TW202336173A - 光熱轉換層油墨組成物及層壓體 - Google Patents

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Abstract

提供一種油墨組成物，其能夠形成具有高耐熱性及耐化學性之光熱轉換層。
根據一個實施例，光熱轉換層油墨組成物包括具有熱分解性之光吸收劑、及黏合劑或其前驅物，其中黏合劑或其前驅物含有有機矽酸鹽部分縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。

Description

光熱轉換層油墨組成物及層壓體
本揭露係關於一種光熱轉換層油墨組成物及一種包括光熱轉換層之層壓體。本揭露亦關於一種用於製造薄化基材之方法、一種用於製造半導體晶片之方法、及一種用於製造半導體基材層壓體之方法，其使用層壓體。
在半導體產業中，藉由所謂背面研磨(其中研磨與圖案形成表面相對的表面)的半導體晶圓之薄化被推廣，以藉由晶片層壓技術滿足封裝之薄化及緻密化的要求。其中晶圓在背面研磨及運輸步驟期間僅藉由保護性膠帶支撐的已知技術不足以滿足新提出的各種製造步驟的要求。因此，已提出一項技術，其中在背面研磨期間(且若需要，在後續步驟期間)，半導體晶圓係經由黏著劑而支撐在硬質透明支撐件(諸如具有光熱轉換(LTHC)層之玻璃基材)上，且最終藉由雷射掃描破壞光熱轉換層，使得半導體晶圓或藉由切割半導體晶圓獲得之半導體晶片在無應力下自支撐件分離。
JP 2004-064040 A揭示「一種層壓體，其包含：待研磨之基材；接合層，其與該待研磨之基材接觸；光熱轉換層，其含有光吸收劑及熱可分解樹脂；及透光支撐件，其中在研磨該待研磨 之基材與該接合層相對的一側之表面之後，藉由用輻射能量輻照而分解該光熱轉換層，以將該經研磨之基材與該透光支撐件分離」。
JP 2013-534721 T揭示「一種層壓體，其包含：基材；接合層，其定位在相鄰於該基材；光熱轉換層，其定位在相鄰於該接合層且包括金屬吸收層；及透光支撐件，其定位在相鄰於該光熱轉換層」。
JP 2019-189868 A揭示「一種用於接合工件之方法，其包含：在至少一個基材及/或至少一個工件之表面上形成接合層；藉由該接合層接合該至少一個基材及該至少一個工件；處理該至少一個工件；及藉由用雷射輻照該接合層將該至少一個工件與該至少一個基材分離，其中該接合層係由黏著劑形成，該黏著劑包含聚合物及光吸收材料，該聚合物在該黏著劑之固體含量中之含量係在50wt%至98wt%之範圍內，該光吸收材料在該黏著劑之固體含量中之含量係在2wt%至50wt%之範圍內，該聚合物係聚醯亞胺或醯胺酸/醯亞胺之共聚物，該聚合物之骨架之含羥基單元之含量係在5wt%至45wt%之範圍內，該聚合物之骨架之含脂族醚單元或含矽氧烷單元之含量係在5wt%至40wt%之範圍內，且該聚合物之環化比率係大於或等於90%」。
JP 2015-199794 A揭示「一種剝離方法，其包含用能量射線從層壓體(其包括支撐件及黏附體)的一側輻照該層壓體，以將該支撐件及該黏附體分離，該側面向該支撐件，該支撐件係透光的，且該黏附體係經由黏著劑固定至該支撐件，其中該黏著劑含 有基於縮合之樹脂及含硼碳粒子，且該黏附體含有無機材料或有機材料中之至少一者」。
JP 2012-052031 A揭示「一種用於處理待處理層之方法，該方法包含：(1)在支撐件上形成黏著劑層，該黏著劑層含有聚合物(A)及光自由基產生劑(B)，可聚合化合物之含量在100wt%的該黏著劑層中係10wt%或更少；(2)在該黏著劑層上形成待處理層；(3)處理該待處理層；(4)用光從該黏著劑層之一側輻照該黏著劑層，該側面向該支撐件；及(5)依此順序，自該支撐件剝離經處理之該待處理層」。
JP 2004-064040 A、JP 2013-534721 T、JP 2019-189868 A、JP 2015-199794 A、及JP 2012-052031 A中所揭示之技術可解決諸如在背面研磨期間之基材厚度之不均勻性、在背面研磨之後薄化之晶圓之翹曲、及在背面研磨期間由於所施加之應力所致之晶圓破損之問題。
隨著在功率半導體及高密度封裝之領域中的快速進展，對於允許暫時黏著及後續剝離之黏著劑材料存在對耐熱性及/或耐化學性的進一步要求。所要求之耐熱性及耐化學性完全地取決於黏著劑材料所經受之處理步驟。處理步驟之實例包括化學機械研磨(CMP)、樹脂模製、蝕刻(諸如濕式蝕刻及乾式蝕刻)、氣相沉積、物理氣相沉積(PVD)(諸如濺鍍)、化學氣相沉積(CVD)、電 鍍(諸如電解電鍍及無電鍍)、藉由微影蝕刻之圖案形成、及在矽晶圓表面上之氧化物膜形成。在一處理步驟(諸如濺鍍)中，其中處理溫度達到高於350℃，黏著劑材料需要在處理溫度下穩定數個小時。當執行電鍍及/或濕式蝕刻處理時，黏著劑材料需要在各種化學品(諸如酸、鹼性溶液、有機溶劑、無機溶劑、及類似者)中係穩定的。具體而言，在一些半導體程序(諸如RDL(重分佈層)第一程序)中，使構成黏著劑材料之層(例如光熱轉換層)之整個表面暴露於高溫氣氛或化學品。
本揭露提供一種油墨組成物，其能夠形成具有高耐熱性及耐化學性之光熱轉換層。
根據本揭露之一實施例，提供一種光熱轉換層油墨組成物，其包含具有熱分解性之光吸收劑、及黏合劑或其前驅物，其中黏合劑或其前驅物含有有機矽酸鹽部分縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。
根據本揭露之另一實施例，提供一種層壓體，其包括透光支撐件及光熱轉換層，光熱轉換層包括具有熱分解性之光吸收劑及黏合劑，其中黏合劑含有有機矽酸鹽縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。
根據本揭露之又另一實施例，提供層壓體(層壓體B)，其進一步包括設置於光熱轉換層上之接合層及設置於接合層 上之待研磨之基材，其中光熱轉換層及待研磨之基材係藉由接合層接合。
根據本揭露之又另一實施例，提供一種用於製造薄化基材之方法，該方法包括：製備該層壓體B；研磨該待研磨之基材，直到該待研磨之基材具有所欲厚度；用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將具有該接合層之該經研磨之基材及該透光支撐件彼此分離；及可選地自該經研磨之基材移除該接合層。
根據本揭露之進一步又另一實施例，提供層壓體(層壓體C)，其包括設置於光熱轉換層上之圖案化金屬層、設置於金屬層上之圖案化絕緣層、設置於絕緣層上或上方之半導體裝置、及覆蓋半導體裝置之密封材料。
根據本揭露之進一步又另一實施例，提供一種用於製造半導體晶片之方法，該方法包括：製備該層壓體C；用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將該金屬層及該透光支撐件彼此分離；及可選地自該金屬層之表面移除該光熱轉換層之殘餘物。
根據本揭露之進一步又另一實施例，提供層壓體(層壓體D)，其進一步包括設置於光熱轉換層上之接合層及設置於接合層上之半導體基材，其中半導體基材包括：絕緣層，其設置於半導體基材與接合層相對的一側之表面上；及一個或複數個導電連接，其通過絕緣層電氣連接至半導體基材。
