[发明专利]用于半导体封装的热固性树脂组合物和封装的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及用于半导体封装的热固性树脂组合物和用其封装的半导体器件。在将具有至少一个半导体元件通过粘结剂或芯片接合剂安装在无机基材、金属基材或有机基材上的半导体元件阵列，或者具有在其中形成了半导体元件的大尺寸硅晶片通过热固性树脂细合物在固化状态封装之后，可得到具有提高的耐热性和耐湿性能基本上无翘曲的半导体器件。该树脂组合物能够在该晶片等级上一次性封装，和该封装树脂可以容易被抛光和切片。

背景技术

半导体装置可以通过各种技术进行树脂封装，包括传递模塑、浇注、和液体封装树脂的丝网印刷。最近降低电子设备尺寸和轮廓的需求，要求进一步将半导体元件微型化。甚至要求树脂封装的薄型包装包括多层硅片和具有最高达500μm的厚度。

对于小直径基材如具有约8英寸直径的晶片，当前的现有技术在基本上没有问题的情况下实施封装。然而，对于那些具有大于12英寸直径的基材，由于封装后环氧树脂的收缩应力，半导体元件可能从金属或其他基材上分离，产生阻止大规模生产的问题。

为了克服上述有关晶片和金属基材的直径增加的问题，必须通过用至少90wt％的填料装填树脂或使树脂模量降低使树脂在固化时的收缩应力降低。

在多个半导体元件堆叠的当前的趋势下，封装层变厚。因此，主流半导体器件通过将封装树脂层抛光为薄的轮廓来获得。当封装树脂层被抛光时，会出现一些问题。如果使用装填了至少90wt％的填料的树脂封装剂，可能使切片工具的刀片损坏，需要频繁更换刀片，导致成本的增加。此外，抛光必须在高压力下完成，这就有半导体元件可能被毁坏或晶片被破坏的风险。在低模量树脂材料，例如典型地为传统有机硅化合物的情况下，由于它们的柔软性，在抛光期间可能产生树脂堵塞和破裂的问题。

包含含异氰酸酯环的聚合物和含异氰酸酯环氢为终端聚硅氧烷聚合物的组合物在本领域是已知的。例如，专利文件1公开了一种组合物，其包含二烯丙基单缩水甘油基异氰脲酸酯和含氢甲硅烷基聚硅氧烷加成反应得到的聚硅氧烷的环氧开环聚合的聚合物。专利文件2公开了一种组合物，其包含含异氰脲酸酯环聚硅氧烷和含氢甲硅烷基聚硅氧烷。专利文件3公开了一种加成固化型组合物，其包含三烯丙基异氰脲酸酯和含氢甲硅烷基聚硅氧烷。专利文件4-6公开了加成固化型组合物，其包含含有异氰脲酸酯环和氢甲硅烷基的聚硅氧烷和含烯基的固化剂。专利文件1和2的该含异氰脲酸酯环聚合物组合物是柔性的，但与交联剂不相容，这是因为其基础组分包含硅氧烷键。专利文件1和2的该含异氰脲酸酯环聚合物难以通过加成反应固化，这是因为烯基团的位置是不确定的，无法利用氢化甲硅烷化或加成反应，即，快速固化反应的优点。专利文件3-6的该含异氰脲酸聚合物组合物由于高交联密度所以是刚性的和较少柔性的。此处使用的术语“氢甲硅烷基”指的是Si-H。

目前需求一种固化聚合物，其是含异氰脲酸酯环聚硅氧烷和含氢甲硅烷基聚硅氧烷加成反应所获得的，并具有柔性，固化性能，相容性和耐水蒸气渗透性。

引用文件列表

专利文件1：JP-A 2008-143954

专利文件2：JP-A 2008-150506

专利文件3：JP-A H09-291214(EP 0803529)

专利文件4：JP 4073223

专利文件5：JP-A 2006-291044

专利文件6：JP-A 2007-009041

发明内容

本发明的目的是提供用于封装半导体元件阵列或大尺寸硅晶片的热固性组合物，该半导体阵列具有至少一个使用粘结剂或芯片接合剂安装在无机基材、金属基材或有机基材上的半导体元件，该大尺寸硅晶片具有形成在其中的半导体元件，由此得到具有改进的耐热性和耐潮湿性的基本上无翘曲的半导体器件，和能够在晶片等级上一次性封装，和可使抛光和切片容易。另一个目的是提供使用该热固性树脂组合物封装的半导体器件。

发明人发现当使用热固性树脂组合物封装半导体器件时，该组合物与现有技术使用的有机硅化合物相比，提供有效抛光、耐水性和气体渗透性的优点，该热固性树脂组合物包含作为单一基础聚合物的两端都以烯丙基异氰脲酸酯环为终端的有机基聚硅氧烷聚合物、作为单一固化剂的含异氰脲酸酯环氢为终端的聚硅氧烷聚合物和具有特定粒子尺寸分布的球形无机填料。还发现甚至当使用该组合物封装大尺寸晶片时，该组合物提供降低翘曲，固化组合物的无粘性表面和极高通用性的优点。本发明以这些发现为基础。

一方面，本发明提供用于半导体封装的热固性树脂组合物，包含：