[发明专利]导电性粘接剂组合物及使用其的导电性粘接膜和切割芯片接合膜

说明书

本发明提供导电性粘接剂组合物及使用其的导电性粘接膜和切割芯片接合膜，该导电性粘接剂组合物例如适合作为将半导体芯片(尤其是功率器件)接合于引线框的元件承载部上或者绝缘基板的电路电极部上时的导电接合材料，并能将在实现无铅化的同时在接合以及烧结后的耐热性与安装可靠性两方面特别优良的接合层形成于半导体芯片与引线框的元件承载部上或者绝缘基板的电路电极部之间。本发明的导电性粘接剂组合物包含金属粒子(Q)以及规定的有机磷化合物(A)，金属粒子(Q)包含第一金属粒子(Q1)，第一金属粒子(Q1)由从铜、镍、铝以及锡所组成的组中选择的1种金属构成或者由含有从该组中选择的2种以上金属的合金构成。

技术领域

本发明涉及导电性粘接剂组合物以及使用其的导电性粘接膜和切割芯片接 合膜(dicing die bonding film)。

背景技术

半导体装置一般经由如下工序来制造，即：在引线框(lead frame)的元件 承载部上或者绝缘基板的回路电极(circuit electrode)部上形成用于接合半导体 元件(芯片)的芯片贴装(die mount)材料的工序；在引线框上或回路电极上的 芯片贴装材料表面搭载半导体元件，并将引线框的元件承载部或绝缘基板的回 路电极部与半导体元件进行接合的工序；将半导体元件的电极部与引线框的端 子部或绝缘基板的端子部进行电接合的引线键合工序；以及对如此组装成的半 导体装置进行树脂覆盖的塑封工序。

在此，在将引线框的元件承载部或绝缘基板的回路电极部与半导体元件进 行接合时，使用接合材料。例如，作为IGBT、MOS-FET等功率半导体的接合材 料，广泛使用高熔点且具有耐热性的包含85质量％以上铅的铅焊料。然而，近 年，将铅的有害性视作问题，对接合材料的无铅化要求也越来越高。

另外，SiC功率半导体与Si功率半导体比较，具有低损耗且能在高速以及 高温下工作的特征，被期待作为下一代功率半导体。这样的SiC功率半导体理 论上能够在200℃以上工作，但从对变换器等系统的高输出高密度化进行实用化 的方面考虑，针对包括接合材料的周边材料，也期望耐热性的提高。

基于这些背景，近年，无铅类型的高熔点的各种接合材料受到好评。作为这 样的高熔点的无铅类型的接合材料，例如有专利文献1所公开的Au-Sn系合金、 Au-Ge系合金等Au系合金等，它们的导电性以及导热性良好，化学性质也稳定， 因此受到关注。然而，这样的Au系合金材料含贵金属，因此材料成本高，另外， 为了获得更高的安装可靠性，需要昂贵的高温真空回流焊装置，因此还未实现实 用化。

另外，众多的无铅焊料存在润湿性比铅焊料差的问题。因此，在将无铅焊料 用作接合材料的情况下，焊料在芯片焊盘部分的涂布未扩展开，从而发生焊料脱 落等接合不良的风险变高。尤其润湿性的问题具有随着无铅焊料的熔点越高而 越恶化的趋势，因此难以兼顾耐热性与安装可靠性。

为了解决这样的课题，在专利文献2、专利文献3中，对Cu系焊料、Sn系 焊料等扩散烧结型的焊料进行研究。这些扩散烧结型的焊料在未烧结的状态下 处于低熔点并能使安装温度低温化，进而，在扩散烧结反应后的状态下以不可逆 的方式高熔点化，因此期待实现现有的无铅焊料难以实现的对耐热性与安装可 靠性的兼顾。但是，扩散烧结型焊料也与现有的无铅焊料同样，存在润湿性的问 题，在接合大面积时，无法避免焊料脱落的风险。另外，扩散烧结型焊料在烧结 体的状态下硬而脆，因此存在缺乏应力缓和性、且耐热疲劳特性低的问题，无法 获得足够的接合可靠性。

另外，大多数铅焊料或无铅焊料为了去除金属氧化覆膜，一般会添加羧酸、 醇等助焊剂。但公知的是，这些助焊剂成分不仅容易吸湿，而且容易溢出(bleed out)，上述吸湿水分和溢出的发生会对半导体元件的封装时的吸湿后的耐回流 焊可靠性(MSL)带来不良影响。为此，一般而言，在回流焊安装后，进行助焊 剂清洗，但这样的处理存在费工时以及要处理清洗废液的问题。另一方面，若为 了避免这些问题而减少导致吸湿以及溢出的羧酸或醇等助焊剂成分的添加量， 则又会产生氧化膜的去除性能不足、导电性或其他性能无法充分发挥的问题。因 此，尚未达到充分解决的程度。