TWI473869B - 用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物、黏著薄膜、及包含該黏著薄膜的半導體裝置 - Google Patents

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Description

用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物、黏著薄膜、及包含該黏著薄膜的半導體裝置 技術領域
本發明之實施態樣係有關於一種用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物、黏著薄膜、及包括該黏著薄膜的半導體裝置。
 背景技術(相關技藝之說明)
隨著半導體裝置朝向更小並高度集成發展的趨勢，用在半導體裝置中的支撐元件也要求更小更精細。可用銀漿使半導體裝置相互連接和/或使半導體裝置與支撐元件連接。這類銀漿的使用具有許多缺點，包括凸起、因半導體裝置的傾斜而造成的不完全絲焊、形成氣泡和厚度調整困難。由於這些原因，逐漸傾向於用黏著薄膜代替銀漿。
用於半導體總成的黏著薄膜可與切割薄膜一起使用。所述切割薄膜可為在切割期間用於固定半導體晶圓的薄膜。切割可為半導體晶圓被切成個別晶片的過程。在切割後可相繼進行擴展、取晶(pick-up)和安裝過程。
 發明概要
本發明之實施態樣係針對於一種用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物、黏著薄膜、及包括該黏著薄膜的半導體裝置。
本發明的實施態樣可藉由提供一種用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物來實現；該黏著劑組成物包括一聚合物樹脂(該聚合物樹脂具有約5℃至約35℃的玻璃轉變溫度)、一環氧樹脂(該環氧樹脂包括一液態環氧樹脂和一固態環氧樹脂、一酚醛環氧樹脂固化劑、一無機填料、一固化催化劑和一矽烷偶合劑。
該黏著劑組成物可包括約100重量份的所述聚合物樹脂、約1至約20重量份的所述環氧樹脂、約1至約20重量份的所述酚醛環氧樹脂固化劑、約10至約80重量份的所述無機填料、約0.1至約20重量份的所述固化催化劑、及約0.1至約10重量份的所述矽烷偶合劑。
基於所述環氧樹脂的總重量，所述液態環氧樹脂可以約5至約40wt%的量存在。
所述聚合物樹脂可具有約50000至約5000000 g/mol的重量平均分子量。
所述聚合物樹脂可包括下列之至少一者：聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、丁二烯橡膠、丙烯酸類橡膠、(甲基)丙烯酸酯樹脂、胺基甲酸乙酯樹脂(urethane resin)、聚苯醚樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、苯氧基樹脂、改性聚苯醚樹脂、及含環氧基的(甲基)丙烯酸酯共聚物。
所述液態環氧樹脂可包括下列之至少一者：雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、三或更多官能環氧樹脂、橡膠改性的環氧樹脂、胺基甲酸乙酯改性的環氧樹脂、丙烯酸類改性的環氧樹脂、及光敏環氧樹脂。
所述固態環氧樹脂可包括下列之至少一者：雙酚環氧樹脂、酚醛清漆環氧樹脂、鄰甲酚清漆環氧樹脂、多官能環氧樹脂、胺基環氧樹脂、含雜環的環氧樹脂、經取代的環氧樹脂、萘酚環氧樹脂及其等的衍生物。
所述酚醛環氧樹脂固化劑可包括下列之至少一者：雙酚樹脂、酚醛清漆樹脂、雙酚A清漆樹脂、及酚醛樹脂。
所述無機填料可包括下列之至少一者：金粉、銀粉、銅粉、鎳、礬土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂、矽酸鈣、矽酸鎂、氧化鈣、氧化鎂、氮化鋁、氧化矽、氮化硼、二氧化鈦、玻璃、氧化鐵及陶瓷。
所述固化催化劑可包括下列之至少一者：三聚氰胺催化劑、咪唑催化劑和三苯基膦催化劑。
所述矽烷偶合劑可包括下列之至少一者：含環氧的矽烷，包括2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油醚氧基三甲氧基矽烷、及3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基矽烷之至少一者；含胺的矽烷，包括N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙胺、和N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷之至少一者；含巰基的矽烷，包括3-巰丙基甲基二甲氧基矽烷和3-巰丙基三乙氧基矽烷之至少一者；以及含異氰酸酯的矽烷，包括3-異氰酸丙基三乙氧基矽烷。
基於100重量份的所述聚合物樹脂，所述黏著劑組成物可進一步包括約20至約500重量份的有機溶劑。
基於100重量份的所述聚合物樹脂，所述黏著劑組成物可進一步包括約0.01至約10重量份的至少一離子清除劑；該離子清除劑包括下列之至少一者：三硫醇化合物、鋯化合物、銻鉍化合物、及鎂鋁化合物。
所述黏著劑組成物可提供一黏著劑，該黏著劑在固化前在約0℃下具有約1500至約2500 MPa的彈性模量，而在固化後在約175℃下具有約1.5至約2.5 MPa的彈性模量。
所述液態環氧樹脂可具有約-70℃至約0℃的熔點，而所述固態環氧樹脂可具有約30℃至約100℃的軟化點。
本發明之實施態樣亦可藉由提供形成自一實施態樣之黏著劑組成物之用於半導體隱形切割技術的黏著薄膜來實現。
該黏著薄膜在固化前可在約0℃下具有約1500至約2500 MPa的彈性模量，而在固化後可在約175℃下具有約1.5至約2.5 MPa的彈性模量。
本發明的實施態樣亦可藉由提供一種包括一實施態樣之黏著薄膜的半導體裝置來實現。
所述黏著薄膜之少於約5%的面積可能被附接空隙和塑模空隙覆蓋。
 具體實施方式(詳細說明)
於2009年12月21日在韓國智慧財產局提申且命名稱為‘‘用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物、使用該黏著劑組成物之黏著薄膜、及包括該黏著薄膜的半導體裝置”之韓國專利申請案第10-2009-0128327號係以其整體併入於此以作為參考。
實例實施態樣係被提供以致使本揭露內容將為完善及完整，而將使本發明之範疇完全地傳達給熟習此藝者。
亦將被理解的是，當一層或元件被指稱為在另一層或基材“上”時，該層或元件可為直接位在該另一層或基材上，或亦可存在有中介層。又，將被理解的是，當一層被指稱為在另一層“下方”時，該層可為直接位於下方，而亦可存在有一或多個中介層。此外，亦將被理解的是，當一層被指稱為在兩層“之間”時，該層可為該兩層之間的唯一層，或亦可存在有一或多個中介層。
切割方法可包括，例如，隱形切割方法，在該方法中，一雷射係集中在晶圓內部以選擇性形成經加工部分，並施加物理拉力以在約-10至約0℃的低溫下使晶圓與下層黏著層一起沿著經加工部分的線進行個體化；以及切割法，在該方法中，用鑽石刀片部分地切割晶圓，對其附接黏著薄膜，並施加物理拉力以在約-10至約0℃的低溫下使晶圓與該黏著薄膜一起沿著切割線進行個體化。
根據本發明的一實施態樣，所述黏著劑組成物可包括，例如，(a)具有約5℃至約35℃的玻璃轉變溫度的一聚合物樹脂、(b)包括一液態環氧樹脂和一固態環氧樹脂的一環氧樹脂、(c)作為一固化劑的一酚醛環氧樹脂、(d)一無機填料、(e)一固化催化劑和(f)一矽烷偶合劑。
(a)聚合物樹脂
所述聚合物樹脂可具有約5至約35℃的玻璃轉變溫度(Tg)。維持該Tg於約5至約35℃可有助於提高使用該黏著劑組成物所製備的黏著劑在固化前的低溫彈性模量且可有助於降低該黏著劑在固化後的高溫彈性模量。維持該玻璃轉變溫度於約5℃或更高可有助於確保使用該黏著劑組成物所製備的黏著劑不會具有過高的流動性。避免此一高流動性可防止該黏著劑之低溫彈性模量的降低且可防止該黏著劑的差耐熱性，儘管高流動性可使該黏著劑能嵌入基材中以改善去除空隙的能力。維持該低溫彈性模量可有助於確保使用該黏著劑組成物所製備的黏著劑可在低溫下分割，而維持該耐熱性可有助於確保充分的高溫黏著強度及可靠性。維持該Tg於約35℃或更低可有助於確保由該黏著劑組成物所製備的黏著劑展現出充分的去除空隙的能力。所述聚合物樹脂較佳具有約5至約25℃及更佳具有約7至約20℃的玻璃轉變溫度。
在一實施態樣中，所述聚合物樹脂(a)可具有約50000至約5000000 g/mol，而較佳約100000至約1000000 g/mol的重量平均分子量(Mw)。維持該Mw於約50000至約5000000 g/mol可有利於膜形成且可有助於確保優異的機械性能。
所述聚合物樹脂可包括，例如，聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、丁二烯橡膠、丙烯酸類橡膠、(甲基)丙烯酸酯樹脂、胺基甲酸乙酯樹脂、聚苯醚樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、苯氧基樹脂、改性聚苯醚樹脂及/或含環氧基的(甲基)丙烯酸酯共聚物。這些聚合物樹脂可單獨使用或以它們的兩種或更多種的混合物使用。在一實施中，所述聚合物樹脂(a)可包括，例如，由一個或多個官能單體形成的聚合物，諸如丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯，例如含環氧基的(甲基)丙烯酸類共聚物。
(b)環氧樹脂
所述環氧樹脂當固化時可作用為一黏著劑。所述環氧樹脂可包括，例如，(b1)一液態環氧樹脂和(b2)一固態環氧樹脂兩者。隨著溫度從室溫升高，該液態環氧樹脂(b1)的存在可降低使用該黏著劑組成物所製備的黏著劑的黏度以達到該黏著劑於基材中的良好嵌入，藉以致使去除空隙的能力增強。
可將室溫下為液態的任何合適的環氧樹脂用作為該液態環氧樹脂(b1)。在一實施中，所述液態環氧樹脂可具有約-70至約0℃，而較佳約-50至約-10℃的熔點(Tm)。
所述液態環氧樹脂可包括，例如，雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、三或更多官能環氧樹脂、橡膠改性的環氧樹脂、胺基甲酸乙酯改性的環氧樹脂、丙烯酸類改性的環氧樹脂及/或光敏環氧樹脂。這些液態環氧樹脂可單獨使用或可以它們的兩種或更多種的混合物使用。它們之中，較佳為雙酚A環氧樹脂。
所述液態環氧樹脂(b1)可具有約100至約1500 g/eq，較佳約150至約800 g/eq，而最佳約150至約400 g/eq的環氧當量。維持該液態環氧樹脂的環氧當量於約100至約1500 g/eq可有助於確保由該黏著劑組成物形成之黏著劑在固化後的良好黏著性以及該黏著劑的高耐熱性，同時維持該黏著劑的玻璃轉變溫度。
所述液態環氧樹脂(b1)可具有約100至約1000 g/mol的重量平均分子量(Mw)。維持該Mw於約100至約1000 g/mol可有助於確保獲得使用該黏著劑組成物所製備之黏著劑的良好流動性。
所述固態環氧樹脂(b2)在室溫下可為固態或者為接近固體的狀態，並可包括一或多個官能基團。
在一實施中，所述固態環氧樹脂(b2)可具有約30至約100℃，而較佳約50至約80℃的軟化點(Sp)。
所述固態環氧樹脂可包括，例如，雙酚環氧樹脂、酚醛清漆環氧樹脂、鄰甲酚清漆環氧樹脂、多官能環氧樹脂、胺基環氧樹脂、含雜環的環氧樹脂、經取代的環氧樹脂、萘酚環氧樹脂及/或它們的衍生物。這些固態環氧樹脂可單獨使用或可以它們的兩種或更多種的混合物使用。它們之中，較佳為甲酚清漆環氧樹脂。
所述固態環氧樹脂可包括一商業上可獲得的固態環氧樹脂，例如，雙酚環氧樹脂，諸如YD-017H、YD-020、YD020-L、YD-014、YD-014ER、YD-013K、YD-019K、YD-019、YD-017R、YD-017、YD-012、YD-011H、YD-011S、YD-011、YDF-2004和YDF-2001(Kukdo Chemical有限公司)；酚醛清漆環氧樹脂，諸如EPIKOTE 152和EPIKOTE 154(Yuka Shell Epoxy有限公司)、EPPN-201(Nippon Kayaku有限公司)、DN-483(陶氏化學)和YDPN-641、YDPN-638A80、YDPN-638、YDPN-637、YDPN-644和YDPN-631(Kukdo Chemical有限公司)；鄰甲酚清漆環氧樹脂，諸如YDCN-500-1P、YDCN-500-2P、YDCN-500-4P、YDCN-500-5P、YDCN-500-7P、YDCN-500-8P、YDCN-500-10P、YDCN-500-80P、YDCN-500-80PCA60、YDCN-500-80PBC60、YDCN-500-90P和YDCN-500-90PA75(Kukdo Chemical有限公司)、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1012、EOCN-1025和EOCN-1027(Nippon Kayaku有限公司)、YDCN-701、YDCN-702、YDCN-703和YDCN-704(Tohto Kasei有限公司)和EPICLON N-665-EXP(Dainippon Ink & Chemicals公司)；雙酚清漆環氧樹脂，諸如KBPN-110、KBPN-120和KBPN-115(Kukdo Chemical有限公司)；多官能環氧樹脂，諸如EPON 1031S(Yuka Shell Epoxy有限公司)、Araldite 0163(汽巴特殊化學品(Ciba Specialty Chemicals))、DENACOL EX-611、DENACOL EX-614、DENACOL EX-614B、DENACOL EX-622、DENACOL EX-512、DENACOL EX-521、DENACOL EX-421、DENACOL EX-411和DENACOL EX-321(Nagase ChemteX公司)和EP-5200R、KD-1012、EP-5100R、KD-1011、KDT-4400A70、KDT-4400和YH-434L、YH-434和YH-300(Kukdo Chemical有限公司)；胺基環氧樹脂，諸如EPIKOTE 604(Yuka Shell Epoxy有限公司)、YH-434(Tohto Kasei有限公司)、TETRAD-X和TETRAD-C(Mitsubishi Gas Chemical有限公司)和ELM-120(Sumitomo Chemical有限公司)；含雜環的環氧樹脂，諸如PT-810(汽巴特殊化學品)；經取代的環氧樹脂，諸如ERL-4234、ERL-4299、ERL-4221和ERL-4206(UCC)；和萘酚環氧樹脂，諸如EPICLON HP-4032、EPICLON HP-4032D、EPICLON HP-4700和EPICLON 4701(Dainippon Ink & Chemicals公司)。這些固態環氧樹脂可單獨使用或以它們的兩種或更多種的混合物使用。
基於100重量份(固態含量)的聚合物樹脂(a)，所述環氧樹脂(b)可以約1至約20重量份的量存在。維持該環氧樹脂(b)的量於約1重量份或更多可有助於確保該環氧樹脂(b)能完全固化，藉以確保充分的可靠性。維持該環氧樹脂(b)的量於約20重量份的量或更少可防止使用該黏著劑組成物形成的黏著薄膜的抗張強度下降。基於100重量份(固態含量)的聚合物樹脂(a)，所述環氧樹脂(b)更佳以約5至約18重量份的量存在，而最佳以約10至約16重量份的量存在。
基於環氧樹脂(b)的總重量，所述液態環氧樹脂(b1)可以約5至約40wt%，而較佳約20至約30wt%的量存在。維持該液態環氧樹脂的量於約5至約40wt%可使使用該黏著劑組成物所製備的黏著劑去除空隙的能力最大化，而對該黏著劑的黏度和彈性模量沒有負面影響。例如，當所述液態環氧樹脂(b1)與具有玻璃轉變溫度為約5℃至約35℃的聚合物樹脂(a)組合時，可獲得該黏著劑的黏度下降。
(c)酚醛環氧樹脂固化劑
所述酚醛環氧樹脂固化劑並沒有特別限制。可使用任何合適的酚醛環氧樹脂固化劑。在一實施中，所述酚醛環氧樹脂固化劑可為每個分子中具有兩個或更多個酚性羥基的化合物。所述酚醛環氧樹脂固化劑可包括，例如，雙酚環氧樹脂，諸如雙酚A環氧、雙酚F環氧和雙酚S環氧樹脂；酚醛清漆環氧樹脂、雙酚A清漆環氧樹脂、新酚環氧樹脂(xyloc epoxy resin)、甲酚清漆環氧樹脂和聯苯環氧樹脂，這些環氧樹脂對吸濕時的電解腐蝕均有高耐受性。
在一實施中，所述酚醛環氧樹脂固化劑可具有約100至約600 g/eq，而較佳約170至約300 g/eq的羥基當量。維持該環氧當量於約100至約600 g/eq可有助於確保使用該黏著劑組成物所製備之黏著劑的適當吸濕性和流動性可被維持，並可防止該黏著劑的玻璃轉變溫度降低，從而確保該黏著劑的良好耐熱性。
所述酚醛環氧樹脂固化劑可包括一目前商業上可獲得的產品，例如，單酚醛固化劑，諸如H-1、H-4、HF-1M、HF-3M、HF-4M和HF-45(Meiwa Plastic Industries有限公司)；對二甲苯固化劑，諸如MEH-78004S、MEH-7800SS、MEH-7800S、MEH-7800M、MEH-7800H、MEH-7800HH和MEH-78003H(Meiwa Plastic Industries有限公司)以及KPH-F3065(Kolon Chemical有限公司)；聯苯固化劑，諸如MEH-7851SS、MEH-7851S、MEH7851M、MEH-7851H、MEH-78513H和MEH-78514H(Meiwa Plastic Industries有限公司)以及KPH-F4500(Kolon Chemical有限公司)；以及三苯甲基固化劑，諸如MEH-7500、MEH-75003S、MEH-7500SS、MEH-7500S和MEH-7500H(Meiwa Plastic Industries有限公司)。這些酚醛環氧樹脂固化劑可單獨使用或以它們的兩種或更多種的混合物使用。
基於100重量份的所述聚合物樹脂(a)，所述酚醛環氧樹脂固化劑(c)可以約1至約20重量份的量存在。維持該酚醛環氧樹脂固化劑(c)的量於約1重量份或更多可有助於確保使用該黏著劑組成物所製備之黏著劑的完全固化，從而防止可靠性變差。維持該酚醛環氧樹脂固化劑(c)的量於約20重量份或更少可防止使用該黏著劑組成物形成的黏著薄膜的抗張強度下降。基於100重量份的所述聚合物樹脂(a)，所述酚醛環氧樹脂固化劑(c)可更佳以約3至約15重量份，而最佳以約5至約12重量份的量存在。
(d)無機填料
所述無機填料可包括，例如，金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氫氧化物、金屬鹽、玻璃或陶瓷。用於製備該黏著劑組成物的合適無機填料實例可包括，但無需限於金粉、銀粉、銅粉、鎳、礬土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂、矽酸鈣、矽酸鎂、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氮化鋁、氧化矽、氮化硼、二氧化鈦、玻璃、氧化鐵和陶瓷。這些無機填料可單獨使用或以它們的兩種或更多種的混合物使用。它們之中，較佳為氧化矽。
對於所述無機填料的形狀和尺寸沒有特別限制。所述無機填料可具有約5nm至約20μm的尺寸並可為球形、無定形或片狀形狀。較佳使用球形和無定形無機填料的混合物。
基於100重量份的所述聚合物樹脂(a)，所述無機填料可以約10至約80重量份的量存在。維持該無機填料(d)的量於約10重量份或更多可有助於確保該無機填料有助於改善使用該黏著劑組成物所製備之黏著劑的低溫可分割性。維持該無機填料(d)的量於約80重量份或更少可有助於促使膜形成並可防止該黏著劑與黏附物的黏附力變差。基於100重量份的所述聚合物樹脂(a)，所述無機填料可更佳以約20至約70重量份，而最佳以約30至約65重量份的量存在。
(e)固化催化劑
在半導體加工期間，可加入固化催化劑以，例如，縮短環氧樹脂完全固化所用的時間。
固化催化劑並未特別限制。合適的固化催化劑的實例可包括三聚氰胺、咪唑和三苯基膦催化劑。這些催化劑可單獨使用或以它們的兩種或更多種的混合物使用。
目前商業上可獲得的固化催化劑產品實例可包括咪唑催化劑，諸如PN-23、PN-40(Ajinomoto Fine-Techno公司)、2P4MZ、2MA-OK、2MAOK-PW和2P4MHZ(Shikoku Chemicals公司)以及TPP-K和TPP-MK(Hokko Chemical Industry有限公司)。
基於100重量份的所述聚合物樹脂(a)，所述固化催化劑可以約0.1至約20重量份的量存在。維持該固化催化劑的量於約0.1重量份或更多可有助於防止環氧樹脂的交聯不充分，從而防止耐熱性變差。維持該固化催化劑的量於約20 重量份或更少可有助於確保該黏著劑組成物或由其製備的黏著劑在儲存期間的穩定性。基於100重量份的所述聚合物樹脂(a)，所述固化催化劑較佳以約1至約15重量份的量存在。
(f)矽烷偶合劑
所述矽烷偶合劑可作用為黏著增強劑，其於摻混時引起多數無機材料(例如氧化矽)和多數有機材料之間的化學鍵形成以增強使用該黏著劑組成物所製備之黏著劑的黏著強度。
所述偶合劑可包括，例如，含環氧的矽烷，諸如2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油醚氧基三甲氧基矽烷、和3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基矽烷；含胺的矽烷，諸如N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙胺和N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷；含巰基的矽烷，諸如3-巰丙基甲基二甲氧基矽烷和3-巰丙基三乙氧基矽烷；以及含異氰酸酯的矽烷，諸如3-異氰酸丙基三乙氧基矽烷。這些矽烷偶合劑可單獨使用或以它們的兩種或更多種的混合物使用。
基於100重量份的所述聚合物樹脂(a)，所述偶合劑可以約0.1至約10重量份的量存在。維持該偶合劑的量於約0.1至約10重量份可有助於防止使用該黏著劑組成物所製備之黏著劑的黏著可靠性變差。維持該偶合劑的量於約10重量份或更少可有助於防止在晶粒附接後氣泡的出現。
所述黏著劑組成物可進一步包括一有機溶劑。該有機溶劑可降低該黏著劑組成物的黏度以有利於形成膜。該有機溶劑可包括，例如，甲苯、二甲苯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、苯、丙酮、甲基乙基酮、四氫呋喃、二甲基甲醛、及/或環己酮。在一實施中，該有機溶劑可包括混合有具有相對低沸點為，例如，約40至約125℃的溶劑和具有相對高沸點為，例如，約140至約200℃的溶劑的一混合物。混合溶劑的使用可有助於去除或防止空隙並提高可靠性。低沸點溶劑和高沸點溶劑可以約1:0.7至約1:4的比例混合。維持該混合比例於約1:0.7至約1:4可有助於確保介面間隙和空隙的體積膨脹被抑制，從而使晶片介面處的空隙形成最小化。同時，能抑制引線填充期間間隙和空隙的體積膨脹，從而達到擬使用該黏著劑組成物形成的黏著薄膜的高可靠性。
基於100重量份的所述聚合物樹脂，所述有機溶劑可以約20至約500重量份，而較佳約100至約300重量份的量存在。
所述黏著劑組成物可進一步包括離子清除劑。在吸濕時，所述離子清除劑可吸收離子性雜質並可有助於保證高絕緣可靠性。
所述離子清除劑可包括，例如，三硫醇化合物、鋯化合物、銻鉍化合物和鎂鋁化合物。相對於100重量份的所述聚合物樹脂(a)，所述離子清除劑的含量可為約0.01至約10重量份，而較佳在約0.1及約5重量份之間。維持該離子清除劑的量於約10重量份或更少可防止該離子清除劑成為雜質，其會是經濟上不利益的。
本發明的另一實施態樣提供一種用於半導體隱形切割技術的黏著薄膜，其中所述黏著薄膜係由依據一實施態樣的黏著劑組成物形成。
所述黏著薄膜可藉由施用前述實施態樣的黏著劑組成物形成。例如，所述黏著薄膜可藉由將所述黏著劑組成物塗布在一基膜上以形成一黏著層，接著乾燥並固化該黏著層來製造。在一實施中，該黏著層可在約80至約120℃下乾燥達約10至約60分鐘。
所述黏著層可在約120至約150℃下固化達約1至約10小時。在一實施中，所述黏著層可藉由重複包括在約120℃至約130℃下約1至約3小時(第一固化)和在約130℃至約150℃下10至約60分鐘(第二固化)的固化循環來固化。所述固化循環可重複約一至約八次。
所述黏著薄膜固化前在約0℃下可具有約2000至約2500MPa，而較佳約2100至約2450MPa的彈性模量。所述黏著薄膜固化後在約175℃下可具有約1.5至約2.5MPa，而較佳約1.5至約2.3MPa的彈性模量。附接空隙和模塑空隙可覆蓋少於該黏著薄膜面積的約5%。增加的固化前低溫彈性模量可使得該黏著薄膜在隱形切割後更易藉由低溫擴展分割，並可改善該黏著薄膜在室溫至更高溫度下的流動性，從而改善為晶圓去除或防止氣泡的能力。此外，降低的固化後彈性模量可改善去除氣泡的能力並可達到改善的黏著可靠性。
本發明的另一實施態樣提供一種包括上述黏著薄膜的半導體裝置。所述半導體裝置可由一結構形成，在該結構中，所述黏著薄膜係黏附到一半導體晶圓。在一實施中，所述黏著薄膜可被層疊至一切割薄膜，且所述半導體晶圓可被附接至所述黏著薄膜。可藉由隱形切割技術將晶圓切成數片。還可用該黏著薄膜來堆疊半導體晶片。
如上所述，所述黏著劑組成物可提供一黏著劑，該黏著劑於固化前在低溫下具有增加的彈性模量，而於固化後在高溫下具有降低的彈性模量。該增加的固化前低溫彈性模量可有利於所述黏著薄膜在低溫下的個體化以及可有利於所述黏著薄膜的切割。該降低的固化後高溫彈性模量可有助於確保在一基材中良好的嵌入以及高黏著可靠性。此外，所述黏著薄膜可有利於在晶圓的內部被雷射隱形切割技術部分地處理後藉由低溫(-10～0℃)下的擴展來將晶圓個體化。
下文將參照本發明的較佳實施態樣更詳細地解釋本發明的構造和功能。提供以下實施例以助於進一步理解本發明，而絕非意欲用以限制本發明的範疇。熟習此藝者將輕易地識別並理解文中未包括的實施態樣，因此省略其解釋。下列實施例及實驗係僅供用於例示之目的，而非意欲用以限制本揭露內容之範疇。再者，比較例係被提出以突顯某些實施態樣的某些特性，而非被解讀為將本發明的範疇限制為實施例中所作為範例者或被解讀為在每一方面總是必然落於本發明之範疇之外。
實施例
使用以下組分製備實施例1～4和比較例1～6中的黏著劑組成物：
(a)聚合物樹脂
(a1) KLS-1046DR，Tg: 38℃，固態含量：20%，Fujikura Kasei有限公司
(a2) KLS-1062DR，Tg: 16℃，固態含量：20%，Fujikura Kasei有限公司
(a3) SG-PT-85，Tg:7℃，固態含量：15%，Nagase公司
(a4) SG-PT-31，Tg:0℃，固態含量：15%，Nagase公司
(b)環氧樹脂
(b1)液態環氧樹脂：雙酚A環氧樹脂(YD-128,Kukdo Chemical有限公司)
(b2)固態環氧樹脂：甲酚清漆環氧樹脂(YDCN-500-10P,Kukdo Chemical有限公司)
(c)酚醛環氧樹脂固化劑：酚醛清漆環氧樹脂(HF-4M,Meiwa Plastic Industries有限公司)
(d)無機填料
(d1)　球形氧化矽(SC-2500SQ,Admatechs公司)
(d2)　無定形氧化矽(A200,Degussa公司)
(e)固化催化劑：膦催化劑(TPP-MK,Meiwa Plastic Industries有限公司)
(f)矽烷偶合劑：環氧矽烷(KBM-303,Shinetsu Chemical有限公司)
(g)溶劑：環己酮(CCH,Samchun Chemical公司)
實施例1～4和比較例1～6：黏著薄膜的製造
將表1中示出的組分和量導入裝備有一高速攪拌棒的一公升燒杯中，並在2000rpm的低速下分散達10分鐘，並在5000rpm的高速下分散達30分鐘以製備一黏著劑組成物。接著，將該黏著劑組成物用一50μm的囊式濾器過濾，並用施用器塗布至20μm厚以形成一黏著層。該黏著層相繼在90℃下乾燥達10分鐘並在110℃下乾燥達5分鐘，然後在室溫下儲存達1天。
用以下方法評價依據實施例1～4和比較例1～6所製備的黏著薄膜的物理性能。結果示於下方表2中。
基於0℃下的彈性模量值判斷黏著薄膜於低溫下的可分割性。具有彈性模量值(E’)為2000以上的實施例1～4的黏著薄膜係有充分彈性以在0℃下被分割。相比之下，具有彈性模量值為2000以下的比較例3和4的黏著薄膜係未有充分彈性以在0℃下被分割。基於固化前的熔融黏度值和固化後的彈性模量值，分別判斷黏著薄膜去除附接空隙的能力以及黏著薄膜去除模塑空隙的能力。根據熔融黏度和彈性模量值，決定各自的物理性能是好還是不好。
實驗方法的細節如下：
(1)固化前的熔融黏度：在60℃下將20片的各個薄膜層疊在一起。從層疊體上切下圓形部分(直徑=8mm)，以具有約400至約450μm的厚度。在30～130℃下並以5℃/min的速率升溫來測定樣品的黏度(η)。η表示薄膜在晶圓安裝溫度(60℃)以及在取晶後晶粒附接溫度(120℃)下的流動性。結果示於下方表2中。
(2)固化前的彈性模量：在60℃下將20片的各個薄膜層疊在一起。將層疊體切成具有尺寸為7.0mm×15mm且厚度為約400至約450μm的樣品。在以4℃/min的速率從-30℃加熱至150℃的同時，以10Hz的頻率來測定樣品的彈性模量。用動態機械分析儀(DMA)(Q800，TA)進行測量。基於0℃下黏著薄膜的彈性模量來判斷低溫可分割性。結果示於表2中。
(3)固化後的彈性模量：在60℃下將20片的各個薄膜層疊在一起並在175℃下完全固化2小時。將層疊體切成具有尺寸為7.0mm×15mm且厚度為約400至約450μm的樣品。在以4℃/min的速率將溫度從-30℃加熱至300℃的同時，以10Hz的頻率來測定樣品的彈性模量。用動態機械分析儀(DMA)(Q800，TA)進行測量。樣品於175℃下的彈性模量代表著黏著劑組成物在固化後去除模塑空隙的能力以及黏著劑組成物的黏著可靠性。結果示於下方表2中。
(4)黏著強度：將塗有二氧化物薄膜的725μm厚的晶圓切成具有尺寸為5mm×5mm的晶片。在60℃下將晶片層疊至各黏著薄膜。切割層疊體，只保留黏合部分。將具有尺寸為10mm×10mm的725μm厚的晶圓置於120℃的熱板上後，在1.0kgf的負荷下將層疊有黏著薄膜的晶圓片壓於其上達1.0秒，隨後在125℃下固化達1小時並在175℃下固化達2小時。將所得樣本在PCT條件(121℃/100%RH)下放置達8小時後，進行IR回流3次。在250℃下測定樣本的剪切強度。
(5)低溫可分割性：將實施例1～4和比較例1～6中所製造的各個黏著薄膜在切割帶上層疊達一大面積，並放置達1天。將層疊體層疊至一50μm厚的晶圓並安裝在一環形框架上。用雷射加工晶圓的中心部(30μm)以形成經加工的部分。將晶圓切成具有尺寸為10mm×10mm的晶片。在0℃的固定溫度下在晶片上進行晶圓環形擴展。依據晶圓片是否很好地分割來評價黏著薄膜的低溫可分割性。
(6)空隙的測定：將塗有二氧化物薄膜的725μm厚的晶圓切成具有尺寸為5mm×5mm的晶片。在60℃下將晶片層疊至各黏著薄膜。切割層疊體，只保留黏合部分。將具有尺寸為10mm×10mm的1mm厚的印刷電路板(PCB)置於100℃的熱板上後，在1.0kgf的負荷下將層疊有黏著薄膜的晶圓片壓著達1.0秒。使用聲波斷層掃描裝置(SAT)來評價附接空隙的程度。隨後，將樣本在125℃下固化達4小時並在175℃、1MPa的負荷下受壓達18秒。使用聲波斷層掃描裝置(SAT)來評價藉由模塑之空隙的去除。
由表2中的結果可看出，各包括具有Tg為16℃的聚合物樹脂和液態環氧樹脂的實施例1和2的黏著薄膜，以及各包括具有Tg為16℃的聚合物樹脂和液態環氧樹脂的實施例3和4的黏著薄膜在空隙去除、黏著強度和低溫可分割性方面表現出優異的特性。
實施例1～4的黏著薄膜表現出高於10kgf的黏著強度。相比之下，各包括Tg為0℃的聚合物樹脂的比較例3和4的黏著薄膜表現出非常低的強度。黏著劑的流動性隨著聚合物樹脂的Tg降低而增加，從而引起在基材中良好的嵌入以及黏著劑經改善之去除空隙的能力。然而，黏著劑的耐熱性隨著聚合物樹脂的Tg降低而變差，從而導致高溫下的低黏著強度或低可靠性。
包括具有低Tg的聚合物樹脂導致黏著薄膜的彈性模量相對較低，並導致黏著薄膜的低溫可分割性差。相比之下，具有高Tg的聚合物樹脂的使用，如在比較例1和2的黏著薄膜中者，導致黏著劑的黏著強度或可靠性的改善以及良好的低溫可分割性，但使去除空隙的能力變差。黏著劑在固化前和固化後的黏度和彈性模量隨著聚合物樹脂的Tg增加而增加。增加的黏度和彈性模量導致黏著劑的流動性差，使黏著劑在基材和下層晶圓中的嵌入以及黏著劑去除空隙的能力變差。這些結果表現出使用具有適宜範圍內的Tg的聚合物樹脂的優點。
可觀察出各包括液態環氧樹脂的實施例1～4和比較例1～4的黏著薄膜在固化前和固化後表現出相對較低的黏度值和彈性模量值。由這些觀察可得出結論為，藉由使用在適宜含量範圍內的液態環氧樹脂控制黏著薄膜的黏度值在改善去除空隙的能力方面非常有效，而不會顯著改變黏著強度和彈性模量。
與實施例1～4的黏著薄膜不同，未包括液態環氧樹脂的比較例5和6的黏著薄膜表現出比實施例1～4的黏著薄膜高的黏著強度和良好的低溫可分割性，但它們相對於實施例1～4的黏著薄膜表現出較差的空隙去除能力。
相對於環氧樹脂的總重量以約30%的量所含的液態環氧樹脂(實施例1和3)非常有效地增強了去除空隙的能力。不受原理所限，對此原因可能在於，液態環氧樹脂的加入導致黏著劑的黏度隨著溫度從約室溫升高而急劇下降，這使得黏著劑在晶粒附接期間可高度嵌入於基材中以改善黏著劑去除空隙的能力。在附接期間較少空隙的存在消除了另外藉由模塑去除空隙的需要，這有助於改善可靠性。液態環氧樹脂的有益效果可於聚合物樹脂具有例如，約5℃至約35℃，之實施態樣之範圍內的Tg時達成。在聚合物樹脂的Tg太高時不會呈現液態環氧樹脂的效果。同時，即使使用了液態環氧樹脂，聚合物樹脂的Tg太低也不會使黏著劑的黏度充分降低。
作為總結及回顧，一切割薄膜可藉由在作為基膜的聚氯乙烯或聚烯烴薄膜上塗布普通或UV可固化的壓敏黏著劑，並在其上黏附由PET製得的覆蓋薄膜來製造。可將用於半導體總成的普通黏著薄膜附接至一半導體晶圓。接著，可將可能已事先去除覆蓋薄膜的一切割薄膜覆蓋在該黏著薄膜上，隨後藉由切割將所得晶圓結構切成片。
在用於半導體總成的切割處理中，可在移除PET覆蓋薄膜後使用切割晶粒結著用的黏著劑將黏著薄膜層疊至切割薄膜。接著，可將半導體晶圓附接至該黏著薄膜，並可藉由切割將所得晶圓結構切成片。可使用鑽石刀片作為切割用的切割工具。其他
然而，與由硬無機材料製得的晶圓相比，由軟有機材料製得的黏著薄膜可能相對較難進行個體化。因此，可將無機填料或具有高玻璃轉變溫度(Tg)的聚合物樹脂加入該黏著薄膜中。
儘管無機填料的添加和具有高玻璃轉變溫度之聚合物樹脂的使用可增加黏著薄膜的低溫彈性模量，因而有利於黏著薄膜在低溫下的個體化(individualization)，但是它們可能使薄膜的高溫流動性變差，並可能增加薄膜在固化後的彈性模量，從而導致在晶圓附接後將黏著劑組成物嵌入基材不規則性中以及去除氣泡上的困難。因而，黏著劑組成物的黏著可靠性可能變差。
本發明的實施態樣提供一種用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物，該黏著劑組成物包括具有特定玻璃轉變溫度(Tg)的聚合物樹脂和液態環氧樹脂以製備一黏著劑，該黏著劑有利於低溫下的個體化並易於切割，且確保了於基材中的良好嵌入以及高黏著可靠性。
本發明的實施態樣提供一種用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物，該黏著劑組成物使用一液態環氧樹脂以及具有在特定範圍內的玻璃轉變溫度(Tg)的聚合物樹脂來製備一黏著劑，該黏著劑具有增加的固化前低溫彈性模量以及降低的固化後高溫彈性模量。該增加的固化前低溫彈性模量可有助於確保低溫下的個體化並易於切割。該降低的固化後高溫彈性模量可有助於確保於基材中的良好嵌入以及高黏著可靠性。
示範性實施態樣已揭露於此，且儘管採用特定術語，該等術語係被使用來僅欲以一般性且說明性的意義來理解，而非有限制之目的。據此，此技藝中具有通常技術者將理解的是，可進行各種形式和細節上的改變而不背離如以下申請專利範圍中所述之本發明的精神和範疇。

Claims (18)

  1. 一種用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物，該黏著劑組成物包括：一聚合物樹脂，該聚合物樹脂具有5℃至35℃的玻璃轉變溫度，一環氧樹脂，該環氧樹脂包括一液態環氧樹脂和一固態環氧樹脂，一酚醛環氧樹脂固化劑，一無機填料，一固化催化劑，和一矽烷偶合劑，其中由該黏著劑組成物所形成之黏著薄膜有少於5%的面積係由附接空隙或模塑空隙覆蓋。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中該黏著劑組成物包括：100重量份的所述聚合物樹脂、1至20重量份的所述環氧樹脂、1至20重量份的所述酚醛環氧樹脂固化劑、10至80重量份的所述無機填料、0.1至20重量份的所述固化催化劑、和0.1至10重量份的所述矽烷偶合劑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中基於所述環氧樹脂的總重量，所述液態環氧樹脂係以5至40wt%的量存在。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中所述聚合物樹脂具有50000至5000000g/mol的重量平均分子量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中所述聚合物樹脂包括下列之至少一者：聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、丁二烯橡膠、丙烯酸類橡膠、(甲基)丙烯酸酯樹脂、胺基甲酸乙酯樹脂(urethane resin)、聚苯醚樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、苯氧基樹脂、改性聚苯醚樹脂、及含環氧基的(甲基)丙烯酸酯共聚物。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中所述液態環氧樹脂具有一-70至0℃之熔點，包括下列之至少一者：雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、三或更多官能環氧樹脂、橡膠改性的環氧樹脂、胺基甲酸乙酯改性的環氧樹脂、丙烯酸類改性的環氧樹脂、及光敏環氧樹脂。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中所述固態環氧樹脂具有一30至100℃之軟化點，包括下列之至少一者：雙酚環氧樹脂、酚醛清漆環氧樹脂、鄰甲酚清漆環氧樹脂、多官能環氧樹脂、胺基環氧樹脂、含雜環的環氧樹脂、經取代的環氧樹脂、萘酚環氧樹脂、及它們的衍生物。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中所述酚醛環氧樹脂固化劑包括下列之至少一者：雙酚環氧樹脂、酚醛清漆環氧樹脂、雙酚A清漆環氧樹脂、酚醛環 氧樹脂、和它們的混合物。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中所述無機填料包括下列之至少一者：金粉、銀粉、銅粉、鎳、礬土、氫氧化鋁、氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂、矽酸鈣、矽酸鎂、氧化鈣、氧化鎂、氮化鋁、氧化矽、氮化硼、二氧化鈦、玻璃、氧化鐵、及陶瓷。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中所述固化催化劑包括下列之至少一者：三聚氰胺催化劑、咪唑催化劑、及三苯基膦催化劑。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中所述矽烷偶合劑包括下列之至少一者：含環氧的矽烷，包括2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油醚氧基三甲氧基矽烷、及3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基矽烷之至少一者；含胺的矽烷，包括N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙胺、和N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷之至少一者；含巰基的矽烷，包括3-巰丙基甲基二甲氧基矽烷和3-巰丙基三乙氧基矽烷之至少一者；和含異氰酸酯的矽烷，包括3-異氰酸丙基三乙氧基矽烷。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，進一步包括基於100重量份的所述聚合物樹脂為20至500重量份的有機溶劑。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，進一步包括基於100重量份的所述聚合物樹脂為0.01至10重量份的至少一離子清除劑，該離子清除劑包括下列之至少一者：三硫醇化合物、鋯化合物、銻鉍化合物、及鎂鋁化合物。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中該黏著劑組成物提供一黏著劑，該黏著劑於固化前在0℃下具有1500至2500MPa的彈性模量，而於固化後在175℃下具有1.5至2.5MPa的彈性模量。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物，其中：所述液態環氧樹脂具有-70℃至0℃的熔點，而所述固態環氧樹脂具有30℃至100℃的軟化點。
  16. 一種用於半導體隱形切割技術的黏著薄膜，其係由如申請專利範圍第1項所述的黏著劑組成物形成。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的黏著薄膜，其中該黏著薄膜在固化前在0℃下具有1500至2500MPa的彈性模量，而在固化後在175℃下具有1.5至2.5MPa的彈性模量。
  18. 一種包括一黏著薄膜的半導體裝置，其中該黏著薄膜係如申請專利範圍第16項所界定。
TW99144729A 2009-12-21 2010-12-20 用於半導體隱形切割技術的黏著劑組成物、黏著薄膜、及包含該黏著薄膜的半導體裝置 TWI473869B (zh)

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