[發明專利]用于半導體封裝的熱固性樹脂組合物和封裝的半導體器件

無效

• 申請號: 201310113892.1
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103205125A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 植原達也;隅田和昌
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L83/06;C08K3/36;C08K9/06;C08K7/18;C08G81/00;H01L23/29
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任宗華

技術領域

本發明涉及用于半導體封裝的熱固性樹脂組合物和用其封裝的半導體器件。在將具有至少一個半導體元件通過粘結劑或芯片接合劑安裝在無機基材、金屬基材或有機基材上的半導體元件陣列，或者具有在其中形成了半導體元件的大尺寸硅晶片通過熱固性樹脂細合物在固化狀態封裝之后，可得到具有提高的耐熱性和耐濕性能基本上無翹曲的半導體器件。該樹脂組合物能夠在該晶片等級上一次性封裝，和該封裝樹脂可以容易被拋光和切片。

背景技術

半導體裝置可以通過各種技術進行樹脂封裝，包括傳遞模塑、澆注、和液體封裝樹脂的絲網印刷。最近降低電子設備尺寸和輪廓的需求，要求進一步將半導體元件微型化。甚至要求樹脂封裝的薄型包裝包括多層硅片和具有最高達500μm的厚度。

對于小直徑基材如具有約8英寸直徑的晶片，當前的現有技術在基本上沒有問題的情況下實施封裝。然而，對于那些具有大于12英寸直徑的基材，由于封裝后環氧樹脂的收縮應力，半導體元件可能從金屬或其他基材上分離，產生阻止大規模生產的問題。

為了克服上述有關晶片和金屬基材的直徑增加的問題，必須通過用至少90wt％的填料裝填樹脂或使樹脂模量降低使樹脂在固化時的收縮應力降低。

在多個半導體元件堆疊的當前的趨勢下，封裝層變厚。因此，主流半導體器件通過將封裝樹脂層拋光為薄的輪廓來獲得。當封裝樹脂層被拋光時，會出現一些問題。如果使用裝填了至少90wt％的填料的樹脂封裝劑，可能使切片工具的刀片損壞，需要頻繁更換刀片，導致成本的增加。此外，拋光必須在高壓力下完成，這就有半導體元件可能被毀壞或晶片被破壞的風險。在低模量樹脂材料，例如典型地為傳統有機硅化合物的情況下，由于它們的柔軟性，在拋光期間可能產生樹脂堵塞和破裂的問題。

包含含異氰酸酯環的聚合物和含異氰酸酯環氫為終端聚硅氧烷聚合物的組合物在本領域是已知的。例如，專利文件1公開了一種組合物，其包含二烯丙基單縮水甘油基異氰脲酸酯和含氫甲硅烷基聚硅氧烷加成反應得到的聚硅氧烷的環氧開環聚合的聚合物。專利文件2公開了一種組合物，其包含含異氰脲酸酯環聚硅氧烷和含氫甲硅烷基聚硅氧烷。專利文件3公開了一種加成固化型組合物，其包含三烯丙基異氰脲酸酯和含氫甲硅烷基聚硅氧烷。專利文件4-6公開了加成固化型組合物，其包含含有異氰脲酸酯環和氫甲硅烷基的聚硅氧烷和含烯基的固化劑。專利文件1和2的該含異氰脲酸酯環聚合物組合物是柔性的，但與交聯劑不相容，這是因為其基礎組分包含硅氧烷鍵。專利文件1和2的該含異氰脲酸酯環聚合物難以通過加成反應固化，這是因為烯基團的位置是不確定的，無法利用氫化甲硅烷化或加成反應，即，快速固化反應的優點。專利文件3-6的該含異氰脲酸聚合物組合物由于高交聯密度所以是剛性的和較少柔性的。此處使用的術語“氫甲硅烷基”指的是Si-H。

目前需求一種固化聚合物，其是含異氰脲酸酯環聚硅氧烷和含氫甲硅烷基聚硅氧烷加成反應所獲得的，并具有柔性，固化性能，相容性和耐水蒸氣滲透性。

引用文件列表

專利文件1：JP-A?2008-143954

專利文件2：JP-A?2008-150506

專利文件3：JP-A?H09-291214(EP?0803529)

專利文件4：JP?4073223

專利文件5：JP-A?2006-291044

專利文件6：JP-A?2007-009041

發明內容

本發明的目的是提供用于封裝半導體元件陣列或大尺寸硅晶片的熱固性組合物，該半導體陣列具有至少一個使用粘結劑或芯片接合劑安裝在無機基材、金屬基材或有機基材上的半導體元件，該大尺寸硅晶片具有形成在其中的半導體元件，由此得到具有改進的耐熱性和耐潮濕性的基本上無翹曲的半導體器件，和能夠在晶片等級上一次性封裝，和可使拋光和切片容易。另一個目的是提供使用該熱固性樹脂組合物封裝的半導體器件。

發明人發現當使用熱固性樹脂組合物封裝半導體器件時，該組合物與現有技術使用的有機硅化合物相比，提供有效拋光、耐水性和氣體滲透性的優點，該熱固性樹脂組合物包含作為單一基礎聚合物的兩端都以烯丙基異氰脲酸酯環為終端的有機基聚硅氧烷聚合物、作為單一固化劑的含異氰脲酸酯環氫為終端的聚硅氧烷聚合物和具有特定粒子尺寸分布的球形無機填料。還發現甚至當使用該組合物封裝大尺寸晶片時，該組合物提供降低翹曲，固化組合物的無粘性表面和極高通用性的優點。本發明以這些發現為基礎。

一方面，本發明提供用于半導體封裝的熱固性樹脂組合物，包含：