TWI669367B - 接著劑組成物、切晶接合膜及切割半導體晶圓之方法 - Google Patents

接著劑組成物、切晶接合膜及切割半導體晶圓之方法 Download PDF

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Abstract

本發明是關於用於半導體的接著劑組成物，包含具有低吸濕性之熱塑性樹脂、包括具有50℃至100℃之軟化點之聯苯類環氧樹脂之環氧樹脂、以及包括酚醛清漆類酚樹脂之固化劑，且滿足IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1；包含用於半導體的接著劑組成物之切晶接合膜；以及使用所述切晶接合膜切割半導體之方法。

Description

接著劑組成物、切晶接合膜及切割半導體晶圓之方法
相關申請案之交叉引用
本申請案主張在韓國智慧財產局於2015年7月10日申請之韓國專利申請案第10-2015-0098420號及2016年7月8日申請之韓國專利申請案第10-2016-0086638號之權益，其揭露內容以全文引用之方式併入本文中。
本發明是關於用於半導體的接著劑組成物及切晶接合膜，且更特定言之，關於具有高機械特性、極佳機械特性(如耐熱性、抗衝擊性以及類似特性)以及高接著強度，且可防止切晶接合膜之分離或回流裂紋之用於半導體的接著劑組成物及切晶接合膜。
最近，隨著電子裝置朝向小型化、高效能以及大容量之趨勢增加，對於高密度及高度整合半導體封裝之需求快速增加，且因此半導體晶片之尺寸變得愈來愈大，且為了提高整合程度，逐漸增 加使用多級堆疊晶片之堆疊封裝方法。
在半導體封裝開發之近來趨勢中，上文闡述之半導體晶片之小型化、纖細化以及高效能快速進展，且與此一起，出於大規模封裝的目的，半導體晶圓之厚度變得極薄(100微米或小於100微米)以在相同封裝中堆疊更多晶片，且最近，半導體晶圓之厚度變得甚至更薄(20微米或小於20微米)。為了製備半導體晶片及間層接著膜之厚度為20微米或小於20微米之封裝，亦需要接著膜之纖細化。
同時，在安裝半導體封裝之方法中，應用加熱至高溫之步驟，且舉例而言，使用藉由紅外(infrared，IR)回流或氣相回流、焊料澆鑄以及類似者加熱總封裝而安裝之方法。由於在此類高溫加熱方法中，總半導體封裝暴露於200℃或大於200℃之溫度，半導體封裝內部存在之水分以爆破方式氣化，其導致封裝裂紋或回流裂紋。特定言之，若許多水分包含於切晶接合膜以及類似物之接著劑中，則水分在回流安裝時藉由加熱氣化，且由於所產生的蒸氣壓，切晶接合膜可破裂或脫層且可產生回流裂紋。
半導體封裝方法中產生的大部分缺陷由水分吸收之後的回流過程中之基板與接著劑之間的分離產生，且因此進行關於減輕基板、接著劑以及半導體晶片之間的應力或改良水分耐受性之方法的研究。
先前技術 專利文獻
(專利文獻1)韓國專利特許公開專利公開案第2013-0016123號
(專利文獻2)韓國登記專利第0889101號
本發明之一個目標為提供具有極佳機械特性(如耐熱性、抗衝擊性以及類似者)以及高接著強度，且可防止切晶接合膜之分離或回流裂紋之用於半導體的接著劑組成物。
本發明之另一目標為提供具有極佳機械特性(如耐熱性、抗衝擊性以及類似者)以及高接著強度，且可防止切晶接合膜之分離或回流裂紋之切晶接合膜。
本發明之另一目標為提供使用切晶接合膜切割半導體晶圓之方法。
本文提供一種用於半導體的接著劑組成物，包含當持續168小時暴露於85℃及85% RH之條件時具有1.7重量%或小於1.7重量%之吸濕性的熱塑性樹脂、包含具有50℃至100℃之軟化點之聯苯類環氧樹脂的環氧樹脂以及包含酚醛清漆類酚樹脂之固化劑，且滿足IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1(IPC/JEDEC moisture susceptibility test level 1)。
IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1定義為如下狀態：當具有50毫米(寬度)×50毫米(長度)之尺寸及2公克之重量的試樣暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度168小時，且接著在260℃之最大溫度下穿過IR回流裝置三次，且使用IPC/JEDEC J-STD-020D之IR回流裝置量測時不產生氣泡或不在試樣表面上出現氣 泡爆裂。
在用於半導體的接著劑組成物之固體含量中，聯苯類環氧樹脂之含量可為5重量%或大於5重量%。用於半導體的接著劑組成物之固體含量意謂除了水或其他可視情況在組成物中選擇之溶劑的固體組分。
更特定言之，在用於半導體的接著劑組成物中，按熱塑性樹脂、環氧樹脂以及固化劑之總重量計，具有50℃至100℃之軟化點之聯苯類環氧樹脂的重量比為5重量%或大於5重量%、6重量%至30重量%、或7重量%至20重量%。
聯苯類環氧樹脂可包含聯苯酚醛清漆環氧樹脂。
具有50℃至100℃之軟化點的聯苯類酚醛清漆環氧樹脂可具有200公克/當量至400公克/當量或220公克/當量至300公克/當量之平均環氧當量。
除具有50℃至100℃之軟化點的聯苯類酚醛清漆環氧樹脂以外，環氧樹脂可更包含一或多種由以下各者構成之族群中選出的環氧樹脂：具有50℃至100℃之軟化點的甲酚酚醛清漆型環氧樹脂及具有50℃至100℃之軟化點的雙酚A環氧樹脂。
本文中，環氧樹脂可包含一或多種由以下各者構成之族群中選出的環氧樹脂：具有50℃至100℃之軟化點的甲酚酚醛清漆型環氧樹脂及具有50℃至100℃之軟化點的雙酚A環氧樹脂，按具有50℃至100℃之軟化點的聯苯類環氧樹脂計，其重量比為0.25至1.25或0.3至1.1。
環氧樹脂可具有100至1,000之平均環氧當量。平均環氧當量可基於包含於環氧樹脂中之各環氧樹脂之重量比及環氧當量 計算。
酚醛清漆類酚樹脂可具有60℃或大於60℃之軟化點。
酚醛清漆類酚樹脂可具有80公克/當量至300公克/當量之羥基當量及60℃至150℃、105℃至150℃或70℃至120℃之軟化點。
酚醛清漆類酚樹脂可更包含由以下各者所構成的族群中選出之一或多者：酚醛清漆酚樹脂(novolac phenol resin)、新酚酚醛清漆酚樹脂(xylok novolac phenol resin)、甲酚酚醛清漆酚樹脂(cresol novolac phenol resin)、聯苯酚醛清漆酚樹脂以及雙酚A酚醛清漆酚樹脂。更特定言之，酚醛清漆類酚樹脂可包含由以下各者所構成的族群中選出之一或多者：酚醛清漆酚樹脂、新酚酚醛清漆酚樹脂以及雙酚A酚醛清漆酚樹脂。
熱塑性樹脂可包含一或多種由以下各者所構成之族群中選出的聚合物樹脂：聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚酯醯亞胺、聚醯胺、聚醚碸、聚醚酮、聚烯烴、聚氯乙烯、苯氧基、反應性丁二烯丙烯腈共聚物橡膠(reactive butadiene acrylonitrile copolymer rubber)以及(甲基)丙烯酸酯類樹脂。
(甲基)丙烯酸酯類樹脂可為包含含環氧類官能基之(甲基)丙烯酸酯類重複單元，且具有-10℃至25℃之玻璃轉化溫度的(甲基)丙烯酸酯類樹脂。
(甲基)丙烯酸酯類樹脂可包含0.1重量%至10重量%包含環氧類官能基之(甲基)丙烯酸酯類重複單元。
按100重量份環氧樹脂計，用於半導體的接著劑組成物可包含50重量份至1,500重量份熱塑性樹脂及30重量份至700 重量份固化劑。
固化劑可更包含一或多種由以下各者構成之族群中選出的化合物：胺類固化劑、其他酚類固化劑以及酸酐類固化劑。其他酚類固化劑意謂除了酚醛清漆類酚樹脂的酚類化合物之固化劑。
用於半導體的接著劑組成物可更包含一或多種由以下各者構成之族群中選出的固化催化劑：磷化合物、磷-硼化合物以及咪唑類化合物。
用於半導體的接著劑組成物可更包含一或多種由偶合劑及無機填充劑所構成的族群中選出之添加劑。
用於半導體的接著劑組成物可更包含10重量%至90重量%之有機溶劑。本文中，用於半導體的接著劑組成物之固體含量中之聯苯類環氧樹脂之含量可為5重量%至25重量%。
另外，本文提供切晶接合膜，包含基底膜、形成於基底膜上之黏性層以及形成於黏性層上之包含用於半導體的接著劑組成物之接著層。
切晶接合膜可滿足IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1。
IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1定義為如下狀態：當具有50毫米(寬度)×50毫米(長度)之尺寸及2公克之重量的試樣暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度168小時，且接著在260℃之最大溫度下穿過IR回流裝置三次，且使用IPC/JEDEC J-STD-020D之IR回流裝置量測時不產生氣泡或不在試樣表面上出現氣泡爆裂。
黏性層可包含UV可固化接著劑或熱可固化接著劑。
基底膜具有10微米至200微米的厚度，黏性層具有10 微米至500微米的厚度，且接著膜具有1微米至50微米的厚度。
另外，本文提供一種切割半導體晶圓之方法，包含以下步驟：部分預處理半導體晶圓及晶圓，所述半導體晶圓包含切晶接合膜；所述晶圓在切晶接合膜之至少一側上層合以便被完全切割或為可切割；以及向預處理半導體晶圓之基底膜照射UV且收集藉由切割半導體晶圓分離之個別晶片。
根據本發明，提供具有極佳機械特性(如耐熱性、抗衝擊性以及類似特性)及高接著強度之用於半導體的接著劑組成物；具有極佳機械特性(如耐熱性、抗衝擊性以及類似特性)及高接著強度之切晶接合膜；包含切晶接合膜之半導體晶圓；以及使用切晶接合膜切割半導體晶圓之方法。
現將詳細解釋根據本發明之特定實施例之用於半導體的接著劑組成物、切晶接合膜、半導體晶圓以及切割半導體晶圓之方法。
根據本發明之一個實施例，提供用於半導體的接著劑組成物，包含當持續168小時暴露於85℃及85% RH之條件時具有1.7重量%或小於1.7重量%之吸濕性的熱塑性樹脂、包含具有50℃至100℃之軟化點之聯苯類環氧樹脂之環氧樹脂、以及包含酚醛清漆 類酚樹脂之固化劑，且滿足IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1。
本發明人進行用於解決切晶接合膜之破壞或分離及由於回流安裝時之蒸氣壓而產生回流裂紋之問題的研究，確認若包含特定含量之聯苯類環氧樹脂之環氧樹脂及包含酚樹脂之固化劑與具有低吸濕率之熱塑性樹脂一起混合，則用於半導體的接著劑組成物具有極佳機械特性(如耐熱性及抗衝擊性)以及高接著強度，且可提供可防止切晶接合膜之分離或回流裂紋，且完成本發明。
藉由使用聯苯類環氧樹脂連同具有低吸濕性之熱塑性樹脂，根據實施例之用於半導體的接著劑組成物即使在高溫固化方法之後長時間暴露於高溫及高水分條件亦可具有低吸濕性，且因此可防止基板與接著劑在製造半導體之方法中之回流過程之後分離。
