壩料組合物及多層半導體裝置的製造方法

2023-04-27 14:33:51 2

專利名稱：壩料組合物及多層半導體裝置的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種壩料組合物(dam material)和使用所述壩料組合物的多層半 導體裝置的製造方法，所述壩料組合物是在密封具有通過FC(Flip chip:倒裝片)安裝、 TSV(Through Silicon Via:矽貫通電極)連接等製造的多層結構的半導體晶片時，利用毛 細管現象使底部填充劑(under fill material)完全填充(侵入)到元件之間等的縫隙中 的壩料組合物，更為詳細地，本發明涉及如下壩料組合物及使用該壩料組合物的多層半導 體裝置的製造方法，通過使所述壩料組合物中含有特定的2種無機填充劑，上述壩料組合 物可以在電路基板上以高的高徑比進行成型和塗布(成型塗布)，在密封疊層有3層以上的 上述半導體晶片時，底部填充劑不會從電路基板中溢出可以完全填充到元件之間，並且可 以形成相對於底部填充劑粘合力高，且強韌的固化物。
背景技術：
近年來，伴隨著電氣設備的小型化，輕質化、高性能化，對於提高印刷電路板上的 電子部件的安裝密度提出了要求，半導體的安裝方法也從插入(pin insertion C >揷入) 型轉變為主流的表面安裝型。其中，就倒裝片安裝而言有如下方式在電路基板的布線圖案面上，通過多個凸塊 (bump)對半導體晶片進行群焊(gang bonding)的方式，在上述有機基板和半導體晶片的 縫隙間以及焊錫凸塊之間的間隙填充底部填充劑並使其固化，從而完成倒裝片的安裝。作 為採用這種安裝方式的裝置，已有關於在形成有多層布線的中介層(interposer)上，倒焊 半導體晶片，安裝倒轉片的報告(專利文獻1 日本特開2007-42904號公報)。進一步，作為替代現有的引線接合的銜接技術，還出現了採用TSV結構的多層半 導體裝置，無鉛凸塊部件也轉變為銅凸塊。對於在上述這樣的多層半導體裝置中使用的底部填充劑而言，使用分散器 (dispenser)，利用毛細管現象將其注入電路基板和半導體晶片的縫隙間等，但伴隨著半導 體晶片層的多層化，其角焊縫(fillet)變大，特別是由於分散器側的角焊縫變大，會導致 從電路基板中溢出底部填充劑，當疊層半導體晶片為引線接合型時，會產生向底座(
卜)滲入底部填充劑這樣的問題。在此，為了避免這樣的問題，在基板上設置有壩料組合物從而防止該底部填充劑 的擴散，但現有的壩料，不僅相對於底部填充劑的粘接力較差，而且在回流焊、溫度循環中， 會在壩料和底部填充劑的界面上發生剝離，甚至於會導致使包封件產生裂縫，破壞半導體 元件周圍部分這樣的問題。現有技術文件專利文獻專利文獻1日本特開2007-42904號公報

發明內容
發明要解決的技術問題鑑於以上情況，本發明的目的是提供一種壩料組合物以及提供使用該壩料組合物 的多層半導體裝置的製造方法，其中，所述壩料組合物在密封具有通過FC安裝、TSV連接等 製造的多層結構的半導體晶片時，其可以在電路基板上以高的高徑比成型和塗布，不會有 底部填充劑從電路基板中溢出，可以完全填充(侵入)到元件之間等的縫隙中，並且可以形 成相對於底部填充劑的貼合力高、且強韌的固化物。