性差，所以不參與 樹脂成分的交聯反應，使密封材料的吸水率惡化。其結果，雖然對PKG翹曲有效，但耐釬焊 性為差的結果。
[0009] 在專利文獻6中，記載了將包含苯基和羥基或苯基和丙基的有機硅樹脂與苯基芳 烷基型、聯苯型、聯苯基芳烷基型環氧樹脂組合得到的密封用環氧樹脂組合物的例子，但如 果有機硅樹脂中含有大量羥基，則在成型中有機硅樹脂高分子量化而增粘，結果成型性差。 此外，由于有機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果。
[0010] 現有技術文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1 :日本特開平8 - 222654號公報
[0013] 專利文獻2 :日本特開2003 - 060126號公報
[0014] 專利文獻3 :日本特開2005 - 015559號公報
[0015] 專利文獻4 :日本特開2005 - 015561號公報
[0016] 專利文獻5 :日本特開2005 - 015565號公報
[0017] 專利文獻6 :日本特開2012 - 107209號公報
[0018] 專利文獻7 :日本特開2012 - 248774號公報
【發明內容】
[0019] 發明所要解決的課題
[0020] 在專利文獻1等所記載的MP成型工藝中，在元件搭載基板安裝半導體芯片，進而 利用樹脂材料將該半導體芯片密封時，由于它們的熱膨脹系數的差，有時在元件搭載基板 中會發生翹曲。
[0021] 特別是近年來，存在半導體封裝的薄型化的要求。通過使半導體封裝整體變薄，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方法，可以考慮通過使用柔軟性優異的樹脂材料，緩 解由基板、元件、密封樹脂間的熱膨脹系數的差產生的應力的方法。然而，一般柔軟性優異 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成型工藝中也不發生翹曲，而且即使作 為在固化、切割后得到的半導體裝置，也能夠實現耐熱性等特性的保持和翹曲抑制。
[0024] 本發明要解決的課題在于：提供一種半導體裝置的制造方法，其成型時的低熔融 粘度、高流動性優異，且將半導體元件模塑時的耐熱性、耐翹曲特性、耐釬焊開裂性、耐溫度 循環性、耐濕可靠性的平衡優異。
[0025] 用于解決課題的方法
[0026] 這樣的目的通過下述〔1〕~〔9〕所述的本發明達到。
[0027] 〔 1〕一種半導體裝置的制造方法，包括：
[0028] 準備工序，準備具有由切割區域所劃分的多個封裝區的元件搭載基板；
[0029] 安裝工序，在上述元件搭載基板的各封裝區分別安裝半導體芯片；
[0030] 模塑工序，利用密封用環氧樹脂組合物將上述半導體芯片同時模塑；和
[0031] 單片化工序，沿上述切割區域進行切割，將經過模塑的各個半導體芯片單片化，
[0032] 上述密封用環氧樹脂組合物包含：
[0033] ㈧環氧樹脂、
[0034] (B)固化劑、
[0035] (C)有機硅樹脂、
[0036] (D)無機填充劑、
[0037] (E)固化促進劑，
[0038] 上述（C)有機硅樹脂為甲基苯基型熱塑性有機硅樹脂，為具有下述通式（a)、（b)、 (c)、（d)所示的重復結構單元的支鏈狀結構有機娃樹脂，
[0039]
[0040] 式中，*表示與其他重復結構單元或同一重復結構單元中的Si原子的結合，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原子結合的苯基的含量在 1分子中為50質量％以上，與Si原子結合的OH基的含量在1分子中低于0. 5質量％。
[0041] 〔2〕如〔1〕所述的半導體裝置的制造方法，其中，上述（C)有機硅樹脂還具有下述 通式（e)、（f)所示的重復結構單元，
[0043] 式中，*表示與其他重復結構單元或同一重復結構單元中的Si原子的結合，Rle為 甲基或苯基，與Si原子結合的氫原子的含量在1分子中低于0. 5質量％。
[0044] 〔3〕如〔1〕或〔2〕所述的半導體裝置的制造方法，其中，上述（C)有機硅樹脂的軟 化點為60°C以上、100°C以下，數均分子量為1000以上、10000以下。
[0045] 〔4〕如〔1〕~〔3〕中任一項所述的半導體裝置的制造方法，其中，上述（C)有機硅 樹脂的含量在全部密封用環氧樹脂組合物中為〇. 1質量％以上、5質量％以下。
[0046] 〔5〕如〔1〕~〔4〕中任一項所述的半導體裝置的制造方法，其中，上述（A)環氧 樹脂為選自聯苯型環氧樹脂、苯酚芳烷基型環氧樹脂、三酚甲烷型環氧樹脂、雙酚型環氧樹 月旨、擬蒽型環氧樹脂中的1種以上。
[0047] 〔6〕如〔1〕~〔5〕中任一項所述的半導體裝置的制造方法，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〕中任一項所述的半導體裝置的制造方法，其中，上述（E)固化促 進劑為選自下述通式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表示芳香族基團或烷基，A表 示在芳香環具有至少1個選自羥基、羧基、巰基中的任意官能團的芳香族有機酸的陰離子， AH表示在芳香環具有至少1個選自羥基、羧基、巰基中的任意官能團的芳香族有機酸，X、y 為1~3的數，z為0~3的數，且X = y ;
[0053] 其中，在上述通式（2)中，R6表示碳原子數1~3的烷基，R 7表示羥基，a為0~5 的數，b為0~4的數；
[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 具有芳香環或雜環的有機基團、或者脂肪族基團，相互可以相同也可以不同，式中R 12為與 基Y2和Y3結合的有機基團，式中R 13為與基Y4和Y5結合的有機基團，Y2和Y 3表示供質子性 基團放出質子而成的基團，同一分子內的基Y2和Y 3與硅原子結合形成螯合物結構，Y 4和Y5 表示供質子性基團放出質子而成的基團，同一分子內的基Y4和Y5與硅原子結合形成螯合物 結構，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 有芳香環或雜環的有機基團、或者脂肪族基團。
[0056] 〔9〕一種半導體裝置，其是通過〔1〕~〔8〕中任一項所述的制造方法而得到的。
[0057] 發明的效果
[0058] 在本發明的半導體裝置的制造方法中，使用包含特定的有機硅樹脂的環氧樹脂組 合物。該環氧樹脂組合物由于成型時的低熔融粘度、高流動性優異，所以能夠使半導體制造 時的生產效率提高。另外，通過具備由該環氧樹脂組合物得到的固化物作為密封半導體元 件的密封材料，能夠提供耐熱性、耐翹曲特性、耐釬焊開裂性、耐溫度循環性、耐濕可靠性的 平衡優異的半導體裝置。
[0059] 在以往的由無機填充材料的增量而產生的低熱膨脹率化的情況下，產生高熔融 粘度化、低流動性化，以往的有機硅樹脂的情況下，容易產生低Tg化、高熱膨脹率化、低阻 燃性化、半導體裝置的低可靠性化，但通過使用特定的有機硅樹脂，不會產生它們的此消彼 長，能夠平衡地得到優異的結果。
【附圖說明】
[0060] 上述目的以及其他目的、特征和優點通過以下所述的優選實施方式以及與其附帶 的以下附圖更加清楚。
[0061] 圖1是表示第一實施方式的半導體裝置的制造程序的工序剖面圖。
[0062] 圖2是表示第一實施方式的半導體裝置的制造程序的工序俯視圖。
[0063] 圖3是表示第一實施方式的半導體裝置的制造程序的工序剖面圖。
[0064] 圖4是表示第二實施方式的電子部件組件的一例的縱剖面圖。
【具體實施方式】
[0065] 以下，基于優選的實施方式詳細說明本發明的半導體裝置的制造方法和半導體裝 置。
[0066] <第一實施方式>
[0067] 本實施方式的半導體裝置100的制造方法被稱為所謂的"MAP方式"，包含以下工 序。首先，準備具備由切割區域112劃分的多個封裝區114的元件搭載基板108(以下，稱 為準備工序）。然后，在元件搭載基板108的各封裝區114分別安裝半導體芯片116 (以下， 稱為安裝工序）。然后，利用密封用環氧樹脂組合物將半導體芯片116同時模塑（以下，稱 為模塑工序）。沿著切割區域112進行切割，將經過模塑的各個半導體芯片116單片化（以 下，稱為單片化工序）。
[0068] 本實施方式的密封用環氧樹脂組合物包含（A)環氧樹脂、（B)固化劑、（C)有機硅 樹脂、（D)無機填充劑、（E)固化促進劑，（C)有機硅樹脂為甲基苯基型熱塑性有機硅樹脂， 為具有下述通式（a)、（b)、（c)、（d)所示的重復結構單元的支鏈狀結構有機硅樹脂。
[0070](式中，*表示與其他重復結構單元或同一重復結構單元中的Si原子的結合，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原子結合的苯基的含量 在1分子中為50質量％以上，與Si原子結合的OH基的含量在1分子中低于0. 5質量％。）
[0071] 以下，詳述各工序。
[0072] (準備工序）
[0073] 在本準備工序中，準備元件搭載基板108。該元件搭載基板只要不損害發明的目 的，就能夠適當設定，可以例示例如為有機基板的情況。
[0074] (安裝工序）
[0075] 接著，對于本實施方式的安裝工序進行說明。
[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配置多個半導體芯片116。在 元件搭載面110形成有由切割區域112劃分的封裝區114。封裝區114隔開規定間隔配置。 在1個封裝區114可以形成1個半導體芯片116,也可以形成多個半導體芯片116。本實施 方式中，說明在1個封裝區114配置1個半導體芯片116的例子。半導體芯片116的外緣 對應于封裝區114的外緣。
[0078] 在本實施方式中，將最接近中心位置的中心封裝區114彼此的距離設為L1，將在 中心封裝區114與配置在其外側的外側封裝區114的距離設為L2。L2可以與Ll相同，也 可以比Ll大。通過設為L2 = L1，能夠高密度配置半導體芯片116。另外，通過設為L2> LI，在元件搭載基板108的外側，能夠減小元件搭載面110的線膨脹系數與相反面側的線膨 脹系數的差。由此，特別是能夠減小元件搭載基板108的外側的翹曲。
[0079] 如圖1(a)所示，元件搭載基板108和半導體芯片116例如經由釬焊凸塊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的電極與半導體芯片 116〇
[0080] 元件搭載基板108與半導體芯片116的連接例如如下進行。
[0081] 首先，利用粘接劑將半導體芯片116預固定于元件搭載基板108后，將它們加熱壓 接。在本實施方式中，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 的熔點以上的溫度，由此將半導體芯片116和元件搭載基板108釬焊接合。由此，半導體芯 片116與元件搭載基板1