特定言之，IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1可定義為如下狀態：當具有50毫米(寬度)×50毫米(長度)之尺寸及2公克之重量的試樣暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度168小時，且接著在260℃之最大溫度下穿過IR回流裝置三次，且使用IPC/JEDEC J-STD-020D之IR回流裝置量測時不產生氣泡或不在試樣表面上出現氣泡爆裂。
在用於半導體的接著劑組成物之固體含量中，聯苯類環氧樹脂之含量可為5重量%或大於5重量%。用於半導體的接著劑組成物之固體含量意謂除了水或其他可視情況在組成物中選擇之溶劑的固體組分。更特定言之，在用於半導體的接著劑組成物中，按熱塑性樹脂、環氧樹脂以及固化劑之總重量計，具有50℃至100℃之軟化點之聯苯類環氧樹脂的重量比為5重量%或大於5重量%、6 重量%至30重量%、或7重量%至20重量%。
由於以特定含量包含聯苯類環氧樹脂，其可發揮作用以維持用於半導體的接著劑組成物之低吸濕性，且同時控制最後製造之接著膜的硬度及其他特性，以及鬆弛應力，且因此可在半導體封裝方法中之水分吸收之後的回流過程中防止基板與接著劑之間的分離，且可滿足上文闡述之IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1。
若用於半導體的接著劑組成物之固體含量中之聯苯類環氧樹脂之含量小於5重量%，則其可不恰當地發揮作用以降低用於半導體的接著劑組成物之吸濕性，其可能難以充分地防止基板與接著膜之間的分離或回流裂紋產生，且當接著膜長時間暴露於高溫及高水分條件，例如在暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度下168小時之後穿過IR回流設備時，可產生氣泡或可在外側或內側上出現氣泡爆裂。
另外，若用於半導體的接著劑組成物之固體含量中之聯苯類環氧樹脂之含量變得過多，則固化結構可能不緻密，且因此可能不向最後製備之接著劑或接著層提供足夠耐熱性或強度，其可能引起基板之低接著，因此引起基板與接著膜之間的分離或回流裂紋，且當接著膜長時間暴露於高溫及高水分條件，例如在暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度168小時之後穿過IR回流設備時，可產生氣泡或可在外側或內側上出現氣泡爆裂。
聯苯類環氧樹脂可包含聯苯酚醛清漆環氧樹脂。
聯苯類環氧樹脂之軟化點可為50℃至100℃。若環氧樹脂之軟化點過低，則用於半導體的接著劑組成物之接著力可能增加以減少切割之後的晶片收集，且若環氧樹脂之軟化點過高，則用 於半導體的接著劑組成物之流動性可能減小，且由用於半導體的接著劑組成物製備之接著膜之接著強度可能減小。
具有50℃至100℃之軟化點的聯苯類環氧樹脂可具有200公克/當量至400公克/當量或220公克/當量至300公克/當量之平均環氧當量。
由於聯苯類環氧樹脂具有上文所闡述範圍之平均環氧當量，其可發揮作用以維持用於半導體的接著劑組成物之吸濕性，且同時控制最後製造之接著膜之硬度及其他特性，以及鬆弛應力。因此，在半導體封裝製程中之水分吸收之後的回流過程中防止基板與接著劑之間分離變得更容易，且用於半導體的接著劑組成物可容易地滿足IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1。
除具有50℃至100℃之軟化點的聯苯類環氧樹脂以外，環氧樹脂可更包含一或多種由下列者構成之族群中選出的環氧樹脂：具有50℃至100℃之軟化點的甲酚酚醛清漆型環氧樹脂及具有50℃至100℃之軟化點的雙酚A環氧樹脂。
本文中，環氧樹脂可包含一或多種由下列者構成之族群中選出的環氧樹脂：具有50℃至100℃之軟化點的甲酚酚醛清漆環氧樹脂及具有50℃至100℃之軟化點的雙酚A環氧樹脂，按具有50℃至100℃之軟化點的聯苯類環氧樹脂計，其重量比為0.25至1.25或0.3至1.1。
環氧樹脂可具有100至1,000之平均環氧當量。平均環氧當量可計算自包含於環氧樹脂中之各環氧樹脂之重量比及環氧當量。
具有50℃至100℃之軟化點的聯苯類環氧樹脂可具有 200公克/當量至400公克/當量或220公克/當量至300公克/當量之平均環氧當量。
用於半導體的接著劑組成物可包含酚醛清漆酚樹脂作為固化劑。
酚醛清漆型酚樹脂具有如下化學結構，其中環定位於反應性官能基之間，且由於結構特性，其可另外降低用於半導體的接著劑組成物之吸濕性，且同時增加高溫IR回流製程之穩定性，且因此其可發揮作用以防止切晶接合膜分開或回流裂紋。
另外，由於用於半導體的接著劑組成物包含酚醛清漆酚樹脂，故可在長時間暴露於高溫及高水分條件(例如在暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度之後穿過高溫IR回流設備)時防止氣泡產生或切晶接合膜之外側或內側上之氣泡爆裂。
酚醛清漆類酚樹脂之特定實例可包含酚醛清漆酚樹脂、新酚酚醛清漆酚樹脂、甲酚酚醛清漆酚樹脂、聯苯酚醛清漆酚樹脂以及雙酚A酚醛清漆酚樹脂。更特定言之，酚醛清漆類酚樹脂可包含由下列者所構成的族群中選出之一或多者：酚醛清漆酚樹脂、新酚酚醛清漆酚樹脂以及雙酚A酚醛清漆酚樹脂。
酚醛清漆類酚樹脂之軟化點可為60℃或大於60℃、60℃至150℃、105℃至150℃或70℃至120℃。
藉由使用具有60℃或大於60℃之軟化點的酚醛清漆類酚樹脂，用於半導體的接著劑組成物可在固化之後具有足夠耐熱性、強度以及接著特性。若酚醛清漆類酚樹脂之軟化點過低，則在固化用於半導體的接著劑組成物之後可能不能獲得具有足夠強度之固化產物，且用於半導體的接著劑組成物之接著力可能增加以減少 切割之後半導體晶片之收集。另外，若酚醛清漆類酚樹脂之軟化點過高，則用於半導體的接著劑組成物之流動性可能減少以在實際半導體製造方法中在接著劑內部產生空隙，因此顯著降低最終產物之可靠性或品質。
酚醛清漆類酚樹脂可具有80公克/當量至300公克/當量之羥基當量及60℃至150℃之軟化點。
同時，以上實施例之用於半導體的接著劑組成物可包含當持續168小時暴露於85℃及85%相對溼度(relative humidity；RH)條件時具有1.7重量%或小於1.7重量%之吸濕性的熱塑性樹脂。吸濕性可藉由持續168小時暴露於85℃及85% RH條件之前及之後的重量比計算。
藉由包含滿足以上吸濕性條件之熱塑性樹脂連同上文闡述之環氧樹脂及固化劑，用於半導體的接著劑組成物可具有較低整體吸濕性，且由於內部包含之水分的量不顯著，可防止切晶接合膜分離或回流裂紋。
儘管熱塑性樹脂之實例不受受限，但例如可提及聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚酯醯亞胺、聚醯胺、聚醚碸、聚醚酮、聚烯烴、聚氯乙烯、苯氧基、反應性丁二烯丙烯腈共聚物橡膠、(甲基)丙烯酸酯類樹脂、其兩種或大於兩種的混合物，或其兩種或大於兩種的共聚物。
特定言之，(甲基)丙烯酸酯類樹脂可為包含含環氧類官能基之(甲基)丙烯酸酯類重複單元且具有-10℃至25℃之玻璃轉化溫度之(甲基)丙烯酸酯類樹脂。
(甲基)丙烯酸酯類樹脂可包含0.1重量%至10重量%的包 含環氧類官能基之(甲基)丙烯酸酯類重複單元。
藉由使用包含0.1重量%至10重量%的包含環氧類官能基之(甲基)丙烯酸酯類重複單元且具有-10℃至25℃之玻璃轉化溫度的(甲基)丙烯酸酯類樹脂，以上實施例之用於半導體的接著劑組成物可用於半導體接著、用於包含於半導體中之組件之接著或用於半導體封裝，且其可提供用於半導體的接著膜或用於半導體封裝的接著膜，所述接著膜可確保多級堆疊(multi-stage stacking)超薄晶圓時之高耐衝擊性且改良製造半導體之後的電特性。
可在構成(甲基)丙烯酸酯類樹脂之主鏈的重複單元上取代一或多個環氧類官能基。
環氧類官能基可包含環氧基或縮水甘油基。
包含含環氧類官能基之(甲基)丙烯酸酯類重複單元的(甲基)丙烯酸酯類樹脂之玻璃轉化溫度可為-10℃至25℃，或-5℃至20℃。藉由使用具有上文闡述的玻璃轉化溫度之(甲基)丙烯酸酯類樹脂，用於半導體的接著劑組成物可具有足夠流動性且最後製備之接著膜可確保高接著強度，且其易於製備呈薄膜以及類似物形式之用於半導體的接著劑組成物。
以上實施例之用於半導體的接著劑組成物可包含按100重量份環氧樹脂計50重量份至1,500重量份的熱塑性樹脂，及30重量份至700重量份的固化劑。
若按環氧樹脂計之熱塑性樹脂的含量過低，則固化樹脂組成物之後的模數可能快速增加，且因此難以期望基板與晶圓之間的應力鬆弛效應。另外，若按環氧樹脂計之熱塑性樹脂的含量過高，則B階段(B-stage)之組成物的黏度可能增加，且因此可能 減少晶粒附接方法中與基板之接著，且在固化方法期間之空隙移除可能變得困難，因此降低製程及最終產物之可靠性。
若按環氧樹脂計之含有酚樹脂之固化劑的含量過低，則可能難以確保足夠的耐熱性。
若按環氧樹脂計之含有酚樹脂之固化劑的含量過高，則即使固化完成，非反應酚基團可能殘留而增加吸濕性，且因此，在半導體封裝方法中之水分吸收之後的回流過程中，可能出現基板與接著劑之間的分離。
在用於半導體的接著劑組成物中，包含聯苯類環氧樹脂之環氧樹脂的含量可根據最後製備之產物測定，且舉例而言，其可為所有組成物之固體含量之3重量%至30重量%，或5重量%至25重量%。
固化劑可更包含一或多種由以下各者構成的族群中選出之化合物：胺類固化劑、其他酚類固化劑以及酸酐類固化劑。其他酚類固化劑意謂除了酚醛清漆類酚樹脂的酚類化合物以外的固化劑。
固化劑的用量可考慮最終製備之接著膜之特性以及類似因素恰當地選擇，且舉例而言，其可以按100重量份環氧樹脂計10重量份至700重量份或30重量份至300重量份之量使用。
用於半導體的接著劑組成物可更包含固化催化劑。
固化催化劑促進固化劑之作用或用於半導體的接著劑組成物之固化，且可使用已知用於製造用於半導體的接著膜及類似物之任何固化催化劑而無特定限制。舉例而言，作為固化催化劑，可使用由以下各者所構成的族群中選出之一或多者：磷化合物、硼 化合物、磷-硼化合物以及咪唑類化合物。所用固化催化劑的量可考慮接著膜之特性及類似者恰當地選擇，且舉例而言，其可以按100重量份環氧樹脂、(甲基)丙烯酸酯類樹脂以及酚樹脂計0.01重量份至10重量份的量使用。
用於半導體的接著劑組成物可更包含10重量%至90重量%之有機溶劑。可考慮用於半導體的接著劑組成物之特性或最後製備之接著膜之特性或其製備方法確定有機溶劑之含量。
用於半導體的接著膜可更包含由偶合劑及無機填充劑所構成的族群中選出之一或多種添加劑。偶合劑及無機填充劑之實例不受特定限制，且可使用已知可用於半導體封裝用接著劑中之組分而無特定限制。
根據本發明之另一實施例，提供一種切晶接合膜，包含基底膜、形成於基底膜上之黏性層以及形成於黏性層上且包含上文闡述之用於半導體的接著劑組成物之接著層。
由於接著層包含上文闡述的實施例之用於半導體的接著劑組成物，切晶接合膜可具有極佳機械特性(如耐熱性、抗衝擊性以及類似特性)，以及高接著強度，且可展現低吸濕性，因此防止水分蒸發、基板與晶粒接合膜之間的分離、由蒸發所致的回流裂紋以及類似者。
特定言之，切晶接合膜可滿足IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1。
IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1定義為如下狀態：當具有50毫米(寬度)×50毫米(長度)之尺寸及2公克之重量的試樣暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度168小時，且接著在260℃ 之最大溫度下穿過IR回流裝置三次，且使用IPC/JEDEC J-STD-020D之IR回流裝置量測時不產生氣泡或不在試樣表面上出現氣泡爆裂。
用於半導體的接著劑組成物之細節如上文所解釋。
同時，包含於切晶接合膜中之基底膜之種類不受特別限制，且舉例而言，可使用塑膠膜、金屬箔以及本領域中已知之類似物。
舉例而言，基底膜可包含低密度聚乙烯、線性聚乙烯、中等密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、聚丙烯無規共聚物(random copolymer)、聚丙烯嵌段共聚物(block copolymer)、均聚丙烯(homopolypropylene)、聚甲基戊烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-離聚物共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丁烯、苯乙烯共聚物或其兩種或大於兩種之混合物。
包括兩種或大於兩種聚合物之混合物之基底膜之含義包含多層膜，其中各膜層包含上文闡述的聚合物，及包括兩種或大於兩種上文闡述的聚合物之單層膜。
基底膜之厚度不受特別限制，且通常其形成為10微米至200微米、較佳50微米至180微米之厚度。若厚度小於10微米，則存在切割方法中之切割深度之控制可能不穩定的問題，且若其大於200微米，則可能在切割方法中產生許多毛刺，或伸長率可能減小，且因此可不精確地實現擴展方法。
基底膜視需要可經受一般物理或化學處理，如消光處理、電暈放電、底塗劑處理、交聯以及類似處理。
同時，黏性層可包含UV可固化接著劑或熱可固化接著劑。在使用UV可固化接著劑之情況下，UV自基底膜側照射以增大接著劑之黏結性及玻璃轉化溫度，因此降低接著強度，且在使用熱可固化接著劑之情況下，施加熱量以降低接著強度。
此外，UV可固化接著劑可包括(甲基)丙烯酸酯類樹脂、UV可固化化合物、光引發劑以及交聯劑。
(甲基)丙烯酸酯類樹脂之重量平均分子量可為100,000至1,500,000，較佳200,000至1,000,000。若重量平均分子量小於100,000，則可塗佈性或黏結性可能降低，且因此殘餘物可在分離時殘留於接著物中，或可能出現接著劑破壞。另外，若重量平均分子量大於1,500,000，則基底樹脂可能阻礙UV可固化化合物之反應，且因此存在可能不有效實現剝離強度之減小的問題。
(甲基)丙烯酸酯類樹脂之實例可包含(甲基)丙烯酸酯類單體及含可交聯官能基單體之共聚物。本文中，(甲基)丙烯酸酯類單體之實例可包含(甲基)丙烯酸烷酯，特定言之具有碳數為1至12之烷基的單體，如(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸癸酯或其混合物。由於單體之烷基之碳數較高，最終共聚物之玻璃轉化溫度變為較低，且因此可根據所需玻璃轉化溫度選擇適當單體。
含可交聯官能基單體之實例可包含含羥基單體、含羧基單體、含氮單體或其混合物。本文中，含羥基化合物之實例可包含(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯以及類似物，含羧 基化合物之實例可包含(甲基)丙烯酸酯以及類似物，且含氮單體之實例可包含(甲基)丙烯腈、N-乙烯吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺以及類似物，但不限於此。
在(甲基)丙烯酸酯類樹脂中，可另外包含含碳-碳雙鍵低分子量化合物，如乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈以及類似物以改良其他功能性，如相容性及類似功能。
UV可固化化合物之種類不受特別限制，且舉例而言，可使用具有500至300,000之重量平均分子量的多官能性化合物(例如多官能性胺基甲酸酯丙烯酸酯、多官能性丙烯酸酯單體或寡聚物以及類似物)。本領域中具通常知識者可易於根據所需用途選擇適當化合物。重量平均分子量為藉由GPC法量測之聚苯乙烯轉化之重量平均分子量。
UV可固化化合物之含量可為按100重量份上文闡述的基底樹脂計之5重量份至400重量份，較佳10重量份至200重量份。若UV可固化化合物之含量小於5重量份，則固化之後的接著性減少可能不充分且因此存在降低收集的問題，且若其大於400重量份，則UV照射之前的接著劑之黏結性可能不足夠，或可能不易於實現與離型膜之分離及類似性能。
光引發劑之種類不受特別限制，且可使用本領域中通常已知的光引發劑，且含量可為按100重量份UV可固化化合物計之0.05重量份至20重量份。若光引發劑之含量小於0.05重量份，則藉由UV照射之固化反應可能變得不足夠而降低收集，且若其大於20重量份，則可能在固化方法中之短單位下發生交聯反應，可產生非反應UV可固化化合物以在黏附表面上產生殘餘物，或 固化之後的剝離強度可過度減小以降低收集。
另外，包含於黏性部分中以提供接著性及黏結性之交聯劑之種類亦不受特定限制，且可使用通常使用之交聯劑，如異氰酸酯類化合物、氮丙啶類化合物、環氧類化合物、金屬螯合劑類化合物以及類似物。按100重量份基底樹脂計，交聯劑可以2重量份至40重量份、較佳2重量份至20重量份之含量包含在內。若含量小於2重量份，則接著劑之黏結性可能不充分，且若其大於20重量份，則UV照射之前的接著性可能不充分，且因此存在晶片散射及類似問題。
在黏性層中，可另外包含增黏劑，如松香樹脂、萜樹脂、酚樹脂、苯乙烯樹脂、脂族石油樹脂、芳族石油樹脂、脂族芳族共聚物石油樹脂以及類似物。
在基底膜上形成包括以上組分之黏性層的方法不受特別限制，且舉例而言，可使用在基底膜上直接塗佈接著劑組成物以形成黏性層之方法，或首先在可剝離基底上塗佈接著劑組成物以製備黏性層，且接著使用可剝離基底將黏性層轉錄至基底膜之方法以及類似方法。
本文中，塗佈及乾燥接著劑組成物之方法不特定受限，且舉例而言，可使用按原樣塗佈包含以上組分之組成物，或將其稀釋於適當有機溶劑中且藉由已知工具，如缺角輪塗佈機(comma coater)、凹版塗佈機、壓模塗佈機、反向塗佈機以及類似工具塗佈，且接著在60℃至200℃之溫度下乾燥溶劑10秒至30分鐘之方法。另外，在以上方法中，可另外進行老化過程以進行接著劑之足夠交聯。
儘管黏性層之厚度不顯著受限，舉例而言，其可在10微米至500微米範圍內。
同時，如上文所解釋，接著層形成於黏性層上，且可包含上文闡述的實施例之用於半導體的接著膜。用於半導體的接著膜之細節包含上文解釋之細節。
儘管接著層之厚度不顯著受限，舉例而言，其可為1微米至300微米，或3微米至50微米。
切晶接合膜可更包含形成於接著層上之離型膜。可使用的離型膜之實例可包括一或多種類型之塑膠膜，如聚對苯二甲酸伸乙酯膜、聚四氟乙烯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚丁烯膜、聚丁二烯膜、氯乙烯共聚物膜、聚醯亞胺膜以及類似物。
離型膜之表面可用醇酸類、矽類、氟類、不飽和酯類、聚烯烴類或蠟類脫模劑中的一或多者處理，其中具有耐熱性之醇酸類、矽類或氟類脫模劑可為較佳的。
離型膜可通常形成為10微米至500微米、較佳約20微米至200微米的厚度，但不限於此。
製造上文闡述的切晶接合膜之方法不受特別限制，且舉例而言，可使用在基底膜上依序形成黏性部分、接著劑部分以及離型膜之方法，或分開製備切割膜(基底膜+黏性部分)及在上面形成有晶粒接合膜或接著劑部分之離型膜，且接著將其層合之方法，以及類似方法。
層合方法不受特別限制，且可使用熱軋層合或層壓，其中就連續方法之可能性及效率而言，熱軋層合較佳。熱軋層合可在10℃至100℃之溫度及0.1公斤力/平方公分至10公斤力/平方公分 之壓力下進行，但不限於此。
根據本發明之另一實施例，提供一種切割半導體晶圓之方法，包含以下步驟：部分預處理包含切晶接合膜之半導體晶圓；在切晶接合膜之至少一側上層合晶圓以使得經完全切割或可切割；向預處理半導體晶圓之基底膜照射UV；以及收集藉由切割半導體分離之個別晶片。
切晶接合膜之細節包括以上解釋之細節。
除了關於切割方法步驟之細節，可使用用於半導體晶圓以及類似物之切割方法之通常已知設備及方法而無特定限制。
用於切割半導體晶圓之方法可更包含在預處理之後擴展半導體晶圓之步驟。在此狀況下，遵循如下方法：將UV照射至經擴展半導體晶圓之基底膜且收集藉由半導體晶圓切割分離之個別晶片。
藉由使用包含切割膜之切晶接合膜，在半導體晶圓之切割方法期間可能產生之毛刺(burr)可被最小化，因此防止半導體晶片之污染且改良半導體晶片之可靠性及使用期限。
本發明之特定實施例將詳細說明於以下實例中。然而，這些實例僅為了說明本發明之特定實施例，且本發明之範疇不限於此。
[實例1至實例5及比較實例1至比較實例3：製備用於半導體的接著劑組成物及用於半導體的接著膜] 實例1 (1)製備用於半導體的接著劑組成物之溶液
將作為環氧樹脂的50公克聯苯酚醛清漆環氧樹脂(NC- 3000H，日本化藥株式會社(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)，環氧當量：288公克/當量，軟化點：70℃)及50公克雙酚A酚醛清漆環氧樹脂(MF8080EK80，JSI公司，環氧當量：218公克/當量，軟化點：80℃)、酚樹脂KPH-F3075(科隆化學有限公司(Kolon Chemical Co.,Ltd.)，羥基當量：175公克/當量，軟化點75℃)、450公克熱塑性丙烯酸酯樹脂KG-3015(持續168小時暴露於85℃及85% RH條件時之吸濕性：1.5重量%)、0.5公克固化促進劑2-苯基-4-甲基-5-二羥甲基咪唑(2P4MHZ，四國化學品公司(Shikoku Chemicals Corporation))、2公克偶合劑γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-403，信越化學(Shin-Etsu Chemical))以及70公克填充劑R-972(日本電氣化學(Denka)，球形二氧化矽，平均粒徑17奈米)溶解於甲基乙基酮中以獲得用於半導體的接著劑組成物之溶液(固體含量20重量%)。
(2)製備用於半導體的接著膜
上文製備之用於半導體的接著劑組成物之溶液塗佈於聚對苯二甲酸伸乙酯膜(厚度38微米)上，且接著在130℃下乾燥3分鐘以獲得具有約20微米之厚度的接著膜。
實例2至實例6
藉由與實例1相同之方法製備用於半導體的接著膜，除了使用下表1之組分及含量製備用於半導體的接著劑組成物之溶液(甲基乙基酮，20重量%濃度)。
比較例1至比較例3
藉由與實例1相同之方法製備用於半導體的接著膜，除了使用下表1之組分及含量製備用於半導體的接著劑組成物之溶 液(甲基乙基酮，20重量%濃度)。
<酚樹脂>
KPH-F2001：酚醛清漆酚樹脂(科隆化學有限公司，羥基當量：106公克/當量，軟化點88℃)
KPH-F3075：新酚酚醛清漆酚樹脂(科隆化學有限公司，羥基當量：175公克/當量，軟化點75℃)
SHN-1101：雙酚A酚醛清漆酚樹脂(SHIN-AT&C，羥基當量：115公克/當量，軟化點：110℃)
<環氧樹脂>
EOCN-104S：甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(環氧當量：214公克/當量，軟化點92℃)
NC-3000H：聯苯酚醛清漆環氧樹脂(環氧當量288公克/當量，軟化點70℃)
MF8080EK80：雙酚A環氧樹脂(環氧當量218公克/當 量，軟化點80℃)
<丙烯酸樹脂>
KG-3015：丙烯酸酯類樹脂(甲基丙烯酸縮水甘油酯類重複單元：3重量%，玻璃轉化溫度：10℃，持續168小時暴露於85℃及85% RH條件時之吸濕性：1.5重量%)
KG-3047：丙烯酸酯類樹脂(甲基丙烯酸縮水甘油酯類重複單元：3重量%，玻璃轉化溫度：30℃，持續168小時暴露於85℃及85% RH條件時之吸濕性：2.0重量%)
KG-3050：丙烯酸酯類樹脂(甲基丙烯酸縮水甘油酯類重複單元：3重量%，玻璃轉化溫度：5℃，持續168小時暴露於85℃及85% RH條件時之吸濕性：2.3重量%)
KG-3060：丙烯酸酯類樹脂(甲基丙烯酸縮水甘油酯類重複單元：2重量%，玻璃轉化溫度：5℃，持續168小時暴露於85℃及85% RH條件時之吸濕性：1.0重量%)
KG-3079：丙烯酸酯類樹脂(甲基丙烯酸縮水甘油酯類重複單元：10重量%，玻璃轉化溫度：12℃，持續168小時暴露於85℃及85% RH條件時之吸濕性：1.2重量%)
[實驗實例：評估用於半導體的接著膜之特性] 實驗實例1：IPC/JEDEC水分敏感性測試
對於實例及比較例中獲得之各接著膜，使用IPC/JEDEC J-STD-020D之IR回流裝置，具有50毫米(寬度)×50毫米(長度)之尺寸及2公克之重量的試樣持續168小時暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度，接著在260℃之最大溫度下穿過IR回流裝置三次，且觀測接著膜之表面，因此進行IPC/JEDEC水分敏感性 測試。
特定言之，視覺觀測是否產生氣泡或接著膜表面上之氣泡爆裂，且藉由掃描聲波層析成像(Scanning Acoustic Tomography，SAT)量測及觀測膜內部之氣泡產生或氣泡爆裂以證實產生之氣泡數目及氣泡爆裂數目，因此評估IPC/JEDEC水分敏感性。
實驗實例2：晶粒剪切強度 (1)製造切割膜
75公克丙烯酸2-乙基己酯、10公克甲基丙烯酸2-乙基己酯以及15公克丙烯酸2-羥基乙酯在300公克丙烯酸乙酯溶劑中共聚合以獲得重量平均分子量為850,000的共聚物(玻璃轉化溫度-15℃)，且接著向其中添加10公克光固化性異氰酸丙烯醯酯化合物，因此獲得反應物。此後，10公克多官能性異氰酸酯寡聚物及1公克作為光引發劑之達若可(Darocur)TPO經混合以製備UV可固化接著劑組成物。
UV可固化接著劑組成物塗佈於厚度為38微米的離型處理聚酯膜上以使得乾燥之後的厚度變為10微米，且在110℃下乾燥3分鐘。乾燥黏性層在厚度為100微米的聚烯烴膜上層合以製造切割膜。
(2)製造切晶接合膜
在以上方法中獲得之黏性層及在實例及比較例中獲得之各接著膜(寬度25毫米，長度25公分)經層合以製造切晶接合用多層接著膜。
(3)量測晶粒剪切強度
厚度為500微米之二氧化物層塗佈之晶圓切割為5毫米 ×5毫米之尺寸，其接著與以上製備的切晶接合膜在60℃條件下層合，且照射UV以移除切割膜，接著切割以僅保留晶片尺寸之接著膜。尺寸為5毫米×5毫米之上部晶片置於尺寸為10毫米×10毫米之下部晶片上，且其藉由在熱板上在130℃下以2公斤力的力按壓2秒而附著，接著在125℃下固化1小時。以上製造之試樣在175℃下固化2小時，且接著使用DAGE 4000 DST測試儀在250℃下量測上部晶片之晶粒剪切強度。
實驗實例3：量測用於半導體的接著膜之吸濕性
實例及比較例中獲得之各接著膜在60℃條件下彼此堆疊至約640微米的厚度，且接著製備各側之長度為5公分的六面體試樣且在175℃下熱固化2小時。熱固化的試樣持續168小時暴露於85℃及85% RH條件，且量測水分吸收之前及之後的重量以量測吸濕性。
[吸濕性(%)]
(水分吸收之後的試樣之重量-水分吸收之前的試樣之重量)×100/水分吸收之前的試樣之重量
實驗實例4：評估可靠性(Precon測試)
厚度為80微米的二氧化物層塗佈之晶圓與藉由實驗實例2中所述之方法製備之切晶接合膜層合，且將層合物切割為10毫米×10毫米。其使用UV照射器以300毫焦照射，且經由晶粒附接方法在FR-4基板上以4段形式堆疊。其經連續固化，在125℃下固化1小時且在175℃下固化2小時。在固化之後，基板暴露於85℃及85% RH條件48小時且進行IR回流過程三次，且接著藉由掃描聲波層析成像(SAT)視覺觀測基板與接著劑之間的分離程度。
如表2中所示，確認實例1及實例2中製造之接著膜即使持續168小時暴露於85℃及85% RH條件亦展現1.50重量%或小於1.50重量%之吸濕性，且不在高溫固化及水分吸收之後的回流過程期間在基板與接著劑之間產生分離。