根據本揭露之進一步又另一實施例，提供一種用於製造半導體基材層壓體之方法，該方法包括：製備該層壓體D；製備第二半導體基材，該第二半導體基材包括設置於該第二半導體基材之表面上的第二絕緣層、及通過該第二絕緣層電氣連接至該第二半導體基材的一或多個第二導電連接；形成半導體基材層壓體，其中藉由將該半導體基材之該導電連接及該第二半導體基材之該第二導電連接面向彼此，並將該半導體基材及該第二半導體基材熱壓接合，將該導電連接及該第二導電連接彼此接合，且將該絕緣層及該第二絕緣層彼此接合；用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將包括該接合層之該半導體基材層壓體與該透光支撐件分離；及可選地自該半導體基材層壓體之表面移除該接合層。
根據本揭露，可提供一種光熱轉換層油墨組成物，其能夠形成具有高耐熱性及耐化學性之光熱轉換層。可在製造半導體裝置之各種程序中，特別是在涉及高溫或化學處理步驟之程序中，利用一種層壓體，其包括使用光熱轉換層油墨組成物形成之光熱轉換層。
上文描述將不被解讀為意指揭示本發明之所有實施例及本發明之所有優點。
10:層壓體
12:透光支撐件
14:光熱轉換層/接合層
20:層壓體
22:接合層
24:待研磨之基材
25:薄化基材
30:層壓體
32:圖案化金屬層
34:圖案化絕緣層
36:半導體裝置
362:凸塊
38:密封材料
40:層壓體
42:接合層
44:半導體基材
442:絕緣層
444:導電連接
50:半導體晶片
64:第二半導體基材
642:第二絕緣層
644:第二導電連接
70:半導體基材層壓體
〔圖1〕係根據第一實施例之層壓體的示意性截面圖。
〔圖2〕係根據第二實施例之層壓體的示意性截面圖。
〔圖3〕係根據一個實施例之用於製造薄化基材之方法的解釋性圖。
〔圖4〕係根據第三實施例之層壓體的示意性截面圖。
〔圖5〕係根據第三實施例之用於製造層壓體之方法的解釋性圖。
〔圖6〕係根據一個實施例之用於製造半導體晶片之方法的解釋性圖。
〔圖7〕係根據第四實施例之層壓體的示意性截面圖。
〔圖8〕係根據一個實施例之用於製造半導體基材層壓體之方法的解釋性圖。
出於說明實施例的需要，將參考附圖更詳細描述本發明之代表性實施例，但是本發明不限於該等實施例。
一個實施例之光熱轉換層油墨組成物含有具有熱分解性之光吸收劑、及黏合劑或其前驅物。黏合劑或其前驅物包括有機矽酸鹽部分縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。
使用光熱轉換層油墨組成物形成之光熱轉換層包括無機黏合劑，且因此耐熱性高，且在高溫下的質量損失小。因此，可在半導體裝置製造中之高溫處理步驟中(例如在350℃至400℃之溫度範圍下)使用光熱轉換層。此外，由於光熱轉換層包括無機 黏合劑，因此其具有高耐化學性，且相對於有機溶劑、酸、及大部分鹼性溶液係穩定的。
另一層(例如重分佈層(redistribution layer,RDL)或類似者)可直接形成在藉由使用光熱轉換層油墨組成物形成之光熱轉換層上，而無需設置接合層。在RDL第一程序中，使光熱轉換層直接暴露於高溫氣氛或各種化學物質，但由於光熱轉換層具有如上所述之高耐熱性及耐化學性，因此光熱轉換層亦可合適地用於RDL第一程序中。
具有熱分解性之光吸收劑(在下文中亦簡稱為「光吸收劑」)係一種吸收輻射能量(諸如雷射輻照)並將其轉換成熱、且自身熱分解之物質。例如，在作為具有熱分解性之吸收劑之一的碳黑粒子之情況下，當溫度由於光吸收而變高時，發生燃燒(在氧氣存在下)或石墨化，且碳黑粒子被分解，同時產生氣體，使粒子變形。因此，在光熱轉換層中產生空隙，且光熱轉換層被分解並分離成兩層。此可容易地將光熱轉換層兩側上的支撐件及基材分離，而無需施加不必要的應力。
作為光吸收劑，可選擇吸收所使用波長之輻射能量者。作為輻射能量，可使用波長通常為150至2000nm、較佳地300至1100nm之雷射光，且其具體實例包括產生波長為1064nm之光的YAG雷射、具有532nm之波長的第二諧波YAG雷射、及具有780至1300nm之波長的半導體雷射、KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)、F2準分子雷射(波長157 nm)、XeCl雷射(波長308nm)、XeF雷射(波長351nm)、及固態UV雷射(波長355nm)。作為輻射能量，亦可使用由高壓汞燈產生之紫外線(波長254nm或更長且436nm或更短)，例如g射線(波長436nm)、h射線(波長405nm)、或i射線(波長365nm)。
光吸收劑之實例包括黑色顏料(諸如碳黑、石墨粉末、及黑色氧化鈦)、專門吸收雷射波長之無機材料(諸如銫摻雜氧化鎢(cesium-doped tungsten oxide,CWO))；芳族二胺系金屬錯合物、芳族二胺系金屬錯合物、芳族二硫醇系金屬錯合物、巰基酚系金屬錯合物、方酸菁(squarylium)化合物、黑色染料、紅色染料、或紫色染料(諸如花青染料)、次甲基染料、萘醌染料、及蒽醌染料；及UV吸收化合物，諸如甲氧基肉桂酸辛酯、二甲氧基苯亞甲基二側氧基咪唑啶丙酸辛酯(octyl dimethoxybenzylidene dioxoimidazolidinepropionate)、二乙基胺基羥基苯甲醯苯甲酸己酯、三級丁基甲氧基二苯甲醯甲烷、辛基三
Figure 111150163-A0202-12-0009-15
酮(octyl triazone)、2-乙基己基對甲氧基肉桂酸酯、及二羥基二苯甲酮。
光吸收劑較佳地在光熱轉換層油墨組成物中係顆粒狀的。換言之，顆粒光吸收劑與黏合劑及其前驅物或光熱轉換層油墨組成物之溶劑的相容性低，且較佳地係分散於而不溶於光熱轉換層油墨組成物中。即使在顆粒光吸收劑之溫度在吸收光並將光轉換成熱之過程中變高時，變化(諸如氧化、分解、及相變)自粒子表面向粒子內部逐漸進行，使得粒子內部可維持一段時間的光吸收能 力。因此，當顆粒光吸收劑係以粒子為單位檢視時，光熱轉換會在光熱轉換層內部存在顆粒光吸收劑之位置持續發生一段較長的時間，且可有效地在光熱轉換層內部產生空隙。從此觀點來看，顆粒光吸收劑較佳地係黑色顏料。
顆粒光吸收劑之平均一次粒徑較佳地係約10nm或更大、或約20nm或更大、且約400nm或更小、或約300nm或更小。在光熱轉換層需要具有更精確平滑表面的情況下，例如在RDL第一程序中使用光熱轉換層的情況下，顆粒光吸收劑之平均一次粒徑較佳地係約10nm或更大且約30nm或更小。在本揭露中，顆粒物質之平均一次粒徑係藉由以下獲得：使用超音波分散器在物質不溶的溶劑中將聚集體形成初級粒子，接著隨機測量影像(使用穿透式電子顯微鏡在50000至200000倍之放大率下拍攝)中之1000或更多個初級粒子之粒徑(等效圓直徑)，並計算其平均值。
在一個實施例中，光吸收劑含有碳黑粒子。碳黑粒子之實例包括熱碳黑粒子、乙炔黑粒子、煤氣爐黑粒子、油爐黑粒子、及槽法碳黑粒子。碳黑粒子可明顯降低在用輻射能量輻照之後將基材及透光支撐件分離所需的力。
以光吸收劑之質量計，光吸收劑中之碳黑粒子之含量可係約40質量%或更多、約50質量%或更多、或約60質量%或更多。在一個實施例中，光吸收劑係碳黑粒子。
碳黑粒子之平均一次粒徑較佳地係約10nm或更大且約400nm或更小。在光熱轉換層需要具有更精確平滑表面的情況 下，例如用於重分佈層(RDL)第一程序中的情況下，碳黑粒子之平均一次粒徑較佳地係約10nm或更大且約30nm或更小。
碳黑粒子較佳地含有親水性碳黑粒子。親水性碳黑粒子具有親水性官能基，例如在其表面上之羧基。因此，親水性碳黑粒子可展現自分散性且係高度分散於光熱轉換層油墨組成物中。藉由使用親水性碳黑粒子，可增強光熱轉換層油墨組成物之儲存穩定性，同時避免使用分散劑，分散劑可能造成黏合劑或其前驅物在光熱轉換層油墨組成物中膠凝。
染料(其選擇性吸收輻射能量之波長並透射其他波長範圍)可與碳黑粒子組合使用。此可用於形成光熱轉換層，其在切割步驟中選擇性透射對準光。
光熱轉換層油墨組成物中之光吸收劑之含量取決於光吸收劑之類型、粒子形式、及分散性而有所變化，且以固體含量之體積計，含量可係約20vol%或更多、約30vol%或更多、或約35vol%或更多、約70vol%或更少、約60vol%或更少、或約55vol%或更少。當光吸收劑之含量係約20vol%或更多時，更有效地在光熱轉換層中產生空隙，且可將基材及透光支撐件在低應力下彼此分離。藉由將光吸收劑之含量設定為約70vol%或更少，可確保光熱轉換層之成膜性及與相鄰層之黏著性。當用於形成接合層之黏著劑係UV可固化黏著劑，且紫外線係穿過光熱轉換層輻照時，光吸收劑之含量所欲地係60vol%或更少，以將光熱轉換層之紫外線透射率設定為足以固化黏著劑之程度。
光熱轉換層油墨組成物中之光吸收劑之含量取決於光吸收劑之類型、粒子形式、及分散性而有所變化，且以固體含量之質量計，含量可係約20質量%或更多、約30質量%或更多、或約35質量%或更多、約65質量%或更少、約55質量%或更少、或約50質量%或更少。當光吸收劑之含量係約20質量%或更多時，更有效地在光熱轉換層中產生空隙，且可將基材及透光支撐件在低應力下彼此分離。藉由將光吸收劑之含量設定為約65質量%或更少，可確保光熱轉換層之成膜性及與相鄰層之黏著性。當用於形成接合層之黏著劑係UV可固化黏著劑，且紫外線係穿過光熱轉換層輻照時，光吸收劑之含量所欲地係65質量%或更少，以將光熱轉換層之紫外線透射率設定為足以固化黏著劑之程度。
黏合劑或其前驅物包括有機矽酸鹽部分縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。有機矽酸鹽部分縮合物之至少一部分可在形成光熱轉換層時縮合，以形成有機矽酸鹽縮合物。鹼金屬矽酸鹽亦可在形成光熱轉換層之期間縮合，以形成更高級的交聯結構。有機矽酸鹽縮合物及鹼金屬矽酸鹽形成光熱轉換層之基質，並作用為具有熱分解性之光吸收劑的黏合劑。當光吸收劑藉由雷射輻照或類似者熱分解時，光熱轉換層中之有機矽酸鹽縮合物及鹼金屬矽酸鹽失去作為基質之結構或完整性。在光吸收劑熱分解時，有機矽酸鹽部分縮合物或有機矽酸鹽縮合物之有機基團的分解可產生並揮發醇。因此，光熱轉換層內部被分解以將基材及支撐件分離。有機矽 酸鹽部分縮合物及鹼金屬矽酸鹽亦作用為下述可選組分之透明填料，特別是二氧化矽。
有機矽酸鹽部分縮合物之實例包括矽酸烷基酯之部分縮合物，諸如矽酸甲酯、矽酸乙酯、矽酸正丙酯、矽酸異丙酯、及矽酸正丁酯。矽酸烷基酯之部分縮合物可藉由將水及(必要時)醇(諸如甲醇、乙醇、或異丙醇)添加至矽酸烷基酯，並在酸性催化劑(諸如硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、或有機酸)存在下推進矽酸烷基酯之水解及縮合反應，作為水及副產物醇及可選地使用的醇之混合溶劑的溶液獲得。
有機矽酸鹽部分縮合物較佳地含有正矽酸四乙酯。正矽酸四乙酯可增加成膜性，同時維持光熱轉換層油墨組成物之儲存穩定性。
在一個實施例中，有機矽酸鹽部分縮合物具有約800或更大、或約1600或更大、且約4000或更小、或約2500或更小之數量平均分子量。當有機矽酸鹽部分縮合物之數量平均分子量在以上範圍內時，可增強光熱轉換層油墨組成物之成膜性。有機矽酸鹽部分縮合物之數量平均分子量係藉由用聚苯乙烯標準品校準之凝膠滲透層析(GPC)法判定。
鹼金屬矽酸鹽之實例包括矽酸鋰、矽酸鈉、及矽酸鉀。
鹼金屬矽酸鹽可例如以水溶液(水玻璃)之狀態使用。在此情況下，水溶液中之鹼金屬矽酸鹽之濃度可係約10質量 %或更大、約20質量%或更大、或約30質量%或更大、且約90質量%或更小、約80質量%或更小、或約70質量%或更小。在此實施例中，水溶液中之水亦作用為光熱轉換層油墨組成物之溶劑。
鹼金屬矽酸鹽較佳地含有矽酸鉀或矽酸鋰中之至少一者，且更佳地含有矽酸鉀。在光熱轉換層油墨組成物之製備及儲存期間，矽酸鉀及矽酸鋰、特別是矽酸鉀在光熱轉換層油墨組成物中係穩定的，且具有適度強度及內聚力，因而使其能夠形成與透光支撐件具有高黏著性之光熱轉換層。
鹼金屬矽酸鹽較佳地含有矽酸鉀及矽酸鋰之組合。藉由組合矽酸鉀及矽酸鋰，可進一步增強光熱轉換層之耐化學性及耐熱性。矽酸鉀與矽酸鋰之質量比率(矽酸鉀之質量/矽酸鋰之質量)較佳地係1/10至10/1，更佳地係3/7至9/2，且又更佳地係6/4至8/2。
以黏合劑及其前驅物之總質量計，有機矽酸鹽部分縮合物及鹼金屬矽酸鹽之總含量可係約50質量%或更多、約60質量%或更多、或約70質量%或更多、且100質量%或更少、約95質量%或更少、或約90質量%或更少。
黏合劑及其前驅物較佳地含有鹼金屬矽酸鹽。由於鹼金屬矽酸鹽不具有有機基團，因此可進一步增強光熱轉換層之耐鹼性。以黏合劑及其前驅物之總質量計，鹼金屬矽酸鹽之含量可係約80質量%或更多、約90質量%或更多、或約95質量%或更多。在一個實施例中，黏合劑及其前驅物係鹼金屬矽酸鹽。
以固體含量之體積計，光熱轉換層油墨組成物中之黏合劑及其前驅物之總含量可係約30vol%或更多、約40vol%或更多、或約45vol%或更多、約80vol%或更少、約70vol%或更少、或約65vol%或更少。藉由將總含量設定為約30vol%或更多，可確保光熱轉換層之成膜性及光熱轉換層與相鄰層之間的黏著性，並增加光熱轉換層之耐化學性。當總含量係約80vol%或更少時，更有效地在光熱轉換層中產生空隙，且可將基材及透光支撐件在低應力下彼此分離。
以固體含量之質量計，光熱轉換層油墨組成物中之黏合劑及其前驅物之總含量可係約35質量%或更多、約45質量%或更多、或約50質量%或更多、且約80質量%或更少、約70質量%或更少、或約65質量%或更少。藉由將總含量設定為約35質量%或更多，可確保光熱轉換層之成膜性及光熱轉換層與相鄰層之間的黏著性，並增加光熱轉換層之耐化學性。當總含量係約80質量%或更少時，更有效地在光熱轉換層中產生空隙，且可將基材及透光支撐件在低應力下彼此分離。
一個實施例之光熱轉換層油墨組成物進一步含有木質素磺酸或其鹽。木質素磺酸係木質素分解產物之一部分被磺化的化合物。木質素係與纖維素一起構成木材、稻草、及其他木本植物之細胞壁的主要組分之一，具有苯丙烷型碳骨架，且係具有複雜結構(包括與羥基、甲氧基、及類似者鍵結之苯環)之聚合物。木質 素磺酸及其鹽可增加光吸收劑之分散性，同時維持光熱轉換層油墨組成物之儲存穩定性。
以100質量份的光吸收劑計，光熱轉換層油墨組成物中之木質素磺酸及其鹽之含量可係約4質量份或更多、約6質量份或更多、或約8質量份或更多、且約20質量份或更低、約16質量份或更少、或約12質量份或更少。藉由將木質素磺酸之含量設定為約4質量份或更多，光吸收劑可更均勻地分散於光熱轉換層油墨組成物中。藉由將木質素磺酸之含量設定為約20質量份或更少，可在高溫環境(諸如330℃或更高)中抑制光熱轉換層之質量減少。
一個實施例之光熱轉換層油墨組成物進一步含有透明填料。透明填料會作用，使得光熱轉換層藉由因光吸收劑之熱分解所致之空隙產生而分離，且不再次接合。透明填料的實例包括二氧化矽、滑石及硫酸鋇。透明填料可增強在用輻射能量輻照之後基材與透光支撐件之間的可剝離性，而不會阻礙UV可固化黏著劑之固化。
透明填料之平均一次粒徑可係約7nm或更大、約10nm或更大、或約15nm或更大、且約40nm或更小、約30nm或更小、或約25nm或更小。
在光熱轉換層需要具有更精確平滑表面的情況下，例如用於RDL第一程序中的情況下，較佳的是光熱轉換層不含有透明填料。
以固體含量之體積計，光吸收劑及透明填料作為可選組分之總含量較佳地係約5vol%或更多、約20vol%或更多、或約35vol%或更多、且約70vol%或更少、約60vol%或更少、或約55vol%或更少。當總含量係約5vol%或更多時，更有效地在光熱轉換層中產生空隙，且可將基材及透光支撐件在低應力下彼此分離。藉由將總含量設定為約70vol%或更少，可確保光熱轉換層之成膜性及光熱轉換層與相鄰層之間的黏著性，並增加光熱轉換層之耐化學性。
以固體含量之質量計，光吸收劑及透明填料作為可選組分之總含量較佳地係約5質量%或更多、約20質量%或更多、或約35質量%或更多、且約65質量%或更少、約55質量%或更少、或約45質量%或更少。當總含量係約5質量%或更多時，更有效地在光熱轉換層中產生空隙，且可將基材及透光支撐件在低應力下彼此分離。藉由將總含量設定為約65質量%或更少，可確保光熱轉換層之成膜性及光熱轉換層與相鄰層之間的黏著性，並增加光熱轉換層之耐化學性。
必要時，光熱轉換層油墨組成物可包括其他添加劑。其他添加劑之實例包括調平劑、矽烷偶合劑、發泡劑、昇華劑、增稠劑、及黏度調節劑。
光熱轉換層油墨組成物可包括用於溶解或分散其他組分之溶劑。溶劑之實例包括水、醇(諸如甲醇、乙醇、及異丙 醇)；酮(諸如丙酮及乙基甲基酮)；及酯(諸如乙酸乙酯及乙酸丁酯)。溶劑較佳地係水、醇、或水及醇之混合溶劑。
光熱轉換層油墨組成物之固體含量可考量光熱轉換層油墨組成物之可塗佈性、乾燥度、或可固化性、及待形成之光熱轉換層之厚度而適當地判定。一個實施例之光熱轉換層油墨組成物之固體含量係約3質量%或更多、約5質量%或更多、或約10質量%或更多、且約30質量%或更少、約25質量%或更少、或約20質量%或更少。
光熱轉換層油墨組成物之黏度可考量光熱轉換層油墨組成物之可塗佈性、乾燥度、或可固化性、及待形成之光熱轉換層之厚度而適當地判定。一個實施例之光熱轉換層油墨組成物之黏度係約3mPa．s或更大、約5mPa．s或更大、或約10mPa．s或更大、且約200mPa．s或更小、約100mPa．s或更小、或約50mPa．s或更小。黏度為約10mPa．s或更大且約50mPa．s或更小之光熱轉換層油墨組成物可合適地用於旋轉塗佈。黏度係使用流變儀(RotoVisco 1，可購自HAAKE)在25℃之溫度及100sec-1之剪切速率下測量之值。
第一實施例之層壓體(層壓體A)包括透光支撐件及光熱轉換層，光熱轉換層含有具有熱分解性之光吸收劑及黏合劑。黏合劑含有有機矽酸鹽縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。以黏合劑之質量計，有機矽酸鹽縮合物及鹼金屬矽酸鹽之總含量可係約50質量%或更多、約60質量%或更多、或約70質量%或更多、且100質量%或更少、約95質量%或更少、或約90質量%或更少。
圖1繪示根據此實施例之層壓體(層壓體A)的示意性截面圖。層壓體10包括透光支撐件12及光熱轉換層14。
透光支撐件係由能夠透射輻射能量(諸如雷射光)及可選地透射用於固化黏著劑之輻射(例如紫外光)的材料形成。透光支撐件所欲地係將基材(例如半導體晶圓)維持在平坦狀態且在諸如背面研磨及運輸之程序期間不會斷裂的材料。針對目標輻射能量或輻射，透光支撐件之透射率所欲地係約50%或更多。
透光支撐件之實例包括玻璃及丙烯酸樹脂。透光支撐件可以可選地經表面處理，諸如用矽烷偶合劑，以增加與相鄰層(諸如光熱轉換層)之黏著性。透光支撐件之形狀之實例包括圓形及矩形。透光支撐件可係板狀。
在一個實施例中，透光支撐件係玻璃。玻璃之實例包括石英玻璃、藍寶石玻璃、及硼矽酸鹽玻璃。
透光支撐件所欲地具有足夠的剛性，以防止基材(例如半導體晶圓)之翹曲。透光支撐件較佳地具有1至10MPa之楊氏模數及500μm或更大之厚度。
透光支撐件可能會由於在輻射能量輻照時光熱轉換層中所產生的熱、在背面研磨時的摩擦熱、及類似者而暴露於高溫。替代地，在將半導體晶片自透光支撐件剝離之前，可添加諸如以下之程序：CMP、樹脂模製、蝕刻(諸如濕式蝕刻及乾式蝕刻)、氣相沉積、PVD(諸如濺鍍)、CVD、電鍍(諸如電解電鍍及無電鍍)、藉由微影蝕刻之圖案形成、及在矽晶圓表面上形成氧化物膜 之高溫處理。取決於此等步驟，可選擇具有耐熱性、耐化學性、或低膨脹係數之透光支撐件。具有耐熱性、耐化學性、及低膨脹係數之透光支撐件之實例包括玻璃，諸如石英玻璃、硼矽酸鹽玻璃、及藍寶石玻璃，特別是Pyrex(商標名稱)、Corning #1737及#7059(Corning Incorporated)、及Tempax(Schott AG)。
在背面研磨步驟之後且在切割之前，使用化學溶液的半導體晶圓表面之濕式蝕刻可作為中間步驟執行。執行此步驟以移除半導體晶圓之背面上由研磨造成之損傷層，並增加晶圓之抗彎強度。替代地，可藉由濕式蝕刻移除數十μm之厚度，作為半導體晶圓薄化步驟之最終步驟。當半導體晶圓係矽(Si)單晶時，通常使用含有氟化氫之混合酸作為蝕刻化學溶液。此時，當透光支撐件係玻璃(不包括藍寶石玻璃)時，透光支撐件之末端亦被化學溶液蝕刻。因此，在重複使用透光支撐件之情況下，可藉由在玻璃上預先提供具有耐酸性(耐蝕刻化學性)之保護膜，保護玻璃免受由氟化氫造成之腐蝕。可使用耐酸樹脂作為保護膜。所欲的是將耐酸樹脂溶於有機溶劑中，以溶液形式施加，並藉由乾燥固定於玻璃上。此外，所欲的是耐酸樹脂透射足夠量的用於將玻璃與半導體晶圓分離而發射之雷射波長的光。從此觀點來看，合適的耐酸樹脂之實例包括非晶形聚烯烴、環烯烴共聚物、及聚氯乙烯，其等在分子中不含縮合鍵。
所欲的是透光支撐件之厚度係均勻的。例如，為了將晶圓薄化至50μm或更小，且使其均勻性為±10%或更小，透光 支撐件之厚度變化所欲地係±2μm或更小。當重複使用透光支撐件時，所欲的是透光支撐件具有抗刮性。當重複使用透光支撐件時，所欲的是在考量輻射能量之波長下選擇透光支撐件之材料，以抑制由輻射能量所致之對透光支撐件的損傷。例如，在使用Pyrex(商標名稱)玻璃作為透光支撐件，並用3x諧波YAG雷射(355nm)輻照的情況下，可將透光支撐件與半導體晶圓或半導體晶片分離，但存在透光支撐件吸收輻射能量並被熱損傷且無法重複使用的情況。
層壓體包括光熱轉換層，光熱轉換層包括具有熱分解性之光吸收劑及黏合劑，其中黏合劑含有有機矽酸鹽縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。以雷射光或類似者之形式發射至光熱轉換層的輻射能量被光吸收劑吸收，並轉換成熱能。所產生之熱能快速地增加光熱轉換層之溫度，且光吸收劑本身在該溫度下被熱分解。取決於光吸收劑及黏合劑之類型，可在光吸收劑之熱分解時產生氣體。此可容易地將光熱轉換層兩側上的支撐件及基材分離，而無需施加不必要的應力。光熱轉換光熱轉換因此，可容易地將光熱轉換層兩側上的支撐件及基材分離，而無需施加不必要的應力。
可使用上述光熱轉換層油墨組成物在透光支撐件上形成光熱轉換層。光熱轉換層油墨組成物係藉由旋轉塗佈、棒塗、輥塗、澆鑄塗佈、噴塗、或類似者施加至透光支撐件上，並加熱至例如約100℃至約250℃，以使水或醇(連同有機矽酸鹽縮合物或鹼金屬矽酸鹽之縮合反應產生)或可選溶劑揮發，使得可形成含有 有機矽酸鹽縮合物及鹼金屬矽酸鹽中之至少一者作為結合劑之光熱轉換層。
光熱轉換層之厚度可設定為約0.1μm或更大、約0.3μm或更大、或約0.5μm或更大、且約5μm或更小、約3μm或更小、或約2μm或更小。藉由將光熱轉換層之厚度設定為約0.1μm或更大，可維持光熱轉換層之成膜性及黏著性。藉由將光熱轉換層之厚度設定為約5μm或更小，可確保當使用UV可固化黏著劑形成接合層時所需之紫外線透射率。
在一個實施例中，當在350℃下暴露於空氣1小時時，光熱轉換層具有約97%或更大之質量保持率。
在一個實施例中，當將層壓體在50℃下浸沒於N-甲基-2-吡咯啶酮中50分鐘時，光熱轉換層不會自透光支撐件剝離。在另一實施例中，當將層壓體在25℃下浸沒於9.7質量%硫酸水溶液中70分鐘時，光熱轉換層不會自透光支撐件剝離。在又另一實施例中，當將層壓體在25℃下浸沒於10質量%氫氧化鉀水溶液中90秒時，光熱轉換層不會自透光支撐件剝離。
根據第二實施例之層壓體(層壓體B)包括透光支撐件、光熱轉換層、設置於光熱轉換層上之接合層、及設置於接合層上之待研磨之基材，且光熱轉換層及待研磨之基材係藉由接合層接合。藉由用諸如雷射光之輻射能量輻照將光熱轉換層分解並分離成兩部分，從而允許基材與透光支撐件分離，而無破損。
圖2係繪示根據此實施例之層壓體(層壓體B)的示意性截面圖。層壓體20包括透光支撐件12、光熱轉換層14、設置於光熱轉換層14上之接合層22、及設置於接合層22上之待研磨之基材24，且光熱轉換層14及待研磨之基材24係藉由接合層22彼此接合。
可使用液體黏著劑形成接合層。液體黏著劑之實例包括橡膠系黏著劑，其中將橡膠、彈性體、或類似者溶於溶劑中；單組分熱固性黏著劑，其具有環氧樹脂或胺甲酸酯樹脂作為基底；雙組分混合反應性黏著劑，其具有環氧樹脂、胺甲酸酯樹脂、或丙烯酸樹脂作為基底；熱熔融黏著劑；紫外線(UV)可固化或電子束可固化黏著劑，其具有丙烯酸樹脂或環氧樹脂作為基底；及水可分散黏著劑。其中，可合適地使用UV可固化黏著劑。
接合層可係雙面黏著劑膠帶或雙面黏著劑膜，其中具有或不具有支撐件。支撐件之實例包括塑膠膜、紙、及非織造織物。用於雙面黏著劑膠帶及雙面黏著劑膜之黏著劑之實例包括含有丙烯酸樹脂、胺甲酸酯樹脂、或天然橡膠作為主要組分之黏著劑。
當將基材與透光支撐件分離時，基材通常係以附接接合層之狀態獲得。因此，所欲的是可容易地將接合層自基材剝離。接合層具有足以將基材固定至透光支撐件之黏著力(固持力)，但所欲地具有足夠低的黏著力，以在熱處理之後剝離。
接合層之厚度較佳地係使得基材表面之不均勻性被吸收，並確保程序(諸如背面研磨)所需之厚度均勻性及剝離接合 層所需之撕裂強度。當使用化學溶液移除接合層時，接合層對撕裂強度沒有特別要求。在一個實施例中，接合層之厚度係約3μm或更大、或約10μm或更大、且約150μm或更小、或約100μm或更小。
待研磨之基材之實例包括含有第III族至第V族化合物半導體(諸如矽(Si)、鍺(Ge)、矽鍺(SiGe)、碳化矽(SiC)、或砷化鎵(GaAs))或第II族至第VI族化合物半導體(諸如硫化鋅(ZnS))之基材。待研磨之基材可具有半導體晶圓之形狀，且可在與接合層接觸之表面上形成結構，諸如電路圖案。在一個實施例中，設想將待研磨之基材在層壓體之狀態下藉由背面研磨薄化。其他待研磨之基材之實例包括晶體晶圓、藍寶石、玻璃、及石英。
在待研磨之基材係具有電路圖案之半導體晶圓的情況下，電路可能被輻射能量(諸如穿過透光支撐件、光熱轉換層、及接合層到達半導體晶圓的雷射光)損傷。為了避免此類損傷，可在形成層壓體之任一層中包括吸收具有輻射能量波長之光的染料或反射該光的顏料，或可進一步在光熱轉換層與半導體晶圓之間提供含有此類染料或顏料之層。吸收雷射光的染料之實例包括具有接近待使用之雷射光之波長的吸收峰之染料，諸如酞青染料及花青染料。反射雷射光的顏料之實例包括無機白色顏料，諸如氧化鈦。
可例如藉由以下方法產生層壓體B。將液體黏著劑施加至層壓體A之光熱轉換層之表面及待研磨之基材之非研磨側上之待研磨之基材之表面中之一或兩者。將光熱轉換層及基材用其間插 置之液體黏著劑彼此接合，並加熱或用穿過透光支撐件之紫外線輻照以固化液體黏著劑，藉此形成接合層。因此，可製造具有圖2中所繪示之結構的層壓體B。層壓體之形成所欲地係在真空下執行，以防止層之間混入空氣。
根據一個實施例，一種用於製造薄化基材之方法包括製備層壓體B；研磨該待研磨之基材，直到該待研磨之基材具有所欲厚度；用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將具有該接合層之該經研磨之基材及該透光支撐件彼此分離；及可選地自該經研磨之基材移除該接合層。
圖3係根據一個實施例之用於製造薄化基材之方法的解釋性圖。圖3(a)繪示層壓體20(層壓體B)。如圖3(b)中所繪示，將待研磨之基材24研磨而被薄化。如圖3(c)中所繪示，將光熱轉換層14用輻射能量(諸如雷射光)(由向上箭頭指示)光熱轉換穿過透光支撐件12輻照，以分解光熱轉換層14。在圖3(c)中，光熱轉換層14係在虛線位置分離成兩部分。如圖3(d)中所繪示，將具有接合層22之經研磨之薄化基材25及透光支撐件(未繪示)分離。如圖3(e)中所繪示，將接合層22自經研磨之薄化基材25移除，以獲得薄化基材25。
待研磨之基材之研磨可使用研磨裝置執行，研磨裝置包括能夠抽吸並固定待研磨物體的基座、心軸、可旋轉地安裝在心軸之下端部分上的磨輪。層壓體B之透光支撐件側係安裝在研磨裝置之基座上，且層壓體B被吸住並固定至基座。之後，藉由使旋 轉磨輪與層壓體B接觸同時向層壓體B供應水流而研磨待研磨之基材。可執行研磨直到待研磨之基材之厚度係約150μm或更小、較佳地約50μm或更小、且更佳地約25μm或更小。
