[go: up one dir, main page]

CN115298280A - 半导体用黏合剂、以及半导体装置及其制造方法 - Google Patents

半导体用黏合剂、以及半导体装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115298280A
CN115298280A CN202180021009.9A CN202180021009A CN115298280A CN 115298280 A CN115298280 A CN 115298280A CN 202180021009 A CN202180021009 A CN 202180021009A CN 115298280 A CN115298280 A CN 115298280A
Authority
CN
China
Prior art keywords
adhesive
semiconductor
mass
semiconductors
connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202180021009.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115298280B (zh
Inventor
大久保健实
黑田孝博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Publication of CN115298280A publication Critical patent/CN115298280A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115298280B publication Critical patent/CN115298280B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/06—Non-macromolecular additives organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J201/00—Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the groups H01L21/18 - H01L21/326 or H10D48/04 - H10D48/07 e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/30—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier
    • C09J2301/312—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier parameters being the characterizing feature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

一种半导体用黏合剂，其在具备半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构的半导体装置中用于连接部的密封，所述半导体用黏合剂含有固化性树脂成分、助熔剂及无机填料，以该半导体用黏合剂的总量为基准，所述无机填料的含量为60～95质量％，该半导体用黏合剂固化后的热传导率为1.5W/mK以上。

Description

半导体用黏合剂、以及半导体装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体用黏合剂、以及半导体装置及其制造方法。
背景技术
以往，为了连接半导体芯片和基板，广泛适用了使用金导线(wire)等金属细线的导线接合方式，但为了应对对半导体装置的高功能·高集成·高速化等要求，在半导体芯片或基板上形成被称为凸块的导电性突起，在半导体芯片与基板之间直接连接的倒装芯片连接方式(FC连接方式)日益普及。
作为倒装芯片连接方式，已知有使用焊料、锡、金、银、铜等进行金属接合的方法、施加超声波振动而进行金属接合的方法、通过树脂的收缩力保持机械接触的方法等，但从连接部的可靠性的观点而言，通常采用使用焊料、锡、金、银、铜等进行金属接合的方法。
例如，在半导体芯片与基板之间的连接中，在BGA(Ball Grid Array：球栅阵列)、CSP(Chip Size Package：芯片尺寸封装)等中广泛使用的COB(Chip On Board：板上芯片)型连接方式也为倒装芯片连接方式。并且，倒装芯片连接方式也广泛使用于在半导体芯片上形成凸块或配线，在半导体芯片之间连接的COC(Chip On Chip：层叠式芯片)型连接方式(例如，参考下述专利文献1)。
在强烈要求进一步的小型化、薄型化及高功能化的封装中，将上述连接方式层叠·多层化而成的芯片堆叠型封装或POP(Package On Package：叠层封装)、TSV(Through-Silicon Via：硅穿孔)等也开始广泛普及。由于通过配置成立体状而不是平面状，能够减小封装，因此这些技术被广泛使用，对于半导体的性能提高及减少噪声、安装面积的削减、省电力化也有效，作为下一代的半导体配线技术而受到关注。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-294382号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
在上述倒装芯片连接方式中，以保护连接部的金属接合等目的，有时介由半导体用黏合剂进行倒装芯片连接。
在倒装芯片封装中，近年来，高功能化及高集成化不断发展，但随着高功能化及高集成化，配线之间的间距变窄，因此封装发热量增加。若在封装中积聚热，则半导体芯片成为高温，有可能引起故障。因此，对于半导体用黏合剂要求比以往更优异的散热性。
因此，本发明的目的在于提供一种散热性优异的半导体用黏合剂。并且，本发明的目的在于提供一种使用了这种半导体用黏合剂的半导体装置及其制造方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的一方式提供一种半导体用黏合剂，其在具备半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构的半导体装置中用于连接部的密封，所述半导体用黏合剂含有固化性树脂成分、助熔剂及无机填料，以半导体用黏合剂的总量为基准，无机填料的含量为60～95质量％，半导体用黏合剂固化后的热传导率为1.5W/mK以上。
上述无机填料可以含有多面体氧化铝。
上述无机填料可以含有选自由碳化硅、氮化硼、金刚石、二氧化硅及氮化铝组成的组中的至少一种。
在体积基准的粒径分布中，上述无机填料可以在0.1～4.5μm及5～20μm的各自的范围内具有峰。
上述半导体用黏合剂作为无机填料，可以调配有体积基准的平均粒径r1为5～20μm的多面体氧化铝和体积基准的平均粒径r2为0.1～4.5μm的多面体氧化铝。
上述平均粒径r1与上述平均粒径r2之差(r1-r2)可以为4～10μm。
上述半导体用黏合剂固化后的热传导率可以为3.0W/mK以上。
上述助熔剂可以为羧酸。
上述固化性树脂成分可以含有热固性树脂、固化剂及热塑性树脂。
本发明的另一方式提供一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置具备半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构，所述半导体装置的制造方法包括：使用上述半导体用黏合剂将连接部的至少一部分密封的工序。
