半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物並びにそれを用いた半導体装置及び半導体装置の製造方法
【課題】保存安定性に優れ、かつ、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合でも充分な接続信頼性を得ることが可能な樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤及びフラックス剤を含み、硬化促進剤がイミダゾール類の有機酸付加体である、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。前記有機酸が、イソシアヌル酸、芳香族カルボン酸及びルイス酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機酸である、上記に記載の半導体封止充填用エポキシ樹脂素組成物６である。
【解決手段】エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤及びフラックス剤を含み、硬化促進剤がイミダゾール類の有機酸付加体である、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。前記有機酸が、イソシアヌル酸、芳香族カルボン酸及びルイス酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機酸である、上記に記載の半導体封止充填用エポキシ樹脂素組成物６である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物並びにそれを用いた半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化の進展に伴って、半導体装置に対して小型化、薄型化及び電気特性の向上（高周波伝送への対応など）が求められている。これに伴い、従来のワイヤーボンディングで半導体チップを基板に実装する方式は、半導体チップにバンプと呼ばれる導電性の突起電極を形成して、当該バンプと基板電極とを直接接続するフリップチップ接続方式へと移行している。
【０００３】
上記フリップチップ接続方式において、半導体チップに形成されるバンプとしては、はんだバンプや金バンプが用いられてきたが、近年、微細接続化に対応するため、銅バンプや、銅ピラーの先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプも用いられてきている。はんだバンプや、銅ピラーの先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプを用いる場合には、はんだ接合などの金属接合により、半導体チップと基板電極とが接続される。このような金属接合による接続は信頼性が高いため、銅バンプや金バンプを用いる場合にも、基板電極側にはんだ層又はスズ層を形成して、金−はんだ接合などの金属接合により接続する方法が採用されている。金属接合を行う際には、ロジンや有機酸からなるフラックスが用いられる。フラックスは、はんだ表面の酸化膜を還元除去することにより、金属接合を容易にする。
【０００４】
フリップチップ接続方式では、半導体チップと基板との熱膨張係数差によって発生する熱応力が接続部に集中して接続部を破壊するおそれがあることから、この熱応力を分散して接続信頼性を高めるために、空隙を樹脂で封止充てんする必要がある。一般に、樹脂で封止充てんする方法としては、半導体チップと基板とを、はんだなどを用いて接続した後、毛細管現象を利用して、半導体チップと基板の間の空隙に液状封止樹脂を注入する方法が採用されている。
【０００５】
しかし、上記方法により樹脂封止充てんを行う場合、半導体チップと基板の間の狭い空隙に液状封止樹脂を注入するのに長時間を要するため、充分な生産性が得られないという問題があった。
【０００６】
また、半導体チップと基板の間の空隙にフラックスの残渣が残っていると、液状封止樹脂を注入した場合にボイドと呼ばれる気泡が発生しやすくなる。加えて、フラックス残渣中の酸成分によって配線が腐食し、接続信頼性が低下することがある。そのため、接合時にフラックスを用いる場合には、フラックス残渣を洗浄する工程が必須であるが、近年の微細接続化に伴って、半導体チップと基板の間の空隙が狭くなってきていることから、フラックス残渣の洗浄が困難になってきているという問題があった。
【０００７】
そこで、これらの問題を解決するために、はんだ表面の酸化膜を還元除去する性質（以下「フラックス活性」という。）を有する封止樹脂を用いて、この封止樹脂を基板に供給した後、半導体チップと基板とを接続すると同時に、半導体チップと基板の間の空隙を上記封止樹脂で封止充てんする方法（以下「先供給方式」という。）が提案されている（特許文献１〜３参照）。先供給方式によれば、接合時にフラックスを用いないためフラックス残渣を洗浄する必要がなく、また、半導体チップと基板の間の狭い空隙に液状封止樹脂を注入する必要もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１４３７９５号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７００６号公報
【特許文献３】特開２００７−１６２００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記先供給方式により半導体チップと基板とを接続する場合、金属接合を行う際に、はんだ又はスズの融点より高い温度に封止樹脂を曝すことになる。そのため、はんだ又はスズが基板電極に充分に濡れる前に樹脂が硬化してしまうことにより樹脂が接続部に取り込まれた状態となる「トラッピング」と呼ばれる接続不良が生じやすい。また、このような高温下では、低分子量成分の揮発に起因する「ボイド」と呼ばれる気泡が封止樹脂中に発生しやすい。さらに、高温下で金属接合を行った後、室温まで冷却する過程において、半導体チップと基板との熱膨張係数差によって発生する熱応力が接続部に集中することにより、接続部に「クラック」と呼ばれるひび割れが生じやすい。
【００１０】
これに対して、封止樹脂の反応性を向上させると、金属接合時に封止樹脂の硬化が進行し接続部が補強されることにより、クラックの発生は抑制されるものの、トラッピングはより生じやすくなる。また、封止樹脂の反応性を向上させると、封止樹脂の保存安定性が低下する傾向がある。
【００１１】
このように、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合には、トラッピング、ボイド、クラックなどの発生により充分な接続信頼性が得られないという問題があり、クラックの発生を防ぐために封止樹脂の反応性を向上させると、封止樹脂の保存安定性が低下するという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、保存安定性に優れ、かつ、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合でも充分な接続信頼性を得ることが可能な樹脂組成物を提供することを目的とする。また、上記樹脂組成物を用いた半導体装置及びその半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、特定の硬化促進剤を用いることにより、良好な保存安定性と良好な接続信頼性との両立を可能にする樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤及びフラックス剤を含み、上記硬化促進剤がイミダゾール類の有機酸付加体である、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物（以下、単に「エポキシ樹脂組成物」ともいう。）に関する。
【００１５】
上記硬化促進剤において、イミダゾール類に有機酸が付加していることにより、イミダゾール類の３位の窒素原子による酸無水物への求核攻撃が抑制されるため、イミダゾール類を単独で硬化促進剤として用いた場合と比較して、エポキシ樹脂組成物の保存安定性が向上する。また、イミダゾール類の３位の窒素原子による酸無水物への求核攻撃が抑制されていることによって、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合の高温接続条件においても、ゲル化時間が短くなりすぎて、溶融したはんだが配線に充分濡れずに接続不良となることを防止することができる。
【００１６】
上記有機酸は、イソシアヌル酸、芳香族カルボン酸及びルイス酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機酸であることが好ましい。これらの有機酸を付加させたイミダゾール類を硬化促進剤として用いることによって、エポキシ樹脂組成物の保存安定性がより向上し、より良好な接続信頼性が得られる。
【００１７】
上記エポキシ樹脂組成物は、取り扱い性の観点から、フィルム状に成形されていることが好ましい。
【００１８】
上記エポキシ樹脂組成物は、粘度調整や硬化物の物性制御（低熱膨張化など）の観点から、無機フィラを更に含むことが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、半導体チップ又は基板に本発明のエポキシ樹脂組成物を供給する第一工程と、半導体チップと基板とを位置合わせした後、半導体チップと基板とをフリップチップ接続するとともに、半導体チップと基板の間の空隙を上記半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物によって封止充てんする第二工程と、を備える、半導体装置の製造方法に関する。このように、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、先供給方式によるフリップチップ接続を行うことにより、充分な接続信頼性を有する半導体装置を製造することができる。
【００２０】
さらに、本発明は、本発明の製造方法により製造される半導体装置に関する。本発明の半導体装置は、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて製造されることにより、充分な接続信頼性を有するものとなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、保存安定性に優れ、かつ、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合でも充分な接続信頼性を得ることが可能な樹脂組成物を提供することが可能となる。また、上記樹脂組成物を用いた半導体装置及びその半導体装置の製造方法が提供される。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、先供給方式によりフリップチップ接続を行った場合、トラッピング、ボイド、クラックなどの発生が抑制されるため、充分な接続信頼性を有する半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２４】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、酸無水物、フラックス剤及び硬化促進剤を含む。
【００２５】
（硬化促進剤）
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、硬化促進剤として、イミダゾール類の有機酸付加体が用いられる。ここで、「イミダゾール類の有機酸付加体」とは、イミダゾール類に有機酸を付加させた化合物、すなわち、イミダゾール類と有機酸とを反応させて得られる反応生成物を意味し、上記付加体には、イミダゾール類と有機酸との錯体も含まれる。
【００２６】
有機酸としては、特に限定されないが、保存安定性及び接続信頼性の観点から、イソシアヌル酸、芳香族カルボン酸、ルイス酸などを用いることが好ましい。
【００２７】
芳香族カルボン酸としては、安息香酸、２−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸、２，４，６−トリヒドロキシ安息香酸、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸、１，２，３−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸などが挙げられ、なかでも入手及び使用の容易さや保存安定性の観点から、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸が好適に用いられる。
【００２８】
ルイス酸としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、アンチモン、珪素、鉄、銅、亜鉛、カドミウム、鉛、スカンジウム、イットリウム、ランタノイドなどの金属元素のアルキル化合物、上記金属元素の芳香族化合物、及び上記金属元素のハロゲン化合物が挙げられる。
【００２９】
このようなルイス酸として、具体的には、トリエチルボラン、トリブチルボラン、トリフェニルボラン、エチルジフェニルボラン、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボラン、トリス（２，４，６−トリフルオロフェニル）ボラン、トリス（３，５−ジフルオロフェニル）ボラン、トリス（４−フルオロフェニル）ボラン、トリス（トリル）ボラン、トリス（ナフチル）ボラン、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリフェニルアラン、トリス（ペンタフルオロフェニル）アランなどが挙げられ、なかでも入手及び使用の容易さや保存安定性の観点から、トリフェニルボランやトリス（ペンタフルオロフェニル）ボランが好ましく、トリフェニルボランがより好ましく用いられる。
【００３０】
