CN103666136A - 激光切割用晶圆保护膜组合物和半导体元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了激光切割用晶圆保护膜组合物和半导体元件的制造方法，所述激光切割用晶圆保护膜组合物包含：含有水溶性树脂的树脂、防腐剂以及作为水或水与有机溶剂的混合物的溶剂。

Description

激光切割用晶圆保护膜组合物和半导体元件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体晶圆等、在晶圆的规定区域内照射激光光线，实施规定加工的激光切割用晶圆保护膜组合物。
背景技术
半导体元件的制造工序中，晶圆的切割工序是在半导体层压工序完成后，对称为切割划道的边界面进行切削而使并排的器件分别分离的工序，当切削工序完成后，通过芯片制造工序完成半导体产品。
这种晶圆切割工序由于切割划道的间隔随着半导体的集成化而变窄，层压物的机械性能也变得脆弱，因此在反映这一点的方向上发生变化。
随着元件集成化程度的提高，形成层压物的最上段上的绝缘膜的主材料的聚酰亚胺在晶圆切割工序中破裂或损伤。因此，晶圆切割工序也从利用刀片切断晶圆的现有工序逐渐转变为使用激光对晶圆开孔后使用刀片的工序，也引入了只使用激光切断晶圆的工序。
但是，在使用激光的晶圆切割工序中，由于激光的热量而产生烟尘（fume）并飞散，由此产生晶圆表面污染问题。
为了解决这种问题，例如，韩国公开专利第10-2006-0052590号公开了一种包含水溶性树脂、水溶性紫外线吸收剂、溶剂及添加剂（可塑剂、表面活性剂）的晶圆保护液组合物，日本特开昭53-8634号公开了一种包含水溶性树脂及水的激光切割保护剂。这些现有技术提出了在晶圆的上顶面涂布聚乙烯醇（Poly Vinyl Alcohol）、聚乙二醇（Poly Ethylene Glycol）、纤维素（Cellulose）等水溶性树脂形成保护膜，并照射激光的加工方法。
但是，这种方法存在如下缺点：在切割工序中，晶圆保护液组合物起电解液的作用，对接合焊盘和凸点（Bump ball）产生电偶腐蚀。
专利文献
专利文献1：韩国公开专利10-2006-0052590号说明书
专利文献2：日本特开昭53-8634号说明书
发明内容
本发明的目的在于，提供一种激光切割用保护膜组合物，能够有效防止在激光切割工序中，晶圆保护膜组合物起电解液的作用而产生对金属接合焊盘和凸点（Bump ball）的腐蚀（例如电偶腐蚀）。
本发明提供一种激光切割用晶圆保护膜组合物，包含：含有水溶性树脂的树脂、防腐剂以及作为水或水与有机溶剂的混合物的溶剂。
另外，本发明提供一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括如下工序：使用所述激光切割用晶圆保护膜组合物，利用激光切割晶圆。
发明效果
本发明的激光切割用晶圆保护膜组合物提供如下效果：由于含有防腐剂，从而有效地防止对金属接合焊盘和凸点（Bump ball）的腐蚀（例如电偶腐蚀）。
附图说明
图1是在使用本发明的激光切割用晶圆保护膜组合物的情况下，为了确认在晶圆的切割工序中产生的对凸点的腐蚀程度而拍摄到的锡/铅合金的凸点的SEM图像；
图2是使用现有的激光切割用晶圆保护膜组合物的情况下，为了确认在晶圆的切割工序中产生的对凸点的腐蚀程度而拍摄到的锡/铅合金的凸点的SEM图像。
具体实施方式
本发明涉及一种激光切割用晶圆保护膜组合物，包含：含有水溶性树脂的树脂、防腐剂以及作为水或水与有机溶剂的混合物的溶剂。
所述水溶性树脂为保护膜的基体材料，只要溶解于水等溶剂，经涂布及干燥后能够形成薄膜，就无特别限制。例如，可举出：聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚亚烷基二醇、烷基纤维素、聚丙烯酸（PAA）、聚羧酸、聚乙基噁唑啉等。作为所述聚亚烷基二醇的示例，可举出：聚乙二醇（PEG），作为烷基纤维素的示例，可举出：甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素等。
所述水溶性树脂能够单独使用一种或以组合的形式使用两种以上。
所述水溶性树脂考虑到形成在晶圆上的保护膜的水洗性、附着性等，能够选择其种类，从该观点来看，分子量也能够调节。
相对于组合物总重量，所述含有水溶性树脂的树脂的含量可为1～50重量%，更优选为5～40重量%。当树脂的含量小于1重量%时，晶圆保护膜的功能下降，当含量超过50重量%时，产生保护膜的涂布性下降的问题。
在本发明的激光切割用晶圆保护膜组合物中，所述防腐剂为了防止形成在晶圆上的金属接合焊盘及凸点（Bump ball）的腐蚀而被包含。
所述防腐剂无特别限制，例如有机酸、胺、醇、无机酸盐、有机酸盐都可以使用。这些防腐剂能够单独使用一种或组合使用两种以上。
作为有机酸，可举出：甲酸（Formic acid）、乙酸、丙酸、丁酸、棕榈酸、油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、酒石酸、苯甲酸、水杨酸、马来酸、乙醇酸、戊二酸、己二酸、对甲苯磺酸、十二烷酸、戊酸、磺基琥珀酸、乙二胺四乙酸、抗坏血酸、癸二酸、壬二酸等。
作为所述胺，可举出：肼、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单甲基乙醇胺、二乙二醇胺、吗啉、N-氨基乙基哌嗪、二甲基氨基丙胺、N,N-二甲基环己基胺、乙二胺、苯二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、三唑、苯并三唑、苯并噻唑、甲苯基三唑、羟基苯并三唑等。
所述有机酸盐，可举出：所述示例的有机酸的钠盐、钾盐、铵盐等。
作为所述无机酸盐，可举出：硫酸、磷酸等无机酸的钠盐、钾盐、铬盐、铵盐等。
相对于组合物的总重量，所述防腐剂的含量可为0.01～10重量%。在防腐剂包含在所述范围内时，无副作用，能够获得金属接合焊盘及凸点（Bump Ball）的防腐效果。
在本发明的激光切割用晶圆保护膜组合物中，作为溶剂而使用水，但为了提高保护膜组合物的膜厚，或为了提高涂布性，能够混合使用有机溶剂。作为有机溶剂，可举出：醇、醚、乙酸酯等，更具体而言，可举出：异丙醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯（PGMEA）、丙二醇单甲基醚（PGME）、烷基碳酸酯类碳酸亚丁酯、碳酸亚丙酯、碳酸甘油酯、碳酸亚乙酯等。这些有机溶剂能够使用一种或混合使用两种以上。
所述溶剂可含有组合物的总重量成为100重量%的量。
本发明的激光切割用晶圆保护膜组合物还能够包含消泡剂。所述消泡剂起去除组合物产生的气泡的作用。在本发明中，消泡剂的种类无特别限制，能够使用硅、多晶硅、硅氧烷、聚硅氧烷等。
相对于组合物的总重量，所述消泡剂的含量可为0.01～5重量%。当消泡剂包含在所述范围内时，无副作用，能够防止从组合物中产生的气泡。当消泡剂的含量小于0.01重量%时，对于晶圆保护膜的消泡性下降，当含量超过5重量%时，产生保护膜的涂布性下降的问题。
本发明的激光切割用晶圆保护膜组合物为了提高性能，还能够包含本领域公知的一种以上的添加剂。
例如，本发明的激光切割用晶圆保护膜组合物为了提高组合物的涂布性，提高贮存稳定性，还能够包含水溶性表面活性剂。
作为所述水溶性表面活性剂，例如，可举出：聚醚改性烷基硅氧烷、聚醚改性聚烷基硅氧烷、聚醚改性羟基官能团的聚二甲基硅氧烷、聚醚-聚酯改性羟基聚烷基硅氧烷、非离子型聚丙烯类水溶性表面活性剂、醇烷氧基化物、含氟聚合物类水溶性表面活性剂等，这些能够单独使用一种或同时使用两种以上。
在本发明的晶圆保护膜组合物中，所述水溶性表面活性剂相对于组合物中包含的树脂的总重量，优选含有10～80ppm。
本发明还涉及一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括如下工序：使用所述激光切割用晶圆保护膜组合物，利用激光切割晶圆。
利用所述半导体元件的制造方法制造出的半导体元件具有如下特征：在利用激光切割晶圆时，半导体元件由本发明的晶圆保护膜组合物形成的保护膜完善保护，在切割完成后，由于所述保护膜容易清洗，因此以无缺陷（defect）的状态制造。
下面，使用实施例及比较例对本发明更详细地进行说明。但是，下述实施例是用于示例本发明，本发明并不由下述实施例限定，可进行多种修改及变更。本发明的范围根据所述的权利要求书的技术思想来确定。
实施例1至15及比较例1至4：激光切割用晶圆保护膜组合物的制造
在设有搅拌机的混合槽内，根据下述表1记载的组成，投入水溶性树脂、防腐剂、消泡剂及水后，在常温下以500rpm的速度搅拌1小时，制造出激光切割用晶圆保护膜组合物。
表1
Figure BDA0000372927730000061
注：
聚乙烯醇：重均分子量500
聚乙烯吡咯烷酮：重均分子量66800
聚丙烯酸：重均分子量100000
聚乙基噁唑啉：重均分子量50
试验例1：激光切割用晶圆保护膜组合物的防腐特性评价
（1）金属接合焊盘的防腐特性评价
在硅晶圆上将铝沉积到
Figure BDA0000372927730000062
厚后，将其切成1.5cm×1.5cm的大小准备晶圆样本。将所述晶圆样本在装有前述制造出的实施例1至15及比较例1至4的激光切割用晶圆保护膜组合物溶液的40℃的恒温槽内浸渍（Dipping）30分钟后，将其取出，在水中清洗后进行干燥，使用四点探针（AIT公司制造的CMTseries）测量铝膜的厚度，并测量铝膜的腐蚀程度。测量结果示于下述表2中。
（2）凸点的防腐特性评价
在硅晶圆上形成锡/铅合金的凸点后，将其切成1.5cm×1.5cm的大小准备晶圆样本。将所述晶圆样本在装有所述制造出的实施例1至15及比较例1至4的激光切割用晶圆保护膜组合物溶液的40℃的恒温槽内浸渍（Dipping）30分钟后，将其取出，在水中清洗后进行干燥，使用SEM（Hitachi公司制造的S-4700）对表面进行拍摄，并对表面的腐蚀状态作出评价。评价结果示于下述表2中。
表2
Figure BDA0000372927730000071
从上述表2中可以确认：在应用了实施例1至15的晶圆保护膜组合物的样本晶圆的情况下，表现出
Figure BDA0000372927730000072
以下的铝膜腐蚀量，相反，在应用了比较例1至4的晶圆保护膜组合物的样本的情况下，表现出
Figure BDA0000372927730000073
以上的铝膜腐蚀量，在腐蚀量上表现出显著差异。
另外，还确认了在应用了实施例1至15的晶圆保护膜组合物的样本的情况下，锡/铅合金的凸点的表面没有发生腐蚀，表面状态良好，相反，在应用了比较例1至4的晶圆保护膜组合物的样本的情况下，锡/铅合金的凸点的表面发生了腐蚀。

Claims (9)

1.一种激光切割用晶圆保护膜组合物，其特征在于，包含：含有水溶性树脂的树脂、防腐剂以及作为水或水与有机溶剂的混合物的溶剂。
2.根据权利要求1所述的激光切割用晶圆保护膜组合物，其特征在于，相对于组合物的总重量，包含1～50重量%的含有水溶性树脂的树脂、0.01～10重量%的防腐剂以及余量的溶剂。
3.根据权利要求1所述的激光切割用晶圆保护膜组合物，其特征在于，所述含有水溶性树脂的树脂是选自由聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚亚烷基二醇、烷基纤维素、聚丙烯酸、聚羧酸和聚乙基噁唑啉组成的组中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的激光切割用晶圆保护膜组合物，其特征在于，所述防腐剂是选自由有机酸、胺、醇、无机酸盐和有机酸盐组成的组中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的激光切割用晶圆保护膜组合物，其特征在于，所述有机溶剂是选自由异丙醇、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚、碳酸亚丁酯、碳酸亚丙酯、碳酸甘油酯、碳酸亚乙酯组成的组中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的激光切割用晶圆保护膜组合物，其特征在于，所述激光切割用晶圆保护膜组合物进一步包含消泡剂。
7.根据权利要求6所述的激光切割用晶圆保护膜组合物，其特征在于，相对于组合物的总重量，所述消泡剂的含量为0.01～5重量%。
8.根据权利要求1所述的激光切割用晶圆保护膜组合物，其特征在于，所述激光切割用晶圆保护膜组合物进一步包含水溶性表面活性剂。
9.一种半导体元件制造方法，其特征在于，包括以下工序：使用权利要求1所述的激光切割用晶圆保护膜组合物，利用激光切割晶圆。
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