半导体器件及其制造方法技术

技术编号:17746653 阅读:28 留言:0更新日期:2018-04-18 20:19
本发明专利技术涉及半导体器件,包括:通过倒装芯片连接固定至粘附体上的第一半导体元件;用于包埋粘附体与第一半导体元件之间的空间以及包埋第一半导体元件的粘合层;以及通过粘合层连接至第一半导体元件的第二半导体元件,其中粘合层具有预定的熔体粘度和触变指数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件及其制造方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0039294号和于2017年3月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0041414号的优先权的权益,其公开内容通过引用整体并入本文。本专利技术涉及半导体器件和用于制造半导体器件的方法。更具体地,本专利技术涉及半导体器件和用于制造半导体器件的方法,所述半导体器件具有通过消除对现有的底部填充过程的需要而能够大大提高半导体制造过程的效率,并且提高信号传输效率以及传输速度的结构。
技术介绍
最近,随着电子设备朝小型化、高功能化和大容量的趋势日益扩大,对半导体封装件的致密化和高集成度的需求迅速增加,半导体芯片的尺寸变得越来越大。就提高集成度而言,用于以多级式堆叠芯片的堆叠封装方法逐渐增加。对于堆叠封装方法,已知线接合(wirebonding)法,其中金属(例如金或铝)线使半导体片状器件的电极部分和设置在引线框层或杆上的导体层相互连接;和倒装芯片法,其中通过使半导体芯片下表面上的电极图案直接熔融至电路板来附接半导体晶片,而不使用额外的连接结构,例如金属引线(线)或单独的介质如球栅阵列(BGA)。同时,为了增加半导体器件的信号传输的容易性和控制半导体元件的操作,提供了半导体控制器件(控制器)。然而,当半导体控制器件未被适当地固定时,其将降低半导体封装件的信号传输效率或传输速度,在多级堆叠封装的过程中使半导体器件的结构不稳定,和/或降低半导体器件的制造产率和可靠性。此外,为了保护集成电路(IC)和类似器件,通常使用各种树脂(主要是环氧树脂)进行树脂封装。随着最近小型化和轻量化的趋势,用于封装器件的主流IC封装方法被称为表面安装,其中将IC或其他器件直接安装在电路板上并使用液体树脂进行封装(底部填充过程)。这样的底部填充过程试图解决热机械疲劳的问题。具体地,底部填充过程包括用无机颗粒填充具有优异粘合性的聚合物材料(例如环氧树脂),使得具有接近焊料的热膨胀系数的值,然后施用该制剂以填充芯片与印刷电路板之间的间隙。在此,所施用的填充有无机颗粒的聚合物复合材料被称为底部填充剂。通常已知的液体形式的底部填充材料引起高流动性的底部填充而伸出至器件的不期望部分,导致不必要的污染、产品缺陷和/或以高密度安装的困难。在器件周围形成预防性屏障或坝是已知的。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供这样的半导体器件:其具有通过消除对现有的底部填充过程的需要而能够大大提高半导体制造过程的效率,并且提高信号传输效率以及传输速度的结构。本专利技术的另一个目的是提供用于制造半导体器件的方法,所述半导体器件具有通过消除对现有的底部填充过程的需要而能够大大提高半导体制造过程的效率,并且提高信号传输效率以及传输速度的结构。技术方案为了实现所述目的,提供了半导体器件,其包括:通过倒装芯片连接固定在粘附体上的第一半导体元件;用于包埋粘附体与第一半导体元件之间的空间以及包埋第一半导体元件的粘合层;以及通过粘合层连接至第一半导体元件的第二半导体元件,其中粘合层在110℃的温度和5rad/秒的剪切速率下的熔体粘度为10Pa·s至10000Pa·s,以及其中由粘合层在0.5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度与粘合层在5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度之比所定义的触变指数为1.5至7.5。此外,还提供了用于制造半导体器件的方法,所述方法包括以下步骤:使用用于半导体的粘合剂包埋粘附体与通过倒装芯片连接固定在粘附体上的第一半导体元件之间的空间并包埋第一半导体元件;以及将第二半导体元件接合在用于半导体的粘合剂上,其中粘合层在110℃的温度和5rad/秒的剪切速率下的熔体粘度为10Pa·s至10000Pa·s,以及其中由粘合层在0.5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度与粘合层在5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度之比所定义的触变指数为1.5至7.5。在下文中,将更详细地描述根据本专利技术的具体实施方案的半导体器件和用于制造半导体器件的方法。根据本专利技术的一个实施方案,可以提供半导体器件,其包括:通过倒装芯片连接固定在粘附体上的第一半导体元件;用于包埋粘附体与第一半导体元件之间的空间以及包埋第一半导体元件的粘合层;以及通过粘合层连接至第一半导体元件的第二半导体元件,其中粘合层在110℃的温度和5rad/秒的剪切速率下的熔体粘度为10Pa·s至10000Pa·s,以及其中由粘合层在0.5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度与粘合层在5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度之比所定义的触变指数为1.5至7.5。本专利技术人已经发现,通过使用具有特定熔体粘度的粘合层包埋粘附体与通过倒装芯片连接固定在粘附体上的第一半导体元件之间的空间并包埋第一半导体元件,可以制造这样的半导体器件:其具有通过消除对现有的底部填充过程的需要而能够大大提高半导体制造过程的效率,并且提高信号传输效率以及传输速度的结构,从而完成了本专利技术。具体地,由于使用在110℃的温度和5rad/秒的剪切速率下熔体粘度为10Pa·s至10000Pa·s或熔体粘度为40Pa·s至5000Pa·s的粘合层,因此可以更容易地包埋粘附体与通过倒装芯片连接固定在粘附体上的第一半导体元件之间的空间。此外,在第二半导体元件的接合过程中,当在粘合层与第一半导体元件接触的同时施加剪切力时,粘合层的流动性增加,从而可以更有效和高效地包埋第一半导体元件。此外,当粘合层满足上述物理特性时,可以使用粘附体与通过倒装芯片连接固定在粘附体上的第一半导体元件之间的空间,并且可以通过仅使用上述粘合层而不使用用于包埋第二半导体元件的任何其他材料来进行包埋。因此,用于包埋粘附体与第一半导体元件之间的空间以及包埋第一半导体元件的粘合层可以是连续相。术语“连续相”意指由于粘附体与第一半导体元件之间的空间和第一半导体元件通过相同的材料同时或依次包埋,其在最终产品中不被区分为单独的层。例如,可以一起使用形成粘合层的组分来包埋粘附体与第一半导体元件之间的空间并包埋第一半导体元件。此外,即使使用形成粘合层的组分同时或依次包埋粘附体与第一半导体元件之间的空间和第一半导体元件,粘合层也可以是连续相。更具体地,如果粘合层在110℃的温度和5rad/秒的剪切速率下显示的熔体粘度太低,则在通过粘合层连接(管芯接合)第一半导体元件和第二半导体元件的过程中,粘合剂可能流出至第二半导体元件的边缘周围,导致形成嵌条。此外,如果粘合层在110℃的温度和5rad/秒的剪切速率下的熔体粘度太高,则流动性可能降低,使得难以包埋粘附体与通过倒装芯片连接固定的第一半导体元件之间的空间,或者固定或包埋在第一半导体元件与第二半导体元件之间,或者第二半导体元件的翘曲可能变大,使得另外的多层堆叠可能变得困难。术语“包埋”是指这样的状态:其中半导体元件的外表面覆盖或涂覆有粘合层使得基本上不存在暴露于外部的部分。此外,由粘合层在0.5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度与粘合层在5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度之比所定义的触变指数可以为1.5至7.5或2.0至7。触变本文档来自技高网
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半导体器件及其制造方法

【技术保护点】
一种半导体器件,包括:通过倒装芯片连接固定至粘附体上的第一半导体元件;用于包埋所述粘附体与所述第一半导体元件之间的空间以及包埋所述第一半导体元件的粘合层;以及通过所述粘合层连接至所述第一半导体元件的第二半导体元件,其中所述粘合层在110℃的温度和5rad/秒的剪切速率下的熔体粘度为10Pa·s至10000Pa·s,以及其中由所述粘合层在0.5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度与所述粘合层在5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度之比所定义的触变指数为1.5至7.5。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 KR 10-2016-00392491.一种半导体器件,包括:通过倒装芯片连接固定至粘附体上的第一半导体元件;用于包埋所述粘附体与所述第一半导体元件之间的空间以及包埋所述第一半导体元件的粘合层;以及通过所述粘合层连接至所述第一半导体元件的第二半导体元件,其中所述粘合层在110℃的温度和5rad/秒的剪切速率下的熔体粘度为10Pa·s至10000Pa·s,以及其中由所述粘合层在0.5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度与所述粘合层在5rad/秒的剪切速率和110℃的温度下的熔体粘度之比所定义的触变指数为1.5至7.5。2.根据权利要求1所述的半导体器件,其中用于包埋所述粘附体与所述第一半导体元件之间的空间以及包埋所述第一半导体元件的所述粘合层可以是连续相。3.根据权利要求1所述的半导体器件,其中所述粘合层包含玻璃化转变温度为-10℃至30℃的热塑性树脂、具有不同粘度的两种或更多种液体环氧树脂和含有酚树脂的固化剂。4.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述具有不同粘度的两种或更多种液体环氧树脂包括在25℃下熔体粘度为1mPa·s至500mPa·s的低粘度液体环氧树脂。5.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述具有不同粘度的两种或更多种液体环氧树脂包括在25℃下熔体粘度为1000mPa·s至20000mPa·s的高粘度液体环氧树脂。6.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述粘合层以1:10至10:1的重量比包含在25℃下熔体粘度为1mPa·s至500mPa·s的低粘度液体环氧树脂和在25℃下熔体粘度为1000mPa·s至20000mPa·s的高粘度液体环氧树脂。7.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述热塑性树脂包括基于(甲基)丙烯酸酯的树脂,所述基于(甲基)丙烯酸酯的树脂包含含有基于环氧的官能团的基于(甲基)丙烯酸酯的重复单元。8.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述基于(甲基)丙烯酸酯的树脂包含0.1重量%至25重量%的含有基于环氧的官能团的基于(甲基)丙烯酸酯的重复单元。9.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述粘合层还包含固体环氧树脂。10.根据权利要求9所述的半导体器件,其中所述固体环氧树脂的软化点为50℃至120℃。11.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述具有不同粘度的两种或更多种液体环氧树脂与所述酚树脂的重量比为0.3至1.5。12.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述酚树脂的软化点为60℃或更高。13.根据权利要求3所述的半导体器件,其中所述固化剂还包括选自...

【专利技术属性】
技术研发人员:金丁鹤金熹正金塞拉李光珠南承希金荣国
申请(专利权)人:株式会社LG化学
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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