[發明專利]半導體密封填充用熱固性樹脂組合物以及半導體裝置

有效

• 申請號: 201110051881.6
• 申請日: 2011-03-02
• 公開（公告）號: CN102453340B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 榎本哲也;宮澤笑;本田一尊;永井朗;大久保惠介
• 申請（專利權）人: 日立化成株式會社
• 主分類號: C08L101/00
• 分類號: C08L101/00;C08L63/00;C08K13/02;H01L23/29
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶

技術領域

本發明涉及半導體密封填充用熱固性樹脂組合物以及使用其制造的半導體裝置。

背景技術

近年，隨著電子機器的小型化、高性能化，對半導體裝置要求小型化、薄型化和電氣特性的提高(對高頻傳輸的應對等)。隨之，開始從以往的通過引線接合將半導體芯片安裝于基板上的方式向在半導體芯片上形成被稱為凸塊的導電性突起電極而與基板電極直接連接的倒裝片連接方式轉變。

作為半導體芯片上形成的凸塊，使用的是由焊錫、金構成的凸塊，但為了應對近年的微細連接化，開始使用在銅凸塊或銅柱的前端形成有焊錫層或錫層的結構的凸塊。

另外，為了高可靠性化，要求通過金屬接合進行的連接，不僅是使用焊錫凸塊的焊錫接合、利用在銅柱的前端形成有焊錫層或錫層的結構的凸塊進行的金屬接合，就是使用銅凸塊或金凸塊的情況下，也采用在基板電極側形成焊錫層或錫層，進行金屬接合的連接方法。

進而，在倒裝片連接方式中，有可能發生源于半導體芯片和基板的熱膨脹系數差的熱應力集中在連接部而破壞連接部的情況，因此，為了分散該熱應力而提高連接可靠性，需要將半導體芯片和基板之間的空隙用樹脂密封填充。通常，利用樹脂的密封填充采用如下方式：用焊錫等連接半導體芯片和基板后，利用毛細管現象向空隙中注入液狀密封樹脂。

連接芯片和基板時，為了還原除去焊錫表面的氧化膜而容易地進行金屬接合，通常使用由松香或有機酸等形成的助熔劑(flux)。這里，如果助熔劑的殘渣殘留，則在注入液狀密封樹脂時會成為產生被稱為孔隙的氣泡的原因，或者由于酸成分而發生配線的腐蝕，連接可靠性降低，因此，清洗殘渣的工序是必須的。但是，隨著連接間距的窄間距化，半導體芯片與基板之間的空隙變窄，因此有難以清洗助熔劑殘渣的情況。而且，存在為了向半導體芯片和基板之間的狹窄孔隙中注入液狀密封樹脂，需要很長時間、生產性降低的問題。

為了解決這種液狀密封樹脂的問題，提出了被稱為先供給方式的連接方法，即使用具有會還原除去焊錫表面的氧化膜的性質(助熔劑活性)的密封樹脂，將密封樹脂供給基板后，在連接半導體芯片和基板的同時，用樹脂密封填充半導體芯片和基板之間的空隙，能夠省略助熔劑殘渣的清洗；與該連接方法對應的密封填充用樹脂的開發正在進行(例如，參照專利文獻1～3)。

而且，為了簡化連接工藝，所謂晶片工藝受到注目，即在半導體晶片的凸塊形成面上形成密封填充用樹脂層后，通過單片化為半導體芯片，從而一并制作形成了多個樹脂層的芯片，將半導體芯片和基板連接的工藝；該工藝對應的密封填充用樹脂的開發也在活躍進行(例如，參照專利文獻4～6)。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2003-138100號說明書

專利文獻2：日本特開2005-320368號說明書

專利文獻3：日本特開2009-24099號說明書

專利文獻4：日本特表2007-504684號說明書

專利文獻5：日本特開2008-294382號說明書

專利文獻6：日本特開2009-135308號說明書

發明內容

發明要解決的問題

但是，隨著近年的無鉛化的發展，正轉為不使用迄今的共晶焊錫，而是開始使用Sn-Ag-Cu等無鉛焊錫，半導體裝置的安裝溫度也高溫化為240℃至260℃。因此，對于密封填充用樹脂，高溫下的高可靠性化的要求也在增高，特別是要求高溫下的粘接力的進一步提高。

因此，本發明的目的在于，提供一種高溫下的連接可靠性優異、即即使在高溫下也能夠以充分的粘接力且良好的連接狀態密封填充半導體的半導體密封填充用熱固性樹脂組合物。

解決問題的手段

本發明提供一種以熱固性樹脂、固化劑、助熔劑、平均粒徑不同的至少2種以上的無機填料為必須成分，且無機填料包含平均粒徑為100nm以下的無機填料和平均粒徑大于100nm的無機填料的半導體密封填充用熱固性樹脂組合物。這里所說的平均粒徑，可以使用利用了激光衍射法的粒度分布測定裝置，作為中值直徑來求出。

通過所述半導體密封填充用熱固性樹脂組合物，在高溫下也能夠以充分的粘接力且良好的連接狀態密封填充半導體。

就上述半導體密封填充用熱固性樹脂組合物而言，從可以提高操作性的觀點考慮，優選形成為膜狀。

就上述半導體密封填充用熱固性樹脂組合物而言，從可以更高效地實現本發明效果的觀點考慮，優選在250℃時的粘度為100Pa·s以下。