解決問題的方法本發明人等為了實現上述目的進行了深入的研究，結果發現包含下述組分的多 層半導體裝置用底部填充劑的壩料組合物，在密封具有通過FC安裝、TSV連接等製造的多 層結構的半導體晶片時，可以在電路基板上以高的高徑比成型和塗布，不會有底部填充劑 從電路基板中溢出，可以完全填充到元件之間等的縫隙中，並且可以形成相對於底部填充 劑貼合力高、且強韌的固化物，同時本發明人等還發現使用該壩料組合物的多層半導體裝 置的製造方法是很有用的，從而完成了本發明，其中，上述組分為(A)環氧樹脂100質量 份；(B)固化劑1 50質量份；(C)平均粒徑為0. 1 10 μ m，且最大粒徑在75 μ m以下的 無機填充劑30 1000質量份；(D)平均粒徑在0. 005 μ m以上且小於0. 1 μ m、且表面經甲 矽烷基化處理的二氧化矽1 20質量份。S卩，本發明提供下述實施方式1 5的多層半導體裝置用底部填充劑的壩料組合 物、以及使用該壩料組合物的下述實施方式6 7的多層半導體裝置的製造方法。實施方式1:一種多層半導體裝置用底部填充劑的壩料組合物，其含有以下成分(A)環氧樹脂100質量份；(B)固化劑1 50質量份；(C)平均粒徑為0. 1 10 μ m，且最大粒徑在75 μ m以下的無機填充劑30 1000 質量份；(D)平均粒徑在0. 005 μ m以上且小於0. 1 μ m、且表面經甲矽烷基化處理的二氧化 矽 1 20質量份。實施方式2 實施方式1所述的壩料組合物，其中，所述成分(C)無機填充劑為球狀二氧化矽。實施方式3 實施方式1或2所述的壩料組合物，其中，所述成分(A)包含選自雙酚A型環氧樹 脂、雙酚F型環氧樹脂和下述環氧樹脂中的至少一種，[化學式1] 式中，R為碳原子數1 20的一價烴基，η為1 4的整數。實施方式4 實施方式1 3中任一種所述的壩料組合物，其中，所述成分(A)包含聚矽氧烷改 性環氧樹脂。實施方式5:實施方式1 4中任一種所述的壩料組合物，其中，所述成分⑶包含選自下述式 (1)、(2)、(3)和(4)表示的固化劑中的至少一種固化劑，
式中，R1 R4彼此獨立地表示選自碳原子數1 6的一價烴基、CH3S-和C2H5S-的 實施方式6
一種多層半導體裝置的製造方法，其包括在電路基板上裝載多層半導體晶片；並在所述電路基板上的多層半導體晶片的周圍成型和塗布實施方式1 5中任一項所述的 壩料組合物；從所述多層半導體晶片和壩料組合物之間，向所述電路基板和多層半導體芯 片的縫隙間以及多層半導體晶片的層間填充底部填充劑組合物；使所述壩料組合物和底部 填充劑組合物兩者均固化。實施方式7 實施方式6所述的多層半導體裝置的製造方法，其中，所述多層半導體裝置為 FC(Flip Chip 倒裝片)型半導體裝置或者TSV(Through Silicon Via 矽貫通電極)型半 導體裝置。發明效果根據本發明可以提供一種壩料組合物以及使用該壩料組合物的多層半導體裝置 的製造方法，其中，所述壩料組合物具有以下特點在密封具有通過FC安裝、TSV連接等制 造的多層結構的半導體晶片時，可以在電路基板上以高的高徑比進行成型和塗布，不會有 底部填充劑從電路基板中溢出可以完全填充到元件之間等的縫隙中，並且可以形成相對於 底部填充劑貼合力高、且強韌的固化物。


圖1為用於說明壩料組合物的形狀維持性能的概略截面圖。圖2為用於說明多層半導體裝置的製造的一個實例的概略截面圖。符號說明1,4壩料組合物(或者其固化物)2 玻璃板3 多層半導體裝置5 底部填充劑組合物6 多層半導體晶片7 凸塊8 電路基板(BT基板)9 分散器
