TWI433906B - 用於晶粒接合應用之黏著組合物 - Google Patents
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Description
提供黏著組合物且更具體言之適用於晶粒接合製程的黏著組合物。黏著組合物在晶粒接合應用中展現極好黏著膜釋放及晶粒接合性質,同時亦展現無空隙覆蓋。
黏著組合物在許多工業應用中發揮突出作用。舉例而言,在電子工業中,面臨發現在切割及後續晶粒置放製程期間建立及接合晶粒之新穎及較好方式之漸增挑戰的封裝工程師通常依賴於黏著組合物以便在切割製程期間將矽晶圓緊固至切割基材並在晶粒置放期間將個別經切割晶片緊固至電路板或其他基材。已提出用於該等晶粒接合製程中之許多黏著組合物,包括在美國專利第7,162,110號(Kohinata等人)、美國專利第7,312,534號(Santos等人)及美國專利第7,176,044號(Forray等人)中之一或多者中描述之黏著組合物。
此等黏著劑通常包括可固化基礎組份及向組合物提供獨特性質的一或多種添加劑。舉例而言,已知添加劑在已進行晶粒置放之後改良傳導率、縮短固化時間並提供更強界面黏結。然而,此等黏著劑並未充分地解決與晶粒接合工業中之一些現行操作相關之特定問題。
舉例而言,由切割膠帶層及膠帶層上之黏著劑層組成之切割晶粒接合膜漸增地用於切割及晶粒接合製程中。在使用中,將經預切割之矽晶圓置放在該膜之黏著劑層上,完成晶圓及黏著劑層之切割,且使用習知晶粒拾取方法而自膜之膠帶層移除個別晶片晶粒。理想地,在切割製程期間亦切割之黏著劑層自切割膠帶轉移至晶片晶粒以使得晶片晶粒可隨後在無需首先將新黏著劑層施配於晶片晶粒上或另一位置處的情況下直接置放於該新置放位置處。
然而,由於當前用以形成此等切割晶粒接合膜中之黏著劑層的黏著劑之性質,並未始終進行黏著劑自切割膠帶層至晶片晶粒表面之充分轉移。此外,因為用於黏著劑層中之黏著劑由高分子量樹脂組成,所以該等黏著劑之流動性質時常不足以在用於晶粒接合之後續晶粒置放及固化步驟之後建立晶片晶粒與基材之間的無空隙黏結界面。
因此,仍需要包括提供優於當前已知之此等黏著組合物之獨特優點之添加劑的新穎黏著組合物,特定言之,在晶粒拾取製程期間較好地促進黏著劑層轉移至晶粒且允許在晶粒置放之後形成無空隙黏結的黏著劑。
在一項態樣中,提供一種黏著組合物,且特定言之,包括可固化樹脂組份、固化劑及包含親水性及疏水性片段之嵌段共聚物添加劑的黏著組合物,其中添加劑具有至少約40℃(諸如,介於約60與150℃之間)之玻璃轉移溫度。
在一項實施例中,嵌段共聚物添加劑中之疏水性片段與親水性片段之比為至少2:1,且在另一實施例中,此比在3:1與12:1之間。
在另一態樣中,親水性片段含有O或N原子,且在一項實施例中,親水性片段為酸酐,諸如,馬來酸酐。
在又一實施例中,疏水性片段包括至少一種聚烯烴,其實例包括乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯及苯乙烯。
在另一態樣中,提供一種包含可為矽晶圓之親水性基材及黏著組合物之組件。黏著組合物包括可固化樹脂組份、固化劑及嵌段共聚物添加劑,嵌段共聚物添加劑包含比為至少2個疏水性片段對每1個親水性片段之親水性及疏水性片段。
在另一態樣中,提供一種形成包含親水性基材及黏著組合物之組件的方法,該黏著組合物包括可固化樹脂組份、固化劑及嵌段共聚物添加劑,嵌段共聚物添加劑包含比為至少2個疏水性片段對每1個親水性片段之親水性及疏水性片段。
在另一態樣中,提供一種組合物,其包括:環氧化物組份;經矽烷改質之環氧化物組份;熱塑性胺基甲酸酯;及二胺基二苯基碸,該組合物可呈預塗覆之黏著劑之形式。
在另一態樣中,提供一種物質組成,其包括:由以下結構涵蓋之環氧化物組份作為組份(A):
其中Y可存在或可不存在且當Y存在時為直接鍵、CH2
、CH(CH3
)2
、C=O或S,此處R1
為烷基、烯基、羥基、羧基及鹵素,且此處x為1至4;由以下結構涵蓋之環氧官能化烷氧基矽烷作為組份(B):
其中R1
為含有環氧乙烷之部分且R2
為具有一至十個碳原子之烷基、或烷氧基取代之烷基、芳基或芳烷基;及組份(A)及(B)之反應產物作為組份(C)。
如本文中所用,諸如「左側」、「右側」、「內部」、「外部」、「以上」、「以下」、「頂部」、「底部」及其類似術語之空間或方向術語與本發明相關,如圖1中所示。然而,應瞭解,本發明可採取各種替代定向,因此,該等術語不被視為具限制性。此外,如本文中所用,在本說明書及申請專利範圍中所用之表示尺寸、物理特徵、製程參數、成份數量、反應條件及其類似物之所有數字應被理解為在所有情況中由術語「約」修飾。因此,除非相反地指示,否則在以下說明書及申請專利範圍中闡明之數值,係視本發明所欲獲得之性質而變化之近似值。至少且非欲限制均等論應用於申請專利範圍之範圍,每一數值應至少以所報導之有效數位之數目並藉由應用普通四捨五入技術來解釋。此外,本文中所揭示之所有範圍應被理解為包括開始及終止範圍值且涵蓋其中所包容之任何及所有子範圍。舉例而言,「1至10」之所述範圍應被視為包括介於最小值1與最大值10之間(且包括最小值1及最大值10)之任何及所有子範圍,亦即,開始於最小值1或1以上且終止於最大值10或10以下的所有子範圍,例如,5.5至10。
本發明提供一種物質組合物,且在一項特定實施例中,提供諸如用於晶粒接合應用中之黏著組合物。黏著組合物包括可固化樹脂組份、固化劑及包含親水性及疏水性片段之嵌段共聚物添加劑。本發明之嵌段共聚物添加劑藉由與諸如疏水性聚烯烴切割膠帶之疏水性基材相比,增加黏著組合物對於諸如親水性矽晶圓之親水性基材之親和力,而充當「釋放劑」。此效應使得本發明之黏著組合物尤其適宜用於晶粒接合工業。舉例而言,若本發明之黏著組合物用以在切割期間將經預切割之親水性晶圓緊固至疏水性切割膠帶,則在自切割膠帶移除個別晶粒後,黏著劑層將自切割膠帶轉移或釋放至晶片晶粒之表面。此情形允許晶片晶粒立即接合至另一基材上且消除隨後在該接合之前施配額外黏著劑層的需要。
為達成本申請案之目的,將親水性片段定義為可通常被描述為電荷極化或具極性且能夠與(例如)水分子氫鍵結之聚合物之部分。當用於描述基材時,親水性基材為在與諸如水之極性液體接觸後可潤濕的基材。疏水性片段為無極性或電荷中性且通常不能夠完全溶於極性溶劑中之聚合物部分。
如所述,本發明之黏著組合物包括可固化樹脂組份。可固化樹脂組份可為任何可固化樹脂,且合意地為經由諸如熱或輻射之能量之添加而固化至更強形式之熱固性聚合材料。尤其適用者為能夠經受部分固化(諸如,經由B分級製程)以形成呈增黏形式之部分反應產物之熱固性樹脂。適用之可固化樹脂之實例包括環氧化物、環硫化物、馬來醯亞胺、衣康醯亞胺、耐地醯亞胺、(甲基)丙烯酸酯、及其組合。
若樹脂組份經選擇以包括環氧化物,則可使用能夠部分固化或B分級之任何熱固性環氧樹脂,如本文中更詳細地論述。尤其適宜者為固體環氧樹脂且尤其為三或多官能性環氧樹脂。適用之環氧樹脂之非限制性實例包括自雙酚A、F或S、四甲基及/或聯苯及表氯醇、酚醛樹脂及其類似物衍生之固體環氧樹脂。異氰脲酸三甘油酯(「TGIC」)為尤其適宜的,其市售實例為由Nissan Chemical Industries,Ltd以商標TEPIC銷售之參(2,3-環氧基-丙基)異氰脲酸酯。亦適宜者為二環戊二烯(「DCPD」)環氧化物,其實例為購自Huntsman Chemical之Tactix556。亦可使用環氧樹脂之組合。
其他適用之環氧化物之實例包括由以下結構I及II涵蓋之環氧化物。
在結構I及II中,X可在結構I上存在至少一次(亦即,單取代、二取代或三取代)且自身可選自H或Dn
A,其中n可在0與1之間的範圍內,且至少一X為Dn
