半导体器件制造技术

本发明专利技术涉及半导体器件，其包括：形成在被粘物上的第一半导体元件；以及用于包埋第一半导体元件的粘合剂膜，其中粘合剂膜在高温下满足熔体粘度与重量损失率之间的预定比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0037214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，并且更具体地，涉及如下半导体器件：其具有适用于具有多层结构半导体芯片的封装件的稳定结构，具有优异的机械特性(例如耐热性和耐冲击性)，并且即使在长时间暴露于在半导体制造工艺中施加的高温条件时，也能够防止回流裂纹等的出现而基本上不产生空隙。
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扩大，并且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。随着半导体封装的最近发展趋势，半导体的小型化、薄化和高性能进展迅速。此外，为了封装件的大容量，半导体晶片的厚度变得非常薄(小于100μm)，使得在同一封装件中可以层合更多芯片。最近，半导体晶片的厚度变得极薄(20μm或更小)。因此，当制造其中半导体芯片和层间粘合剂膜的厚度为20μm或更小的封装件时，需要粘合剂膜的减薄。在为了实现半导体封装件的大容量的尝试中，正在寻求增加半导体芯片的尺寸或以多级式堆叠半导体芯片的方法。在以多层堆叠半导体芯片的工艺中，将施加至与基底接触的第一芯片的粘合剂层暴露于比施加至上芯片的另一粘合剂层更多的热并使其在封装件制造工艺中固化是有问题的。因此，随着堆叠芯片的数量增加，与第一芯片接触的粘合剂层长时间暴露于高温条件，因此在粘合剂层内部或在第一芯片与粘合剂层之间可能产生空隙。在随后的固化工艺中难以消除产生的空隙，并且由于残留的空隙，工艺或半导体器件的可靠性降低。同时，在安装半导体封装件的工艺中应用高温加热步骤。例如，使用通过红外回流、气相回流、焊接浸渍等加热整个半导体封装件来安装半导体封装件的方法。在这样的高温加热步骤中，由于整个半导体封装件暴露于200℃或更高的温度，存在于半导体封装件中的水分爆发式气化，并且由于这样的气化，可能发生封装件破裂或回流破裂。特别地，当粘合剂(例如切割管芯接合膜)包含大量水分时，在回流安装工艺期间通过加热使水分蒸发。由此产生的蒸气压可能破坏切割管芯接合膜或使膜分层而引起回流裂纹。在半导体封装工艺期间产生的大部分缺陷是由回流工艺中在吸湿之后基底与粘合剂之间的分层现象引起的。因此，已经对减轻基底、粘合剂与半导体芯片之间的应力或提高耐湿性的方法进行了研究。具体地，为了提高耐湿性，可以通过增加固化剂和环氧树脂的量来降低固化产物的吸湿特性。在这种情况下，粘合剂在固化之后的模量增加，使得难以减轻应力。此外，为了减轻半导体的应力，如果粘合剂中热固性树脂的含量过度增加或固化剂的含量降低，则在固化之后变得难以提供与基底的适当粘合力。在这种情况下，由于低粘合力而导致分层。需要开发这样的方法：其在大大降低粘合剂或粘合剂膜本身的水分吸收值的同时能够确保在固化之后与基底的高粘合力和在高温下改善的拉伸物理特性。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供这样的半导体器件：其具有适用于具有多层结构半导体芯片的封装件的稳定结构，具有优异的机械特性(例如耐热性和耐冲击性)，并且即使在长时间暴露于在半导体制造工艺中施加的高温条件时，也能够防止回流裂纹的出现而基本上不产生空隙。技术方案为了实现所述目的，本专利技术提供了半导体器件，其包括：第一半导体元件；以及用于包埋第一半导体元件的粘合剂膜，其中粘合剂膜满足以下通式1。[通式1]1≤{MV/[(a^5)*10]}在通式1中，MV是通过施加5rad/s的剪切速率在125℃下测量的粘合剂膜的熔体粘度，并且数值在200Pa·s至8000Pa·s范围内，而a是粘合剂膜在125℃下暴露1小时之后通过热重分析(TGA)测量的重量损失率(％)。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。如本文所使用的术语“半导体器件”是指包括半导体元件、电路板、电气/电子器件等的层合体。如上所述，根据本专利技术的一个实施方案，提供了半导体器件，其包括：第一半导体元件；以及用于包埋第一半导体元件的粘合剂膜，其中粘合剂膜满足以下通式1。当粘合剂膜满足以下通式1或2时，半导体器件可以具有适用于具有多层结构半导体芯片的封装件的稳定结构，具有优异的机械特性(例如耐热性和耐冲击性)，并且尤其是即使在长时间暴露于在半导体制造工艺中施加的高温条件时，也防止回流裂纹的出现而基本上不产生空隙。[通式1]1≤{MV/[(a^5)*10]}在通式1中，MV是通过施加5rad/s的剪切速率在125℃下测量的粘合剂膜的熔体粘度，并且数值在200Pa·s至8000Pa·s范围内，而a是粘合剂膜在125℃下暴露1小时之后通过热重分析(TGA)测量的重量损失率(％)。[通式2]3≤{MV/[(a^5)*10]}在通式2中，MV和a分别如以上关于通式1所述。更具体地，通式1或2中的{MV/[(a^5)*10]}可以为1或更大、3或更大、10或更大、3至30000、5至5000、或10至150。具体地，粘合剂膜在高温下的熔体粘度与高温热处理之后通过热重分析(TGA)测量的重量损失率的10次幂之比可能与粘合剂膜的流动性、内部压力(其响应于由高温下粘合剂膜的重量损失引起的气体产生而增加)和粘合剂膜的熔体粘度之间的平衡相关。粘合剂膜在125℃下的熔体粘度为200Pa·s至8000Pa·s，因此可以更容易地包埋半导体芯片或形成在其上的不规则体。当通式1的[(a^5)*10]的比如上所述限定时，由高温下产生的挥发性组分引起的内部压力增加可以最小化，并且可以防止空隙的形成和扩散。即，由于粘合剂膜满足通式1或2，因此可以在确保预定熔体粘度范围内的高包埋特性的同时，防止由粘合剂膜在高温下的质量损失引起的气体产生而导致的空隙产生。此外，由于使用满足通式1或2的粘合剂膜，在包埋或固定第一半导体元件的工艺中可以更容易地包埋第一半导体元件，可以抑制包埋之后第一半导体元件的外围附近嵌条(fillet)的漏出，从而防止半导体器件的污染并且还使当暴露于所施加的高温时在粘合剂膜中形成空隙的现象最小化。因此，可以在确保高可靠性和结构稳定性的同时促进第一半导体元件上的多级堆叠。因此，可以使包括第一半导体元件的多级堆叠封装件的结构更稳定，从而提高最终制造的半导体封装件的信号传输效率和速度。因此，多级堆叠封装件可以更小型化或变得紧凑。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剂膜使得基本上不存在暴露于外部的部分。粘合剂膜在高温下的熔体粘度与粘合剂膜的流动性或包埋特性相关，还可能与半导体器件的结构稳定性或形状稳定性相关。在将粘合剂膜在125℃下暴露1小时之后通过热重分析(TGA)测量的重量损失率(％)与粘合剂膜中包含的残留挥发性组分的含量直接相关，并且暴露时间之后的重量损失率可以视为通过热处理除去的挥发性组分的含量。特别地，在通式1和2中，a是在将粘合剂膜在125℃下暴露1小时之后通过热重分析(TGA)测量的重量损失率(％)，并且a可以为1.5％或更小、或0.3％至1.5％。在通式1中，MV是通过施加5rad/s的剪切速率在125℃下测量的粘合剂膜的熔体粘度，并且可以为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：第一半导体元件；以及用于包埋所述第一半导体元件的粘合剂膜，其中所述粘合剂膜满足以下通式1：[通式1]1≤{MV/[(a^5)*10]}其中，在通式1中，MV是通过施加5rad/s的剪切速率在125℃下测量的所述粘合剂膜的熔体粘度，并且具有200Pa·s至8000Pa·s范围内的数值，以及a是所述粘合剂膜在125℃下暴露1小时之后通过热重分析(TGA)测量的重量损失率(％)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.28 KR 10-2016-00372141.一种半导体器件，包括：第一半导体元件；以及用于包埋所述第一半导体元件的粘合剂膜，其中所述粘合剂膜满足以下通式1：[通式1]1≤{MV/[(a^5)*10]}其中，在通式1中，MV是通过施加5rad/s的剪切速率在125℃下测量的所述粘合剂膜的熔体粘度，并且具有200Pa·s至8000Pa·s范围内的数值，以及a是所述粘合剂膜在125℃下暴露1小时之后通过热重分析(TGA)测量的重量损失率(％)。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述粘合剂膜满足以下通式2：[通式2]3≤{MV/[(a^5)*10]}其中，在通式2中，MV和a如上述通式1中所述。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中在通式1中，a为1.5％或更小。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中导线被连接至所述第一半导体元件。5.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括经由所述粘合剂膜接合至所述第一半导体元件的第二半导体元件。6.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括通过导线接合或倒装芯片接合而接合至所述第一半导体元件的被粘物。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述被粘物为电路板或引线框。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述粘合剂膜的厚度为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：金丁鹤，金熹正，南承希，李光珠，金塞拉，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