具體實施例方式以下，對本發明進行更為詳細地說明。就本發明的液狀環氧樹脂組合物而言，其含有環氧樹脂、固化劑、和2種無機填充 劑作為必需成分。(A)環氧樹脂作為成分(A)環氧樹脂，可以列舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂等雙 酚型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹 脂、萘型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、環戊二烯型環氧樹脂等、以及這些樹脂的混合物。在上述這些樹脂中，優選雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂。還優選使用下述環氧樹脂。[化學式3]
其中，R為碳原子數1 20，優選為1 10，更優選為1 3的一價烴基，可以列
舉出例如，甲基、乙基、丙基等烷基、乙烯基、烯丙基等鏈烯基等。另外，η為1 4的整數， 優選為1或2。優選上述環氧樹脂由聚苯乙烯換算的重均分子量為200 500，環氧當量為90 200g/摩爾。需要說明的是，在使用這樣的環氧樹脂的情況下，其含量為全部環氧樹脂的25 100質量％，更優選為全部環氧樹脂的50 100質量％，尤其優選為75 100質量％。低 於25質量％時，可能會導致組合物的粘度升高、固化物的耐熱性降低。可以列舉日本化藥 社製造的MRGE等作為上述這樣的環氧樹脂的實例。另外，優選本發明使用的環氧樹脂包含聚矽氧烷改性環氧樹脂。作為這樣的聚矽氧烷改性環氧樹脂，優選包含共聚物的聚矽氧烷改性環氧樹脂， 所述共聚物由下述加成反應獲得具有含有鏈烯基的環氧樹脂、或含有鏈烯基的酚醛樹脂 的環氧樹脂的鏈烯基與由下述平均組成式(5)表示的有機聚矽氧烷的SiH基之間的加成反 應，HaR5bSiO(4_a_b)(5)其中，式中R5為取代或未取代一價烴基，a為0.01 0. 1，b為1.8 2. 2， 1. 81 ( a+b ( 2. 3，所述平均組成式(5)所表示的聚有機矽氧烷一個分子中的矽原子數為 20 400個，且與矽原子直接鍵合的氫原子(SiH基)的數量為1 5個，優選為2 4個， 特別優選為2個。作為上述一價烴基，優選碳原子數為1 10，特別優選碳原子數為1 8的烴基， 可以列舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、己基、辛基、癸基等烷基，乙烯 基、烯丙基(allyl)、丙烯基(propenyl)、丁烯基、己烯基等鏈烯基，苯基、二甲苯基、甲苯基 等芳基，苄基、苯基乙基、苯基丙基等芳烷基等，這些烴基的部分或者全部氫原子被氯原子、 氟原子、溴原子等滷素原子取代而形成的氯甲基、溴乙基、三氟丙基等滷素取代的一價烴 基。優選具有由下式(6)表示結構的化合物作為這樣的聚矽氧烷改性環氧樹脂。[化學式4]
8 上式中，R6與上述 R5 相同，R7 為-CH2CH2CH2_、-OCH2-CH(OH)-CH2-O-CH2CH2CH2-、或 者-O-CH2CH2CH2-, R8分別獨立地為氫原子或者碳原子數1 4的烷基。η為4 199的整 數，優選為19 109的整數，ρ為1 10的整數，q為1 10的整數。上述聚矽氧烷改性環氧樹脂由聚苯乙烯換算的重均分子量為1000 7000，環氧 當量為300 700g/摩爾。在混合使用這樣的聚矽氧烷改性環氧樹脂的情況下，相對於100質量份成分(A) 全部的環氧樹脂，優選通過混合使其中含有的聚有機矽氧烷單元量為1 20質量份，特別 優選為2 15質量份，由此，可以降低固化物的應力，提高與基板之間的貼合性。這裡，有機聚矽氧烷的量由下式表示。有機聚矽氧烷的量=(有機聚矽氧烷部分的分子量/聚矽氧烷改性環氧樹脂的分 子量)X聚矽氧烷改性環氧樹脂的混合量。