[发明专利]用于封装半导体器件的环氧树脂组合物和使用其封装的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及用于封装半导体器件的环氧树脂组合物和使用其封装的半导体器件。更具体地，本发明涉及用于封装半导体器件的环氧树脂组合物，其包含特殊结构的偶联剂以提供优异的可模塑性（成型性，moldability）和高可靠性，和使用其封装的半导体器件。

背景技术

近来，随着半导体器件的集成密度的提高，互联的小型化、尺寸多样化和多层互联迅速发展。鉴于印刷基板上的高密度堆叠，即，表面安装技术，已经将用于保护半导体器件免受外部环境影响的封装做得紧密且轻薄。

在其中半导体器件被封装在紧密且轻薄的封装中的树脂封装的半导体装置中，由于根据外部环境的温度和湿度变化的热应变，可发生如封装开裂、分层或铝衬垫腐蚀等失效。因此，已经进行了研究以解决这些问题。特别地，作为解决问题（如封装开裂或分层）的方法，已经提出了增强用于封装的环氧树脂的成型材料的高可靠性。例如，已经开发了增强与金属设备之间的附着力的方法、降低对于低应力的储能模量的方法、降低热膨胀系数的方法等。此外，作为抑制侵蚀的方法，使用高纯度环氧树脂或固化剂、或离子阱减少了大量杂质，并且通过提供大量的无机填料降低了吸湿速率。

在改善与金属设备之间的附着力的方法中，使用低粘度树脂或粘附增强剂以改善附着力。

在降低储能模量的方法中，广泛采用了使用硅酮聚合物制备的环氧树脂成型材料，其具有使用多种橡胶组分改性的改善的耐热性。在此方法中，由于硅油与固化剂和用作成型材料的基础树脂的环氧树脂之间不具有相容性，因此硅油可能以微粒形态分散在基础树脂中，从而获得了低储能模量同时维持了耐热性。

此外，对于低热膨胀，考虑了提高具有低热膨胀系数的无机填料的填充量的方法。在这种情况下，随着无机填料的填充量的增加，环氧树脂成型材料的低可流动性和高弹性可能成为问题。为了解决这些问题，已经引入通过调整粒径（粒度）分布和粒径来混合大量填料的技术。

然而，在解决封装开裂或分层方面目前的方法具有限制。

近来，为了获得小、薄且高性能的半导体器件，在其中垂直堆叠几个半导体芯片的多芯片封装已经引起注意。在多芯片封装中，将有机粘片膜（die-attach film）（DAF）用于使一个芯片附着于另一个芯片上。在这种情况下，相比于通过将金属浆料作为一种芯片粘合剂而使半导体芯片附着在金属衬垫上的现有情况，芯片之间的附着显示出非常差的可靠性。即，由于有机粘片膜较差的附着性使得很可能发生芯片和粘片膜之间的分层，并且由于有机粘片膜较差的耐湿性使得易于发生封装开裂。

因此，需要通过增强与金属设备的附着力、多芯片填充后的高可流动性和不产生空隙的优异的可成型性而在封装开裂或分层方面具有优异可靠性的环氧树脂组合物。

发明内容

本发明提供了通过改善附着力、降低吸湿速率和热膨胀系数、改善机械弹性同时在成型多芯片封装之时避免空隙从而具有优异的可模塑性和可靠性并且能够改善粘附性、耐湿性、抗裂性和拉伸性能的用于封装半导体器件的环氧树脂组合物，和使用其封装的半导体器件。

本发明的一个方面涉及用于封装半导体器件的环氧树脂组合物。用于封装半导体器件的环氧树脂组合物包含环氧树脂、固化剂、固化促进剂、偶联剂和无机填料。偶联剂包括由式1表示的烷基硅烷化合物：

[式1]

其中R₁、R₂和R₃各自独立地是C₁至C₄烷基基团，R是C₆至C₃₁烷基基团，并且n的平均范围为从约1至5。

如在25℃下在50%的甲醇溶液中测定的，烷基硅烷化合物可以具有约40mPa·s至约60mPa·s的粘度。

在一个实施方式中，R₁、R₂和R₃可以都是甲基基团。

在一个实施方式中，烷基硅烷化合物可以具有从约0.7至约1.8的比重，和从约0.85至约1.25的折射率。

在一个实施方式中，基于树脂组合物的总量，烷基硅烷化合物可以以约0.01wt%至约15wt%的量存在。

基于偶联剂的总量，烷基硅烷化合物可以以约20wt%至约100wt%的量存在。

偶联剂可进一步包括环氧硅烷、氨基硅烷、巯基硅烷和烷氧基硅烷中的至少一种。