本发明的另一方式提供一种半导体装置，其具备：半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构；以及将连接部的至少一部分密封的密封材料，密封材料含有上述半导体用黏合剂的固化物。
发明效果
根据本发明，能够提供一种散热性优异的半导体用黏合剂。并且，根据本发明，能够提供一种使用了这种半导体用黏合剂的半导体装置及其制造方法。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的半导体装置的一实施方式的示意剖视图。
图2是表示本发明所涉及的半导体装置的另一实施方式的示意剖视图。
图3是表示本发明所涉及的半导体装置的另一实施方式的示意剖视图。
图4是表示图3所示的半导体装置的制造方法的一例的示意剖视图。
图5是表示本发明所涉及的半导体装置的另一实施方式的示意剖视图。
具体实施方式
以下，根据情况参考图式对用于实施本发明的方式进行详细说明。然而，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，在本说明书中，“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸或甲基丙烯酸，“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或与其对应的甲基丙烯酸酯。“A或B”只要包含A和B中的任一者即可，也可以包含两者。
并且，在本说明书中，使用“～”表示的数值范围表示将记载于“～”前后的数值分别作为最小值及最大值包含的范围。此外，在本说明书中阶段性地记载的数值范围内，某一阶段的数值范围的上限值或下限值也可以替换成其他阶段的数值范围的上限值或下限值。并且，在本说明书中记载的数值范围内，该数值范围的上限值或下限值也可以替换成实施例中所示的值。
<半导体用黏合剂>
本实施方式所涉及的半导体用黏合剂是在具备半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构的半导体装置中用于连接部的密封的半导体用黏合剂，其含有固化性树脂成分、助熔剂及无机填料，以半导体用黏合剂的总量为基准，无机填料的含量为60～95质量％，半导体用黏合剂固化后的热传导率为1.5W/mK以上。
(固化性树脂成分)
固化性树脂成分可以含有(a)热固性树脂、(b)固化剂及(c)热塑性树脂。
((a)热固性树脂)
作为热固性树脂，例如可举出环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂。从良好的固化性、黏合性优异的观点而言，作为热固性树脂可以为环氧树脂。热固性树脂能够单独使用一种或同时使用两种以上。
作为环氧树脂，例如可举出在分子内具有2个以上的环氧基的环氧树脂，可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、萘型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、联苯型环氧树脂、三苯基甲烷型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、各种多官能环氧树脂。这些环氧树脂能够单独使用一种或同时使用两种以上。
相对于固化剂树脂成分100质量份，环氧树脂的含量可以为40质量份以上或50质量份以上。相对于固化剂树脂成分100质量份，环氧树脂的含量可以为90质量份以下或80质量份以下。
相对于半导体用黏合剂100质量份，环氧树脂的含量可以为10质量份以上或20质量份以上。相对于半导体用黏合剂100质量份，环氧树脂的含量可以为50质量份以下或40质量份以下。相对于半导体用黏合剂100质量份，环氧树脂的含量可以为10～50质量份。
((b)固化剂)
作为固化剂，例如可举出酚醛树脂系固化剂、酸酐系固化剂、胺系固化剂、咪唑系固化剂及膦系固化剂。当固化剂含有酚性羟基、酸酐、胺类或咪唑类时，容易显示抑制在连接部产生氧化膜的助熔剂活性，能够容易提高连接可靠性·绝缘可靠性。
作为酚醛树脂系固化剂，例如可举出在分子内具有2个以上的酚性羟基的固化剂，能够使用苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆、苯酚芳烷基树脂、甲酚萘酚甲醛缩聚物、三苯基甲烷型多官能酚、各种多官能酚醛树脂等。酚醛树脂系固化剂能够单独使用一种或同时使用两种以上。
在固化性树脂成分含有环氧树脂的情况下，从良好的固化性、黏合性及保存稳定性优异的观点而言，酚醛树脂系固化剂相对于环氧树脂的当量比(酚性羟基/环氧基，摩尔比)可以为0.3～1.5、0.4～1.0或0.5～1.0。当量比为0.3以上时，存在固化性提高，黏合力提高的倾向，当量比为1.5以下时，存在未反应的酚性羟基不会过量残留，吸水率被抑制得较低，绝缘可靠性进一步提高的倾向。
作为酸酐系固化剂，例如可举出甲基环己烷四羧酸二酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、二苯甲酮四羧酸二酐、乙二醇双偏苯三酸酐酯。酸酐系固化剂能够单独使用一种或同时使用两种以上。
在固化性树脂成分含有环氧树脂的情况下，从良好的固化性、黏合性及保存稳定性优异的观点而言，酸酐系固化剂相对于环氧树脂的当量比(酸酐基/环氧基，摩尔比)可以为0.3～1.5、0.4～1.0或0.5～1.0。当当量比为0.3以上时，存在固化性提高，黏合力提高的倾向，当为1.5以下时，存在未反应的酸酐不会过量残留，吸水率被抑制得较低，绝缘可靠性进一步提高的倾向。
作为胺系固化剂，例如可举出二氰二胺。
在固化性树脂成分含有环氧树脂的情况下，从良好的固化性、黏合性及保存稳定性优异的观点而言，胺系固化剂相对于环氧树脂的当量比(胺/环氧基，摩尔比)可以为0.3～1.5、0.4～1.0或0.5～1.0。当当量比为0.3以上时，存在固化性提高，黏合力提高的倾向，当为1.5以下时，存在未反应的胺不会过量残留，绝缘可靠性进一步提高的倾向。
作为咪唑系固化剂，例如可举出2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三酸酯、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2，4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪、2，4-二氨基-6-[2’-十一烷基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪、2，4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪、2，4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异三聚氰酸加成物、2-苯基咪唑异三聚氰酸加成物、2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、环氧树脂与咪唑类的加成物。其中，从固化性、保存稳定性及连接可靠性更优异的观点而言，咪唑系固化剂可以为1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三酸酯、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2，4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪、2，4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪、2，4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异三聚氰酸加成物、2-苯基咪唑异三聚氰酸加成物、2-苯基-4，5-二羟基甲基咪唑及2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑。咪唑系固化剂能够单独使用一种或同时使用两种以上。并且，也可以将这些作为微胶囊化的潜在性固化剂。
相对于固化性树脂成分100质量份，咪唑系固化剂的含量可以为0.1～20质量份、0.1～10质量份、0.1～5质量份或0.5～5质量份。当咪唑系固化剂的含量为0.1质量份以上时，存在固化性提高的倾向，当为20质量份以下时，存在在形成金属接合之前黏合剂组合物不会固化，不易发生连接不良的倾向。
作为膦系固化剂，例如可举出三苯基膦、四苯基硼酸四苯基鏻、四(4-甲基苯基)硼酸四苯基鏻及(4-氟苯基)硼酸四苯基鏻。
相对于固化性树脂成分100质量份，膦系固化剂的含量可以为0.1～10质量份或0.1～5质量份。当膦系固化剂的含量为0.1质量份以上时，存在固化性提高的倾向，当为10质量份以下时，存在在形成金属接合之前半导体用黏合剂不会固化，不易发生连接不良的倾向。
酚醛树脂系固化剂、酸酐系固化剂及胺系固化剂分别能够单独使用一种或同时使用两种以上。咪唑系固化剂及膦系固化剂可以分别单独使用，也可以与酚醛树脂系固化剂、酸酐系固化剂或胺系固化剂一同使用。
作为固化剂，从固化性优异的观点而言，可以同时使用酚醛树脂系固化剂和咪唑系固化剂，同时使用酸酐系固化剂和咪唑系固化剂，同时使用胺系固化剂和咪唑系固化剂，或单独使用咪唑系固化剂。在短时间内连接时生产率提高，因此可以单独使用快速固化性优异的咪唑系固化剂。此时，在短时间内固化时能够抑制低分子成分等挥发成分，因此也能够容易抑制产生空隙。
相对于固化性树脂成分100质量份，固化剂的含量可以为0.1～20质量份或0.1～10质量份。
((c)热塑性树脂)
作为热塑性树脂，可举出苯氧基树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚碳二亚胺树脂、氰酸酯树脂、(甲基)丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚醚砜树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、氨基甲酸酯树脂、丙烯酸酯橡胶等。作为热塑性树脂，从耐热性及薄膜形成性优异的观点而言，可以为苯氧基树脂、聚酰亚胺树脂、(甲基)丙烯酸树脂、丙烯酸酯橡胶、氰酸酯树脂、聚碳二亚胺树脂等，可以为苯氧基树脂、聚酰亚胺树脂、(甲基)丙烯酸树脂、丙烯酸酯橡胶。热塑性树脂能够单独使用一种或同时使用两种以上。
作为苯氧基树脂，例如可举出NIPPON STEEL Chemical&Material Co.，Ltd.制造的ZX1356-2、FX-293。作为氨基甲酸酯树脂，例如能够使用作为聚氨酯的DIC CovestroPolymer Ltd.制造的T-8175N。作为(甲基)丙烯酸树脂，例如能够使用(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯化合物的至少一种化合物的嵌段共聚即丙烯酸系嵌段共聚物。作为丙烯酸系嵌段共聚物，例如能够使用作为甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的嵌段共聚物的LA4285、LA2330、LA2140(全部为KURARAY CO.，LTD制造)。从高散热性更优异的观点而言，热塑性树脂可以为具有容易采用结晶结构的结构(芳香环多的结构)的苯氧基树脂。
从半导体用黏合剂对基板及芯片的贴附性优异的观点而言，热塑性树脂的玻璃转移温度(Tg)可以为120℃以下、100℃以下或85℃以下。通过半导体用黏合剂含有具有120℃以下的Tg的热塑性树脂，能够抑制固化反应，因此容易埋入形成于半导体芯片的凸块、形成于基板的电极及配线图案等凹凸中，因此气泡不易残留，存在容易抑制空隙的产生的倾向。并且，通过半导体用黏合剂含有具有室温(25℃)以上的Tg的热塑性树脂，容易将半导体用黏合剂形成为薄膜状或膜状。
在本说明书中，热塑性树脂的Tg是指使用差示扫描热量测量(DSC，PerkinElmerCo.，Ltd.制造的DSC-7型)在样品量10mg、升温速度10℃/分钟、测量气氛：空气的条件下测量时的Tg。
从半导体用黏合剂的薄膜形成性优异的观点而言，热塑性树脂的重均分子量可以为10000以上、30000以上、40000以上、50000以上。从半导体用黏合剂的薄膜加工性优异的观点而言，热塑性树脂的重均分子量可以为1000000以下或500000以下。
在本说明书中，重均分子量是指使用高速液体层析(Shimadzu Corporation制造的C-R4A)以聚苯乙烯换算测量时的重均分子量。
在固化性树脂成分含有环氧树脂和热塑性树脂的情况下，相对于热塑性树脂100质量份，环氧树脂的含量可以为1质量份以上、5质量份以上或10质量份以上，且可以为500质量份以下、400质量份以下或300质量份以下。相对于热塑性树脂100质量份，环氧树脂的含量可以为1～500质量份、5～400质量份或10～300质量份。通过环氧树脂的含量在这些范围内，半导体用黏合剂具有充分的固化性，黏合力优异，并且容易将半导体用黏合剂形成为薄膜状或膜状。
相对于固化性树脂成分100质量份，热塑性树脂的含量可以为0.1质量份以上、1质量份以上或10质量份以上，且可以为50质量份以下或40质量份以下。相对于固化性树脂成分100质量份，热塑性树脂的含量可以为0.1～50质量份、1～50质量份或10～40质量份。
以半导体用黏合剂的总量为基准，固化性树脂成分的含量可以为10质量％以上或30质量％以上，且可以为70质量％以下或50质量％以下。以半导体用黏合剂的总量为基准，固化性树脂成分的含量可以为10～70质量％、10～50质量％或30～50质量％。
(助熔剂)
本实施方式所涉及的半导体用黏合剂还可以含有助熔剂(即，显示助熔剂活性(去除氧化物、杂质等的活性)的助熔剂活性剂)。作为助熔剂，可举出具有未共用电子对的含氮化合物(咪唑类、胺类等)、羧酸类、酚类、醇类等。
从与醇类相比更强地显现出助熔剂活性、容易提高连接性的观点而言，助熔剂可以含有与环氧树脂反应的有机酸。
在固化性树脂成分含有环氧树脂的情况下，与环氧树脂反应，在半导体用黏合剂的固化物中不以游离的状态存在，因此能够防止绝缘可靠性的降低，因此可以含有有机酸，也可以含有羧酸。
作为羧酸，可举出：乙烷酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸等脂式饱和羧酸；油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸等脂式不饱和羧酸；草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸等脂式二羧酸；安息香酸(benzoic acid)、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、均苯三酸、连苯三酸、均苯四酸、戊烷羧酸、苯甲酸(mesic acid)等芳香族羧酸；马来酸及富马酸。并且，作为具有羟基的羧酸，可举出乳酸、苹果酸、柠檬酸、水杨酸等。
羧酸可以为二羧酸。由于二羧酸与单羧酸相比相对不易挥发，因此存在能够抑制空隙的倾向。并且，二羧酸与三羧酸相比在薄膜形成、层压、预热等中在低温(接合以下的温度，例如100℃以下)下不易反应，因此粘度不会变得过大，存在能够抑制连接不良的倾向。
羧酸可以为在距羧基2位或3位的位置具有一个以上烷基的羧酸。作为具有这种烷基的羧酸，可举出2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸等。
相对于半导体用黏合剂100质量份，助熔剂的含量可以为0.5质量份以上、1质量份以上或1.5质量份以上。相对于半导体用黏合剂100质量份，助熔剂的含量可以为10质量份以下或5质量份以下。相对于半导体用黏合剂100质量份，助熔剂的含量可以为0.5～10质量份或0.5～5质量份。
(无机填料)
本实施方式的半导体用黏合剂含有无机填料。以半导体用黏合剂的总量为基准，无机填料的含量为60～95质量％。若无机填料的含量在上述范围内，则能够赋予半导体用黏合剂优异的散热性。
作为无机填料，例如可举出氧化铝(Al2O3)、氧化镁、碳化硅、氮化硼、金刚石、氮化铝。从半导体用黏合剂的热传导性的观点而言，无机填料可以含有选自由氧化铝、碳化硅、氮化硼、金刚石及氮化铝组成的组中的至少一种。
在无机填料为含有氧化铝的粒子的情况下(以下，也称为“氧化铝填料”。)，氧化铝也可以为α-氧化铝。从半导体用黏合剂的散热性优异的观点而言，氧化铝填料的氧化铝的纯度可以为99.0质量％以上、99.5质量％以上或99.9质量％以上。氧化铝填料的纯度也可以为实质上由氧化铝构成(氧化铝填料的100质量％实质上为氧化铝)的方式。
作为氧化铝填料的形状，并无特别限制，例如可举出球形、大致球形、多面体、针状、板状。其中，从半导体用黏合剂的散热性优异的观点而言，可以为球形或多面体，可以为多面体。另外，在本说明书中，“多面体”是指作为表面的构成部分具有多个平面的立体。存在多个的平面也可以分别介由曲面相交(可以为角部变圆的形状)。多面体例如作为表面的构成部分可以具有4～100的平面。
通过使用多面体氧化铝作为氧化铝填料，半导体用黏合剂的散热性优异的理由未必明确，但本发明人等认为，通过氧化铝填料为多面体，填料彼此以面接触，传热面积变大，从而热传递提高。
从提高将半导体用黏合剂制成薄膜状时的成膜性的观点而言，无机填料的平均粒径可以为20μm以下、15μm以下或10μm以下。从无机填料的分散性的观点而言，无机填料的平均粒径可以为0.1μm以上、0.5μm以上或1μm以上。
在本说明书中，“平均粒径”是指将粒子的总体积作为100％而求出基于粒径的累积频率分布曲线时，相当于体积50％的点的粒径，能够通过使用激光衍射散射法的粒度分布测量装置等进行测量。
从可见性、分散性及黏合力进一步提高的观点而言，氧化铝填料可以为对氧化铝表面进行了处理的氧化铝填料。作为表面处理剂，可举出环氧丙基系(环氧系)化合物、胺系化合物、苯基系化合物、苯基氨基系化合物、(甲基)丙烯酸系化合物(例如，具有由下述通式(1)表示的结构的化合物)、具有由下述通式(2)表示的结构的乙烯基系化合物等。
Figure BDA0003844317000000101
[R11表示氢原子或烷基，R12表示亚烷基。]
作为通过具有由式(1)表示的结构的化合物表面处理的填料，可举出R11为氢原子的丙烯酸表面处理填料、R11为甲基的甲基丙烯酸表面处理填料、R11为乙基的乙基丙烯酸表面处理填料等。从与半导体用黏合剂中包含的树脂及半导体基板的表面的反应性、以及键形成的观点而言，R11可以是作为体积不大的取代基的氢原子或甲基。经表面处理的填料可以为丙烯酸表面处理填料或甲基丙烯酸表面处理填料。R12的亚烷基并无特别限制，但从挥发成分减少的观点而言，可以为重均分子量高的基团。
Figure BDA0003844317000000111
[R21、R22及R23分别独立地表示氢原子或烷基，R24表示亚烷基。]
从反应性不降低的观点而言，R21、R22及R23可以为体积小的取代基。并且，可以为式(2)中的乙烯基的反应性提高的取代基。R24并无特别限制，但从不易挥发和减少空隙的观点而言，可以为重均分子量高的基团。并且，R21、R22、R23及R24也可以根据表面处理的难易程度来选定。例如，R21、R22及R23也可以为氢原子、甲基。
作为表面处理剂，从表面处理的容易性而言，可以为环氧系硅烷、氨基系硅烷、(甲基)丙烯酸系硅烷、乙烯基系硅烷等硅烷化合物。并且，从半导体用黏合剂的透明性更优异的观点而言，氧化铝填料可以为对氧化铝表面进行了硅烷处理的氧化铝填料。作为表面处理剂，从分散性、流动性、黏合力优异的观点而言，可以为环氧丙基系、苯基氨基系、(甲基)丙烯酸、乙烯基系的硅烷化合物。作为表面处理剂，从保存稳定性优异的观点而言，可以为乙烯基系、苯基氨基系、(甲基)丙烯酸系的硅烷化合物。
无机填料能够单独使用一种，或同时使用不同的两种以上。同时使用的无机填料例如可以为如同时使用氧化铝填料和碳化硅那样种类不同的两种以上的无机填料。并且，同时使用的无机填料也可以为形状、平均粒径、表面处理等不同的两种以上的相同种类的无机填料。
从散热性更优异的观点而言，同时使用的无机填料可以为两种以上的相同种类的无机填料、两种以上的氧化铝填料、两种以上的多面体氧化铝、或两种以上的平均粒径不同的多面体氧化铝。
在使用两种以上的无机填料的情况下，从散热性更优异的观点而言，无机填料可以为在体积基准的粒径分布中具有多个峰的填料，可以为在0.1～4.5μm及5～20μm的各自的范围内具有峰的填料。另外，在本说明书中，“峰”是指体积基准的粒径分布中的个数频度的极大值。
从散热性更优异的观点而言，多个峰中的一个峰(第一峰)可以为5～15μm、5～10μm或5～8μm。从散热性更优异的观点而言，多个峰中的一个峰(第二峰)可以为0.1～3.0μm、0.1～2.0μm或0.1～1.5μm。
从散热性更优异的观点而言，第一峰与第二峰的峰位置之差可以为4μm以上或5μm以上，且可以为10μm以下、8μm以下或7μm以下。第一峰与第二峰的峰位置之差可以为4～10μm、4～8μm或5～7μm。
在体积基准的粒径分布中具有多个峰的无机填料能够通过同时使用模式直径或平均粒径不同的两种以上的无机填料而得到。同时使用的无机填料例如可以为模式直径或平均粒径为5～20μm的无机填料和模式直径或平均粒径为0.1～4.5μm的无机填料。
从散热性更优异的观点而言，半导体用黏合剂可以调配有模式直径或平均粒径为5～20μm的第一无机填料和模式直径或平均粒径为0.1～4.5μm的第二无机填料。第一无机填料的模式直径或平均粒径可以为5～15μm、5～10μm或5～8μm。第二无机填料的模式直径或平均粒径可以为0.1～3.0μm、0.1～2.0μm或0.1～1.5μm。
从散热性更优异的观点而言，半导体用黏合剂可以调配有平均粒径r1为5～20μm的第一多面体氧化铝和平均粒径r2为0.1～4.5μm的第二多面体氧化铝。第一多面体氧化铝的平均粒径r1可以为5～15μm、5～10μm或5～8μm。第二多面体氧化铝的平均粒径r2可以为0.1～3.0μm、0.1～2.0μm或0.1～1.5μm。
从散热性更优异的观点而言，第一多面体氧化铝的平均粒径r1与第二多面体氧化铝的平均粒径r2之差(r1-r2)可以为4～10μm、4～8μm或5～7μm。
关于第一多面体氧化铝及第二多面体氧化铝的调配量，相对于第一多面体氧化铝100质量份，第二多面体氧化铝可以为10～70质量份、10～50质量份或10～30质量份。
从散热性更优异的观点而言，以半导体用黏合剂的总量为基准，半导体用黏合剂中的第一多面体氧化铝的含量可以为60质量％以上或70质量％以上，且可以为90质量％以下或85质量％以下。以半导体用黏合剂的总量为基准，半导体用黏合剂中的第一多面体氧化铝的含量可以为60～90质量％或70～85质量％。
从散热性更优异的观点而言，以半导体用黏合剂的总量为基准，半导体用黏合剂中的第二多面体氧化铝的含量可以为10质量％以上或15质量％以上，且可以为30质量％以下或20质量％以下。以半导体用黏合剂的总量为基准，半导体用黏合剂中的第二多面体氧化铝的含量可以为10～30质量％或15～20质量％。
从散热性更优异的观点而言，以半导体用黏合剂的总量为基准，无机填料的含量可以为75质量％以上或85质量％以上。另外，在无机填料为两种以上的无机填料的情况下，无机填料的含量是指所有无机填料的总量。
在无机填料为氧化铝填料的情况下，从散热性更优异的观点而言，以半导体用黏合剂的总量为基准，氧化铝填料的含量可以为75质量％以上或85质量％以上。另外，在无机填料为两种以上的氧化铝填料的情况下，氧化铝填料的含量是指所有氧化铝填料的总量。
在无机填料为平均粒径或模式直径不同的两种以上的氧化铝填料的混合物的情况下，从散热性更优异的观点而言，以半导体用黏合剂的总量为基准，平均粒径或模式直径最大的氧化铝填料的含量可以为60～90质量％或70～85质量％。
(其他)
本实施方式的半导体用黏合剂还可以含有有机填料(树脂填料)、抗氧化剂、硅烷偶联剂(符合助熔剂的化合物除外)、钛偶联剂、流平剂等添加剂。这些添加剂能够单独使用一种或同时使用两种以上。以显现出各添加剂的效果的方式适当调整这些添加剂的含量即可。
作为有机填料的材质，能够使用聚氨酯、聚酰亚胺等。树脂填料与无机填料相比，能够在260℃等高温下赋予柔软性，因此对提高薄膜形成性具有效果。
(热传导率)
本实施方式所涉及的半导体用黏合剂固化后的热传导率为1.5W/mK以上。通过使半导体用黏合剂固化后的热传导率为1.5W/mK以上，能够提供散热性优异的半导体用黏合剂。
从散热性更优异的观点而言，半导体用黏合剂固化后的热传导率可以为2.0W/mK以上、2.5W/mK以上、3.0W/mK以上、3.5W/mK以上或4.0W/mK以上。
半导体用黏合剂固化后的热传导率能够通过激光闪光法(Xe-flash法)测量热扩散率，将比热及密度与热扩散率相乘来计算，具体而言，能够通过后述实施例中记载的方法得到热传导率。
半导体用黏合剂能够通过在240℃下加热1小时而使其固化，具体而言，能够通过后述实施例中记载的方法得到固化后的半导体用黏合剂。
本实施方式的半导体用黏合剂能够形成为薄膜状或膜状。作为薄膜状或膜状的半导体用黏合剂(薄膜状黏合剂)的厚度，例如可以为100μm以下、80μm以下或50μm以下。对于薄膜状黏合剂的厚度的下限并无特别限制，可以为1μm以上或5μm以上。
<半导体用黏合剂的制作方法>
薄膜状或膜状的半导体用黏合剂能够通过以下方法得到。首先，将上述固化性树脂成分、助熔剂、无机填料及其他成分加入到有机溶剂中后，通过搅拌混合、混炼等使其溶解或分散来制备树脂清漆。然后，在实施了脱模处理的基材薄膜上，使用刮刀涂布机、辊涂机、敷料器、模涂机、缺角轮涂布机(comma coater)等涂布树脂清漆后，通过加热使有机溶剂减少，在基材薄膜上形成半导体用黏合剂。并且，也可以在通过加热使有机溶剂减少之前，将树脂清漆旋涂在晶圆等而形成膜后，通过进行溶剂干燥的方法在晶圆上形成半导体用黏合剂。
作为基材薄膜，只要是具有能够耐受使有机溶剂挥发时的加热条件的耐热性的膜，则并无特别限制，可举出聚酯薄膜、聚丙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚醚酰亚胺薄膜、聚醚萘二甲酸酯薄膜、甲基戊烯薄膜等。作为基材薄膜，不限于由这些薄膜中的一种构成的单层薄膜，可以是由两种以上的薄膜构成的多层薄膜。
作为使有机溶剂从涂布后的树脂清漆挥发时的条件，具体而言，可以进行50～200℃、0.1～90分钟的加热。只要对安装后的空隙、粘度调整等没有影响，则也可以设为有机溶剂挥发至1.5％以下的条件。
<半导体装置>
对使用本实施方式所涉及的半导体用黏合剂制造的半导体装置进行说明。本实施方式所涉及的半导体装置具备半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构、以及将连接部的至少一部分密封的密封材料，密封材料含有本实施方式所涉及的半导体用黏合剂的固化物。半导体装置中的连接部可以是凸块与配线的金属接合及凸块与凸块的金属接合中的任一种。在本实施方式所涉及的半导体装置中，例如能够使用介由半导体用黏合剂得到电连接的倒装芯片连接。
图1是表示半导体装置的实施方式(半导体芯片及基板的COB型的连接方式)的示意剖视图。如图1(a)所示，半导体装置100具有彼此对置的半导体芯片10及基板(电路配线基板)20、在半导体芯片10及基板20的彼此对置的面分别配置的配线15、将半导体芯片10及基板20的配线15彼此连接的连接凸块30、以及无间隙地填充于半导体芯片10及基板20之间的空隙中的密封材料40。半导体芯片10及基板20通过配线15及连接凸块30而被倒装芯片连接。配线15及连接凸块30通过密封材料40密封，与外部环境隔断。密封材料40含有本实施方式所涉及的半导体用黏合剂的固化物。
如图1(b)所示，半导体装置200具有彼此对置的半导体芯片10及基板20、在半导体芯片10及基板20的彼此对置的面分别配置的凸块32、以及无间隙地填充于半导体芯片10及基板20之间的空隙中的密封材料40。半导体芯片10及基板20通过对置的凸块32彼此连接而被倒装芯片连接。凸块32通过密封材料40密封，与外部环境隔断。
图2是表示半导体装置的另一实施方式(半导体芯片之间的COC型的连接方式)的示意剖视图。如图2(a)所示，两个半导体芯片10通过配线15及连接凸块30而被倒装芯片连接，除此以外，半导体装置300与半导体装置100相同。如图2(b)所示，两个半导体芯片10通过凸块32而被倒装芯片连接，除此以外，半导体装置400与半导体装置200相同。
作为半导体芯片10，并无特别限制，能够使用由硅、锗等相同种类的元素构成的元素半导体、砷化镓、磷化铟等化合物半导体等各种半导体。
作为基板20，只要是配线电路基板则并无特别限制，能够使用蚀刻去除在以玻璃环氧、聚酰亚胺、聚酯、陶瓷、环氧、双顺丁烯二酰亚胺三嗪、聚酰亚胺等为主要成分的绝缘基板的表面上形成的金属层的不需要的部位而形成有配线(配线图案)的电路基板、在上述绝缘基板的表面上通过金属电镀等形成有配线(配线图案)的电路基板及在上述绝缘基板的表面上印刷导电性物质而形成有配线(配线图案)的电路基板等。
配线15、凸块32等连接部作为主成分含有金、银、铜、焊料(主成分例如为锡银、锡铅、锡铋、锡铜)、镍、锡、铅等，也可以含有多个金属。
在配线(配线图案)的表面也可以形成有以金、银、铜、焊料(主成分例如为锡银、锡铅、锡铋、锡铜)、锡、镍等作为主要成分的金属层。该金属层可以仅由单一成分构成，也可以由多个成分构成。并且，也可以设为多个金属层层叠而成的结构。由于廉价且通常被使用，因此金属层可以为铜、焊料，但由于具有氧化物或杂质，因此需要助熔剂活性。
作为被称为凸块的导电性突起的材质，作为主要成分使用金、银、铜、焊料(主成分例如为锡-银、锡-铅、锡-铋、锡-铜)、锡、镍等，可以仅由单一成分构成，也可以由多个成分构成。并且，也可以形成为这些金属层叠而成的结构。凸块也可以形成于半导体芯片或基板上。由于廉价且通常被使用，因此凸块可以为铜、焊料，但由于具有氧化物或杂质，因此需要助熔剂活性。
并且，也可以层叠如图1或图2所示的半导体装置(封装)并利用金、银、铜、焊料(主成分例如为锡-银、锡-铅、锡-铋、锡-铜)、锡、镍等电连接。由于廉价且通常被使用，因此连接可以使用铜、焊料，但由于具有氧化物或杂质，因此需要助熔剂活性。例如，如在TSV技术中所见，也可以将半导体用黏合剂介于半导体芯片之间而进行倒装芯片连接或层叠，形成贯穿半导体芯片的孔，与图案面的电极连接。
图3是表示半导体装置的另一实施方式(半导体芯片层叠型的方式(TSV))的示意剖视图。在图3所示的半导体装置500中，形成于中介层(interposer)50上的配线15介由连接凸块30与半导体芯片10的配线15连接，由此半导体芯片10与中介层50被倒装芯片连接。在半导体芯片10与中介层50之间的空隙中无间隙地填充有密封材料40。在上述半导体芯片10的与中介层50相反的一侧的表面上，介由配线15、连接凸块30及密封材料40重复层叠有半导体芯片10。半导体芯片10的正面和背面的图案面的配线15通过填充于贯穿半导体芯片10的内部的孔内的贯穿电极34彼此连接。另外，作为贯穿电极34的材质，能够使用铜、铝等。