(B)固化齊 作為成分(B)環氧樹脂的固化劑，可以使用胺類、聚硫醇類、咪唑類、和雙氰胺等， 優選使用胺類固化劑。需要說明的是，根據需要也可以使用酸酐類固化劑。優選下述通式(1) (4)表示的至少一種芳香族胺化合物作為胺類固化劑。[化學式δ] 式中，R1 R4彼此獨立地表示選自碳原子數1 6的一價烴基、CH3S-和C2H5S-的 基團。作為上述R1 R4的一價烴基，優選碳原子數1 6，特別優選碳原子數1 3的 烴基，可以例舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、己基等烷基，乙烯基、 烯丙基、丙烯基、丁烯基、己烯基等鏈烯基，苯基等，這些烴基的部分或者全部氫原子被氯原 子、氟原子、溴原子等滷素原子取代而形成的氯甲基、溴乙基、三氟丙基等滷素取代的一價經基。芳香族胺類固化劑通常在常溫下為固體，如果直接進行混合將導致樹脂粘度升 高，操作性顯著惡化，因此優選在不會與環氧樹脂發生反應的溫度條件下，進行熔融混合。 即，要求按照後述的混合量，在70 150°C的溫度範圍內，使該固化劑與環氧樹脂熔融混合 1 2小時。如果混合溫度低於70°C，可能會導致芳香族胺類固化劑難以充分地相容，如果 溫度高於150°C，則可能會使該固化劑與環氧樹脂發生反應而導致粘度升高。另外，如果混 合時間少於1個小時，則該芳香族胺類固化劑可能無法充分地相容，從而可能導致粘度升 高，如果超過2個小時，則該固化劑可能會與環氧樹脂反應，從而可能導致粘度升高。相對於100質量份的成分㈧環氧樹脂，當使用聚硫醇類和咪唑類時，固化劑的混 合量優選為1 50質量份，當使用胺類時，固化劑的混合量優選為10 50質量份。如果 混合量低於上述下限值，則固化性可能會降低，如果高於上述上限值，則可能會導致保存性 的降低。(C)平均粒徑為0. 1 10 μ m，且最大粒徑在75 μ m以下的無機填充劑可以使用公知的各種無機填充劑作為成分(C)無機填充劑。可以列舉出例如，熔
融二氧化矽、結晶二氧化矽、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化矽、氧化鎂、矽酸鎂、鋁等。
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其中，球狀熔融二氧化矽由於可以降低組合物的粘度，故優選使用。就上述這些無機填充劑而言，為了提高其與樹脂之間的粘結強度，優選混合使用 預先經矽烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑等偶合劑表面處理後的無機填充劑。可以使用如下矽烷偶合劑作為偶合劑Y-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、Y-環 氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、β_(3，4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等環氧 矽烷，N-β (氨基乙基氨基丙基三甲氧基矽烷、Y-氨基丙基三乙氧基矽烷、N-苯 基_ Y _氨基丙基三甲氧基矽烷等氨基矽烷等。在此，表面處理中使用的偶合劑的混合量和表面處理的方法，可以使用與對後述 成分(D)進行處理時同樣的方法。就上述這樣的無機填充劑而言，優選平均粒徑為0. 1 10 μ m，且最大粒徑在 75 μ m以下的無機填充劑，特別優選平均粒徑為2 10 μ m，且最大粒徑在50 μ m以下的無 機填充劑。如果平均粒徑低於0. 1 μ m，則組合物粘度升高，有時會導致無法與組合物適當地 進行混合，如果平均粒徑大於10 μ m、最大粒徑超過75 μ m,則有時會導致在固化物中產生空隙。在此，可以通過雷射衍射法等計算平均粒徑(重量平均值或者中值徑d5(l)和最大 粒徑。相對於100質量份的成分(A)環氧樹脂，無機質填充劑的混合量為30 1000質 量份，優選為40 400質量份，更優選為50 300質量份。如果混合量低於30質量份，則 固化物的膨脹係數較大，會誘發裂縫的產生，如果高於1000質量份，則組合物的粘度將變 得過高。(D)平均粒徑在0. 005 μ m以上且小於0. 1 μ m、且表面經甲矽烷基化處理的二氧化
娃成分(D)經甲矽烷基化處理的二氧化矽，與上述成分(C)無機填充劑一起，可以減 小組合物固化後的固化物的膨脹係數，並且提高彈性率。如上所述，之所以使用粒徑分布不同的成分(C)和(D)，並進一步對成分⑶的表 面進行甲矽烷基化處理，是為了利用氫鍵的凝聚力，從而賦予環氧樹脂組合物觸變性。這樣經甲矽烷基化處理的二氧化矽的平均粒徑為0. 005 μ m以上且小於0. 1 μ m， 優選為0. 008 μ m以上且在0. 08 μ m以下。如果平均粒徑小於0. 005 μ m,則組合物的粘度升 高，可能會使操作性顯著惡化，如果高於0. 1 μ m，則組合物可能與基板上的元件相接觸，或 者從散熱裝置的端部溢出。在此，可以通過動態光散射法/雷射捕獲(laser trap)法等測定平均粒徑。優選使用例如，Aerosil130、Aerosil 200、Aerosil 300 (商品名，日本 Aerosil 公司製造)等氣相二氧化矽(fumed silica),Nipsil VN-3-LP(商品名，日本二氧化矽工業 公司製造)等溼式二氧化矽作為這樣經甲矽烷基化處理的二氧化矽。一般來說，可以使用例如 CH3Si (OCH3) 3、(CH3)3SiOCH3、PhSi (OCH3) 3、 PhSiCH3 (OCH3) 2> {(CH3) 3Si} 2NH,CH3CH2Si (OCH3)3 等(需要說明的是，上述「Ph」表示苯基)的 甲矽烷基化試劑來進行甲矽烷基化處理。另外，就獲得上述這樣經甲矽烷基化處理的二氧化矽的方法而言，可以預先使用 上述甲矽烷基化試劑處理二氧化矽，另外，也可以在配製壩料組合物時添加、混合上述甲矽
11烷基化試劑，通過整體混和法處理來獲得。從抑制甲矽烷基化試劑的使用量這一觀點來看， 優選使用前一種方法。相對於100質量份的成分(A)環氧樹脂，經甲矽烷基化處理的二氧化矽的混合量 為1 20質量份，優選為3 15質量份。如果混合量低於1質量份，則難以抑制底部填充 劑的溢出，如果超過20質量份，則由於粘度升高的過高，會使環氧樹脂組合物的流動性降 低，可能會導致實際上難以獲得液態的環氧樹脂組合物。其他成分(添加劑)為了降低固化物的應力，除上述成分(A) (D)之外，還可以以不損害本發明目 的的量，向壩料組合物中適當混合聚矽氧烷橡膠、矽油、液態聚丁二烯橡膠、甲基丙烯酸甲 酯_ 丁二烯-苯乙烯等可彎曲性樹脂、固化促進劑、矽烷偶合劑、炭黑等顏料、染料、抗氧化劑等。壩料組合物的配製方法就壩料組合物而言，根據需要同時或者分別對上述成分(A) (D)和所需的上述 其他成分進行加熱處理，同時進行攪拌、溶解、混合以及分散。對於在上述這些操作中使用的裝置沒有特別的限制，但可以使用具備攪拌、加熱 裝置的擂潰機、三輥磨(Triple Mill)、球磨機、行星式攪拌機等。另外，也可以適當地組合 使用這些裝置。通過上述方法得到的壩料組合物，優選通過調整使其在25°C時具有的粘度為1 500Pa · s，特別優選為1 150Pa · S。 ^mm^mwmmTf^如圖2所示，在電路基板8上裝載多層半導體晶片6 (圖2中為6層)，並在上述電 路基板8上的多層半導體晶片6的周圍成型和塗布壩料組合物4，從上述多層半導體晶片6 和壩料組合物4之間，通過分散器9，向上述基板8和多層半導體晶片6的縫隙間以及多層 半導體晶片6的層間填充底部填充劑組合物材料5，並使上述壩料組合物4和底部填充劑組 合物5兩者均固化。在此，例如可以使用含有環氧樹脂和胺固化劑以及二氧化矽作為成分且在25°C時 的粘度為10 50Pa · s左右的組合物作為底部填充劑組合物5。另外，就用於噴射底部填 充劑組合物5的分散器9而言，可以使用例如Asymtek公司製造的分散器等精密分散器。就壩料組合物4和底部填充劑組合物5的固化條件而言，優選最初在100 120°C，烘烤固化(才一 7·· > # 二 7 )ο. 5小時以上，接下來在150 175°C，烘烤固化2小時 以上。在100 120°C的條件下，如果加熱時間少於0.5小時，則固化後有時會產生空隙。 另外，在150 175°C的條件下，如果加熱時間少於2小時，則有時會無法得到充分的固化物 特性。另外，對於壩料組合物4在多層半導體晶片6的周圍成型和塗布的位置和形狀，沒 有特別的限定，但優選在距多層半導體晶片6的邊緣50 μ m 5mm,特別優選100 μ m 2mm 的位置上成型和塗布，成型和塗布形成的寬度優選為ΙΟμπι 1mm，特別優選為50μπι 0. 8mm,高度優選為50 μ m 2mm,特別優選為100 μ m 1mm。成型和塗布上述壩料組合物時可以使用與用於噴出上述底部填充劑組合物5 的分散器9相同的精密分散器，特別優選使用Asymtek公司製造的噴射型分散器(jet
12 實施例以下，基於實施例和比較例，對本發明進行具體說明，但本發明並不限於下述實施 例。[實施例1 4，比較例1，2]參照表1，使用三輥磨將環氧樹脂、固化劑、無機填充劑等進行均勻混煉，從而得到 各種壩料樹脂組合物。使用這樣獲得的各種壩料組合物進行各種評價。得到的結果也一併 記入表1。以下，示出使用的材料和評價方法。[使用的材料](A)環氧樹脂·環氧樹脂Al 雙酚F型環氧樹脂，環氧當量170g/摩爾(RE303S-L，日本化藥株 式會社製造) 環氧樹脂A2 下述式表示的三官能團型環氧樹脂，環氧當量IOOg/摩爾(Epicote 630H，日本環氧樹脂株式會社製造)
化學式

環氧樹脂A3 下述聚矽氧烷改性環氧樹脂，環氧當量500g/摩爾，即化學式7和 8所示化合物的加成反應產物。 [化學式7]
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3(B)固僕,齊Il 固化劑Bl :3，3，- 二乙基-4，4，- 二氨基二苯基甲烷(Kayahard AA，日本化藥株 式會社製造) 固化劑B2 :3，3，，5，5，-四乙基_4，4，- 二氨基二苯基甲烷(C-300S,日本化藥株 式會社製造)(C)平均粒徑為0. 1 10 μ m,目.最大粒徑在75 μ m以下的無機填充劑
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· 二氧化矽C 平均粒徑為7 μ m,且最大粒徑在53 μ m以下的球狀二氧化矽(株式 會社龍森製造)(D)表面甲矽烷基化的二氧化矽 二氧化矽 Dl 經{(CH3)3Si}2NH 和 CH3CH2Si (OCH3)3 處理的平均粒徑(d5Q)0. 008 μ m
