CN1191615C - 半导体器件及其制备方法,以及含环氧树脂组合物的片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于制造基本上没有弯曲的半导体器件的片，该片含有环氧树脂组合物，该组合物含有环氧树脂和固化剂，其中该片的特性是加热减少量低于0.05%重量；使用该片生产的具有树脂层的晶片和半导体器件；以及所述晶片和半导体器件的生产方法。

Description

半导体器件及其制备方法， 以及含环氧树脂组合物的片

本发明涉及用于制造单面密封型半导体器件的片，该片包括具有抑制产生弯曲性能和高可靠性的环氧树脂组合物，带树脂层的晶片和使用该片制造的半导体器件。

通常，将含环氧树脂组合物的片经受热压模塑处理在含多个凸起电极的晶片的一侧形成固化树脂层，其中环氧树脂组合物通过冷压模塑法获得。然而，具有树脂层晶片中固化树脂层是通过使用上述片形成的，这样就存在产生弯曲的问题。特别是，当使用上述片形成固化树脂层时，由于物理性能如环氧树脂组合物的固化产品，即固化树脂层的线性膨胀系数与晶片的膨胀系数不同，带有树脂层的晶片会产生不合要求的弯曲。产生上述弯曲的带有树脂层晶片在传送和切割过程中引起麻烦，还有的缺点是与基片的适用性差。而且，还引起的问题是晶片和固化树脂层界面产生应力，以致降低了可靠性。

此外，近年来在半导体器件领域封装(密封)半导体元件的技术中，例如单面密封型半导体器件已受关注并付诸实用。半导体器件具有很好的规模生产性和低成本，其中的半导体元件是由环氧树脂组合物的固化产品密封的。而且，上述单面密封型半导体器件通过高度集成半导体元件而具有更高的性能。此外，将半导体元件安装至板上的方法中，该板是以倒装接合法或芯片直接附着方法中的上述绝缘基片，常常是从通过结合半导体元件的单面密封状态进行密封，或作为选择在绝缘基片和半导体器件之间的空隙中填充熔融的热固性树脂组合物并固化该组合物来进行密封。然而，这些半导体器件存在一些问题，即由于密封树脂的固化收缩，以及绝缘基片和密封树脂(固化产品)的线性膨胀系数不同引起的密封体弯曲。在产生上述弯曲的半导体器件中由于弯曲的应力在密封界面会发出脱落等，因此降低了可靠性，从而不适宜作为基片。因此，需要寻找这一问题的解决方法。

本发明的目的是提供用于制造单面密封型的半导体器件的含有环氧树脂组合物的片，其具有抑制弯曲产生和高可靠性。

本发明的另一个目的是提供由含环氧树脂组合物的片制造的晶片和半导体器件，以及片和晶片的生产方法。

本发明还有一个目的是提供一种防止晶片和半导体器件产生弯曲的方法。

本发明还有一个目的是提供含有环氧树脂组合物的片用于防止晶片和半导体器件产生弯曲的用途。

通过以下叙述将明显看出本发明上述以及其它目的。

发明人从各种角度反复研究了具有树脂层的晶片产生弯曲的原因。结果，他们发现模塑前由于片的加热减少量是产生弯曲的原因之一，以及通常公知的是固化树脂层的固化收缩以及晶片和固化树脂层的线性膨胀系数不一致的原因。可以想到树脂收缩是由于压力释放时固化树脂层内部残留的挥发性组分排放而引起的。

同样这也是封装产生弯曲的原因。基于这些发现的进一步研究结果表明，为防止上述弯曲的产生，本发明人已发现有效的方法是减少用于形成带树脂层的晶片的固化树脂层的片中的挥发性组分或固化前用于密封绝缘基片上的半导体元件的片中的挥发性组分，以及缩减片加热减少量。因此，本发明人已发现使用加热减少量低于挥发性组分规定量的片，可以抑制压力释放时由于排放产生的树脂收缩，从而可以抑制弯曲的产生。另外，使用上述片获得的半导体器件当然具有很高的可靠性同时可防止弯曲的产生。

此外，本发明人已发现使用通过制备含环氧树脂组合物的熔融产品并冷却和固化该熔融产品而获得的片，加大片的压缩比例并使该片的树脂非常密，以使该片不易吸湿，由此获得的片在加热时减少量很小。因此，已发现当片的压缩比例非常高以及使用具有玻璃化转变温度不小于特定值的固化产品时，可以获得更有效地抑制弯曲产生和高可靠性的半导体器件。而且，已发现由于具有低挥发性组分含量和高压缩比例可以减少模塑产品中的孔隙，因此可获得高可靠性的半导体器件。基于这些发现完成了本发明。

本发明具体涉及以下内容：

(1)用于制造基本上没有弯曲的半导体器件的片，该片含有环氧树脂组合物，组合物中含有环氧树脂和固化剂，该片具有以下特性(A)：

(A)：加热减少量低于0.05％重量；

(2)上述第(1)项的片，其通过以下方法获得，该方法包括在未固化条件下制备环氧树脂组合物的熔融产品，然后冷却并固化该熔融产品；

(3)上述第(1)或第(2)项的片，其还具有至少一种选自下面的特性：

(B)：片的压缩比例是98％或更高；以及

(C)：片的固化产品的玻璃化转变温度是120℃或更高；

(4)具有树脂层的晶片，其包含多个凸起电极和在晶片的凸起电极-安装面上形成的固化树脂层，其中固化树脂层通过上述第(1)至(3)项中任一项的片形成的；

(5)以包括将上述第(4)项的具有树脂层的晶片切割成规定尺寸的方法制得的半导体器件；

(6)半导体器件，其包含绝缘基片，安装在绝缘基片一侧的半导体元件，以及环氧树脂组合物的固化产品，该半导体元件装入固化产品中并由固化产品密封，其中环氧树脂组合物的固化产品是由上述(1)至(3)项中任一项的片形成的；

