[发明专利]半导体封装液体环氧树脂组合物和半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装液体环氧树脂组合物，该组合物具有低粘度和优良的渗透性，以及固化以后优异的对硅芯片表面的粘附性和韧性；该组合物可以是用于半导体设备的封装剂，即使是由于使用无铅焊剂而回流温度升高也不会引起半导体器件故障，在高温、高湿度条件下使用也不会失效，并且在热冲击试验中不会出现剥离和其它故障。本发明还涉及由组合物的固化产物封装的半导体器件。

背景技术

随着电子设备尺寸缩小、重量减少和更高性能的需求，占主导地位的半导体安装工艺已从引脚插入转向表面贴装，一类这样的裸芯片安装是倒装芯片(FC)安装，其中从几个到数万个或更多的各具有约几μm至约100μm高度的称为“凸点”的电极在LSI芯片的布线图表面形成从而将凸点和基材的电极相连接。相应地，在基材和LSI芯片之间的缝隙渗透使用的用于倒装芯片安装和保护的封装剂是必要的。

已用于倒装芯片底部填充的液体环氧树脂组合物一直是环氧树脂，固化剂和无机填料的混合物，在该组合物中，大量的无机填料的加入使组合物的线性膨胀系数与芯片，基材和半导体凸点相一致，从而提高了可靠性。这种量的无机填料的加入使粘度增加，出现如组合物向在基材和LSI芯片之间缝隙中的渗透困难的问题，因此，表现出生产力严重损失。

随着半导体器件堆积密度的增加，模具尺寸有所增加并且一些模具具有高达10mm或以上的尺寸。在使用如此大尺寸模具的半导体器件的情况下，在焊料回流中更大的应力应用于模具和封装剂，出现封装剂和模具或基材间的界面剥离问题和基材安装时的包装裂缝问题。

预计在不久的将来含铅焊料会被禁止使用，而开发了一些铅替代焊料。由于大部分替代焊料具有高于含铅焊料的熔化温度，回流可能是在260至270℃的温度下进行，在这样高的回流温度，只要传统的液体环氧树脂组合物用于封装剂，失败增加是可以预料的。即使是使用至今没有出现实质性的问题的倒装芯片型封装，在这样高的温度下回流会导致如回流中开裂和芯片或基材界面的剥离等的严重问题，以及还会经过数百次热循环后出现树脂、基材、芯片或凸点的裂缝。

本发明中典型的现有技术文献列举如下。

JP-A H10-158366，JP-A H10-231351，JP-A 2000-327884，JP-A2001-055486，JP-A 2001-055487，JP-A 2001-055488。

发明内容

本发明鉴于这种情况完成，本发明的目的是提供一种半导体封装液体环氧树脂组合物，该组合物具有低粘度和优良的渗透性，以及固化后优异的在硅芯片表面，特别是光敏聚酰亚胺树脂和氮化物薄膜上的粘附性，和高韧性。该环氧树脂组合物的固化产物即使是在由于使用无铅焊料导致的回流温度从常规的约240℃升高至约260至270℃的情况下使用也不会引起失败，在高温、高湿度条件下使用也不会失效，例如，在PCT(在121℃和2.1atm下的压力锅测试)，在65℃和150℃时数百次温度循环后没有出现剥离或裂缝。

本发明的另一个目的是提供一种由组合物的固化产物封装的半导体器件。

为了实现上述目的，本发明的发明人进行深入研究，并发现了一种半导体封装液体环氧树脂组合物，其包括：

(A)液体环氧树脂，

(B)芳香胺固化剂，其用量使得(B)组分中全部氨基与(A)组分中全部环氧基的摩尔比为0.7至1.2，和

(C)无机填料，包括无机填料A，所述的无机填料A是平均粒径为0.1至3μm的二氧化硅，和无机填料B，所述的无机填料B是平均粒径为5至70nm并且表面经过偶联剂处理具有特殊结构的无定形纳米二氧化硅。

相对于100重量份的无机填料B使用3至20重量份偶联剂对无机填料B进行表面处理，无机填料B为全部无机填料重量的0.2-10％重量，无机填料的含量是包括组分(A)至(C)的全部组合物重量的50至80％重量，该组合物具有低粘度和优良的渗透性，以及固化后优异的在硅芯片表面，特别是光敏聚酰亚胺树脂和氮化物薄膜上的粘附性，以及高韧性。上述环氧树脂组合物的固化产物即使是在由于使用无铅焊料导致的回流温度从常规的约240℃升高至约260至270℃的温度的情况下也不会引起失败，在高温、高湿度条件下使用也不会失效，例如，在PCT(在121℃和2.1atm下的压力锅测试)，在65℃和150℃时数百次温度循环后没有出现剥离或裂缝。本发明是基于这样的发现所完成。

相应地，本发明提供以下半导体封装液体环氧树脂组合物和以下半导体器件。