通过这种TSV技术，也能够从通常不使用的半导体芯片的背面获取讯号。进而，由于贯穿电极34垂直地通过半导体芯片10内，因此能够缩短对置的半导体芯片10之间或半导体芯片10与中介层50之间的距离，能够进行灵活的连接。本实施方式所涉及的半导体用黏合剂在这种TSV技术中，能够作为对置的半导体芯片10之间或半导体芯片10与中介层50之间的密封材料适用。
并且，在区域凸块芯片技术等自由度高的凸块形成方法中，能够不介由中介层而按原样将半导体芯片直接安装于母板上。本实施方式所涉及的半导体用黏合剂也能够适用于将这种半导体芯片直接安装于母板上的情况。另外，本实施方式所涉及的半导体用黏合剂在将两个配线电路基板层叠的情况下，在将基板之间的空隙密封时也能够适用。
图5是表示半导体装置的另一实施方式(半导体芯片及基板的COB型的连接方式)的示意剖视图。在图5所示的半导体装置600中，具有配线(铜配线)15的基板(玻璃环氧基板)60与具有配线(铜柱(pillar)、铜柱(post))15的半导体芯片10介由密封材料40彼此连接。半导体芯片10的配线15与基板60的配线15通过连接凸块(焊料凸块)30电连接。在基板60的形成有配线15的表面上，除了连接凸块30的形成位置以外，配置有阻焊层70。半导体芯片10可以具有贯穿电极。
<半导体装置的制造方法>
本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法中，所述半导体装置具备半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构，所述半导体装置的制造方法包括：使用本实施方式所涉及的半导体用黏合剂将连接部的至少一部分密封的工序。
上述工序能够通过使用本实施方式所涉及的半导体用黏合剂将半导体芯片及配线电路基板或多个半导体芯片彼此连接来进行。此时，本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法例如也可以包括：介由半导体用黏合剂将半导体芯片及配线电路基板彼此连接，并且将该半导体芯片及该配线电路基板的各自的连接部彼此电连接的步骤及/或介由半导体用黏合剂将多个半导体芯片彼此连接，并且将该多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接的步骤。
在本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法中，能够通过金属接合将连接部彼此连接。即，能够通过金属接合将上述半导体芯片及上述配线电路基板的各自的上述连接部彼此连接或通过金属接合将上述多个半导体芯片的各自的上述连接部彼此连接。
作为本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的一例，对图3所示的半导体装置500的制造方法进行说明。在半导体装置500中，形成于中介层50上的配线(铜配线)15介由连接凸块(焊料凸块)30与半导体芯片10的配线(铜柱(pillar)、铜柱(post))15连接，由此半导体芯片10与中介层50被倒装芯片连接。在半导体芯片10与中介层50之间的空隙中无间隙地填充有密封材料40。在上述半导体芯片10的与中介层50相反的一侧的表面上，介由配线15、连接凸块30及密封材料40重复层叠有半导体芯片10。半导体芯片10的正面和背面的图案面的配线15通过填充于贯穿半导体芯片10的内部的孔内的贯穿电极34彼此连接。
图4是用于说明图3所示的半导体装置的制造方法的一例的图。图4(a)表示将在半导体芯片的主面上设置有半导体用黏合剂的层叠芯片与其他半导体芯片介由半导体用黏合剂而压接的步骤。层叠芯片(层叠的半导体芯片)700具备半导体芯片10和设置于半导体芯片10的主面上的半导体用黏合剂42，在半导体芯片10上设置有填充于贯穿半导体芯片10的内部的孔内的贯穿电极34、配置于半导体芯片10的一个表面上的配线15及配置于配线15上的连接凸块30。半导体用黏合剂42以埋入配线15及连接凸块30的方式设置，但可以覆盖半导体芯片10的表面、配线15及连接凸块30的至少一部分。
层叠芯片700能够通过在具有配线15及连接凸块30的半导体晶圆上涂布半导体用黏合剂42后，或将半导体用黏合剂42制成薄膜状贴附后切割而将半导体芯片10单片化来制作。薄膜状的半导体用黏合剂的贴附能够通过热压、辊层压、真空层压等来进行。
层叠芯片700与其他半导体芯片的压接例如能够如下进行：将层叠芯片700的连接凸块30以与填充于贯穿另一半导体芯片10的内部的孔内的贯穿电极34电连接的方式进行位置对准，一边以连接凸块30的熔点以上的温度加热层叠芯片700和半导体芯片10，一边使用压接工具90进行压接(在连接部使用焊料的情况下，施加于焊料部分的温度可以为240℃以上)。由此，能够将层叠芯片700与半导体芯片10连接，并且通过半导体用黏合剂的固化物将连接部密封。
连接荷重依赖于凸块数，但可以考虑凸块的高度偏差吸收、凸块变形量的控制等来设定。从提高生产率的观点而言，连接时间可以为短时间。连接时间可以为，使焊料熔融并去除氧化膜、表面的杂质等，能够在连接部形成金属接合的时间。短时间的连接时间(压接时间)是指在连接形成(正式压接)中对连接部施加240℃以上的温度的时间(例如，使用焊料时的时间)为10秒以下。连接时间可以为5秒以下或3秒以下。对于具有配线15的中介层50与层叠芯片700的连接也能够适用相同的方法。
通过重复上述步骤，能够制造图4(b)所示的半导体装置500。并且，半导体装置500也可以在重复进行将层叠芯片700和半导体芯片10进行位置对准并层叠(临时固定)，得到临时固定的多层层叠体后，通过在回焊炉中进行加热处理，使焊料凸块熔融并将半导体芯片彼此一起连接而制造。由于临时固定不显著要求形成金属接合的必要性，因此与上述正式压接相比，也可以是低荷重、短时间、低温度，产生提高生产率、防止连接部的劣化等优点。也可以将半导体芯片与基板连接后，用烘箱等进行加热处理，使半导体用黏合剂固化。加热温度可以为半导体密封用黏合剂进行固化，并完全固化的温度。加热温度及加热时间只要适当设定即可。
实施例
以下，使用实施例对本发明进行说明，但本发明并不限于这些实施例。
<半导体用黏合剂的制作>
以下示出在半导体用黏合剂的制作中使用的化合物。
(固化性树脂成分)
((a)环氧树脂)
·含三酚甲烷骨架的多官能固体环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co.Ltd.制造，产品名“EP1032H60”)
·双酚F型液态环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co.Ltd.制造，产品名“YL983U”)
·柔软性环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co.Ltd.制造，产品名“YL7175”)
((b)固化剂)
2，4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异三聚氰酸加成物(SHIKOKUCHEMICALS CORPORATION.制造，产品名“2MAOK-PW”)
((c)热塑性树脂)
苯氧基树脂(NIPPON STEEL Chemical&Material Co.，Ltd.制造，产品名“ZX1356-2”，Tg：大约71℃，Mw：大约63000)
(无机填料)
·多面体氧化铝1(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.，AA-04，平均粒径：0.41μm)
·多面体氧化铝2(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.，AA-07，平均粒径：0.83μm)
·多面体氧化铝3(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.，AA-1.5，平均粒径：1.6μm)