(7)半导体器件，其包含绝缘基片，通过多个连接电极安装在绝缘基片一侧的半导体元件，以及密封绝缘基片和半导体元件间的孔隙的固化树脂层，其中固化树脂层由上述(1)至(3)中任一项的片形成；

(8)包含多个凸起电极和在晶片的凸起电极-安装面上形成的固化树脂层的带有树脂层的晶片的制造方法，包括以下步骤：将上述(1)至(3)中任一项的片放在晶片凸起电极安装面上，然后加热片至熔融-固化，由此形成固化树脂层；

(9)一种制造半导体器件的方法，其中该半导体器件包括绝缘基片，安装在该绝缘基片一侧的半导体元件以及环氧树脂组合物的固化产品，该半导体元件装入固化产品中并由固化产品密封，该制造方法包括以下步骤：将上述(1)至(3)中任一项的片放在半导体元件上，然后加热该片至熔融-固化，由此形成固化产品；

(10)一种制造半导体器件的方法，其中该半导体器件包括绝缘基片，通过多个连接电极安装在绝缘基片一侧的半导体元件，以及密封绝缘基片和半导体元件间的孔隙的固化树脂层，该制造方法包括以下步骤：将上述(1)-(3)中任一项的片加热-熔融，然后填充孔隙并将该片固化，由此形成固化树脂层；

(11)一种防止晶片产生弯曲的方法，包括使用上述(1)-(3)中任一项的片在晶片上形成固化树脂层；

(12)一种防止半导体器件产生弯曲的方法，包括使用上述(1)-(3)中任一项的片在绝缘基片一侧密封半导体元件；

(13)上述(1)-(3)中任一项的片作为防止晶片制造过程中晶片产生弯曲的用途，其中晶片上形成固化树脂层；以及

(14)上述(1)-(3)中任一项的片作为防止半导体器件制造过程中半导体器件产生弯曲的用途，其中在绝缘基片一侧密封半导体元件。

图1是用于生产含有环氧树脂组合物的片的生产装置的一个实例说明图

图2是显示具有树脂层的晶片的一个实例的剖面图；

图3是显示具有树脂层的晶片的另一个实例的剖面图；

图4是半导体器件的一个实例的透视图；

图5是显示半导体器件安装在印刷电路板上的状态的一个实例的剖面图；

图6是显示单面密封型半导体器件的一个实例的剖面图；

图7是显示具有正面朝下结构的半导体器件的一个实例的剖面图；

图8是显示具有正面朝下结构的半导体器件的制造方法的剖面图；

图9是显示具有正面朝下结构的半导体器件的另一个实例的剖面图；

图10是显示具有正面朝下结构的半导体器件的再一个实例的剖面图；

图11是显示检测带有树脂层的晶片弯曲状态的剖面图；

图12是显示检测带有树脂层的晶片弯曲状态的剖面图；以及

图13是显示检测带有树脂层的晶片弯曲状态的剖面图；

本发明含有环氧树脂组合物的片[下文简称为“片”]具有以下特性(A)：

(A)：加热减少量低于0.05％重量。

用于制备该片的环氧树脂组合物含有环氧树脂和固化剂。

对上述环氧树脂并没有特别限制，通常已知的各种环氧树脂，例如甲酚-可溶酚醛环氧树脂、可溶可熔酚醛环氧树脂、双酚A环氧树脂、萘环氧树脂、联苯基环氧树脂等都可以使用。在各种环氧树脂中，从提高玻璃化转变温度减小弯曲考虑，优选使用以下通式(1)代表的环氧树脂作为环氧树脂组分的全部或一部分：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数。

与上述环氧树脂一起使用的固化剂优选包括酚醛树脂。但固化剂并不特别限制于此，任何常规已知的固化剂都可以使用。固化剂包括，例如可溶可熔酚醛树脂、甲酚-可溶酚醛树脂、双酚A酚醛树脂、萘酚醛树脂、三苯甲烷型的酚醛树脂、酚芳烷基树脂等。

优选将上述环氧树脂与上述酚醛树脂之间的配比调整到每1当量的上述环氧树脂的环氧基有0.7-1.3当量，以及特别是0.9-1.1当量的酚醛树脂的羟基。

还优选与上述环氧树脂和酚醛树脂一起使用无机填料。对无机填料没有特殊限制，可以使用包括磨成粉状、细粒状或球形的填料，以及通常已知的各种填料。无机填料包括，例如二氧化硅粉如石英玻璃粉、滑石、熔融的二氧化硅粉和结晶的二氧化硅粉；氧化铝；四氮化三硅；氮化铝；碳化硅等。这些无机填料可以单独使用或以两种或多种混合物的形式使用。从流动性方面考虑优选使用熔融的二氧化硅粉，特别是球形熔融的二氧化硅粉。作为上述无机填料，优选通过激光粒径分析仪测定的平均粒径为0.1-50μm，更优选0.1-30μm，还更优选0.5-10μm。

优选将上述无机填料含量调整至占环氧树脂组合物的60-95％重量。

上述环氧树脂组合物中，除上述环氧树脂、酚醛树脂和无机填料外，还可任选适当地加入固化促进剂，颜料，脱模剂，增柔剂，偶联剂如硅烷偶联剂如含有环氧基、氨基、巯基、乙烯基或甲基丙烯酰基的硅烷偶联剂，如γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷；离子捕集剂，阻燃剂，增粘剂等。

