在半導體裝配中使用排斥材料保護制造區(qū)域的用途
【專利摘要】本發(fā)明提供由半導體晶片和在所述半導體晶片的背側(cè)上的粘合劑涂層制備半導體芯片的方法，所述半導體晶片具有通過在所述晶片頂側(cè)上切割線而分隔的多個制造區(qū)域，所述方法包括：施加排斥材料至其中所述粘合劑涂層不旨在被印刷的所述制造區(qū)域和切割線；施加所述粘合劑涂層至所述晶片的背側(cè)；去除所述排斥材料；以及沿所述切割線將所述晶片分離成單獨的芯片。
【專利說明】在半導體裝配中使用排斥材料保護制造區(qū)域的用途
相關申請的交叉引用
[0001]本申請要求2011年7月I日提交的美國臨時專利申請N0.61 / 503，769的優(yōu)先權,此處通過引用加入其全部內(nèi)容。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及半導體芯片的制造工藝。
【背景技術】
[0003]在傳統(tǒng)半導體芯片的制造工藝中，半導體晶片經(jīng)過加工在晶片的頂側(cè)上形成多個電路，在后續(xù)步驟中，將所述晶片沿規(guī)定的切割道(dicing streets)或線分割成單獨的芯片，其中每個芯片在其頂側(cè)上具有至少一個電路。單獨的芯片被用于半導體封裝中或在電路板上，并通過粘合劑將它們粘貼到它們的襯底上。除了在晶片上常規(guī)的半導體電路之外，一些晶片還制造有硅通孔、微凸起和其它制造元件。
[0004]電氣和電子設備的小型化和輕量化導致需要更薄的半導體芯片。一種生產(chǎn)更薄的半導體芯片的方法是，在晶片被分割成單獨的芯片之前，從晶片的背側(cè)去除多余的材料，所述背側(cè)沒有任何電路。這種去除典型地是通過研磨工藝實現(xiàn)并已知為背研磨，盡管可以預料除研磨之外的方法也可以被使用。在研磨之后，或者通過機械切割或者通過激光切割，將薄的晶片然后被分割成單獨的芯片。對于非常薄的晶片(〈50 μ m)，使用這種標準工藝存在潛在的問題。非常薄的晶片是脆的且易于彎曲。另外，切割如此薄的晶片可能導致芯片的背側(cè)或前側(cè)碎裂，或側(cè)壁的破裂。
[0005]更有效的是將用于粘附至單獨的芯片的粘合劑施加至晶片水平的襯底上，而不是施加至單獨的芯片上。因此，在一種制造方法中，將粘合劑施加至晶片的背側(cè)，并已知為晶片背側(cè)涂層粘合劑。
[0006]為了防止在切割操作期間變薄的芯片的破裂，切割線可以被部分切割或為達到方便后續(xù)分離的目的，在相鄰的電路之間激光切割入整個厚度晶片的頂側(cè)。切割線被部分切割后，保護帶(也已知為背研磨帶)被層疊至晶片的頂側(cè)來保護電路，而來自晶片背側(cè)的材料被去除至切割線被切割的水平。一旦保護帶被去除，這個工藝的結(jié)果是芯片被分離而不需要切割薄的晶片，這已知為研磨前切割。
[0007]該工藝的一個缺點是一旦粘合劑例如薄膜被施加至晶片的背側(cè)(而該晶片已經(jīng)被分割成單獨的芯片)，施加粘合劑的晶片可能需要進一步的切割?；蛘?，如果施加晶片背側(cè)涂層粘合劑，該涂層將進入并污染切割線或道，干擾了分離工藝和可能污染芯片的前側(cè)。如果在研磨操作進行至使晶片變薄之前完成部分的切割操作，這就需要一種防止晶片背側(cè)涂層進入電路之間的切割線中的污染的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是由半導體晶片和在所述晶片的背側(cè)上的粘合劑涂層制備半導體芯片的方法，所述半導體晶片具有通過在所述晶片頂側(cè)上切割線而分隔的多個制造區(qū)域，所述方法包括:施加排斥材料至所述粘合劑涂層不旨在被印刷的所述制造區(qū)域和切割線；施加所述粘合劑涂層至所述晶片的背側(cè)；去除所述排斥材料；以及沿所述切割線分離所述晶片成單獨的芯片。在說明書和權利要求書中，術語“制造區(qū)域”將包括在半導體上的電路、硅通孔、微凸起以及其它制造元件。
發(fā)明的詳細描述
[0009]本發(fā)明的實質(zhì)是使用排斥材料來防止被在制造工藝中使用的粘合劑和涂層，特別地，晶片背側(cè)涂層污染切割線和制造區(qū)域的用途。在一個典型的工藝中，為了從半導體晶片制備單獨的半導體芯片，在晶片頂面上形成有電路，并且在一些實施方式中形成有硅通孔，微凸起以及其它元件；切割線或道在臨近的制造區(qū)域之間刻劃進表面，在這些區(qū)域中將發(fā)生單獨的芯片的分離。
[0010]如果晶片被減薄，將保護帶(被稱為背研磨帶)層合在晶片的頂面上來保護制造區(qū)域，并且晶片的背側(cè)被減薄至預定的深度。
[0011]在下一階段中，晶片背側(cè)粘合劑或涂層被施加至晶片的背側(cè)和處于半熔階段(B-Staged)。半熔階段是用于表示部分地固化粘合劑或涂層或蒸發(fā)掉溶劑以使粘合劑硬化但沒有固化的術語。
[0012]為了制備用于切割的晶片，支撐切割帶被施加至晶片的背側(cè)，并在半熔階段的粘合劑或涂層之上，背研磨帶被去除，以及晶片被分離成單獨的芯片?？梢酝ㄟ^刀片或激光切割來進行所述分離，或在一些實施方式中，分離的發(fā)生是通過拉伸切割帶來機械地分離芯片的。
[0013]在本發(fā)明中，在背研磨保護帶被層合至晶片頂側(cè)之前，將排斥粘合劑背側(cè)涂層的材料施加到切割線中和晶片的頂面上，其量足以堵塞切割線。使粘合劑排斥材料硬化或固化，然后背研磨保護帶被層合至晶片的頂側(cè)上和在硬化的粘合劑排斥材料上。
[0014]晶片被減薄，以及將粘合劑涂層施加至晶片的背側(cè)。粘合劑背側(cè)涂層通過粘合劑排斥材料而被排斥，并將不能進入切割道或其它施加了排斥材料的區(qū)域。粘合劑晶片背側(cè)涂層是半熔階段粘合劑，將切割帶施加至半熔階段粘合劑的頂部。背研磨保護帶被從晶片的頂側(cè)去除，排斥材料也被從晶片的頂側(cè)清除。晶片然后被沿著切割線分離成單獨的芯片。
[0015]在晶片頂側(cè)上形成多個電路，可依據(jù)在行業(yè)文獻中可查的半導體制造方法制造。晶片是半導體材料，典型的是硅。電路可在晶片的頂面之下、之上或上方形成，并可通過涂層保護，例如鈍化層。形成在各個電路之間的晶片的頂側(cè)中的切割線也已知為切割道(streets)或溝(trenches)。這些可在形成電路之前形成或與電路形成同時形成。形成切割線的方法包括，例如，濕法或干法刻蝕，以及激光打孔。切割線的目的是利于并引導晶片切割成單獨的半導體芯片。
[0016]完成將粘合劑排斥材料施加至切IllJ線和制造區(qū)域中，以排斥隨后施加的晶片背側(cè)涂層，防止其進入不期望的區(qū)域。選擇粘合劑排斥材料以使其排斥被選擇作為晶片背側(cè)粘合劑而施加的晶片背側(cè)涂層。粘合劑排斥材料以有效量施加以保護切割道和制造區(qū)域，并可以是水溶性的或可溶于有機溶劑的排斥劑。
[0017]合適的水溶性排斥材料包括親水聚合物，其選自聚乙烯醇、水溶性纖維素、明膠、淀粉和多糖、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、磺化聚苯乙烯、和衍生自含有親水性基團的烯鍵式不飽和單體的聚合物。合適的可溶于有機溶劑的排斥材料選自蠟和氟化蠟、固體氫化油、聚烯烴、丙烯酸酯系聚合物、甲基丙烯酸酯系聚合物和苯乙烯聚合物、以及硅酮化合物。
[0018]在一個實施方式中，排斥材料是組合物A的反應產(chǎn)物,所述組合物A包含:(i) 一種或多種可交聯(lián)的聚有機硅氧烷，其在固化時形成彈性體，以及(ii)分布在所述一種或多種可交聯(lián)的聚有機硅氧烷中的聚合物顆粒，其在固化的彈性體中保持離散狀態(tài)，并具有低于固化的彈性體的降解溫度的熔融溫度。
[0019]如在本發(fā)明中使用的，聚合物顆粒的術語“熔融溫度”優(yōu)選是指聚合物顆粒經(jīng)歷從固態(tài)到液態(tài)的狀態(tài)變化的溫度。熔融溫度可通過DSC確定，其中熔融溫度是由DSC曲線的拐點來確定的。
[0020]如在本發(fā)明中使用的，固化的彈性體的術語“降解溫度”是指彈性體經(jīng)歷重量損失超過10重量％，優(yōu)選的是超過20重量％的溫度。降解溫度可通過TGA (熱重分析)來確定。
[0021]其中有用的聚合物顆粒是聚合物粉末，其中聚合物顆粒優(yōu)選地選自聚烯烴和/或共聚烯烴，例如聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯-共-丙烯，聚丁二烯，聚己內(nèi)酯，全同立構的聚(1-丁烯)，間規(guī)立構的聚丙烯，聚(1-癸烯)，聚(乙烯-共-1-丁烯)，聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)，聚丁烯己二酸，聚(α-甲基苯乙烯-共-甲基苯乙烯)，聚環(huán)氧乙烷，反式-1，4-聚丁二烯或反式-1，4-聚異戊二烯。
[0022]本發(fā)明的聚合物顆粒的顆粒尺寸可以寬泛地改變，例如，從50nm至約100 μ m，在一個實施方式中，聚合物顆粒的尺寸是約5μηι至約ΙΟμπι,顆粒尺寸可通過使用Mastersizer2000 (由Malvem instruments Ltd生產(chǎn)，根據(jù)米氏散射(Mie)來計算)的激光衍射來測定。
[0023]在本發(fā)明中使用的術語“顆粒尺寸”，是指d5a體積平均粒徑。d50體積平均粒徑被定義為當顆粒的50體積％具有大于d5(l值時的顆粒直徑。
[0024]所述聚合物顆粒以保持形狀的量分布在組合物A的可交聯(lián)的聚有機硅氧烷中，基于所述可固化的組合物A的總量,優(yōu)選以I重量％到80重量％ ,更優(yōu)選以20重量％到60重量％，特別優(yōu)選以30重量％到50重量％。
[0025]在另一個實施方式中，本發(fā)明的方法中所用的形狀記憶聚合物是組合物B的固化產(chǎn)物，所述組合物B包含:α) —種或多種可交聯(lián)的聚有機硅氧烷，其當固化時形成彈性體，以及(ii) 一種或多種(甲基)丙烯酸酯。
[0026]如本文所用，術語“(甲基)丙烯酸酯”旨在包括甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯，并且甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯中的任一種也旨在包括另一種，除非另有說明。
[0027]將(甲基)丙烯酸酯(這里是液態(tài)填料)加入可固化的組合物B中，隨后固化(甲基)丙烯酸酯實現(xiàn)相分離，從而在組合物B的固化產(chǎn)物中形成聚合的(甲基)丙烯酸酯區(qū)域。
[0028]所述(甲基)丙烯酸酯可以從大量的化合物中選擇。一類理想的可用于組合物B中的液態(tài)填料的(甲基)丙烯酸酯包括聚-和/或單-官能的(甲基)丙烯酸酯。在本發(fā)明中有用的一類(甲基)丙烯酸酯具有以下通式結(jié)構:
【權利要求】
1.由半導體晶片和在所述半導體晶片背側(cè)上的粘合劑涂層制備半導體芯片的方法，所述半導體晶片具有通過在所述晶片頂側(cè)上切割線而分隔的多個制造區(qū)域，所述方法包括: 施加排斥材料至其中所述粘合劑涂層不旨在被印刷的所述制造區(qū)域和切割線； 施加所述粘合劑涂層至所述晶片的背側(cè)； 去除所述排斥材料；和 沿所述切割線將所述晶片分離成單獨的芯片。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述排斥材料是選自聚乙烯醇、水溶性纖維素、明膠、淀粉和多糖、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、磺化聚苯乙烯、和衍生自含有親水性基團的烯鍵式不飽和單體的聚合物的水溶性排斥材料。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述排斥材料是選自蠟和氟化的蠟、固體氫化油、聚烯烴、丙烯酸酯系聚合物、甲基丙烯酸酯系聚合物和苯乙烯聚合物、以及硅酮化合物的有機溶劑可溶的排斥材料。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述排斥材料是組合物的反應產(chǎn)物，所述組合物包含: (i)固化時形成彈性體的一種或多種可交聯(lián)的聚有機硅氧烷，和(?)分布在所述一種或多種可交聯(lián)的聚有機硅氧烷中的聚合物顆粒，所述聚合物顆粒離散地保留在固化的彈性體中，并具有低于所述固化的彈性體的降解溫度的熔融溫度。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述排斥材料是組合物的反應產(chǎn)物，所述組合物包含: (i)固化時形成彈性體的一種或多種可交聯(lián)的聚有機硅氧烷，和 (?) 一種或多種(甲基)丙烯酸酯。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述排斥材料是組合物的反應產(chǎn)物，所述組合物包含: (i)選自芳香族環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂和/或它們的組合中的一種或多種環(huán)氧樹脂，和 (?)選自多胺類、多羧 酸和酸酐和/或它們的組合中的一種或多種交聯(lián)劑。
【文檔編號】H01L21/78GK103907183SQ201280033045
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權日:2011年7月1日
【發(fā)明者】R·佩迪, J·加薩, 栗山賢治, H·余 申請人:漢高美國知識產(chǎn)權有限責任公司