TW201601358A - 用於晶圓級ｚ軸熱中介層的可光圖案化聚矽氧 - Google Patents

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Abstract

提供使用低應力可光圖案化聚矽氧製造熱中介層的方法，用於生產電子產品，該熱中介層被進料到LED、邏輯和記憶體元件、及其他需要熱管理的這種半導體產品之封裝中。可光圖案化聚矽氧組成物、導熱材料、及低熔點相容焊料形成完整的半導體封裝模組。可光圖案化聚矽氧被施加在晶圓的表面上，並被選擇性地照射而形成開口，該開口提供使用者界定的黏合線厚度控制。然後該等開口被填充高傳導性漿料，以形成高傳導性熱連接。之後施加低熔點可固化焊料，其中該焊料潤濕該聚矽氧以及該導熱路徑，導致建構的z軸熱中介層與散熱器及/或基材之間有低的接觸熱阻，該基材可以是晶圓或PCB。

Description

用於晶圓級Z軸熱中介層的可光圖案化聚矽氧
本揭露係關於可光圖案化聚矽氧及使用可光圖案化聚矽氧組成物在半導體元件封裝中形成中介層的方法。
半導體元件正變得越來越小並且越來越強大。具有高操作頻率和大量零件(具有複雜的電路密度)的半導體元件正被使用更小的封裝製造，從而導致散熱的挑戰增加。高操作頻率增加功率消耗並因此增加半導體元件封裝中產生的熱。一般而言，諸如風扇和散熱器等冷卻硬體被用來消散由半導體元件產生的熱並將元件冷卻。然而，從半導體元件封裝中的熱零件至冷卻硬體之熱轉移也可被提供來明顯冷卻半導體元件。
熱界面材料(TIM)通常被用作主動半導體晶圓/晶粒與基材或散熱器之間的熱傳介質，以增強主動晶粒與散熱器之間的熱傳輸。填充有金屬顆粒的凝膠、油脂及黏著劑被用作TIM用於晶粒到基材、晶粒到蓋體及/或晶粒到散熱器的黏附。TIM的典型導熱率值範圍是從每米凱氏溫度1瓦至數瓦(Wm-1K-1)，取決於填充劑的類型、大小分佈、裝載及起始基質。一般施加TIM的方法涉及在晶粒被切割並被黏合到主動晶粒或基材之後分配TIM材料。施加TIM的方法是所屬技術領域中眾所周知的。然而，迄今 TIM的應用只發生在晶粒層次，從而限制了TIM的使用。用語「晶粒層次」意指TIM的施加和晶粒的組裝發生於處理過的晶圓被切割成個別的晶粒之後。
用於熱傳輸的TIM材料是由絕緣基質製成的，該絕緣基質 例如填充有導熱顆粒的環氧樹脂或聚矽氧樹脂，該導熱顆粒例如氧化鋁、銀或金，以得到更好的熱傳導。因此，填充的TIM複合基質具有較接近絕緣基質而不是填充劑的熱導率。例如，典型聚矽氧的導熱率是0.2-0.3Wm-1K-1，而當這樣的聚矽氧填充有導熱率為429Wm-1K-1的銀顆粒時，聚矽氧-銀複合材料的導熱率為約2-3Wm-1K-1。因此，一般性地限制了TIM作為熱傳介質的有效性。
此外，在TIM中使用填充劑需要小心管理填充劑技術來防 止填充劑沉降、以及適當地處理和分配填充的複合材料，從而形成均勻的黏合線、及類似物。這些考量進一步複雜化了製作出可靠的低成本半導體元件封裝模組的任務。通常情況下，大多數主動半導體元件的背側是粗糙的，導致TIM和元件之間產生氣穴和高接觸熱阻，從而降低TIM的有效性。
矽中介層逐漸被用作半導體元件封裝中的熱傳輸介質。矽中 介層通常是被動的矽基材或具有穿矽通孔的晶粒，該具有穿矽通孔的晶粒被用於互連主動晶粒而不需要為了界面相容性而特別設計晶粒。矽中介層被用於在封裝中並列及/或垂直地堆疊主動晶粒。
已有為了開發矽中介層作為半導體元件封裝內的熱傳輸介 質所作的努力。例如，美國專利申請公開第US20050280128號陳述設置用於附接到半導體元件表面的熱中介層。該中介層包括氣密地黏合在一起的上 板和下板。使用兩個板和兩個板之間的氣密黏合使得中介層的製造複雜。此外，為了中介層的有效運作，需要精確黏合該兩個板。
美國專利申請公開第US20060006526號提到的多層熱中介層具有兩個導體黏合到帶黏合層的絕緣層。然而，多層的熱中介層使得中介層和半導體元件封裝的製造更加複雜。
美國專利申請公開第US20100044856號提到的電子封裝具有晶粒、有機基材、及設置在有機基材和晶粒之間的熱中介層，晶粒包括用於從晶粒導熱的熱界面材料。熱中介層的區域延伸超出晶粒的佔地面積並包括熱界面材料。熱中介層通過熱界面材料傳導晶粒產生的熱。然而，為了容納延伸超出晶粒佔地面積的額外熱中介層區域，需要更大的半導體元件封裝，因此限制了熱中介層的使用並使熱中介層在製造較小封裝時無法使用。
美國專利公開第US20120106117號提出的矽中介層具有用於電連接垂直/三維堆疊電子元件的貫穿通孔互連。US20120106117中提到矽中介層通常被設計來電連接三維堆疊的電子元件。
WO2012/142592描述的矽中介層具有貫穿封裝的通孔。矽中介層包含面板或晶圓形式的矽基材，該矽基材中界定有貫穿封裝的通孔及同時在矽基材之第一和第二側上的重新分配層。然而，WO2012/142592的矽中介層是被設計用來減少半導體封裝內的電損耗，從而需要使用矽晶圓作為中介層。此外，製作矽中介層的方法涉及對晶圓進行鑽孔或雷射剝蝕，以在矽晶圓內形成貫穿封裝的通孔，並進一步在貫穿封裝的通孔內形成聚合物襯裡。
隨著3維(3D)和2.5D堆疊記憶體和邏輯模組的出現，創建 對於熱傳輸是有效介質的架構是重要的。因此，需要更新更有效的熱管理方法，該熱管理方法提供良好控制的薄黏合線、低接觸熱阻、高導熱率及大規模製造的適應能力。
本揭露是針對使用聚矽氧組成物在半導體元件封裝中形成 導熱中介層的方法，用於有效的熱管理。依據本揭露的一種態樣，提供了一種用於在晶圓上形成導熱中介層的方法。該方法包含使用導熱材料填充在固化層中的複數個孔以在該晶圓上形成該導熱中介層，該固化層被形成在該晶圓之表面上。
依據本揭露的另一種態樣，提供了一種導熱中介層，用於從 晶圓散熱。該中介層覆蓋該晶圓之至少一表面，該中介層係由固化層組成，該固化層具有被配置在其中的不連續位置之導熱材料的圖案，其中該固化層係光圖案化及固化可光圖案化聚矽氧組成物之層所產生的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含：(A)有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的烯基，(B)有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物，以及(C)催化量的光活化矽氫化催化劑。該中介層界定複數個在該中介層內的預定位置之孔，其中至少一些該等孔具有配置在其中的導熱材料。
依據本揭露的又另一種態樣，提供了一種用於製備半導體封 裝的方法。該方法包含使用導熱材料填充在被形成在晶圓之表面上的固化層中的複數個孔，以在該晶圓上形成導熱中介層。該方法進一步包含在該 導熱中介層上沉積焊料層。該方法進一步包含切割該晶圓，以產生其上形成有該導熱中介層和該焊料層的各個切割晶圓。該方法進一步包含將每個切割晶圓放在半導體封裝蓋/散熱器附近，使得其上具有該焊料層的每個切割晶圓之該導熱中介層面向該散熱器，並且將該焊料熔化，以在該孔中的導熱材料和該散熱器之間形成黏合。
依據本揭露的仍另一種態樣，提供了一種半導體封裝。該半 導體封裝包含晶圓，該晶圓包含至少一表面；用於從該晶圓散熱的覆蓋該晶圓之該表面的導熱中介層，其中該中介層界定複數個孔，該複數個孔被界定在該中介層內的預定位置，且至少一些該等孔具有配置在其中的導熱材料；半導體封裝基材；以及焊料層，其被分配在該中介層中的每個被填充的孔和半導體封裝蓋/散熱器之間，以在該孔中的導熱材料和該散熱器之間形成黏合。該中介層由固化層組成，其中該固化層為光圖案化和固化可光圖案化聚矽氧組成物之層所產生的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含：A)有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結矽的烯基，B)有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物，及C)催化量的光活化矽氫化催化劑。
在閱讀以下的實施方式並參照附圖之後，本發明的各種優點將變得顯而易見。
圖1圖示具有基於可光圖案化聚矽氧組成物的Z軸厚度熱中介層的封裝元件之示意圖。
圖2圖示在晶圓級在具有基於可光圖案化聚矽氧組成物的Z軸厚度熱 中介層的電子封裝之製造中涉及的製程步驟之示意圖。
圖3a至3f圖示具有填充傳導性漿料的熱孔的經處理可光圖案化矽層之顯微鏡影像。
圖4a至4d圖示具有沉積金屬的熱孔的經處理可光圖案化矽層之顯微鏡影像。
圖5圖示依據另外的例示性實施例繪示在形成導熱中介層的方法中涉及的步驟之流程圖。
雖然本發明可具有各種修改和替代形式，但特定實施例已經 藉由舉例的方式在圖式中顯示並將在本文中詳細地描述出，而且本發明並無意圖被限制於所揭示的特定形式。
本文中使用的「可以」賦予選擇，而不是必要的。「可選擇 (地)」代表可存在或不存在。「接觸」表示使之物理接觸。「操作性接觸」 包含功能上有效的觸碰，例如用於修飾、塗佈、黏固、密封或填充。操作性接觸可以是直接的物理觸碰或間接觸碰。茲以引用方式將本文中引用的所有美國專利申請公開案和專利、或其一部分(若只引用該部分)在以併入的標的物不與本實施方式牴觸下併入本文中，若有任何這樣的牴觸則以本實施方式為準。所有的物質狀態都是在25℃和101.3kPa下測定，除非另有指明。所有的%都是以重量計，除非另有指明。所有的wt%值都是基於所有用以合成或製造該組成物的組分之總重量計，除非另有指明，所有用以合成或製造該組成物的組分加總為100wt%。任何包含一個屬及其次屬的馬庫西群組包括該屬中的次屬，例如在「R為烴基或烯基」中，R可以是烯基， 或者R可以是烴基，而該烴基除了其他次屬之外還包括烯基。
依據本發明的態樣，可以使用可光圖案化聚矽氧組成物在晶 圓上形成導熱中介層。這種可光圖案化聚矽氧的使用可以讓終端使用者視需要將聚矽氧施加在半導體晶圓上、圖案化並顯影/去除其中將沉積導熱材料的聚矽氧區域、從而給予使用者彈性以將孔的位置設計得更靠近需要更多散熱的區域。此外，本發明的這個態樣省去了前面提到的現有填充劑技術的需求，從而降低了與填充劑管理及均勻分配高黏性填充TIM相關的成本和複雜性。該態樣還提供了良好的黏合線厚度控制並減少了管理與填充TIM相關的接觸熱阻的需求。術語「黏合線」是指晶粒與散熱器之間的間隙，是由可光圖案化聚矽氧組成物之厚度與被施加到晶圓上的焊料層所界定。
可以在晶圓級形成具有熱孔/通孔之導熱中介層，該等熱孔/ 通孔可以具有均勻的厚度及/或寬度、或者具有不同的厚度和寬度，從而在通孔結構和位置的設計上提供彈性，並給予使用者將孔定位在晶粒上的「熱點」或「熱點」附近的彈性，以從晶粒散熱。術語「晶圓級」意指在晶圓被切割成個別晶粒之前，將導熱中介層形成在整個晶圓上。此外，這個態樣可以省去在晶粒級處理和分配熱界面複合材料的需求，從而降低了成本。此外，可光圖案化聚矽氧可充當應力緩衝，使得主要由具有不同CTE(熱膨脹係數)的材料構成的主動元件上的應力得以受到管理，從而有助於提高導熱中介層和元件的可靠性。
可光圖案化聚矽氧組成物可以由美國專利第7,517,808號(以 引用方式併入本文中)中描述的三種主要成分和另外的次要成分組成。可 光圖案化聚矽氧組成物的主要成分包括(A)平均每分子含有至少兩個鍵結矽的烯基的有機聚矽氧烷，(B)平均每分子含有至少兩個鍵結矽的氫原子的有機矽化合物，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物，以及(C)催化量的光活化矽氫化催化劑。
成分(A)是至少一種平均每分子含有至少兩個鍵結於矽的烯 基的有機聚矽氧烷。有機聚矽氧烷可以具有直鏈、支鏈、或樹脂結構。有機聚矽氧烷可以是均聚物或共聚物。烯基通常具有2至約10個碳原子，並可舉例為、但不限於乙烯基、烯丙基、丁烯基、及己烯基。有機聚矽氧烷中的烯基可位於末端、側接或同時位於末端及側接位置。有機聚矽氧烷中其餘的鍵結於矽的有機基團係獨立選自不含脂族不飽和的一價烴基和一價鹵化烴基。這些一價基團通常具有1至約20個碳原子、或者具有1至10個碳原子，並可舉例為、但不限於烷基，例如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一烷基、及十八烷基；環烷基，例如環己基；芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基及2-苯基乙基；及鹵化烴基，例如3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基、及二氯苯基。有機聚矽氧烷中至少50%、或者至少80%之不含脂族不飽和的有機基團可以是甲基。
有機聚矽氧烷在25℃的黏度通常是從0.001至100,000Pa．s、 或者從0.01至10,000Pa．s、或者從0.01至1,000Pa．s。
可用作可光圖案化聚矽氧組成物中的成分(A)的有機聚矽氧 烷之實例包括、但不限於具有下式的聚二有機矽氧烷：ViMe2SiO(Me2SiO)aSiMe2Vi、ViMe2SiO(Me2SiO)025a(MePhSiO)0.75aSiMe2Vi、ViMe2SiO(Me2SiO)0.95a(Ph2SiO)0.05aSiMe2Vi、 ViMe2SiO(Me2SiO)0.98a(MeViSiO)0.02aSiMe2ViMe3SiO(Me2SiO)0.95a(MeViSiO)0.05aSiMe3、及PhMeViSiO(Me2SiO)aSiPhMeVi，其中Me、Vi、及Ph分別表示甲基、乙烯基、及苯基，並具有一個值，使得該聚二有機矽氧烷的黏度在25℃為從0.001至100,000Pa．s。
製備適用於可光圖案化聚矽氧組成物的有機聚矽氧烷的方 法，例如包含水解和縮合相應的有機鹵代矽烷或平衡環狀聚二有機矽氧烷的方法，是所屬技術領域中眾所周知的。
成分(A)的有機聚矽氧烷可以是有機聚矽氧烷樹脂。適當的 有機聚矽氧烷樹脂之實例包括包含R1 3SiO1/2單元和SiO4/2單元的MQ樹脂、包含R1SiO3/2單元和R1 2SiO2/2單元的TD樹脂、包含R1 3SiO1/2單元和R1SiO3/2單元的MT樹脂、以及包含R1 3SiO1/2單元、R1SiO3/2單元、及R1 2SiO2/2單元的MTD樹脂，其中每個R1係獨立選自一價烴基和一價鹵化烴基。由R1表示的一價基團通常具有1至約20個碳原子或者具有1至約10個碳原子。一價基團的實例包括、但不限於烷基，例如甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一烷基、及十八烷基；環烷基，例如環己基；烯基，例如乙烯基、烯丙基、丁烯基及己烯基；芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基及2-苯基乙基；及鹵化烴基，例如3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基、及二氯苯基。有機聚矽氧烷樹脂中至少三分之一、或者大致上所有的R1基團可以是甲基。典型的有機聚矽氧烷樹脂可以是MQ樹脂，該MQ樹脂包含(CH3)2SiO1/2矽氧烷單元和SiO4/2單元，其中(CH3)3SiO1/2單元對SiO4/2單元的莫耳比為0.6至1.9。
有機聚矽氧烷樹脂可以含有平均約3至30莫耳百分比的烯 基。此處將烯基在該樹脂中的莫耳百分比定義為該樹脂中含烯基矽氧烷單 元的莫耳數對該樹脂中矽氧烷單元的總莫耳數之比例乘上100。
有機聚矽氧烷樹脂可以從商業來源獲得，或者可以藉由所屬 技術領域中眾所周知的方法來製備。該樹脂可藉由用至少一含烯基封端試劑處理以Daudt等人的二氧化矽水溶膠封蓋(capping)方法製成的樹脂共聚物而製備。Daudt等人的方法被揭示在美國專利第2,676,182號中，以引用方式將該專利併入本文中以教示如何製作適用於本發明的有機聚矽氧烷樹脂。
簡單來說，Daudt等人的方法涉及使二氧化矽水溶膠在酸性 條件下與可水解三有機矽烷如三甲基氯矽烷、矽氧烷如六甲基二矽氧烷、或上述者之組合反應，並回收具有M單元與Q單元的共聚物。生成的共聚物產物通常含有約2至約5重量百分比的鍵結於矽的羥基(Si-OH基團)。
通常含有以重量計少於2百分比的鍵結於矽的羥基的有機 聚矽氧烷樹脂可以藉由使Daudt等人的共聚物產物與含烯基封端劑或含烯基封端劑和不含脂族不飽和的封端劑之組合反應來製備，且其量足以在最終的有機聚矽氧烷樹脂中提供3至30莫耳百分比的烯基及以重量計少於2百分比的鍵結於矽的羥基。這種封端劑的實例包括但不限於矽氮烷、矽氧烷及矽烷。適當的封端劑是所屬技術領域中習知的並例示於Blizzard等人的美國專利第4,584,355號；Blizzard等人的美國專利第4,591,622號；及Homan等人的美國專利第4,585,836號中；將上述專利以引用方式併入本文中。可以使用單一封端劑或這些試劑的組合來製備有機聚矽氧烷樹脂。
成分(A)可為單一種有機聚矽氧或包含兩種或更多種以下至 少一性質不同的有機聚矽氧之組合：結構、黏度、平均分子量、矽氧烷單元及序列。
成分(B)是至少一種平均每分子含有至少兩個鍵結於矽的氫 原子的有機矽化合物。普遍被理解的是，當成分(A)中每分子的平均烯基數和成分(B)中每分子的平均鍵結於矽的氫原子數之總和大於四時，可光圖案化聚矽氧組成物中可能會發生交聯。有機氫聚矽氧中的鍵結於矽的氫原子可位於末端、側接或同時位於末端與側接位置。
平均每分子含有至少兩個鍵結於矽的氫原子的有機矽化合 物可以是有機矽烷或有機氫矽氧烷。有機矽烷可以是單矽烷、二矽烷、三矽烷、或聚矽烷。同樣地，有機氫矽氧烷可以是二矽氧烷、三矽氧烷、或聚矽氧烷。有機矽化合物可以是有機氫矽氧烷。有機矽化合物的結構可以是直鏈、支鏈、環狀或樹脂狀的。有機矽化合物中至少50%的有機基團可以是甲基。
適用於作為成分(B)的有機矽烷之實例包括、但不限於單矽 烷，例如二苯基矽烷和2-氯乙基矽烷；二矽烷，例如1,4-雙(二甲基矽基)苯、雙[(對二甲基矽基)苯基]醚、及1,4-二甲基二矽基乙烷；三矽烷，例如1,3,5-三(二甲基矽基)苯和1,3,5-三甲基-1,3,5-三矽烷；以及聚矽烷，例如聚(甲基亞矽基)伸苯基和聚(甲基亞矽基)亞甲基。
適用於作為成分(B)的有機氫矽氧烷之實例包括、但不限於 二矽氧烷，例如1,1,3,3-四甲基二矽氧烷和1,1,3,3-四苯基二矽氧烷；三矽氧烷，例如苯基參(二甲基矽氧基)矽烷和1,3,5-三甲基環三矽氧烷；以及聚矽氧烷，例如三甲基矽氧基封端的聚(甲基氫矽氧烷)、三甲基矽氧基封端的聚(二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷)、二甲基氫矽氧基封端的聚(甲基氫矽氧烷)、及包含H(CH3)2SiO1/2單元、(CH3)3SiO1/2單元、及SiO4/2單元的樹脂。
成分(B)可以是平均每分子含有至少兩個鍵結於矽的氫原子 的單一有機矽化合物或包含兩種或更多種以下至少一性質不同的該等化合物之組合：結構、平均分子量、黏度、矽烷單元、矽氧烷單元、及序列。
成分(B)在可光圖案化聚矽氧組成物中的濃度足以使組成物 固化、或者固化並交聯。成分(B)的確切用量取決於所需的固化程度，固化程度通常隨著成分(B)中鍵結於矽的氫原子之莫耳數對成分(A)中烯基的莫耳數之比率增加而增加。典型上，成分(B)的濃度足以在成分(A)中提供每個烯基0.5至3個鍵結於矽的氫原子。成分(B)的濃度足以在成分(A)中提供每個烯基0.7至1.2個鍵結於矽的氫原子。
製備平均每分子含有至少兩個鍵結於矽的氫原子的有機矽 化合物之方法是所屬技術領域中眾所周知的。例如，有機聚矽烷可以藉由在鈉或鋰金屬存在下使在烴溶劑中的氯矽烷反應(伍茲反應)來製備。有機聚矽氧烷可以藉由水解和縮合有機鹵代矽烷來製備。
為了確保成分(A)和(B)的相容性，每個成分中的主要有機基團可以是相同的。此基團可以是甲基。
成分(C)是光活化矽氫化催化劑。光活化矽氫化催化劑可以是任何在曝露於波長150至800nm的輻射及後續加熱時能夠催化成分(A)與成分(B)之矽氫化的矽氫化催化劑。成分(C)可以是鉑族金屬。適當的鉑族金屬包括鉑、銠、釕、鈀、鋨及銥。基於鉑在矽氫化反應中的高活性，成分(C)可以是鉑。用於可光圖案化聚矽氧組成物的特定光活化矽氫化催化劑之適當性可以藉由例行實驗使用以下實例部分中的方法輕易地確定。
適當的光活化矽氫化催化劑之實例包括、但不限於鉑(II)β 二酮酸鹽錯合物，例如鉑(II)雙(2,4-戊二酸鹽)、鉑(II)雙(2,4-己二酸鹽)、鉑(II)雙(2,4-庚二酸鹽)、鉑(II)雙(1-苯基-1,3-丁二酸鹽、鉑(II)雙(1,3-二苯基-1,3-丙二酸鹽)、鉑(II)雙(1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-戊二酸鹽)；(η環戊二烯基)三烷基鉑錯合物，例如(Cp)三甲基鉑、(Cp)乙基二甲基鉑、(Cp)三乙基鉑、(氯-Cp)三甲基鉑、及(三甲基矽基-Cp)三甲基鉑，其中Cp表示環戊二烯基；三氮烯氧化物-過渡金屬錯合物，例如Pt[C6H5NNNOCH3]4、Pt[p-CN-C6H4NNNOC6H11]4、Pt[p-H3COC6H4NNNOC6H11]4、Pt[p-CH3(CH2)x-C6H4NNNOCH3]4、1,5-環辛二烯.Pt[p-CN-C6H4NNNOC6H11]2、1,5-環辛二烯.Pt[p-CH3O-C6H4NNNOCH3]2、[(C6H5)3P]3Rh[p-CN-C6H4NNNOC6H11]、及Pd[p-CH3(CH2)x-C6H4NNNOCH3]2，其中x為1、3、5、11、或17；(η-二烯烴)(σ-芳基)鉑錯合物，例如(η4-1,5-環辛二烯基)二苯基鉑、η4-1,3,5,7-環辛四烯基)二苯基鉑、(η4-2,5-降冰片二烯基)二苯基鉑、(η4-1,5-環辛二烯基)雙-(4-二甲基胺基苯基)鉑、(η4-1,5-環辛二烯基)雙-(4-乙醯基苯基)鉑、及(η4-1,5-環辛二烯基)雙-(4-三氟甲基苯基)鉑。光活化矽氫化催化劑可以是Pt(II)β二酮酸鹽錯合物、或者該催化劑是鉑(II)雙(2,4-戊二酸鹽)。
成分(C)可以是單一光活化矽氫化催化劑或包含兩種或更多 種該等催化劑的組合。
可光圖案化聚矽氧組成物中的成分(C)之濃度足以在曝露於 下述方法中的輻射和熱之下催化成分(A)和(B)的加成反應。基於成分(A)、(B)及(C)的組合重量，成分(C)的濃度通常足以提供從0.1至1000ppm的鉑族金屬、或者從0.5至100ppm的鉑族金屬、或者從1至25ppm的鉑族金屬。低於1ppm的鉑族金屬之下固化速率通常非常緩慢。使用超過100ppm的鉑族 金屬可能會導致固化速率沒有明顯增加，因此是不經濟的。
製備前述成分(C)之光活化矽氫化催化劑的方法是所屬技術 領域中眾所周知的。例如，製備鉑(II)β-二酮酸鹽的方法是由Guo等人報導出(Chemistry of Materials,1998,10,531-536)。製備(η環戊二烯基)三烷基鉑錯合物的方法被揭示於美國專利第4,510,094號。製備三氮烯氧化物-過渡金屬錯合物的方法被揭示於美國專利第5,496,961號。而且製備(η-二烯烴)(σ-芳基)鉑錯合物的方法被揭示於美國專利第4,530,879號。
前述成分(A)、(B)、及(C)的組合可以在環境溫度下開始固 化，通常是從20℃至25℃。為了獲得較長的工作時間或「適用期」，可以藉由添加適當的催化劑抑制劑到可光圖案化聚矽氧組成物的成分(C)來抑制、延遲或壓抑催化劑在環境條件下的活性。催化劑抑制劑延遲可光圖案化聚矽氧組成物在環境溫度下的固化，但不會阻止組成物在通常從30℃至150℃的高溫下固化。適當的催化劑抑制劑包括各種「烯-炔」系統，例如3-甲基-3-戊烯-1-炔和3,5-二甲基-3-己烯-1-炔；炔屬醇，例如3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-環己醇以及2-苯基-3-丁炔-2-醇；馬來酸酯和富馬酸酯，例如眾所周知的二烷基、二烯基、及二烷氧基烷基富馬酸酯和馬來酸酯以及環乙烯基矽氧烷。炔醇構成典型可被用於可光圖案化聚矽氧組成物的催化劑抑制劑類別。
可光圖案化聚矽氧組成物中的催化劑抑制劑之濃度可以足 以延遲組成物在環境溫度下固化而不會阻止或過度延長在高溫的固化。此濃度可以變化很大，取決於所用的具體抑制劑、矽氫化催化劑的性質和濃度、以及有機氫聚矽氧烷的性質。
在某些情況下低至每莫耳鉑族金屬一莫耳抑制劑的催化劑 抑制劑濃度將產生令人滿意的貯存穩定性和固化速率。在其他情況下，可能需要每莫耳鉑族金屬高達500或更多莫耳的抑制劑的催化劑抑制劑濃度。若需要的話，在給定的可光圖案化聚矽氧組成物中的特定催化劑抑制劑之最佳濃度可以輕易地藉由例行實驗來決定。或者，催化劑抑制劑可以以非最佳濃度使用。
可光圖案化聚矽氧組成物還可以包含一種或更多種另外的 成分，前提是該等另外的成分不會在方法中對組成物的光圖案化或固化造成不利的影響。這些另外的成分是可選的。另外的成分之實例包括、但不限於增黏劑、溶劑(例如有機溶劑)、無機填充劑、光敏劑、及界面活性劑。
例如，可光圖案化聚矽氧組成物可以進一步包含一個量的至少一種有機溶劑，以降低組成物的黏度並便利組成物的製備、處理及施加。適當的溶劑之實例包括、但不限於具有1至約20個碳原子的飽和烴；芳香烴，例如二甲苯和均三甲苯；礦油精；鹵代烴；酯類；酮類；聚矽氧流體，例如直鏈、支鏈、及環狀聚二甲基矽氧烷；以及這些溶劑的組合。可光圖案化聚矽氧組成物中的特定有機溶劑之最佳濃度可以藉由例行實驗輕易地決定。有機溶劑可以在可光圖案化聚矽氧組成物固化之前被從該組成物中去除(例如藉由蒸發法)。
可光圖案化聚矽氧組成物可以是在單一部分中包含成分(A)至(C)的單部分組成物，或者是在兩個或更多個部分中包含成分(A)至(C)的多部分組成物。在多部分組成物中，所有的成分(A)、(B)及(C)通常不存在於相同的部分中，除非抑制劑也存在。例如，多部分聚矽氧組成物可以包含含 有一部分成分(A)和一部分成分(B)的第一部分及含有其餘部分的成分(A)和全部的成分(C)之第二部分。
單部分的可光圖案化聚矽氧組成物通常是藉由在環境溫度 下、有或無溶劑的幫助之下組合所需比例的成分(A)至(C)及任何可選額外成分來製備，該溶劑已在上面描述。雖然若聚矽氧組成物將被立即使用時各種成分的添加順序並不是關鍵的，但矽氫化催化劑可以最後在低於約30℃的溫度下添加，以防止組成物過早固化。同時，多部分聚矽氧組成物可以藉由組合為每個部分指定的具體成分來製備，然後可以在就要使用之前將多部分組成物的各個部分組合在一起。
可以施加一層可光圖案化聚矽氧組成物到晶圓的表面，而且 施加的組成物可以如本文所述進行固化以得到固化層。固化層是光圖案化和固化可光圖案化聚矽氧組成物層的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含成分(A)、(B)及(C)。複數個孔可以被形成在晶圓上的固化層中。可以使用導熱材料填充被形成在晶圓表面上的固化層中的複數個孔，以在晶圓上形成導熱中介層，其中該導熱中介層包含複數個被配置在基質中的孔內的導熱材料栓塞，該基質包含界定該等孔的固化層。典型上，將可光圖案化聚矽氧組成物和溶劑的混合物施加到晶圓的表面上以形成覆蓋晶圓的至少一部分表面的施加層；光圖案化該施加層；以及固化被光圖案化的施加層。 使用包括i線輻射的輻射照射一部分的施加層，同時將施加層的另一部分遮蔽，以產生光圖案化層，該光圖案化層為部分照射層，該部分照射層具有覆蓋晶圓表面之至少一部分的未照射區及覆蓋晶圓表面之其餘部分的照射區。然後藉由熱部分固化/烘烤該部分照射層，這在所屬技術領域中通常稱 為「軟烘烤」步驟。然後使用顯影溶劑去除部分固化層的未照射區，以形成其中界定有複數個孔的部分固化層。然後將部分固化層固化，以形成其中具有複數個孔的固化層。典型上，固化層的厚度對應於z軸厚度，而且該等孔被沿著z軸厚度穿過固化層形成。如本文中使用的，當指稱材料時，術語「層」意指在一個維度受到限制的材料形狀，如作為塗層、膜或片。 該維度通常被指為該層的厚度或高度。層可以界定材料的第一和第二主表面，該第一和第二主表面通常可以是平面的或有輪廓的，例如具有高度最高達幾微米的保形塗層形貌。當指稱層時，用語「沿著z軸厚度」意指任何穿過層高度的方向，該方向通常是從層的第一主表面的任何位置到層的第二主表面的任何位置，或是相反方向。行進穿過層高度的方向可以用圖形繪示為穿過層厚度的射線。行進方向包括相對於層的第一和第二主表面具有任何角度的射線，包括(大約)垂直於第一和第二主表面的直角及不垂直於第一和第二主表面的銳角和鈍角。在一些態樣中，至少一些該等孔為z軸通孔。導熱材料可以被插入固化層中的孔以填充該等孔而得到導熱中介層。在此態樣中，導熱中介層是藉由所屬技術領域中通常可稱為「晶圓級」製程的製程類型製備在晶圓上。
晶圓通常包含半導體材料，該半導體材料包括、但不限於矽 和砷化鎵。晶圓的表面包含複數個積體電路，該等積體電路包括、但不限於DRAM、快閃記憶體、SRAM及邏輯元件。晶圓還包含切割道或刻劃線，可以沿著該切割道或刻劃線將晶圓鋸切成個別晶圓/晶片，以製造包含個別晶圓的半導體封裝，該個別晶圓上形成有導熱中介層。於晶圓上製造積體電路和切割(鋸切)道的方法是所屬技術領域中眾所周知的。可以將半導 體封裝與諸如散熱器及/或基材的附加零件組合，以形成半導體封裝元件。
圖1圖示半導體封裝元件(10)，其中覆蓋晶圓/晶片(12)的內有傳導材料(16)之z軸導熱中介層(11)是用於從晶圓(12)傳送熱到散熱器(13)的熱傳介質。晶圓/晶片藉由一層焊料(14)黏合於基材(15)，焊料(14)被放在晶圓(12)和基材(15)之間，且晶圓(12)和基材(15)之間剩餘的空間為氣隙(17)。
前述形成導熱中介層的方法是依據本文中以下所述並圖示於圖2的例示性實施例進行的。在圖2中：
1)在步驟A中，藉由傳統的塗佈方法，例如旋塗、噴塗、刮塗或拉桿塗佈，將可光圖案化聚矽氧(PPS)組成物與溶劑一起沉積在晶圓(12)的表面上，通常是後表面或前表面，以產生薄膜厚度範圍從5μm至50μm的施加層(18)，其具有取決於晶圓大小之小於2%的厚度變異。此外，焊料球(14)被分配在其上並無PPS組成物沉積之該晶圓表面上的預定位置，以使晶圓電連接到基材(15)。然後在加熱板上或在介於50攝氏度(℃)至130℃之間的烘箱中將施加層加熱2至5分鐘，以去除存在於施加層中的任何過量溶劑。然後加熱過的晶圓(12)冷卻到室溫。
2)在步驟B中，使用包括i線輻射的輻射照射一部分的施加層(18)，其中紫外(UV)光的強度介於800mJ/cm2至2800mJ/cm2之間，但通常介於800mJ/cm2至1400mJ/cm2之間，以產生部分輻照層，該部分輻照層具有未照射區(19)和照射區(20)，未照射區(19)可溶於溶劑並覆蓋晶圓(12)的至少一部分表面，照射區(20)覆蓋晶圓(12)上被引發交聯的其餘表面。然後藉由將該層放在加熱板上或介於100℃和150℃之間的烘箱中持續2至5分鐘來部分固化/烘烤UV輻射層，以使曝露於UV的區域變得大 致上不溶於顯影溶劑。術語「大致上不溶」意指部分照射層的照射區不藉由溶於顯影溶劑至下方的晶圓表面被照射到的程度而去除。術語「可溶」意指部分照射層的未照射區係藉由溶於顯影溶劑而去除，從而曝露出下方的晶圓表面。
3)在步驟C中，使用顯影溶劑藉由混拌、噴灑或浸沒顯影2至5分鐘將晶圓(12)顯影，該顯影溶劑包括、但不限於乙酸丁酯、均三甲苯、及類似物，以去除未照射層(19)，從而產生具有取決於黏合線的厚度且從5μm至200μm的開口的z軸孔/通孔(21)。然後將溶劑顯影的晶圓(12)在傳統的旋轉沖洗乾燥機系統或旋轉塗佈機中進行乾燥。之後將乾燥的晶圓放在氧烘箱中以250℃或更低的溫度固化或在氮氣烘箱中以範圍從250℃至400℃的溫度固化30分鐘至3小時。
4)在步驟D中，然後藉由諸如蒸鍍或濺射的傳統沉積方法使用導熱材料(16)填充孔/通孔(21)，導熱材料(16)包括、但不限於鈦、鋁、鎳、銅或上述之組合，以在晶圓(12)上形成Z軸導熱中介層(11)。被填充金屬的孔提供高導熱性路徑，並良好地控制黏合線厚度以從晶圓散熱。
5)在步驟E中，之後將低熔點焊料(22)的薄層分配在導熱中介層上，用於在其上黏附散熱器。焊料是從金屬或其合金製成的，該金屬或其合金包括、但不限於銦、鉍、銦-錫合金、及類似物。
將前述的例示性實施例進一步延伸，以製作半導體封裝，其中在圖2中，
6)在步驟F中，然後沿著切割(鋸切)道切割晶圓(12)，以產生具有導熱中介層的積體電路(IC)晶圓/晶片(23)，該導熱中介層具有z軸熱孔/通孔 和其上的焊料層。然後將具有導熱中介層(其具有z軸熱孔)和焊料層之側放在面對半導體封裝蓋/散熱器或鄰近另一個需要黏附該側的晶圓/晶片。然後在傳統的回流爐中或加熱板上熔化焊料，以在Z軸熱孔中的導熱材料與散熱器(13)之間形成黏合，以得到半導體封裝元件(10)。
此外，該等孔/通孔可以藉由所屬技術領域中具有通常知識者習知的噴墨印表機視需要滴加(drop-on-demand)製程填充傳導膏，該傳導膏包括、但不限於銀、金、或碳膏。此外，氮化硼及/或奈米碳管支柱及類似物也可被放在孔中作為熱接觸。
茲在下文中提供在半導體晶圓上形成導熱中介層的方法之另外的例示性實施例，以對所屬技術領域中具有通常知識者說明本發明，而且該等例示性實施例不應被解讀為限制本發明的範圍。圖5圖示的流程圖繪示依據另外的例示性實施例形成導熱中介層的方法中涉及的步驟。
在圖5中，1：在晶圓上形成Z軸聚矽氧通孔是使用包含七個步驟的方法之態樣完成。提供晶圓(或其他基材)和可光圖案化聚矽氧組成物的樣品，該可光圖案化聚矽氧組成物包含乙烯基官能性聚矽氧樹脂與SiH官能性聚二甲基矽氧烷及鉑催化劑組合的組成物。在該方法的第一步驟中，藉由2000RPM(每分鐘轉數)的旋塗將該樣品沉積到晶圓(或其他基材)上進行20秒，以獲得10微米厚的膜或層，且在整個晶圓上具有2至3%的均勻度。在第二步驟中，然後將來自第一步驟的塗佈晶圓在空氣中在110℃的加熱板上加熱2分鐘。第二步驟是在所屬技術領域中通常被稱為「軟烘烤」的步驟類型之實例。在第三步驟中，之後將來自第二步驟的軟烘烤塗佈晶圓放在具有遮罩的UV曝光工具上，從而允許軟烘烤層的圖案化 及最終其中的孔或通孔的定位和形成。然後使所得的遮蔽塗佈晶圓曝露於曝光劑量為1000mJ/cm2的UV輻射。在第四步驟中，將來自第三步驟的UV曝光塗佈晶圓放在145℃的加熱板上2分鐘。第四步驟是在所屬技術領域中通常被稱為「硬烘烤」的步驟類型之實例。在第五步驟中，然後將來自第四步驟的硬烘烤塗佈晶圓放在旋塗器上，並將作為顯影劑溶劑的乙酸丁酯分配在硬烘烤塗層上。使用顯影劑溶劑浸泡所得的塗佈晶圓2分鐘，然後使用乙酸丁酯旋轉沖洗，最後將所得的顯影塗佈晶圓以2000RPM旋轉30秒進行乾燥。第五步驟的溶劑使硬烘烤塗佈晶圓顯影，從而打開塗層中的孔，例如通孔。在第六步驟中，然後將具有孔的顯影塗佈晶圓在250℃的氮氣烘箱中固化3小時，以完成顯影塗層的固化。這在依據該方法藉由固化可光圖案化聚矽氧組成物所形成的固化層中/上產生具有圖案化孔(例如通孔)結構的塗佈晶圓。在第七步驟中，將導熱填充劑沉積到固化層中的孔(例如通孔)中，以填充該等孔(例如通孔)並在晶圓上產生熱中介層。 半導體封裝的實施例包含配置在晶圓上的熱中介層。
在該方法的替代態樣中，2：低應力薄膜層的形成。藉由旋 塗可光圖案化聚矽氧組成物來製備樣品，該可光圖案化聚矽氧組成物包含乙烯基官能性聚矽氧樹脂與SiH官能性聚二甲基矽氧烷及鉑催化劑組合的組成物。將樣品以2000RPM旋塗到晶圓上進行20秒，以得到40微米厚的膜，且在整個晶圓上具有2至3%的均勻性。然後將樣品在空氣中在110℃的加熱板上加熱2分鐘。然後將樣品放在UV曝光工具上全體曝露於曝光劑量為1000mJ/cm2的UV輻射，以在整個膜各處引發聚合反應。然後將樣品在300℃的氮氣烘箱中硬烘烤，以完成樣品成為固化層的固化。然後將樣品 放在撓曲腔室中並在氮氣環境中、在室溫和300℃之間熱循環以進行應力量測。旋塗的聚矽氧所測得的量測應力為<2MPa。
在該方法的替代態樣中，3：具有導熱Z軸填充銀的通孔之 可光圖案化聚矽氧(PPS)。藉由旋塗可光圖案化聚矽氧組成物來製備樣品，該可光圖案化聚矽氧組成物包含乙烯基官能性聚矽氧樹脂與SiH官能性聚二甲基矽氧烷及鉑催化劑組合的組成物。將該樣品以2000RPM(每分鐘轉數)旋塗到晶圓上進行20秒，以得到10微米厚的膜，且在整個晶圓上具有2至3%的均勻性。然後將樣品在空氣中在110℃的加熱板上加熱2分鐘。之後將該樣品放在具有遮罩的UV曝光工具上，從而允許通孔形成。然後使該樣品曝露於曝光劑量為1000mJ/cm2的UV輻射，之後放在145℃的加熱板上2分鐘。然後將該樣品放在旋塗器上，並將作為顯影劑溶劑的乙酸丁酯分配在該樣品上。讓該樣品浸泡2分鐘，然後使用乙酸丁酯旋轉沖洗，最後將晶圓以2000RPM旋轉30秒進行乾燥。然後將樣品在250℃的氮氣烘箱中固化3小時，以完成樣品成為固化層的固化。然後使用藉由吸管分配的傳導性銀漿料填充該等通孔。漿料成功地填充該等通孔而形成z軸熱通孔。圖3a至3f圖示樣品的顯微影像，其中圖3a圖示具有40μm線間距(31)的樣品，圖3b圖示具有50μm線間距(32)的樣品，圖3c圖示具有100μm通孔(33)的樣品，圖3d圖示具有40μm通孔(34)的樣品，圖3e圖示具有填充銀的z軸通孔(35)的樣品，以及圖3f圖示樣品中的不同通孔之圖案分析。
在該方法的替代態樣中，4：具有導熱Z軸填充鈦(Ti)&鋁(Al) 的通孔之可光圖案化聚矽氧(PPS)。藉由旋塗可光圖案化聚矽氧組成物來製備樣品，該可光圖案化聚矽氧組成物包含乙烯基官能性聚矽氧樹脂與SiH 官能性聚二甲基矽氧烷及鉑催化劑組合的組成物。將樣品以2000RPM旋塗到晶圓上進行20秒，以得到10微米厚的膜，且在整個晶圓上具有2至3%的均勻性。然後將樣品在空氣中在110℃的加熱板上加熱2分鐘。之後將該樣品放在具有遮罩的UV曝光工具上，從而允許通孔形成。然後使該樣品曝露於曝光劑量為1000mJ/cm2的UV輻射，之後放在145℃的加熱板上2分鐘。然後將該樣品放在旋塗器上，並將作為顯影劑溶劑的乙酸丁酯分配在該樣品上。讓該樣品浸泡2分鐘，然後使用乙酸丁酯旋轉沖洗，最後將晶圓以2000RPM旋轉30秒進行乾燥。然後將樣品在250℃的氮氣烘箱中固化3小時，以完成樣品成為固化層的固化。然後將樣品放在濺射腔室中沉積Ti和Al以填充該等通孔。此外，藉由在聚矽氧凸塊的頂部上沉積Ti和Al來形成凸塊。圖4a至4d圖示樣品的顯微影像，其中圖4a圖示具有100μm Ti和Al通孔(41)的樣品，圖4b圖示具有100μm Ti通孔(42)的樣品，圖4c圖示具有塗佈40μm Ti的PPS凸塊(43)的樣品，以及圖4d圖示具有塗佈75μm Ti和Al的PPS凸塊(44)的樣品。
發明的實施例包括以下編號的態樣中之任一者。
態樣1.一種在晶圓上形成導熱中介層的方法，該方法包含以下步驟：使用導熱材料填充在固化層中的複數個孔以形成該導熱中介層，該固化層被形成於該晶圓之表面上。
態樣2.如態樣1所述之方法，其中該固化層之厚度對應於z軸厚度，並且該等孔沿著該z軸厚度通過該固化層。
態樣3.如態樣2所述之方法，其中至少一些該等孔為z軸通孔。
態樣4.如態樣3所述之方法，其中每個z軸通孔之最大寬度(即直徑)係從5微米(μm)至3毫米(mm)、或者從5至<1mm、或者從5μm至200μm。
態樣5.如態樣1至4中任一態樣所述之方法，其中該固化層係光圖案化及固化可光圖案化聚矽氧組成物之層的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含：有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的烯基；有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物；以及催化量的光活化矽氫化催化劑。
態樣6.如態樣5所述之方法，包括以下步驟：將該可光圖案化聚矽氧組成物與溶劑的混合物施加於該晶圓之至少一表面以形成覆蓋該晶圓之該表面的至少一部分的施加層；光圖案化該施加層；及固化該光圖案化的施加層。
態樣7.如態樣6所述之方法，其中該可光圖案化聚矽氧組成物係藉由選自由旋塗、噴塗、刮塗、及拉桿塗佈所組成之群組的塗佈方法施加。
態樣8.如態樣6和7中任一態樣所述之方法，包括以下步驟：使用包括i線輻射的輻射照射該施加層之一部分，同時遮蔽該施加層之另一部分，以產生部分照射層，該部分照射層具有覆蓋該晶圓的該表面之至少一部分的未照射區及覆蓋該晶圓的該表面之其餘部分的照射區；藉由熱將經照射的該施加層部分固化；使用顯影溶劑去除該部分固化層之該未照射區，以形成部分固化層，該部分固化層中界定有複數個Z軸孔；以及 固化該部分固化層以得到該固化層。該「經照射的施加層」意指在該施加和照射步驟之後而且在該部分固化步驟之前的層。
態樣9.如態樣8所述之方法，其中該輻射為紫外(UV)輻射， 並且該UV輻射之強度在每平方公分800毫焦耳(mJ/cm2)至2800mJ/cm2的範圍中。
態樣10.如態樣8所述之方法，其中藉由將該經照射的施加 層加熱到在從100℃至150℃的範圍中的溫度持續2分鐘至5分鐘來部分固化該層。
態樣11.如態樣8所述之方法，其中去除該未照射區的步驟 係藉由將該部分固化層沉浸在選自由乙酸丁酯及均三甲苯所組成之群組的該顯影溶劑中來進行。
態樣12.如態樣8所述之方法，其中該部分固化層係藉由將 該部分固化層加熱到從180℃至400℃、或者從200℃至400℃、或者從250℃至400℃的範圍中之溫度持續30分鐘至3小時來固化。隨著溫度上升，可使該部分固化層進行加熱的環境或大氣逐漸純淨或惰性化(例如該氛圍可以是在180℃或200℃的空氣或在400℃的氬氣或氦氣)。
態樣13.如態樣6所述之方法，在施加該可光圖案化聚矽氧 組成物之後進一步包含藉由將該施加層加熱到從50℃至130℃的範圍中的溫度持續2分鐘至5分鐘而從該施加層去除至少一部分該溶劑的步驟。
態樣14.如態樣5所述之方法，其中該有機聚矽氧烷為包含 R1 3SiO½矽氧烷單元和SiO{4/2}矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂，其中每個R1係獨立選自一價烴基和一價鹵化烴基，而且在該有機聚矽氧烷樹脂中 R1 3SiO½單元對SiO{4/2}單元的莫耳比係從0.6至1.9；其中該有機矽化合物為有機氫聚矽氧烷；其中該光活化矽氫化催化劑為鉑(II)β二酮酸鹽；或其中該有機聚矽氧烷為包含R1 3SiO½矽氧烷單元和SiO{4/2}矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂，其中每個R1係獨立選自一價烴基和一價鹵化烴基，而且在該有機聚矽氧烷樹脂中R1 3SiO½單元對SiO{4/2}單元的莫耳比係從0.6至1.9，該有機矽化合物為有機氫聚矽氧烷，而且該光活化矽氫化催化劑為鉑(II)β二酮酸鹽。
態樣15.如態樣1所述之方法，其中該固化層之厚度為5μm至50μm。
態樣16.如態樣1所述之方法，其中該導熱材料係選自由鈦；鋁；鎳；銅；銀；金；鈦、鋁、鎳、銅、銀、及金中任兩者或更多者之合金；碳、氮化硼；奈米碳管；及上述任兩者或更多者之組合所組成之群組。
態樣17.如態樣1所述之方法，其中該晶圓界定複數個切割道。
態樣18.一種導熱中介層，用於從晶圓散熱，該中介層覆蓋該晶圓之至少一表面，該中介層係由固化層組成，該固化層具有被配置在其中的不連續位置之導熱材料的圖案，，其中該固化層係光圖案化及固化可光圖案化聚矽氧組成物之層所產生的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含：有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的烯基；有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物；以及催化量的光活化矽氫化催化劑；該中介層界定複數個在該中介層內的預定位置之孔，其中至少一些該等孔具有配 置在其中的該導熱材料。
態樣19.如態樣18所述之中介層，其中該固化層之厚度對應於z軸厚度，並且該等孔沿著該z軸厚度通過該固化層。
態樣20.如態樣19所述之中介層，其中至少一些該等孔為z軸通孔。
態樣21.一種製造半導體封裝的方法，該方法包含以下步驟：使用導熱材料填充在被形成在晶圓之表面上的固化層中的複數個孔，以在該晶圓上形成導熱中介層；切割該晶圓，以產生在其上形成有該導熱中介層的各個切割晶圓；將每個切割晶圓放在基材附近，使得每個切割晶圓的該導熱中介層面向該基材；在該中介層中的每個填充孔和該基材之間放置焊料珠或層；以及將該焊料熔化以在該孔中的導熱材料和該基材之間形成黏合。
態樣22.如態樣21所述之方法，其中該固化層之厚度對應於z軸厚度，並且該等孔沿著該z軸厚度通過該固化層。
態樣23.如態樣22所述之方法，其中至少一些該等孔為z軸通孔。
態樣24.如態樣21至23中任一態樣所述之方法，其中該固化層係光圖案化及固化可光圖案化聚矽氧組成物之層所產生的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含：有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的烯基；有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物；以及催化量的光活化矽氫化催化劑。
態樣25.如態樣24所述之方法，包括以下步驟：將該可光圖 案化聚矽氧組成物與溶劑施加於該晶圓之至少一表面以形成覆蓋該晶圓之該表面的至少一部分的施加層。
態樣26.如態樣25所述之方法，其中該可光圖案化聚矽氧組 成物係藉由選自由旋塗、噴塗、刮塗、及拉桿塗佈所組成之群組的塗佈方法施加。
態樣27.如態樣25和26中任一態樣所述之方法，包括以下 步驟：使用包括i線輻射的輻射照射該施加層之一部分，同時遮蔽該施加層之另一部分，以產生部分照射層，該部分照射層具有覆蓋該晶圓的該表面之至少一部分的未照射區及覆蓋該晶圓的該表面之其餘部分的照射區；藉由熱將該經照射的施加層部分固化；使用顯影溶劑去除該部分固化層之該未照射區，以形成其中界定有複數個Z軸孔的部分固化層；以及固化該部分固化層以得到該固化層。
態樣28.如態樣21所述之方法，其中該基材係選自由半導體 封裝基材、半導體封裝蓋及另一個晶圓所組成之群組。
態樣29.如態樣21所述之方法，其中該焊料係選自由銦、鉍、 銦錫合金、銦鉍合金及銦鉍錫合金所組成之群組。
態樣30.一種半導體封裝，其包含：晶圓，其包含至少一表 面；用於從該晶圓散熱的覆蓋該晶圓之該表面的導熱中介層，該中介層界定複數個孔，該複數個孔被界定在該中介層內的預定位置，至少一些該等孔具有配置在其中的導熱材料，該中介層由固化層組成，其中該固化層為光圖案化和固化可光圖案化聚矽氧組成物之層所產生的產物，該可光圖案 化聚矽氧組成物包含：有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的烯基，有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物，及催化量的光活化矽氫化催化劑；半導體封裝基材；以及焊料珠或層，其被分配在該中介層中的每個填充孔和該基材之間，以在該孔中的導熱材料和該基材之間形成合。
態樣31.如態樣30所述之半導體封裝，其中該固化層之厚度對應於z軸厚度，並且該等孔沿著該z軸厚度通過該固化層。
態樣32.如態樣31所述之半導體封裝，其中至少一些該等孔為z軸通孔。
在本揭露全文中，詞語「包含」及其變體例如「包括」是開放性的，並且將被理解為暗指包括陳述的元素、整數或步驟、或一組元素、整數或步驟，但不排除任何其他的元素、整數或步驟、或一組元素、整數或步驟。
表達「至少」或「至少一」的使用暗指使用一種或更多種元素或成分或數量，因為該使用可以在本發明的不同實施例中，而且可以實現一個或更多個所需的目標或結果。
本說明書中包括的任何對文件、動作、材料、裝置、物件或類似物的討論僅僅是為了提供本發明背景的目的。將不被視為承認的是任何或全部的這些事項形成現有技術基礎的一部分或者是在與本發明有關的領域中的公知常識，因為該等事項在本申請案的優先權日之前即存在任何地方。
為各種物理參數、尺寸或數量提到的數值只是近似值，而且 設想的是高於/低於分配給參數、尺寸或數量的數值之值落在本發明的範圍內，除非本說明書中有具體相反的陳述。
只要指定了值的範圍，則分別低於和高於指定範圍的最低和 最高數值多達10%、或者多達5%、或者多達1%的值皆被包括在本揭露的範圍中。
先前的具體實施例描述將如此完全地揭示本文中的實施例 之一般性質，使得其他人藉由應用現有的知識即可在不偏離一般概念下輕易地將這樣的具體實施例修改及/或適用於各種應用，因此，這樣的適用和修改應該並且意圖被包含在所揭示實施例之均等物的含義和範圍內。應了解到此處使用的字詞與用語，其目的僅在於說明而非限制。因此，雖然已經描述了本文的實施例，但所屬技術領域中具有通常知識者將認可的是，可以在本文所述的實施例之精神和範圍內進行修改來實施本文中的實施例。
10‧‧‧半導體封裝元件
11‧‧‧z軸導熱中介層
12‧‧‧晶圓/晶片
13‧‧‧散熱器
14‧‧‧焊料球
15‧‧‧基材
16‧‧‧傳導材料/導熱材料
17‧‧‧氣隙

Claims (10)

  1. 一種在晶圓上形成導熱中介層的方法，該方法包含以下步驟：使用導熱材料填充在固化層中的複數個孔以形成該導熱中介層，該固化層被形成於該晶圓之表面上。
  2. 如請求項1之方法，其中該固化層之厚度對應於z軸厚度，並且該等孔沿著該z軸厚度通過該固化層。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該固化層係光圖案化及固化可光圖案化聚矽氧組成物之層所產生的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含：A)有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的烯基，B)有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物，以及C)催化量的光活化矽氫化催化劑。
  4. 如請求項3之方法，其包括以下步驟：將該可光圖案化聚矽氧組成物與溶劑的混合物施加於該晶圓之至少一表面以形成覆蓋該晶圓之該表面的至少一部分的施加層；光圖案化該施加層；及固化該光圖案化的施加層。
  5. 如請求項4之方法，該方法包括以下步驟：i)使用包括i線輻射的輻射照射該施加層之一部分，同時遮蔽該施加層之另一部分，以產生部分照射層，該部分照射層具有覆蓋該晶圓的該表面之至少一部分的未照射區及覆蓋該晶圓的該表面之其餘部分的照射區；ii)藉由熱將該經照射的施加層部分固化； iii)使用顯影溶劑去除該部分固化層之該未照射區，以形成其中界定有複數個Z軸孔的部分固化層；以及iv)固化該部分固化層以得到該固化層。
  6. 如請求項5之方法，其中該輻射為紫外(UV)輻射，並且該UV輻射之強度在每平方公分800毫焦耳(mJ/cm2)至2800mJ/cm2的範圍中；或其中藉由將該經照射的施加層加熱到從100攝氏度(℃)至150℃的範圍中的溫度持續2分鐘至5分鐘來部分固化該層；或其中去除該未照射區的步驟係藉由將該部分固化層沉浸在選自由乙酸丁酯及均三甲苯所組成之群組的該顯影溶劑中來進行；或其中該部分固化層係藉由將該部分固化層加熱到從180攝氏度(℃)至400℃的範圍中之溫度持續30分鐘至3小時來固化。
  7. 一種用於從晶圓散熱之導熱中介層，該中介層覆蓋該晶圓之至少一表面，該中介層係由固化層組成，該固化層具有被配置在其中的不連續位置之導熱材料的圖案，其中該固化層係光圖案化及固化可光圖案化聚矽氧組成物之層所產生的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含：A)有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的烯基，B)有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物，以及C)催化量的光活化矽氫化催化劑；該中介層界定複數個在該中介層內的預定位置之孔，其中至少一些該等孔具有配置在其中的該導熱材料。
  8. 一種藉由如請求項1至6中任一項之方法所製備的導熱中介層，其中至少一些該等孔為z軸通孔。
  9. 一種製造半導體封裝的方法，該方法包含以下步驟：i)使用導熱材料填充在被形成在晶圓之表面上的固化層中的複數個孔，以在該晶圓上形成導熱中介層；ii)切割該晶圓，以產生其上形成有該導熱中介層的各個切割晶圓；iii)將每個切割晶圓放在基材附近，使得每個切割晶圓的該導熱中介層面向該基材；iv)在該中介層中的每個填充孔和該基材之間放置焊料珠或層；以及v)將該焊料熔化以在該孔中的導熱材料和該基材之間形成黏合。
  10. 一種半導體封裝，其包含：i)晶圓，其包含至少一表面；ii)用於從該晶圓散熱的覆蓋該晶圓之該表面的導熱中介層，該中介層界定複數個孔，該複數個孔被界定在該中介層內的預定位置，至少一些該等孔具有配置在其中的導熱材料，該中介層由固化層組成，其中該固化層為光圖案化和固化可光圖案化聚矽氧組成物之層所產生的產物，該可光圖案化聚矽氧組成物包含：A)有機聚矽氧烷，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的烯基，B)有機矽化合物，其每分子平均含有至少兩個鍵結於矽的氫原子，該有機矽化合物之濃度足以固化該組成物，及C)催化量的光活化矽氫化催化劑；iii)半導體封裝基材；以及 iv)焊料珠或層，其被分配在該中介層中的每個填充孔和該基材之間，以在該孔中的導熱材料和該基材之間形成黏合。
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