对上述固化促进剂并没有特别限制，只要固化促进剂可以促进环氧基和羟基之间的反应即可。固化促进剂包括，例如二氮杂双环烯化合物如1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7、1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5；叔胺如三亚乙基二胺；咪唑如2-甲基咪唑；含磷化合物如三苯膦等。这些化合物可单独或以两种或多种化合物的混合物形式使用。

上述颜料包括炭黑、二氧化钛等。另外，上述脱模剂包括巴西棕榈蜡、聚乙烯蜡、石蜡、脂肪酸酯、脂肪酸盐等。

上述增柔剂包括各种硅氧烷化合物、丁腈橡胶等。

上述离子捕集剂包括氢氧化铋、水滑石化合物等。

上述阻燃剂包括溴化线型酚醛环氧树脂，溴化双酚A环氧树脂，金属化合物如三氧化锑，五氧化二锑，金属氢氧化物如氢氧化镁和氢氧化铝，红磷，含磷化合物如磷酸盐等。这些阻燃剂可单独或以两种或多种化合物的混合物形式使用。

而且，对于阻燃剂除上述阻燃剂外，还可以使用通式(2)代表的具有多面形状的复合金属氢氧化物：

M_1-XQ_X(OH)₂                               (2)

其中M是选自Mg、Ca、Sn和Ti中的至少一种金属原子；Q是选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn中的至少一种金属原子；以及X是0.01-0.5的正数。这种复合金属氢氧化物具有多面形的晶状结构。它不是常规的六面体，或厚度薄的扁平状如鳞状的晶状结构。而是，复合金属氢氧化物在厚度(c-轴方向)方向以及长度和宽度方向具有大的晶体生长，包括，例如通过扁平晶体在厚度方向(c-轴方向)的晶体生长形成类似立体和球形的粒状结晶结构，该粒状结晶结构包括近似十二面体、近似八面体、近似四面体等。

例如，在厚度(c-轴方向)方向以及长度和宽度方向上具有大的晶体生长的复合金属氢氧化物，以及理想的多面晶体形状可以通过在复合金属氢氧化物生产过程中控制各种条件获得，并且通常是各种形状的混合物。

复合金属氢氧化物的具体有代表性的实例包括氧化镁和氧化镍的水合物、氧化镁和氧化锌的水合物、氧化镁和氧化铜的水合物等。

此外，具有多面体形状的复合金属氢氧化物的长宽比通常为1-8，优选1-7，特别优选1-4。本文所指的长宽比表示复合金属氢氧化物的长度与宽度的比例。换句话说，当长宽比超过8时，当含有该复合金属氢氧化物的环氧树脂组合物熔融时，降低粘度的效果变差。

由上述材料制成的片可以通过例如以下方法制备。也就是说，将上述环氧树脂组合物用混合器，例如亨舍尔混合器干混，然后将所得混合物用捏合挤出机熔融捏合。此后，将熔融产品灌入片模中，并使水流过模具冷却上述模具而将该填充材料压制。冷却结束后，将成型片从模具中取出得到片。

上述生产步骤中，分别优选将熔融捏合温度调节到60℃-150℃，在填充过程中熔融树脂温度调节到80℃-120℃，以及将模具温度调节到5℃-50℃。

在上述模具内熔融树脂的加压模塑中，优选的方法包括在片模中安装上下压料塞(plunger)从而通过压料塞的运动封闭模具，并通过压料塞的运动，在压力为490×10⁴-2940×10⁴Pa左右下将注入片模的熔融的树脂组合物成型。

此外，下面将更具体地解释片的制造方法。图1是用于制造片的生产装置的一个实例说明图。11是捏合挤出机，其包括汽缸12，其中安装螺杆(图中没有标注)。13是可以沿导轨14左右移动的模夹，并装备冷却水套。另外，16是片模，通过上压料塞17和下压料塞18闭合。19是树脂进料管，其连接在捏合挤出机11的缸体12的顶端，其中安装有搅拌器，以及卸料口20可移动地连接至模具上表面。在图1中，21是片输送装置。

使用上述生产设备制造片，应首先用亨舍尔混合器将上述各种组分混合制备混合物。其次，将该混合物送入捏合挤出机11的料斗(图中没有标注)中，然后通过安装在汽缸12中的螺杆的转动将料斗上部的树脂组合物送入捏合挤出机11的汽缸12。在60℃-150℃下加热熔融捏合树脂组合物，然后通过螺杆的挤出力经树脂进料管19将熔融的环氧树脂组合物注入片模16。此后，当熔融的环氧树脂组合物注入片模16的过程完成后，模夹13向右(或左)移动。当向左(或左)移动的片模16到达树脂进料管19的卸料口20的位置时，模夹13停止移动。被注入向右(或左)移动的片模16内填充的熔融环氧树脂组合物在上压料塞17和下压料塞18的为490×10⁴-2940×10⁴Pa左右的压力下模塑。温度调节至5℃-50℃的冷却水在模夹13的冷却水套中循环。

下一步，将冷却的树脂(25℃-60℃左右)通过下压料塞18向上排出，然后将排出的树脂，即片通过片输送装置21以向前方向卸料。此后，完成树脂注入处于左(或右)边的模具后，模具向右(或左)移动，然后重复上述操作，由此以连续方式生产出片。

