エポキシ封止及び積層用接着剤及び製造方法
【課題】エポキシ封止及び積層用接着剤及びその製造方法を提供する。
【解決手段】エポキシ樹脂２０４と、トリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含有する硬化剤２０２とを含む接着剤２００であり、さらに、水溶性エトキシ化界面活性剤２０６を含有し、エポキシ樹脂２０４が液状ジエポキシを含み、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールを含む促進剤を含む接着剤２０４。
【解決手段】エポキシ樹脂２０４と、トリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含有する硬化剤２０２とを含む接着剤２００であり、さらに、水溶性エトキシ化界面活性剤２０６を含有し、エポキシ樹脂２０４が液状ジエポキシを含み、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールを含む促進剤を含む接着剤２０４。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、半導体デバイスをパッケージ（実装）する構造及び方法、特に、安定な高電圧電気的動作を提供する半導体デバイスパッケージ接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）が一層小型になり、さらに優れた動作性能を発揮するようになるにつれて、対応して集積回路をパッケージする実装技術が、リード付きパッケージから、積層型ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージに、そして最終的にチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）に進化した。ＩＣチップパッケージ技術の向上は、より優れた性能、さらなる微細化及びより高い信頼性を達成する要求が益々増加することで推進される。新しいパッケージ技術はさらに、スケールメリットを与える大規模な製造を目的としたバッチ生産の実現可能性をもつ必要がある。
【０００３】
半導体デバイス及びパッケージには、パワーエレクトロニクス回路のスイッチ又は整流器、例えばスイッチモード電源として用いる高電圧パワー半導体デバイスがある。大抵のパワー半導体デバイスは、転流モード（即ち、デバイスはオン又はオフのどちらかである）のみで用いられており、したがって転流モード用に最適化される。多くのパワー半導体デバイスは、高電圧パワー用途で用いられ、大量の電流を流し、高電圧に耐えるように設計される。
【０００４】
使用時、ある高電圧パワー半導体デバイスは、パワーオーバーレイ（ＰＯＬ）パッケージ及びインタコネクトシステムで外部回路に接続され、ＰＯＬパッケージがデバイスより発生された熱を除去し、外部環境からデバイスを保護する手段も提供する。標準ＰＯＬ製造プロセスは典型的に、接着剤により絶縁層上に１つ又は２つ以上のパワー半導体デバイスを配置することから始める。その後、絶縁層上に金属インタコネクト（例えば、銅インタコネクト）を電気メッキしてパワー半導体デバイスに直接金属接続を形成する。金属インタコネクトは、パワー半導体デバイスへ及びパワー半導体デバイスからの入力／出力（Ｉ／Ｏ）システムを形成する薄型（例えば、厚さ２００μｍ未満）の平面インタコネクト構造の形態とすることができる。
【０００５】
あるパッケージ技術に固有であるのは、典型的に５ｃｍ以上の長さをもつ高電圧スイッチ又はアセンブリを使用することである。典型的にこのようなスイッチは、カプトンなどの母材又は支持材料に貼り付け、その後アセンブリ内の別の構成要素に電気的に接続する台形の断面又はプロファイルを有する。台形の断面は互いに対向する１対の平行表面と１対の非平行表面を有する。通常、平行表面の一方は、例えばカプトンに接着するスイッチの表面であり、他方は接地面又は電力面である。
【０００６】
反りを防ぎ、高電圧アセンブリを外的影響から保護するために、しばしば封止材を適用し、その後、接地面又は電力面に電気的に接続するために封止材をレーザーアブレーションする。しかし、熱的効果、水吸収などのために、このようなアセンブリは反る傾向がある。さらに、封止材はまた、典型的にボイドを含有し、或いは適用が薄すぎたり厚すぎたりすることがあるので、コロナ放電及び火花が高電圧動作中に起こることがあり、それが性能低下及び初期故障につながるおそれがある。
【０００７】
そして、アノードとカソード接合間を絶縁分離することに関して、高い逆方向絶縁破壊電圧（例えば、最大１０ｋＶ）を与える高絶縁性材料が典型的に半導体ダイオードに用いられる。しかし、このような絶縁材料は、厚さが増加することが多く、大きな厚さは、半導体ダイオードの特定のＰＯＬパッケージ方法に適合しないことがあり、また厚さを適切に制御しないと、寄生インダクタンスの増加につながるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７９６４９７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、高電圧スイッチ及びアセンブリを封止する簡単な方法及び優れた接着剤が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エポキシ封止及び積層用接着剤及びその製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の１つの観点による接着剤は、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有する。硬化剤はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含有する。
【００１２】
本発明の別の観点による接着剤を製造する方法では、複数の反応物質を混合して硬化剤を形成し、上記反応物質はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含み、硬化剤をエポキシ樹脂と混合して未硬化接着剤混合物を形成し、未硬化接着剤混合物を硬化する。
【００１３】
本発明の他の観点による半導体デバイスパッケージを形成する方法では、材料に対して半導体デバイスを、半導体デバイスの表面と上記材料間に空間を形成するように配置し、複数の反応物質を混合して硬化剤を形成し、上記反応物質はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含み、硬化剤をエポキシ樹脂と混合して未硬化接着剤混合物を形成し、未硬化接着剤混合物を上記空間に入れ、未硬化接着剤混合物を硬化する。
【００１４】
本発明の種々の他の特徴及び利点は以下の詳細な説明と図面から明らかになるであろう。
【００１５】
図面は本発明を実施するうえで現在考えられる好ましい実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態にしたがって配合し、製造した接着剤／封止材を用いた半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図２】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図３】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図４】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図５】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図６】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図７】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図８】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図９】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１０】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１１】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１２】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１３】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態にしたがって接着剤／封止材を製造する方法を示すフローチャートである。
【図１５】エポキシ接着剤及び／又はモールド成形封止材を製造する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態は、高い絶縁破壊電圧及び低い寄生インダクタンスをもつ半導体デバイスパッケージ用の接着剤／封止材並びにこのような半導体デバイスパッケージの形成方法を提供する。本発明の接着剤／封止材の配合は、低粘度、部分硬化能力、低表面張力、低応力、可使時間、室温でのゲル化性、所望のレーザー波長でレーザアブレーション能力、所望のガラス転移温度を設定・制御する能力、良好な絶縁特性などの特定の要求を満たす。本発明の半導体デバイスパッケージは、半導体デバイスのエッジを異なる厚さの複数の絶縁層を用いてパッシベートし、半導体デバイスの上及び下表面に電気インタコネクトシステムが形成されるように製造する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施形態を組み入れた半導体デバイスパッケージ１０を示す。半導体デバイスパッケージ１０は、ダイ、ダイオード又は他の電子デバイスの形態とすることができる半導体デバイス１２を内部に含む。半導体デバイス１２は、例えば高電圧半導体ダイオード、具体的には逆方向のバックバイアスをもつ光ダイオードの形態である。図１に示すように、半導体デバイス１２は台形の形状をもつことができるが、半導体デバイス１２に他の形状及び構成、例えば長方形を想定できることは理解される。さらに、半導体デバイス１２の形状及び寸法に関して、半導体デバイス１２は、例えば、最大４０ｍｍ又はそれ以上の厚さ／高さをもつ「厚い」デバイスの形態であることは理解される。
【００１９】
半導体デバイス１２は、半導体材料、例えばケイ素、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム又はその他の半導体材料から形成した基板１４を含み、半導体材料に不純物を添加して、片側にｎ型半導体とよばれる、負の電荷キャリヤ（電子）を含有する領域、そして反対側にｐ型半導体とよばれる、正の電荷キャリヤ（正孔）を含有する領域を形成する。これらの２つの領域間の基板内部の境界は、ＰＮ接合とよばれ、そこで、ダイオードの作用が起こり、基板が、ｐ型側（即ち、アノード）からｎ型側（即ち、カソード）の方向に電流（普通の意味）を導くが、逆方向に導くことはない。半導体デバイス１２は、「高電圧」デバイスといわれ、デバイスは電圧３ｋＶ以上で作動し、約１０ｋＶ超える電圧も想定している。
【００２０】
複数の金属堆積回路及び／又は接続パッド（即ち、端子）１６が基板上に形成され、Ｐ及びＮ領域のそれぞれに取り付けられ、これらによって半導体デバイス１２に電気接続を形成することができる。図１に示すように、回路／接続パッド１６は、基板の表面１８、２０上に形成され、半導体デバイス１２の２つの表面と電気接続を形成できるようにする。
【００２１】
また、半導体デバイスパッケージ１０には、基板１４及び金属堆積回路／接続パッド１６を覆うように半導体デバイス１２の表面１８、２０及びエッジ２４の周囲に形成した第１パッシベーション、即ち絶縁層２２がある。第１パッシベーション層２２は、本発明の一実施形態にしたがって形成した接着剤を含んでもよい、例えば窒化ケイ素、酸化ケイ素又は他の適当な絶縁材料の高性能フィルムの形態であり、第１パッシベーション層２２は均一な厚さをもつように半導体デバイス１２に適用される。本発明の一実施形態によれば、第１パッシベーション層２２はプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて１〜２μｍ程度の厚さをもつように適用される。したがって、以下に詳しく説明するように、第１パッシベーション層２２は、半導体デバイス１２のエッジ２４をパッシベートするとともに、例えば半導体デバイスパッケージ１０の製造プロセス工程（例えば、エッチング、積層など）時に基板１４の表面及び金属堆積回路／接続パッド１６を保護するように働く。
【００２２】
図１に示すように、半導体デバイス１２の金属回路／接続パッド１６に隣接する位置で第１パッシベーション層２２の一部を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ＝ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）などで除去してこれらの回路／接続パッド１６に電気インタコネクトを形成できるようにする。半導体デバイスパッケージ１０が光学活性なデバイスの形態である本発明の一実施形態においては、第１パッシベーション層２２は、光を通過させるように光学的に透明であるが、半導体デバイスパッケージ１０の光学窓２８の保護も提供する。しかし、半導体デバイス１２は光学活性なデバイスではないデバイス／ダイオードの形態にすることができ、したがって例示の実施形態が、光学窓２８をもつ必要はなく、また光学的に透明なパッシベーション層の使用も必要でない場合があることは理解される。
【００２３】
第１パッシベーション層２２は、半導体デバイス１２のエッジ２４をパッシベーションするように働き、半導体デバイス上に形成した金属回路／接続パッド１６に保護被覆を提供するが、第１パッシベーション層２２（即ち、窒化／酸化ケイ素の皮膜）の薄さはやはり非常に大きな電圧を保持するのに不十分であることは理解される。したがって、半導体デバイスパッケージ１０は、第２パッシベーション、即ち絶縁層３０を含んでもよく、第２パッシベーショ層３０は、第１パッシベーション層２２の上に適用され、半導体デバイス１２のエッジ２４上に延在し、所望により、第２パッシベーション層３０の形態に応じて接着剤層（図示せず）がその間に含まれてもよい。図１に示すように、第２パッシベーション層３０は、高い絶縁耐力を提供し、半導体デバイスパッケージ１０の絶縁破壊電圧を増加するように、第１パッシベーション層２２に比べるとより厚い絶縁材料の層又は皮膜として適用される。本発明の一実施形態によれば、第２パッシベーション層３０は、１〜２ｍｍ以下の厚さにすることができ、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤から形成することができる。
【００２４】
第１パッシベーション層２２を形成するのに用いる窒化物及び酸化物は数μｍより大幅に厚くは適用できないことが多いので、第２パッシベーション層３０を第１パッシベーション層２２と同様な材料又は異なる材料、即ちすでに適用済みの窒化物／酸化物フィルムの第１パッシベーション層２２に良好な適合性（即ち、密着）をもつ材料から形成することができる。したがって、第２パッシベーション層３０はポリイミド、エポキシ、パリレン、シリコーンなどの材料から形成することができる。第２パッシベーション層３０は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、Ｕｐｉｌｅｘ（登録商標）、ポリスルホン材料（例えば、Ｕｄｅｌ（登録商標）、Ｒａｄｅｌ（登録商標））又は別のポリマーフィルム、例えば液晶高分子（ＬＣＰ）又はポリイミド材料から形成した予備成形積層シート又はフィルムの形態とすることができる。本発明の一実施形態によれば、第２パッシベーション層３０は、以下の図１４で説明するアミン−イミド硬化剤を用いて硬化するエポキシ樹脂を用いて形成される。或いは、以下に詳細に説明するように、第２パッシベーション層３０は、液状であり、スプレーコート適用法、モールド成形法又は選択的堆積法（即ち、「直接描画」）の１つにより適用することができる。第２パッシベーション層３０が積層形態、液状又はこれらの組合せで適用した絶縁材料から形成されるいずれの場合も、第２パッシベーション層３０は、厚さが、所望の／必要な絶縁耐力に十分であるが半導体デバイス１２のインダクティブループを過度に増加しないように制御して半導体デバイス１２のエッジ２４上に適用される。したがって、第２パッシベーション層３０の典型的な厚さは、例えば、必要な絶縁破壊強度１０００ボルト毎に約１０〜５０μｍの範囲である。
【００２５】
したがって、第１パッシベーション層２２は、窒化物、酸化物又は他の既知の絶縁体を含有して絶縁耐力を向上することができ、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤／封止材から形成することができる。第２パッシベーション層３０は同様な材料から製造できる。したがって、本発明によれば、層２２、３０のどちらか又は両方は、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤／封止材から形成することができる。
【００２６】
さらに図１に示すように、本発明の一実施形態によれば、ベース絶縁層４２を半導体デバイス１２の表面１８に適用して、一層厚い絶縁層を半導体デバイスの周囲全体に形成する（即ち、第２パッシベーション層３０及び層４２の組合せを半導体デバイス１２の周囲に形成する）ようにする。一実施形態によれば、絶縁層４２は、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤／封止材から形成される。第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０のそれぞれ、並びにベース絶縁積層４２及びベース絶縁積層４２に固定した絶縁フィルムの追加の積層シート３８を選択的にパターニングして複数のビア及び／又は開口部３４をそこに形成する。ビア／開口部３４は、半導体デバイス１２上に形成した金属堆積回路／接続パッド１６に対応する位置で形成され、回路／接続パッド１６を露出するようにする。本発明の一実施形態によれば、半導体デバイス１２へ第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０、ベース絶縁積層４２及び絶縁フィルム３８を適用した後にレーザーアブレーション又はレーザードリルプロセスを行うことにより第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０、ベース絶縁積層４２及び絶縁フィルム３８を貫通してビア／開口部３４が形成される。本発明の一実施形態によれば、レーザーアブレーションを波長３５０ｎｍをもつレーザーを用いて行い、第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０及びベース絶縁層４２の１つ又はすべてを形成するのに用いる接着剤を特に波長３５０ｎｍのレーザーエネルギーに合わせた感度をもつように配合する。或いは、レーザーアブレーション又はレーザードリルプロセスを行うことにより第２パッシベーション層３０及び／又は絶縁積層４２、３８にビア／開口部３４を予備成形し、その後第１パッシベーション層２２上にこれらを特に波長３５０ｎｍのレーザーエネルギーに合わせた感度をもつ接着剤を再び用いて適用することができる。ビア／開口部３４が第２パッシベーション層３０及び絶縁積層４２、３８を貫通して予備ドリル加工される一実施形態では、独立の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスを行ってビア／開口部３４を第１パッシベーション層２２から回路／接続パッド１６まで下方に拡張することができる。本発明のさらなる実施形態によれば、プラズマエッチング、光画定（ｐｈｏｔｏ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）、機械的ドリル法などの他の方法によりビア／開口部３４を形成することができることも理解される。
【００２７】
半導体デバイス１２上でビア／開口部３４から回路／接続パッド１６まで下方に延在する金属インタコネクト３６がそれぞれのビア／開口部３４内部に形成される。したがって、金属インタコネクト３６は回路／接続パッド１６への直接金属及び電気接続を形成し、金属インタコネクトがきっちりと詰まった密な配置で形成される。金属インタコネクト３６は、スパッタリング、電気メッキ法などにより金属層／材料を適用し、その後適用した金属材料をパターニングして所望の形状をもつ金属インタコネクト３６にすることにより形成される。金属インタコネクト３６を形成するには、スパッタリング法によりチタン密着層及び銅シード層を適用し、その後、追加の銅をその上に電気メッキして金属インタコネクト３６の厚さを増加させる。図１に示すように、半導体デバイス１２の表面２０では、銅メッキの金属インタコネクト３６は、半導体デバイス１２の回路／接続パッド１６からビア／開口部３４を通り、半導体デバイス１２のエッジ２４を越える第２パッシベーション層３０の外表面にわたって延在し、半導体デバイス１２のエッジ２４を越えて延在する領域のインタコネクト３６が、ベース絶縁積層４２に固定した絶縁フィルムの追加の積層シート３８上に形成される。半導体デバイス１２の表面１８では、銅メッキの金属インタコネクト３６は、半導体デバイス１２の回路／接続パッド１６からベース絶縁積層４２及び絶縁フィルム３８に形成したビア／開口部３４を通り、絶縁フィルム３８の外表面をわたって延在し、インタコネクト３６が、フィルム３８上の半導体デバイス１２のエッジ２４を越え、表面２０上に形成したインタコネクト３６とは反対側のフィルム３８の側面上まで延在して、そこから電気的に絶縁するようにする。
【００２８】
有利なことに、半導体デバイスパッケージ１０の構造は、高い絶縁破壊電圧及び低いインダクタンスループをもつパッケージになる。即ち、第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０及びインタコネクト３６の配置は、１０ｋＶの高い絶縁破壊電圧を与え、それらの厚さが半導体デバイスパッケージ１０のアノードとカソード間の寄生インダクタンスも減少するように制御することができる。半導体デバイスパッケージ１０の構造により、向上した／効率的な動作周波数での半導体デバイスパッケージ１０の動作が可能になり、スイッチングタイムが短縮し、その後の信号伝送のための信号強度（例えば、フーリエ処理用の方形波パルスの発生）が向上する。
【００２９】
図２〜１０を参照して、半導体デバイスパッケージ１０の製造方法の種々のプロセス工程を説明する。図２に示すように、半導体デバイスパッケージ１０のビルドアッププロセスでは、まず第１パッシベーション、即ち絶縁層２２を半導体デバイス１２上に適用する。第１パッシベーション層２２を半導体デバイス１２の表面１８、２０及びエッジ２４の周囲に形成して、半導体デバイスの基板１４及び金属堆積回路／接続パッド１６を覆うようにする。第１パッシベーション層２２は、埋め込まれた材料、例えば窒化ケイ素、酸化ケイ素などを含有する、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤の形態にすることができ、これを均一な厚さをもつように半導体デバイス１２に適用する。本発明の一実施形態によれば、第１パッシベーション層２２はプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて１〜２μｍ程度の厚さをもつように適用される。したがって、第１パッシベーション層２２は、半導体デバイス１２のエッジ２４をパッシベートするとともに、基板１４の表面１８、２０及び金属堆積回路／接続パッド１６を保護するように働く。
【００３０】
図３を参照すると、ビルドアッププロセスの次の工程では、第１パッシベーション層２２を適用した半導体デバイス１２を接着剤層４０及び積層／フィルムの形態の付随するベース絶縁層４２に置く。図３に示すように、半導体デバイス１２を接着剤層４０及び絶縁層４２上に置き、半導体デバイス１２の表面１８が層４０、４２に固定され、表面２０が露出した状態にする。絶縁層４２は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、Ｕｐｉｌｅｘ（登録商標）、ポリスルホン材料（例えば、Ｕｄｅｌ（登録商標）、Ｒａｄｅｌ（登録商標））又は別のポリマーフィルム、例えば液晶高分子（ＬＣＰ）、ポリイミド材料などの多数の絶縁材料の１つから形成することができる。本発明の一実施形態によれば、絶縁層４２は、以下の図１４で説明するアミン−イミド硬化剤を用いて硬化するエポキシ樹脂を用いて形成する。接着剤層４０及びベース絶縁積層４２上に半導体デバイス１２を置いたら、接着剤４０を硬化して絶縁積層４２上に半導体デバイス１２を固定する。
【００３１】
ビルドアッププロセスは、続いて半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４に別の絶縁、即ちパッシベーション層（即ち、第２パッシベーション層）を適用する。図４〜７に示し以下に説明するように、このような絶縁層は、絶縁材料の予備成形積層シート又はフィルム層の適用により、或いはスプレーコート適用法、モールド成形法又は選択的堆積法（即ち、「直接描画」）での液状絶縁材料の適用によるなどの幾つかの適用法のひとつによって適用できることは理解される。
【００３２】
図４Ａ〜４Ｃを参照すると、絶縁材料４４は半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に適用され、接着剤層４６（例えば、Ｂ段階、タック性の接着剤）がそれらの間に介在して絶縁材料のシート４４を半導体デバイス１２に固定する。図４Ａに示すように、絶縁シート４４の厚さは第１パッシベーション層２２より厚く、絶縁シート４４の厚さが半導体デバイス１２に必要な絶縁破壊強度に基づき決定され、制御される。一般に、絶縁シート４４の厚さは、必要な絶縁破壊強度１ｋＶ毎に約１０〜５０μｍの範囲である。一実施形態によれば、絶縁シート４４及び接着剤層４６の代わりに、組成及び製造方法が本発明の実施形態にしたがうエポキシ又は封止材が設けられる。
【００３３】
図４Ａに示すように、絶縁材料４４が積層シートの形態で半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に適用されたとき、空間又はボイド４８が半導体デバイス１２のエッジ２４付近に残ることがあり、これを「テンティング」とよぶ。図４Ｂに示すように、このボイド４８をビルドアッププロセスの次の工程でエポキシ又はポリイミド材料５０で充填し、続いて硬化する。エポキシ又はポリイミド材料５０は、組成及び製造方法が本発明の実施形態にしたがうエポキシ、即ち封止材である。ボイド４８はエポキシ／ポリイミド５０で一端から充填され、もう一方の端に通気孔（図示せず）が設けられて空気を外に出す。テンティングが認められない場合、図４Ｂに示す工程は必要でないことは理解される。
【００３４】
