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CN1983540A - 倒装型半导体器件的制备方法以及由该方法制备的半导体器件 - Google Patents

倒装型半导体器件的制备方法以及由该方法制备的半导体器件 Download PDF

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CN1983540A
CN1983540A CNA200610166994XA CN200610166994A CN1983540A CN 1983540 A CN1983540 A CN 1983540A CN A200610166994X A CNA200610166994X A CN A200610166994XA CN 200610166994 A CN200610166994 A CN 200610166994A CN 1983540 A CN1983540 A CN 1983540A
Authority
CN
China
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semiconductor device
semiconductor chip
circuit substrate
epoxy resin
curing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA200610166994XA
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English (en)
Inventor
加藤馨
浅野雅俊
竹中博之
隅田和昌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Publication of CN1983540A publication Critical patent/CN1983540A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • H10W74/40—
    • H10W74/012—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22—Di-epoxy compounds
    • C08G59/24—Di-epoxy compounds carbocyclic
    • C08G59/245—Di-epoxy compounds carbocyclic aromatic
    • H10W74/15—
    • H10W74/47—
    • H10W72/856—
    • H10W90/724—
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Abstract

本发明涉及一种半导体器件的制备方法，在该半导体器件中通过多个焊锡电极将电路基板和半导体芯片连接起来，所述方法包括将非清洁型焊剂施用在电路基板和半导体芯片中的至少一部分焊盘上；将底层填料施用在电路基板或半导体芯片上；配置半导体芯片和电路基板；并通过热压连接半导体芯片和电路基板，并涉及由该方法所制备的半导体器件。通过使用该方法，由于不需要将会使作为密封剂的底层填料的可靠性变差的焊剂组分加入至底层填料中，因而半导体器件的可靠性不会变差。此外，由于不使用薄膜的插入步骤，因此安装可以在相对短的时间内进行。

Description

倒装型半导体器件的制备方法以及由该方法制备的半导体器件
技术领域
本发明涉及一种制造其中基板和半导体芯片通过焊锡(bump)连接的倒装型半导体器件的方法，并且涉及由该方法所制备的半导体器件。
背景技术
在电子材料领域中提高半导体器件的集成度，改进性能以及降低重量的过程中，采用倒装连接体系的半导体器件已被广泛使用。在由倒装体系进行的连接方法中，固定硅片并通过在硅片和有机基板或陶瓷基板的器件表面之间使用焊料(solder)等而将其连接起来，然后利用毛细管现象在硅片和基板之间的狭窄部分插入底层填料(under-fill material)并固化，从而确保其可靠性。因此，主要对底层填料应力性能和防潮性能等方面的要求也提高了。特别是，在倒装连接中，由于膨胀系数的差异较大，硅片膨胀系数为3ppm/℃且有机基板的膨胀系数为17ppm/℃，因此在焊锡(solder bump)部分产生极大的剪应力。在焊料连接(solder bonding)部分处的应力可以通过在硅片和基板之间插入底层填料并固化而降低。此外，从防潮可靠性和机械性能的观点来看，也表明了底层填料是有效的。