要求上述方法生产的片具有以下特性(A)：

(A)：加热减少量小于0.05％重量。

加热减少量优选0.04％重量或更低，更优选0.03％重量或更低。

而且，更优选片具有至少一种选自下面的特性：

(B)：片的压缩比为98％或更高，优选99％或更高，更优选99.3％或更高；以及

(C)：固化产品的玻璃化转变温度为120℃或更高，优选130℃或更高。

在上述特性(A)和(B)中，加热减少量[特性(A)]越接近0％重量越优选，以及片的压缩比[特性(B)]越接近100％越优选。

上述特性(A)中加热减少量可通过以下方法获得。特别是，将获得的片在175℃下加热1小时，测量加热前和加热后的重量，然后通过以下方法计算加热减少量：

加热减少量(％重量)＝(初始重量)-(加热后重量)/(初始重量)×100

特性(B)中片的压缩比通过以下方法获得。特别是，上述片的压缩比是指片的表观比重与片内部孔隙为零时的比重(真比重)之间的比。例如，当片的树脂固化产品的比重用ρ表示，片的体积用V表示，以及片的重量用W表示时，片的压缩比可通过以下公式计算：

片的压缩比(％)＝[(W/ρ)/V]×100

上述片的树脂固化产品可通过在压铸机中在175℃，约1960×10⁴Pa压力条件下固化树脂组合物10分钟获得。

上述特性(C)中固化产品的玻璃化转变温度通过以下方法获得。特别是，将上述片通过压铸机在175℃下固化10分钟，以获得树脂固化产品(体积：4mm×3mm×20mm厚度)。树脂固化产品在175℃固化5小时，然后在95℃下干燥24小时。此后，使用热力学分析仪(TMA机，购自Rigaku，型号MJ-800GM)在30℃-250℃下测定上述环氧树脂组合物固化产品的伸长率，并通过这种测定方法获得玻璃化转变温度。测定条件是加热速率为5℃/分钟。

本发明的第一个实施方案涉及使用片生产的带树脂层的晶片。如图2所示，本发明带树脂层1的晶片包含多个凸起电极2和在晶片1的凸起电极-安装面上形成的固化树脂层3。本发明中晶片是指薄片半导体，其中将电极层以及上述凸起电极2安装在其表面上。

图3是本发明具有树脂层的晶片的另一个实例。特别是形成带树脂层的晶片，使在晶片1上形成的固化树脂层的表面与凸起电极2’的尖端共有同一个表面。

对用于上述多个凸起电极2的材料没有特别限制。材料包括，例如金、银、铜、铝、镍、铬、锡、铅、焊锡，和它们的合金。此外，上述多个凸起电极2的形状也没有特别限制。优选电极表面为凸起形状。

对上述晶片1的材料没有特别限制，包括常规使用的任何材料，例如GaAs晶片、Si晶片等。

上述固化树脂层3使用本发明片制成，以及本发明的特点在于使用上述片密封半导体元件。

本发明带晶片的树脂可通过使用上述片，通过传递成型方式加热熔融该片，压制成型等在晶片上形成树脂层，并固化树脂层制成。换句话说，带树脂层的晶片可通过将本发明片置于晶片的凸起电极-安装面上，并加热该片，使之熔融、固化形成固化树脂层而制成。

在上述带树脂层的晶片的生产方法中，加热片并熔融以获得熔融状态的加热温度优选是130℃-200℃，特别优选是150℃-190℃。

将上述树脂层固化形成固化树脂层的加热温度优选150℃-190℃。

在使用上述片获得的带树脂层的晶片中，晶片的大小，例如直径通常为12.7-30.48cm。

由上述压塑方法制成的具有树脂层的晶片的生产方法中，应用一种方法例如使用一种薄膜将凸起电极尖端从固化树脂层的一侧裸露出来，但并不仅限于这种方法。除使用薄膜的上述方法外，还包括一种方法，例如在所有凸起电极被包埋在固化树脂层中的状态下，用激光束辐照具有树脂层的晶片的固化树脂层-成型面，以去除固化树脂层表面，由此从固化树脂层表面露出凸起电极的尖端。作为上述激光束辐照的替代方法，还包括使用蚀刻处理、机械抛光、喷砂处理等。在上述激光束辐照中，可使用YAG激光、二氧化碳气激光、准分子激光等。

此后，将由上述方法获得的带树脂层的晶片切割成规定的尺寸(半导体元件单元的尺寸)，因此获得了如图4所示的半导体器件，其中在半导体元件6的多个凸起电极2-安装面上形成固化树脂层3以裸露上述凸起电极2的尖端。

对将上述带树脂层晶片切割到规定尺寸的方法并没有特别限制，任何常规方法如金刚石切片法、激光划切法、刀片切割法等都可以使用。

将晶片切割成规定尺寸获得的上述半导体器件可用于例如图5所示的实施方案中，将半导体器件安装在印刷电路板7上以使印刷电路板的连接电极4与半导体器件的凸起电极2连接。

本发明的第二个实施方案涉及单面密封型封装体，其是一种半导体器件，包含绝缘基片，安装在绝缘基片一侧的半导体元件，以及本发明片的固化产品，所述半导体元件装入固化产品中并密封于其中。半导体元件装入并密封于固化产品中的本发明半导体器件的具体实例包括如图6所示的称为“BGA”(球粒栅格列Ball Grid Array)的封装型半导体器件。在这种半导体器件中，半导体元件6安装在绝缘基片5上，并且上述半导体元件6用本发明片的固化产品8密封。环氧树脂组合物仅在绝缘基片5半导体元件6-安装面上密封(单面密封)。近似球形的连接电极4安装在绝缘基片5的半导体元件密封面的反面。在图6中10是导线。

对上述基片材料没有特别限制，各种已知的常规基片材料都可以使用。具体实例包括双马来酰亚胺基三嗪(BT)树脂/玻璃布基片、环氧树脂/玻璃布基片、聚酰亚胺基片、陶瓷基质等。

本发明半导体器件，即半导体元件装入环氧树脂组合物固化产品中并由其密封的半导体器件的制造方法没有特别限制，半导体器件可通过已知常规方法，例如低压传递成型法等制造。特别是，半导体器件可通过将本发明片置于半导体元件上，并加热熔融和固化该片，以形成环氧树脂组合物的固化产品的方法生产。

本发明第三个实施方案涉及半导体器件，其中半导体元件以面向下结构安装在母板或子板一侧(倒装接合法，芯片直接附着法等)，以及这种半导体器件的生产方法。如图7所示的本发明具有面向下结构的半导体器件，其中半导体元件6通过多连接电极4安装在绝缘基片5的一侧。由此，在上述绝缘基片5和半导体元件6之间形成固化树脂层3。

将上述绝缘基片5与半导体元件6电连接的上述多个连接电极4可预先安装在绝缘基片5的一侧，或将多个连接电极4分别安装在绝缘基片5一侧和半导体元件6一侧。

本发明中，连接电极可以指仅由已知电极组成的那些电极，以及还包括由电极和装有电极的导体组成的那些电极如连接球(ioint ball)。因此，通常绝缘基片的连接电极可仅通过电极与半导体元件的连接电极接通。然而，优选连接电极的电极通常以这种方式连接，即连接电极包括多电极和与电极的至少一面连接的连接球。

因此，在优选实施方案中，将绝缘基片5与半导体元件6电连接的多个连接电极4可在绝缘基片5一侧预先安装连接块、连接球等，或在绝缘基片6一侧安装连接块、连接球等。而且，多个连接电极既可以在绝缘基片5一侧也可以在半导体元件6一侧安装连接块、连接球等。

对上述多个连接电极4(连接块、连接球等)的材料没有特别限制。材料包括金制的柱状块(stud bump)，锡焊制的低熔点和高熔点的点状块(point bumps)，含有铜-镍芯和其上镀金的块，排除一种情况即半导体元件一侧和绝缘基片一侧都进行镀金处理或采用金制柱状块形式。

此外，对上述绝缘基片5的材料没有特别限制，可包括陶瓷基质和塑料基质。塑料基质包括，例如环氧树脂基片、双马来酰亚胺基三嗪(BT)树脂/玻璃布基片、聚酰亚胺基片等。

因此，上述固化树脂层3通过使用本发明片形成，以及本发明特点在于使用上述片密封半导体元件。

本发明具有面向下结构的半导体器件例如可通过以下方法制造。

首先，如图8所示，通过连接电极4将半导体元件6安装在绝缘基片5上，绝缘基片5上安装有多个球形连接电极(连接球)4。随后，将指定的片送入模塑机，然后将该片加热熔融获得熔融状态，并压缩熔融产品。上述半导体元件6和上述绝缘基片之间的孔隙用呈熔融状态的片填充，然后将环氧树脂组合物固化以密封上述孔隙，由此形成固化树脂层3。如上所述，可以生产出如图7所示的半导体器件。

此外，上述半导体器件的制造方法中，考虑到半导体元件6和绝缘基片5的损坏等原因，上述片的加热和熔融以获得熔融状态的加热温度优选70℃-300℃，特别优选120℃-200℃。加热的手段包括红外回流炉、干燥器、热风机、加热板等。

而且，当呈熔融状态的上述片填充上述半导体元件6和绝缘基片5之间的孔隙时，优选将熔融的片根据上述方法压缩。通过连接电极(连接球)4的数量等适当调节压制条件。具体地，将压力调节到优选490×10⁴-1960×10⁴Pa，更优选588×10⁴-1176×10⁴Pa。图9和图10都是具有面向下结构的半导体器件实例的剖视图，其中编号在本文中代表的含义与图7相同。

在使用指定的片获得的半导体器件中，优选半导体元件6的尺寸，例如通常调整到宽5-30mm，长5-30mm，厚度0.1-0.8mm。此外，形成其上装有半导体元件6的线路的绝缘基片5的尺寸，通常优选调节到宽10-100mm，长10-100mm，和厚度0.1-3.0mm大小。优选需填充熔融的密封树脂的半导体元件6和绝缘基片5之间的孔隙的距离通常调节为5-100μm。

实施例

实施例A

在实施这些实施例前，首先制备以下各种组分。

[环氧树脂A]

环氧树脂(环氧基当量：170，软化点：60℃)，由以下通式代表：

[环氧树脂B]

环氧树脂(环氧基当量：175，熔点：142℃)，由以下通式代表：

[固化剂]

可溶可熔酚醛树脂(羟基当量：105，软化点60℃)

[固化促进剂]

1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)

四苯基硼酸四苯基磷(TPP-K)

[球形二氧化硅粉]

球形熔融的二氧化硅粉(平均粒径：3μm)

[偶联剂]

γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷

实施例A1-A6

将如下列表1所示的每种组分以该表中所示比例供入亨舍尔混合机，并将这些组分混合30分钟。然后，将所得混合物供给前述图1所示的捏合挤出机，并以上述方式制备含环氧树脂组合物的片。特别是，通过捏合挤出机作用的挤出力将熔融的树脂组合物注入片模(内径：13mm，高：20mm)，并将注入的树脂组合物在压力为1×10⁷Pa，模夹套中20℃的循环冷却水条件下加压模塑。通过下压料塞的向上冲力将得到的片推出模具，获得环氧树脂组合物片。

对比实施例A1-A3

将下列表2所示的各种组分按照该表所示比例配制并在混炼机中100℃下熔融-捏合3分钟。将熔融-捏合的混合物冷却并固化，然后粉碎并制片，获得环氧树脂组合物片。

对比实施例A4

将下列表2所示的各种组分按照该表所示比例配制。与实施例A1-A6的同样方法制备各种环氧树脂组合物片以获得表2所示的加热减少量和压缩比。

使用上述获得的每种环氧树脂组合物片，根据上述方法分别测定加热减少量，压缩比，固化产品的玻璃化转变温度。结果也列于表1和表2中。

                                               表1

                                                                         (重量份)

实施例序号           A1            A2         A3           A4       A5       A6

环氧树脂A            100           100        100          100      100      30

环氧树脂B            -             -          -            -        -        60

溴化环氧树脂         13            13         -            -        -        15

可溶可熔酚醛树脂     60            60         60           60       60       60

DBN                  1             1          1            1        1        -

TPP-K                -             -          -            -        -        7

球形二氧化硅粉       1200          680        700          700      700      680

偶联剂               1.8           1.8        1.8          1.8      1.8      1.8

炭黑                 7             7          7            7        7        7

三氧化锑             11            14         -            -        -        14

巴西棕榈蜡           1             1          1            1        1        1

加热减少量(％重量)   0.04          0.03       0.03         0.02     0.03     0.04

压缩比               99.5          99.5       99.5         99.5     98.0     99.5

玻璃化转变温度(℃)   180           178        178          178      178      145

                                     表2

                                                              (重量份)

对比实施例号         A1           A2             A3              A4

环氧树脂A            100          100            100             40

环氧树脂B            -            -              -               80

溴化环氧树脂         -            -              -               -

可溶可熔酚醛树脂     60           60             60              50

DBN                  1            1              1               1

TPP-K                -            -              -               -

球形二氧化硅粉       700          700            700             700

偶联剂               1.8          1.8            1.8             1.8

炭黑                 7            7              7               7

三氧化锑             -            -              -               -

巴西棕榈蜡           1            1              1               1

加热减少量(％重量)   0.06         0.15           0.19            0.12

压缩比               98.0         98.0           93.0            99.5

玻璃化转变温度(℃)   175          175            175             129

接着，使用前面获得的每种环氧树脂组合物片通过以下方法制备具有树脂层的晶片。特别是，包含多个凸起电极的晶片被安装在用于生产半导体器件的模具的下半模中，使凸起电极朝向上半模，该模具包括上半模和下半模。同时，将上述环氧树脂组合物片安装于晶片上，并将购自NITTO DENKO CORPORATION，商品名为MPS-31的膜放在该片和上半模之间。下一步，使用安装在用于生产半导体器件的上述模具中的加热器将整个模加热至175℃，并在通过上半模向下降落产生的9800N压力下压制该片。在晶片的凸起电极-安装面上形成树脂层(未固化)，并压制成形经加热软化的片。重复上述步骤，在晶片的含凸起电极面形成100μm厚的树脂层。

下一步，将上述树脂层加热(175℃)固化，形成固化树脂层。然后，将带有已形成的固化树脂层的晶片从模具中取出，并将固定在固化树脂层上的购自NITTO DENKO CORPORATION的膜剥离，因此使得处于被膜包埋状态的凸起电极尖端暴露出来。这样，制成如图2所示的具有树脂层的晶片，该晶片带有多凸起电极2和在晶片1的凸起电极-安装面上形成的固化树脂层3。

使用的晶片：Si制成的8英寸(20.32cm)晶片，厚度：680μm

前面获得的每个带树脂层的晶片的弯曲情况通过下述方法测定。结果列于表3和表4中。

[测定带树脂层的晶片的弯曲情况]

使用微深度测量仪(microdepth meter)通过测量图11所示的弯曲度L确定制得的每个带树脂层的晶片的弯曲情况。在图11中，3是固化树脂层(环氧树脂组合物的固化产品)，1是晶片以及2是凸起电极。

                               表3

实施例号       A1         A2         A3          A4         A5         A6

弯曲L(mm)      1.5        1.3        1.5         1.4        1.5        1.9

                               表4

对比实施号     A1         A2         A3          A4

弯曲L(mm)      2.4        3.0        4.5         5.2

表3和4清楚地表明，实施例产品与对比实施例产品相比具有很小的弯曲值，由此可获得具有高可靠性的带树脂层晶片。因此，使用刀片切割法将各实施例产品的带树脂层晶片切割成规定尺寸而获得的半导体器件必然具有很小的弯曲和高可靠性。

实施例B

在实施该实施例之前，首先制备下述各种组分。

[环氧树脂A]

与实施例A中的环氧树脂A相同

[环氧树脂B]

以下通式代表的环氧树脂(环氧基当量：173，熔点：100℃)：

[环氧树脂C]

与实施例A中的环氧树脂B相同

[固化剂]

可溶可熔酚醛树脂(羟基当量：105，软化点：60℃)

[固化促进剂]

1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)

[球形二氧化硅粉]

球形熔融二氧化硅粉(平均粒径：25μm)

[复合金属氢氧化物]

Mg_0.8Zn_0.2(OH)₂(多面体形状，平均粒径：1.7μm)

[偶联剂]

γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷

实施例B1-B6

将如下列表5所示的每种组分以该表中所示比例供入亨舍尔混合机，并在其中将这些组分混合30分钟。然后，将所得混合物供给前述图1所示的捏合挤出机，并以上述方式制备环氧树脂组合物片。特别是，通过捏合挤出机作用的挤出力将熔融的树脂组合物注入片模(内径：13mm，高：20mm)，并将注入的树脂组合物在980×10⁴Pa压力下，20℃的模夹中循环冷却水条件下加压模塑。通过下压料塞的向上冲力将得到的片推出模具，获得环氧树脂组合物片。

对比实施例B1-B5

将下列表6所示的每种组分按照该表所示比例配制并在混炼机中100℃下熔融-捏合3分钟。将熔融-捏合的混合物冷却并固化，然后粉碎并制片，获得环氧树脂组合物片。

使用上述获得的每种环氧树脂组合物片，根据上述方法分别测定加热减少量、压缩比、固化产品的玻璃化转变温度。结果也列于表5和表6中。

                                表5

                                                                  (重量份)