図４Ｃを参照すると、半導体デバイスパッケージ１０の電気的な要求（即ち、絶縁耐力のさらなる増加）に応じて半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に絶縁材料の追加の積層シート５２を適用することができ、或いは材料５２の代わりに、組成及び製造方法が本発明の実施形態にしたがうエポキシ又は封止材を用いてそこに追加の層を設けてもよい。したがって、追加の絶縁材料５２は、絶縁シート４４の上部に位置することができ、材料５２がシートである一実施形態では、接着剤層５４が間に介在してシート４４と５２を固定する。図４Ｃには示さないが、必要ならばさらに追加のシート又は別の絶縁材料を半導体デバイス１２の表面２０に適用することができる。
【００３５】
図５を参照すると、本発明の別の実施形態によれば、液状絶縁材料４１は、半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上にスプレーコート適用法により適用される。一実施形態によれば、液状絶縁材料は、以下の図１４で説明するアミン−イミド硬化剤を用いて硬化するエポキシ樹脂を用いて形成する。液状絶縁材料を、形成後、半導体デバイス１２上にスプレーして、第１パッシベーション層２２より厚い絶縁層５８を形成する。絶縁層５８の厚さは、半導体デバイス１２に必要な絶縁破壊強度に応じて決定され、制御される。前述のように、絶縁層５８の厚さは必要な絶縁破壊強度１ｋＶ毎に約１０〜５０μｍの範囲である。絶縁層５８の所望の厚さ及び幾何形状に応じて、複数回のスプレーコート工程を行うことが必要なこともある。
【００３６】
図６Ａ〜６Ｃを参照すると、本発明の別の実施形態によれば、液状絶縁材料は、得られる絶縁層の形状及び厚さを制御するモールドを用いて半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に適用される。図６Ａに示すように、半導体デバイス１２及び絶縁層４２を反転して、半導体デバイス１２が下向きになるようにする。その後、半導体デバイス１２をその下に位置するモールド６０に入れ、半導体デバイス１２をモールド６０内部で、例えばモールド６０の中心に形成された突出部６２により適所に保持し、半導体デバイス１２とモールド６０間に空間を形成するようにする。モールド６０内の半導体デバイス１２の正確な位置調整は、例えばピン位置調整機構（図示せず）によって実現することができる。図６Ｂに示すように次の工程で、モールド６０を液状絶縁材料６４、例えば本発明の実施形態にしたがって形成し、以下の図１４で説明するエポキシ又はポリイミドで充填する。即ち、液状絶縁材料をモールドに設けた充填ポート（図示せず）から半導体デバイス１２とモールド６０間の空間に注入する。通気ポート（図示せず）もモールドに設けて絶縁材料６４の注入を可能にする。液体絶縁材料６４でモールド６０を充填したら、絶縁材料を硬化し、モールドを取り外して、図６Ｃに示すように、半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に完成した絶縁層６６を形成する。モールド６０がＴｅｆｌｏｎ（登録商標）又は同等材料で構成された場合、半導体デバイス１２をモールドから取り外すとき、絶縁層６４がモールド６０に付着しない。
【００３７】
図７を参照すると、本発明の他の実施形態によれば、液状絶縁材料４５は、選択的堆積法、即ち「直接描画」法によって半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に適用される。半導体デバイス１２上への絶縁材料４５の直接描画では、プログラム可能なディスペンス手段（図示せず）を用いて絶縁材料４５をディスペンスし、ディスペンス手段が液状の絶縁材料のライン又はドット７０を堆積させる。例えば、プログラム可能なディスペンス手段は、インクジェット印刷タイプの装置の形態とすることができ、この装置は選択的に液状の絶縁材料４５のライン又はドット７０を堆積させることができる。ライン／ドット７０を描いて半導体デバイス１２の必要な部分の被覆を得、またライン／ドット７０を多層に適用して絶縁材料に必要な幾何形状及び厚さを得ることができる。その後、適用された絶縁材料のライン／ドット７０を硬化してパッシベーションを完成する。
【００３８】
図８を参照すると、第２絶縁、即ちパッシベーション層（以下通常、３０で示す）を半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に、図４〜７の実施形態に示し、説明する方法の１つにより適用したら、半導体デバイスパッケージ１０のビルドアッププロセスは、続いて第２パッシベーション層３０のアブレーションを行う。即ち、場合によっては第２パッシベーション層３０の正確な所望の幾何形状／厚さが得られず、プロファイルへの若干の変更を行うことが必要となることがあるのは理解される。１つの方法では、レーザーアブレーション又は類似方法を用いて余分な材料をアブレーションし、パッシベーション層３０の必要なプロファイルを得る。したがって、本発明のエポキシ／封止材の配合に由来する多くの有効な特性の中で、以下にさらに説明するように、パッシベーション層３０をレーザーでアブレーションできるようにすることが望ましい。典型的なアブレーション用レーザーには波長３５０ｎｍをもつコヒーレント光ビームがある。したがって、本発明によれば、説明するように、本発明のパッシベーション層、この場合、第２パッシベーション層３０のために、特に３５０ｎｍでのレーザーアブレーションに的を絞った感度をもつエポキシ／封止材が配合される。即ち、高い絶縁耐力材料が望ましく、ビアを形成するのにレーザーアブレーションを行うことができる前述のチップアセンブリにおいて、本発明の実施形態を用いて、材料が３５０ｎｍでのアブレーションに対して特定の感度をもつようにすることができる。図８に示すように、台形の半導体デバイス１２と整合するようにパッシベーション層３０を台形であるように示すが、パッシベーション層３０及び半導体デバイス１２の両方に対して別の形状及び構成、例えば長方形が想定できることは理解される。レーザーアブレーション又は別の方法を用いた第２パッシベーション層３０の厚さ及び／又は幾何形状の変更は、前述の絶縁材料適用方法、例えば積層適用法（図４Ａ〜４Ｃ）、スプレーコート適用法（図５）、モールド成形適用法（図６Ａ〜６Ｃ）又は直接描画適用法（図７）のいずれでも行うことができる。したがって、前述の絶縁材料のいずれも本発明の実施形態にしたがって製造でき、特に余分な材料をレーザーアブレーションすることが望ましい適用方法ではそうである。しかし、絶縁材料の半導体デバイス１２上への最初の適用で所望の幾何形状の第２パッシベーション層３０が得られる場合（特にモールド成形適用法又は直接描画適用法を用いるときに想定される）、第２パッシベーション層３０をアブレーションして第２パッシベーション層３０の厚さ及び幾何形状を変化させる必要がないことは理解される。
【００３９】
さらに図８に示すように、半導体デバイス１２は、半導体デバイス１２のエッジ２４に沿う所望のプロファイルの第２パッシベーション層３０を超えて延在する絶縁積層（及び付随の接着剤層）の一部を除去するように「トリミング」される。図８に示す本発明の実施形態によれば、ベース絶縁積層４２及び接着剤層４０の一部は半導体デバイス１２から、例えばレーザーアブレーションにより、本発明の実施形態にしたがって説明した絶縁材料を用いることによりトリミングされる。しかし、半導体デバイス１２のエッジ２４に沿う所望のプロファイルの第２パッシベーション層３０を超えて延在する、例えば図４Ｃに示す絶縁積層５２（及び接着剤層５６）のような追加の絶縁積層もトリミングできることは理解される。半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４の周囲に形成された絶縁材料からの余分な材料の除去と同様に、半導体デバイス１２のエッジ２４に沿う所望のプロファイルの第２パッシベーション層３０を超えて延在する絶縁積層４２のトリミングを行って半導体デバイス１２に取り付けた絶縁層４２の残りの部分が所望の形状となるようにすることができる。したがって、図８の実施形態では、ベース絶縁積層４２からの半導体デバイス１２のトリミングは、半導体デバイス１２の周囲の第２パッシベーション層３０を全体として台形に維持するような角度で行う。
【００４０】
図９を参照すると、第２パッシベーション層３０を成形し、ベース絶縁層４２から半導体デバイス１２をトリミングすると、パッシベート半導体デバイス７２が形成される。その後、パッシベート半導体デバイス７２を接着剤層７６により絶縁シート（例えば、ポリイミドシート）７４に取り付ける。図９に示すように、絶縁シート７４は、半導体デバイス１２の寸法にほぼ対応する窓７８を、あらかじめ切り取って開けてある。しかし、絶縁シート７４を連続シート（即ち、窓をあらかじめ切り取っていない）の形態にすることもでき、続いて、絶縁シート７４上にパッシベート半導体デバイス７２を配置した後、窓をそこに形成できることは理解される。
【００４１】
パッシベート半導体デバイス７２を絶縁シート７４に固定したら、半導体デバイスパッケージ１０のビルドアッププロセスは、図１０〜１３に示すパターニング及びインタコネクト工程に続く。これらのビルドアップ工程に関しては、半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に第２パッシベーション層３０を適用するのに用いる方法によって、パッシベーション層３０をパターニングし、半導体デバイス１２の上部及び下部に電気インタコネクトを形成するのに必要な正確な工程が決まることは理解される。パターニング及びインタコネクト工程で用いる正確なビルドアッププロセス工程のこのような変化を以下に取り上げる。
【００４２】
図１０を参照すると、ビア及び接触部（即ち、開口部）３４を第１パッシベーション層２２及び第２パッシベーション層３０に形成して半導体デバイス１２の回路／接続パッド１６へのアクセスを確保するようにする。半導体デバイス１２上の回路／接続パッド１６に対応する位置にビア／開口部３４を形成し、ビア／開口部３４がそれらの回路／接続パッド１６上に形成した第１パッシベーション層２２に至るように形成する。本発明の実施形態によれば、ビア／開口部３４は、レーザーアブレーション又はレーザードリル法、プラズマエッチング、光画定又は機械的ドリル法により形成することができる。第２パッシベーション層３０を図４Ａ〜４Ｃに示す、１つ又は２つ以上の絶縁積層／シート、例えばシート４４、５２の形態で適用する本発明の一実施形態では、ビア／開口部３４は、半導体デバイス１２に適用した絶縁層及び接着剤層に機械的ドリル加工をすることができる。図５〜７に示すようにスプレーコート、直接描画又はモールド成形により第２パッシベーション層３０を適用する本発明の一実施形態では、レーザーアブレーション又はレーザードリル並びに組成及び製造方法が本発明の実施形態にしたがう絶縁材料を用いて、パッシベーション層３０のデバイス１２へのインタコネクト形成が必要な領域にビア／開口部３４を形成することができる。しかし、第２パッシベーション層３０の適用方法によっては、その後に第２パッシベーション層３０にビア／開口部３４をアブレーション又はドリル加工する必要がないことは理解される。例えば、モールド成形又は直接描画法を用いて絶縁材料を適用した場合、１つ又は２つ以上のビア／開口部３４がすでに第２パッシベーション層３０に形成されていることがある。
【００４３】
パターニング／インタコネクトプロセスの次の工程では、図１１に示すように、ビア／開口部３４はさらに、ビア／開口部３４に対応する位置で回路／接続パッド１６上に存在する第１パッシベーション層２２を除去することにより、半導体デバイス１２上の回路／接続パッド１６にまで拡張させる。半導体デバイス１２の金属回路／接続パッド１６に隣接する第１パッシベーション層２２は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により除去することができるが、別の適当な方法も使用できることが想定される。第１パッシベーション層２２を除去することによりビア／開口部３４を拡張すると、半導体デバイス１２の回路／接続パッド１６が露出して、これらの回路／接続パッドへ電気インタコネクトを形成できるようになる。
【００４４】
回路／接続パッド１６までのビア／開口部３４の形成を完了したら、ビア／開口部３４を（例えば、ＲＩＥ脱すす法により）清浄化し、その後、図１２に示すように金属堆積してインタコネクト３６を形成する。金属インタコネクト３６は、典型的にスパッタリング及び電気メッキ適用法の組合せにより形成される。まずスパッタリング法により、例えば、チタン密着層及び銅シード層を適用し、続いて電気メッキ法で銅の厚さを所望のレベルまで増加することができる。適用した金属材料をその後パターニングして所望の形状の金属インタコネクト３６にする。図１２に示すように、金属インタコネクト３６は、半導体デバイス１２上の回路／接続パッド１６への直接金属及び電気接続を形成する。金属インタコネクト３６は、半導体デバイス１２の回路及び／又は接続パッド１６から、ビア／開口部３４を通り、半導体デバイス１２の反対表面１８、２０の端から端まで延在する。金属インタコネクト３６はさらに、例えば絶縁シート７４上で銅メッキの形態で、絶縁シート７４の両反対表面上で半導体デバイス１２のエッジ２４を越えて延在する。
【００４５】
半導体デバイス１２が光ダイオード（即ち、光スイッチング機能をもつダイオード）の形態である本発明の一実施形態によれば、さらにパターニング工程を行ってベース絶縁層４２の余分な部分８０を除去する。図１３に示すように、ベース絶縁シート４２の一部８０及び接着剤層４０はパッシベート半導体デバイス７２の表面１８からアブレ−ションで取り除かれ、金属回路／接点１６がアブレ−ション用のバックストッパ又はマスクとして働く。こうして、光を光ダイオード１２に到達させる開口窓８２がパッシベート半導体デバイス７２の表面１８上に形成される。このような実施形態では、第１パッシベーション層２２は、光を透過させ、半導体デバイスパッケージ１０の光学窓８２の保護も提供する光学的に透明な反射防止材料で構成することは理解される。
【００４６】
前述の図面全体、即ち図１の半導体デバイスパッケージ及び図２〜１３のデバイスの製造及びビルドアップの各段階で説明したように、本発明の一実施形態による組成物と、本発明の別の実施形態による組成物の製造方法とを包含する絶縁層、即ちパッシベーション層を設ける。
【００４７】
したがって、本発明の一実施形態による接着剤は、以下の有効な特性を有する。
・小さい許容差でのモールドへの充填を可能にし、接着剤を積層用接着剤として用いる方法では絶縁フィルム上へのスピンコートも可能にする低い粘度。
・積層のためにフィルム上にスピンコートした場合、接着剤を「部分硬化」し、したがって積層時の接着剤の流動特性を制御し、それによりチップ外周部に所望の絶縁体厚さを実現する能力。
・モールド成形及び積層両方で、無ボイドで封止を可能にする低表面張力。表面を「濡らす」ことにより、ボイドをなくし、積層に適切な滑らかなスピンコートフィルムを与え（無プルバック、無フィッシュアイ）、これは構成要素を絶縁フィルムに実装する場合（ＣＯＦ＝チップオンフレックス）のアンダーフィルとして材料を用いるときにも有効であり、或いは（アンダーフィルを）濡らし、低応力で硬化する能力はボイド及び反りなしでフレックス上に構成要素を封止することを可能にする。
・大型チップの反りを抑制する低応力（即ち、最小の硬化時収縮及び小さい貯蔵弾性率）。モールド成形、積層、アンダーフィルなどに有効である。
・樹脂及び硬化剤を混合後、脱泡し、モールドに適用及び／又はフィルム上にスピンコートし、その後積層を行うのに妥当な（＞１時間）可使時間。
・室温又は低温（£６０℃）で実質的に硬化（又はゲル化）する能力（これは無ボイドモールド成形及び／又は積層を可能にする。高温では、接着剤成分の蒸気圧が増加してそれがボイドを引き起こすからである。「実質的に」硬化が完了したら、ボイド形成及び／又はさらなる流出の心配をすることなく高温に加熱して硬化を完了することが可能である。）。
・チップの選択した場所の材料をレーザーアブレーションするのに十分な約３５０ｎｍでの吸収。
・アブレーション時のエポキシの膨張及び／又は液化を抑制するのに十分に高いガラス転移温度（Ｔｇ）。
・高周波／低損出動作に必要な高電圧動作環境に耐える絶縁特性。
【００４８】
低分子量のアミン基末端ポリイミドオリゴマーを合成し、脱泡し、脂環式アミン化合物に添加して、特定のアミン当量をもつ、本発明の液状アミン硬化剤を得る。この材料は、液状エポキシ樹脂と混合すると、チップ封止、積層用接着剤などに有効な低粘度溶液を形成する。このブレンドは、室温で数時間以内にゲル化し、熱にさらすと完全に硬化する。本発明のポリイミド含有エポキシブレンドは、材料の３５０ｎｍでの吸収を増加し、波長３５０ｎｍのレーザーでのきれいなレーザーアブレーションパターニングを可能にする。
【００４９】
アミン硬化剤は、トリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物のブレンドである。アミン硬化剤は、過剰なジアミンブレンドに二無水物を添加し、加熱してイミド化の水を除去することにより製造する。最終生成物は、低分子量（ＭＷ）のアミン基末端イミドオリゴマー及び若干の遊離ジアミンを含有する。このようにして、イミド結合が存在するため強く吸収するが、室温でエポキシ樹脂と混合するのに十分な低い粘度を有する硬化剤を提供する。イミドオリゴマーは、最終硬化ブレンドの熱的及び電気的性質も向上し、硬化時の収縮も低減する。
【００５０】
アミン硬化剤と用いる一実施形態のエポキシ樹脂は、液状脂環式化合物などのジエポキシである。一実施形態では、脂環式化合物はＡｒａｌｄｉｔｅ（登録商標）ＣＹ１８４（Ａｒａｌｄｉｔｅはスイス国、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ社の登録商標である）であり、所望により、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦ樹脂と混合する。このような製品は典型的に使用前に蒸留して必ず高純度（低ハロゲン含量）にする。それらはグリシジルエポキシであるので、すべてアミン硬化剤とよく反応する。
【００５１】
エポキシ封止材の最終混合時に少量のＺｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＮ−１００非イオン性フルオロ界面活性剤（ＺｏｎｙｌはＤｕＰｏｎｔ社（デラウェア州法人）の登録商標である）も含有させる。この材料はエポキシブレンドと基板間の界面での表面張力を下げ、濡れ性のよい、滑らかな皮膜を提供する。
【００５２】
以下、図１４の方法１００を参照して、本発明の一実施形態にしたがってこの接着剤を製造する方法を説明する。
【００５３】
丸底反応フラスコに以下の反応物質を入れる。
・８０ｇの４，７，１０−トリオキサトリデカン−１，１３−ジアミン（トリオキサジアミンともいう、ＭＷ＝２２０ｇ／ｍｏｌ）（工程１０２）
・８０ｇのビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン（ジアミノジシクロヘキシルメタン又はビス−ＰＡＣＭともいう、ＭＷ＝２１０ｇ／ｍｏｌ）（工程１０４）
・１．０ｇの２，４−ジアミノトルエン（トルエンジアミン又はＴＤＩともいう、ＭＷ＝１２２ｇ／ｍｏｌ）（工程１０６）
・３２ｇの４，４−ビスフェノールＡ二無水物（ビスフェノールＡ二無水物又はＢＰＡＤＡともいう、ＭＷ＝５２０ｇ／ｍｏｌ）（工程１０８）。
【００５４】
工程１１０で、混合物を部分真空（約５０トル）下で攪拌しながら加熱して無水物基とアミンとを縮合イミド化反応させ、水の形成をもたらす。約１時間加熱する過程で、イミド化の水は反応物質からジアミン反応物質の一部とともに約１６０℃〜１９０℃の範囲の温度で留去１１２される。２．２ｇの水及びそれぞれ３２ｇのトリオキサジアミン及びビス−ＰＡＣＭからなる約６６ｇの蒸留物が得られる。この蒸留混合物を捨て、アミン−イミド混合物１１４を得る。
【００５５】
アミン−イミド混合物に以下の材料を添加する。
・２０ｇの３，３'−ジメチル−４，４'ジアミノジシクロヘキシルメタン（ジメチルビ
ス−ＰＡＣＭともいう、ＭＷ＝２３８ｇ／ｍｏｌ）（工程１１６）
ブレンド後、アミン硬化剤混合物が完成１１８し、室温で約１０，０００センチポアズの粘度をもつ透明な黄色液体を得る。図１５を参照すると、以下の処方を用いてエポキシ接着剤及び／又はモールド成形封止材をこのアミン混合物で製造２００する。
・２．２ｇのアミン／イミド硬化剤（上記のように製造し、工程１１８で完成する）（工程２０２）
・５．０ｇの１，２−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジル（脂環式ジエポキシともいう、ＭＷ＝２８４ｇ／ｍｏｌ）（工程２０４）
・０．０２ｇのＺｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＮ−１００フルオロ界面活性剤。Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＮ−１００は、溶剤を含有しない水溶性のエトキシ化非イオン性フルオロ界面活性剤である（工程２０６）。
【００５６】
上記材料を小さい混合容器で混合又はブレンド２０８し、ディスペンスチューブに注ぎ、真空下４０℃で約３０分間脱泡２１０する。得られたブレンドは、室温まで放冷したとき、約２５００センチポアズの粘度をもち、使用２１２のための約１時間は安定であり、その後、硬化のため粘度がゆっくり増加する。エポキシブレンドの最終硬化は一般に、１５時間室温で硬化し、その後２時間かけて１８０℃に加熱し、その温度で３０分間留まらせることにより達成される。示差走査熱量測定法で測定した硬化エポキシのガラス転移温度（Ｔｇ）は８０℃である。
【００５７】
組成を変更して、ガラス転移温度（Ｔｇ）を上昇させたり（４，４−ビスフェノールＡ二無水物及び／又はビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン）を追加）、吸光度を増加させたり（ジアミノトルエンを追加）、粘度を低減させたり（４，７，１０−トリオキサトリデカン−１，１３−ジアミンを増加）、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなどの促進剤を添加することにより硬化を加速したりすることができる。また、エポキシ部分は、一部又はすべての液体エポキシ樹脂をビスフェノールＡジエポキシ、ビスフェノールＦジエポキシ、エポキシノボラック、グリシジルエーテルジエポキシなどの樹脂又は樹脂の組合せと置き換えることにより変更することができる。当業界で既知のように、ビスフェノール及びノボラックエポキシ樹脂は脂環式ではなく、芳香族含有樹脂であり、グリシジルエーテル樹脂は脂肪族であるが、脂環式ではない。本発明の目的は、封止材、アンダーフィル及び接着剤として用いることができ、混合及び硬化で上記すべての要求を満たす液状エポキシブレンドを得ることである。
【００５８】
本発明の一実施形態によれば、接着剤はエポキシ樹脂及び硬化剤を含有する。硬化剤は、トリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含有する。
【００５９】
本発明の別の実施形態によれば、接着剤の製造方法では、複数反応物質を混合して硬化剤を形成し、上記反応物質はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含み、硬化剤をエポキシ樹脂と混合して未硬化接着剤混合物を形成し、未硬化接着剤混合物を硬化する。
【００６０】
本発明の他の実施形態によれば、半導体デバイスパッケージの形成方法では、材料に対して半導体デバイスを半導体デバイスの表面と上記材料間に空間を形成するように配置し、複数の反応物質を混合して硬化剤を形成し、上記反応物質はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含み、硬化剤をエポキシ樹脂と混合して未硬化接着剤混合物を形成し、未硬化接着剤混合物を上記空間に入れ、未硬化接着剤混合物を硬化する。
【００６１】
本明細書では、具体例を挙げて、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、当業者が本発明を実施できるようにしており、本発明の実施には装置又はシステムを製造及び使用したり、援用方法を実施することも含む。本発明の要旨は、特許請求の範囲に規定された通りで、当業者が想起できる他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有するか、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲に含まれる。
【００６２】
以上、本発明を幾つかの実施形態についてのみ詳細に説明したが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではないことは明らかである。むしろ、本発明を変更して、本発明の要旨及び技術的範囲に相当するがこれまで説明しなかった変種、改変、置換又は均等物の組合せを幾つでも取り入れることができる。さらに、本発明の種々の実施形態を説明したが、本発明の観点は上記の実施形態の一部のみを含むものでもよい。したがって、本発明は前述の説明によって制限を受けるものではなく、特許請求の範囲のみによって制限を受けるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 半導体デバイスパッケージ
１２ 半導体デバイス
１４ 基板
１６ 金属堆積回路／接続パッド
１８ 半導体デバイス１２の表面
２０ 半導体デバイス１２の表面
２２ 第１パッシベーション層
２４ 半導体デバイス１２のエッジ
２８ 光学窓
３０ 第２パッシベーション層
３４ ビア／開口部
３６ 金属インタコネクト
３８ 絶縁フィルム
４０ 接着剤層
４１ 液状絶縁材料
４２ ベース絶縁層
４４ 絶縁シート
４５ 液状絶縁材料
４６ 接着剤層
４８ ボイド
５０ エポキシ又はポリイミド材料
５２ 絶縁材料
５４ 接着剤層
５８ 絶縁層
６０ モールド
６２ モールド６０の中心に形成された突出部
６４ 絶縁材料
６６ 絶縁層
７０ 絶縁材料のライン／ドット
７２ パッシベート半導体デバイス
７４ 絶縁シート
７６ 接着剤層
７８ あらかじめ切り取った窓
８０ ベース絶縁シート４２の一部
８２ 開口窓
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、半導体デバイスをパッケージ（実装）する構造及び方法、特に、安定な高電圧電気的動作を提供する半導体デバイスパッケージ接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）が一層小型になり、さらに優れた動作性能を発揮するようになるにつれて、対応して集積回路をパッケージする実装技術が、リード付きパッケージから、積層型ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージに、そして最終的にチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）に進化した。ＩＣチップパッケージ技術の向上は、より優れた性能、さらなる微細化及びより高い信頼性を達成する要求が益々増加することで推進される。新しいパッケージ技術はさらに、スケールメリットを与える大規模な製造を目的としたバッチ生産の実現可能性をもつ必要がある。
