JPS6351415A - エポキシ樹脂組成物、及びエポキシ組成物で被覆・封止した半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸湿性、透湿性の小さい耐湿性にすぐれたエ
ポキシ樹脂組成物、及び、エポキシ樹脂組成物で被覆お
よび、又は封止成形し、高温高湿下に於いても信頼性の
高い動作が可能な樹脂封止型半導装置に関する。

〔従来の技術〕

樹脂組成物で被覆および／又は封止成形した半導体装置
は、高温高湿下に放置すると、樹脂バルク中を吸湿、透
湿する水分や、樹脂と素子界面。

リード線との隙間を通じて外部の水分が、パッケージ内
に浸入し、素子上の金属配線や、ポンディングパッド部
のＡＱが腐食して断線する問題がある。この対策として
、樹脂バルクの疎水化、樹脂と素子（リード線を含む）
界面の密着性、接着性の向上を目的としたカップリング
剤の利用、樹脂組成物素材の高純度化、あるいは、樹脂
硬化物の低応力化などが図られてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、樹脂被覆および／または樹脂封止型半導体装置
は、より高い信頼性が要求される分野への適用拡大が進
んでおり、従来の手法では、これに対処するには充分と
は云えず、更に耐湿性のすぐれた樹脂組成物、並びに樹
脂組成物で、被覆封止成形することにより、半導体装置
の高信頼度化の達成が求められている。

本発明の目的は、吸湿性、透湿性の／、ｂさい耐湿性に
すぐれたエポキシ樹脂組成物、並びにエポキシ樹脂組成
物で被覆、および／または封止成形してなる高温高湿下
でも信頼性の高い動作が可能な樹脂封止型半導体装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

」二記目的は１次のエポキシ樹脂組成物、並びにエポキ
シ樹脂組成物で被覆、封止成形した樹脂被覆、封止型半
導体装置により、達成される。その要旨は、 （１）多官能エポキシ化合物（Ａ）と、一般式（Ｉ）Ｈ
ａ ＣＨ３ −ＣＨ２−、−〇−、−ｃｏ　＋、−ｃｏｏ−。

ｌ −Ｓ　−、−Ｓ　ＯＺ　　、　　　Ｓ　ｉ−○−Ｃｙｓ
ｒｙｚはＨ９ｚ ＣＨａ＋　Ｃ２Ｈ５１０）　）の中のいずれかであり、
同じであっても異なっていてもよい。）の中のいずれか
である。〕で表わされるフルオロイシド系化合物ＣＢ）
を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。

（２）多官能エポキシ化合物（Ａ）と、一般式（Ｉ）Ｈ
ａ Ｈａ −ＣＨ２−、−０−、−Ｇ　Ｏ−、−Ｃ００−９−５＋
、−３Ｏｚ＋、−ｓｉ　−ｏ　−（ｙｘ＋ｙｚはＨ１Ｃ
Ｈ３，Ｃ２Ｈ１１，−Ｃ＞の中のいずれかであり、同じ
であっても異なっていてもよい。）の中のいずれかであ
る。）のいずれかである。〕で表わされるフルオロイミ
ド系化合物（Ｂ）を含むエポキシ樹脂組成物で、半導体
素子および／またはリード線の少なくとも一部を被覆、
封止成形してなることを特徴とする半導体装置である。

本発明において多官能エポキシ化合物（Ａ）としては、
例えば、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ブ
タジエンジエポキサイド、３，４−エポキシシクロヘキ
シルメチル−（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカル
ボキシレート、ビニルシクロヘキサンジオキシド、４，
４′−ジ（１゜２−エポキシエチル）ジフェニルエーテ
ル、４゜４’　−（１，２−エポキシエチル）ビフェニ
ル、２．２−ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）
プロパン、レゾルシンのグリシジルエーテル、フロログ
ルシンのジグリシジルエーテル、メチルフロログルシン
のジグリシジルエーテル、ビス−（２，３−エポキシシ
クロペンチル）エーテル、２−　（３，４−エポキシ）
−シクロヘキサン−５゜５スピロ（３，４−エポキシ）
−シクロヘキサンｍ−ジオキサン、ビス−（３，４−エ
ポキシ−６−メチルシクロヘキシル）アジペート、Ｎ、
Ｎ’−ｍ−フェニレンビス（４，５−エポキシ−１゜２
−シクロヘキサン）ジカルボキシイミドなどの三官能の
エポキシ化合物、パラアミノフェノールのトリグリシジ
ルエーテル、ポリアリルグリシジルエーテル、１，３．
５−ト（１，２−エポキシエチル）ベンゼン、２．２’
　、４．４’−テトラグリシドキシベンゾフェノン、テ
トラグリシドキシテトラフェニルエタン、フェノールホ
ルムアルデヒドノボラックのポリグリシジルエーテル、
グリセリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロール
プロパンのトリグリシジルエーテルなど三官能以上のエ
ポキシ化合物が用いられる。

また、次式 ％式％ 一　　二 工　　　　　　　　　（９） で表わされるトリス（ヒドロオキシフェニル）メタンベ
ースのエポキシ化合物がある。

次に、フェノールとアルデヒドとの縮合反応物（Ｂ）は
、各種のフェノール系化合物とアルデヒド系化合物とを
、Ｍ性もしくは塩基性触媒の存在下で、付加縮合反応さ
せることにより生成される樹脂類が使用され、特にフェ
ノール、クレゾールなどとホルムアルデヒドとを用いて
、酸性触媒反応によって合成されるノボラック樹脂が有
用である。

また、本発明において、一般式（Ｉ）で表わされるフル
オロイミド系化合物には、例えば、Ｈａ ＣＦａ などがある。

また、本発明のこれらのエポキシ樹脂組成物には硬化剤
が併用される。それらは、垣内弘著；エポキシ樹脂（昭
和４５年９月発行）１０９〜１４９ページ、Ｌｅｅ、Ｎ
ｅｖｉｌｌｃ著：　Ｅｐｏｘｙ　Ｒｅ５ｉｎｓ　（Ｍｅ
　Ｇｒａｙ−Ｈｉｌｌ　Ｂｏｏｋ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｉ
ｎｃ、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、１９５７年発行）６３〜１４
１ページ、Ｐ、Ｅ、Ｂｒｕｎｌｓ著；　Ｅｐｏｘｙ　Ｒ
ｅ−ｇｉｎｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　（Ｉｎｔｅｒｇ
ｅｉｅｎｃａ　Ｐｕｂｋｉｓｈｅｒｄ、ＮｅｗＹｉｒｋ
　、　１９６８年発行）４５〜１１１ページなどに記載
の化合物であり１例えば、脂肪族ポリアミン、芳香族ポ
リアミン、第二および第三アミンを含むアミン類、カル
ボン酸類、　（トリメリット酸トリグリセライド（リカ
レジエ・ＴＭＴＡなど）を含む）カルボン酸無水物類、
脂肪族および芳香族ポリアミドオリゴマーおよびポリマ
ー類、三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス類、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ウレタンｔＸ
脂などの合成樹脂初期縮合物類、その他、ジシアンジア
ミド、カルボン酸ヒドラジド、ポリアミノマレイミド頚
などがある。

これら硬化剤は、用途、目的に応じて一種以上を使用す
ることが出来る。

特に、フェノールボラック樹脂は、硬化樹脂の金属イン
サートに対する密着性、成形時の作業性などの点から、
半導体封止用材料の硬化剤成分として好適である。

この樹脂組成物には、エポキシ化合物とノボラック型フ
ェノール樹脂の硬化反応を促進する効果が知られている
公知の触媒を使用することが出来る。

さらに、本発明では、エポキシ樹脂組成物の硬化反応を
促進する目的で各種の触媒を添加することができる。こ
の触媒は、例えば、トリエタノールアミン、テトラメチ
ルブタンジアミン、テトラメチルペンタンジアミン、テ
トラメチルヘキサンジアミン、トリエチレンジアミン及
びジメチルアニリン等の第三級アミン、ジメチルアミノ
エタノール及びジメチルアミノペンタノール等のオキシ
アルキルアミンならびにトリス（ジメチルアミノメチル
）フェノール及びメチルモルホリン等のアミン類を適用
することができる。

又、同じ目的で、触媒として、例えば、セチルトリメチ
ルアンモニウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムアイ
オダイド、トリメチルドデシルアンモニウムクロライド
、ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムクロライ
ド、ペンジルメチルパルミチルアンモニウムクロライド
、アリルドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、
ベンジルジメチルステアリルアンモニウムブロマイド、
ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド及びベン
ジルジメチルテトラデシルアンモニウムアセテート等の
第四級アンモニウム塩を適用することができ、更には、
２−ウンデシルイミダゾール、２−メチルイミダゾール
、２−エチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾ
ール、２−メチル−４−エチルイミダゾール、１−ブチ
ルイミダゾール、１−プロピル−２−メチルイミダゾー
ル、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−シア
ノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル
−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２
−フェニルイミダゾール。

１−アジン−２−メチルイミダゾール及び１−アジン−
２−ウンデシルイミダゾール等のイミダゾール化合物、
あるいは、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレ
ート、トリエチルアミンテトラフェニルボレート、Ｎ−
メチルモルホリンテトラフェニルボレート、ピリジンテ
トラフェニルボレート２−エチル−４−メチルイミダゾ
ールテトラフェニルボレート及び２−エチル−１，４−
ジメチルイミダゾールテトラフェニルボレート等のテト
ラフェニルボロン塩等が有用である。

上記の触媒はその二種以上を併用することもでき、その
量は、多官能エポキシ化合物（Ａ）１００に対して、重
量比で、０．０１〜２０の範囲で用いればよい。

また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、その用途、使
用目的に応じて、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、ア
ルミナ、チタニア、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミ
ニウム、ケイ酸ジルコニウム、ジルコン、ガラス、タル
ク、マイカ、黒鉛、アルミニウム、銅、鉄などの粉末や
短繊維状充填剤、脂肪酸及びワックス類等の離型剤、エ
ポキシシラン、ビニルシラン、ボラン系化合物及びアル
キルチタネート系化合物等のカップリング剤、そして、
さらに、アンチモンやリンの化合物及びハロゲン含有化
合物のような難燃剤を加えることができる。

本発明の樹脂組成物は、これらの成分をロール。

ニーダ、コニーダ、またはヘンシェルミキサ等を用いて
加熱（約７ｏ〜８０’Ｃ）混練することによって調製さ
れる。また、成分化合物が固体である場合には、榔粉化
した後、混合するトライブレンド法によって配合するこ
ともできる。得られた組成物は約１５０〜２００℃の温
度で短時間に硬化できる。

〔実施例〕

多官能エポキシ化合物として、トリス（ヒドロキシフェ
ニル）メタンベースの多官能エポキシ化合物、Ｘ　Ｄ　
−９０５３（エポキシ当量、２２５、ダウ・ケミカル社
製）百重量部 硬化剤として、ノボラック型フェノール樹脂オロイド系
化合物として。

（Ｆ−Ｉｍｉｄｅ　Ａ） を、第１表に記した所定量。

硬化促進剤として、トリフェニルホスフィン二重量部、
カップリング剤として、エポキシシランＫＢＭ３０３　
（信越化学社！！Ｉり二重置部５難燃剤として、付加型
イミドコート赤すン四重量部、離型剤として、ステアリ
ン酸カルシウム−重量部とへキスｌ−ワックスＥ（ヘキ
ストジャパン社製）−重量部、充填材として、溶融石英
ガラス粉七十五景況パーセント、着色剤として、カーボ
ンブラツク（キャボット社製）二重置部を添加配合した
。

（Ｆ−Ｉｎ＋ｉｄｅ　Ｃ） ＣＦａ （ＣＦｚＣＦｚ）ａＣＦ ＣＦａ （Ｆ−５ｉ　ｌｍ１ｄｅ） 次いで、７０〜８５℃の８インチ径二本ロールで化分間
混練した後、粗粉砕して半導体封止用樹脂組成物を得た
。

次いで、樹脂組成物は、ビットＤ−ＲＡＭメモリＬＳＩ
の素子を充填した金型をセットしたトランスファ成形機
により、１８０℃、　７０ｋｇｆ／ａ＋ｆ。

１．５分の条件で成形された。

得られた樹脂封止型半導体装置は、１２１℃。

二気圧の過飽和水蒸気中（ＰＣＴ）に投入された後、所
定時間毎に取り出し、ＬＳＩの電気的動作が正常である
か否かをチェックした。

５ｏｏｌｕＱの三角フラスコ中に、２５０ｍＱのＮ−メ
チルピロリドンを採り、次式 ％式％） で表わされるフルオロイミド系化合物２５重量部を加え
て加熱撹拌して溶解した。

次いで、ＩＭビットＤ−ＲＡＭメモリＬＳＩ（１８ピン
）の素子及びリード線（ワイヤボンディング部を含む）
の上に、上記溶液を滴下した。

その後、１００℃で一時間、２００℃で一時間、２５０
℃で三十分加熱を続け、素子上に４５μｍの厚さくＩ５
μｍ）の被覆膜を得た。次いで、エポキシ樹脂系の封止
用樹脂組成物で、メモリ用ＬＳＩ素子を、トランスファ
成形により封止成形（１８０℃、７０ｋｇｆ／ａ（，１
，５分成形）　しＣ樹脂封止型半導体装置を得た。第１
図にその装置を示す。図中１はリード線、２は半導体素
子、３は保護被覆樹脂、６はエポキシ系封止用樹脂であ
る。