·多面体氧化铝4(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.，AA-3，平均粒径：3.7μm)
·多面体氧化铝5(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.，AA-5，平均粒径：6.6μm)
·多面体氧化铝6(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.，AA-10，平均粒径：14.5μm)
·碳化硅1(TOMOE Engineering Co.，Ltd.，αSiC2500N，平均粒径：0.87μm)
·碳化硅2(TOMOE Engineering Co.，Ltd.，βSiC2500N，平均粒径：0.82μm)
·氮化硼1(Momentive，PT132，平均粒径：5.1μm)
·氮化硼2(Momentive，AC6041，平均粒径：5.4μm)
·氮化硼3(Momentive，TECO20191251，平均粒径：4.5μm)
·金刚石(Tomei Diamond，CMM2-4，平均粒径：2.4μm)
(填料)
·无机二氧化硅填料(Admatechs Co.，Ltd.，SE2050，平均粒径：500nm)
(助熔剂)
戊二酸(Wako Pure Chemical Corporation制造，和光特级，熔点：大约95℃)
(实施例1)
将热固性树脂(“EP1032H60”45质量份、“YL983U”15质量份、“YL7175”5质量份)、固化剂2质量份、无机填料(表1中记载的量，单位：质量％(以半导体用黏合剂的总量为基准))、有机填料10质量份、助熔剂4质量份以NV(不挥发成分浓度)成为55质量％的方式添加到有机溶剂(环己酮)中。然后，加入与固体成分相同质量的Φ1.0mm的珠粒及Φ2.0mm的珠粒，用珠磨机(Fritsch Japan Co.，Ltd.制造，行星型微粉碎机P-7)搅拌了30分钟。然后，作为热塑性树脂加入苯氧基树脂30质量份，再次用珠磨机搅拌了30分钟。通过过滤去除了在搅拌中使用的珠粒。用小型精密涂布装置(Yasui Seiki Inc.制造)涂布所制作的清漆，用洁净烘箱(ESPEC CORP.制造)干燥(100℃/10分钟)，得到了厚度400μm的薄膜状黏合剂(半导体用黏合剂)。
(实施例2～21，比较例1)
如表1～4所示变更了无机填料的种类及含量，除此以外，以与实施例1相同的方式得到了薄膜状黏合剂(半导体用黏合剂)。另外，根据同时使用的无机填料的平均粒径之差的绝对值计算出表3及4的平均粒径之差。
<评价>
(1)热传导率测量
将所制作的薄膜状黏合剂切成1cm×1cm，使其在洁净烘箱(ESPEC CORP.制造)中以240℃固化1小时而得到了固化物。将所得到的固化物的两面用石墨喷雾进行黑化处理，测量了厚度方向的热扩散率。利用激光闪光法(Xe-flash法)(NETZSCH公司制造，LFA447nanoflash)测量了热扩散率。在脉冲宽度0.1(ms)、施加电压236V的条件下进行了脉冲光照射。在气氛温度25℃±1℃下进行了测量。接着，使用下述式(I)将比热及密度与热扩散率相乘，由此得到了热传导率的值。将结果示于表1～4中。
λ＝α×Cp×p......式(I)
[式(I)中，λ表示热传导率(W/mK)，α表示热扩散率(m2/s)，Cp表示比热(J/kg·K)，ρ表示密度(g/cm3)。]
另外，使用差示扫描热量测量(DSC)，按以下步骤测量了比热(J/kg·K)。在铝盘中称取半导体用黏合剂，使用差示扫描热量计(PerkinElmer Japan Co.，Ltd.制造，Pyris1)以10℃/min、室温(25℃)～60℃进行了测量。使用蓝宝石作为参考。使用蓝宝石的已知的比热来计算出试样的25℃的比热。
使用电子比重计(Alfa Mirage Co.，Ltd.制造，SD-200L)在水温25℃下测量了密度(g/cm3)。
Figure BDA0003844317000000221
Figure BDA0003844317000000231
Figure BDA0003844317000000241
[表4]
Figure BDA0003844317000000251
在实施例中，确认到可得到优异的散热性。在比较例1中，确认到得不到充分的散热性。
符号说明
10-半导体芯片，15-配线，20、60-基板，30-连接凸块，32-凸块，34-贯穿电极，40-密封材料，42-半导体用黏合剂，50-中介层，70-阻焊层，90-压接工具，100、200、300、400、500、600-半导体装置，700-层叠芯片。

Claims (11)

1.一种半导体用黏合剂，其在具备半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构的半导体装置中用于所述连接部的密封，
所述半导体用黏合剂含有固化性树脂成分、助熔剂及无机填料，
以该半导体用黏合剂的总量为基准，所述无机填料的含量为60～95质量％，该半导体用黏合剂固化后的热传导率为1.5W/mK以上。
2.根据权利要求1所述的半导体用黏合剂，其中，
所述无机填料含有多面体氧化铝。
3.根据权利要求1或2所述的半导体用黏合剂，其中，
所述无机填料含有选自由碳化硅、氮化硼、金刚石及氮化铝组成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体用黏合剂，其中，
在体积基准的粒径分布中，所述无机填料在0.1～4.5μm及5～20μm的各自的范围内具有峰。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体用黏合剂，其中，
作为所述无机填料，调配有体积基准的平均粒径r1为5～20μm的多面体氧化铝和体积基准的平均粒径r2为0.1～4.5μm的多面体氧化铝。
6.根据权利要求5所述的半导体用黏合剂，其中，
所述平均粒径r1与所述平均粒径r2之差(r1-r2)为4～10μm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体用黏合剂，其固化后的热传导率为3.0W/mK以上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体用黏合剂，其中，
所述助熔剂为羧酸。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体用黏合剂，其中，
所述固化性树脂成分含有热固性树脂、固化剂及热塑性树脂。
10.一种半导体装置的制造方法，所述半导体装置具备半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构，所述半导体装置的制造方法包括：
使用权利要求1至9中任一项所述的半导体用黏合剂将所述连接部的至少一部分密封的工序。
11.一种半导体装置，其具备：
半导体芯片及配线电路基板的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构及/或多个半导体芯片的各自的连接部彼此电连接而成的连接结构；以及
将所述连接部的至少一部分密封的密封材料，
所述密封材料含有权利要求1至9中任一项所述的半导体用黏合剂的固化物。
CN202180021009.9A 2020-04-01 2021-03-25 半导体用黏合剂、以及半导体装置及其制造方法 Active CN115298280B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020066058 2020-04-01
JP2020-066058 2020-04-01