【０００３】
半導体デバイス及びパッケージには、パワーエレクトロニクス回路のスイッチ又は整流器、例えばスイッチモード電源として用いる高電圧パワー半導体デバイスがある。大抵のパワー半導体デバイスは、転流モード（即ち、デバイスはオン又はオフのどちらかである）のみで用いられており、したがって転流モード用に最適化される。多くのパワー半導体デバイスは、高電圧パワー用途で用いられ、大量の電流を流し、高電圧に耐えるように設計される。
【０００４】
使用時、ある高電圧パワー半導体デバイスは、パワーオーバーレイ（ＰＯＬ）パッケージ及びインタコネクトシステムで外部回路に接続され、ＰＯＬパッケージがデバイスより発生された熱を除去し、外部環境からデバイスを保護する手段も提供する。標準ＰＯＬ製造プロセスは典型的に、接着剤により絶縁層上に１つ又は２つ以上のパワー半導体デバイスを配置することから始める。その後、絶縁層上に金属インタコネクト（例えば、銅インタコネクト）を電気メッキしてパワー半導体デバイスに直接金属接続を形成する。金属インタコネクトは、パワー半導体デバイスへ及びパワー半導体デバイスからの入力／出力（Ｉ／Ｏ）システムを形成する薄型（例えば、厚さ２００μｍ未満）の平面インタコネクト構造の形態とすることができる。
【０００５】
あるパッケージ技術に固有であるのは、典型的に５ｃｍ以上の長さをもつ高電圧スイッチ又はアセンブリを使用することである。典型的にこのようなスイッチは、カプトンなどの母材又は支持材料に貼り付け、その後アセンブリ内の別の構成要素に電気的に接続する台形の断面又はプロファイルを有する。台形の断面は互いに対向する１対の平行表面と１対の非平行表面を有する。通常、平行表面の一方は、例えばカプトンに接着するスイッチの表面であり、他方は接地面又は電力面である。
【０００６】
反りを防ぎ、高電圧アセンブリを外的影響から保護するために、しばしば封止材を適用し、その後、接地面又は電力面に電気的に接続するために封止材をレーザーアブレーションする。しかし、熱的効果、水吸収などのために、このようなアセンブリは反る傾向がある。さらに、封止材はまた、典型的にボイドを含有し、或いは適用が薄すぎたり厚すぎたりすることがあるので、コロナ放電及び火花が高電圧動作中に起こることがあり、それが性能低下及び初期故障につながるおそれがある。
【０００７】
そして、アノードとカソード接合間を絶縁分離することに関して、高い逆方向絶縁破壊電圧（例えば、最大１０ｋＶ）を与える高絶縁性材料が典型的に半導体ダイオードに用いられる。しかし、このような絶縁材料は、厚さが増加することが多く、大きな厚さは、半導体ダイオードの特定のＰＯＬパッケージ方法に適合しないことがあり、また厚さを適切に制御しないと、寄生インダクタンスの増加につながるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７９６４９７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、高電圧スイッチ及びアセンブリを封止する簡単な方法及び優れた接着剤が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エポキシ封止及び積層用接着剤及びその製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の１つの観点による接着剤は、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有する。硬化剤はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含有する。
【００１２】
本発明の別の観点による接着剤を製造する方法では、複数の反応物質を混合して硬化剤を形成し、上記反応物質はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含み、硬化剤をエポキシ樹脂と混合して未硬化接着剤混合物を形成し、未硬化接着剤混合物を硬化する。
【００１３】
本発明の他の観点による半導体デバイスパッケージを形成する方法では、材料に対して半導体デバイスを、半導体デバイスの表面と上記材料間に空間を形成するように配置し、複数の反応物質を混合して硬化剤を形成し、上記反応物質はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含み、硬化剤をエポキシ樹脂と混合して未硬化接着剤混合物を形成し、未硬化接着剤混合物を上記空間に入れ、未硬化接着剤混合物を硬化する。
【００１４】
本発明の種々の他の特徴及び利点は以下の詳細な説明と図面から明らかになるであろう。
【００１５】
図面は本発明を実施するうえで現在考えられる好ましい実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態にしたがって配合し、製造した接着剤／封止材を用いた半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図２】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図３】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図４】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図５】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図６】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図７】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図８】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図９】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１０】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１１】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１２】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１３】本発明の実施形態から利益を得ることができる製造／ビルドアッププロセスの各段階の半導体デバイスパッケージの側断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態にしたがって接着剤／封止材を製造する方法を示すフローチャートである。
【図１５】エポキシ接着剤及び／又はモールド成形封止材を製造する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態は、高い絶縁破壊電圧及び低い寄生インダクタンスをもつ半導体デバイスパッケージ用の接着剤／封止材並びにこのような半導体デバイスパッケージの形成方法を提供する。本発明の接着剤／封止材の配合は、低粘度、部分硬化能力、低表面張力、低応力、可使時間、室温でのゲル化性、所望のレーザー波長でレーザアブレーション能力、所望のガラス転移温度を設定・制御する能力、良好な絶縁特性などの特定の要求を満たす。本発明の半導体デバイスパッケージは、半導体デバイスのエッジを異なる厚さの複数の絶縁層を用いてパッシベートし、半導体デバイスの上及び下表面に電気インタコネクトシステムが形成されるように製造する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施形態を組み入れた半導体デバイスパッケージ１０を示す。半導体デバイスパッケージ１０は、ダイ、ダイオード又は他の電子デバイスの形態とすることができる半導体デバイス１２を内部に含む。半導体デバイス１２は、例えば高電圧半導体ダイオード、具体的には逆方向のバックバイアスをもつ光ダイオードの形態である。図１に示すように、半導体デバイス１２は台形の形状をもつことができるが、半導体デバイス１２に他の形状及び構成、例えば長方形を想定できることは理解される。さらに、半導体デバイス１２の形状及び寸法に関して、半導体デバイス１２は、例えば、最大４０ｍｍ又はそれ以上の厚さ／高さをもつ「厚い」デバイスの形態であることは理解される。
【００１９】
半導体デバイス１２は、半導体材料、例えばケイ素、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム又はその他の半導体材料から形成した基板１４を含み、半導体材料に不純物を添加して、片側にｎ型半導体とよばれる、負の電荷キャリヤ（電子）を含有する領域、そして反対側にｐ型半導体とよばれる、正の電荷キャリヤ（正孔）を含有する領域を形成する。これらの２つの領域間の基板内部の境界は、ＰＮ接合とよばれ、そこで、ダイオードの作用が起こり、基板が、ｐ型側（即ち、アノード）からｎ型側（即ち、カソード）の方向に電流（普通の意味）を導くが、逆方向に導くことはない。半導体デバイス１２は、「高電圧」デバイスといわれ、デバイスは電圧３ｋＶ以上で作動し、約１０ｋＶ超える電圧も想定している。
【００２０】
複数の金属堆積回路及び／又は接続パッド（即ち、端子）１６が基板上に形成され、Ｐ及びＮ領域のそれぞれに取り付けられ、これらによって半導体デバイス１２に電気接続を形成することができる。図１に示すように、回路／接続パッド１６は、基板の表面１８、２０上に形成され、半導体デバイス１２の２つの表面と電気接続を形成できるようにする。
【００２１】
また、半導体デバイスパッケージ１０には、基板１４及び金属堆積回路／接続パッド１６を覆うように半導体デバイス１２の表面１８、２０及びエッジ２４の周囲に形成した第１パッシベーション、即ち絶縁層２２がある。第１パッシベーション層２２は、本発明の一実施形態にしたがって形成した接着剤を含んでもよい、例えば窒化ケイ素、酸化ケイ素又は他の適当な絶縁材料の高性能フィルムの形態であり、第１パッシベーション層２２は均一な厚さをもつように半導体デバイス１２に適用される。本発明の一実施形態によれば、第１パッシベーション層２２はプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて１〜２μｍ程度の厚さをもつように適用される。したがって、以下に詳しく説明するように、第１パッシベーション層２２は、半導体デバイス１２のエッジ２４をパッシベートするとともに、例えば半導体デバイスパッケージ１０の製造プロセス工程（例えば、エッチング、積層など）時に基板１４の表面及び金属堆積回路／接続パッド１６を保護するように働く。
【００２２】
図１に示すように、半導体デバイス１２の金属回路／接続パッド１６に隣接する位置で第１パッシベーション層２２の一部を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ＝ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）などで除去してこれらの回路／接続パッド１６に電気インタコネクトを形成できるようにする。半導体デバイスパッケージ１０が光学活性なデバイスの形態である本発明の一実施形態においては、第１パッシベーション層２２は、光を通過させるように光学的に透明であるが、半導体デバイスパッケージ１０の光学窓２８の保護も提供する。しかし、半導体デバイス１２は光学活性なデバイスではないデバイス／ダイオードの形態にすることができ、したがって例示の実施形態が、光学窓２８をもつ必要はなく、また光学的に透明なパッシベーション層の使用も必要でない場合があることは理解される。
【００２３】
第１パッシベーション層２２は、半導体デバイス１２のエッジ２４をパッシベーションするように働き、半導体デバイス上に形成した金属回路／接続パッド１６に保護被覆を提供するが、第１パッシベーション層２２（即ち、窒化／酸化ケイ素の皮膜）の薄さはやはり非常に大きな電圧を保持するのに不十分であることは理解される。したがって、半導体デバイスパッケージ１０は、第２パッシベーション、即ち絶縁層３０を含んでもよく、第２パッシベーショ層３０は、第１パッシベーション層２２の上に適用され、半導体デバイス１２のエッジ２４上に延在し、所望により、第２パッシベーション層３０の形態に応じて接着剤層（図示せず）がその間に含まれてもよい。図１に示すように、第２パッシベーション層３０は、高い絶縁耐力を提供し、半導体デバイスパッケージ１０の絶縁破壊電圧を増加するように、第１パッシベーション層２２に比べるとより厚い絶縁材料の層又は皮膜として適用される。本発明の一実施形態によれば、第２パッシベーション層３０は、１〜２ｍｍ以下の厚さにすることができ、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤から形成することができる。
【００２４】