メモリ用ＬＳＩ５０ケについて、実施例１と同じ条件で
耐湿信頼性を評価した。その結果、ＰＣＴ二千時間放置
では、ＡＩ２配線の腐食による断線故障は発生しなかっ
た。ＰＣＴ二千五百時間後では、二層のＬＳＩにＡＱＩ
Ｉｉ！線の腐食による断線故障が見られた。

−封止用エポキシ樹脂組成物の作成　−多官能エポキシ
化合物として、トリス（ヒドロキシフェニル）メタンベ
ースの多官能エポキシ化合物Ｘ　Ｄ　−９０５３（ダウ
、ケミカル社製、エポキシ当量、２２５）百重量部、硬
化剤として、ノボラック型フェノール樹脂（日立化成社
製、転化点８３℃）五十五重量部、硬化促進剤として、
トリエチルアミンテトラフェニルボレート（ＴＥＡ−Ｋ
）三重置部、カップリング剤として、エポキシシランＫ
ＢＭ３０３　（信越化学社製）二重置部、Ｎ燻材として
、付加型イミドコート赤すン五重量部、離型剤として、
ステアリン酸カルシウム−重量部とΔキストワツクスＥ
（へキストジャパン社製）−重量部、充填材として、溶
融石英ガラス粉４９０重量部１着色材として、カーボン
ブラック（キャボット社製）二重置部を添加配合した。

次いで、７０〜８５℃の８インチ径二本ロールで七分間
混練した後、粗粉砕して樹脂組成物を得た。

月１曝Ｍλ 次に、フルオロイミド系化合物として、Ｆ−Ｉｍｉ−ｄ
ｅ　Ｂ重合体をトルエンに溶解して、−重量％の樹脂溶
液を調製した。この溶液を、多層（二層）配線絶縁膜と
して用いた場合の素子構成を、第２図。

第３図に示した。

素子の構成は、Ｓｉ素子基板上に、５ｉＯｚ絶縁層、ポ
リシリコン層、更に第一層目のアルミニウム配線４−１
を形成した後に、樹脂被膜材料を塗布（スピンナー使用
）、焼付け（２５０℃、６０分間）した３−１のち、ポ
ジレジストを塗布して、マルホールのパターニングを行
なった。次いで、ＣＦ４　０ｚを反応ガスとしてプラズ
マエッチした。

次いでｏ２を反応ガスとするプラズマアッシャ−によっ
てポジレジストを除去した。

次いで、第二層目のアルミニウム配線４−ｆｆを形成し
た後、さらに、上記樹脂液を塗布、焼付け（前記条件と
同じ）した６３−■層 なお、第３図は、第二層目の被覆樹脂として、ポリイミ
ド樹脂（日立化成製Ｐ　Ｉ　Ｑ）を用いた場合（四層）
を示した。図中５はポリイミド樹脂、７は酸化膜。

〔発明の効果〕 本発明によれば、高温、高湿下でも信頼性の高い動作が
可能な樹脂封止型半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の樹脂封止型メモリＬＳＩ
の縦断面図、第２図は、第３図は、ＬＳＩの層間配線絶
縁膜についての素子構成断面図である。 １・・・リード線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多官能エポキシ化合物（Ａ）と、一般式〔 I 〕▲
   数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 〔式中、Ｒは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
   式、化学式、表等があります▼（Ｘは−、 −ＣＨ＿２−、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｓ−
   、−ＳＯ＿２−、−Ｓｉ−Ｏ−（ｙはＨ、ＣＨ＿３、Ｃ
   ＿２Ｈ＿６、▲数式、化学式、表等があります▼））の
   中のいずれかである。〕で表わされるフルオロイミド系
   化合物〔Ｂ〕を含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成
   物。 ２、多官能エポキシ化合物（Ａ）と、一般式〔 I 〕▲
   数式、化学式、表等があります▼・・・〔 I 〕 〔式中、Ｒは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
   式、化学式、表等があります▼（Ｘは−、 −ＣＨ＿２−、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｓ−
   、−ＳＯ＿２−、▲数式、化学式、表等があります▼（
   ｙ＿１、ｙ＿２はＨ、ＣＨ＿３、Ｃ＿２Ｈ＿６、▲数式
   、化学式、表等があります▼の中のいずれかであり、同
   じであつても異なつていてもよい。））〕で表わされる
   フルオロイミド系化合物〔Ｂ〕を含むことを特徴とする
   エポキシ樹脂組成物で、被覆・封止した半導体装置。