实施例序号         B1        B2        B3        B4        B5        B6

环氧树脂A          100       30        30        30        30        15

环氧树脂B          -         70        -         70        70        -

环氧树脂C          -         -         70        -         -         85

可溶可熔酚醛树脂   66        65        60        60        60        60

 DBN               1         1.5       1.5       1.5       1.5       1.5

溴化环氧树脂       10        10        10        -         -         10

球形二氧化硅粉     1200      1600      1500      1400      1400      1600

复合金属氧化物     -         -         -         100       15        -

红磷               -         -         -         -         1         -

偶联剂             2         2         2         2         2         2

炭黑               3         3         3         3         3         3

三氧化锑           10        10        10        -         -         10

巴西棕榈蜡         3         3         3         3         3         3

加热减少量(％重量) 0.04      0.03      0.03      0.03      0.04      0.03

压缩比(％)         99.5      99.5      99.5      99.0      100       100

玻璃化转变温度(℃) 180       160       160       160       160       145

                            表6

                                                        (重量份)

对比实施例号        B1        B2        B3        B4        B5

环氧树脂A           100       100       30        30        -

环氧树脂B           -         -         70        70        -

环氧树脂C           -         -         -         -         100

可溶可熔酚醛树脂    66        66        65        65        60

DBN                 1         1         1.5       1.5       2.0

溴化环氧树脂        10        10        10        10        10

球形二氧化硅粉      1200      1200      1600      1600      1400

复合金属氧化物      -         -         -         -         -

红磷                -         -         -         -         -

偶联剂              2         2         2         2         2

炭黑                3         3         3         3         3

三氧化锑            10        10        10        10        10

巴西棕榈蜡          3         3         3         3         3

加热减少量(％重量)  0.06      0.11      0.08      0.09      0.06

压缩比(％)          95.0      99.5      98.5      95.0      97.0

玻璃化转变温度(℃)  180       180       160       160       125

此后，通过使用上述方法获得的每种环氧树脂组合物片生产单面密封型半导体器件，并将安装在绝缘基片上的半导体元件进行传递成型(条件：175℃下2分钟，以及固化后175℃下5小时)。获得的半导体器件如下。密封部件的大小(环氧树脂组合物的固化产品)：35mm×35mm×1.2mm厚度

半导体元件大小：12mm×12mm×0.4mm厚度

绝缘基片大小：40mm×40mm×0.6mm厚度

绝缘基片的材料：双马来酰亚胺基三嗪(BT)树脂/玻璃布基片(购自Mitsubishi Gas Chemical Company，Inc.)

通过下述方法测定前面获得的每个半导体器件的弯曲情况。结果列于表7和表8中。

[测定半导体器件的弯曲情况]

通过使用微深度测量仪测量图12所示的弯曲度L确定制得的每个半导体器件的弯曲情况。在图12中，3’是环氧树脂组合物的固化产品，6是半导体元件以及5是绝缘基片。

                              表7

实施例号        B1        B2        B3        B4        B5        B6

弯曲L(μm)      40        50        50        50        50        65

                              表8

对比实施例号    B1        B2        B3        B4        B5

弯曲L(μm)      90        120       90        150       210

表7和8清楚地表明，实施例产品与对比实施例产品相比具有很小的弯曲值，由此可获得具有高可靠性的半导体器件。

实施例C

在实施本实施例之前，首先制备下述各种组分。

[环氧树脂A]

与实施例A中的环氧树脂A相同

[环氧树脂B]

与实施例A中的环氧树脂B相同

[固化剂]

可溶可熔酚醛树脂(羟基当量：105，软化点：60℃)

[固化促进剂]

1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)

四苯基硼酸四苯基磷(TPP-K)

[球形二氧化硅粉]

球形熔融二氧化硅粉(平均粒径：5μm)

[偶联剂]

γ-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷

实施例C1-C6

将如下列表9所示的每种组分以该表中所示比例供入亨舍尔混合机，并在其中将这些组分混合30分钟。然后，将所得混合物供给前述图2所示的捏合挤出机，并以上述方式制备环氧树脂组合物片。特别是，通过捏合挤出机作用的挤出力将熔融的树脂组合物注入片模(内径：13mm，高：20mm)，并将注入的树脂组合物在1×10⁷Pa压力下，20℃的模夹中循环冷却水条件下加压模塑。通过下压料塞的向上冲力将得到的片推出模具，获得环氧树脂组合物片。

对比实施例C1-C3

将下列表10所示的每种组分按照该表所示比例配制并在混炼机中100℃下熔融-捏合3分钟。将熔融-捏合的混合物冷却并固化，然后粉碎并制片，获得环氧树脂组合物片。

对比实施例C4

将下列表10所示的各种组分按照该表所示比例配制。与实施例C1-C6的同样方法制备各种环氧树脂组合物片以获得表10所示的加热减少量和压缩比。

使用上述获得的每种环氧树脂组合物片，根据上述方法分别测定加热减少量、压缩比、固化产品的玻璃化转变温度。结果也列于表9和表10中。

                                      表9

                                                                  (重量份)

实施例序号          C1        C2        C3        C4        C5        C6

环氧树脂A           100       100       100       100       100       30

环氧树脂B           -         -         -         -         -         60

溴化环氧树脂        13        13        -         -         -         15

可溶可熔酚醛树脂    60        60        60        60        60        60

DBN                 1         1         1         1         1         -

TPP-K               -         -         -         -         -         7

球形二氧化硅粉      1200      680       700       700       700       680

偶联剂              1.8       1.8       1.8       1.8       1.8       1.8

炭黑                7         7         7         7         7         7

三氧化锑            11        14        -         -         -         14

巴西棕榈蜡          1         1         1         1         1         1

加热减少量(％重量)  0.04      0.03      0.02      0.02      0.02      0.04

压缩比              99.5      99.5      99.5      99.5      98.0      99.5

玻璃化转变温度(℃)  180       178       178       178       178       145

                                表10

                                               (重量份)