然而，随着半导体器件集成度的提高，芯片尺寸(die size)不断提高并且有时在一边上超过了10mm或20mm。使用这种大芯片的倒装型半导体器件产生了即使利用毛细现象也无法获得薄膜充分插入这样的问题，这导致插入在中途停止并引起未填充(unfilling)等。此外，当采用降低填料量的对策以获得薄膜插入时，由于这导致膨胀系数的降低，所以指出了在焊料回流(solder reflowing)时芯片和密封剂上的应力提高并导致密封剂和芯片和基板间的界线处产生剥离，或者导致封装或密封的破裂。
此外，利用毛细现象的底层填料需要许多步以完成薄膜的插入步骤，这导致成本增加。在这一点上，日本专利No.2589239(专利文献1)中提出了一种在连接半导体时滴入预先和焊剂(flux)混合的底层填料，然后在焊料连接同时固化底层填料的方法。这种装配方法对于节省薄膜插入步骤是有效的，从而大大减少了成本。
在上述情况下，在现有的非流动性底层填料中通常使用作为主成分的液体环氧树脂和作为固化剂的邻苯二甲酸酐型酸酐。这是因为酸酐固化剂本身具有焊剂作用并且其焊剂性可以通过添加过量酸酐而增强，任选多于环氧树脂组分的当量。然而，酸酐如邻苯二甲酸酐有吸收湿气的趋势并由于在使用前或使用中吸收湿气而趋于增加粘度。此外，在加入过多酸酐的情况下，未固化的酸酐被包含在树脂固化产物中，而固化产物易于吸水，这即使在固化之后也促进了水解并因为吸收湿气而导致体积膨胀并产生降低了例如倒装型半导体器件可靠性的问题。此外，在加入不同于酸酐的焊剂材料的情况下，需要大量添加焊剂材料以增强非流动性底层填料的焊料连接性能。因此，在许多情况下抑制了固化性能并且与基板的粘合变差，所以目前还没有获得能够满足可靠性的半导体器件。
此外，在JP-A-2005-105021(专利文献2)中，提出了与具有两个或多个羧基的芳族羧酸结合的底层材料。然而，这种羧酸与树脂的混合也产生了这样的缺陷，即，在羧酸混和量不足的情况下无法获得足够的焊剂性能，或者在混和量过多的时候其液化得较少。
此外，在JP-A-5-243331(专利文献3)中，提出了将焊剂涂布在基板上，并进一步提供用于密封的树脂，然后将半导体器件放置在基板上的方法。然而，该提议并没有意图预先提供密封树脂并且在焊锡之外的部分中提供用于临时固定的粘合剂，因此必须进一步提供树脂用于在后续步骤中保护焊锡的四周，并且其没有改进薄膜的插入步骤。
专利文献1：日本专利No.2589239
专利文献2：JP-A-2005-105021
专利文献3：JP-A-5-243331
发明内容
考虑到前述情况而进行了本发明。根据本发明，其不需要将会使作为密封剂的底层填料性能变差的焊剂组分加入至底层填料中。因此，由于可以使用具有较弱或没有焊剂性的树脂作为底层填料，所以能够提供具有高可靠性的半导体器件。
鉴于前述情况，本发明者进行了细致的研究，由此完成本发明。
也就是说，本发明涉及下述内容。
(1)一种半导体器件的制备方法，其中电路基板和半导体芯片通过多个焊锡电极(solder bump electrodes)连接，所述方法包括：
将非清洁(non-cleaning)型焊剂涂布在电路基板和半导体芯片中的至少一部分焊盘(bonding pad)上；
将底层填料施用在电路基板或半导体芯片上；
使半导体芯片和电路基板位置对齐；并
通过热压连接连接半导体芯片和电路基板。
(2)根据(1)的半导体器件制备方法，其中所述底层填料的施用通过分配、丝网印刷(screen printing)或雕版印花(stencil printing)而进行。
(3)根据(1)的半导体器件制备方法，其中热压连接通过脉冲加热或回流而进行。
(4)根据(1)的半导体器件制备方法，其中底层填料是环氧树脂。
(5)根据(4)的半导体器件制备方法，其中所述环氧树脂含有由下式(1)表示的环氧树脂：
其中R1代表氢原子或具有1-20个碳原子的单价烃基，并且
n是1-4的整数，以及其中当n为或2以上时，R1相同或不同。
(6)根据(1)的半导体器件制备方法所制备的半导体器件。
根据本发明，底层填料的施用优选通过分配、丝网印刷或雕版印花而进行，并且施用底层填料后的热压连接优选通过脉冲加热或回流而进行。
此外，一些情况下本发明所用的树脂并未在连接步骤中通过热压连接固化，在这种情况下，固化树脂的步骤可以通过在连接步骤后另外使用干燥器完成。
根据本发明方法，因为不需要将会使作为密封剂的底层填料的可靠性变差的焊剂组分加入至底层填料中，因而半导体器件的可靠性不会变差。此外，由于本发明方法不包括薄膜的插入步骤，因此其具有能够在相对短的时间内进行安装的优点。
附图说明
图1显示了倒装型半导体器件的概念图。
符号说明
1电子电路基板
2底层填料