相反，確認儘管比較例1之接著膜包含具有低吸濕性之丙烯酸酯類樹脂，其在持續168小時暴露於85℃及85% RH之後展現1.75重量%之吸濕性，且在高溫固化及水分吸收之後的回流過程期間在基板與接著劑之間產生分離。此似乎由比較例1之接著膜包含能夠在例如小於約3重量%之低含量下控制接著劑之吸濕性之聯苯酚醛清漆環氧樹脂的事實引起。
亦確認由於比較例2之接著膜包含具有相對高吸濕性之丙烯酸酯類樹脂且不包含聯苯酚醛清漆環氧樹脂作為環氧樹脂，吸濕性在持續168小時暴露於85℃及85% RH之後達到2.1重量%，且在高溫固化及水分吸收之後的回流過程期間顯著產生基板與接著劑之間的分離。
然而，確認儘管比較例3及比較例4之接著膜包含聯苯 酚醛清漆環氧樹脂，由於其包含具有相對高吸濕性之丙烯酸酯類樹脂，在持續168小時暴露於85℃及85% RH之後的吸濕性分別為1.9重量%及2.3重量%，且在高溫固化及水分吸收之後的回流過程期間產生基板與接著劑之間的分離。

Claims (11)

  1. 一種用於半導體的接著劑組成物，包括：熱塑性樹脂，其在持續168小時暴露於85℃及85%相對濕度之條件時，具有1.7重量%或小於1.7重量%之吸濕性；環氧樹脂，其包括具有50℃至100℃的軟化點的聯苯類環氧樹脂；以及固化劑，其包括酚醛清漆類酚樹脂，且滿足IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1，其中按所述熱塑性樹脂、所述環氧樹脂以及所述固化劑之總重量計，具有50℃至100℃之軟化點的所述聯苯類環氧樹脂之重量比為6重量%至30重量%，及按100重量份環氧樹脂計，所述用於半導體的接著劑組成物包含50重量份至1,500重量份熱塑性樹脂及30重量份至700重量份固化劑，其中所述熱塑性樹脂包含(甲基)丙烯酸酯類樹脂且所述(甲基)丙烯酸酯類樹脂為包括(甲基)丙烯酸酯類重複單元且具有-10℃至25℃之玻璃轉化溫度的(甲基)丙烯酸酯類樹脂，所述(甲基)丙烯酸酯類樹脂包括0.1重量%至10重量%的包含環氧類官能基之(甲基)丙烯酸酯類重複單元，且所述環氧樹脂更包括一種或多種由以下各者構成之族群中選出的環氧樹脂：具有50℃至100℃之軟化點的甲酚酚醛清漆型環氧樹脂及具有50℃至100℃之軟化點的雙酚A環氧樹脂，按具有50℃至100℃之軟化點的所述聯苯類環氧樹脂計，其重量比為0.25至1.25。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於半導體的接著劑組成物，其中所述IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1定義為以下狀態：其中，當具有50毫米(寬度)×50毫米(長度)之尺寸及2公克之重量的試樣暴露於85℃之溫度及85%之相對濕度168小時，且接著在260℃之最大溫度下穿過IR回流裝置三次，且使用IPC/JEDEC J-STD-020D之IR回流裝置量測時不產生氣泡或不在所述試樣表面上出現氣泡爆裂。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於半導體的接著劑組成物，其中所述聯苯類環氧樹脂包含聯苯酚醛清漆環氧樹脂。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於半導體的接著劑組成物，其中所述聯苯類環氧樹脂包含具有220公克/當量至300公克/當量之平均環氧當量的聯苯酚醛清漆環氧樹脂。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於半導體的接著劑組成物，其中所述酚醛清漆類酚樹脂具有60℃或大於60℃之軟化點。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於半導體的接著劑組成物，其中所述酚醛清漆類酚樹脂具有80公克/當量至300公克/當量之羥基當量及60℃至150℃之軟化點。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用於半導體的接著劑組成物，其中所述酚醛清漆類酚樹脂更包括由以下各者構成的族群中選出之一或多者：酚醛清漆酚樹脂、新酚酚醛清漆酚樹脂、甲酚酚醛清漆酚樹脂、聯苯酚醛清漆酚樹脂以及雙酚A酚醛清漆酚樹脂。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之用於半導體的接著劑組成物，其中所述熱塑性樹脂更包含由以下各者構成的族群中選出之一種或多種聚合物樹脂：聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚酯醯亞胺、聚醯胺、聚醚碸、聚醚酮、聚烯烴、聚氯乙烯、苯氧基、以及反應性丁二烯丙烯腈共聚物橡膠。
  9. 一種切晶接合膜，包括基底膜、黏性層以及接著層，所述黏性層形成於所述基底膜上，所述接著層包括如申請專利範圍第1項所述之用於半導體的接著劑組成物，並形成於所述黏性層上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之切晶接合膜，其中所述切晶接合膜滿足IPC/JEDEC水分敏感性測試水準1。
  11. 一種切割半導體晶圓之方法，包括以下步驟：部分預處理半導體晶圓及晶圓，所述半導體晶圓包括如申請專利範圍第9項所述之切晶接合膜，所述晶圓在所述切晶接合膜之至少一側上層合以便被完全切割或為可切割；以及向經預處理的所述半導體晶圓之基底膜照射UV且收集藉由切割所述半導體晶圓分離之個別晶片。
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