イミダゾール類としては、２−メチルイミダゾール（商品名「２ＭＺ」）、２−ウンデシルイミダゾール（商品名「Ｃ１１Ｚ」）、２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ」）、２−エチル−４−メチルイミダゾール（商品名「２Ｅ４ＭＺ」）、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（商品名「２Ｐ４ＭＺ」）、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール（商品名「１Ｂ２ＭＺ」）、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール（商品名「１Ｂ２ＰＺ」）、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール（商品名「２ＭＺ−ＣＮ」）、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール（商品名「２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ」）、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ−ＣＮ」）、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール（商品名「Ｃ１１Ｚ−ＣＮ」）、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「２ＭＺ−Ａ」）、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「２Ｅ４ＭＺ−Ａ」）、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「Ｃ１１Ｚ−Ａ」）、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（商品名「２Ｐ４ＭＨＺ」）、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（商品名「２ＰＨＺ」）など（以上、四国化成工業株式会社製）が挙げられる。
【００３１】
市販されているイミダゾール類の有機酸付加体としては、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール（商品名「Ｃ１１Ｚ−ＣＮ」）の１，２，４−ベンゼントリカルボン酸付加体（商品名「Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ」）、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ−ＣＮ」）の１，２，４−ベンゼントリカルボン酸付加体（商品名「２ＰＺＣＮＳ」）及びその微粉末体（商品名「２ＰＺＣＮＳ−ＰＷ」）、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「２ＭＺ−Ａ」）のイソシアヌル酸付加体（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」）及びその微粉末体（商品名「２ＭＡＯＫ−ＰＷ」）、２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ」）のイソシアヌル酸付加体（商品名「２ＰＺ−ＯＫ」）などが挙げられる。
【００３２】
イミダゾール類の有機酸付加体の配合量は、エポキシ樹脂及び酸無水物の総量１００質量部に対して、０．０１〜１０質量部が好ましく、０．１〜５質量部がより好ましい。上記配合量が０．０１質量部より少ないと、硬化性の低下により接続不良が発生しやすくなる傾向があり、１０質量部より多いと保存安定性が低下する傾向がある。
【００３３】
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂としては、２官能以上であれば特に限定されず、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ジフェニルスルフィド骨格含有エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型多官能エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有多官能エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有多官能エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格含有多官能エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、その他各種の多官能エポキシ樹脂を用いることができる。
【００３４】
これらの中でも、低粘度化、低吸水率、高耐熱性の観点から、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有多官能エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有多官能エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格含有多官能エポキシ樹脂などを用いることが好ましい。
【００３５】
エポキシ樹脂は室温（２５℃）で液状でも固体状でも構わないが、はんだを加熱溶融させて接続する場合に用いるエポキシ樹脂としては、その融点又は軟化点が、はんだの融点よりも低いものを用いることが好ましい。これらのエポキシ樹脂は単独で又は２種以上を混合して用いてもよい。
【００３６】
（酸無水物）
酸無水物としては、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルハイミック酸無水物、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ポリアゼライン酸無水物、アルキルスチレン−マレイン酸無水物共重合体、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテートなどを用いることができる。
【００３７】
これらの中でも、特に、耐熱性や耐湿性の観点から、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテートなどを用いることが好ましい。これらは単独で又は２種以上を混合して使用することもできる。
【００３８】
酸無水物の配合量としては、エポキシ樹脂との当量比（エポキシ基の数と酸無水物から発生するカルボキシル基の数の比：エポキシ基の数／カルボキシル基の数）が０．５〜１．５となるように配合することが好ましく、上記当量比が０．７〜１．２となるように配合することがより好ましい。上記当量比が０．５より小さい場合、過剰に残存したカルボキシル基により吸水率が上昇する傾向があり、それにより耐湿信頼性が低下する傾向がある。一方、上記当量比が１．５より大きい場合、硬化が充分に進行しなくなる傾向がある。
【００３９】
（フラックス剤）
フラックス剤としては、特に制限されないが、アルコール類、フェノール類及びカルボン酸類からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を用いることが好ましい。
【００４０】
アルコール類としては、分子内に少なくとも２個のアルコール性水酸基を有する化合物であれば特に制限はなく、例えば、１，３−ジオキサン−５，５−ジメタノール、１，５−ペンタンジオール、２，５−フランジメタノール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、１，２，３−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、３−メチルペンタン−１，３，５−トリオール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、エリトリトール、ペンタエリトリトール、リビトール、ソルビトール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、１，３−ブチレングリコール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）イソプロパノールアミン、ビス（２−ヒドロキシメチル）イミノトリス（ヒドロキシメチル）メタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン、１，１’，１’’，１’’’−（エチレンジニトリロ）テトラキス（２−プロパノール）などを用いることができる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４１】
フェノール類としては、少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物であれば特に制限はなく、例えば、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ヒドロキシハイドロキノン、ピロガロール、メチリデンビフェノール（ビスフェノールＦ）、イソプロピリデンビフェノール（ビスフェノールＡ）、エチリデンビフェノール（ビスフェノールＡＤ）、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシアセトフェノン、ポリｐ−ビニルフェノールなどが挙げられる。
【００４２】
さらに、少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物として、フェノール性水酸基を分子内に少なくとも１個有する化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物と、ハロメチル基、アルコキシメチル基又はヒドロキシルメチル基を分子内に２個有する芳香族化合物、ジビニルベンゼン及びアルデヒド類からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物との重縮合物も用いることができる。
【００４３】
フェノール性水酸基を分子内に少なくとも１個有する化合物としては、フェノール、アルキルフェノール、ナフトール、クレゾール、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ヒドロキシハイドロキノン、ピロガロール、メチリデンビフェノール（ビスフェノールＦ）、イソプロピリデンビフェノール（ビスフェノールＡ）、エチリデンビフェノール（ビスフェノールＡＤ）、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシアセトフェノン、ポリｐ−ビニルフェノールなどが挙げられる。
【００４４】
ハロメチル基、アルコキシメチル基又はヒドロキシルメチル基を分子内に２個有する芳香族化合物としては、１，２−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，３−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，４−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，２−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，３−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，４−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，２−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，３−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、ビス（クロロメチル）ビフェニル、ビス（メトキシメチル）ビフェニルなどが挙げられる。
【００４５】
アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド（その水溶液としてホルマリン）、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、ヘキサメチレンテトラミンなどが挙げられる。
【００４６】
上記重縮合物としては、フェノールとホルムアルデヒドとの重縮合物であるフェノールノボラック樹脂、クレゾールとホルムアルデヒドとの重縮合物であるクレゾールノボラック樹脂、ナフトール類とホルムアルデヒドとの重縮合物であるナフトールノボラック樹脂、フェノールと１，４−ビス（メトキシメチル）ベンゼンとの重縮合物であるフェノールアラルキル樹脂、ビスフェノールＡとホルムアルデヒドの重縮合物、フェノールとジビニルベンゼンとの重縮合物、クレゾールとナフトールとホルムアルデヒドの重縮合物などが挙げられる。また、これらの重縮合物をゴム変性したもの、又はこれらの重縮合物の分子骨格内にアミノトリアジン骨格やジシクロペンタジエン骨格を導入したものを用いてもよい。
【００４７】
これらフェノール類は、室温（２５℃）において固体状でも液状でも構わないが、金属表面の酸化膜を均一に還元除去する観点や、はんだの濡れ性を阻害しない観点から、液状のものを用いることが好ましい。これらのフェノール性水酸基を有する化合物をアリル化することによって液状化したものとして、アリル化フェノールノボラック樹脂、ジアリルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビフェノールなどが挙げられる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
カルボン酸類としては、脂肪族カルボン酸又は芳香族カルボン酸のいずれであってもよいが、室温（２５℃）で固体状のものが好ましい。
【００４９】