A。若D存在(亦即若n=1),則D可接合至環且可選自O、S或NH。A可接合至D(若存在)或直接接合至環(若D不存在,亦即n=0)。A可由以下結構III表示:
其中E可為選自H、具有1至20個碳原子、經鹵素、矽、羥基、腈、酯、醯胺或硫酸酯取代或未經其取代之可為直鏈、分支或環狀之烷基、烯基、炔基及/或烷氧基及/或芳基之成員。R可選自H、具有1至20個碳原子、經鹵素、氮、矽、羥基、腈、酯、醯胺或硫酸酯取代或未經其取代之可為直鏈、分支或環狀之烷基、烯基、炔基及/或烷氧基及芳基。
X1
可在結構II上存在至少一次(亦即,單取代、二取代或三取代)且自身可選自H或O=CDn
A,且至少一X1
為O=CDn
A,其中Dn
及A可如上文所定義。
另一合適環氧化物由上式涵蓋,
其中D及A可如上所述且可存在至少一次且亦可彼此呈a-β關係共同存在而接合至環原子。
因此特定環氧化物之實例包括(但不限於)以下式V-VII中涵蓋之環氧化物。
亦尤其適宜者為經矽烷改質之環氧化物。一種該經矽烷改質之環氧化物作為諸如雙酚A、E、F或S環氧化物或聯苯環氧化物之芳族環氧化物與環氧矽烷之反應產物而形成,其中環氧矽烷由結構VIII涵蓋:
其中R1
為含有環氧乙烷之部分,其實例包括2-(乙氧基甲基)環氧乙烷、2-(丙氧基甲基)環氧乙烷、2-(甲氧基甲基)環氧乙烷及2-(3-甲氧基丙基)環氧乙烷且R2
為具有一至十個碳原子之烷基或烷氧基取代之烷基、芳基或芳烷基。在一項實施例中,R1
為2-(乙氧基甲基)環氧乙烷且R2
為甲基。
用以製備經矽烷改質之環氧化物之芳族環氧化物的理想化結構包括
其中Y可存在或可不存在且當Y存在時為直接鍵、CH2
、CH(CH3
)2
、C=O或S,此處R1
為烷基、烯基、羥基、羧基及鹵素,且此處x為1至4。當然,當x為2至4時,芳族環氧化物之鏈增長型式亦預期由此結構涵蓋。
舉例而言,芳族環氧化物之鏈增長型式可由以下結構涵蓋
經矽烷改質之環氧化物亦可為芳族環氧化物、環氧矽烷、及芳族環氧化物與環氧矽烷之反應產物之組合。反應產物可自1:100至100:1之重量比(諸如,1:10至10:1之重量比)之芳族環氧化物及環氧矽烷製備。
除環氧化物之外,環硫化物亦為適宜的,無論該等環硫化物為完全或部分環硫化物,其限制條件為該等環硫化物呈固態。環硫化物可為市售的或容易自相應環氧化物經由已知合成方法製備。
馬來醯亞胺、耐地醯亞胺及衣康醯亞胺亦適用作可固化樹脂,包括分別具有以下結構IX、X及XI之彼等化合物:
其中m可在1至15之範圍內,p可在0至15之範圍內,每一R2
獨立地選自氫或低碳烷基,且J為包含有機或有機矽氧烷基團之單價或多價部分、及其兩者或兩者以上之組合。
呈固態之馬來醯亞胺、衣康醯亞胺及耐地醯亞胺之更特定代表包括與結構IX、X或XI對應之諸者,其中m在1至6之範圍內,p為0,R2
獨立地選自氫或低碳烷基,且J為選自烴基、經取代之烴基、含有雜原子之烴基、經取代之含有雜原子之烴基、伸烴基、經取代之伸烴基、含有雜原子之伸烴基、經取代之含有雜原子之伸烴基、聚矽氧烷、聚矽氧烷-聚胺基甲酸酯嵌段共聚物、及其兩者或兩者以上之組合的單價或多價基團,其視情況含有選自以下各者之連接子:共價鍵、-O-、-S-、-NR-、-O-C(O)-、-O-C(O)-O-、-O-C(O)-NR-、-NR-C(O)-、-NR-C(O)-O-、-NR-C(O)-NR-、-S-C(O)-、-S-C(O)-O-、-S-C(O)-NR-、-S(O)-、S(O)2
-、-O-S(O)2
-、-O-S(O)2
-O-、-O-S(O)2
-NR-、-O-S(O)-、-O-S(O)-O-、-O-S(O)-NR-、-O-NR-C(O)-、-O-NR-C(O)-O-、-O-NR-C(O)-NR-、-NR-O-C(O)-、-NR-O-C(O)-O-、-NR-O-C(O)-NR-、-O-NR-C(S)-、-O-NR-C(S)-O-、-O-NR-C(S)-NR-、-NR-O-C(S)-、-NR-O-C(S)-O-、-NR-O-C(S)-NR-、-O-C(S)-、-O-C(S)-O-、-O-C(S)-NR-、-NR-C(S)-、-NR-C(S)-O-、-NR-C(S)-NR-、-S-S(O)2
-、-S-S(O)2
-O-、-S-S(O)2
-NR-、-NR-O-S(O)-、-NR-O-S(O)-O-、-NR-O-S(O)-NR-、-NR-O-S(O)2
-、-NRO-S(O)2
-O-、R-O-S(O)2
-NR-、-O-NR-S(O)-、-O-NR-S(O)-O-、-O-NR-S(O)-NR-、-O-NR-S(O)2
-O-、-O-NR-S(O)2
-NR-、-O-NR-S(O)2
-、-O-P(O)R2
O-、-S-P(O)R2
-、-NR-P(O)R2
-,其中每一R獨立地為氫、烷基或經取代之烷基、及其任意兩者或兩者以上之組合。
如熟習此項技術者容易理解,當以上描述之單價或多價基團中之一或多者含有以上描述之連接子中之一或多者以形成馬來醯亞胺、耐地醯亞胺或衣康醯亞胺基團之「J」附加物時,可產生廣泛各種連接子,諸如,(例如)氧基烷基、硫代烷基、胺基烷基、羧基烷基、氧基烯基、硫代烯基、胺基烯基、羧基烯基、氧基炔基、硫代炔基、胺基炔基、羧基炔基、氧基環烷基、硫代環烷基、胺基環烷基、羧基環烷基、氧基環烯基、硫代環烯基、胺基環烯基、羧基環烯基、雜環、氧基雜環、硫代雜環、胺基雜環、羧基雜環、氧基芳基、硫代芳基、胺基芳基、羧基芳基、雜芳基、氧基雜芳基、硫代雜芳基、胺基雜芳基、羧基雜芳基、氧基烷基芳基、硫代烷基芳基、胺基烷基芳基、羧基烷基芳基、氧基芳基烷基、硫代芳基烷基、胺基芳基烷基、羧基芳基烷基、氧基芳基烯基、硫代芳基烯基、胺基芳基烯基、羧基芳基烯基、氧基烯基芳基、硫代烯基芳基、胺基烯基芳基、羧基烯基芳基、氧基芳基炔基、硫代芳基炔基、胺基芳基炔基、羧基芳基炔基、氧基炔基芳基、硫代炔基芳基、胺基炔基芳基或羧基炔基芳基、氧基伸烷基、硫代伸烷基、胺基伸烷基、羧基伸烷基、氧基伸烯基、硫代伸烯基、胺基伸烯基、羧基伸烯基、氧基伸炔基、硫代伸炔基、胺基伸炔基、羧基伸炔基、氧基伸環烷基、硫代伸環烷基、胺基伸環烷基、羧基伸環烷基、氧基伸環烯基、硫代伸環烯基、胺基伸環烯基、羧基伸環烯基、氧基伸芳基、硫代伸芳基、胺基伸芳基、羧基伸芳基、氧基烷基伸芳基、硫代烷基伸芳基、胺基烷基伸芳基、羧基烷基伸芳基、氧基芳基伸烷基、硫代芳基伸烷基、胺基芳基伸烷基、羧基芳基伸烷基、氧基芳基伸烯基、硫代芳基伸烯基、胺基芳基伸烯基、羧基芳基伸烯基、氧基烯基伸芳基、硫代烯基伸芳基、胺基烯基伸芳基、羧基烯基伸芳基、氧基芳基伸炔基、硫代芳基伸炔基、胺基芳基伸炔基、羧基芳基伸炔基、氧基炔基伸芳基、硫代炔基伸芳基、胺基炔基伸芳基、羧基炔基伸芳基、伸雜芳基、氧基伸雜芳基、硫代伸雜芳基、胺基伸雜芳基、羧基伸雜芳基、含有雜原子之二或多價環狀部分、含有氧基雜原子之二或多價環狀部分、含有硫代雜原子之二或多價環狀部分、含有胺基雜原子之二或多價環狀部分、含有羧基雜原子之二或多價環狀部分、二硫化物、磺醯胺及其類似物。
在另一實施例中,預期用於本發明之實務之馬來醯亞胺、耐地醯亞胺及衣康醯亞胺具有結構IX、X或XI,其中m在1至6之範圍內,p在0與6之間的範圍內,且J係選自:飽和直鏈烷基或分支烷基,其視情況含有視情況經取代之芳基部分作為烷基鏈上之取代基或作為烷基鏈之骨架之部分,且其中烷基鏈具有至多約20個碳原子;具有結構-(C(R3
)2
)d
-[Si(R4
)2
-O]f
-Si(R4
)2
-(C(R3
)2
)e
-、-(C(R3
)2
)d
C(R3
)-C(O)O-(C(R3
)2
)d
-[Si(R4
)2
-O]f
-Si(R4
)2
-(C(R3
)2
)e
-O(O)C-(C(R3