可使用雷射光執行輻射能量之輻照。雷射光之實例包括YAG雷射(波長1064nm)、第二諧波YAG雷射(波長532nm)、半導體雷射(波長780至1300nm)、KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)、F2準分子雷射(波長157nm)、XeCl雷射(波長308nm)、XeF雷射(波長351nm)、及固態UV雷射(波長355nm)。輻射能量之輻照可藉由使用由高壓汞燈產生之紫外線(波長254nm或更長且436nm或更短)執行，例如g射線(波長436nm)、h射線(波長405nm)、或i射線(波長365nm)。
輻射能量之輻照可在經研磨層壓體被吸住並固定至固定台上的狀態下執行，使得透光支撐件係在上表面上。當使用雷射光時，雷射光之焦深所欲地深達約30μm或更大，以將基材及透光支撐件穩定地分離。雷射輸出可係0.3W至100W，掃描速度可係0.1至40m/sec，且光束直徑可係5μm至300μm。可藉由增加雷射輸出以增加掃描速度來增加處理速度。當雷射輸出有邊限時，可藉由增加光束直徑及減少掃描次數來增加處理速度。所欲的是雷射光之掃描係自經研磨層壓體之末端部分執行，而無間隙。例如，雷射光可自末端部分在基材之切線方向上線性地且往復地掃描，或可自末端部分朝向中心螺旋地掃描。
在藉由用輻射能量輻照分解光熱轉換層之後，使用真空吸取器(vacuum pickup)或類似者將透光支撐件與經研磨基材分離。
必要時，在將透光支撐件與經研磨基材分離之後，將接合層自經研磨基材移除。為了移除接合層，可使用接合層移除黏著劑膠帶，其能夠在膠帶與接合層之間形成較經研磨基材與接合層之間的黏著力高的黏著力。將接合層移除黏著劑膠帶接合至接合層上，且可將接合層自經研磨基材剝離。替代地或額外地，可使用溶劑清潔接合層。溶劑之實例包括丙酮、甲基乙基酮、N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、N-甲基琥珀醯亞胺、二甲基呋喃、甲苯、N,N’-二甲基乙醯胺、參(二甲胺基)氧化膦、二甲基亞碸、及γ-丁內酯。
在研磨步驟之後，必要時可執行諸如以下之步驟：化學機械研磨(CMP)、樹脂模製、蝕刻(諸如濕式蝕刻及乾式蝕刻)、氣相沉積、物理氣相沉積(PVD)(諸如濺鍍)、化學氣相沉積(CVD)、電鍍(諸如電解電鍍及無電鍍)、藉由微影蝕刻之圖案形成、及在矽晶圓表面上之氧化物膜形成。在研磨步驟之後，可執行切割，以在輻射能量輻照前或在接合層移除步驟之後將薄化基材分離成複數個小塊。當薄化基材係半導體晶圓時，小塊係半導體晶片。必要時可使用切割膠帶、晶粒框架、及晶粒接合膠帶執行切割步驟。
第三實施例之層壓體(層壓體C)包括透光支撐件、光熱轉換層、設置於光熱轉換層上之圖案化金屬層、設置於金屬層上之圖案化絕緣層、設置於絕緣層上或上方之半導體裝置、及覆蓋半導體裝置之密封材料。
圖4係繪示根據此實施例之層壓體(層壓體C)的示意性截面圖。層壓體30包括透光支撐件12、光熱轉換層14、設置於光熱轉換層14上之圖案化金屬層32、設置於金屬層32上之圖案化絕緣層34、設置於絕緣層34上或上方之半導體裝置36、及覆蓋半導體裝置36之密封材料38。在圖4中，重分佈層(RDL)係形成有圖案化金屬層32及圖案化絕緣層34，且半導體裝置36係經由凸塊362電氣連接至金屬層32。
圖案化金屬層可使用製造半導體裝置中使用之導體形成。導體之實例包括金屬(諸如鋁、銅、鈦、鎳、金、及銀)及合金(諸如銀錫合金)。在一個實施例中，圖案化金屬層係在重分佈層(RDL)中之佈線，其用於將半導體裝置(半導體晶片)之信號發送至佈線基板，且較佳地包括銅。在一個實施例中，圖案化金屬層之一部分具有通過圖案化絕緣層電氣連接至半導體裝置之暴露部分。
圖案化絕緣層可使用製造半導體裝置中使用之絕緣體形成。絕緣體之實例包括有機材料(諸如聚醯亞胺樹脂)及無機材料(諸如氧化矽及氮化矽)。在一個實施例中，圖案化絕緣層與 圖案化金屬層一起構成重分佈層(RDL)。圖案化絕緣層可具有與光熱轉換層接觸的區域。
半導體裝置之實例包括積體電路(諸如IC或LSI)、離散半導體(諸如高頻電晶體或高頻二極體)、及光學半導體(諸如發光二極體(LED)、雷射二極體、或成像元件)。半導體裝置可呈矽晶圓或SOI基材(其上形成複數個半導體晶片)之形式。
密封材料之實例包括在製造半導體裝置中已知的模製化合物，包括環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、及類似者。除了樹脂之外，密封材料可含有諸如球形二氧化矽之填料。
圖5係用於製造圖4中所繪示之第三實施例之層壓體(層壓體C)之方法的解釋性圖。圖5(a)繪示層壓體10(層壓體A)。如圖5(b)中所繪示，在光熱轉換層14上形成圖案化金屬層32及圖案化絕緣層34。圖案化金屬層32及圖案化絕緣層34可使用已知的半導體程序技術形成，例如微影蝕刻、氣相沉積、物理氣相沉積(PVD)(諸如濺鍍)、電鍍(諸如電解電鍍或無電鍍)、及蝕刻(諸如濕式蝕刻或乾式蝕刻)。如圖5(c)中所繪示，半導體裝置36係使用尖端貼片機(tip mounter)或類似者設置，使得凸塊362係與圖案化金屬層32之暴露部分電性接觸。如圖5(d)中所繪示，將半導體裝置36用密封材料38覆蓋並密封。將密封材料38加熱至例如130℃至170℃，並壓縮模製。以此方式，獲得層壓體30。
根據一個實施例，一種用於製造半導體晶片之方法包括：製備該層壓體C；用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱 轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將該金屬層及該透光支撐件彼此分離；及可選地自該金屬層之表面移除該光熱轉換層之殘餘物。此製造方法係RDL第一程序之一部分。
圖6係根據一個實施例之用於製造半導體晶片之方法的解釋性圖。如圖6(a)中所繪示，將光熱轉換層14用輻射能量(諸如雷射光)(由向上箭頭指示)穿過層壓體30(層壓體C)之透光支撐件12輻照，以分解光熱轉換層14。在圖6(a)中，光熱轉換層14係在虛線位置分離成兩部分。如圖6(b)中所繪示，將金屬層32及透光支撐件(未繪示)分離。如圖6(c)中所繪示，將光熱轉換層14之殘餘物自金屬層32之表面移除，以獲得半導體晶片50。
可以與上述用於製造薄化基材之方法相同的方式執行輻射能量之輻照及金屬層及透光支撐件之分離。
在將透光支撐件與金屬層分離之後，必要時將光熱轉換層之殘餘物自金屬層之表面移除，且必要時自絕緣層之表面移除。可使用黏著劑膠帶移除光熱轉換層之殘餘物。黏著劑膠帶可黏附以與光熱轉換層之殘餘物接觸，且可將殘餘物自金屬層之表面剝離。替代地或額外地，可洗掉光熱轉換層之殘餘物。清潔劑之實例包括氟化氫水溶液、氫氧化鉀水溶液、及氫氧化四甲銨水溶液。在洗滌期間，可將清潔劑加熱至例如40℃至80℃。
根據第四實施例之層壓體(層壓體D)包括透光支撐件、光熱轉換層、設置於光熱轉換層上之接合層、及設置於接合層上之半導體基材。半導體基材包括：絕緣層，其設置於半導體基材 與接合層相對的一側之表面上；及一個或複數個導電連接，其通過絕緣層電氣連接至半導體基材。
圖7係繪示根據此實施例之層壓體(層壓體D)的示意性截面圖。層壓體40進一步包括透光支撐件12、光熱轉換層14、設置於光熱轉換層14上之接合層42、及設置於接合層42上之半導體基材44。半導體基材44包括：絕緣層442，其設置於半導體基材44與接合層42相對的一側之表面上；及一個或複數個導電連接444，其穿過絕緣層442並電氣連接至半導體基材44。
接合層係如針對第二實施例之層壓體(層壓體B)所述。
半導體基材之實例包括矽晶圓(其上形成複數個半導體晶片)及SOI基材。半導體晶片包括例如積體電路(諸如IC或LSI)或成像元件(諸如CCD)。
絕緣層及導電連接可使用已知的半導體程序技術形成，例如微影蝕刻、氣相沉積、物理氣相沉積(PVD)(諸如濺鍍)、電鍍(諸如電解電鍍或無電鍍)、及蝕刻(諸如濕式蝕刻或乾式蝕刻)。在一個實施例中，絕緣層包括氧化矽(SiO2)或聚醯亞胺樹脂。在一個實施例中，導電連接包括銅。
可例如藉由以下方法產生層壓體D。將液體黏著劑施加至層壓體A之光熱轉換層之表面及半導體基材之表面(與形成絕緣層及導電連接之側相對的一側)中之一或兩者。將光熱轉換層及半導體基材用其間插置之液體黏著劑彼此接合，並加熱或用穿過透 光支撐件之紫外線輻照以固化液體黏著劑，藉此形成接合層。因此，可製造具有圖7中所繪示之結構的層壓體D。層壓體之形成所欲地係在真空下執行，以防止層之間混入空氣。
根據一個實施例，一種用於製造半導體基材層壓體之方法包括：製備該層壓體D；製備第二半導體基材，該第二半導體基材包括設置於該第二半導體基材之表面上的第二絕緣層、及通過該第二絕緣層電氣連接至該第二半導體基材的一或多個第二導電連接；形成半導體基材層壓體，其中藉由使該半導體基材之該導電連接及該第二半導體基材之該第二導電連接面向彼此，並將該半導體基材及該第二半導體基材熱壓接合，將該導電連接及該第二導電連接彼此接合，且將該絕緣層及該第二絕緣層彼此接合；用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將包括該接合層之該半導體基材層壓體與該透光支撐件分離；及可選地自該半導體基材層壓體之表面移除該接合層。此製造方法係一種混成接合(hybrid bonding)。
圖8係根據此實施例之用於製造半導體基材層壓體之方法的解釋性圖。圖8(a)繪示層壓體40(層壓體D)及第二半導體基材64。第二半導體基材64包括設置於其表面上之第二絕緣層642、及一個或複數個第二導電連接644，該等第二導電連接穿過第二絕緣層642並電氣連接至第二半導體基材64。層壓體40中所包括之半導體基材44之導電連接444面向第二半導體基材64之第二導電連接644。在圖8(b)中，將半導體基材44及第二半導體基材64熱 壓接合。因此，導電連接444及第二導電連接644係彼此接合，且絕緣層442及第二絕緣層642係彼此接合。如圖8(c)中所繪示，將光熱轉換層14用輻射能量(諸如雷射光)(由向上箭頭指示)穿過透光支撐件12輻照，以分解光熱轉換層14。在圖8(c)中，光熱轉換層14係在虛線位置分離成兩部分。如圖8(d)中所繪示，將具有接合層14之半導體基材層壓體及透光支撐件(未繪示)分離。如圖8(e)中所繪示，將接合層22自半導體基材層壓體之表面移除，以獲得半導體基材層壓體70。
可使用與層壓體D中之半導體基材相同者作為第二半導體基材。
可在300℃至450℃之溫度及200至400MPa之壓力之條件下將半導體基材及第二半導體基材熱壓接合20分鐘至60分鐘。
在一個實施例中，半導體基材之絕緣層及導電連接、及第二半導體基材之第二絕緣層及第二導電連接係藉由CMP方法(鑲嵌方法)形成，其使用銅形成導電連接及第二導電連接，並使用氧化矽(SiO2)膜形成絕緣層及第二絕緣層。在CMP步驟中，由於銅之蝕刻速率高於氧化矽之蝕刻速率，故在CMP步驟之後，銅表面自周圍氧化矽絕緣層之表面略微凹陷(碟形化(dishing))。此外，低於周圍氧化矽絕緣層表面之銅表面在熱壓接合步驟中有利地作用於絕緣層與第二絕緣層之間的可靠接合。銅之熱膨脹係數係大於氧化矽之熱膨脹係數。因此，銅在熱壓接合步驟期間膨脹，導電連接 及第二導電連接彼此接觸，且在接觸部分發生銅的相互擴散，且藉此填充由銅表面上之凹槽形成的間隙，且導電連接及第二導電連接係通過氧化物膜及銅表面上之雜質彼此電氣連接。此外，在熱壓接合步驟中，當氧化矽之縮合反應在高溫環境下繼續進行時，同時將絕緣層及第二絕緣層接合。
可以與上述用於製造薄化基材之方法相同的方式執行輻射能量之輻照及半導體基材層壓體及透光支撐件之分離。
將接合層自半導體基材層壓體之表面移除可以類似於上述用於製造薄化基材之方法執行。
本揭露之光熱轉換層油墨組成物及層壓體可用於各種應用中，包括暫時固定應用。具體而言，光熱轉換層油墨組成物及層壓體可合適地用於製造：高密度安裝之堆疊型晶片尺寸封裝(chip size package,CSP)；需要具有高功能性及高速度之直通型CSP；需要具有改善的散熱效率、電氣特徵、及穩定性之超薄化合物半導體(諸如GaAs)；及使用大晶圓(諸如16吋矽晶圓)之半導體晶片。
實例
在以下實例中，說明本揭露之特定實例，但本發明並不限於此。除非另有說明，否則所有份數及百分比皆以質量計。數值基本上包括由於測量原理及測量裝置的誤差。數值係由已經正常捨入處理的有效數字所指示。
在實例及比較例中使用之材料、試劑、及類似者係顯示於表1中。
Figure 111150163-A0202-12-0035-1
1. UV可固化液體黏著劑之製備
將Light acrylate 1.6HX-A及Omnirad(商標名稱)369置於耐光塑膠瓶中並攪拌，直到Omnirad(商標名稱)369完全溶解。之後，將UV-3300B置於塑膠瓶中並攪拌，以製備UV可固化液體黏著劑。
UV可固化液體黏著劑之配方係顯示於表2中。
Figure 111150163-A0202-12-0036-2
2.光熱轉換層油墨組成物之製備
將表3中所示之組分使用珠磨機(實例1至實例6及比較例3)或磁力攪拌器(比較例1及比較例2)混合，以製備實例1至實例6及比較例1至比較例3之光熱轉換層油墨組成物。
Figure 111150163-A0202-12-0037-3
3.耐熱性測試
使用線棒將實例1至實例6及比較例3之光熱轉換層油墨組成物之各者施加至寬度500mm×長度700mm×厚度1mm之玻璃基材，並在180℃下加熱1小時，以形成光熱轉換層。接下來，將光熱轉換層用剃刀片刮下以獲得粉末。將所獲得之粉末保持在環境氣氛中5小時並秤重。在秤重之後，將粉末在350℃下在空氣中加熱處理1小時，接著再次將粉末保持在環境氣氛中5小時並秤重。質量保持率係由以下方程式計算。結果係顯示於表4中。
[方程式1]質量保持率(%)=熱處理之後光熱轉換層粉末之質量(g)/熱處理之前光熱轉換層粉末之質量(g)
Figure 111150163-A0202-12-0038-4
4.耐化學性測試
使用線棒將實例1至實例6及比較例3之光熱轉換層油墨組成物之各者施加至寬度200mm×長度700mm×厚度1mm之玻璃基材，並在180℃下加熱1小時，以形成厚度0.5μm之光熱轉換層。將光熱轉換層之光學密度在600nm之波長下調整至1.5。在 玻璃罐中根據表5中所示之溫度及時間，將塗佈有光熱轉換層之玻璃基材浸沒於N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、9.7質量%硫酸水溶液、10質量%氫氧化鉀水溶液、或氫氧化四甲銨(TMAH)/水/二甲基亞碸(DMSO)=5/15/80(質量比率)之混合溶劑中。目視觀察各個樣本之狀態。結果係顯示於表5中。
Figure 111150163-A0202-12-0040-5
5.雷射分離測試
使用直徑154mm×厚度800μm之盤狀玻璃基材作為透光支撐件，並使用直徑152mm×厚度750μm之矽晶圓作為半導體裝置晶圓模型。使用旋轉塗佈機將實例1至實例6及比較例1至比較例3之光熱轉換層油墨組成物之各者施加至玻璃基材上，在40℃下加熱3分鐘，接著在250℃進一步加熱1小時，以形成光熱轉換層。將光熱轉換層之光學密度在600nm之波長下調整至1.0。使用旋轉塗佈機將UV可固化液體黏著劑類似地施加至矽晶圓上。使用塗佈及接合設備WSS 8101 M(Tazmo Co.,Ltd.,Okayama-shi,Okayama,Japan)將玻璃基材及矽晶圓彼此接合，接著用紫外線自玻璃基材側輻照，以固化UV可固化液體黏著劑，藉此獲得層壓體。層壓體具有玻璃基材/光熱轉換層/接合層/矽晶圓之構形，光熱轉換層之厚度係0.9μm，且接合層之厚度係50μm。
將切割膠帶及切割框架設置於層壓體之矽晶圓上，且將層壓體轉移至支撐件剝離裝置TWS(Tazmo Co.,Ltd.,Okayama-shi,Okayama,Japan)之載台上，並藉由真空裝置從下方減壓，以將層壓體吸附並固定於載台上。在6.0W之雷射輸出、100μm之光束直徑、100μm之掃描間距、及1.0m/sec之雷射掃描速度之條件下，使用YAG雷射(波長：1064nm)自層壓體之玻璃基材側執行雷射輻照。雷射光係自層壓體之邊緣部分以切線方向線性地往復運動，以輻照層壓體之整個表面。將抽吸裝置附接至經雷射輻照之層壓體 之玻璃基材，且用手確認玻璃基材及矽晶圓是否容易分離。結果係顯示於表6中。
Figure 111150163-A0202-12-0043-6
對於所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的是，在不偏離本發明之範疇及精神的情況下，可對本發明作出各種修改及變化。
10:層壓體
12:透光支撐件
14:光熱轉換層/接合層

Claims (19)

  1. 一種光熱轉換層油墨組成物，其包含：
    光吸收劑，其具有熱分解性；及
    黏合劑或其前驅物，
    其中該黏合劑或其前驅物含有有機矽酸鹽部分縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。
  2. 如請求項1之光熱轉換層油墨組成物，其中該有機矽酸鹽部分縮合物含有正矽酸四乙酯。
  3. 如請求項1之光熱轉換層油墨組成物，其中該鹼金屬矽酸鹽含有矽酸鉀或矽酸鋰中之至少一者。
  4. 如請求項3之光熱轉換層油墨組成物，其中該鹼金屬矽酸鹽含有矽酸鉀。
  5. 如請求項1之光熱轉換層油墨組成物，其中該光吸收劑含有碳黑粒子。
  6. 如請求項5之光熱轉換層油墨組成物，其中該等碳黑粒子之平均一次粒徑係10nm至400nm。
  7. 如請求項5之光熱轉換層油墨組成物，其中該等碳黑粒子包 括親水性碳黑粒子。
  8. 如請求項1之光熱轉換層油墨組成物，其進一步包含木質素磺酸或其鹽。
  9. 如請求項1之光熱轉換層油墨組成物，其進一步包含透明填料。
  10. 如請求項1之光熱轉換層油墨組成物，其中以固體含量之體積計，該黏合劑及其前驅物之總含量係30vol%至80vol%。
  11. 如請求項1之光熱轉換層油墨組成物，其中黏度係3mPa．s至200mPa．s。
  12. 一種層壓體，其包含：
    透光支撐件；及
    光熱轉換層，其含有光吸收劑及黏合劑，該光吸收劑具有熱分解性及黏合劑，
    其中該黏合劑含有有機矽酸鹽縮合物或鹼金屬矽酸鹽中之至少一者。
  13. 如請求項12之層壓體，其中該透光支撐件係玻璃。
  14. 如請求項12之層壓體，其進一步包含：
    接合層，其設置於該光熱轉換層上；及
    待研磨之基材，其設置於該接合層上，
    其中該光熱轉換層及該待研磨之基材係藉由該接合層接合。
  15. 一種用於製造薄化基材之方法，該方法包含：
    製備如請求項14所述之層壓體；
    研磨該待研磨之基材，直到該待研磨之基材具有所欲厚度；
    用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將包括該接合層之該經研磨之基材與該透光支撐件分離；及
    可選地自該經研磨之基材移除該接合層。
  16. 如請求項12之層壓體，其進一步包含：
    圖案化金屬層，其設置於該光熱轉換層上；
    圖案化絕緣層，其設置於該金屬層上方；
    半導體裝置，其設置於該絕緣層上或上方；及
    密封材料，其覆蓋該半導體裝置。
  17. 一種用於製造半導體晶片之方法，其包含：
    製備如請求項16之層壓體；
    用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將該金屬層與該透光支撐件分離；及
    可選地自該金屬層之表面移除該光熱轉換層之殘餘物。
  18. 如請求項12之層壓體，其進一步包含：
    接合層，其設置於該光熱轉換層上；及
    半導體基材，其設置於該接合層上，
    其中該半導體基材包括：絕緣層，其設置於該半導體基材與該接合層相對的一側之表面上；及一個或複數個導電連接，其通過該絕緣層電氣連接至該半導體基材。
  19. 一種用於製造半導體基材層壓體之方法，該方法包含：
    製備如請求項18之層壓體；
    製備第二半導體基材，該第二半導體基材包括設置於該第二半導體基材之表面上的第二絕緣層、及通過該第二絕緣層電氣連接至該第二半導體基材的一或多個第二導電連接；
    形成半導體基材層壓體，其中藉由使該半導體基材之該導電連接及該第二半導體基材之該第二導電連接面向彼此，並將該半導體基材及該第二半導體基材熱壓接合，將該導電連接及該第二導電連接彼此接合，且將該絕緣層及該第二絕緣層彼此接合；
    用輻射能量穿過該透光支撐件輻照該光熱轉換層，以分解該光熱轉換層，藉此將包括該接合層之該半導體基材層壓體與該透光支撐件分離；及
    可選地自該半導體基材層壓體移除該接合層。
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