脂肪族カルボン酸としては、マロン酸、メチルマロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、アリルマロン酸、２，２’−チオジ酢酸、３，３’−チオジプロピオン酸、２，２’−（エチレンジチオ）ジ酢酸、３，３’−ジチオジプロピオン酸、２−エチル−２−ヒドロキシ酪酸、ジチオジグリコール酸、ジグリコール酸、アセチレンジカルボン酸、マレイン酸、リンゴ酸、２−イソプロピルリンゴ酸、酒石酸、イタコン酸、１，３−アセトンジカルボン酸、トリカルバリン酸、ムコン酸、β−ヒドロムコン酸、コハク酸、メチルコハク酸、ジメチルコハク酸、グルタル酸、α−ケトグルタル酸、２−メチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、２，２−ジメチルグルタル酸、３，３−ジメチルグルタル酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、クエン酸、アジピン酸、３−ｔｅｒｔ−ブチルアジピン酸、ピメリン酸、フェニルシュウ酸、フェニル酢酸、ニトロフェニル酢酸、フェノキシ酢酸、ニトロフェノキシ酢酸、フェニルチオ酢酸、ヒドロキシフェニル酢酸、ジヒドロキシフェニル酢酸、マンデル酸、ヒドロキシマンデル酸、ジヒドロキシマンデル酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、スベリン酸、４，４’−ジチオジ酪酸、けい皮酸、ニトロけい皮酸、ヒドロキシけい皮酸、ジヒドロキシけい皮酸、クマリン酸、フェニルピルビン酸、ヒドロキシフェニルピルビン酸、カフェ酸、ホモフタル酸、トリル酢酸、フェノキシプロピオン酸、ヒドロキシフェニルプロピオン酸、ベンジルオキシ酢酸、フェニル乳酸、トロパ酸、３−（フェニルスルホニル）プロピオン酸、３，３−テトラメチレングルタル酸、５−オキソアゼライン酸、アゼライン酸、フェニルコハク酸、１，２−フェニレンジ酢酸、１，３−フェニレンジ酢酸、１，４−フェニレンジ酢酸、ベンジルマロン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ウンデカン二酸、ジフェニル酢酸、ベンジル酸、ジシクロヘキシル酢酸、テトラデカン二酸、２，２−ジフェニルプロピオン酸、３，３−ジフェニルプロピオン酸、４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸、ピマール酸、パラストリン酸、イソピマル酸、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ネオアビエチン酸、アガト酸などが挙げられる。
【００５０】
芳香族カルボン酸としては、安息香酸、２−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸、２，４，６−トリヒドロキシ安息香酸、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸、１，２，３−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸、２−［ビス（４−ヒドロキシフェニル）メチル］安息香酸、１−ナフトエ酸、２−ナフトエ酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、２−ヒドロキシ−１−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，７−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、２，３−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２−フェノキシ安息香酸、ビフェニル−４−カルボン酸、ビフェニル−２−カルボン酸、２−ベンゾイル安息香酸などが挙げられる。
【００５１】
これらカルボン酸類の中でも、保存安定性や入手容易さの観点から、コハク酸、リンゴ酸、イタコン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、アジピン酸、３，３’−チオジプロピオン酸、３，３’−ジチオジプロピオン酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、スベリン酸、セバシン酸、フェニルコハク酸、ドデカン二酸、ジフェニル酢酸、ベンジル酸、４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸、アビエチン酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸、２−［ビス（４−ヒドロキシフェニル）メチル］安息香酸などを用いることが好ましい。これらの化合物は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５２】
これらフラックス剤の配合量は、エポキシ樹脂及び酸無水物の総量１００質量部に対して、０．１〜１５質量部であることが好ましく、０．５〜１０質量部であることがより好ましく、１〜１０質量部であることが更に好ましい。上記配合量が０．１質量部より少ない場合には、はんだ表面の酸化膜除去効果が充分に発現しないことにより接続不良を起こしやすくなる傾向がある。一方、上記配合量が１５質量部を超える場合には、フラックス剤がエポキシ樹脂の硬化剤として作用することにより保存安定性が低下する傾向がある。
【００５３】
（熱可塑性樹脂）
エポキシ樹脂組成物は、室温（２５℃）においてペースト状であってもフィルム状であってもよいが、取り扱い性の観点からフィルム状をしていることが好ましく、フィルム形成性の観点から、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フェノール樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタンイミド樹脂、アクリルゴム等が挙げられる。
【００５４】
これら熱可塑性樹脂の中でも、耐熱性及びフィルム形成性の観点から、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタンイミド樹脂、アクリルゴム等が好ましく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂等がより好ましい。これら熱可塑性樹脂は単独で又は２種以上の混合体や共重合体として使用することもできる。
【００５５】
熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、５０００より大きいことが好ましく、１００００以上であることがより好ましく、２００００以上であることが更に好ましい。上記重量平均分子量が５０００以下の場合にはフィルム形成能が低下する傾向がある。なお、上記重量平均分子量は、ＧＰＣ（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を用いて、ポリスチレン換算で測定した値である。
【００５６】
熱可塑性樹脂の配合量は、エポキシ樹脂及び酸無水物の総量１００質量部に対して、５〜２００質量部であることが好ましく、１５〜１７５質量部であることがより好ましく、２５〜１５０質量部であることが更に好ましい。上記配合量が５質量部より少ないと、フィルム形成性が低下することにより取り扱い性が充分でなくなる傾向がある。一方、上記配合量が２００質量部を超えると耐熱性や信頼性が充分でなくなる傾向がある。
【００５７】
（フィラ）
さらに、エポキシ樹脂組成物は、粘度調整や硬化物の物性制御のために、フィラを含んでいてもよい。フィラとしては、有機フィラ又は無機フィラのいずれでも構わないが、低熱膨張化を図るために、少なくとも無機フィラを含んでいることが好ましい。
【００５８】
有機フィラとしては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、尿素樹脂、ポリスチレン、ブタジエン、アクリル樹脂等の重合体又は共重合体が挙げられる。
【００５９】
無機フィラとしては、ガラス、二酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化チタン（チタニア）、酸化マグネシウム（マグネシア）、カーボンブラック、マイカ、硫酸バリウムなどが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を混合して使用してもよい。また、無機フィラは、２種類以上の金属酸化物を含む複合酸化物（２種類以上の金属酸化物が単に混合されてなるものではなく、金属酸化物同士が化学的に結合して分離不能な状態となっているもの）であってもよく、このような複合酸化物としては、二酸化ケイ素と酸化チタン、二酸化ケイ素と酸化アルミニウム、酸化ホウ素と酸化アルミニウム、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムと酸化マグネシウムなどからなる複合酸化物が挙げられる。
【００６０】
フィラの形状は特に限定されず、破砕状、針状、リン片状又は球状のいずれでもよいが、分散性や粘度制御の観点から、球状のものを用いることが好ましい。
【００６１】
フィラのサイズは、フリップチップ接続した際の半導体チップと基板の間の空隙よりも平均粒径が小さいものであればよいが、充てん密度や粘度制御の観点から、平均粒径１０μｍ以下のものが好ましく、５μｍ以下のものがより好ましく、３μｍ以下のものが特に好ましい。粘度や硬化物の物性を調整するために、粒径の異なるものを２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
フィラの配合量は、エポキシ樹脂及び酸無水物の総量１００質量部に対して、２００質量部以下とすることが好ましく、１７５質量部以下とすることがより好ましい。上記配合量が２００質量部より多いと、樹脂組成物の粘度が高くなることにより接続不良が起きやすくなる傾向がある。
【００６３】
（添加剤）
さらに、エポキシ樹脂組成物に、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤などの添加剤を配合してもよい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。配合量については、各添加剤の効果が発現するように調整すればよい。
【００６４】
（エポキシ樹脂組成物のゲル化時間）
エポキシ樹脂組成物の２５０℃におけるゲル化時間は、３〜３０秒（ｓ）であることが好ましく、３〜２０秒であることがより好ましく、３〜１５秒であることが更に好ましい。上記ゲル化時間が３秒より短いと、はんだが溶融する前に硬化してしまうことにより接続不良が発生しやすくなる傾向がある。一方、上記ゲル化時間が３０秒より長いと、生産性や硬化性の低下により信頼性が低下する傾向がある。なお、上記ゲル化時間は、エポキシ樹脂組成物を２５０℃に設定した熱板上に置き、スパチュラなどで撹拌した場合に、撹拌不能になるまでの時間を指す。
【００６５】
（エポキシ樹脂組成物の製造方法）
エポキシ樹脂組成物は、例えば、エポキシ樹脂、酸無水物、フラックス剤及び硬化促進剤を、プラネタリミキサ、らいかい機、ビーズミルなどを用いて撹拌混合することによって調製することができる。フィラを配合する場合には、３本ロールを用いて混練し、フィラを樹脂組成物中に分散させる。
【００６６】
また、室温でフィルム状のエポキシ樹脂組成物は、例えば以下の方法により製造することができる。まず、熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、酸無水物、フラックス剤、硬化促進剤、フィラ及びその他の添加剤を、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチルピロリドンなどの有機溶媒中で、プラネタリミキサやビーズミルを用いて混合することによってワニスを調製する。得られたワニスを、ナイフコーターやロールコーターを用いて、離型処理が施されたポリエチレンテレフタレート樹脂などのフィルム基材上に塗布した後、有機溶媒を乾燥除去することによって、フィルム状のエポキシ樹脂組成物が得られる。
【００６７】
（半導体装置）
次に、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて製造される半導体装置について説明する。
【００６８】
図１は、本発明の半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図１に示される半導体装置１０は、基板７と、半導体チップ５と、基板７と半導体チップ５との間に配置された封止樹脂６とを備える。封止樹脂６は、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物からなり、基板７と半導体チップ５との間の空隙を封止している。基板７の一方の面上には配線（配線パターン）４が設けられている。配線４と半導体チップ５とは、複数のバンプ（導電性突起）３によって電気的に接続されている。また、基板７の、配線４が設けられた面と反対側の面上には、電極パッド２が設けられ、電極パッド２上には、はんだボール１が設けられ、他の回路部材との接続が可能となっている。
【００６９】
半導体チップ５としては、特に限定はなく、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体等、各種の半導体を用いることができる。
【００７０】
バンプ（導電性突起）３としては、はんだ、スズ、インジウム、金、銀、銅などの金属からなるものが用いられる。バンプ３は、単一の金属のみで構成されていても、複数種の金属から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。広く用いられているものとしては、はんだバンプ、金バンプ、銅バンプ、銅ピラー先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプなどが挙げられる。中でも、銅ピラー先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプは、微細接続化に対応可能であるため好適に用いられる。
【００７１】
はんだバンプの材料としては、低融点はんだ又は高融点はんだのいずれを用いてもよい。また、Ｓｎ−３７Ｐｂ（融点１８３℃）を用いてもよいが、環境への影響を考慮して、鉛フリーはんだを用いることが好ましい。鉛フリーはんだとしては、Ｓｎ−３．５Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−１Ｂｉ（融点２１４℃）、Ｓｎ−０．７Ｃｕ（融点２２７℃）、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）、Ｓｎ−９２Ｚｎ（融点１９８℃）などが挙げられる。
【００７２】
なお、バンプは半導体チップ上に形成されていてもよいし、基板上に形成されていてもよいし、それら両方に形成されていてもよい。