的處理二氧化矽 二氧化矽 D2 經{(CH3)3Sil2NH 禾口 CH3CH2Si (OCH3) 3 處理的平均粒徑(d50) 0. Olym 的處理二氧化矽 二氧化矽 D3 經{(CH3) 3Si}2NH 和 CH3CH2Si (OCH3) 3 處理的平均粒徑(d50) 0. 08 μ m 的處理二氧化矽 二氧化矽 D4 經{(CH3) 3Si}2NH、CH3CH2Si (OCH3) 3 處理的平均粒徑(d5。)0. 12μπι 的 處理二氧化矽(E)其他成分·矽烷偶合劑Y-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(ΚΒΜ403，信越化學工業株式會 社製造)·反應性稀釋劑苯基縮水甘油醚(PGE，日本化藥株式會社製造)[評價方法]固化物的高徑比將固化物的高度(h)和直徑(d)之比(h/d)定義為高徑比，並作為壩料組合物的 形狀維持性能的指標。高徑比的測定方法，如圖1所示，在玻璃板2 (厚度Imm)上放置0. Ig壩料組合物 1，5分鐘後，在事先設定為120°C、圖中未示出的加熱板上，放置上述玻璃板2。在壩料組合 物1固化後，進行冷卻，測定該固化物1的高度(h)和直徑(d)，計算出高徑比(h/d)。需要說明的是，為了保證表面狀態的穩定，使用事先用丙酮充分清洗的玻璃板2。彎曲彈性率在150°C，加熱、固化壩料組合物3小時，製作IOmmX 100mmX 4mm大小的試驗片，並 基於JIS-K-7161測定彎曲彈性率。Tr, CTE-I 和 CTE-2在150°C，加熱、固化壩料組合物3小時，並將該固化物冷卻至常溫，隨後切下 5mmX5mmX 15mm大小的試驗片，通過TMA(熱機械分析裝置)，在5°C /分鐘的速度下升溫， 測定此時的玻璃化溫度(Tg)、Tg以下的膨脹係數(CTE-I)和Tg以上的膨脹係數(CTE-2)。 需要說明的是，在玻璃化溫度測定的過程中，在20 50°C的溫度範圍內計算出CTE-1，在 200 230°C的溫度範圍內計算出CTE-2。底部填充劑的溢出如下所述，製造多層半導體裝置，並對有無底部填充劑的溢出進行評價。(i)多層半導體裝置的製作如圖2所示，使用IOmmXlOmmXO. 25mm大小的矽片和20 μ m(直徑)大小的球狀 樹脂粒子隔離物(7《一寸)製作6層的多層半導體晶片6，並裝載於BT基板8上，並且 在距該多層半導體晶片6的各邊緣Imm的位置周圍，以寬0. 3mm、高0. 3mm左右的大小成型 和塗布壩料組合物4，進一步利用分散器9，從多層半導體晶片6和壩料組合物4之間，向多
14層半導體的層間填充底部填充劑組合物5，將上述壩料組合物4和底部填充劑組合物5在 165°C的條件下，加熱、固化2小時，從而製作得到多層半導體裝置3。需要說明的是，在此，使用含有環氧樹脂和胺固化劑以及二氧化矽作為成分且在 25°C時粘度為IOPa · s的組合物作為底部填充劑組合物5。(ii)有無溢出的評價在製作上述(i)多層半導體裝置的過程中，對底部填充劑有無溢出進行評價。粘接力如下所述，製作評價用的樣品，並對熱衝擊實驗前後底部填充劑和壩料之間的粘 接力進行了測定。(i)評價用樣品的製作在BT基板上塗布壩料並使其厚度為0. 5mm左右，在其上成型底部填充劑，其中，一 邊在底部填充劑的上述中央邊設置鉤(hook)，一邊使底部填充劑成型為下圓直徑5mm、上 圓直徑2mm、高度為6. 2mm大小的布丁型，並將該樣品在165°C的溫度下，加熱、固化2小時， 從而製作了評價用樣品。(ii)粘接力的評價使用上述(i)的評價用樣品，在初期，和基於JIS C0025、在-55 125°C、進行 1000循環的熱衝擊試驗後分別測定其粘接力。需要說明的是，粘接力的測定是通過下述方法進行的將評價用樣品的BT基板固 定在桌子上，用推拉力計(push pull gage)的鉤抻拉設置在布丁型成型體上部的鉤，測定 此時的剪切強度。表 1 實施例1 4中，壩料組合物的形狀維持特性(固化物的高徑比)高，在多層半導 體裝置的製作過程中，沒有出現底部填充劑從基板中溢出的情況，可以順利地將底部填充 劑填充到元件之間的縫隙間。另外，評價用樣品在熱衝擊試驗前後的粘接力也很強。另一方面，就比較例2而言，由於壩料組合物的粘度高從而導致無法進行成型和 塗布。另外，就比較例1而言，雖然評價用樣品在熱衝擊試驗前後粘接力本身較強，但壩料 組合物的形狀維持特性(固化物的高徑比)較低，因此在多層半導體裝置的製作過程中，會 產生底部填充劑從基板中溢出的不良狀況。
權利要求
一種多層半導體裝置用底部填充劑的壩料組合物，其含有以下成分(A)環氧樹脂100質量份；(B)固化劑 1～50質量份；(C)平均粒徑為0.1～10μm，且最大粒徑在75μm以下的無機填充劑 30～1000質量份；(D)平均粒徑在0.005μm以上且小於0.1μm、且表面經甲矽烷基化處理的二氧化矽 1～20質量份。
2.權利要求1所述的壩料組合物，其中，所述成分(C)無機填充劑為球狀二氧化矽。
3.權利要求1所述的壩料組合物，其中，所述成分(A)包含選自雙酚A型環氧樹脂、雙 酚F型環氧樹脂和下述環氧樹脂中的至少一種，[化學式1] 式中，R為碳原子數1 20的一價烴基，η為1 4的整數。
4.權利要求1所述的壩料組合物，其中，所述成分(A)包含聚矽氧烷改性環氧樹脂。
5.權利要求1所述的壩料組合物，其中，所述成分(B)包含選自下述式(1)、(2)、(3) 和(4)表示的固化劑中的至少一種固化劑，[化學式2] 式中，R1 R4彼此獨立地表示選自碳原子數1 6的一價烴基、CH3S-和C2H5S-的基團。
6.一種多層半導體裝置的製造方法，其包括 在電路基板上裝載多層半導體晶片；並在所述電路基板上的多層半導體晶片的周圍成型和塗布權利要求1 5中任一項所 述的壩料組合物；從所述多層半導體晶片和壩料組合物之間，向所述電路基板和多層半導體晶片的縫隙 間以及多層半導體晶片的層間填充底部填充劑組合物； 使所述壩料組合物和底部填充劑組合物兩者均固化。
7.權利要求6所述的多層半導體裝置的製造方法，其中，所述多層半導體裝置為倒裝 片型半導體裝置或者矽貫通電極型半導體裝置。
全文摘要
本發明提供一種壩料組合物等，所述壩料組合物具有如下特點在密封具有通過FC安裝、TSV連接等製造的多層結構的半導體晶片時，可以在基板上按照較高的高徑比成型和塗布，不會有底部填充劑從基板中溢出可以完全填充到元件之間等的縫隙間，並且可以形成相對於底部填充劑粘合力較高，且強韌的固化物。所述多層半導體裝置用底部填充劑的壩料組合物包括下述組分(A)環氧樹脂100質量份，(B)固化劑1～50質量份，(C)平均粒徑為0.1～10μm，且最大粒徑在75μm以下的無機填充劑30～1000質量份，(D)平均粒徑在0.005μm以上且小於0.1μm、且表面經甲矽烷基化處理的二氧化矽1～20質量份。
文檔編號C08K3/36GK101899195SQ20101019497
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月1日 優先權日2009年6月1日
發明者隅田和昌 申請人:信越化學工業株式會社