3焊盘(pad)
4半导体芯片
5焊锡
发明详述
下面将更详细地描述本发明。本发明所用的底层填料优选为热固性树脂，更优选为在常温下为液体的单组分环氧树脂。在常温下为液体的环氧树脂并不特别限定其分子结构、分子量等，只要其在一个分子中具有两个或多个环氧基即可。特别地，在常温下为液体的环氧树脂的例子包括双酚环氧树脂如双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂；酚醛环氧树脂如苯酚-可溶可熔酚醛环氧树脂和甲酚-可溶酚醛环氧树脂；萘环氧树脂；联苯环氧树脂和环戊二烯环氧树脂。环氧树脂可以单独使用或以它们两种或多种的混合物使用。其中，优选在室温下(例如，25℃下)为液体的环氧树脂。
由下述结构表示的环氧树脂可以在一定范围内毫无问题地加至上述环氧树脂中，在所述范围中不会对流动性产生不希望有的影响。
本发明中，特别优选将下式(1)所表示的环氧树脂包含在上述环氧树脂中。
式(1)中，R1表示氢原子或具有1-20个碳原子，优选为1-10个碳原子并更优选1-3个碳原子的单价烃基。单价烃基的例子包括烷基如甲基、乙基和丙基；烯基如乙烯基和烯丙基。此外，n是1-4的整数，并优选为1或2。当n为2或以上时，R1相同或不同
液体环氧树脂中总的氯含量必须为1500ppm或更少，优选为1000ppm或更少。此外，在100℃下在环氧树脂浓度为50％的水中萃取20小时所得到的氯优选为10ppm或更少。超过1500ppm的总的氯含量以及在水中所萃取的超过10ppm的氯可能会对半导体器件的可靠性，特别是防潮性能产生不希望有的影响。
由上述式(1)表示的环氧树脂在所有环氧树脂中的含量为25-100wt％，更优选为50-100wt％，并进一步优选为75-100wt％。当其小于25wt％时，组合物的粘度可能会提高或者固化产物的耐热性可能会降低。从加工性能考虑，25℃下环氧树脂的粘度优选为1000Pa·s或更少，并且更优选为500Pa·s或更少。
加入固化剂，以用于固化本发明液体环氧树脂。用于环氧树脂的固化体系没有特别限定，可以使用包括单固化体系、酸酐固化体系或胺固化体系的任何固化体系，并且可以任意使用，只要其不会阻碍本发明要点即可。固化剂的例子包括具有两个或多个能够与液体环氧树脂中环氧基反应的官能团的化合物，所述官能团如酚羟基、氨基和酸酐基(在酸酐基的情况下具有一个或多个基团)。虽然分子结构、分子量等没有特别限定并且可以使用常规化合物，但是特别优选使用酚固化剂。
在一个分子中具有至少两个或多个酚羟基的酚醛树脂的具体例子包括可溶可熔酚醛树脂如苯酚-可溶可熔酚醛树脂和甲酚-可溶可熔酚醛树脂；亚二甲苯基改性的线性酚醛树脂，如对亚二甲苯基改性的线性酚醛树脂、间亚二甲苯基改性的线性酚醛树脂和邻亚二甲苯基改性的线性酚醛树脂；双酚酚醛树脂如双酚A树脂和双酚F树脂；联苯酚醛树脂；甲阶酚醛树脂；苯酚芳烷基树脂；联苯芳烷基树脂；三酚烷基树脂如三酚甲烷树脂和三酚丙烷树脂，和它们的聚合物；含萘环的酚醛树脂；和二环戊二烯改性的酚醛树脂。可以使用任何这样的酚醛树脂。
特别地，本发明酚固化剂优选包括由下式(2)表示的酚固化剂。
Figure A20061016699400081
式(2)中，R2彼此相同或不同并各自独立地表示具有l0个或更少的碳原子的单价烃基。其具体实例包括烷基如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基和叔丁基；和烯基如乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基和己烯基。特别地，R2优选为具有双键以及10个或更少(优选2-10个)碳原子的单价烃基，并特别优选乙烯基、烯丙基或己烯基。
R3是由下式所表示的二价烃基中的一种
在上述式中，R4彼此相同或不同并各自独立地表示具有10个或更少(优选1-5个碳原子)的单价烃基，烯基除外。其例子包括烷基如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基和叔丁基。
由式(2)表示的酚固化剂在常温下优选为液体并且25℃下的粘度优选为300Pa·s或更少，并更优选为100Pa·s或更少。当粘度超过300Pa·s时，组合物的粘度提高并且加工性能可能变差。
本发明固化剂的添加量是能够固化环氧树脂的有效量。虽然可以对其任意选择，当为酚固化剂时，液体环氧树脂中所含每1mol环氧基所对应的酚羟基优选为0.7-1.3摩尔倍，并特别优选为0.8-1.2摩尔倍。
此外，本发明中，可以配制固化促进剂用来固化液体环氧树脂或用来促进液体环氧树脂和固化剂之间的反应。虽然固化促进剂没有特别限定而只要其促进固化反应即可，但是特别优选使用含有一种或多种固化促进催化剂的那些，其中固化促进催化剂选自原样的咪唑化合物、有机磷化合物等，在其内结合有上述固化促进剂的微胶囊型固化促进剂，或它们的混合物。
作为咪唑化合物，可以使用由下式(3)所表示的那些。
式(3)中，R5和R6各自独立地表示选自氢原子、甲基、乙基、羟甲基和苯基中的一种；R7是选自甲基、乙基、十五烷基、十一烷基、苯基和烯丙基中的一种；R8是选自氢原子、甲基、乙基、氰乙基、苄基或由下式(4)所表示的基团中的一种。
咪唑化合物的具体实例包括2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、1，2-二甲基咪唑、2，4-二甲基咪唑、1，2-二乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、2，4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1)’]-乙基-S-三嗪、2，4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1)’]-乙基-S-三嗪、2，4-二氨基-6-[2’-十一烷基咪唑基]-乙基-S-三嗪、2，4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1)’]-乙基-S-三嗪异氰脲酸加合物、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑、2-苯基-4，5-二羟甲基咪唑和2-芳基-4，5-二苯基咪唑。
上述咪唑化合物可以通过以其自身形式、以在其中结合有上述化合物的微胶囊型固化促进剂形式或以它们的混合物形式添加而使用。
另一方面，有机磷化合物的例子包括三有机膦如三苯膦、三丁基膦、三(对-甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦或二苯基甲苯基膦；三有机膦和三有机硼烷的盐如三苯基膦和三苯基硼烷的盐；四有机鏻如四苯基鏻；和四有机鏻和四有机硼酸盐的盐，如四苯基鏻和四苯基硼酸盐的盐。其中，优选由下式(5)表示的那些。
Figure A20061016699400093
式(5)中，R9彼此相同和不同并各自独立地表示氢原子或具有1-4个碳原子的烷基或烷氧基。
R9烷基的例子包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基和叔丁基，R9烷氧基的例子包括甲氧基和乙氧基。R9优选为氢原子或甲基。
上述有机磷化合物可以通过以其原样、以在其中结合有上述有机磷化合物的微胶囊型固化促进剂形式或以它们的混合物形式添加而使用。在以其原样使用有机磷化合物作为固化促进剂时，需要在焊锡的熔点和更高的温度下促进固化反应。特别优选在固化性能和潜在性能(latent property)之间具有良好平衡的三苯膦。
本发明固化促进剂优选为平均粒度为0.5-10μm的微胶囊，其中结合有上述的固化促进剂，也就是说，微胶囊型固化促进剂。
微胶囊型固化促进剂的例子包括在各种单体的聚合物中结合有上述固化促进剂(固化促进催化剂)如咪唑化合物和有机磷化合物的那些，其中所述单体如(甲基)丙烯酸类单体，它们是具有1-8个碳原子的烷基酯，包括丙烯酸酯、衣康酸酯和巴豆酸酯；其中烷基酯中烷基上的氢原子被部分或完全取代为烯丙基的那些等；单官能单体如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈和乙酸乙烯酯；和多官能单体如乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙烯基苯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯和亚甲基二(甲基)丙烯酰胺。作为聚合物，特别优选(甲基)丙烯酸酯单体的聚合物。
本发明制备微胶囊型固化促进剂的方法的例子包括各种方法并且它们可以通过常规方法制备。为了制备具有高生产率和球度的微胶囊型固化促进剂，通常优选使用悬浮聚合法或乳液聚合法。例如，JP-A-5-247179公开了一种用可自由基聚合的单体使固体芯物质微胶囊化的方法，其中固体芯物质包括例如在环氧树脂固化剂中用作主成分的胺，并且可自由基聚合的单体包含具有可聚合双键的有机酸。
在这种情况下，考虑到通常用于获得高浓度微胶囊型固化促进剂的固化促进催化剂的分子结构，所使用的上述单体的总量优选为10-200重量份，更优选为10-100重量份，并且进一步优选为20-50重量份，基于10重量份的固化促进催化剂。当其量小于10重量份时，则微胶囊有时候会难以充分发挥固化促进催化剂的潜在性能。当其量超过200重量份时，由于催化剂比率被降低并且为了获得足够的固化性能而必须大量使用，因此有时会产生经济上的缺陷。也就是说，微胶囊中所含的固化促进剂可以以约5-50wt％，并优选约10-50wt％的浓度使用。
微胶囊型固化促进剂壳组合物的例子包括环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、烯烃树脂和苯乙烯树脂。它们可任选在交联之后使用。
微胶囊型固化促进剂的平均粒度优选为0.5-10μm。特别优选使用平均粒度为0.5-10μm并且最大粒度为50μm或更低的那些，并且更优选使用平均粒度为2-5μm并且最大粒度为20μm或更低的那些。当其平均粒度小于0.5μm时，比表面积增加并因此可能在混合时增加其粘度。当其超过10μm时，对树脂的分散性变得不均匀并因此可能降低可靠性。
作为固化促进剂的混和量，以非微胶囊形式原样使用咪唑化合物、有机磷化合物等时的混和量优选为0.1-15重量份，并特别优选为0.5-7重量份，基于100重量份的液体环氧树脂。当该混和量小于0.1重量份时，固化性能可能会被降低。当其超过15重量份时，虽然固化性能优秀，但是储存性能可能会被降低。
此外，对于微胶囊型固化促进剂的混和量，结合在微胶囊中的固化促进催化剂的量优选为1-15重量份，并特别优选为2-10重量份，基于100重量份的液体环氧树脂。当该量小于1重量份时，固化性能可能会被降低。当该量超过15重量份时，虽然固化性能优秀，但是组合物的储存性能可能会被降低。
此外，微胶囊型固化促进剂和未微胶囊化的上述固化促进剂可以结合使用。在这种情况下，结合在微胶囊中的固化促进催化剂和未微胶囊化的固化促进剂的总量优选为1-15重量份，并特别优选为2-7重量份，基于100重量份的液体环氧树脂。当该量小于1重量份时，固化性能可能会被降低。当该量超过15重量份时，虽然固化性能优秀，但是组合物的储存性能可能会被降低。
本发明中，为了降低膨胀系数，可以添加常规所用的各种无机填料。根据本发明用作无机填料的具体实例包括熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化镁、硅酸镁以及铝。其中，由于可以降低粘度，所以优选球形熔融二氧化硅。
无机填料的混和量优选在50-400重量份的范围内，并且更优选在100-250重量份的范围内，基于总共100重量份的液体环氧树脂和固化剂。当该量小于50重量份时，膨胀系数较大并因此可能会导致在冷热测试(coldheat test)中产生破裂。当该量大于400重量份时，粘度被提高并因此可能会降低薄膜的插入性能。这种情况下，25℃下的粘度优选为250Pa·s或更低，并更优选为100Pa·s或更低。
在本发明环氧树脂组合物中，也可以混合进硅橡胶、硅油、液体聚丁二烯橡胶和包含甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的热塑性树脂，以便降低应力。此外，在本发明液体环氧树脂组合物中，可任选混合进用于改善粘合的碳功能性硅烷(carbon functional silane)、颜料如炭黑、染料、抗氧剂、表面处理剂(γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等)以及其它添加剂。
此外，在表面安装时本发明液体环氧树脂组合物的模塑方法和模塑条件可以采用在焊料回流条件下进行的常规方法。通常的例子包括温度分布，其包括在常温下开始，改变温度并将温度在200-260℃(在焊料熔化温度内)下保持1分钟或以上且5分钟或以下，接着改变温度至常温。当温度不大于焊料熔化温度时，焊料可能不会粘合。而当温度不低于焊料熔化温度时，半导体器件可能会因为高温下的热力影响而失效。当回流最高温度状态短于1分钟时，液体环氧树脂组合物不能充分固化并且无法获得足够的粘合强度，从而可能会导致在例如下降试验(dropping test)中失败。当回流最高温度状态为5分钟或更长时，半导体器件可能会因为高温下的热力影响而失效。
用作密封剂的液体环氧树脂组合物的粘度在25℃下优选为1000Pa·s或更低，并特别优选为500Pa·s或更低。此外，虽然对于组合物的模塑方法和模塑条件可以采用常规方法，但是优选使用加热炉并在首先将其在100-120℃下处理0.5小时或更久，接着在150-175℃下处理0.5小时或更久的条件下使该组合物固化。当在100-120℃下加热少于0.5小时时，在固化后有时会形成孔隙。当在150-175℃下加热少于0.5小时时，有时无法得到具有足够固化性能的固化产物。在这种情况下，根据加热温度任意选择固化时间。
在本发明所用的倒装型半导体器件中，如图1所示，半导体芯片4通常通过电子电路基板1布线图表面上的多个焊锡5安装，并将底层填料2填入电子电路基板1和半导体芯片4之间的缝隙中(焊锡5之间的缝隙)。
根据本发明，电子电路基板1和半导体芯片4通过多个焊锡电极5连接的半导体器件的制备方法，包括(1)将非清洁型焊剂施用在电路基板和半导体芯片中的至少一部分焊盘上的步骤，(2)将底层填料施用在电路基板或半导体芯片上的步骤，(3)定位半导体芯片和电路基板的步骤，和(4)通过热压连接连接半导体芯片和电路基板的步骤。
在这种情况下，焊剂优选为非清洁型焊剂，并且还可以通过用溶剂进行稀释而使用松香如松香酸。此外，优选在施用焊剂之后通过使用干燥器等蒸发焊剂中所含的溶剂成分以防止出现孔隙。
在这种情况下，可商购得到的焊剂可以原样使用或可以仅加入其有效成分。有效成分通常划分为基础树脂和活化剂。基础树脂的实例包括松香酸、脱氢松香酸、二氢化松香酸、四氢化松香酸、新松香酸、异海松酸、海松酸、左旋海松酸和パラストリン酸。活化剂的实例包括安息香酸、硬脂酸、乳酸、柠檬酸、草酸、琥珀酸、己二酸和癸二酸。
焊剂的施用量作为干燥之后的涂布量，优选为0.05-2重量份，并特别优选为0.05-0.5重量份，基于100重量份的所有树脂。当焊剂少于0.05重量份时，无法获得其足够的效果。此外，当焊剂多于2重量份时，大量焊剂残留在焊锡周围。并且在这种情况下，由于焊剂相对于焊锡来说具有较大的热膨胀系数并且与底层填料相比其对焊锡具有较低的保护性能，因此无法得到优选的结果。
此外，底层填料的施用优选通过分配(dispensing)、丝网印刷或雕版印花而进行，并且从成本来看特别优选分配法。
通过热压连接将半导体芯片和电路基板连接的方法优选通过脉冲加热或回流而进行，并且特别优选脉冲加热。
实施例
本发明将根据实施例和对比例进行详细描述，但是本发明并不限定于下列实施例。
由Hitachi Super LSI Systems Co.制造并具有576片焊锡安装在其上的无铅型倒装组件的JTEG相2E175被用作半导体芯片，由该公司制造的JKIT III型被用作基板。半导体芯片和基板通过两者的连接而构成菊链(daisy chain)，并且在芯片中的所有焊锡都可连接情况下，其可以处于电子导电状态。也就是说，甚至576片焊锡中只有一片不能连接时，在导电测试中它都显示出了绝缘性能，并且如果不使用具有优选连接性能的安装方法，则连接很困难。
树脂组合物可以通过使用三轴辊压机均匀捏合如表1中所示用于所使用的底层填料的成分而得到。作为焊剂，使用以20g∶80g的比例混合的松香酸和乙醇。使用树脂组合物(后面简称为树脂)和焊剂，进行下面的安装性能试验。表1中的数值表示重量份。
将焊剂施用在半导体芯片的焊锡上，然后通过干燥器干燥直至溶剂组分蒸发。进一步，使用自动分配器将上述树脂施用在与之成对的基板上。进行了上述步骤之后，将它们用于实施例1和2。
实施例1
使用具有脉冲加热功能的倒装型连接器对经过上述步骤的半导体芯片和基板进行位置对齐并卷曲(crimped)，然后通过脉冲加热进行热压连接。热压连接之后，使用干燥器在150℃下固化树脂2小时。
实施例2
使用倒装型连接器对经过上述步骤的半导体芯片和基板进行位置对齐并卷曲，在回流炉中熔化被卷曲样品的焊料使半导体芯片和基板连接起来。然后，使用干燥器在150℃下固化树脂2小时。
对比例1
使用如实施例1中所用的具有脉冲加热器的倒装型连接器并通过热压连接对没有将焊剂施用至焊锡部分的半导体芯片和涂布了如实施例中所用树脂的基板进行位置对齐、卷曲和连接。也就是说，其除了未施用焊剂外，根据实施例1的过程进行。
对比例2
按照和实施例2相同的方式，通过倒装型连接器对经过了和对比例1中相同步骤的半导体芯片和基板进行位置对齐并卷曲以制备样品，在回流炉中熔化焊料使半导体芯片和基板连接起来。然后，使用干燥器在150℃下固化树脂2小时。和对比例1一样，其除了未施用焊剂外，根据实施例2的过程进行。
对比例3
按照和对比例1相同的方式，使用表1中的树脂组合物并进一步添加20质量份甲基四氢化邻苯二甲酸酐作为用于增强焊剂性能的固化剂(MH700，由New Japan Co.，Ltd.制造)而进行连接。
导电试验
导电试验通过测量实施例1和2以及对比例1-3所制备的样品端部之间的电阻而进行。导电测试中的数值显示了菊链的电阻值(ohm)。
PCT试验
将实施例1和2以及对比例1-3中所制备的样品放在PCT环境下(高压锅测试：121℃，2.1atm)，并且通过C-SAM证实168小时后的剥离。
表1
组合物成分(重量份) 实施例1  实施例2  对比例1  对比例2  对比例3
环氧树脂 53.0  53.0  53.0  53.0  53.0
固化剂 47.0  47.0  47.0  47.0  67.0
无机填料 150.0  150  150.0  150  150
固化促进剂a 0.2  0.2  0.2  0.2  0.2
固化促进剂b 2.0  2.0  2.0  2.0  2.0
 生产步骤   施用焊剂 是  是  否  否  否
  焊料熔融连接 热压连接  炉熔化  热压连接  炉熔化  热压连接
 鉴定试验   导电测试 20.1  20.2  不导电  不导电  19.9
  PCT测试 A  A  A  A  B
PCT试验结果
A：好
B：差
环氧树脂
双酚F环氧树脂：RE303S-L(由Nippon Kayaku Co.，Ltd制造)
固化剂
甲基四氢化邻苯二甲酸酐：MH700(由Shin-Nippon Rika Co.制造)
无机填料
球形二氧化硅：SE8FC(最大粒度：24μm或更小，平均粒度：6μm，由Tokuyama Soda Co.，Ltd制造)
固化促进剂
固化促进剂a：甲酚C11Z-PW(由Shikoku Chemicals Corp.制造)
固化促进剂b：2E4MZ的微胶囊，甲基丙烯酸甲酯聚合物，含有20wt％的2E4MZ(由Shikoku Chemicals Corp.制造)。其平均粒度为7μm。通过在30℃下在邻甲酚中处理15分钟而从微胶囊中浸出的催化剂的量为87wt％。
在实施例1和2中获得良好的导电性，而在对比例1和2中没有获得导电性。在对比例3中，证实了虽然初始连接良好，但是在PCT试验中产生了剥离并且树脂可靠性被降低了。虽然在上述试验中焊剂被施用在半导体芯片一侧，但是也可以将其施用在基板一侧。此外，虽然底层填料是通过分配施用的，但是也可以采用印刷法，并且也不会有任何问题。
虽然根据具体实施方式详细描述了本发明，但是本领域技术人员将明白在不脱离本发明范围的情况下可以对其进行各种改变或改进。
本申请基于提交于2005年12月13日的日本专利申请No.2005-358440，其所有内容通过引用结合进本发明。
进一步，此处所引用的所有参考文献全文结合进本发明。

Claims (6)

1、一种半导体器件的制备方法，在该半导体器件中电路基板和半导体芯片通过多个焊锡电极连接，所述方法包括：
将非清洁型焊剂施用在电路基板和半导体芯片中的至少一部分焊盘上；
将底层填料施用在电路基板或半导体芯片上；
将半导体芯片和电路基板位置对齐；并
通过热压连接连接半导体芯片和电路基板。
2、根据权利要求1所述的半导体器件制备方法，其中所述底层填料的施用通过分配、丝网印刷或雕版印花而进行。
3、根据权利要求1所述的半导体器件制备方法，其中热压通过脉冲加热或回流而进行。
4、根据权利要求1所述的半导体器件制备方法，其中底层填料是环氧树脂。
5、根据权利要求4所述的半导体器件制备方法，其中所述环氧树脂含有由下式(1)表示的环氧树脂：
其中R1代表氢原子或具有1-20个碳原子的单价烃基，并且
n是1-4的整数，以及
当n为2或以上时，R1相同或不同。
6、根据权利要求1的半导体器件制备方法所制备的半导体器件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111989769A (zh) * 2018-04-16 2020-11-24 住友电木株式会社 电子装置的制造方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100861728B1 (ko) * 2007-06-26 2008-10-06 (주)지아이엠산업 락킹 플레이트의 열처리 제조 방법 및 이에 의한 락킹플레이트
US9024455B2 (en) 2010-05-26 2015-05-05 Hitachi Chemical Company, Ltd. Semiconductor encapsulation adhesive composition, semiconductor encapsulation film-like adhesive, method for producing semiconductor device and semiconductor device
KR101422288B1 (ko) * 2008-01-18 2014-07-22 주식회사 케이티 진공압축을 이용한 반도체칩을 실장하는 전자부품모듈 및실장방법
WO2010047006A1 (ja) * 2008-10-23 2010-04-29 パナソニック株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP5831122B2 (ja) * 2010-10-18 2015-12-09 三菱化学株式会社 三次元集積回路用の層間充填材組成物、塗布液及び三次元集積回路の製造方法