第１パッシベーション層２２を形成するのに用いる窒化物及び酸化物は数μｍより大幅に厚くは適用できないことが多いので、第２パッシベーション層３０を第１パッシベーション層２２と同様な材料又は異なる材料、即ちすでに適用済みの窒化物／酸化物フィルムの第１パッシベーション層２２に良好な適合性（即ち、密着）をもつ材料から形成することができる。したがって、第２パッシベーション層３０はポリイミド、エポキシ、パリレン、シリコーンなどの材料から形成することができる。第２パッシベーション層３０は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、Ｕｐｉｌｅｘ（登録商標）、ポリスルホン材料（例えば、Ｕｄｅｌ（登録商標）、Ｒａｄｅｌ（登録商標））又は別のポリマーフィルム、例えば液晶高分子（ＬＣＰ）又はポリイミド材料から形成した予備成形積層シート又はフィルムの形態とすることができる。本発明の一実施形態によれば、第２パッシベーション層３０は、以下の図１４で説明するアミン−イミド硬化剤を用いて硬化するエポキシ樹脂を用いて形成される。或いは、以下に詳細に説明するように、第２パッシベーション層３０は、液状であり、スプレーコート適用法、モールド成形法又は選択的堆積法（即ち、「直接描画」）の１つにより適用することができる。第２パッシベーション層３０が積層形態、液状又はこれらの組合せで適用した絶縁材料から形成されるいずれの場合も、第２パッシベーション層３０は、厚さが、所望の／必要な絶縁耐力に十分であるが半導体デバイス１２のインダクティブループを過度に増加しないように制御して半導体デバイス１２のエッジ２４上に適用される。したがって、第２パッシベーション層３０の典型的な厚さは、例えば、必要な絶縁破壊強度１０００ボルト毎に約１０〜５０μｍの範囲である。
【００２５】
したがって、第１パッシベーション層２２は、窒化物、酸化物又は他の既知の絶縁体を含有して絶縁耐力を向上することができ、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤／封止材から形成することができる。第２パッシベーション層３０は同様な材料から製造できる。したがって、本発明によれば、層２２、３０のどちらか又は両方は、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤／封止材から形成することができる。
【００２６】
さらに図１に示すように、本発明の一実施形態によれば、ベース絶縁層４２を半導体デバイス１２の表面１８に適用して、一層厚い絶縁層を半導体デバイスの周囲全体に形成する（即ち、第２パッシベーション層３０及び層４２の組合せを半導体デバイス１２の周囲に形成する）ようにする。一実施形態によれば、絶縁層４２は、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤／封止材から形成される。第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０のそれぞれ、並びにベース絶縁積層４２及びベース絶縁積層４２に固定した絶縁フィルムの追加の積層シート３８を選択的にパターニングして複数のビア及び／又は開口部３４をそこに形成する。ビア／開口部３４は、半導体デバイス１２上に形成した金属堆積回路／接続パッド１６に対応する位置で形成され、回路／接続パッド１６を露出するようにする。本発明の一実施形態によれば、半導体デバイス１２へ第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０、ベース絶縁積層４２及び絶縁フィルム３８を適用した後にレーザーアブレーション又はレーザードリルプロセスを行うことにより第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０、ベース絶縁積層４２及び絶縁フィルム３８を貫通してビア／開口部３４が形成される。本発明の一実施形態によれば、レーザーアブレーションを波長３５０ｎｍをもつレーザーを用いて行い、第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０及びベース絶縁層４２の１つ又はすべてを形成するのに用いる接着剤を特に波長３５０ｎｍのレーザーエネルギーに合わせた感度をもつように配合する。或いは、レーザーアブレーション又はレーザードリルプロセスを行うことにより第２パッシベーション層３０及び／又は絶縁積層４２、３８にビア／開口部３４を予備成形し、その後第１パッシベーション層２２上にこれらを特に波長３５０ｎｍのレーザーエネルギーに合わせた感度をもつ接着剤を再び用いて適用することができる。ビア／開口部３４が第２パッシベーション層３０及び絶縁積層４２、３８を貫通して予備ドリル加工される一実施形態では、独立の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスを行ってビア／開口部３４を第１パッシベーション層２２から回路／接続パッド１６まで下方に拡張することができる。本発明のさらなる実施形態によれば、プラズマエッチング、光画定（ｐｈｏｔｏ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）、機械的ドリル法などの他の方法によりビア／開口部３４を形成することができることも理解される。
【００２７】
半導体デバイス１２上でビア／開口部３４から回路／接続パッド１６まで下方に延在する金属インタコネクト３６がそれぞれのビア／開口部３４内部に形成される。したがって、金属インタコネクト３６は回路／接続パッド１６への直接金属及び電気接続を形成し、金属インタコネクトがきっちりと詰まった密な配置で形成される。金属インタコネクト３６は、スパッタリング、電気メッキ法などにより金属層／材料を適用し、その後適用した金属材料をパターニングして所望の形状をもつ金属インタコネクト３６にすることにより形成される。金属インタコネクト３６を形成するには、スパッタリング法によりチタン密着層及び銅シード層を適用し、その後、追加の銅をその上に電気メッキして金属インタコネクト３６の厚さを増加させる。図１に示すように、半導体デバイス１２の表面２０では、銅メッキの金属インタコネクト３６は、半導体デバイス１２の回路／接続パッド１６からビア／開口部３４を通り、半導体デバイス１２のエッジ２４を越える第２パッシベーション層３０の外表面にわたって延在し、半導体デバイス１２のエッジ２４を越えて延在する領域のインタコネクト３６が、ベース絶縁積層４２に固定した絶縁フィルムの追加の積層シート３８上に形成される。半導体デバイス１２の表面１８では、銅メッキの金属インタコネクト３６は、半導体デバイス１２の回路／接続パッド１６からベース絶縁積層４２及び絶縁フィルム３８に形成したビア／開口部３４を通り、絶縁フィルム３８の外表面をわたって延在し、インタコネクト３６が、フィルム３８上の半導体デバイス１２のエッジ２４を越え、表面２０上に形成したインタコネクト３６とは反対側のフィルム３８の側面上まで延在して、そこから電気的に絶縁するようにする。
【００２８】
有利なことに、半導体デバイスパッケージ１０の構造は、高い絶縁破壊電圧及び低いインダクタンスループをもつパッケージになる。即ち、第１パッシベーション層２２、第２パッシベーション層３０及びインタコネクト３６の配置は、１０ｋＶの高い絶縁破壊電圧を与え、それらの厚さが半導体デバイスパッケージ１０のアノードとカソード間の寄生インダクタンスも減少するように制御することができる。半導体デバイスパッケージ１０の構造により、向上した／効率的な動作周波数での半導体デバイスパッケージ１０の動作が可能になり、スイッチングタイムが短縮し、その後の信号伝送のための信号強度（例えば、フーリエ処理用の方形波パルスの発生）が向上する。
【００２９】
図２〜１０を参照して、半導体デバイスパッケージ１０の製造方法の種々のプロセス工程を説明する。図２に示すように、半導体デバイスパッケージ１０のビルドアッププロセスでは、まず第１パッシベーション、即ち絶縁層２２を半導体デバイス１２上に適用する。第１パッシベーション層２２を半導体デバイス１２の表面１８、２０及びエッジ２４の周囲に形成して、半導体デバイスの基板１４及び金属堆積回路／接続パッド１６を覆うようにする。第１パッシベーション層２２は、埋め込まれた材料、例えば窒化ケイ素、酸化ケイ素などを含有する、本発明の実施形態にしたがって形成した接着剤の形態にすることができ、これを均一な厚さをもつように半導体デバイス１２に適用する。本発明の一実施形態によれば、第１パッシベーション層２２はプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて１〜２μｍ程度の厚さをもつように適用される。したがって、第１パッシベーション層２２は、半導体デバイス１２のエッジ２４をパッシベートするとともに、基板１４の表面１８、２０及び金属堆積回路／接続パッド１６を保護するように働く。
【００３０】
図３を参照すると、ビルドアッププロセスの次の工程では、第１パッシベーション層２２を適用した半導体デバイス１２を接着剤層４０及び積層／フィルムの形態の付随するベース絶縁層４２に置く。図３に示すように、半導体デバイス１２を接着剤層４０及び絶縁層４２上に置き、半導体デバイス１２の表面１８が層４０、４２に固定され、表面２０が露出した状態にする。絶縁層４２は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、Ｕｐｉｌｅｘ（登録商標）、ポリスルホン材料（例えば、Ｕｄｅｌ（登録商標）、Ｒａｄｅｌ（登録商標））又は別のポリマーフィルム、例えば液晶高分子（ＬＣＰ）、ポリイミド材料などの多数の絶縁材料の１つから形成することができる。本発明の一実施形態によれば、絶縁層４２は、以下の図１４で説明するアミン−イミド硬化剤を用いて硬化するエポキシ樹脂を用いて形成する。接着剤層４０及びベース絶縁積層４２上に半導体デバイス１２を置いたら、接着剤４０を硬化して絶縁積層４２上に半導体デバイス１２を固定する。
【００３１】
ビルドアッププロセスは、続いて半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４に別の絶縁、即ちパッシベーション層（即ち、第２パッシベーション層）を適用する。図４〜７に示し以下に説明するように、このような絶縁層は、絶縁材料の予備成形積層シート又はフィルム層の適用により、或いはスプレーコート適用法、モールド成形法又は選択的堆積法（即ち、「直接描画」）での液状絶縁材料の適用によるなどの幾つかの適用法のひとつによって適用できることは理解される。
【００３２】
図４Ａ〜４Ｃを参照すると、絶縁材料４４は半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に適用され、接着剤層４６（例えば、Ｂ段階、タック性の接着剤）がそれらの間に介在して絶縁材料のシート４４を半導体デバイス１２に固定する。図４Ａに示すように、絶縁シート４４の厚さは第１パッシベーション層２２より厚く、絶縁シート４４の厚さが半導体デバイス１２に必要な絶縁破壊強度に基づき決定され、制御される。一般に、絶縁シート４４の厚さは、必要な絶縁破壊強度１ｋＶ毎に約１０〜５０μｍの範囲である。一実施形態によれば、絶縁シート４４及び接着剤層４６の代わりに、組成及び製造方法が本発明の実施形態にしたがうエポキシ又は封止材が設けられる。
【００３３】
図４Ａに示すように、絶縁材料４４が積層シートの形態で半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に適用されたとき、空間又はボイド４８が半導体デバイス１２のエッジ２４付近に残ることがあり、これを「テンティング」とよぶ。図４Ｂに示すように、このボイド４８をビルドアッププロセスの次の工程でエポキシ又はポリイミド材料５０で充填し、続いて硬化する。エポキシ又はポリイミド材料５０は、組成及び製造方法が本発明の実施形態にしたがうエポキシ、即ち封止材である。ボイド４８はエポキシ／ポリイミド５０で一端から充填され、もう一方の端に通気孔（図示せず）が設けられて空気を外に出す。テンティングが認められない場合、図４Ｂに示す工程は必要でないことは理解される。
【００３４】
図４Ｃを参照すると、半導体デバイスパッケージ１０の電気的な要求（即ち、絶縁耐力のさらなる増加）に応じて半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に絶縁材料の追加の積層シート５２を適用することができ、或いは材料５２の代わりに、組成及び製造方法が本発明の実施形態にしたがうエポキシ又は封止材を用いてそこに追加の層を設けてもよい。したがって、追加の絶縁材料５２は、絶縁シート４４の上部に位置することができ、材料５２がシートである一実施形態では、接着剤層５４が間に介在してシート４４と５２を固定する。図４Ｃには示さないが、必要ならばさらに追加のシート又は別の絶縁材料を半導体デバイス１２の表面２０に適用することができる。
【００３５】
図５を参照すると、本発明の別の実施形態によれば、液状絶縁材料４１は、半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上にスプレーコート適用法により適用される。一実施形態によれば、液状絶縁材料は、以下の図１４で説明するアミン−イミド硬化剤を用いて硬化するエポキシ樹脂を用いて形成する。液状絶縁材料を、形成後、半導体デバイス１２上にスプレーして、第１パッシベーション層２２より厚い絶縁層５８を形成する。絶縁層５８の厚さは、半導体デバイス１２に必要な絶縁破壊強度に応じて決定され、制御される。前述のように、絶縁層５８の厚さは必要な絶縁破壊強度１ｋＶ毎に約１０〜５０μｍの範囲である。絶縁層５８の所望の厚さ及び幾何形状に応じて、複数回のスプレーコート工程を行うことが必要なこともある。
【００３６】
