CN104130727B - 一种压敏临时键合胶的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压敏临时键合胶的制备方法及其应用，属于微电子封装技术领域。其采用压敏临时键合胶将载片晶圆和器件晶圆临时键合，利用临时键合的压力将微胶囊破裂，使周围空间变色。而如果某区域是空洞的话，则该区域的微胶囊不会破裂，周围空间也不会变色，以此达到在拆键合后直接观察临时键合质量的目的。通过该方法可以很大程度实现低成本的临时键合工艺，同时快捷地检查临时键合工艺的可靠性。

Description

一种压敏临时键合胶的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种压敏临时键合胶的制备方法及其应用，以有效完成三维封装，属于微电子封装技术领域。

背景技术

随着封装结构的厚度也进一步降低，尤其是对堆叠结构的2.5DIC、3DIC技术，薄晶圆技术的优势越来越明显。由此薄晶圆以及薄芯片的处理成为了量产超薄产品的瓶颈。而在此基础上引出了临时键合和拆键合工艺。

临时键合与拆键合具有如下优势：首先，载片晶圆为薄器件晶圆提供了机械上的支持保护，这样就可以通过标准器件晶圆制造厂的设备来进行背面工艺。对于超薄器件晶圆，可以实现晶圆级的工艺处理。因此，通过临时键合和拆键合技术，利用器件晶圆厂的每台设备都能够处理薄器件晶圆，而无需重新改装设备，而且不需特殊的终止受动器、夹具或晶圆盒。

与此同时拆键合也显现出一定的不稳定因素，因为工艺中薄晶圆在后续的背面工艺中缺少了一定的支撑承载，而没足够的保护措施。当器件晶圆厚度到达50μm以下时，拆键合工艺的良率现今不能得到保证，这也让制造商不能尽快实现超薄晶圆的量产。

在美国专利US8267，143B2中提到，用激光处理使介质粘性降低后，然后利用向上的机械力将辅助物和晶圆分离。另外在美国专利US2012/0234407A1中提到，在降低介质粘性后，利用辅助物和产品晶圆相对的旋转以及向上的拉力，将辅助物和晶圆分离。

目前主流采用Brewerscience公司的Zonebond技术，将载片晶圆中间涂胶进行处理，使其在键和后纵向的粘合力很小，而横向的粘合力很大，边缘区域与中间区域的胶层不一样，从而降低晶圆分离的时候介质的残余粘性，降低碎片的风险。

由于这些工艺的方法的部分不利因素，对产品的可靠性和出货价格都造成极大的影响。各种新的工艺方法也逐步被提出和讨论，但是当利用硅片在载片时，这些方法均是采用超声扫描的方式检测临时键合的质量，存在耗时长等缺点。

因此，针对上述技术问题，提供一种新的临时键合胶配方，完成临时键合和拆键合工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种压敏临时键合胶及其工艺方法和应用，利用该临时键合胶将载片晶圆和器件晶圆临时键合和拆键合工艺。

按照本发明提供的技术方案，一种压敏临时键合胶，配方比例按重量份计如下：溶剂30-70份，基础树脂30-50份，微胶囊粒子5-30份。所述基础树脂为环烯烃类聚合物颗粒，粒径为0.2-20um。

所述溶剂为环十二烯、双环己烯、柠檬烯、5-二甲基苯、均三甲苯、环戊酮、甲基环己烷、甲基乙基酮、双戊烯、环辛烷、丁基环己烷、环庚烷和环己烷中的一种或几种的混合物。

所述微胶囊粒子结构为：内核为高分子化合物，外层包裹为天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，外层对内核完全包覆。

所述高分子化合物带有除透明色以外其他颜色的烃类聚合物，外层为环烯烃类或脂质体聚合物，壁厚为0.01-10μm。

压敏临时键合胶还包括增粘剂、低分子量环烯烃共聚物、增塑剂、抗氧剂中的一种或几种的混合物；

所述增粘剂为多萜烯树脂、β-多萜烯树脂、苯乙烯改性树脂、松香树脂、脂环族烃树脂、C5脂肪烃树脂、氢化烃树脂中的一种或几种的混合物，重量份为5-50份；

所述低分子量环烯烃共聚物起到调节粘度的作用，具有小于约50000道尔顿的重均分子量COC，50-120℃的Tg，重量份为5-50份；

所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯类、脂肪二羧酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、环氧酯、烷基磺酸苯酯、柠檬酸酯类、磷酸酯和氯化石蜡中的一种或几种的混合物，重量份为0.1-50份；

所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂、亚膦酸盐类抗氧剂中的一种或几种的混合物，重量份为0.1-2份。

所述压敏临时键合胶的制备方法，步骤如下：

（1）微胶囊粒子的制备：将内核，即除透明色以外的高分子化合物均匀放入容器，然后加入外层，即天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，通过聚合反应或者凝聚反应实现外层包裹内核，最后在30-100℃下固化，得到微胶囊粒子；

（2）临时键合胶的制备：取溶剂30-70份，基础树脂30-50份，微胶囊粒子5-30份充分混合，在30-70℃内的腔体中，以250-350r/min的搅拌速度搅拌1.5-2.5h，将所得溶液进行过滤和脱气处理，即得到临时键合胶。

所述压敏临时键合胶的应用，应用于临时键合和拆键合工艺，具体步骤为：

所用基础树脂是由一种或多种耐热良好的聚合物组成。所用聚合物主链具有一定的刚性，分子内含有一定的极性基团提供良好的粘结能力。典型的树脂分子量在5000-100000之间，玻璃化转变温度在70℃以上，5%失重温度在300℃以上。

将100-800μm的载片晶圆涂覆临时键合胶5-100μm厚度，并在50-250℃进行固化，使得载片晶圆和器件晶圆临时键合，形成临时键合体；对临时键合体进行背面工艺，即机械研磨、金属柱露头、背面布线；将临时键合体拆键合，即将两片粘结好的晶圆分开，检查夹层颜色；清洗载片晶圆和器件晶圆。

本发明的有益效果：本发明实现该临时键合和拆键合的工艺方法，采用压敏临时键合胶将载片晶圆和器件晶圆临时键合，利用临时键合的压力将微胶囊破裂，使周围空间变色。而如果某区域是空洞的话，则该区域的微胶囊不会破裂，周围空间也不会变色，以此达到在拆键合后直接观察临时键合质量的目的。通过该方法可以很大程度实现低成本的临时键合工艺，同时快捷地检查临时键合工艺的可靠性。

附图说明

图1所示为微胶囊的结构。

图2所示为临时键合胶的组成配方简图。

具体实施方式

以下实施例中基础树脂采购自JSR公司或者三井化学公司。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

实施例1

一种压敏临时键合胶，配方比例按重量份计如下：溶剂30份，基础树脂30份，微胶囊粒子5份。所述基础树脂为环烯烃类聚合物颗粒，粒径为0.2um。

所述溶剂为环十二烯。

如图1-2所示，所述微胶囊粒子结构为：内核为高分子化合物，外层包裹为天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，外层对内核完全包覆。

所述高分子化合物带有除透明色以外其他颜色的烃类聚合物，外层为环烯烃类或脂质体聚合物，壁厚为0.01-10μm。

所述压敏临时键合胶的制备方法，步骤如下：

（1）微胶囊粒子的制备：将内核，即除透明色以外的高分子化合物均匀放入容器，然后加入外层，即天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，通过聚合反应或者凝聚反应实现外层包裹内核，最后在100℃下固化，得到微胶囊粒子；

（2）临时键合胶的制备：取溶剂，基础树脂，微胶囊粒子充分混合，在50℃内的腔体中，以250r/min的搅拌速度搅拌2.5h，将所得溶液进行过滤和脱气处理，即得到临时键合胶。

实施例2

一种压敏临时键合胶，配方比例按重量份计如下：溶剂70份，基础树脂50份，微胶囊粒子30份。所述基础树脂为环烯烃类聚合物颗粒，粒径为20um。所述溶剂为柠檬烯。

压敏临时键合胶还包括增粘剂、增塑剂；所述增粘剂为β-多萜烯树脂，重量份为5份；所述增塑剂为对苯二甲酸酯类，重量份为8份；

如图1-2所示，所述微胶囊粒子结构为：内核为高分子化合物，外层包裹为天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，外层对内核完全包覆。

所述高分子化合物带有除透明色以外其他颜色的烃类聚合物，外层为环烯烃类或脂质体聚合物，壁厚为10μm。

所述压敏临时键合胶的制备方法，步骤如下：

（1）微胶囊粒子的制备：将内核，即除透明色以外的高分子化合物均匀放入容器，然后加入外层，即天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，通过聚合反应或者凝聚反应实现外层包裹内核，最后在90℃下固化，得到微胶囊粒子；

（2）临时键合胶的制备：取溶剂，基础树脂，微胶囊粒子、增粘剂、增塑剂充分混合，在70℃内的腔体中，以350r/min的搅拌速度搅拌1.5h，将所得溶液进行过滤和脱气处理，即得到临时键合胶。

实施例3

一种压敏临时键合胶，配方比例按重量份计如下：溶剂50份，基础树脂40份，微胶囊粒子25份。所述基础树脂为环烯烃类聚合物颗粒，粒径为15um。

所述溶剂为甲基乙基酮。还包括酚类抗氧剂，重量份为2份。

如图1-2所示，所述微胶囊粒子结构为：内核为高分子化合物，外层包裹为天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，外层对内核完全包覆。

所述高分子化合物带有除透明色以外其他颜色的烃类聚合物，外层为环烯烃类或脂质体聚合物，壁厚为5μm。

所述压敏临时键合胶的制备方法，步骤如下：

（1）微胶囊粒子的制备：将内核，即除透明色以外的高分子化合物均匀放入容器，然后加入外层，即天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，通过聚合反应或者凝聚反应实现外层包裹内核，最后在80℃下固化，得到微胶囊粒子；

（2）临时键合胶的制备：取溶剂，基础树脂，微胶囊粒子和抗氧剂充分混合，在70℃内的腔体中，以300r/min的搅拌速度搅拌2h，将所得溶液进行过滤和脱气处理，即得到临时键合胶。

应用实施例1

所用基础树脂是由一种或多种耐热良好的聚合物组成。所用聚合物主链具有一定的刚性，分子内含有一定的极性基团提供良好的粘结能力。典型的树脂分子量在5000，玻璃化转变温度在70℃以上，5%失重温度在300℃以上。

将100μm的载片晶圆涂覆临时键合胶5μm厚度，并在50℃进行固化，使得载片晶圆和器件晶圆临时键合，形成临时键合体；对临时键合体进行背面工艺，即机械研磨、金属柱露头、背面布线；将临时键合体拆键合，即将两片粘结好的晶圆分开，检查夹层颜色；清洗载片晶圆和器件晶圆。

应用实施例2

所用基础树脂是由一种或多种耐热良好的聚合物组成。所用聚合物主链具有一定的刚性，分子内含有一定的极性基团提供良好的粘结能力。典型的树脂分子量在100000之间，玻璃化转变温度在70℃以上，5%失重温度在300℃以上。

将800μm的载片晶圆涂覆临时键合胶100μm厚度，并在250℃进行固化，使得载片晶圆和器件晶圆临时键合，形成临时键合体；对临时键合体进行背面工艺，即机械研磨、金属柱露头、背面布线；将临时键合体拆键合，即将两片粘结好的晶圆分开，检查夹层颜色；清洗载片晶圆和器件晶圆。

与现有技术相比，本发明的工艺方法采用压敏临时键合胶，利用临时键合的压力将微胶囊破裂，是周围空间变色。而如果某区域是空洞的话，则该区域的微胶囊不会破裂，周围空间也不会变色，以此达到在拆键合后直接观察临时键合质量的目的。通过该方法可以很大程度实现低成本的临时键合工艺，同时快捷地检查临时键合工艺的可靠性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种压敏临时键合胶，其特征是配方比例按重量份计如下：溶剂30-70份，基础树脂30-50份，微胶囊粒子5-30份；

所述基础树脂为环烯烃类聚合物颗粒，粒径为0.2-20μm；

所述溶剂为环十二烯、双环己烯、柠檬烯、5-二甲基苯、均三甲苯、环戊酮、甲基环己烷、甲基乙基酮、双戊烯、环辛烷、丁基环己烷、环庚烷和环己烷中的一种或几种的混合物；

所述微胶囊粒子结构为：内核为高分子化合物，外层包裹为天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，外层对内核完全包覆。

2.如权利要求1所述压敏临时键合胶，其特征是：外层为环烯烃类或脂质体聚合物，壁厚为0.01-10μm。

3.如权利要求1所述压敏临时键合胶，其特征是：所述内核高分子化合物为带有除透明色以外其他颜色的烃类聚合物。

4.如权利要求1所述压敏临时键合胶，其特征是：还包括增粘剂、低分子量环烯烃共聚物、增塑剂、抗氧剂中的一种或几种的混合物；

所述增粘剂为多萜烯树脂、β-多萜烯树脂、苯乙烯改性树脂、松香树脂、脂环族烃树脂、C5脂肪烃树脂、氢化烃树脂中的一种或几种的混合物，重量份为5-50份；

所述低分子量环烯烃共聚物的重量份为5-50份；

所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯类、脂肪二羧酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、环氧酯、烷基磺酸苯酯、柠檬酸酯类、磷酸酯和氯化石蜡中的一种或几种的混合物，重量份为0.1-50份；

所述抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂、亚膦酸盐类抗氧剂中的一种或几种的混合物，重量份为0.1-2份。

5.权利要求1所述压敏临时键合胶的制备方法，其特征是步骤如下：

（1）微胶囊粒子的制备：将内核均匀放入容器，然后加入外层，即天然的或合成的高分子化合物连续壁或外相，通过聚合反应或者凝聚反应实现外层包裹内核，最后在30-100℃下固化，得到微胶囊粒子；

（2）临时键合胶的制备：取溶剂30-70份，基础树脂30-50份，微胶囊粒子5-30份充分混合，在30-70℃内的腔体中，以250-350r/min的搅拌速度搅拌1.5-2.5h，将所得溶液进行过滤和脱气处理，即得到临时键合胶。

6.权利要求1所述压敏临时键合胶的应用，其特征是：应用于临时键合和拆键合工艺，具体步骤为：将100-800μm的载片晶圆涂覆临时键合胶5-100um厚度，并在50-250℃进行固化，使得载片晶圆和器件晶圆临时键合，形成临时键合体；对临时键合体进行背面工艺，即机械研磨、金属柱露头、背面布线；将临时键合体拆键合，即将两片粘结好的晶圆分开，检查夹层颜色；清洗载片晶圆和器件晶圆。