导电性粘接膜制造技术

本发明专利技术提供一种粘接膜和使用了该粘接膜的半导体加工方法，所述粘接膜耐热性优异且应力缓和性也优异，并且无需使用银等昂贵的贵金属即可获得还可适用于功率半导体背面电极的这样的高导电性，不会从元件中溢出，可获得足够的粘接强度。具体而言，提供一种导电性粘接膜，所述导电性粘接膜包含至少含Cu的两种以上的金属颗粒和具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子。另外，还提供一种在该导电性接合膜上层叠切割胶带而形成的切割芯片粘接膜、以及使用了该粘接膜、切割芯片粘接膜的半导体晶片的加工方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在安装半导体元件或放热部件等时可以使用的具有导电性的粘接膜、以及将其与切割胶带组合而成的切割芯片粘接膜、和使用了这些膜的半导体晶片的加工方法。
技术介绍
在引线框架等上安装半导体元件时，使用了含铅焊锡的接合法广为人知。然而，近年来由于对环境问题认识度的提高，限制使用铅的行动在推广。这种状况下，代替铅焊锡的烧结银或Sn－Bi系或Cu－Sn系、Cu－Ag－Sn系等无铅焊锡糊备受关注。特别是，烧结银或可形成金属间化合物的Cu－Sn系焊锡虽然能够在较低温度下烧结但烧结后仍显示出高熔点，因此在能够兼具安装的容易度和安装后的耐热性方面非常有效。然而，由于烧结银的成本高、并且通常需要高达300℃以上的烧结温度，因此容易给半导体元件周边的其他部件带来损伤，而无铅焊锡在半导体背面电极上的润湿扩散差，为了得到足够的接合强度，而需要在待搭载的半导体芯片上涂上大量的无铅焊锡，存在着难以获得溢出与接合强度的平衡的问题。针对如上所述的问题，有人提出了在由环氧树脂或丙烯酸树脂构成的粘合剂中分散有导电颗粒的粘接膜(专利文献1～3)。在半导体晶片上贴合这些粘接膜后，当同时切割晶片和粘接膜时，可解决上述的搭载半导体芯片时的问题。然而，例如在250℃以上的环境下这些树脂的耐热性成为课题，在与使用了SiC等宽带隙半导体的元件组合时，难以充分施展元件的优异的耐热性。在增加环氧树脂或丙烯酸树脂的交联密度时，虽然能够改善耐热性，但另一方面因树脂固化物的硬度过剩而导致应力缓和能力不足，存在着芯片或引线框架翘曲的问题。针对如上所述的耐热性与应力缓和的平衡的问题，提出了使用耐热性优异且柔软的有机硅树脂(专利文献4～5)。然而，若在粘合剂中使用这些有机硅树脂，则烧结时金属的扩散差，特别是在与形成金属间化合物类型的无铅焊锡组合时，由于金属颗粒间的烧结难以进行，因此存在着例如难以获得足以用于高压或高频功率半导体的背面电极等的导电性的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004－160508号公报专利文献2：WO2011/083824国际公开专利文献3：US2014/0120356A1专利文献4：日本特开2013－221082号公报专利文献5：WO2010/103998国际公开
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术可解决上述问题，提供一种粘接膜和使用了该粘接膜的半导体加工方法，所述粘接膜耐热性优异且应力缓和性优异，并且无需大量使用银等昂贵的贵金属即可获得能够适用于功率半导体背面电极的这样的高导电性，不会从元件中溢出，可获得充分的接合强度。解决课题的方法即，本申请专利技术涉及：一种导电性粘接膜，该导电性粘接膜包含至少含Cu的两种以上的金属颗粒和具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子；将该导电性粘接膜与切割胶带组合而成的切割芯片粘接膜；以及使用了这些膜的半导体加工方法。另外，优选上述金属颗粒包含Cu和熔点为250℃以下的金属、并可形成金属间化合物。另外，还优选含有选自醇、酮、羧酸和胺的至少一种的助熔剂成分以促进金属间化合物反应，而且该助熔剂成分呈与上述具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子相分离的状态。另外，优选上述具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子的至少一部分具有－COOH或－CRx(OH)y或－NR2作为官能团、而且还具有双键。R选自H、烷基、芳基，满足x+y＝3。另外，优选以导电性粘接膜整体为基准上述金属颗粒的含量为55体积％以上、并且上述具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子为5体积％以上。另外，还优选包含1小时半衰期温度为200℃以上的自由基产生剂。专利技术效果如上所述的本申请专利技术的粘接膜，通过将其贴合于半导体晶片后进行切割，可以在将粘接膜层压于背面电极而不会过度不足的状态下将半导体芯片搭载在引线框架等上。优选通过包含熔点为250℃以下的金属成分，从而可以在250℃以下的低温下烧结，含有Cu，并且可形成金属间化合物。