)2
)e
-或-(C(R3
)2
)d
-C(R3
)-O(O)C-(C(R3
)2
)d
-[Si(R4
)2
-O]f
-Si(R4
)2
-(C(R3
)2
)e
-C(O)O-(C(R3
)2
)e
-之矽氧烷,其中每一R3
獨立地為氫、烷基或經取代之烷基,每一R4
獨立地為氫、低碳烷基或芳基,d在1至10之範圍內,e在1與10之間的範圍內,且f在1至50之範圍內;具有以下結構之聚伸烷基氧化物:[(CR2
)r
-O-]f
-(CR2
)s
-(XII)其中每一R獨立地為氫、烷基或經取代之烷基,r在1與10之間,s在1與10之間,且f在1至50之範圍內;具有以下結構之芳族基團:
其中每一Ar為具有3個至10個範圍內之碳原子之單取代、二取代或三取代的芳族或雜芳族環,且Z為飽和直鏈伸烷基或分支伸烷基,其視情況含有飽和環狀部分作為伸烷基鏈上之取代基或作為伸烷基鏈之骨架之部分;具有以下結構之聚伸烷基氧化物:-[(CR2
)r
-O-]q
-(CR2
)3
-(XIV)其中每一R獨立地為氫、烷基或經取代之烷基,r在1與10之間,s在1與10之間,且q落入1至50之範圍內;具有以下結構之二或三取代之芳族部分:其中每一R獨立地為氫、烷基或經取代之烷基,t落入2至10之範圍內,u落入2至10之範圍內,且Ar為具有3個至10個範圍內之碳原子之單取代、二取代或三取代的芳族或雜芳族環;具有以下結構之芳族基團:
其中每一R獨立地為氫、烷基或經取代之烷基,t為2至10,k為1、2或3,g在1至約50之範圍內,每一Ar如上文所定義,E為-O-或-NR5
-,其中R5
為氫或低碳烷基,且W為直鏈或分支烷基、伸烷基、氧基伸烷基、酯或聚酯,具有結構-(C(R3
)2
)d
-[Si(R4
)2
-O]f
-Si(R4
)2
-(C(R3
)2
)e
-、-(C(R3
)2
)d
C(R3
)-C(O)O-(C(R3
)2
)d
-[Si(R4
)2
-O]f
-Si(R4
)2
-(C(R3
)2
)e
-O(O)C-(C(R3
)2
)e
-或-(C(R3
)2
)d
-C(R3
)-O(O)C-(C(R3
)2
)d
-[Si(R4
)2
-O]f
-Si(R4
)2
-(C(R3
)2
)e
-C(O)O-(C(R3
)2
)e
-之矽氧烷,其中每一R3
獨立地為氫、烷基或經取代之烷基,每一R4
獨立地為氫、低碳烷基或經取代之芳基,d及e各自為1至10,且f為1至50;具有以下結構之聚伸烷基氧化物:-[(CR2
)r
-O-]f
-(CR2
)s
-(XXII)其中每一R獨立地為氫、烷基或經取代之烷基,r及s各自在1至10之範圍內,且f為1至50,視情況含有選自羥基、烷氧基、羧基、腈、環烷基或環烯基之取代基;具有以下結構之胺基甲酸酯基團:R7
U-C(O)-NR6
-R8
-NR6
-C(O)-(O-R8
-O-C(O)NR6
-R8
-NR6
-C(O))v
-U-R8
-(XXIII)其中每一R6
獨立地為氫或低碳烷基,每一R7
獨立地為具有1至18個碳原子之烷基、芳基或芳基烷基,每一R8
為在鏈中具有至多約100個原子、視情況經Ar取代之烷基或烷氧基鏈,U為-O-、-S-、-N(R)-或-P(L)1,2
-,其中R如上文所定義,且其中每一L獨立地為==O、==S、-OR或-R,且v在0至50之範圍內;多環烯基;或其任意兩者或兩者以上之混合物。
用於本發明之尤其適宜之馬來醯亞胺化合物包括(例如)具有以下結構之馬來醯亞胺:
較佳馬來醯亞胺樹脂包括硬脂醯基馬來醯亞胺、油醯基馬來醯亞胺及二十二烷醯基馬來醯亞胺、1,20-雙馬來醯亞胺基-10,11-二辛基-二十烷(「X-BMI」)及其類似物、以及其組合。適用於本文中之其他馬來醯亞胺包括在美國專利第6,034,194號(Dershem)及第6,521,731號(Dershem)中揭示之馬來醯亞胺,該等專利之揭示內容以引用的方式明確地併入本文中。
適用作可固化樹脂之(甲基)丙烯酸酯可選自大量不同化合物。如本文中所用,術語(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯酸酯係關於單體及含有單體之組份同義使用。術語(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸、(甲基)丙烯酸、丙烯酸酯及(甲基)丙烯酸酯。
(甲基)丙烯酸酯組份可包含選自以下各者的一或多個成員:由下式代表之單體:
其中G為氫、鹵素或具有1至4個碳原子之烷基,R1
具有1至16個碳原子且為烷基、環烷基、烯基、環烯基、烷芳基、芳烷基或芳基,其視情況經矽烷、矽、氧、鹵素、羰基、羥基、酯、羧酸、尿素、胺基甲酸酯、胺甲酸酯、胺、醯胺、硫、磺酸酯或碸取代或雜有矽烷、矽、氧、鹵素、羰基、羥基、酯、羧酸、尿素、胺基甲酸酯、胺甲酸酯、胺、醯胺、硫、磺酸酯或碸;由下式代表之丙烯酸胺基甲酸酯或丙烯酸醯脲酯:
其中G為氫、鹵素或具有1至4個碳原子之烷基,R8
表示經由其於-O-原子及-X-原子或基團處指示之一或多個碳原子而鍵結之二價脂族、環脂族、芳族或芳脂族基團,X為-O-、-NH-或-N(烷基)-,其中烷基具有1至8個碳原子,z為2至6,且R9
為經由其一或多個碳原子而鍵結至一或多個NH基團之z價環脂族、芳族或芳脂族基團;及選自聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、四氫呋喃二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、或其組合之二或三(甲基)丙烯酸酯。
合適可聚合(甲基)丙烯酸酯單體包括三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇單羥基五(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯及二環氧化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯。
另外,可使用單官能性(甲基)丙烯酸酯單體,包括四氫呋喃(甲基)丙烯酸酯及二(甲基)丙烯酸酯、香茅基(甲基)丙烯酸酯、羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、四氫二環戊二烯基(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇(甲基)丙烯酸酯及其組合。
當然,亦可使用(甲基)丙烯酸化聚矽氧,只要聚矽氧骨架不太大以致於當進行固化時最小化(甲基)丙烯酸酯之效應。
適用於本文中之其他(甲基)丙烯酸酯包括在美國專利第6,211,320號(Dershem)中揭示之低黏度丙烯酸酯,該專利之揭示內容以引用的方式明確地併入本文中。
黏著組合物亦包括固化劑,諸如熱固化催化劑或輻射固化光引發劑。固化劑應以可固化樹脂組份之總重量計1 wt%與30 wt%之間的量包括在黏著組合物中。
可將熱固化催化劑包括在組合物中以降低進行固化之溫度或當選擇合適溫度條件以進行固化時促進固化程度。熱固化催化劑可選自自由基催化劑、陰離子固化劑、陽離子固化劑、及其組合。舉例而言,自由基催化劑可選自過氧化物、偶氮化合物、及其組合。尤其適宜之過氧化物催化劑包括過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲醯、過氧化2-丁酮、過苯甲酸第三丁基酯、過氧化二第三丁基、2,5-雙(第三丁基過氧基)-2,5-二甲基己烷、雙(第三丁基過氧基異丙基)苯及氫過氧化第三丁基,且偶氮化合物包括2,2'-偶氮雙(2-甲基丙腈)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)及1,1'-偶氮雙(環己烷甲腈)。
此等自由基催化劑之市售實例包括由Akzo Nobel推銷之自由基催化劑,諸如,以下過氧化物:dl-異丁醯基過氧化物(CAS第3437-84-1號)、過氧基新癸酸異丙苯基酯(CAS第26748-47-0號)、過氧基二碳酸酯混合物(CAS第105-64-6號;第19910-65-7號;第78350-78-4號)、過氧基新癸酸2,4,2-三甲基戊基-2酯(CAS第51240-95-0號)、過氧基新庚酸異丙苯基酯(CAS第68299-16-1號)、過氧基二碳酸二第二丁基酯(CAS第19910-65-7號)、過氧基新癸酸第三丁基酯(CAS第26748-41-4號)、過氧基二碳酸二丁基酯(CAS第16215-49-9號)、過氧基二碳酸二鯨蠟基酯(CAS第26332-14-5號)、過氧基二碳酸二(4-第三丁基環己基)酯(CAS第15520-11-3號)、過氧基二碳酸二(2-乙基己基)酯(CAS第16111-62-9號)、過氧基二碳酸二肉豆蔻基酯(CAS第53220-22-7號)、過氧基新庚酸第三丁基酯(CAS第26748-38-9號)、過氧基特戊酸第三戊基酯(CAS第29240-17-3號)、過氧基特戊酸第三丁基酯(CAS第927-07-1號)、過氧化二(3,5,5-三甲基己醯)(CAS第3851-87-4號)、過氧化二月桂醯(CAS第105-74-8號)、過氧化二辛醯(CAS第762-16-3號)、過氧化二癸醯(CAS第762-12-9號)、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基過氧基)己烷(CAS第13052-09-0號)、過氧基-2-乙基己酸第三戊基酯(CAS第686-31-7號)、過氧基-2-乙基己酸第三丁基酯(CAS第3006-82-4號)、過氧化二苯甲醯(CAS第94-36-0號)、1,1-二(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷(CAS第6731-36-8號)、2,2-雙[4,4-二(第三丁基-過氧基-環己基)丙烷](CAS第1705-60-8號)、1,1-二(第三戊基過氧基)環己烷(CAS第15667-10-4號)、1,1-二(第三丁基過氧基)環己烷(CAS第3006-86-8號)、過氧基2-乙基己基碳酸第三戊基酯(CAS第70833-40-8號)、過氧基-3,5,5-三甲基己酸第三丁基酯(CAS第13122-18-4號)、過氧基-2-甲基苯甲酸第三丁基酯(CAS第22313-62-8號)2,2-二(第三丁基過氧基)丁烷(CAS第2167-23-9號)、過氧基異丙基碳酸第三丁基酯(CAS第2372-21-6號)、過氧基2-乙基己基碳酸第三丁基酯(CAS第34443-12-4號)、過氧基苯甲酸第三戊基酯(CAS第4511-39-1號)、過氧基乙酸第三丁基酯(CAS第107-71-1號)、4,4-二(第三丁基過氧基)戊酸丁基酯(CAS第995-33-5號)、過氧基苯甲酸第三丁基酯(CAS第614-45-9號)、過氧化二第三戊基(CAS第10508-09-5號)、過氧化二異丙苯(CAS第80-43-3號)、二(第三丁基過氧基異丙基)苯(CAS第25155-25-3號)、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷(CAS第78-63-7號)、過氧化第三丁基異丙苯(CAS第3457-61-2號)、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己炔-3(CAS第1068-27-5號)、過氧化二第三丁基(CAS第110-05-4號)、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三過氧烷(CAS第24748-23-0號)、氫過氧化1,1,3,3-四甲基丁基(CAS第5809-08-5號)、單氫過氧化二異丙苯(CAS第26762-93-6號)、氫過氧化異丙苯(CAS第80-15-9號)、氫過氧化第三丁基(CAS第75-91-2號)及氫過氧化第三戊基(CAS第3425-61-4號)及下列偶氮化合物2,2'-偶氮雙(異丁腈)(CAS第78-67-1號)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)(CAS第13472-08-7號)及1,1'偶氮雙(1-環己腈)(CAS第2094-98-6號)。
熱固化催化劑亦可為陰離子固化劑,諸如,廣泛描述為氮雜化合物、胺化合物、醯胺化合物、咪唑化合物、及其組合之固化劑。氮雜化合物之更特定實例包括:
1,5-二氮二環[4.3.0]壬-5-烯
1,8-二氮二環[5.4.0]十一-5-烯(「DBU」)
1,5,7-三氮二環[4.4.0]癸-5-烯 啶
1,4-二氮二環[2.2.2]辛烷
胺化合物之更特定實例包括脂族多元胺、芳族多元胺、脂環多元胺,諸如二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、二乙基胺基丙基胺、苄基二甲基胺、間二甲苯二胺、二胺基二苯基胺、喹喏啉、異佛爾酮二胺、薄荷烯二胺、及其組合。
醯胺化合物之更特定實例為官能化醯胺、氰胍。
咪唑化合物之更特定實例包括異咪唑、咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、丁基咪唑、2-十七碳烯基-4-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-十一碳烯基咪唑、1-乙烯基-2-甲基咪唑、2-十一基咪唑、2-十七基咪唑、2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-丙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-胍胺基乙基-2-甲基咪唑、咪唑及甲基咪唑之加成產物、咪唑及偏苯三酸之加成產物、2-正十七基-4-甲基咪唑、苯基咪唑、苄基咪唑、2-甲基-4,5-二苯基咪唑、2,3,5-三苯基咪唑、2-苯乙烯基咪唑、1-(十二基苄基)-2-甲基咪唑、2-(2-羥基-4-第三丁基苯基)-4,5-二苯基咪唑、2-(2-甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑、2-(3-羥基苯基)-4,5-二苯基咪唑、2-(對二甲基胺基苯基)-4,5-二苯基咪唑、2-(2-羥基苯基)-4,5-二苯基咪唑、二(4,5-二苯基-2-咪唑)-苯-1,4,2-萘基-4,5-二苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-對甲氧基苯乙烯基咪唑、及其組合。
熱固化催化劑亦可為陽離子固化劑,諸如,廣泛描述為有機酸、酸酐及路易斯酸之固化劑。有機酸包括酚、硫酚、硫醇、羧酸、及其組合。酸酐尤其包括六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、5-(2,5-二側氧基四氫)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、及其組合。路易斯酸包括在此項技術中被稱為路易斯酸之各種材料,其實例為膦、烷基鹵化物、亞磷酸酯、醚合三氟化硼及其類似物。
在特定商業應用需要藉由曝露於電磁波譜中之輻射來固化黏著組合物的情況下,光引發劑亦應包括於組合物中。應著眼於電磁波譜中之觸發固化之輻射範圍來選擇光引發劑。舉例而言,電磁波譜中之合適輻射範圍包括UV、UV/VIS、VIS、IR、電子束、X射線及微波輻射。
UV及UV/VIS光引發劑之代表性實例包括可自Ciba Specialty Chemicals,Tarrytown,NY以「IRGACURE」及「DAROCUR」商標購得之光引發劑,具體言之,「IRGACURE」184(1-羥基環己基苯基酮)、907(2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮)、369(2-苄基-2-N,N-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-1-丁酮)、500(1-羥基環己基苯基酮及二苯甲酮之組合)、651(2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮)、1700(雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基-2,4,4-三甲基戊基)膦氧化物及2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮之組合)及819[雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基膦氧化物]及「DAROCUR」1173(2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙烷)及4265(2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基-膦氧化物及2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮之組合);及可見光[藍色]光引發劑、dl-樟腦醌及「IRGACURE」784DC。當然,本文中亦可使用此等材料之組合。
本文中適用之其他光引發劑包括諸如甲基、乙基、丙基及丁基丙酮酸酯之烷基丙酮酸酯及諸如苯基、苄基之芳基丙酮酸酯、及其適當地經取代衍生物。
尤其良好適合用於本文中之光引發劑包括紫外線光引發劑,諸如,2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(例如,「IRGACURE」651)及2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙烷(例如,「DAROCUR」1173)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基膦氧化物(例如,「IRGACURE」819)及雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基-2,4,4-三甲基戊基)膦氧化物及2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮之紫外線/可見光引發劑組合(例如,「IRGACURE」1700)以及可見光引發劑雙([5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]鈦(例如,「IRGACURE」784DC)。
額外光引發劑可選自可自Sartomer,Inc.,Exton,Pa.以商標「ESACURE」及「SARCAT」購得之光引發劑。實例包括「ESACURE」KBl(二苯基乙二酮二甲基縮酮)、「ESACURE」EB3(安息香與丁基醚之混合物)、「ESACURE」TZT(三甲基二苯甲酮摻合物)、「ESACURE」KIP100F(羥基酮)、「ESACURE」KIP150(聚合羥基酮)、「ESACURE」KT37(「ESACURE」TZT與KIP150之摻合物)、「ESACURE」KT046(三苯膦氧化物、「ESACURE」KIP150及TZT之摻合物)及「ESACURE」X33[2-異丙基噻噸酮及4-異丙基噻噸酮、4-(二甲基胺基)苯甲酸乙基酯及「ESACURE」TZT之摻合物]。
當然,在一般熟習此項技術者認為合適時,可使用該等光引發劑之組合。
此外,光引發劑可為陽離子光引發劑,其能夠在本發明之組合物曝露於合適輻射條件後催化本發明之組合物之聚合。用於本發明之適宜陽離子光引發劑包括含有非親核性抗衡離子之三芳基鋶及二芳基錪鹽及芳基重氮鹽,其實例包括六氟磷酸4-甲氧基苯重氮鹽、四氟硼酸苯重氮鹽、氯化二苯基錪、六氟磷酸二苯基錪、六氟磷酸4,4-二辛基氧基二苯錪、四氟硼酸三苯基鋶、六氟磷酸二苯基甲苯基鋶、六氟砷酸苯基二甲苯基鋶及六氟銻酸二苯基-硫代苯氧基苯基鋶及可購自Sartomer者,諸如,「SARCAT」CD 1010[六氟銻酸三芳基鋶(在碳酸丙二酯中50%)]、「SARCAT」DC 1011[六氟磷酸三芳基鋶(在碳酸丙二酯中50%)]、「SARCAT」DC 1012(六氟銻酸二芳基錪)及「SARCAT」K185[六氟磷酸三芳基鋶(在碳酸丙二酯中50%)]。
本發明之黏著組合物亦包括嵌段共聚物添加劑,其輔助黏著組合物自疏水性基材轉移至親水性基材。
本發明之嵌段共聚物添加劑包括具有以下通式之包含疏水性及親水性片段或部分兩者之彼等嵌段共聚物:-[(R1
) v
-(R2
) w
] n
-(XXXII)其中每一R1
獨立地為疏水性烯烴,諸如,乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、3-甲基-1-戊烯或4-甲基-1-戊烯或可聚合疏水性芳烴,諸如,苯乙烯;每一R2
為親水性酸酐,諸如,馬來酸酐;v在1至12之範圍內;w為1至6;且n為1至50。
將具有展示於XXXII中之獨特結構之該添加劑併入至本發明之黏著組合物中導致黏著組合物與對於通常無極性之疏水性基材相比具有對於極性、親水性基材之更大親和力。該效應源自於添加劑分子內之通常經電荷極化且能夠進入至與極性基團佔優勢之另一基材、物質或巨分子之電荷相互作用中的親水性部分。如參看以下諸圖及實例之論述而變得更加清楚,此相互作用在晶粒接合製程之晶粒拾取階段期間變得尤其重要,在該晶粒拾取階段需要將黏著劑層吸引至半導體晶圓(其最常使用者為親水性的)以便限制必要的處理步驟。
較佳地,用於黏著組合物中之嵌段共聚物添加劑之玻璃轉移溫度(「Tg
」)將高於約40℃。在一項實施例中,嵌段共聚物添加劑之Tg
在約40℃與約155℃之間。
聚合物之Tg
為聚合物在冷卻時變脆或在加熱時變軟的溫度。更具體言之,其界定聚合物在冷卻時產生具有與結晶材料之性質相似之性質的玻璃狀結構的贗二級相轉移。高於Tg
時,聚合物變軟且能夠塑性變形而不破裂。雖然Tg
偶爾被描述為聚合物之「軟化溫度」,但是聚合物在低於Tg
之溫度下開始軟化並非為罕見的。此係因為,歸因於許多非結晶性聚合物之性質,聚合物之軟化可在一溫度範圍內進行而非突然地在單一溫度值下進行。Tg
通常指此範圍之中點,即使聚合物可在不同溫度下開始軟化亦如此。為達成本申請案之目的,聚合物之Tg
係指如藉由ASTM E-1356測定之值。
除在低於Tg
之溫度下變脆之外,與當聚合物加熱至高於其Tg
之溫度時相比,該聚合物亦通常變得更乾燥且黏性更少。與非黏性聚合物相比,黏性聚合物更易於在僅僅施加壓力後黏著於表面。併有具有高於40℃之Tg
且因此在此點下乾燥或僅微黏的共聚物添加劑的重要性將藉由以下論述而變得更顯而易見。
在一項實施例中,嵌段共聚物添加劑係由下式代表之苯乙烯馬來酸酐共聚物:
其中v、w及n如上文所定義。
苯乙烯馬來酸酐共聚物在此項技術中係熟知的且可自Sartomer Company,Inc.,Exton,PA以商標SMAEF80購得。苯乙烯馬來酸酐共聚物代表苯乙烯及馬來酸酐之共聚合產物且特徵在於苯乙烯及馬來酸酐部分之交替嵌段。在添加劑之此特定實施例中,苯乙烯部分代表疏水性片段且馬來酸酐部分代表親水性片段。
本發明之嵌段共聚物添加劑中之疏水性部分與親水性部分之比通常為2:1(疏水性:親水性)至12:1(疏水性:親水性),諸如,6:1至8:1。
嵌段共聚物添加劑可以黏著組合物之總重量計至多約50 wt%(理想地5 wt%至40 wt%)之量併入至黏著組合物中。
黏著組合物可進一步包括以組合物之總重量計在約10 wt%至90 wt%範圍內之填充劑。預期用於本發明之實務之填充劑可視情況為傳導性的(導電及/或導熱)。預期用於本發明之實務之導電填充劑包括(例如)銀、鎳、金、鈷、銅、鋁、石墨、銀塗佈之石墨、鎳塗佈之石墨、該等金屬之合金及其類似物、以及其混合物。本文中可使用粉末及碎片形式之填充劑兩者。在碎片形式中,填充劑可具有少於約2微米之厚度,且平面尺寸為約20至約25微米。本文中使用之碎片可具有約0.15至5.0 m2
/g之表面積及約0.4至約5.5 g/cc之振實密度。在粉末形式中,填充劑顆粒可具有約0.5至30微米之直徑,諸如,約20微米。
預期用於本文中之導熱填充劑包括(例如)氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金剛石、石墨、氧化鈹、氧化鎂、二氧化矽、氧化鋁及其類似物。
導電及/或導熱填充劑應藉由以螯合劑、還原劑、非離子潤滑劑或該等劑之混合物處理而致使大體上不含催化活性金屬離子。該處理描述於美國專利第5,447,988號(Dershem)中,該專利之全文明確地以引用的方式併入本文中。
視情況可使用既不導電亦不導熱之填充劑。可能需要該等填充劑賦予調配物某種其他性質,例如,固化組合物之降低之熱膨脹、降低之介電常數、改良之堅韌度、黏度及其類似性質。該等填充劑之實例包括全氟化烴聚合物(亦即,鐵氟龍)、熱塑性聚合物、熱塑性彈性體、雲母、熔融二氧化矽、玻璃粉末、間隔元件、聚(甲基)丙烯酸甲基酯粉末、聚醯胺粉末、聚甲基倍半矽氧烷粉末及其類似物。
可添加至黏著組合物之合適彈性體之實例包括丙烯酸系橡膠、丁二烯/丙烯腈橡膠、苯乙烯/丁二烯橡膠、布納橡膠、聚異丁烯、聚異戊二烯、天然橡膠、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯聚合物、乙烯丙烯酸酯橡膠、氟化橡膠、異戊二烯-丙烯腈聚合物、氯磺化聚乙烯及聚乙酸乙烯酯之均聚物。較佳地在黏著組合物經受固化之前添加此等彈性體。
黏著組合物可進一步含有其他添加劑,諸如,消泡劑、調平劑、染料及顏料。
溶劑亦可併入至黏著組合物中或在其製備期間使用。合適溶劑為無水有機溶劑,諸如,丙酮、2-丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氫呋喃、二噁烷、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、氯苯、二氯苯、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺或N-甲基吡咯啶酮。特定言之,丙酮、2-丁酮、四氫呋喃、乙酸乙酯或氯苯為適用的。
參看相同參考符號遍及若干視圖指相同部分的諸圖式,組件30描繪於圖1及2中。形成組件30之方法描述於圖3及4中。
一般而言,組件30包括半導體晶片晶粒20及可部分固化之黏著組合物層2。
晶片晶粒20藉由將晶圓切割或藉由鋸切而分段成為較小片段或塊而產生。晶圓之此等個別片段為所謂的晶片晶粒20。晶片晶粒20可由在此項技術中已知之任何材料構造。舉例而言,晶片晶粒20可由矽、鍺或其類似物構造,但最常見者為矽。晶片晶粒20亦可以能夠抑制環境腐蝕之鈍化材料塗佈。可在將晶圓切割成為個別晶粒20之前或之後完成晶片晶粒20之塗佈。
晶片晶粒20包括相對第一及第二表面,包括作為第一表面之晶片表面22及作為第二表面之接合表面24。在接合表面24上安置黏著劑層2。
黏著劑層2直接塗覆至接合表面24。可藉由在此項技術中已知之任何方法(包括噴墨印刷、模版印刷、絲網印刷或噴塗)完成此直接塗覆。塗覆方法應均勻地塗佈接合表面24。可在切割製程之前或之後完成將黏著劑層2塗覆至接合表面24之該直接塗覆。直接塗覆至晶片晶粒之黏著劑在此項技術中被稱為「預塗覆」黏著劑。
在將黏著劑層2直接塗覆至接合表面24後,可將黏著劑層2部分固化或B分級。適合於固化黏著劑層2之條件包括使黏著劑層2經受至少約100℃、但少於約300℃之溫度歷時約15分鐘至約70分鐘。
或者,黏著劑層2可首先塗覆至中間基材50,諸如,晶圓切割膠帶或膜或晶圓支撐膠帶或膜。具有塗覆至其上之黏著劑層2之該基材50之實例展示於圖2中。
在一項實施例中,中間基材50為聚烯烴膜,其實例包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丁烯、聚丁二烯、聚胺基甲酸酯、聚酯、聚醯胺、及其共聚物。聚烯烴膜可視情況為若干膜之層壓物。雖然不存在與聚烯烴膜之厚度有關之特定限制,但是其通常為約10至300 μm,諸如,約50至200 μm。
使用任何適當方法(包括滾軋、噴印或其類似方法)將黏著劑層2塗覆至聚烯烴膜之表面。若形成黏著劑層2之黏著組合物含有大量溶劑,則黏著劑層2及聚烯烴膜經受B分級製程,其自黏著組合物移除過量溶劑而不顯著地促進樹脂之固化。在約70與90℃之間得溫度下,典型B分級時間可為約1至約10分鐘。B分級之長度可視存在於黏著組合物中之溶劑之量以及所選溫度而變化。一旦完成此製程,黏著劑層2之質地便將呈膜狀。可接著在習知層壓條件下將黏著劑層2層壓至中間基材50之表面。組合聚烯烴膠帶與安置於其上之黏著劑層之類似產物在工業中被稱為2合1膠帶,其實例包括可購自Henkel之HysolQMI 5100/5200。
現參看圖3,將描述形成組件30之方法。將黏著劑層2塗覆至中間基材50以形成如上所述之2合1膠帶產物。接著,將預切割之晶圓10置放至黏著劑層2上且背面層壓製程將預切割之晶圓10附著至基材50,其中黏著劑層2建立晶圓之背面與中間基材50之間的界面。適合於背面層壓製程之條件包括使黏著劑層2經受約32與約100℃之間(諸如,50與60℃之間)的溫度及將輕微壓力施加至晶圓之頂部。在層壓期間,黏著劑層2軟化且潤濕預切割之晶圓10之表面,進而產生預切割之晶圓10與中間基材50之間的足夠黏著力以在晶圓之後續處理期間相對於中間基材50而將預切割之晶圓10固持於適當位置。黏著組合物在背面層壓製程期間並不經受完全固化而可進行部分固化。
接著,預切割之晶圓10經受切割製程。在晶圓切割期間,切割鋸刀60或視情況之鋸刀(未圖示)完全地切割穿過晶圓10及黏著劑層2。如上所述,黏著劑層2提供足夠黏著強度以在切割製程期間相對於中間基材50而將預切割之晶圓10固持在適當位置。切割製程將晶圓分段成為複數個個別晶片晶粒20且在每一晶片晶粒20之背面為黏著劑層2之經相應分段之部分。
在完成切割之後,藉由被稱為晶粒拾取或晶粒取置之製程而將晶片晶粒20自中間基材50移除。晶粒拾取通常經由使用取置設備來完成且通常涉及首先使個別晶粒20鬆動脫離中間基材50且接著藉由拾取工具80使用(例如)吸力來提起晶粒20。晶粒拾取可在任何溫度下進行,但接近或高於室溫之溫度為最常見的。
可以多種方式使晶粒20鬆動脫離中間基材50。對於如圖3中所示之一方式,可藉由經由使用頂出工具70自晶粒20下方施加壓力而使晶粒20鬆動脫離中間基材50。頂出工具70可包含(例如)單一銷狀元件或可包含一組銷狀元件。或者,可藉由向黏著劑層2施加足以固化黏著劑之輻射而使晶粒20鬆動脫離中間基材50。一旦固化,黏著劑之黏著力便變弱,進而使得較易於使用晶粒拾取工具80移除晶粒20。舉例而言,若黏著組合物包括使得其在曝露於UV範圍中之輻射後易固化之光引發劑,則向黏著劑層2施加UV輻射將導致黏著劑固化,因此削弱其與切割膠帶之黏著力。
