[发明专利]半导体用粘合剂组合物、含其的粘合剂膜和使用其的半导体封装

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体用粘合剂组合物和包含该组合物的粘合剂膜。更具体地，本发明涉及一种半导体用粘合剂组合物和包含该组合物的粘合剂膜，该组合物包含呈现助焊活性（flux activity）并与环氧树脂进行固化反应的酸酐助焊活性固化剂，因此不仅提供绝缘粘合剂层的助焊作用和固化控制，还保持液体稳定性，而不会因安装后剩余的酸引起缺陷。

背景技术

为了实现高容量半导体装置，使用诸如增加每单位面积的元件数目的大规模集成的定性方法和诸如封装多个堆叠的芯片以增加容量的定量方法。

作为封装方法，通常使用常规的多芯片封装（MCP），其中用粘合剂堆叠多个芯片，并且通过导线接合（wire bonding）电连接上、下芯片。然而，由于除了用于堆叠芯片的空间，用于导线接合的空间增加了总的封装尺寸，所以存在多余的空间。

为了克服MCP的上述缺点，已经引入了晶圆级堆叠封装（WSP）。在WSP中，硅通孔（TSV）在电路形成的晶圆上形成并用导电材料填充以直接电连接各层。

MCP和WSP为增加半导体装置容量的定量方法，其中由粘合剂粘结和堆叠多个芯片。

随着近来较小的大规模集成电子设备的趋势，在半导体装置安装中使用最小面积的倒装芯片受到很大的关注。隆起在用于倒装芯片安装的半导体装置的铝电极上形成，并电连接至电路板上的导线。隆起通常由焊料形成，并且焊料隆起在暴露的铝电极上形成并通过沉积或电镀连接至芯片的内部导线。此外，还使用在导线连接装置中形成的金柱形隆起。

当通过倒装芯片连接的半导体装置照此使用时，由于连接部分的电极暴露于空气，并且芯片和面板之间的线性膨胀系数差大，因此大量的应力通过来自诸如焊料回流的后续工艺的热施加到隆起的连接部分，从而引起安装中的可靠性问题。为解决该问题并提高隆起连接到面板后连接部分的可靠性，用树脂糊或粘合剂膜填充半导体装置和面板之间的空隙并固化，从而将半导体装置固定到面板。这里，使用诸如有机酸的常规助焊活性剂以去除在焊料上的氧化层并易于金属连接。然而，当助焊活性剂剩余时，会产生诸如孔隙的气泡，导线会因酸性元素腐蚀，并且连接可靠性会降低。因此，需要用于清除剩余的助焊活性剂的助焊过程。然而，当半导体芯片和面板之间的间隙窄时，难以清除剩余的助焊活性剂。因此，需要开发不涉及额外的助焊过程的绝缘粘合剂层。

为了开发不涉及额外的助焊过程的绝缘粘合剂层，诸如羧酸和癸二酸的酸直接用在常规的方法中。但是，直接应用这样的酸会引起绝缘粘合剂层的液体稳定性的下降和膜形状在室温下稳定性的下降。而且，绝缘粘合剂层的固化由于酸而不能合适地控制。此外，剩余的酸在产品上安装后会引起诸如隆起腐蚀和铁迁移的缺陷。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面是提供一种半导体装置用粘合剂组合物和包含该组合物的粘合剂膜，所述组合物不仅提供绝缘粘合剂层的助焊作用和固化控制，还保持液体稳定性，而不会因安装后剩余的酸引起缺陷。

本发明的另一个方面是提供一种半导体装置用粘合剂组合物和包含该组合物的粘合剂膜，所述组合物不会引起因助焊活性固化剂与环氧树脂反应的固化剂活性的降低，以及伴随的诸如剩余的未反应固化剂在高温下分解的缺陷。

本发明的再一个方面是提供一种半导体装置用粘合剂组合物和包含该组合物的粘合剂膜，所述组合物可在250℃或以上稳定地应用到用于晶片接合的硅通孔（TSV）封装中。

本发明的又一个方面是提供一种半导体装置用粘合剂组合物和包含该组合物的粘合剂膜，所述粘合剂组合物具有优异的隆起芯片之间的电连接可靠性。

本发明的又一个方面是提供一种具有高流动性的半导体装置用粘合剂组合物和包含该组合物的粘合剂膜，所述组合物使去除金属隆起和焊料的氧化层的助焊过程成为可能，并通过热压缩使隆起或焊料在芯片接合中彼此完全连接。

本发明的又一个方面是提供一种使用上述粘合剂膜的半导体封装。

技术方案

本发明的一个方面提供了一种半导体装置用粘合剂组合物。所述粘合剂组合物包含至少一种由化学式1至3表示的助焊活性固化剂：

[化学式1]

其中，A表示含有酸酐部分并包含0至3个双键的C4至C8环结构；B表示具有C4至C8环结构的脂环部分、不饱和脂环部分或芳香部分；R¹选自由氢原子、C1至C6烷基、C6至C12芳基、C6至C12取代的芳基、乙烯基和烯丙基组成的组；且n为0至2的整数，

[化学式2]