【００７３】
基板７としては、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミックなどの絶縁基板が用いられる。また、基板として、半導体チップを用いてもよい。
【００７４】
配線（配線パターン）４は、絶縁基板からなる基板７の表面に銅などの金属層を形成し、次いで不要な箇所をエッチング除去する方法や、銅めっきを用いた方法や、導電性物質を印刷する方法などにより、基板７の一方の面上に設けられる。
【００７５】
配線４の表面には、低融点はんだ、高融点はんだ、スズ、インジウム、金、ニッケル、銀、銅、パラジウムなどからなる金属層が形成されていてもよい。この金属層は、単一の成分のみで構成されていても、複数の成分から構成されていても、複数の金属層が積層された構造をしていてもよい。また、はんだに対する良好な濡れ性を維持するために、配線４の表面には、プリフラックス処理によって防錆皮膜層が形成されていてもよい。なお、半導体チップ５上に形成されているバンプ３が金バンプである場合には、金属接合部を形成するために、配線４の表面には、はんだ層又はスズ層が形成されていることが好ましい。
【００７６】
（半導体装置の製造方法）
次に、本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態を示す。
【００７７】
（１）第一工程
第一工程では、半導体チップ又は基板に、本発明のエポキシ樹脂組成物を供給する。ペースト状のエポキシ樹脂組成物を用いる場合は、ディスペンサーを用いて、半導体チップ又は基板の所定の位置にエポキシ樹脂組成物を塗布する。
【００７８】
フィルム状のエポキシ樹脂組成物を用いる場合は、フィルム状エポキシ樹脂組成物を所定のサイズに切り出した後、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネートなどによって、半導体チップ又は基板の所定の位置に貼り付ける。または、フィルム状エポキシ樹脂組成物を、半導体ウエハのバンプ形成面に貼り付けた後、ダイシングして、半導体チップに個片化することによって、フィルム状エポキシ樹脂組成物が貼り付けられた半導体チップを得ることができる。
【００７９】
このように、フィルム状エポキシ樹脂組成物を半導体ウエハのバンプ形成面に貼り付ける方法による場合、ダイシングラインや、半導体チップと基板とを位置合わせするための基準マークを、フィルム状エポキシ樹脂組成物を通して認識する必要があるため、エポキシ樹脂組成物は、高い透過率を有する透明なものであることが好ましい。具体的には、エポキシ樹脂組成物は、５５５ｎｍの可視光に対して１０％以上の透過率を有するものであることが好ましい。
【００８０】
エポキシ樹脂組成物の供給量は、半導体チップの大きさ、バンプ高さなどによって規定され、半導体チップと基板の間の空隙を隙間なく充てん可能な量、かつ、フリップチップ接続時に半導体チップの側壁を樹脂が伝わって接続装置に付着することがないような量に、適宜設定される。
【００８１】
（２）第二工程
第二工程では、半導体チップと基板とを位置合わせした後、半導体チップと基板とをフリップチップ接続するとともに、半導体チップと基板の間の空隙をエポキシ樹脂組成物によって封止充てんする。
【００８２】
本実施形態では、半導体チップとして、上記第一工程で得られた、フィルム状エポキシ樹脂組成物が貼り付けられた半導体チップを用いる。このフィルム状エポキシ樹脂組成物が貼り付けられた半導体チップと基板とを、フリップチップボンダーなどの接続装置を用いて位置合わせした後、はんだバンプの融点以上の温度で加熱しながら加圧して、半導体チップと基板とを接続するとともに、エポキシ樹脂組成物によって半導体チップと基板の間の空隙を封止充てんする。この際、エポキシ樹脂組成物中に含まれるフラックス剤によって、はんだバンプ表面の酸化膜が還元除去され、はんだバンプが溶融し、金属接合による接続部が形成される。
【００８３】
また、半導体チップと基板とを位置合わせした後、はんだバンプの融点より低い温度、かつ、フラックス剤の活性温度以上の温度で、加熱しながら加圧してもよい。こうすることにより、半導体チップに形成されたバンプと基板に形成された配線（電極）との間の樹脂を排除して半導体チップと基板間の空隙を封止充てんするとともに、はんだ表面の酸化膜を除去することができる。その後、再度はんだの融点以上の温度に加熱してはんだバンプを溶融させて半導体チップと基板とを接続してもよい。再度はんだの融点以上の温度に加熱する際には、フリップチップボンダーを用いてもよいし、リフロー炉で加熱処理を行ってもよい。
【００８４】
なお、フラックス剤の活性温度とは、はんだ又はスズなどの金属表面の酸化膜を還元する効果を発現し始める温度のことを指す。室温で液状のフラックス剤は、室温以上であれば活性を示す。室温で固体状のフラックス剤は、その融点や軟化点以上の温度で液状又は低粘度状態になった際に、はんだ又はスズなどの金属表面に均一に濡れて活性を示すことから、活性温度は融点又は軟化点となる。
【００８５】
さらに、接続信頼性を高めるために、第二工程で得られた半導体装置を加熱オーブンなどで加熱処理し、エポキシ樹脂組成物の硬化を更に進行させてもよい。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例及び比較例によって本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではない。
【００８７】
［実施例１〜５及び比較例１〜２］
表１に示す組成（質量比）により、各材料をトルエン−酢酸エチル溶媒中に分散溶解してワニスを作製し、このワニスをセパレータフィルム（ＰＥＴフィルム）上にナイフコーターを用いて塗布した後、７０℃のオーブンで１０分間乾燥させることによって、厚さ２５μｍのフィルム状エポキシ樹脂組成物を作製した。
【００８８】
【表１】
【００８９】
以下、表１の各材料について詳述する。
フェノキシ樹脂：Ｉｎｃｈｅｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、「ＰＫＣＰ８０」（商品名）
エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン株式会社製、多官能エポキシ樹脂、「ＥＰ１０３２Ｈ６０」（商品名）
酸無水物１：ジャパンエポキシレジン株式会社製、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、「ＹＨ３０６」（商品名）
酸無水物２：ジャパンエポキシレジン株式会社製、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物と１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物の混合物、「ＹＨ３０７」（商品名）
硬化促進剤１：四国化成工業株式会社製、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンのイソシアヌル酸付加体、「２ＭＡＯＫ−ＰＷ」（商品名）
硬化促進剤２：四国化成工業株式会社製、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ−ＣＮ」）の１，２，４−ベンゼントリカルボン酸付加体（商品名「２ＰＺＣＮＳ」）の微粉末体（商品名「２ＰＺＣＮＳ−ＰＷ」）
硬化促進剤３：１−ブチルイミダゾールのトリフェニルボラン付加体（トリフェニルボラン・１−ブチルイミダゾール錯体）
硬化促進剤４：四国化成工業株式会社製、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、「２ＰＨＺ−ＰＷ」（商品名）
硬化促進剤５：北興化学工業株式会社製、トリフェニルホスフィン、「ＴＰＰ」（商品名）
フラックス剤：東京化成株式会社製、「アジピン酸」（商品名）
シリカ：株式会社アドマテックス製、「ＳＥ２０５０」（商品名）
【００９０】
［フィルム状エポキシ樹脂組成物の評価］
（粘度測定）
粘度は、平行板プラストメータ法に基づき、下記式（１）及び式（２）に従って、以下の手順で測定した。
【００９１】
１５ｍｍ角（厚さ０．７ｍｍ）のガラス板の上に直径６ｍｍの円形に打ち抜いたフィルム状エポキシ樹脂組成物を貼り付け、セパレーターフィルムをはく離した後、酸化膜付きシリコンチップ（サイズ１２ｍｍ角、厚さ０．５５ｍｍ）の酸化膜面がフィルム状エポキシ樹脂組成物に接するように配置したものを準備した。これを、フリップチップボンダーＦＣＢ３（パナソニックファクトリーソリューションズ製、商品名）に配置し、ヘッド温度２９０℃、ステージ温度５０℃、荷重１４Ｎ、加圧時間５ｓ（到達２５０℃）の条件で熱圧着した。樹脂体積を一定と仮定すると式（２）の関係が成立することから、加圧後の半径を顕微鏡で測定し、式（１）に従い、２５０℃での粘度を算出した。
【００９２】
【数１】
【００９３】
η：粘度（Ｐａ・ｓ）
Ｆ：荷重（Ｎ）
ｔ：加圧時間（ｓ）
Ｚ：加圧後の樹脂厚み（ｍ）
Ｚ０：加圧前の樹脂厚み（ｍ）
Ｖ：樹脂の体積（ｍ３）
【００９４】
【数２】
【００９５】
Ｚ０：加圧前の樹脂厚み
Ｚ：加圧後の樹脂厚み
ｒ０：加圧前の樹脂の半径（直径６ｍｍで打ち抜いているので、３ｍｍ）
ｒ：加圧後の樹脂の半径
【００９６】
（保存安定性）
４０℃の恒温槽にフィルム状エポキシ樹脂組成物を放置し、２４時間後の粘度が初期粘度の３倍以下であるものをＡ（優れた保存安定性を有する）と評価し、２４時間後の粘度が初期粘度の３倍より大きいものをＢ（充分な保存安定性を有しない）として評価した。なお、粘度測定は上述の方法で測定した。
【００９７】
（ゲル化時間の測定）
２５０℃の熱板上にセパレーターをはく離したフィルム状エポキシ樹脂組成物を配置し、スパチュラで撹拌不能になるまでの時間を測定し、２５０℃でのゲル化時間（秒）とした。
【００９８】
（半導体チップと基板の接続）
銅ピラー先端に鉛フリーはんだ層（Ｓｎ−３．５Ａｇ：融点２２１℃）を有する構造のバンプが形成された半導体チップとして、日立超ＬＳＩシステムズ製「ＪＴＥＧ ＰＨＡＳＥ１１＿８０」（サイズ７．３ｍｍ×７．３ｍｍ、バンプピッチ８０μｍ、バンプ数３２８、厚み０．５５ｍｍ、商品名）、基板としてプリフラックス処理によって防錆皮膜を形成した銅配線パターンを表面に有するガラスエポキシ基板を準備した。
【００９９】
続いて、実施例１〜５及び比較例１〜２のフィルム状エポキシ樹脂組成物を９ｍｍ×９ｍｍに切り出し、基板上の半導体チップが搭載される領域に８０℃／０．５ＭＰａ／５秒の条件で貼り付けた後、セパレーターフィルムを剥離した。フリップチップボンダーＦＣＢ３（パナソニックファクトリーソリューションズ製、商品名）の４０℃に設定したステージ上にフィルム状エポキシ樹脂組成物が貼り付けられた基板を吸着固定し、半導体チップと位置合わせした後、仮固定工程として、荷重２５Ｎ、ヘッド温度１００℃で５秒間圧着を行い（到達９０℃）、半導体チップを基板上に仮固定した。次いで、フリップチップボンダーのヘッド温度を２１０℃に設定し、荷重２５Ｎで１０秒間圧着を行った（到達１８０℃）。さらに、フリップチップボンダーのヘッド温度を２９０℃に設定し、荷重２５Ｎで１０秒間圧着を行い（到達２５０℃）、半導体チップと基板とを接続した半導体装置を得た。
【０１００】
（導通検査）
上記半導体装置について、３２８バンプのデイジーチェーン接続が確認できたものをＡ（良好な導通が得られた）と評価し、確認できなかったものをＢ（導通が不充分）と評価した。
【０１０１】
（ボイド評価）
上記半導体装置を超音波探傷装置（日立建機製ＦｉｎｅＳＡＴ）で観察し、チップ面積に対してボイドが占める面積が１％以下となるものをＡ（ボイドが少ない）と評価し、１％より大きくなるものをＢ（ボイドが多い）と評価した。
【０１０２】
（接続状態評価）
上記半導体装置の接続部を断面研磨することによって露出させ、光学顕微鏡で観察した。接続部にトラッピングが見られず、はんだが配線に充分濡れているものをＡ（接続状態が良好）と評価し、接続部にトラッピングが見られ、はんだが配線に充分濡れていないものをＢ（接続状態が充分でない）と評価した。
【０１０３】
実施例１〜５及び比較例１〜２について評価した結果を表２に示す。
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
表２に示されるように、硬化促進剤としてイミダゾール類の有機酸付加体を用いた実施例１〜５では、保存安定性及び接続信頼性が共に良好であった。一方、従来の硬化促進剤を用いた比較例１〜２では、充分な保存安定性が得られず、比較例２では充分な接続信頼性も得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、保存安定性に優れ、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合に好適に用いられる。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて上記フリップチップ接続を行うと、トラッピング、ボイド、クラックなどの発生が抑制されるため、充分な接続信頼性を有する半導体装置が得られる。
【符号の説明】
【０１０７】
１…はんだボール、２…電極パッド、３…バンプ（導電性突起）、４…配線（配線パターン）、５…半導体チップ、６…封止樹脂、７…基板、１０…半導体装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物並びにそれを用いた半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化の進展に伴って、半導体装置に対して小型化、薄型化及び電気特性の向上（高周波伝送への対応など）が求められている。これに伴い、従来のワイヤーボンディングで半導体チップを基板に実装する方式は、半導体チップにバンプと呼ばれる導電性の突起電極を形成して、当該バンプと基板電極とを直接接続するフリップチップ接続方式へと移行している。
【０００３】
上記フリップチップ接続方式において、半導体チップに形成されるバンプとしては、はんだバンプや金バンプが用いられてきたが、近年、微細接続化に対応するため、銅バンプや、銅ピラーの先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプも用いられてきている。はんだバンプや、銅ピラーの先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプを用いる場合には、はんだ接合などの金属接合により、半導体チップと基板電極とが接続される。このような金属接合による接続は信頼性が高いため、銅バンプや金バンプを用いる場合にも、基板電極側にはんだ層又はスズ層を形成して、金−はんだ接合などの金属接合により接続する方法が採用されている。金属接合を行う際には、ロジンや有機酸からなるフラックスが用いられる。フラックスは、はんだ表面の酸化膜を還元除去することにより、金属接合を容易にする。
【０００４】
フリップチップ接続方式では、半導体チップと基板との熱膨張係数差によって発生する熱応力が接続部に集中して接続部を破壊するおそれがあることから、この熱応力を分散して接続信頼性を高めるために、空隙を樹脂で封止充てんする必要がある。一般に、樹脂で封止充てんする方法としては、半導体チップと基板とを、はんだなどを用いて接続した後、毛細管現象を利用して、半導体チップと基板の間の空隙に液状封止樹脂を注入する方法が採用されている。
【０００５】
しかし、上記方法により樹脂封止充てんを行う場合、半導体チップと基板の間の狭い空隙に液状封止樹脂を注入するのに長時間を要するため、充分な生産性が得られないという問題があった。
【０００６】
また、半導体チップと基板の間の空隙にフラックスの残渣が残っていると、液状封止樹脂を注入した場合にボイドと呼ばれる気泡が発生しやすくなる。加えて、フラックス残渣中の酸成分によって配線が腐食し、接続信頼性が低下することがある。そのため、接合時にフラックスを用いる場合には、フラックス残渣を洗浄する工程が必須であるが、近年の微細接続化に伴って、半導体チップと基板の間の空隙が狭くなってきていることから、フラックス残渣の洗浄が困難になってきているという問題があった。
【０００７】
そこで、これらの問題を解決するために、はんだ表面の酸化膜を還元除去する性質（以下「フラックス活性」という。）を有する封止樹脂を用いて、この封止樹脂を基板に供給した後、半導体チップと基板とを接続すると同時に、半導体チップと基板の間の空隙を上記封止樹脂で封止充てんする方法（以下「先供給方式」という。）が提案されている（特許文献１〜３参照）。先供給方式によれば、接合時にフラックスを用いないためフラックス残渣を洗浄する必要がなく、また、半導体チップと基板の間の狭い空隙に液状封止樹脂を注入する必要もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１４３７９５号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７００６号公報
【特許文献３】特開２００７−１６２００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記先供給方式により半導体チップと基板とを接続する場合、金属接合を行う際に、はんだ又はスズの融点より高い温度に封止樹脂を曝すことになる。そのため、はんだ又はスズが基板電極に充分に濡れる前に樹脂が硬化してしまうことにより樹脂が接続部に取り込まれた状態となる「トラッピング」と呼ばれる接続不良が生じやすい。また、このような高温下では、低分子量成分の揮発に起因する「ボイド」と呼ばれる気泡が封止樹脂中に発生しやすい。さらに、高温下で金属接合を行った後、室温まで冷却する過程において、半導体チップと基板との熱膨張係数差によって発生する熱応力が接続部に集中することにより、接続部に「クラック」と呼ばれるひび割れが生じやすい。
【００１０】
これに対して、封止樹脂の反応性を向上させると、金属接合時に封止樹脂の硬化が進行し接続部が補強されることにより、クラックの発生は抑制されるものの、トラッピングはより生じやすくなる。また、封止樹脂の反応性を向上させると、封止樹脂の保存安定性が低下する傾向がある。
【００１１】
このように、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合には、トラッピング、ボイド、クラックなどの発生により充分な接続信頼性が得られないという問題があり、クラックの発生を防ぐために封止樹脂の反応性を向上させると、封止樹脂の保存安定性が低下するという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、保存安定性に優れ、かつ、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合でも充分な接続信頼性を得ることが可能な樹脂組成物を提供することを目的とする。また、上記樹脂組成物を用いた半導体装置及びその半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、特定の硬化促進剤を用いることにより、良好な保存安定性と良好な接続信頼性との両立を可能にする樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤及びフラックス剤を含み、上記硬化促進剤がイミダゾール類の有機酸付加体である、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物（以下、単に「エポキシ樹脂組成物」ともいう。）に関する。
【００１５】
上記硬化促進剤において、イミダゾール類に有機酸が付加していることにより、イミダゾール類の３位の窒素原子による酸無水物への求核攻撃が抑制されるため、イミダゾール類を単独で硬化促進剤として用いた場合と比較して、エポキシ樹脂組成物の保存安定性が向上する。また、イミダゾール類の３位の窒素原子による酸無水物への求核攻撃が抑制されていることによって、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合の高温接続条件においても、ゲル化時間が短くなりすぎて、溶融したはんだが配線に充分濡れずに接続不良となることを防止することができる。
【００１６】
上記有機酸は、イソシアヌル酸、芳香族カルボン酸及びルイス酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機酸であることが好ましい。これらの有機酸を付加させたイミダゾール類を硬化促進剤として用いることによって、エポキシ樹脂組成物の保存安定性がより向上し、より良好な接続信頼性が得られる。
【００１７】
上記エポキシ樹脂組成物は、取り扱い性の観点から、フィルム状に成形されていることが好ましい。
【００１８】
上記エポキシ樹脂組成物は、粘度調整や硬化物の物性制御（低熱膨張化など）の観点から、無機フィラを更に含むことが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、半導体チップ又は基板に本発明のエポキシ樹脂組成物を供給する第一工程と、半導体チップと基板とを位置合わせした後、半導体チップと基板とをフリップチップ接続するとともに、半導体チップと基板の間の空隙を上記半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物によって封止充てんする第二工程と、を備える、半導体装置の製造方法に関する。このように、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、先供給方式によるフリップチップ接続を行うことにより、充分な接続信頼性を有する半導体装置を製造することができる。
【００２０】
さらに、本発明は、本発明の製造方法により製造される半導体装置に関する。本発明の半導体装置は、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて製造されることにより、充分な接続信頼性を有するものとなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、保存安定性に優れ、かつ、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合でも充分な接続信頼性を得ることが可能な樹脂組成物を提供することが可能となる。また、上記樹脂組成物を用いた半導体装置及びその半導体装置の製造方法が提供される。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、先供給方式によりフリップチップ接続を行った場合、トラッピング、ボイド、クラックなどの発生が抑制されるため、充分な接続信頼性を有する半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２４】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、酸無水物、フラックス剤及び硬化促進剤を含む。
【００２５】
（硬化促進剤）
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、硬化促進剤として、イミダゾール類の有機酸付加体が用いられる。ここで、「イミダゾール類の有機酸付加体」とは、イミダゾール類に有機酸を付加させた化合物、すなわち、イミダゾール類と有機酸とを反応させて得られる反応生成物を意味し、上記付加体には、イミダゾール類と有機酸との錯体も含まれる。
【００２６】
有機酸としては、特に限定されないが、保存安定性及び接続信頼性の観点から、イソシアヌル酸、芳香族カルボン酸、ルイス酸などを用いることが好ましい。
【００２７】
芳香族カルボン酸としては、安息香酸、２−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸、２，４，６−トリヒドロキシ安息香酸、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸、１，２，３−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸などが挙げられ、なかでも入手及び使用の容易さや保存安定性の観点から、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸が好適に用いられる。
【００２８】
ルイス酸としては、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、アンチモン、珪素、鉄、銅、亜鉛、カドミウム、鉛、スカンジウム、イットリウム、ランタノイドなどの金属元素のアルキル化合物、上記金属元素の芳香族化合物、及び上記金属元素のハロゲン化合物が挙げられる。
【００２９】
このようなルイス酸として、具体的には、トリエチルボラン、トリブチルボラン、トリフェニルボラン、エチルジフェニルボラン、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボラン、トリス（２，４，６−トリフルオロフェニル）ボラン、トリス（３，５−ジフルオロフェニル）ボラン、トリス（４−フルオロフェニル）ボラン、トリス（トリル）ボラン、トリス（ナフチル）ボラン、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリフェニルアラン、トリス（ペンタフルオロフェニル）アランなどが挙げられ、なかでも入手及び使用の容易さや保存安定性の観点から、トリフェニルボランやトリス（ペンタフルオロフェニル）ボランが好ましく、トリフェニルボランがより好ましく用いられる。
【００３０】
イミダゾール類としては、２−メチルイミダゾール（商品名「２ＭＺ」）、２−ウンデシルイミダゾール（商品名「Ｃ１１Ｚ」）、２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ」）、２−エチル−４−メチルイミダゾール（商品名「２Ｅ４ＭＺ」）、２−フェニル−４−メチルイミダゾール（商品名「２Ｐ４ＭＺ」）、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール（商品名「１Ｂ２ＭＺ」）、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール（商品名「１Ｂ２ＰＺ」）、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール（商品名「２ＭＺ−ＣＮ」）、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール（商品名「２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ」）、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ−ＣＮ」）、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール（商品名「Ｃ１１Ｚ−ＣＮ」）、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「２ＭＺ−Ａ」）、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「２Ｅ４ＭＺ−Ａ」）、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「Ｃ１１Ｚ−Ａ」）、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（商品名「２Ｐ４ＭＨＺ」）、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（商品名「２ＰＨＺ」）など（以上、四国化成工業株式会社製）が挙げられる。
【００３１】
市販されているイミダゾール類の有機酸付加体としては、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール（商品名「Ｃ１１Ｚ−ＣＮ」）の１，２，４−ベンゼントリカルボン酸付加体（商品名「Ｃ１１Ｚ−ＣＮＳ」）、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ−ＣＮ」）の１，２，４−ベンゼントリカルボン酸付加体（商品名「２ＰＺＣＮＳ」）及びその微粉末体（商品名「２ＰＺＣＮＳ−ＰＷ」）、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン（商品名「２ＭＺ−Ａ」）のイソシアヌル酸付加体（商品名「２ＭＡ−ＯＫ」）及びその微粉末体（商品名「２ＭＡＯＫ−ＰＷ」）、２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ」）のイソシアヌル酸付加体（商品名「２ＰＺ−ＯＫ」）などが挙げられる。