而且，由于粘合剂树脂为有机硅系树脂，所以在烧结后具有可耐受300℃的高耐热性。而且，通过包含与有机硅成分发生了相分离的助熔剂成分、或具有助熔剂功能的经官能团改性的有机硅成分、或在200℃以上促进有机硅的固化反应的各种自由基系催化剂、或它们的组合，金属间化合物反应良好地进行，从而显示出高导电性。而且，通过包含Cu，例如可以比烧结银等更廉价地供应Cu，而且由于不含铅还可以减轻环境负荷。本专利技术的粘接膜特别适合于高压、高频功率半导体的背面电极与引线框架等的接合、或已搭载有功率半导体的引线框架等与放热部件的接合、特别是期待着在高温下工作的宽带隙半导体元件的安装。附图说明图1是使用本申请专利技术的接合剂形成的带有切割胶带的粘接膜。图2是不同于图1的形态的带有切割胶带的粘接膜的剖面示意图。具体实施方式本专利技术的粘接膜至少包含金属颗粒和作为粘合剂的有机硅系树脂而形成。(金属颗粒)上述金属颗粒至少包含Cu。对该Cu颗粒的形状没有特别限定，例如可以是球状也可以是片状，优选BET直径相当于0.01～30μm的颗粒，进一步优选BET直径为0.1～10μm的球形颗粒。优选对该Cu颗粒实施一些包覆，以抑制表面的氧化。作为该包覆材料，可以使用Au、Ag、有机酸、醇、硫醇、烷基胺、硅烷偶联剂、钛络合物、有机硅树脂等，但从价格与包覆性的平衡方面考虑，有机酸或醇、硫醇、烷基胺特别适合。上述金属颗粒除了包含Cu以外，还包含其他的金属成分。该金属成分只要是铅以外的成分即可，可以无特别限制地进行使用，可以使用Au、Ag、Pt、Ti、Al、Ni、Fe、Co、Mo、Sn、Zn、Pd、Ga、Ge、In、Sb、Bi、金属硅、硼等、以及它们的合金、或它们的组合，但通过选择熔点为250℃以下的成分作为其至少一部分，可以降低烧结温度，因此优选。作为如上所述的低熔点金属，可以使用Sn、Ga、In、Sn－Bi合金、Sn－Zn合金、Sn－Ag合金、Sn－Au合金、Sn－Mg合金、In－Sn合金、Ga－Sn合金、Ga－In－Sn合金等、或它们的组合。从兼具烧结前的低温作业性和烧结后的耐热性的观点考虑，上述金属颗粒优选使用可与Cu形成金属间化合物的Sn和Sn与其他金属的合金。另外，上述金属颗粒进一步优选为包含Cu以及过渡金属(Ag、Ni、Fe、Zn、Bi)和Sn且可形成金属间化合物的组合。其中，从可使熔点低于200℃的角度考虑，Sn－Bi合金和Sn－Zn合金是适合的。从通过烧结可获得小的体积电阻率的角度考虑，以薄膜整体为基准，上述金属颗粒的含量优选为55体积％以上，进一步优选为60体积％以上。(作为粘合剂的包含具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子的有机硅树脂)作为粘合剂的有机硅系树脂由至少具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子构成。利用该聚二甲基硅氧烷骨架的柔软性，可以对粘接膜赋予缓和能力并抑制引线框架等或半导体芯片等的翘曲。从耐热性的观点考虑，该具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子优选交联、或可以交联，但另一方面，从烧结前不妨碍金属的扩散以形成金属间化合物的观点考虑，优选不交联、或交联少。作为可交联的具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子，可以列举具有水解性硅氧烷的高分子和具有C＝C双键的高分子等，但从抑制脱气成分的观点考虑，优选是以加成反应的方式进行交联的具有C＝C双键的高分子。作为这样的高分子，可以列举进行了乙烯基改性或芳基改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性粘接膜，所述导电性粘接膜包含至少含Cu的两种以上的金属颗粒和具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.29 JP 2014-1763591.一种导电性粘接膜，所述导电性粘接膜包含至少含Cu的两种以上的金属颗粒和具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子。2.根据权利要求1所述的导电性粘接膜，其中，所述金属颗粒的至少一部分包含熔点为250℃以下的成分。3.根据权利要求1或2所述的导电性粘接膜，其中，所述金属颗粒能够形成金属间化合物。4.根据权利要求1～3中任一项所述的导电性粘接膜，其中，所述导电性粘接膜包含由醇、酮、羧酸、胺中的至少一种构成的助熔剂成分，该助熔剂成分呈与所述具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子发生了相分离的状态。5.根据权利要求1～4中任一项所述的导电性粘接膜，其中，所述具有聚二甲基硅氧烷骨架的高分子的至少一部分具有－COOH或－CRx(OH)y或－N...

【专利技术属性】
技术研发人员：三原尚明，切替德之，杉山二郎，青山真沙美，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP