[發明專利]用于半導體封裝的環氧樹脂組合物、使用其的半導體器件以及用于制造半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201280037557.1
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN103717634B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 帕維爾·丘巴羅;鈴木理;佐藤敏行;山田和義;松村香織;小畠直貴
• 申請（專利權）人: 納美仕有限公司
• 主分類號: C08G59/40
• 分類號: C08G59/40;C08L63/00;H01L23/29;H01L23/31
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;彭鯤鵬

技術領域

本申請要求2011年7月29日提交的美國非臨時專利申請第13／193,822號的權益。

本發明涉及用于半導體封裝的環氧樹脂組合物、使用其的半導體器件以及用于制造半導體器件的方法。

背景技術

電子產業持續數十年不斷減小集成電路部件的尺寸大小。同時，集成電路中的晶體管和與半導體芯片(semiconductor?chip)(也被稱為半導體芯片(semiconductor?die))的電連接兩者的尺寸大小也都已減小。晶體管大小的減小使得能夠將更多功能性整合至單一芯片中。更多的芯片功能性提供了在現代電子器件諸如可以播放音樂、播放視頻、捕捉圖像及使用各種無線協議通訊的智能手機中所發現的多功能性。

更多功能性同樣要求更多的與半導體芯片及與其中包含其的封裝件的電連接。半導體通常以封裝件形式提供，其出售給將封裝件安置在它們的印刷電路板(PCB)上的原始設備制造商(OME)客戶。可選地，將不帶封裝件的半導體芯片直接安置在PCB上。后者因為其在增加電連接及降低成本方面的優點而受到關注。

為了提供半導體芯片與其上放置芯片的襯底之間的機械強化，通常放置下填充材料(underfill?material)。用于現有下填充的液體環氧樹脂組合物包括環氧樹脂并且其可以包括其他組分諸如二氧化硅填料、硅烷偶聯劑和氟化的或有機硅消泡劑。在用液體環氧樹脂組合物填充半導體芯片和其上放置所述芯片的襯底之間的空間后，將其固化。

近年來，已提出了對半導體芯片表面具有優異的粘合性的液體環氧樹脂組合物(例如，參見專利文獻1和2)。

對于安置半導體元件等的方法，已進行包括以下的方法：先將環氧樹脂組合物施加至襯底上，然后在相對較低的溫度下加熱以使所述環氧樹脂組合物呈無流動性狀態(即，B-階段化)，在其上安置半導體元件(即，接合)以及完全地固化所述環氧樹脂組合物(即，后固化)。

以用列表

專利文獻

[專利文獻1]JP-A-2010-280804(未審查專利公開)

[專利文獻2]JP-A-2010-77234(未審查專利公開)

發明內容

本發明所要解決的問題

如上所述，半導體芯片被用于便攜式電子裝置諸如智能手機中。然而，該便攜式電子裝置不會總是受到如靈敏的電子器件般的對待，預期它們可能被摔落、濫用或經受機械沖擊。此外，可能在非常差的環境條件諸如熱及潮濕條件中使用它們。面對這些背景，就用于下填充的環氧樹脂組合物而言，要求其經固化的材料對半導體芯片表面具有優異的粘合性并且具有優異的抗濕性。

面對如上文所述的改進電子器件功能性的背景，對用于半導體封裝的環氧樹脂組合物的要求程度已增加。本發明的目的是提供用于半導體封裝的環氧樹脂組合物、通過液體環氧樹脂封裝的半導體器件以及用于制造半導體器件的方法，所述環氧樹脂組合物可以提供對半導體芯片表面具有優異的粘合性并且具有優異的抗濕性的經固化的材料。

解決問題的手段

作為精心實驗的結果，本發明人發現上述目的可以通過由將咪唑化合物和馬來酰亞胺化合物與環氧樹脂混合而制備的用于半導體封裝的環氧樹脂組合物來實現。

在包括環氧樹脂和咪唑化合物的用于半導體封裝的環氧樹脂組合物中，咪唑化合物作為環氧樹脂的固化催化劑起作用，還作用在半導體芯片表面上，改進所述表面與樹脂組合物的經固化的材料之間的粘合性。認為以下是作用機制，雖然作用機制并非必然確定(參見以下方案1)。

-半導體芯片在其表面上通常具有聚酰亞胺鈍化涂層等。

-當咪唑化合物存在時，咪唑化合物的氮原子進攻酰亞胺環的羰基部分并打開酰亞胺環。

-同時，咪唑化合物的氮原子與打開的酰亞胺環的羰基部分的碳原子形成鍵。該碳原子與環氧樹脂反應，消除咪唑化合物，此后在環氧樹脂與聚酰亞胺鈍化涂層之間形成鍵。

-該鍵影響半導體芯片表面與經固化的材料之間的粘合性。

方案1

然而，本發明人討論以上提及的經固化的材料在濕氣存在下劣化，粘合性變小。認為以下是作用機制，雖然作用機制并非必然確定(參見以下方案2)。

-保留在經固化的材料中的咪唑化合物再次進攻聚酰亞胺鈍化涂層的打開的酰亞胺環的羰基部分的碳原子。

-以此步驟，消除環氧樹脂并在碳原子與咪唑化合物之間形成鍵。

-轉而，當濕氣存在時，濕氣進攻碳原子并消除咪唑化合物。