PCT/JP2021/012677 WO2021200585A1 (ja) 2020-04-01 2021-03-25 半導体用接着剤、並びに、半導体装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115298280A true CN115298280A (zh) 2022-11-04
CN115298280B CN115298280B (zh) 2025-04-08

Family

ID=77927966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180021009.9A Active CN115298280B (zh) 2020-04-01 2021-03-25 半导体用黏合剂、以及半导体装置及其制造方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPWO2021200585A1 (zh)
KR (1) KR20220158222A (zh)
CN (1) CN115298280B (zh)
TW (1) TW202138530A (zh)
WO (1) WO2021200585A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013071991A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Hitachi Chemical Co Ltd 樹脂組成物、ｂステージシート、樹脂付金属箔、金属基板、及びｌｅｄ基板
JP2014208818A (ja) * 2013-03-28 2014-11-06 三菱化学株式会社 積層型半導体装置の層間充填材用の組成物、積層型半導体装置、および積層型半導体装置の製造方法
JP2015183093A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱化学株式会社 積層型半導体装置用の層間充填材に好適な組成物、積層型半導体装置、および積層型半導体装置の製造方法
CN105073883A (zh) * 2013-03-28 2015-11-18 三菱化学株式会社 层积型半导体装置的层间填充材料用组合物、层积型半导体装置以及层积型半导体装置的制造方法
JP2018138634A (ja) * 2017-02-24 2018-09-06 三菱ケミカル株式会社 樹脂組成物および該樹脂組成物を用いた半導体装置
CN108699402A (zh) * 2016-02-26 2018-10-23 日立化成株式会社 粘接膜和划片膜-芯片接合膜

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5635494A (en) * 1979-08-30 1981-04-08 Showa Denko Kk High heat transfer electric insulating substrate
JP5217260B2 (ja) 2007-04-27 2013-06-19 住友ベークライト株式会社 半導体ウエハーの接合方法および半導体装置の製造方法
JP6857837B2 (ja) * 2015-04-15 2021-04-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 封止用熱硬化性樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013071991A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Hitachi Chemical Co Ltd 樹脂組成物、ｂステージシート、樹脂付金属箔、金属基板、及びｌｅｄ基板
JP2014208818A (ja) * 2013-03-28 2014-11-06 三菱化学株式会社 積層型半導体装置の層間充填材用の組成物、積層型半導体装置、および積層型半導体装置の製造方法
CN105073883A (zh) * 2013-03-28 2015-11-18 三菱化学株式会社 层积型半导体装置的层间填充材料用组合物、层积型半导体装置以及层积型半导体装置的制造方法
JP2015183093A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱化学株式会社 積層型半導体装置用の層間充填材に好適な組成物、積層型半導体装置、および積層型半導体装置の製造方法
CN108699402A (zh) * 2016-02-26 2018-10-23 日立化成株式会社 粘接膜和划片膜-芯片接合膜
JP2018138634A (ja) * 2017-02-24 2018-09-06 三菱ケミカル株式会社 樹脂組成物および該樹脂組成物を用いた半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021200585A1 (ja) 2021-10-07
JPWO2021200585A1 (zh) 2021-10-07
TW202138530A (zh) 2021-10-16
KR20220158222A (ko) 2022-11-30
CN115298280B (zh) 2025-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7380926B2 (ja) 半導体用フィルム状接着剤、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2019137866A (ja) 半導体用接着剤、並びに、半導体装置及びその製造方法
JP5990940B2 (ja) 回路接続構造体の製造方法
JP7384171B2 (ja) 半導体用フィルム状接着剤、半導体装置及びその製造方法
JP6536281B2 (ja) 半導体用接着剤、並びに、半導体装置及びその製造方法
JP2017098463A (ja) 半導体用接着剤、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP6421974B2 (ja) 半導体接続部封止用接着剤及びこれを用いた半導体装置の製造方法、半導体装置
JP2017171817A (ja) 半導体用接着剤、半導体装置、及び半導体装置の製造方法
CN115298280A (zh) 半导体用黏合剂、以及半导体装置及其制造方法
TWI869577B (zh) 半導體用接著劑、以及半導體裝置及其製造方法
WO2020157828A1 (ja) 樹脂組成物、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JPWO2020071391A1 (ja) 半導体用接着剤、半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP7248007B2 (ja) 半導体用接着剤及びそれを用いた半導体装置の製造方法
JP2021024963A (ja) 半導体用接着剤、それを用いた半導体用接着剤フィルムの製造方法及び半導体装置の製造方法
JP2017203138A (ja) 半導体用接着剤、並びに、半導体装置及びその製造方法
JP2017103289A (ja) 半導体用接着剤、半導体装置、及び半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Tokyo

Applicant after: Lishennoco Co.,Ltd.

Address before: Tokyo

Applicant before: Showa electrical materials Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant