TWI599627B - 雷射切割用晶圓保護膜組合物及半導體元件製造方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種半導體晶圓等、在晶圓的規定區域內照射雷射光線，實施規定加工的雷射切割用晶圓保護膜組合物。
半導體元件的製造工序中，晶圓的切割工序是在半導體層壓工序完成後，對稱為切割劃道的邊界面進行切削而使並排的器件分別分離的工序，當切削工序完成後，通過晶片製造工序完成半導體產品。
這種晶圓切割工序由於切割劃道的間隔隨著半導體的集成化而變窄，層壓物的機械性能也變得脆弱，因此在反映這一點的方向上發生變化。
隨著元件集成化程度的提高，形成層壓物的最上段上的絕緣膜的主材料的聚醯亞胺在晶圓切割工序中破裂或損傷。因此，晶圓切割工序也從利用刀片切斷晶圓的現有工序逐漸轉變為使用雷射對晶圓開孔後使用刀片的工序，也引入了只使用雷射切斷晶圓的工序。
但是，在使用雷射的晶圓切割工序中，由於雷射的熱量而產生煙塵(fume)並飛散，由此產生晶圓表面污染問題。
為了解決這種問題，例如，韓國公開專利第10-2006-0052590號公開了一種包含水溶性樹脂、水溶性紫外線吸收劑、溶劑及添加劑(可塑劑、表面活性劑)的晶圓保護液組合物，日本特開昭53-8634號公開了一種包含水溶性樹脂及水的雷射切割保護劑。這
些現有技術提出了在晶圓的上頂面塗佈聚乙烯醇(Poly Vinyl Alcohol)、聚乙二醇(Poly Ethylene Glycol)、纖維素(Cellulose)等水溶性樹脂形成保護膜，並照射雷射的加工方法。
但是，這種方法存在如下缺點：在切割工序中，晶圓保護液組合物起電解液的作用，對接合焊盤和凸點(Bump ball)產生電偶腐蝕。
專利文獻
專利文獻1：韓國公開專利10-2006-0052590號說明書
專利文獻2：日本特開昭53-8634號說明書
本發明的目的在於，提供一種雷射切割用保護膜組合物，能夠有效防止在雷射切割工序中，晶圓保護膜組合物起電解液的作用而產生對金屬接合焊盤和凸點(Bump ball)的腐蝕(例如電偶腐蝕)。
本發明提供一種雷射切割用晶圓保護膜組合物，包含：含有水溶性樹脂的樹脂、防腐劑以及作為水或水與有機溶劑的混合物的溶劑。
另外，本發明提供一種半導體元件的製造方法，其特徵在於，包括如下工序：使用所述雷射切割用晶圓保護膜組合物，利用雷射切割晶圓。
本發明的雷射切割用晶圓保護膜組合物提供如下效果：由於含有防腐劑，從而有效地防止對金屬接合焊盤和凸點(Bump ball)的腐蝕(例如電偶腐蝕)。
圖1是在使用本發明的雷射切割用晶圓保護膜組合物的情況下，為了確認在晶圓的切割工序中產生的對凸點的腐蝕程度而拍攝到的錫/鉛合金的凸點的SEM圖像；圖2是使用現有的雷射切割用晶圓保護膜組合物的情況下，為了確認在晶圓的切割工序中產生的對凸點的腐蝕程度而拍攝到
的錫/鉛合金的凸點的SEM圖像。
本發明涉及一種雷射切割用晶圓保護膜組合物，包含：含有水溶性樹脂的樹脂、防腐劑以及作為水或水與有機溶劑的混合物的溶劑。
所述水溶性樹脂為保護膜的基體材料，只要溶解於水等溶劑，經塗佈及乾燥後能夠形成薄膜，就無特別限制。例如，可舉出：聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚亞烷基二醇、烷基纖維素、聚丙烯酸(PAA)、聚羧酸、聚乙基噁唑啉等。作為所述聚亞烷基二醇的示例，可舉出：聚乙二醇(PEG)，作為烷基纖維素的示例，可舉出：甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基纖維素等。
所述水溶性樹脂能夠單獨使用一種或以組合的形式使用兩種以上。
所述水溶性樹脂考慮到形成在晶圓上的保護膜的水洗性、附著性等，能夠選擇其種類，從該觀點來看，分子量也能夠調節。
相對於組合物總重量，所述含有水溶性樹脂的樹脂的含量可為1~50重量%，更優選為5~40重量%。當樹脂的含量小於1重量%時，晶圓保護膜的功能下降，當含量超過50重量%時，產生保護膜的塗佈性下降的問題。
在本發明的雷射切割用晶圓保護膜組合物中，所述防腐劑為了防止形成在晶圓上的金屬接合焊盤及凸點(Bump ball)的腐蝕而被包含。
所述防腐劑無特別限制，例如有機酸、胺、醇、無機酸鹽、有機酸鹽都可以使用。這些防腐劑能夠單獨使用一種或組合使用兩種以上。
作為有機酸，可舉出：甲酸(Formic acid)、乙酸、丙酸、丁酸、棕櫚酸、油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、酒石酸、苯甲酸、
水楊酸、馬來酸、乙醇酸、戊二酸、己二酸、對甲苯磺酸、十二烷酸、戊酸、磺基琥珀酸、乙二胺四乙酸、抗壞血酸、癸二酸、壬二酸等。
作為所述胺，可舉出：肼、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、單甲基乙醇胺、二乙二醇胺、嗎啉、N-氨基乙基呱嗪、二甲基氨基丙胺、N,N-二甲基環己基胺、乙二胺、苯二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、三唑、苯并三唑、苯并噻唑、甲苯基三唑、羥基苯并三唑等。
所述有機酸鹽，可舉出：所述示例的有機酸的鈉鹽、鉀鹽、銨鹽等。
作為所述無機酸鹽，可舉出：硫酸、磷酸等無機酸的鈉鹽、鉀鹽、鉻鹽、銨鹽等。
相對於組合物的總重量，所述防腐劑的含量可為0.01~10重量%。在防腐劑包含在所述範圍內時，無副作用，能夠獲得金屬接合焊盤及凸點(Bump Ball)的防腐效果。
在本發明的雷射切割用晶圓保護膜組合物中，作為溶劑而使用水，但為了提高保護膜組合物的膜厚，或為了提高塗佈性，能夠混合使用有機溶劑。作為有機溶劑，可舉出：醇、醚、乙酸酯等，更具體而言，可舉出：異丙醇、丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚(PGME)、烷基碳酸酯類碳酸亞丁酯、碳酸亞丙酯、碳酸甘油酯、碳酸亞乙酯等。這些有機溶劑能夠使用一種或混合使用兩種以上。
所述溶劑可含有組合物的總重量成為100重量%的量。
本發明的雷射切割用晶圓保護膜組合物還能夠包含消泡劑。所述消泡劑起去除組合物產生的氣泡的作用。在本發明中，消泡劑的種類無特別限制，能夠使用矽、多晶矽、矽氧烷、聚矽氧烷等。
相對於組合物的總重量，所述消泡劑的含量可為0.01~5重量
%。當消泡劑包含在所述範圍內時，無副作用，能夠防止從組合物中產生的氣泡。當消泡劑的含量小於0.01重量%時，對於晶圓保護膜的消泡性下降，當含量超過5重量%時，產生保護膜的塗佈性下降的問題。
本發明的雷射切割用晶圓保護膜組合物為了提高性能，還能夠包含本領域公知的一種以上的添加劑。
例如，本發明的雷射切割用晶圓保護膜組合物為了提高組合物的塗佈性，提高貯存穩定性，還能夠包含水溶性表面活性劑。
作為所述水溶性表面活性劑，例如，可舉出：聚醚改性烷基矽氧烷、聚醚改性聚烷基矽氧烷、聚醚改性羥基官能團的聚二甲基矽氧烷、聚醚-聚酯改性羥基聚烷基矽氧烷、非離子型聚丙烯類水溶性表面活性劑、醇烷氧基化物、含氟聚合物類水溶性表面活性劑等，這些能夠單獨使用一種或同時使用兩種以上。
在本發明的晶圓保護膜組合物中，所述水溶性表面活性劑相對於組合物中包含的樹脂的總重量，優選含有10~80ppm。
本發明還涉及一種半導體元件的製造方法，其特徵在於，包括如下工序：使用所述雷射切割用晶圓保護膜組合物，利用雷射切割晶圓。
利用所述半導體元件的製造方法製造出的半導體元件具有如下特徵：在利用雷射切割晶圓時，半導體元件由本發明的晶圓保護膜組合物形成的保護膜完善保護，在切割完成後，由於所述保護膜容易清洗，因此以無缺陷(defect)的狀態製造。
下面，使用實施例及比較例對本發明更詳細地進行說明。但是，下述實施例是用於示例本發明，本發明並不由下述實施例限定，可進行多種修改及變更。本發明的範圍根據所述的申請專利範圍的技術思想來確定。
實施例1至15及比較例1至4：雷射切割用晶圓保護膜組合物的製造
在設有攪拌機的混合槽內，根據下述表1記載的組成，投入水溶性樹脂、防腐劑、消泡劑及水後，在常溫下以500rpm的速度攪拌1小時，製造出雷射切割用晶圓保護膜組合物。
試驗例1：雷射切割用晶圓保護膜組合物的防腐特性評價
(1)金屬接合焊盤的防腐特性評價
在矽晶圓上將鋁沉積到50Å厚後，將其切成1.5cm×1.5cm的大小準備晶圓樣本。將所述晶圓樣本在裝有前述製造出的實施例1
至15及比較例1至4的雷射切割用晶圓保護膜組合物溶液的40℃的恒溫槽內浸漬(Dipping)30分鐘後，將其取出，在水中清洗後進行乾燥，使用四點探針(AIT公司製造的CMT series)測量鋁膜的厚度，並測量鋁膜的腐蝕程度。測量結果示於下述表2中。
(2)凸點的防腐特性評價
在矽晶圓上形成錫/鉛合金的凸點後，將其切成1.5cm×1.5cm的大小準備晶圓樣本。將所述晶圓樣本在裝有所述製造出的實施例1至15及比較例1至4的雷射切割用晶圓保護膜組合物溶液的40℃的恒溫槽內浸漬(Dipping)30分鐘後，將其取出，在水中清洗後進行乾燥，使用SEM(Hitachi公司製造的S-4700)對表面進行拍攝，並對表面的腐蝕狀態作出評價。評價結果示於下述表2中。
從上述表2中可以確認：在應用了實施例1至15的晶圓保護膜組合物的樣本晶圓的情況下，表現出4.5Å/min以下的鋁膜腐蝕量，相反，在應用了比較例1至4的晶圓保護膜組合物的樣本的情況下，表現出4.5Å/min以上的鋁膜腐蝕量，在腐蝕量上表現出顯著差異。
另外，還確認了在應用了實施例1至15的晶圓保護膜組合物的樣本的情況下，錫/鉛合金的凸點的表面沒有發生腐蝕，表面狀態良好，相反，在應用了比較例1至4的晶圓保護膜組合物的樣本的情況下，錫/鉛合金的凸點的表面發生了腐蝕。
Claims (8)
- 一種雷射切割用晶圓保護膜組合物，其特徵在於，包含：含有水溶性樹脂的樹脂、防腐劑以及作為水或水與有機溶劑的混合物的溶劑；所述防腐劑是選自由以下組成的組中所選擇的一種以上：選自由草酸、丙二酸、琥珀酸、馬來酸、己二酸組成的組中的有機酸；選自由三唑、苯并三唑、苯并噻唑、甲苯基三唑、羥基苯并三唑組成的組中的胺；以及選自由磷酸的鈉鹽、鉀鹽、鉻鹽和銨鹽組成的組中所選擇的無機酸鹽。
- 根據申請專利範圍第1項所述的雷射切割用晶圓保護膜組合物，其中，相對於組合物的總重量，包含1~50重量%的含有水溶性樹脂的樹脂、0.01~10重量%的防腐劑以及餘量的溶劑。
- 根據申請專利範圍第1項所述的雷射切割用晶圓保護膜組合物，其中，所述含有水溶性樹脂的樹脂是選自由聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚亞烷基二醇、烷基纖維素、聚丙烯酸、聚羧酸和聚乙基噁唑啉組成的組中的一種以上。
- 根據申請專利範圍第1項所述的雷射切割用晶圓保護膜組合物，其中，所述有機溶劑是選自由異丙醇、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單甲基醚、碳酸亞丁酯、碳酸亞丙酯、碳酸甘油酯、碳酸亞乙酯組成的組中的一種以上。
- 根據申請專利範圍第1項所述的雷射切割用晶圓保護膜組合物，其中，所述雷射切割用晶圓保護膜組合物進一步包含消泡劑。
- 根據申請專利範圍第5項所述的雷射切割用晶圓保護膜組合物，其中，相對於組合物的總重量，所述消泡劑的含量為0.01~5 重量%。
- 根據申請專利範圍第1項所述的雷射切割用晶圓保護膜組合物，其中，所述雷射切割用晶圓保護膜組合物進一步包含水溶性表面活性劑。
- 一種半導體元件製造方法，其特徵在於，包括以下工序：使用申請專利範圍第1項所述的雷射切割用晶圓保護膜組合物，利用雷射切割晶圓。
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