理想地,晶片晶粒20中之每一者之背面上之黏著劑層2之片段在晶粒拾取期間自中間基材50轉移至晶粒20且因此在拾取完成之後保留於晶粒20之背面上。該效應將使得晶粒20之隨後置放更加簡單,此情形係因為轉移之黏著劑層2可充當使晶粒黏結於另一位置所必需之黏著劑,從而摒除重新施配適量黏著劑以使晶粒20黏結於其新位置之額外步驟的需要。
若在晶粒拾取期間黏著劑層2為黏性的,則遠不太可能的是其徹底地轉移至晶粒20之背面。實情為,黏性黏著劑層或其至少一部分在晶粒拾取期間保持黏著或黏附至中間基材50之表面。如先前所解釋,若黏著組合物呈固體、結晶狀狀態,則其較乾燥且黏性較少。因為晶粒拾取製程通常在室溫(視為32℃)下進行,所以較佳的是黏著組合物在此溫度下達成固體狀狀態。因為黏著劑在低於約40℃之溫度下呈相對結晶狀態,所以本文中描述之黏著組合物達成該性質。因此,若在室溫下執行晶粒拾取,則黏著劑層2為大體上無黏性。
在自中間基材50移除晶粒20之後,晶粒20可在晶粒置放期間置放於另一基材(諸如,電路板90)上或堆疊至另一晶粒20上以建立堆疊晶粒組件(諸如美國專利第5,140,404號、第5,286,679號、第5,323,060號及第6,465,893號中所描述,該等專利中之每一者之揭示內容據此以引用的方式明確地併入本文中)。視情況,晶粒20置放至之表面在接收晶粒20之前經加熱以使得當接合至晶粒2之背面之黏著劑層2接觸經加熱之表面時,黏著劑軟化且潤濕置放表面。在置放晶粒20之後之某時,藉由(例如)使黏著劑層2經受約130與180℃之間的溫度歷時約30與90分鐘之間的時間而固化黏著劑層2。
圖4代表製備組件30之另一方法。在圖4中,使用噴墨印刷機以將黏著劑層2直接塗覆至預切割之晶圓10上。此製程在工業中被稱為噴墨或噴墨印刷。在噴墨印刷期間,將黏著組合物裝填入噴墨印刷機(諸如,由FUJIFILM Dimatix,Inc.製造之噴墨印刷機)中之匣中,將預切割之晶圓10饋送通過印刷機,且印刷機將黏著劑施配至預切割之晶圓10之表面上。用於噴墨之黏著劑具有遠低於用於其他塗覆方法(諸如上文關於模版印刷或2合1膠帶所論述之塗覆方法)之彼等黏著劑之黏度的黏度。舉例而言,適用於噴墨之黏著劑之黏度通常介於1與20 cps之間,諸如,2至10 cps。為達成該等低黏度,通常必需在用於噴墨之黏著劑中包括高百分比之溶劑材料。
在噴墨印刷機已將黏著劑層2塗覆至預切割之晶圓10上之後,晶圓10經受乾燥製程以使黏著組合物去除大部分溶劑。溶劑之移除增加黏著劑層2之黏度且所得黏著劑層2之膜狀連續性變得更強。在約80℃之溫度下,典型乾燥時間可為約1-10分鐘。乾燥時間之長度可視存在於黏著組合物中之溶劑之量以及針對乾燥製程選擇之溫度而變化。
在乾燥製程之後,將具有塗覆至其上之黏著劑層2之預切割之晶圓10置放至中間基材50(諸如,如上所述之中間基材)上,且經受背面層壓以使預切割之晶圓10相對於中間基材50而黏著。適合於背面層壓製程之條件包括使黏著劑層2經受32℃與約100℃之間(諸如,50℃與60℃之間)的溫度及將輕微壓力施加至晶圓之頂部。在層壓期間,黏著劑層2軟化且潤濕中間基材50之表面,進而產生預切割之晶圓10與中間基材50之間的足夠黏著力以在晶圓之後續處理期間相對於中間基材50而將預切割之晶圓10固持於適當位置。黏著組合物在背面層壓製程期間並不經受完全固化而可進行部分固化。
切割、晶粒拾取及晶粒置放可接著以與上文關於圖3之方法所述之方式類似的方式進行。
本發明參照以下實例將更易於理解。
根據以下表1及2中所述之調配物製備黏著組合物。根據圖5中闡明之合成流程製造經矽烷改質之環氧化物。
藉由將經矽烷改質之環氧化物及熱塑性胺基甲酸酯添加於由油浴在120℃之溫度下加熱之玻璃混合器中且混合直至環氧化物及胺基甲酸酯兩者完全溶解而製備樣品A及B。接著,添加二胺基二苯基碸且混合混合物直至二胺基二苯基碸完全地溶解。接著將混合物冷卻至25℃,且添加丁酮,且再混合混合物30分鐘。
藉由使用與上文關於樣品A及B所論述之程序相同之程序在25℃之溫度下將苯乙烯馬來酸酐溶解於2-丁酮中且分別地組合其他組份而製備各自含有適量馬來酸酐作為嵌段共聚物添加劑之樣品C至P。接著將苯乙烯馬來酸酐溶液添加至環氧化物溶液且將所得混合物在25℃之溫度下混合30分鐘之時段。
藉由將丙烯酸系單體、丙烯酸系聚合物、環氧丙烯酸酯及經矽烷改質之環氧化物添加於由油浴在120℃之溫度下加熱之玻璃混合器中且混合直至組份完全溶解而製備樣品Q。接著,添加過氧化物且混合混合物直至過氧化物完全地溶解。接著將混合物冷卻至25℃之溫度,添加其餘的組份,且再混合混合物30分鐘。
以與樣品Q之方式類似的方式製備樣品R,但苯乙烯馬來酸酐首先在25℃之溫度下溶解於2-丁酮中且接著添加至含有其他組份之溶液且在25℃下混合30分鐘。
藉由在25℃之溫度下將苯乙烯馬來酸酐溶解於2-丁酮中以形成苯乙烯馬來酸酐溶液來製備樣品S。分別地,將雙馬來醯亞胺、經矽烷改質之環氧化物及DCPD環氧化物置放於由油浴在120℃下加熱之玻璃混合器中且混合直至全部完全溶解。接著,添加二胺基二苯基碸及過氧化物且混合混合物直至二胺基二苯基碸及過氧化物完全地溶解。接著將混合物冷卻至25℃之溫度,添加其餘的組份,且再混合混合物30分鐘。接著添加苯乙烯馬來酸酐溶液且將所得混合物在25℃之溫度下混合30分鐘。
評估樣品黏著組合物之各種性質且此等評估之結果展示於表3中。
在表3中之測試中之每一者期間,所用預切割之晶圓為具有250×300密耳之大小之3密耳經拋光矽晶圓。此晶圓代表親水性基材。
使用模版印刷而將歸因於缺少溶劑而具有高黏度之樣品A直接塗覆至預切割之晶圓且接著在150℃下經B分級60分鐘。因為不存在溶劑,所以黏著劑層之體積遍及B-分級保持恆定。在完成B-分級之後,黏著劑層具有圓頂狀形狀及黏性質地。接著將具有塗覆至其上之黏著劑層之預切割之晶圓置放至聚烯烴切割膠帶上,其中黏著劑層形成晶圓與膠帶之間的界面。藉由在65℃之晶圓層壓溫度(晶圓頂部上之實際溫度)及由人工滾軋施加之輕微壓力下操作之UltronUH114-8晶圓層壓機之背面層壓使晶圓緊固至切割膠帶。接著藉由以以下參數操作之DISCODAD 3350切割機來切割晶圓及黏著劑層:
在完成切割之後,使用以以下參數操作之Datacon2200apm+多晶片晶粒黏結機來拾取個別晶片晶粒:
在拾取製程之後,目測評估個別晶片晶粒之背面上保留之黏著劑之量。觀察到在晶粒拾取之後仍附著至晶片晶粒之黏著劑層為0%。因為在不首先施配額外量之黏著劑在晶粒或者置放表面上的情況下晶片晶粒無法經受後續晶粒置放,所以不評估樣品A之晶粒接合性質。
樣品B至F各自作為薄層直接塗覆至聚烯烴切割膠帶上以建立2合1切割晶粒接合膜(DDF)。在80℃下B-分級5分鐘自黏著劑移除大部分溶劑,進而留下膜狀黏著劑層,其在針對不含有任何苯乙烯馬來酸酐嵌段共聚物添加劑之樣品(樣品B)之黏性質地至針對含有25 wt%苯乙烯馬來酸酐嵌段共聚物添加劑之樣品(樣品E)之乾燥質地之間變動。使用GBCHeatSealTM
HP600層壓機在55℃之溫度及輕微壓力下將黏著劑層層壓至切割膠帶。
接著將預切割之矽晶圓置放至黏著劑層上且使用如上所述之UltronUH114-8晶圓層壓機之背面層壓將晶圓相對於膠帶表面而緊固。在與上述切割參數相同之切割參數下藉由DISCODAD 3350來切割晶圓。