図６Ａ〜６Ｃを参照すると、本発明の別の実施形態によれば、液状絶縁材料は、得られる絶縁層の形状及び厚さを制御するモールドを用いて半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に適用される。図６Ａに示すように、半導体デバイス１２及び絶縁層４２を反転して、半導体デバイス１２が下向きになるようにする。その後、半導体デバイス１２をその下に位置するモールド６０に入れ、半導体デバイス１２をモールド６０内部で、例えばモールド６０の中心に形成された突出部６２により適所に保持し、半導体デバイス１２とモールド６０間に空間を形成するようにする。モールド６０内の半導体デバイス１２の正確な位置調整は、例えばピン位置調整機構（図示せず）によって実現することができる。図６Ｂに示すように次の工程で、モールド６０を液状絶縁材料６４、例えば本発明の実施形態にしたがって形成し、以下の図１４で説明するエポキシ又はポリイミドで充填する。即ち、液状絶縁材料をモールドに設けた充填ポート（図示せず）から半導体デバイス１２とモールド６０間の空間に注入する。通気ポート（図示せず）もモールドに設けて絶縁材料６４の注入を可能にする。液体絶縁材料６４でモールド６０を充填したら、絶縁材料を硬化し、モールドを取り外して、図６Ｃに示すように、半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に完成した絶縁層６６を形成する。モールド６０がＴｅｆｌｏｎ（登録商標）又は同等材料で構成された場合、半導体デバイス１２をモールドから取り外すとき、絶縁層６４がモールド６０に付着しない。
【００３７】
図７を参照すると、本発明の他の実施形態によれば、液状絶縁材料４５は、選択的堆積法、即ち「直接描画」法によって半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に適用される。半導体デバイス１２上への絶縁材料４５の直接描画では、プログラム可能なディスペンス手段（図示せず）を用いて絶縁材料４５をディスペンスし、ディスペンス手段が液状の絶縁材料のライン又はドット７０を堆積させる。例えば、プログラム可能なディスペンス手段は、インクジェット印刷タイプの装置の形態とすることができ、この装置は選択的に液状の絶縁材料４５のライン又はドット７０を堆積させることができる。ライン／ドット７０を描いて半導体デバイス１２の必要な部分の被覆を得、またライン／ドット７０を多層に適用して絶縁材料に必要な幾何形状及び厚さを得ることができる。その後、適用された絶縁材料のライン／ドット７０を硬化してパッシベーションを完成する。
【００３８】
図８を参照すると、第２絶縁、即ちパッシベーション層（以下通常、３０で示す）を半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に、図４〜７の実施形態に示し、説明する方法の１つにより適用したら、半導体デバイスパッケージ１０のビルドアッププロセスは、続いて第２パッシベーション層３０のアブレーションを行う。即ち、場合によっては第２パッシベーション層３０の正確な所望の幾何形状／厚さが得られず、プロファイルへの若干の変更を行うことが必要となることがあるのは理解される。１つの方法では、レーザーアブレーション又は類似方法を用いて余分な材料をアブレーションし、パッシベーション層３０の必要なプロファイルを得る。したがって、本発明のエポキシ／封止材の配合に由来する多くの有効な特性の中で、以下にさらに説明するように、パッシベーション層３０をレーザーでアブレーションできるようにすることが望ましい。典型的なアブレーション用レーザーには波長３５０ｎｍをもつコヒーレント光ビームがある。したがって、本発明によれば、説明するように、本発明のパッシベーション層、この場合、第２パッシベーション層３０のために、特に３５０ｎｍでのレーザーアブレーションに的を絞った感度をもつエポキシ／封止材が配合される。即ち、高い絶縁耐力材料が望ましく、ビアを形成するのにレーザーアブレーションを行うことができる前述のチップアセンブリにおいて、本発明の実施形態を用いて、材料が３５０ｎｍでのアブレーションに対して特定の感度をもつようにすることができる。図８に示すように、台形の半導体デバイス１２と整合するようにパッシベーション層３０を台形であるように示すが、パッシベーション層３０及び半導体デバイス１２の両方に対して別の形状及び構成、例えば長方形が想定できることは理解される。レーザーアブレーション又は別の方法を用いた第２パッシベーション層３０の厚さ及び／又は幾何形状の変更は、前述の絶縁材料適用方法、例えば積層適用法（図４Ａ〜４Ｃ）、スプレーコート適用法（図５）、モールド成形適用法（図６Ａ〜６Ｃ）又は直接描画適用法（図７）のいずれでも行うことができる。したがって、前述の絶縁材料のいずれも本発明の実施形態にしたがって製造でき、特に余分な材料をレーザーアブレーションすることが望ましい適用方法ではそうである。しかし、絶縁材料の半導体デバイス１２上への最初の適用で所望の幾何形状の第２パッシベーション層３０が得られる場合（特にモールド成形適用法又は直接描画適用法を用いるときに想定される）、第２パッシベーション層３０をアブレーションして第２パッシベーション層３０の厚さ及び幾何形状を変化させる必要がないことは理解される。
【００３９】
さらに図８に示すように、半導体デバイス１２は、半導体デバイス１２のエッジ２４に沿う所望のプロファイルの第２パッシベーション層３０を超えて延在する絶縁積層（及び付随の接着剤層）の一部を除去するように「トリミング」される。図８に示す本発明の実施形態によれば、ベース絶縁積層４２及び接着剤層４０の一部は半導体デバイス１２から、例えばレーザーアブレーションにより、本発明の実施形態にしたがって説明した絶縁材料を用いることによりトリミングされる。しかし、半導体デバイス１２のエッジ２４に沿う所望のプロファイルの第２パッシベーション層３０を超えて延在する、例えば図４Ｃに示す絶縁積層５２（及び接着剤層５６）のような追加の絶縁積層もトリミングできることは理解される。半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４の周囲に形成された絶縁材料からの余分な材料の除去と同様に、半導体デバイス１２のエッジ２４に沿う所望のプロファイルの第２パッシベーション層３０を超えて延在する絶縁積層４２のトリミングを行って半導体デバイス１２に取り付けた絶縁層４２の残りの部分が所望の形状となるようにすることができる。したがって、図８の実施形態では、ベース絶縁積層４２からの半導体デバイス１２のトリミングは、半導体デバイス１２の周囲の第２パッシベーション層３０を全体として台形に維持するような角度で行う。
【００４０】
図９を参照すると、第２パッシベーション層３０を成形し、ベース絶縁層４２から半導体デバイス１２をトリミングすると、パッシベート半導体デバイス７２が形成される。その後、パッシベート半導体デバイス７２を接着剤層７６により絶縁シート（例えば、ポリイミドシート）７４に取り付ける。図９に示すように、絶縁シート７４は、半導体デバイス１２の寸法にほぼ対応する窓７８を、あらかじめ切り取って開けてある。しかし、絶縁シート７４を連続シート（即ち、窓をあらかじめ切り取っていない）の形態にすることもでき、続いて、絶縁シート７４上にパッシベート半導体デバイス７２を配置した後、窓をそこに形成できることは理解される。
【００４１】
パッシベート半導体デバイス７２を絶縁シート７４に固定したら、半導体デバイスパッケージ１０のビルドアッププロセスは、図１０〜１３に示すパターニング及びインタコネクト工程に続く。これらのビルドアップ工程に関しては、半導体デバイス１２の表面２０及びエッジ２４上に第２パッシベーション層３０を適用するのに用いる方法によって、パッシベーション層３０をパターニングし、半導体デバイス１２の上部及び下部に電気インタコネクトを形成するのに必要な正確な工程が決まることは理解される。パターニング及びインタコネクト工程で用いる正確なビルドアッププロセス工程のこのような変化を以下に取り上げる。
【００４２】
図１０を参照すると、ビア及び接触部（即ち、開口部）３４を第１パッシベーション層２２及び第２パッシベーション層３０に形成して半導体デバイス１２の回路／接続パッド１６へのアクセスを確保するようにする。半導体デバイス１２上の回路／接続パッド１６に対応する位置にビア／開口部３４を形成し、ビア／開口部３４がそれらの回路／接続パッド１６上に形成した第１パッシベーション層２２に至るように形成する。本発明の実施形態によれば、ビア／開口部３４は、レーザーアブレーション又はレーザードリル法、プラズマエッチング、光画定又は機械的ドリル法により形成することができる。第２パッシベーション層３０を図４Ａ〜４Ｃに示す、１つ又は２つ以上の絶縁積層／シート、例えばシート４４、５２の形態で適用する本発明の一実施形態では、ビア／開口部３４は、半導体デバイス１２に適用した絶縁層及び接着剤層に機械的ドリル加工をすることができる。図５〜７に示すようにスプレーコート、直接描画又はモールド成形により第２パッシベーション層３０を適用する本発明の一実施形態では、レーザーアブレーション又はレーザードリル並びに組成及び製造方法が本発明の実施形態にしたがう絶縁材料を用いて、パッシベーション層３０のデバイス１２へのインタコネクト形成が必要な領域にビア／開口部３４を形成することができる。しかし、第２パッシベーション層３０の適用方法によっては、その後に第２パッシベーション層３０にビア／開口部３４をアブレーション又はドリル加工する必要がないことは理解される。例えば、モールド成形又は直接描画法を用いて絶縁材料を適用した場合、１つ又は２つ以上のビア／開口部３４がすでに第２パッシベーション層３０に形成されていることがある。
【００４３】
パターニング／インタコネクトプロセスの次の工程では、図１１に示すように、ビア／開口部３４はさらに、ビア／開口部３４に対応する位置で回路／接続パッド１６上に存在する第１パッシベーション層２２を除去することにより、半導体デバイス１２上の回路／接続パッド１６にまで拡張させる。半導体デバイス１２の金属回路／接続パッド１６に隣接する第１パッシベーション層２２は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により除去することができるが、別の適当な方法も使用できることが想定される。第１パッシベーション層２２を除去することによりビア／開口部３４を拡張すると、半導体デバイス１２の回路／接続パッド１６が露出して、これらの回路／接続パッドへ電気インタコネクトを形成できるようになる。
【００４４】
回路／接続パッド１６までのビア／開口部３４の形成を完了したら、ビア／開口部３４を（例えば、ＲＩＥ脱すす法により）清浄化し、その後、図１２に示すように金属堆積してインタコネクト３６を形成する。金属インタコネクト３６は、典型的にスパッタリング及び電気メッキ適用法の組合せにより形成される。まずスパッタリング法により、例えば、チタン密着層及び銅シード層を適用し、続いて電気メッキ法で銅の厚さを所望のレベルまで増加することができる。適用した金属材料をその後パターニングして所望の形状の金属インタコネクト３６にする。図１２に示すように、金属インタコネクト３６は、半導体デバイス１２上の回路／接続パッド１６への直接金属及び電気接続を形成する。金属インタコネクト３６は、半導体デバイス１２の回路及び／又は接続パッド１６から、ビア／開口部３４を通り、半導体デバイス１２の反対表面１８、２０の端から端まで延在する。金属インタコネクト３６はさらに、例えば絶縁シート７４上で銅メッキの形態で、絶縁シート７４の両反対表面上で半導体デバイス１２のエッジ２４を越えて延在する。
【００４５】
半導体デバイス１２が光ダイオード（即ち、光スイッチング機能をもつダイオード）の形態である本発明の一実施形態によれば、さらにパターニング工程を行ってベース絶縁層４２の余分な部分８０を除去する。図１３に示すように、ベース絶縁シート４２の一部８０及び接着剤層４０はパッシベート半導体デバイス７２の表面１８からアブレ−ションで取り除かれ、金属回路／接点１６がアブレ−ション用のバックストッパ又はマスクとして働く。こうして、光を光ダイオード１２に到達させる開口窓８２がパッシベート半導体デバイス７２の表面１８上に形成される。このような実施形態では、第１パッシベーション層２２は、光を透過させ、半導体デバイスパッケージ１０の光学窓８２の保護も提供する光学的に透明な反射防止材料で構成することは理解される。
【００４６】
前述の図面全体、即ち図１の半導体デバイスパッケージ及び図２〜１３のデバイスの製造及びビルドアップの各段階で説明したように、本発明の一実施形態による組成物と、本発明の別の実施形態による組成物の製造方法とを包含する絶縁層、即ちパッシベーション層を設ける。
【００４７】
したがって、本発明の一実施形態による接着剤は、以下の有効な特性を有する。
・小さい許容差でのモールドへの充填を可能にし、接着剤を積層用接着剤として用いる方法では絶縁フィルム上へのスピンコートも可能にする低い粘度。
・積層のためにフィルム上にスピンコートした場合、接着剤を「部分硬化」し、したがって積層時の接着剤の流動特性を制御し、それによりチップ外周部に所望の絶縁体厚さを実現する能力。
・モールド成形及び積層両方で、無ボイドで封止を可能にする低表面張力。表面を「濡らす」ことにより、ボイドをなくし、積層に適切な滑らかなスピンコートフィルムを与え（無プルバック、無フィッシュアイ）、これは構成要素を絶縁フィルムに実装する場合（ＣＯＦ＝チップオンフレックス）のアンダーフィルとして材料を用いるときにも有効であり、或いは（アンダーフィルを）濡らし、低応力で硬化する能力はボイド及び反りなしでフレックス上に構成要素を封止することを可能にする。
・大型チップの反りを抑制する低応力（即ち、最小の硬化時収縮及び小さい貯蔵弾性率）。モールド成形、積層、アンダーフィルなどに有効である。
・樹脂及び硬化剤を混合後、脱泡し、モールドに適用及び／又はフィルム上にスピンコートし、その後積層を行うのに妥当な（＞１時間）可使時間。