【００３２】
イミダゾール類の有機酸付加体の配合量は、エポキシ樹脂及び酸無水物の総量１００質量部に対して、０．０１〜１０質量部が好ましく、０．１〜５質量部がより好ましい。上記配合量が０．０１質量部より少ないと、硬化性の低下により接続不良が発生しやすくなる傾向があり、１０質量部より多いと保存安定性が低下する傾向がある。
【００３３】
（エポキシ樹脂）
エポキシ樹脂としては、２官能以上であれば特に限定されず、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ジフェニルスルフィド骨格含有エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型多官能エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有多官能エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有多官能エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格含有多官能エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、その他各種の多官能エポキシ樹脂を用いることができる。
【００３４】
これらの中でも、低粘度化、低吸水率、高耐熱性の観点から、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有多官能エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有多官能エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格含有多官能エポキシ樹脂などを用いることが好ましい。
【００３５】
エポキシ樹脂は室温（２５℃）で液状でも固体状でも構わないが、はんだを加熱溶融させて接続する場合に用いるエポキシ樹脂としては、その融点又は軟化点が、はんだの融点よりも低いものを用いることが好ましい。これらのエポキシ樹脂は単独で又は２種以上を混合して用いてもよい。
【００３６】
（酸無水物）
酸無水物としては、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルハイミック酸無水物、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ポリアゼライン酸無水物、アルキルスチレン−マレイン酸無水物共重合体、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテートなどを用いることができる。
【００３７】
これらの中でも、特に、耐熱性や耐湿性の観点から、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテートなどを用いることが好ましい。これらは単独で又は２種以上を混合して使用することもできる。
【００３８】
酸無水物の配合量としては、エポキシ樹脂との当量比（エポキシ基の数と酸無水物から発生するカルボキシル基の数の比：エポキシ基の数／カルボキシル基の数）が０．５〜１．５となるように配合することが好ましく、上記当量比が０．７〜１．２となるように配合することがより好ましい。上記当量比が０．５より小さい場合、過剰に残存したカルボキシル基により吸水率が上昇する傾向があり、それにより耐湿信頼性が低下する傾向がある。一方、上記当量比が１．５より大きい場合、硬化が充分に進行しなくなる傾向がある。
【００３９】
（フラックス剤）
フラックス剤としては、特に制限されないが、アルコール類、フェノール類及びカルボン酸類からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を用いることが好ましい。
【００４０】
アルコール類としては、分子内に少なくとも２個のアルコール性水酸基を有する化合物であれば特に制限はなく、例えば、１，３−ジオキサン−５，５−ジメタノール、１，５−ペンタンジオール、２，５−フランジメタノール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、１，２，３−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、３−メチルペンタン−１，３，５−トリオール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、エリトリトール、ペンタエリトリトール、リビトール、ソルビトール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、１，３−ブチレングリコール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）イソプロパノールアミン、ビス（２−ヒドロキシメチル）イミノトリス（ヒドロキシメチル）メタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン、１，１’，１’’，１’’’−（エチレンジニトリロ）テトラキス（２−プロパノール）などを用いることができる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４１】
フェノール類としては、少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物であれば特に制限はなく、例えば、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ヒドロキシハイドロキノン、ピロガロール、メチリデンビフェノール（ビスフェノールＦ）、イソプロピリデンビフェノール（ビスフェノールＡ）、エチリデンビフェノール（ビスフェノールＡＤ）、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシアセトフェノン、ポリｐ−ビニルフェノールなどが挙げられる。
【００４２】
さらに、少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物として、フェノール性水酸基を分子内に少なくとも１個有する化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物と、ハロメチル基、アルコキシメチル基又はヒドロキシルメチル基を分子内に２個有する芳香族化合物、ジビニルベンゼン及びアルデヒド類からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物との重縮合物も用いることができる。
【００４３】
フェノール性水酸基を分子内に少なくとも１個有する化合物としては、フェノール、アルキルフェノール、ナフトール、クレゾール、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ヒドロキシハイドロキノン、ピロガロール、メチリデンビフェノール（ビスフェノールＦ）、イソプロピリデンビフェノール（ビスフェノールＡ）、エチリデンビフェノール（ビスフェノールＡＤ）、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシアセトフェノン、ポリｐ−ビニルフェノールなどが挙げられる。
【００４４】
ハロメチル基、アルコキシメチル基又はヒドロキシルメチル基を分子内に２個有する芳香族化合物としては、１，２−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，３−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，４−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，２−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，３−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，４−ビス（メトキシメチル）ベンゼン、１，２−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，３−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、ビス（クロロメチル）ビフェニル、ビス（メトキシメチル）ビフェニルなどが挙げられる。
【００４５】
アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド（その水溶液としてホルマリン）、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、ヘキサメチレンテトラミンなどが挙げられる。
【００４６】
上記重縮合物としては、フェノールとホルムアルデヒドとの重縮合物であるフェノールノボラック樹脂、クレゾールとホルムアルデヒドとの重縮合物であるクレゾールノボラック樹脂、ナフトール類とホルムアルデヒドとの重縮合物であるナフトールノボラック樹脂、フェノールと１，４−ビス（メトキシメチル）ベンゼンとの重縮合物であるフェノールアラルキル樹脂、ビスフェノールＡとホルムアルデヒドの重縮合物、フェノールとジビニルベンゼンとの重縮合物、クレゾールとナフトールとホルムアルデヒドの重縮合物などが挙げられる。また、これらの重縮合物をゴム変性したもの、又はこれらの重縮合物の分子骨格内にアミノトリアジン骨格やジシクロペンタジエン骨格を導入したものを用いてもよい。
【００４７】
これらフェノール類は、室温（２５℃）において固体状でも液状でも構わないが、金属表面の酸化膜を均一に還元除去する観点や、はんだの濡れ性を阻害しない観点から、液状のものを用いることが好ましい。これらのフェノール性水酸基を有する化合物をアリル化することによって液状化したものとして、アリル化フェノールノボラック樹脂、ジアリルビスフェノールＡ、ジアリルビスフェノールＦ、ジアリルビフェノールなどが挙げられる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
カルボン酸類としては、脂肪族カルボン酸又は芳香族カルボン酸のいずれであってもよいが、室温（２５℃）で固体状のものが好ましい。
【００４９】
脂肪族カルボン酸としては、マロン酸、メチルマロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、アリルマロン酸、２，２’−チオジ酢酸、３，３’−チオジプロピオン酸、２，２’−（エチレンジチオ）ジ酢酸、３，３’−ジチオジプロピオン酸、２−エチル−２−ヒドロキシ酪酸、ジチオジグリコール酸、ジグリコール酸、アセチレンジカルボン酸、マレイン酸、リンゴ酸、２−イソプロピルリンゴ酸、酒石酸、イタコン酸、１，３−アセトンジカルボン酸、トリカルバリン酸、ムコン酸、β−ヒドロムコン酸、コハク酸、メチルコハク酸、ジメチルコハク酸、グルタル酸、α−ケトグルタル酸、２−メチルグルタル酸、３−メチルグルタル酸、２，２−ジメチルグルタル酸、３，３−ジメチルグルタル酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、クエン酸、アジピン酸、３−ｔｅｒｔ−ブチルアジピン酸、ピメリン酸、フェニルシュウ酸、フェニル酢酸、ニトロフェニル酢酸、フェノキシ酢酸、ニトロフェノキシ酢酸、フェニルチオ酢酸、ヒドロキシフェニル酢酸、ジヒドロキシフェニル酢酸、マンデル酸、ヒドロキシマンデル酸、ジヒドロキシマンデル酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、スベリン酸、４，４’−ジチオジ酪酸、けい皮酸、ニトロけい皮酸、ヒドロキシけい皮酸、ジヒドロキシけい皮酸、クマリン酸、フェニルピルビン酸、ヒドロキシフェニルピルビン酸、カフェ酸、ホモフタル酸、トリル酢酸、フェノキシプロピオン酸、ヒドロキシフェニルプロピオン酸、ベンジルオキシ酢酸、フェニル乳酸、トロパ酸、３−（フェニルスルホニル）プロピオン酸、３，３−テトラメチレングルタル酸、５−オキソアゼライン酸、アゼライン酸、フェニルコハク酸、１，２−フェニレンジ酢酸、１，３−フェニレンジ酢酸、１，４−フェニレンジ酢酸、ベンジルマロン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ウンデカン二酸、ジフェニル酢酸、ベンジル酸、ジシクロヘキシル酢酸、テトラデカン二酸、２，２−ジフェニルプロピオン酸、３，３−ジフェニルプロピオン酸、４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸、ピマール酸、パラストリン酸、イソピマル酸、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ネオアビエチン酸、アガト酸などが挙げられる。
【００５０】
芳香族カルボン酸としては、安息香酸、２−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、４−ヒドロキシ安息香酸、２，３−ジヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、２，６−ジヒドロキシ安息香酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸、２，４，６−トリヒドロキシ安息香酸、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸、１，２，３−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸、２−［ビス（４−ヒドロキシフェニル）メチル］安息香酸、１−ナフトエ酸、２−ナフトエ酸、１−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、２−ヒドロキシ−１−ナフトエ酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、１，４−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，５−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、３，７−ジヒドロキシ−２−ナフトエ酸、２，３−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２−フェノキシ安息香酸、ビフェニル−４−カルボン酸、ビフェニル−２−カルボン酸、２−ベンゾイル安息香酸などが挙げられる。