对比实施例号        C1        C2        C3        C4

环氧树脂A           100       100       100       40

环氧树脂B           -         -         -         80

溴化环氧树脂        -         -         -         -

可溶可熔酚醛树脂    60        60        60        50

DBN                 1         1         1         1

TPP-K               -         -         -         -

球形二氧化硅粉      700       700       700       700

偶联剂              1.8       1.8       1.8       1.8

炭黑                7         7         7         7

三氧化锑            -         -         -         -

巴西棕榈蜡          1         1         1         1

加热减少量(％重     0.06      0.15      0.19      0.12

量)

压缩比              98        98        93        99.5

玻璃化转变温度      175       175       175       129

(℃)

此后，通过使用前面获得的每种环氧树脂组合物片以下述方法生产半导体器件。特别是，如图8所示，将半导体元件6安装在其上具有多球形连接电极4的绝缘基片5上。下一步，将指定的环氧树脂组合物片送入模塑机，然后将该片加热并熔融成为熔融状态，并将熔融的片压缩。如上所述，用上述熔融的树脂填充上述半导体元件6和上述绝缘基片5之间的孔隙，而后熔融的树脂固化以使固化树脂密封孔隙，由此形成固化树脂层3。如上所述，制成半导体器件。上述加热和熔融温度是175℃，以及将压制条件调整为600Pa/一个元件。

固化树脂层距离(孔隙距离)：100μm

半导体元件大小：15mm×15mm×370μm厚度

绝缘基片大小：20mm×20mm×0.4mm厚度

绝缘基片的材料：双马来酰亚胺基三嗪(BT)树脂/玻璃布基片(购自Mitsubishi Gas Chemical Company，Inc.)

通过下述方法测定前面获得的每个半导体器件的弯曲情况。结果列于表11和表12中。

[测定半导体的弯曲情况]

通过使用微深度测量仪测量图13所示的弯曲度L确定制得的每个半导体的弯曲情况。在图13中，5是绝缘基片，4是连接电极，6是半导体元件，以及3是固化树脂层(环氧树脂组合物的固化产品)。

                            表11

实施例号        C1        C2        C3        C4        C5        C6

弯曲L(μm)      30        50        50        40        40        30

                            表12

对比实施例号    C1        C2        C3        C4

弯曲L(μm)      110       150       100       100

表11和12清楚地表明，实施例产品与对比实施例产品相比具有很小的弯曲值，由此可获得具有高可靠性的半导体器件。

等效

本发明通过上述描述，很明显可以有很多方式的变化。这些变化并不认为偏离本发明精神和范围，以及所有这些改进对本领域技术人员来说都将是显而易见的，包括在随后的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种环氧树脂组合物的片，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

2.具有树脂层的晶片，该晶片包括多个凸起电极和在晶片的凸起电极-安装面上形成的固化树脂层，其中固化树脂层由一种环氧树脂组合物的片形成，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

3.一种半导体器件，其通过包括将具有树脂层的晶片切割成规定尺寸的方法制得，所述该晶片包括多个凸起电极和在晶片的凸起电极-安装面上形成的固化树脂层，其中固化树脂层由一种环氧树脂组合物的片形成，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

4.一种半导体器件，其包括绝缘基片，安装在绝缘基片一侧的半导体元件，以及环氧树脂组合物的固化产品，所述半导体元件被装入固化产品中并由该固化产品密封，其中环氧树脂组合物的固化产品是由一种环氧树脂组合物的片形成的，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

5.一种半导体器件，其包括绝缘基片，通过多连接电极安装在绝缘基片一侧的半导体元件，以及密封绝缘基片和半导体元件间的孔隙的固化树脂层，其中固化树脂层由一种环氧树脂组合物的片形成，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

6.一种带树脂层的晶片的制备方法，其中晶片包括多个凸起电极和在晶片的凸起电极-安装面上形成的固化树脂层，该方法包括以下步骤：将一种环氧树脂组合物的片放在晶片的凸起电极-安装面上，然后加热该片至熔融-固化，由此形成固化树脂层，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

7.一种半导体器件的制备方法，该器件包括绝缘基片，安装在绝缘基片一侧的半导体元件以及环氧树脂组合物的固化产品，所述半导体元件被装入固化产品中并由固化产品密封，该方法包括以下步骤：将一种环氧树脂组合物的片放在半导体元件上，然后加热该片至熔融-固化，由此形成固化产品，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

8.一种半导体器件的制备方法，该器件包括绝缘基片，通过多连接电极安装在绝缘基片一侧的半导体元件，以及密封绝缘基片和半导体元件间的孔隙的固化树脂层，该方法包括以下步骤：将一种环氧树脂组合物的片加热-熔融，然后填充孔隙并将该片固化，由此形成固化树脂层，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

9.一种防止晶片产生弯曲的方法，包括使用一种环氧树脂组合物的片在晶片上形成固化树脂层，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

10.一种防止半导体器件产生弯曲的方法，包括使用一种环氧树脂组合物的片在绝缘基片的一侧上密封半导体元件，所述组合物含有环氧树脂和酚醛树脂，其中所述的环氧树脂包含下列通式表示的树脂：

其中R₁-R₅中每个可以相同或不同，是氢原子或具有1-5个碳原子的烷基；以及m是0或5或更小的正数，且其中基于每1当量的所述环氧树脂的环氧基，所述酚醛树脂中的羟基为0.7-1.3当量。

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