・室温又は低温（£６０℃）で実質的に硬化（又はゲル化）する能力（これは無ボイドモールド成形及び／又は積層を可能にする。高温では、接着剤成分の蒸気圧が増加してそれがボイドを引き起こすからである。「実質的に」硬化が完了したら、ボイド形成及び／又はさらなる流出の心配をすることなく高温に加熱して硬化を完了することが可能である。）。
・チップの選択した場所の材料をレーザーアブレーションするのに十分な約３５０ｎｍでの吸収。
・アブレーション時のエポキシの膨張及び／又は液化を抑制するのに十分に高いガラス転移温度（Ｔｇ）。
・高周波／低損出動作に必要な高電圧動作環境に耐える絶縁特性。
【００４８】
低分子量のアミン基末端ポリイミドオリゴマーを合成し、脱泡し、脂環式アミン化合物に添加して、特定のアミン当量をもつ、本発明の液状アミン硬化剤を得る。この材料は、液状エポキシ樹脂と混合すると、チップ封止、積層用接着剤などに有効な低粘度溶液を形成する。このブレンドは、室温で数時間以内にゲル化し、熱にさらすと完全に硬化する。本発明のポリイミド含有エポキシブレンドは、材料の３５０ｎｍでの吸収を増加し、波長３５０ｎｍのレーザーでのきれいなレーザーアブレーションパターニングを可能にする。
【００４９】
アミン硬化剤は、トリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物のブレンドである。アミン硬化剤は、過剰なジアミンブレンドに二無水物を添加し、加熱してイミド化の水を除去することにより製造する。最終生成物は、低分子量（ＭＷ）のアミン基末端イミドオリゴマー及び若干の遊離ジアミンを含有する。このようにして、イミド結合が存在するため強く吸収するが、室温でエポキシ樹脂と混合するのに十分な低い粘度を有する硬化剤を提供する。イミドオリゴマーは、最終硬化ブレンドの熱的及び電気的性質も向上し、硬化時の収縮も低減する。
【００５０】
アミン硬化剤と用いる一実施形態のエポキシ樹脂は、液状脂環式化合物などのジエポキシである。一実施形態では、脂環式化合物はＡｒａｌｄｉｔｅ（登録商標）ＣＹ１８４（Ａｒａｌｄｉｔｅはスイス国、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ社の登録商標である）であり、所望により、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦ樹脂と混合する。このような製品は典型的に使用前に蒸留して必ず高純度（低ハロゲン含量）にする。それらはグリシジルエポキシであるので、すべてアミン硬化剤とよく反応する。
【００５１】
エポキシ封止材の最終混合時に少量のＺｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＮ−１００非イオン性フルオロ界面活性剤（ＺｏｎｙｌはＤｕＰｏｎｔ社（デラウェア州法人）の登録商標である）も含有させる。この材料はエポキシブレンドと基板間の界面での表面張力を下げ、濡れ性のよい、滑らかな皮膜を提供する。
【００５２】
以下、図１４の方法１００を参照して、本発明の一実施形態にしたがってこの接着剤を製造する方法を説明する。
【００５３】
丸底反応フラスコに以下の反応物質を入れる。
・８０ｇの４，７，１０−トリオキサトリデカン−１，１３−ジアミン（トリオキサジアミンともいう、ＭＷ＝２２０ｇ／ｍｏｌ）（工程１０２）
・８０ｇのビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン（ジアミノジシクロヘキシルメタン又はビス−ＰＡＣＭともいう、ＭＷ＝２１０ｇ／ｍｏｌ）（工程１０４）
・１．０ｇの２，４−ジアミノトルエン（トルエンジアミン又はＴＤＩともいう、ＭＷ＝１２２ｇ／ｍｏｌ）（工程１０６）
・３２ｇの４，４−ビスフェノールＡ二無水物（ビスフェノールＡ二無水物又はＢＰＡＤＡともいう、ＭＷ＝５２０ｇ／ｍｏｌ）（工程１０８）。
【００５４】
工程１１０で、混合物を部分真空（約５０トル）下で攪拌しながら加熱して無水物基とアミンとを縮合イミド化反応させ、水の形成をもたらす。約１時間加熱する過程で、イミド化の水は反応物質からジアミン反応物質の一部とともに約１６０℃〜１９０℃の範囲の温度で留去１１２される。２．２ｇの水及びそれぞれ３２ｇのトリオキサジアミン及びビス−ＰＡＣＭからなる約６６ｇの蒸留物が得られる。この蒸留混合物を捨て、アミン−イミド混合物１１４を得る。
【００５５】
アミン−イミド混合物に以下の材料を添加する。
・２０ｇの３，３'−ジメチル−４，４'ジアミノジシクロヘキシルメタン（ジメチルビ
ス−ＰＡＣＭともいう、ＭＷ＝２３８ｇ／ｍｏｌ）（工程１１６）
ブレンド後、アミン硬化剤混合物が完成１１８し、室温で約１０，０００センチポアズの粘度をもつ透明な黄色液体を得る。図１５を参照すると、以下の処方を用いてエポキシ接着剤及び／又はモールド成形封止材をこのアミン混合物で製造２００する。
・２．２ｇのアミン／イミド硬化剤（上記のように製造し、工程１１８で完成する）（工程２０２）
・５．０ｇの１，２−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジル（脂環式ジエポキシともいう、ＭＷ＝２８４ｇ／ｍｏｌ）（工程２０４）
・０．０２ｇのＺｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＮ−１００フルオロ界面活性剤。Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＮ−１００は、溶剤を含有しない水溶性のエトキシ化非イオン性フルオロ界面活性剤である（工程２０６）。
【００５６】
上記材料を小さい混合容器で混合又はブレンド２０８し、ディスペンスチューブに注ぎ、真空下４０℃で約３０分間脱泡２１０する。得られたブレンドは、室温まで放冷したとき、約２５００センチポアズの粘度をもち、使用２１２のための約１時間は安定であり、その後、硬化のため粘度がゆっくり増加する。エポキシブレンドの最終硬化は一般に、１５時間室温で硬化し、その後２時間かけて１８０℃に加熱し、その温度で３０分間留まらせることにより達成される。示差走査熱量測定法で測定した硬化エポキシのガラス転移温度（Ｔｇ）は８０℃である。
【００５７】
組成を変更して、ガラス転移温度（Ｔｇ）を上昇させたり（４，４−ビスフェノールＡ二無水物及び／又はビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン）を追加）、吸光度を増加させたり（ジアミノトルエンを追加）、粘度を低減させたり（４，７，１０−トリオキサトリデカン−１，１３−ジアミンを増加）、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなどの促進剤を添加することにより硬化を加速したりすることができる。また、エポキシ部分は、一部又はすべての液体エポキシ樹脂をビスフェノールＡジエポキシ、ビスフェノールＦジエポキシ、エポキシノボラック、グリシジルエーテルジエポキシなどの樹脂又は樹脂の組合せと置き換えることにより変更することができる。当業界で既知のように、ビスフェノール及びノボラックエポキシ樹脂は脂環式ではなく、芳香族含有樹脂であり、グリシジルエーテル樹脂は脂肪族であるが、脂環式ではない。本発明の目的は、封止材、アンダーフィル及び接着剤として用いることができ、混合及び硬化で上記すべての要求を満たす液状エポキシブレンドを得ることである。
【００５８】
本発明の一実施形態によれば、接着剤はエポキシ樹脂及び硬化剤を含有する。硬化剤は、トリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含有する。
【００５９】
本発明の別の実施形態によれば、接着剤の製造方法では、複数反応物質を混合して硬化剤を形成し、上記反応物質はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含み、硬化剤をエポキシ樹脂と混合して未硬化接着剤混合物を形成し、未硬化接着剤混合物を硬化する。
【００６０】
本発明の他の実施形態によれば、半導体デバイスパッケージの形成方法では、材料に対して半導体デバイスを半導体デバイスの表面と上記材料間に空間を形成するように配置し、複数の反応物質を混合して硬化剤を形成し、上記反応物質はトリオキサジアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、トルエンジアミン及びビスフェノールＡ二無水物を含み、硬化剤をエポキシ樹脂と混合して未硬化接着剤混合物を形成し、未硬化接着剤混合物を上記空間に入れ、未硬化接着剤混合物を硬化する。
【００６１】
本明細書では、具体例を挙げて、最良の形態を含む本発明を開示するとともに、当業者が本発明を実施できるようにしており、本発明の実施には装置又はシステムを製造及び使用したり、援用方法を実施することも含む。本発明の要旨は、特許請求の範囲に規定された通りで、当業者が想起できる他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有するか、特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲に含まれる。
【００６２】
以上、本発明を幾つかの実施形態についてのみ詳細に説明したが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではないことは明らかである。むしろ、本発明を変更して、本発明の要旨及び技術的範囲に相当するがこれまで説明しなかった変種、改変、置換又は均等物の組合せを幾つでも取り入れることができる。さらに、本発明の種々の実施形態を説明したが、本発明の観点は上記の実施形態の一部のみを含むものでもよい。したがって、本発明は前述の説明によって制限を受けるものではなく、特許請求の範囲のみによって制限を受けるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 半導体デバイスパッケージ
１２ 半導体デバイス
１４ 基板
１６ 金属堆積回路／接続パッド
１８ 半導体デバイス１２の表面
２０ 半導体デバイス１２の表面
２２ 第１パッシベーション層
２４ 半導体デバイス１２のエッジ
２８ 光学窓
３０ 第２パッシベーション層
３４ ビア／開口部
３６ 金属インタコネクト
３８ 絶縁フィルム
４０ 接着剤層
４１ 液状絶縁材料
４２ ベース絶縁層
４４ 絶縁シート
４５ 液状絶縁材料
４６ 接着剤層
４８ ボイド
５０ エポキシ又はポリイミド材料
５２ 絶縁材料
５４ 接着剤層
５８ 絶縁層
６０ モールド
６２ モールド６０の中心に形成された突出部
６４ 絶縁材料
６６ 絶縁層
７０ 絶縁材料のライン／ドット
７２ パッシベート半導体デバイス
７４ 絶縁シート
７６ 接着剤層
７８ あらかじめ切り取った窓
８０ ベース絶縁シート４２の一部
８２ 開口窓
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂（２０４）と、
トリオキサジアミン（１０２）、ジアミノジシクロヘキシルメタン（１０４）、トルエンジアミン（１０６）及びビスフェノールＡ二無水物（１０８）を含有する硬化剤（１００、２０２）と
を含む接着剤（２００）。
【請求項２】
さらに、水溶性エトキシ化界面活性剤（２０６）を含有する、請求項１記載の接着剤（２００）。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂（２０４）が液状ジエポキシを含む、請求項１記載の接着剤（２００）。
【請求項４】
前記液状ジエポキシが、脂環式エポキシ、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂、エポキシノボラック及びグリシジルエーテルエポキシ樹脂のうちの１種を含む、請求項３記載の接着剤（２００）。
【請求項５】
トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールを含む促進剤を含む、請求項１記載の接着剤（２００）。
【請求項１】
エポキシ樹脂（２０４）と、
トリオキサジアミン（１０２）、ジアミノジシクロヘキシルメタン（１０４）、トルエンジアミン（１０６）及びビスフェノールＡ二無水物（１０８）を含有する硬化剤（１００、２０２）と
を含む接着剤（２００）。
【請求項２】
さらに、水溶性エトキシ化界面活性剤（２０６）を含有する、請求項１記載の接着剤（２００）。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂（２０４）が液状ジエポキシを含む、請求項１記載の接着剤（２００）。
【請求項４】
前記液状ジエポキシが、脂環式エポキシ、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂、エポキシノボラック及びグリシジルエーテルエポキシ樹脂のうちの１種を含む、請求項３記載の接着剤（２００）。
【請求項５】
トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールを含む促進剤を含む、請求項１記載の接着剤（２００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−４０３３３（Ｐ２０１３−４０３３３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１７１５６１（Ｐ２０１２−１７１５６１）
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７１５６１（Ｐ２０１２−１７１５６１）
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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