【００５１】
これらカルボン酸類の中でも、保存安定性や入手容易さの観点から、コハク酸、リンゴ酸、イタコン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、アジピン酸、３，３’−チオジプロピオン酸、３，３’−ジチオジプロピオン酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、スベリン酸、セバシン酸、フェニルコハク酸、ドデカン二酸、ジフェニル酢酸、ベンジル酸、４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）吉草酸、アビエチン酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸、２−［ビス（４−ヒドロキシフェニル）メチル］安息香酸などを用いることが好ましい。これらの化合物は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５２】
これらフラックス剤の配合量は、エポキシ樹脂及び酸無水物の総量１００質量部に対して、０．１〜１５質量部であることが好ましく、０．５〜１０質量部であることがより好ましく、１〜１０質量部であることが更に好ましい。上記配合量が０．１質量部より少ない場合には、はんだ表面の酸化膜除去効果が充分に発現しないことにより接続不良を起こしやすくなる傾向がある。一方、上記配合量が１５質量部を超える場合には、フラックス剤がエポキシ樹脂の硬化剤として作用することにより保存安定性が低下する傾向がある。
【００５３】
（熱可塑性樹脂）
エポキシ樹脂組成物は、室温（２５℃）においてペースト状であってもフィルム状であってもよいが、取り扱い性の観点からフィルム状をしていることが好ましく、フィルム形成性の観点から、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フェノール樹脂、シアネートエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタンイミド樹脂、アクリルゴム等が挙げられる。
【００５４】
これら熱可塑性樹脂の中でも、耐熱性及びフィルム形成性の観点から、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタンイミド樹脂、アクリルゴム等が好ましく、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂等がより好ましい。これら熱可塑性樹脂は単独で又は２種以上の混合体や共重合体として使用することもできる。
【００５５】
熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、５０００より大きいことが好ましく、１００００以上であることがより好ましく、２００００以上であることが更に好ましい。上記重量平均分子量が５０００以下の場合にはフィルム形成能が低下する傾向がある。なお、上記重量平均分子量は、ＧＰＣ（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）を用いて、ポリスチレン換算で測定した値である。
【００５６】
熱可塑性樹脂の配合量は、エポキシ樹脂及び酸無水物の総量１００質量部に対して、５〜２００質量部であることが好ましく、１５〜１７５質量部であることがより好ましく、２５〜１５０質量部であることが更に好ましい。上記配合量が５質量部より少ないと、フィルム形成性が低下することにより取り扱い性が充分でなくなる傾向がある。一方、上記配合量が２００質量部を超えると耐熱性や信頼性が充分でなくなる傾向がある。
【００５７】
（フィラ）
さらに、エポキシ樹脂組成物は、粘度調整や硬化物の物性制御のために、フィラを含んでいてもよい。フィラとしては、有機フィラ又は無機フィラのいずれでも構わないが、低熱膨張化を図るために、少なくとも無機フィラを含んでいることが好ましい。
【００５８】
有機フィラとしては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、尿素樹脂、ポリスチレン、ブタジエン、アクリル樹脂等の重合体又は共重合体が挙げられる。
【００５９】
無機フィラとしては、ガラス、二酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化チタン（チタニア）、酸化マグネシウム（マグネシア）、カーボンブラック、マイカ、硫酸バリウムなどが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を混合して使用してもよい。また、無機フィラは、２種類以上の金属酸化物を含む複合酸化物（２種類以上の金属酸化物が単に混合されてなるものではなく、金属酸化物同士が化学的に結合して分離不能な状態となっているもの）であってもよく、このような複合酸化物としては、二酸化ケイ素と酸化チタン、二酸化ケイ素と酸化アルミニウム、酸化ホウ素と酸化アルミニウム、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムと酸化マグネシウムなどからなる複合酸化物が挙げられる。
【００６０】
フィラの形状は特に限定されず、破砕状、針状、リン片状又は球状のいずれでもよいが、分散性や粘度制御の観点から、球状のものを用いることが好ましい。
【００６１】
フィラのサイズは、フリップチップ接続した際の半導体チップと基板の間の空隙よりも平均粒径が小さいものであればよいが、充てん密度や粘度制御の観点から、平均粒径１０μｍ以下のものが好ましく、５μｍ以下のものがより好ましく、３μｍ以下のものが特に好ましい。粘度や硬化物の物性を調整するために、粒径の異なるものを２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
フィラの配合量は、エポキシ樹脂及び酸無水物の総量１００質量部に対して、２００質量部以下とすることが好ましく、１７５質量部以下とすることがより好ましい。上記配合量が２００質量部より多いと、樹脂組成物の粘度が高くなることにより接続不良が起きやすくなる傾向がある。
【００６３】
（添加剤）
さらに、エポキシ樹脂組成物に、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、レベリング剤、イオントラップ剤などの添加剤を配合してもよい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。配合量については、各添加剤の効果が発現するように調整すればよい。
【００６４】
（エポキシ樹脂組成物のゲル化時間）
エポキシ樹脂組成物の２５０℃におけるゲル化時間は、３〜３０秒（ｓ）であることが好ましく、３〜２０秒であることがより好ましく、３〜１５秒であることが更に好ましい。上記ゲル化時間が３秒より短いと、はんだが溶融する前に硬化してしまうことにより接続不良が発生しやすくなる傾向がある。一方、上記ゲル化時間が３０秒より長いと、生産性や硬化性の低下により信頼性が低下する傾向がある。なお、上記ゲル化時間は、エポキシ樹脂組成物を２５０℃に設定した熱板上に置き、スパチュラなどで撹拌した場合に、撹拌不能になるまでの時間を指す。
【００６５】
（エポキシ樹脂組成物の製造方法）
エポキシ樹脂組成物は、例えば、エポキシ樹脂、酸無水物、フラックス剤及び硬化促進剤を、プラネタリミキサ、らいかい機、ビーズミルなどを用いて撹拌混合することによって調製することができる。フィラを配合する場合には、３本ロールを用いて混練し、フィラを樹脂組成物中に分散させる。
【００６６】
また、室温でフィルム状のエポキシ樹脂組成物は、例えば以下の方法により製造することができる。まず、熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、酸無水物、フラックス剤、硬化促進剤、フィラ及びその他の添加剤を、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチルピロリドンなどの有機溶媒中で、プラネタリミキサやビーズミルを用いて混合することによってワニスを調製する。得られたワニスを、ナイフコーターやロールコーターを用いて、離型処理が施されたポリエチレンテレフタレート樹脂などのフィルム基材上に塗布した後、有機溶媒を乾燥除去することによって、フィルム状のエポキシ樹脂組成物が得られる。
【００６７】
（半導体装置）
次に、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて製造される半導体装置について説明する。
【００６８】
図１は、本発明の半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図１に示される半導体装置１０は、基板７と、半導体チップ５と、基板７と半導体チップ５との間に配置された封止樹脂６とを備える。封止樹脂６は、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物からなり、基板７と半導体チップ５との間の空隙を封止している。基板７の一方の面上には配線（配線パターン）４が設けられている。配線４と半導体チップ５とは、複数のバンプ（導電性突起）３によって電気的に接続されている。また、基板７の、配線４が設けられた面と反対側の面上には、電極パッド２が設けられ、電極パッド２上には、はんだボール１が設けられ、他の回路部材との接続が可能となっている。
【００６９】
半導体チップ５としては、特に限定はなく、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体、ガリウムヒ素、インジウムリンなどの化合物半導体等、各種の半導体を用いることができる。
【００７０】
バンプ（導電性突起）３としては、はんだ、スズ、インジウム、金、銀、銅などの金属からなるものが用いられる。バンプ３は、単一の金属のみで構成されていても、複数種の金属から構成されていてもよい。また、これらの金属が積層された構造をなすように形成されていてもよい。広く用いられているものとしては、はんだバンプ、金バンプ、銅バンプ、銅ピラー先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプなどが挙げられる。中でも、銅ピラー先端にはんだ層又はスズ層が形成された構造のバンプは、微細接続化に対応可能であるため好適に用いられる。
【００７１】
はんだバンプの材料としては、低融点はんだ又は高融点はんだのいずれを用いてもよい。また、Ｓｎ−３７Ｐｂ（融点１８３℃）を用いてもよいが、環境への影響を考慮して、鉛フリーはんだを用いることが好ましい。鉛フリーはんだとしては、Ｓｎ−３．５Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−１Ｂｉ（融点２１４℃）、Ｓｎ−０．７Ｃｕ（融点２２７℃）、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）、Ｓｎ−９２Ｚｎ（融点１９８℃）などが挙げられる。
【００７２】
なお、バンプは半導体チップ上に形成されていてもよいし、基板上に形成されていてもよいし、それら両方に形成されていてもよい。
【００７３】
基板７としては、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、セラミックなどの絶縁基板が用いられる。また、基板として、半導体チップを用いてもよい。
【００７４】
配線（配線パターン）４は、絶縁基板からなる基板７の表面に銅などの金属層を形成し、次いで不要な箇所をエッチング除去する方法や、銅めっきを用いた方法や、導電性物質を印刷する方法などにより、基板７の一方の面上に設けられる。
【００７５】
配線４の表面には、低融点はんだ、高融点はんだ、スズ、インジウム、金、ニッケル、銀、銅、パラジウムなどからなる金属層が形成されていてもよい。この金属層は、単一の成分のみで構成されていても、複数の成分から構成されていても、複数の金属層が積層された構造をしていてもよい。また、はんだに対する良好な濡れ性を維持するために、配線４の表面には、プリフラックス処理によって防錆皮膜層が形成されていてもよい。なお、半導体チップ５上に形成されているバンプ３が金バンプである場合には、金属接合部を形成するために、配線４の表面には、はんだ層又はスズ層が形成されていることが好ましい。
【００７６】
（半導体装置の製造方法）
次に、本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態を示す。
【００７７】
（１）第一工程
第一工程では、半導体チップ又は基板に、本発明のエポキシ樹脂組成物を供給する。ペースト状のエポキシ樹脂組成物を用いる場合は、ディスペンサーを用いて、半導体チップ又は基板の所定の位置にエポキシ樹脂組成物を塗布する。
【００７８】
フィルム状のエポキシ樹脂組成物を用いる場合は、フィルム状エポキシ樹脂組成物を所定のサイズに切り出した後、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネートなどによって、半導体チップ又は基板の所定の位置に貼り付ける。または、フィルム状エポキシ樹脂組成物を、半導体ウエハのバンプ形成面に貼り付けた後、ダイシングして、半導体チップに個片化することによって、フィルム状エポキシ樹脂組成物が貼り付けられた半導体チップを得ることができる。
【００７９】
このように、フィルム状エポキシ樹脂組成物を半導体ウエハのバンプ形成面に貼り付ける方法による場合、ダイシングラインや、半導体チップと基板とを位置合わせするための基準マークを、フィルム状エポキシ樹脂組成物を通して認識する必要があるため、エポキシ樹脂組成物は、高い透過率を有する透明なものであることが好ましい。具体的には、エポキシ樹脂組成物は、５５５ｎｍの可視光に対して１０％以上の透過率を有するものであることが好ましい。