US20130043573A1 (en) * 2011-08-15 2013-02-21 Advanced Analogic Technologies (Hong Kong) Limited Solder Bump Bonding In Semiconductor Package Using Solder Balls Having High-Temperature Cores
CN104557791B (zh) * 2014-12-01 2017-05-03 苏州保力瑞生物材料科技开发有限公司 一种植物双酚缩水甘油醚的制备方法
EP3450479A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-06 Henkel AG & Co. KGaA A latent, fast curing composition, a use thereof and an article having a cured composition obtainable therefrom

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5128746A (en) * 1990-09-27 1992-07-07 Motorola, Inc. Adhesive and encapsulant material with fluxing properties
US5710071A (en) * 1995-12-04 1998-01-20 Motorola, Inc. Process for underfilling a flip-chip semiconductor device
JP3611066B2 (ja) * 1996-08-29 2005-01-19 株式会社ルネサステクノロジ 無機質充填剤及びエポキシ樹脂組成物の製造方法
US6265776B1 (en) * 1998-04-27 2001-07-24 Fry's Metals, Inc. Flip chip with integrated flux and underfill
WO2002016068A2 (en) * 2000-08-24 2002-02-28 Advanced Micro Devices, Inc. Controlled and programmed deposition of flux on a flip-chip die by spraying
US6495397B2 (en) * 2001-03-28 2002-12-17 Intel Corporation Fluxless flip chip interconnection
US6713318B2 (en) * 2001-03-28 2004-03-30 Intel Corporation Flip chip interconnection using no-clean flux
JP3952143B2 (ja) * 2001-12-25 2007-08-01 信越化学工業株式会社 液状エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
US6821878B2 (en) * 2003-02-27 2004-11-23 Freescale Semiconductor, Inc. Area-array device assembly with pre-applied underfill layers on printed wiring board
US7049170B2 (en) * 2003-12-17 2006-05-23 Tru-Si Technologies, Inc. Integrated circuits and packaging substrates with cavities, and attachment methods including insertion of protruding contact pads into cavities

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111989769A (zh) * 2018-04-16 2020-11-24 住友电木株式会社 电子装置的制造方法
CN111989769B (zh) * 2018-04-16 2021-07-13 住友电木株式会社 电子装置的制造方法

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