[发明专利]半导体密封用树脂组合物及具有所述组合物的硬化物的半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体密封用树脂组合物。详细来说，涉及热膨胀系数小、高温下的机械强度及绝缘性优异、且在高温下具有长期优异的热稳定性的组合物、及具有所述组合物的硬化物的半导体装置。

背景技术

近年来，半导体装置迎来醒目的技术革新。智能手机(smartphone)、平板电脑(tablet)等便携信息、通信终端中使用：如能高速地处理大容量信息的硅通孔(through silicon via，TSV)技术。在所述技术中，首先将半导体元件进行多层连接，并在8英寸或12英寸的硅中介层(silicon interposer)中进行倒装芯片(flip chip)连接。然后，连同搭载多个经多层连接的半导体元件的中介层，借由热硬化树脂进行密封。将半导体元件上的不需要的硬化树脂进行研磨后，进行分离而可以获得薄型、小型、多功能且可以高速处理的半导体装置。然而，在8英寸或12英寸的薄的硅中介层上的整个面涂布热硬化树脂进行密封时，由于硅与热硬化性树脂的热膨胀系数的差异，而产生大的翘曲。若翘曲大，则无法应用于其后的研磨步骤或分离步骤，而成为大的技术课题。

另外，近年来，作为地球暖化对策，来自化石燃料的能量转换等的地球水平的环境对策取得进展。因此，混合动力车或电动汽车的生产台数增加。另外，中国或印度等新兴国家的家用电气设备中，作为节能对策而搭载变频马达(inverter motor)的机种也增加。

混合动力车或电动汽车、变频马达中，发挥出将交流转变为直流、将直流转变为交流、或将电压进行变压的作用的功率半导体变得重要。然而，长年用作半导体的硅(Si)接近性能极限，难以期待飞跃性的性能提高。因此，使用碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石等材料的下一代型功率半导体受到关注。例如，为了减少电力转换时的损失，而要求功率金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)的低电阻化。但在当前主流的Si-MOSFET中，难以实现大幅的低电阻化。因此，使用作为带隙宽(宽带隙)的半导体的SiC的低损失功率MOSFET的开发取得进展。

SiC或GaN具有带隙为Si的约3倍、破坏电场强度为10倍以上的优异的特性。另外，也有高温运作(在SiC中存在650℃运作的报告)、高的导热率(SiC与Cu并列)、大的饱和电子漂移速度等特征。其结果是，若使用SiC或GaN，则可以降低功率半导体的接通电阻，并大幅削减电力转换电路的电力损失。

功率半导体通常借由利用环氧树脂的转注成形(transfer mold)、利用硅酮凝胶的灌注密封进行保护。最近，从小型、轻量化的观点(特别是汽车用途)来看，利用环氧树脂的转注成形逐渐成为主流。但是，环氧树脂是取得成形性、与基材的密接性、机械强度优异的平衡的热硬化树脂，但在超过200℃的温度下，会进行交联点的热分解，而担心在对SiC、GaN所期待的高温的运作环境下，发挥不了作为密封材料的作用(非专利文献1)。

因此，耐热特性优异的材料一直在研究包含氰酸酯树脂的热硬化性树脂组合物。例如，专利文献1中记载有包含氰酸酯化合物、环氧树脂、硬化催化剂的硬化性树脂组合物，并记载硬化物的硬化收缩性、耐热性、电气特性优异。专利文献2中记载有含有氰酸酯化合物、选自酚树脂、三聚氰胺化合物、及环氧树脂的至少1种、以及无机填充剂的电子零件密封用树脂组合物。专利文献2中记载有所述组合物的玻璃转移温度高、且可以抑制电子零件装置的翘曲。另外，专利文献3中记载有包含具有特定结构的氰酸酯化合物、酚化合物、及无机填充剂的热硬化性树脂组合物。专利文献3中记载有所述树脂组合物的耐热性优异，并具有高的机械强度。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开平8-283409号公报

[专利文献2]日本专利特开2011-184650号公报

[专利文献3]日本专利特开2013-53218号公报

[非专利文献]

[非专利文献1]《工业材料》2011年11月号(vol59 No.11)

发明内容

[发明所要解决的课题]