【００８０】
エポキシ樹脂組成物の供給量は、半導体チップの大きさ、バンプ高さなどによって規定され、半導体チップと基板の間の空隙を隙間なく充てん可能な量、かつ、フリップチップ接続時に半導体チップの側壁を樹脂が伝わって接続装置に付着することがないような量に、適宜設定される。
【００８１】
（２）第二工程
第二工程では、半導体チップと基板とを位置合わせした後、半導体チップと基板とをフリップチップ接続するとともに、半導体チップと基板の間の空隙をエポキシ樹脂組成物によって封止充てんする。
【００８２】
本実施形態では、半導体チップとして、上記第一工程で得られた、フィルム状エポキシ樹脂組成物が貼り付けられた半導体チップを用いる。このフィルム状エポキシ樹脂組成物が貼り付けられた半導体チップと基板とを、フリップチップボンダーなどの接続装置を用いて位置合わせした後、はんだバンプの融点以上の温度で加熱しながら加圧して、半導体チップと基板とを接続するとともに、エポキシ樹脂組成物によって半導体チップと基板の間の空隙を封止充てんする。この際、エポキシ樹脂組成物中に含まれるフラックス剤によって、はんだバンプ表面の酸化膜が還元除去され、はんだバンプが溶融し、金属接合による接続部が形成される。
【００８３】
また、半導体チップと基板とを位置合わせした後、はんだバンプの融点より低い温度、かつ、フラックス剤の活性温度以上の温度で、加熱しながら加圧してもよい。こうすることにより、半導体チップに形成されたバンプと基板に形成された配線（電極）との間の樹脂を排除して半導体チップと基板間の空隙を封止充てんするとともに、はんだ表面の酸化膜を除去することができる。その後、再度はんだの融点以上の温度に加熱してはんだバンプを溶融させて半導体チップと基板とを接続してもよい。再度はんだの融点以上の温度に加熱する際には、フリップチップボンダーを用いてもよいし、リフロー炉で加熱処理を行ってもよい。
【００８４】
なお、フラックス剤の活性温度とは、はんだ又はスズなどの金属表面の酸化膜を還元する効果を発現し始める温度のことを指す。室温で液状のフラックス剤は、室温以上であれば活性を示す。室温で固体状のフラックス剤は、その融点や軟化点以上の温度で液状又は低粘度状態になった際に、はんだ又はスズなどの金属表面に均一に濡れて活性を示すことから、活性温度は融点又は軟化点となる。
【００８５】
さらに、接続信頼性を高めるために、第二工程で得られた半導体装置を加熱オーブンなどで加熱処理し、エポキシ樹脂組成物の硬化を更に進行させてもよい。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例及び比較例によって本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではない。
【００８７】
［実施例１〜５及び比較例１〜２］
表１に示す組成（質量比）により、各材料をトルエン−酢酸エチル溶媒中に分散溶解してワニスを作製し、このワニスをセパレータフィルム（ＰＥＴフィルム）上にナイフコーターを用いて塗布した後、７０℃のオーブンで１０分間乾燥させることによって、厚さ２５μｍのフィルム状エポキシ樹脂組成物を作製した。
【００８８】
【表１】
【００８９】
以下、表１の各材料について詳述する。
フェノキシ樹脂：Ｉｎｃｈｅｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、「ＰＫＣＰ８０」（商品名）
エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン株式会社製、多官能エポキシ樹脂、「ＥＰ１０３２Ｈ６０」（商品名）
酸無水物１：ジャパンエポキシレジン株式会社製、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、「ＹＨ３０６」（商品名）
酸無水物２：ジャパンエポキシレジン株式会社製、３，４−ジメチル−６−（２−メチル−１−プロペニル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物と１−イソプロピル−４−メチル−ビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２，３−ジカルボン酸無水物の混合物、「ＹＨ３０７」（商品名）
硬化促進剤１：四国化成工業株式会社製、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンのイソシアヌル酸付加体、「２ＭＡＯＫ−ＰＷ」（商品名）
硬化促進剤２：四国化成工業株式会社製、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（商品名「２ＰＺ−ＣＮ」）の１，２，４−ベンゼントリカルボン酸付加体（商品名「２ＰＺＣＮＳ」）の微粉末体（商品名「２ＰＺＣＮＳ−ＰＷ」）
硬化促進剤３：１−ブチルイミダゾールのトリフェニルボラン付加体（トリフェニルボラン・１−ブチルイミダゾール錯体）
硬化促進剤４：四国化成工業株式会社製、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、「２ＰＨＺ−ＰＷ」（商品名）
硬化促進剤５：北興化学工業株式会社製、トリフェニルホスフィン、「ＴＰＰ」（商品名）
フラックス剤：東京化成株式会社製、「アジピン酸」（商品名）
シリカ：株式会社アドマテックス製、「ＳＥ２０５０」（商品名）
【００９０】
［フィルム状エポキシ樹脂組成物の評価］
（粘度測定）
粘度は、平行板プラストメータ法に基づき、下記式（１）及び式（２）に従って、以下の手順で測定した。
【００９１】
１５ｍｍ角（厚さ０．７ｍｍ）のガラス板の上に直径６ｍｍの円形に打ち抜いたフィルム状エポキシ樹脂組成物を貼り付け、セパレーターフィルムをはく離した後、酸化膜付きシリコンチップ（サイズ１２ｍｍ角、厚さ０．５５ｍｍ）の酸化膜面がフィルム状エポキシ樹脂組成物に接するように配置したものを準備した。これを、フリップチップボンダーＦＣＢ３（パナソニックファクトリーソリューションズ製、商品名）に配置し、ヘッド温度２９０℃、ステージ温度５０℃、荷重１４Ｎ、加圧時間５ｓ（到達２５０℃）の条件で熱圧着した。樹脂体積を一定と仮定すると式（２）の関係が成立することから、加圧後の半径を顕微鏡で測定し、式（１）に従い、２５０℃での粘度を算出した。
【００９２】
【数１】
【００９３】
η：粘度（Ｐａ・ｓ）
Ｆ：荷重（Ｎ）
ｔ：加圧時間（ｓ）
Ｚ：加圧後の樹脂厚み（ｍ）
Ｚ０：加圧前の樹脂厚み（ｍ）
Ｖ：樹脂の体積（ｍ３）
【００９４】
【数２】
【００９５】
Ｚ０：加圧前の樹脂厚み
Ｚ：加圧後の樹脂厚み
ｒ０：加圧前の樹脂の半径（直径６ｍｍで打ち抜いているので、３ｍｍ）
ｒ：加圧後の樹脂の半径
【００９６】
（保存安定性）
４０℃の恒温槽にフィルム状エポキシ樹脂組成物を放置し、２４時間後の粘度が初期粘度の３倍以下であるものをＡ（優れた保存安定性を有する）と評価し、２４時間後の粘度が初期粘度の３倍より大きいものをＢ（充分な保存安定性を有しない）として評価した。なお、粘度測定は上述の方法で測定した。
【００９７】
（ゲル化時間の測定）
２５０℃の熱板上にセパレーターをはく離したフィルム状エポキシ樹脂組成物を配置し、スパチュラで撹拌不能になるまでの時間を測定し、２５０℃でのゲル化時間（秒）とした。
【００９８】
（半導体チップと基板の接続）
銅ピラー先端に鉛フリーはんだ層（Ｓｎ−３．５Ａｇ：融点２２１℃）を有する構造のバンプが形成された半導体チップとして、日立超ＬＳＩシステムズ製「ＪＴＥＧ ＰＨＡＳＥ１１＿８０」（サイズ７．３ｍｍ×７．３ｍｍ、バンプピッチ８０μｍ、バンプ数３２８、厚み０．５５ｍｍ、商品名）、基板としてプリフラックス処理によって防錆皮膜を形成した銅配線パターンを表面に有するガラスエポキシ基板を準備した。
【００９９】
続いて、実施例１〜５及び比較例１〜２のフィルム状エポキシ樹脂組成物を９ｍｍ×９ｍｍに切り出し、基板上の半導体チップが搭載される領域に８０℃／０．５ＭＰａ／５秒の条件で貼り付けた後、セパレーターフィルムを剥離した。フリップチップボンダーＦＣＢ３（パナソニックファクトリーソリューションズ製、商品名）の４０℃に設定したステージ上にフィルム状エポキシ樹脂組成物が貼り付けられた基板を吸着固定し、半導体チップと位置合わせした後、仮固定工程として、荷重２５Ｎ、ヘッド温度１００℃で５秒間圧着を行い（到達９０℃）、半導体チップを基板上に仮固定した。次いで、フリップチップボンダーのヘッド温度を２１０℃に設定し、荷重２５Ｎで１０秒間圧着を行った（到達１８０℃）。さらに、フリップチップボンダーのヘッド温度を２９０℃に設定し、荷重２５Ｎで１０秒間圧着を行い（到達２５０℃）、半導体チップと基板とを接続した半導体装置を得た。
【０１００】
（導通検査）
上記半導体装置について、３２８バンプのデイジーチェーン接続が確認できたものをＡ（良好な導通が得られた）と評価し、確認できなかったものをＢ（導通が不充分）と評価した。
【０１０１】
（ボイド評価）
上記半導体装置を超音波探傷装置（日立建機製ＦｉｎｅＳＡＴ）で観察し、チップ面積に対してボイドが占める面積が１％以下となるものをＡ（ボイドが少ない）と評価し、１％より大きくなるものをＢ（ボイドが多い）と評価した。
【０１０２】
（接続状態評価）
上記半導体装置の接続部を断面研磨することによって露出させ、光学顕微鏡で観察した。接続部にトラッピングが見られず、はんだが配線に充分濡れているものをＡ（接続状態が良好）と評価し、接続部にトラッピングが見られ、はんだが配線に充分濡れていないものをＢ（接続状態が充分でない）と評価した。
【０１０３】
実施例１〜５及び比較例１〜２について評価した結果を表２に示す。
【０１０４】
【表２】
【０１０５】
表２に示されるように、硬化促進剤としてイミダゾール類の有機酸付加体を用いた実施例１〜５では、保存安定性及び接続信頼性が共に良好であった。一方、従来の硬化促進剤を用いた比較例１〜２では、充分な保存安定性が得られず、比較例２では充分な接続信頼性も得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、保存安定性に優れ、先供給方式によりフリップチップ接続を行う場合に好適に用いられる。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて上記フリップチップ接続を行うと、トラッピング、ボイド、クラックなどの発生が抑制されるため、充分な接続信頼性を有する半導体装置が得られる。
【符号の説明】
【０１０７】
１…はんだボール、２…電極パッド、３…バンプ（導電性突起）、４…配線（配線パターン）、５…半導体チップ、６…封止樹脂、７…基板、１０…半導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤及びフラックス剤を含み、前記硬化促進剤がイミダゾール類の有機酸付加体である、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
前記有機酸が、イソシアヌル酸、芳香族カルボン酸及びルイス酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機酸である、請求項１に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
フィルム状に成形されている、請求項１又は２に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
無機フィラを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
半導体チップ又は基板に請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物を供給する第一工程と、
前記半導体チップと前記基板とを位置合わせした後、前記半導体チップと前記基板とをフリップチップ接続するとともに、前記半導体チップと前記基板の間の空隙を前記半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物によって封止充てんする第二工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法により製造される半導体装置。
【請求項１】
エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤及びフラックス剤を含み、前記硬化促進剤がイミダゾール類の有機酸付加体である、半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
前記有機酸が、イソシアヌル酸、芳香族カルボン酸及びルイス酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の有機酸である、請求項１に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
フィルム状に成形されている、請求項１又は２に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
無機フィラを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
半導体チップ又は基板に請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物を供給する第一工程と、
前記半導体チップと前記基板とを位置合わせした後、前記半導体チップと前記基板とをフリップチップ接続するとともに、前記半導体チップと前記基板の間の空隙を前記半導体封止充てん用エポキシ樹脂組成物によって封止充てんする第二工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法により製造される半導体装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１５８７１９（Ｐ２０１２−１５８７１９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０２９（Ｐ２０１１−２１０２９）
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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