在切割之後,使用在與上述參數相同之參數下操作之Datacon2200apm+多晶片晶粒黏結機來拾取個別晶片晶粒。在拾取之後,藉由目測檢查晶粒及其留在切割膠帶上之佔據面積以判定是否任何殘餘黏著劑保留在切割膠帶上且因此未轉移至晶粒而評估自切割膠帶轉移至晶片晶粒之黏著劑之量。不含有任何苯乙烯馬來酸酐共聚物添加劑之樣品B之黏著劑展現在拾取期間至晶片晶粒之0%轉移。對於含有15 wt%之苯乙烯馬來酸酐共聚物之樣品C之黏著劑而言,觀察到相同結果。然而,分別含有20 wt%、25 wt%及20 wt%苯乙烯馬來酸酐共聚物之樣品D至F之黏著劑各自展現在晶粒拾取期間黏著劑層自切割膠帶至個別晶片晶粒之100%轉移。
樣品D至F之個別晶片晶粒使用Datacon2200apm+多晶片晶粒黏結機經受在基材上之晶粒置放。在80℃及0.5 kg壓力下進行晶粒置放1秒。在完成晶粒置放之後,在165℃下固化黏著組合物60分鐘以將晶片晶粒緊固至基材。在完成晶粒置放製程之後,進行聲學顯微術影像分析以測定在晶片晶粒與基材之間的黏結界面處之黏著劑之覆蓋面積。因為完全黏著劑覆蓋(意謂跨越晶片晶粒之底面區域,在黏結界面層中存在極少空隙以至不存在空隙)通常建立晶片晶粒與基材之間的更強黏結以及跨越該界面之更好導熱率及/或導電率,所以其為較佳的。樣品D、E及F各自展現完全黏著劑覆蓋。
樣品G至J經製備以用於在噴墨印刷操作中塗覆。此等樣品黏著劑中之每一者之黏度遠低於樣品A至F之預塗覆黏著劑及切割晶粒接合膜塗覆中之黏度。此低黏度為添加至黏著組合物之大量溶劑之結果。在製備後,將此等黏著劑裝填至Dimatix材料印刷機中且直接噴墨至預切割之矽晶圓之表面上。因為噴墨型黏著劑具有大量溶劑,所以在將黏著劑層塗覆至晶圓表面上之後在80℃下乾燥黏著劑層5分鐘以形成薄膜狀黏著劑層。如表3中表明,所得層在微弱黏性至乾燥之間變動。除現在黏著劑層處於預切割之晶圓上而非膠帶表面上以外,根據以上述論述之程序,接著將預切割之晶圓施加至聚烯烴切割膠帶,層壓且切割。在切割製程之後,以與如上所述之方式類似的方式,使晶片晶粒經受晶粒拾取及在基材上之置放。
藉由樣品G至J中之每一者,在晶粒拾取之後,黏著劑層保留在晶粒之表面上且無殘餘黏著劑保留在切割膠帶之表面上。此外,樣品G至J中之每一者在晶粒置放之後展現完全黏結覆蓋,其中在黏結界面中未觀察到空隙。
因為樣品G至J中之高溶劑百分比,所以即使當黏著劑中之苯乙烯馬來酸酐共聚物之量相對低時,亦觀察到黏著劑層之完全釋放。舉例而言,樣品C含有15 wt%苯乙烯馬來酸酐共聚物但並未觀察到黏著劑層之完全釋放,而僅含有7.1 wt%苯乙烯馬來酸酐共聚物之樣品J證明黏著劑層完全釋放至晶片晶粒,進而提示充當釋放劑所需之添加劑之量可視組合物之黏度而定。
樣品K至P展示將各種填充劑材料添加至用於切割晶粒接合應用中之本發明之黏著組合物之效應。填充劑材料影響黏著組合物之黏度。在此等樣品中之每一者中,在晶粒拾取期間黏著劑層完全地轉移至晶片晶粒表面。在置放晶粒之後,黏結界面中之空隙之百分比在樣品K中之0%至樣品O中之20%之間變動。
在樣品Q及R中,可固化樹脂組份包括丙烯酸系單體。樣品Q不包括任何苯乙烯馬來酸酐嵌段共聚物添加劑,而樣品R包括25 wt%苯乙烯馬來酸酐。樣品Q之黏著組合物之質地為黏性的,而含有苯乙烯馬來酸酐作為嵌段共聚物添加劑之樣品R之黏著膜並非為黏性的。在完成晶粒拾取之後,觀察到樣品Q之黏著劑並未自切割膜釋放。然而,樣品R之黏著劑展現在晶粒拾取期間自切割膜之令人滿意的釋放。此外,在晶粒置放之後,觀察到樣品R之黏著劑提供跨越晶粒接合黏結之充分覆蓋,其中存在極少空隙以至無空隙。
在樣品S中,黏著劑之可固化樹脂組份包括雙馬來醯亞胺,且更具體言之,X-BMI,即一種可購自Henkel之專屬雙馬來醯亞胺化合物。以與樣品C至F之方式類似的方式測試此黏著劑在切割晶粒接合膜應用中之使用。樣品S之黏著組合物之質地為僅微弱黏性的。在晶粒拾取之後,觀察到樣品S之黏著劑經受自切割膠帶至晶粒表面之完全釋放。此外,在晶粒置放之後沿黏結界面未觀察到空隙。
QMI 5100為購自Henkel之市售切割晶粒接合膜產品。QMI 5100包含可膨脹聚烯烴切割膠帶上之壓敏黏著劑層。如表3中所示,使用QMI 5100而達成在晶粒拾取期間自切割膠帶至晶片晶粒之完全黏著劑轉移。然而,在完成晶粒置放製程之後,在黏結界面中觀察到高達30%空隙。QMI 5100及其他現用切割晶粒接合膜產品包括為在晶粒拾取期間達成充分釋放所必需之高分子量樹脂。然而,此等高分子量樹脂在晶粒置放期間並不同樣自由地流動,其可能導致不完全的晶粒接合黏結界面。同時,本發明之黏著劑允許實現在晶粒置放之後的完全黏著膜轉移與低空隙黏結界面,此係因為雖然嵌段共聚物添加劑包含低分子量樹脂,但其輔助黏著膜之釋放。
2...可部分固化之黏著組合物之層
10...預切割之晶圓
20...半導體晶片晶粒
22...晶片表面
24...接合表面
30...組件
50...中間基材
60...切割鋸刀
70...頂出工具
80...拾取工具
90...電路板
圖1為組件之示意圖;圖2為可用於形成組件之切割晶粒接合膜之示意圖;圖3為使用圖2之切割晶粒接合膜而形成組件之方法之一項實施例的示意圖;圖4為使用噴墨印刷塗覆來形成組件之方法之另一實施例的示意圖;及圖5描述可製備本文中論述之經矽烷改質之環氧化物的合成流程。
2...可部分固化之黏著組合物之層
10...預切割之晶圓
20...半導體晶片晶粒
30...組件
50...中間基材
60...切割鋸刀
70...頂出工具
80...拾取工具
90...電路板
Claims (13)
- 一種黏著組合物,其包含:環氧樹脂組份,其至少一部分包含經矽烷改質之環氧樹脂;固化劑;及嵌段共聚物添加劑,其包含疏水性片段及親水性片段,其中該嵌段共聚物添加劑之玻璃轉移溫度為約40℃至155℃。
- 如請求項1之黏著組合物,其中該嵌段共聚物添加劑中之該等疏水性片段與該等親水性片段之比為至少2:1。
- 如請求項1之黏著組合物,其中該嵌段共聚物添加劑中之該等疏水性片段與該等親水性片段之比在3:1與12:1之間。
- 如請求項1之黏著組合物,其中該等親水性片段包含酸酐。
- 如請求項1之黏著組合物,其中該等親水性片段包含馬來酸酐。
- 如請求項1之黏著組合物,其中該等疏水性片段包含由以下各者組成之群中之至少一者:乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯或苯乙烯。
- 如請求項1之黏著組合物,其中該等疏水性片段包含苯乙烯。
- 如請求項1之黏著組合物,其中該等親水性片段包含馬 來酸酐且該等疏水性片段包含苯乙烯。
- 如請求項8之黏著組合物,其中該等疏水性片段與該等親水性片段之比在3:1與12:1之間。
- 如請求項1之黏著組合物,進一步包含選自由以下各者組成之群之組份:環硫化物、馬來醯亞胺、衣康醯亞胺、耐地醯亞胺、(甲基)丙烯酸酯及其組合。
- 一種組合物,其包含:第一環氧化物組份;第二經矽烷改質之環氧化物組份,其中該第二組份係產自芳族環氧樹脂與環氧矽烷之反應,且該芳族環氧樹脂及環氧矽烷之重量比係約1:10至約10:1,其中該環氧矽烷係經下述結構涵蓋:R1 -Si(OR2 )3 其中R1 為含有環氧乙烷之部分且R2 為具有一至十個碳原子之烷基、或烷氧基取代之烷基、芳基或芳烷基;熱塑性胺基甲酸酯;及二胺基二苯基碸。
- 如請求項11之組合物,其呈預塗覆之黏著劑之形式。
- 如請求項11之組合物,其中該第一環氧化物組份係固體環氧樹脂,其係自雙酚A、雙酚F、雙酚S、四甲基聯苯、聯苯及酚醛樹脂所組成之群所衍生;或其中該環氧化物組份係參(2,3-環氧基-丙基)異氰脲酸酯或二環戊二烯(DCPD)環氧樹脂,或其組合。
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