本发明专利技术涉及薄晶片处理的多粘合层。提供一种临时地结合半导体衬底的多粘合层方案。在该创新性粘合方案中，多个层中的至少一个层直接与半导体衬底接触并且该方案中的至少两个层直接彼此接触。本发明专利技术提供若干加工选择，因为多层结构中的不同层执行具体功能。更重要地，通过提供更高的温度稳定性、与粗糙背侧加工步骤更大的兼容性、通过封装对晶片前侧凸起的保护、在脱粘步骤中更低的应力和前侧更少的缺陷来提高薄晶片处理方案的性能。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及薄晶片处理的多粘合层。提供一种临时地结合半导体衬底的多粘合层方案。在该创新性粘合方案中，多个层中的至少一个层直接与半导体衬底接触并且该方案中的至少两个层直接彼此接触。本专利技术提供若干加工选择，因为多层结构中的不同层执行具体功能。更重要地，通过提供更高的温度稳定性、与粗糙背侧加工步骤更大的兼容性、通过封装对晶片前侧凸起的保护、在脱粘步骤中更低的应力和前侧更少的缺陷来提高薄晶片处理方案的性能。【专利说明】薄晶片处理的多粘合层本申请是申请号为201180047933.0、申请日为2011年8月5日、专利技术名称为“薄晶片处理的多粘合层”的申请的分案申请。
本专利技术广泛地涉及新颖的利用多层粘合系统的临时晶片粘合方法。该创新性方法可在晶片减薄和其它背侧加工期间将器件晶片支持在载体衬底上。
技术介绍
集成电路、功率半导体、发光二极管、光子电路、微电磁系统(MEMS)、嵌入式有源阵列、封装的介入物以及大量其它基于硅和复合半导体的微器件被共同地制造成晶片衬底上的阵列，该晶片衬底直径在1-12英寸的范围内。该器件随后被分割成各个器件或管芯，它们被封装以允许与宏观环境的形成实践性接口，例如通过与印刷线路板的互连。将器件封装件构造在管芯上或管芯周围同时使它仍然是晶片阵列的一部分已变得越来越流行。这种被称为晶片级封装的实践降低了总封装成本并允许在器件和微电子环境之间达成较高的互连密度，相比一般具有比实际器件大上若干倍的外侧尺寸的更传统封装件而言。直到最近，互连方案仍普遍囿于两个维度，这意味着器件和其安装所在的相应板或封装表面之间的电连接已全部被布置在水平(或χ-y)平面内。微电子产业现在已察觉，器件互连密度的显著增加和信号延迟的相应减少(归因于电连接点之间的距离缩短)可通过垂直地(即沿z方向)层叠和互连器件来实现。对器件层叠的两种常见的要求是:(I)从背侧沿贯通晶片的方向减薄器件；以及(2)之后形成贯通晶片的电连接，它一般被称为通硅通路或“TSV”并终止在器件的背侧。就这点而言，半导体器件减薄现在已成为标准实践，即使当器件不在层叠结构中被封装时，因为这样做利于散热并允许通过例如蜂窝电话的紧凑型电子产品取得小得多的形状因数。正越来越感兴趣的是:将半导体器件减薄至小于100微米以减小其轮廓(尤其当半导体器件或其所在的相应封装件被层叠时)并简化器件上的背侧电连接的成形。用于高容量集成电路制造的硅晶片一般是200mm或300mm直径并具有大约750微米的通晶片厚度。不减薄的话，几乎不可能形成通过使连线穿过晶片与前侧电路连接的后侧电接触。基于机械磨削(背侧磨削)和抛光以及化学蚀刻的用于半导体级硅和复合半导体的高效率减薄工艺如今投入商用。这些工艺使器件晶片厚度在几分钟内减小至小于100微米，同时保持跨晶片厚度均一性的精确控制。已被减薄至小于100微米的器件晶片，尤其是已被减薄至小于60微米的器件晶片，是极为脆弱的并必须在其完全尺寸上被支持以防止破裂和折断。已研发出各种晶片杆和晶片卡盘以运送超薄的器件晶片，但是问题仍然存在，即如何在包括诸如化学机械抛光(CMP)、光刻、蚀刻、沉积、退火和清洗之类的步骤的背侧磨削和TSV成形工艺过程中支持晶片，因为这些步骤在器件晶片被减薄时或减薄后施加了高的热应力和机械应力。超薄晶片处理的一种越来越流行的方法涉及用聚合粘合剂将完全厚度的器件晶片面朝下地安装至刚性载体。然后从背侧进行减薄和加工。然后在背侧加工已完成后通过热、热机械或化学工艺将完全加工的超薄晶片从载体取下或脱粘。常见的载体材料包括硅(例如空白的器件晶片)、钠钙玻璃、硼硅玻璃、蓝宝石以及各种金属和陶瓷。载体可以是方形或矩形的但更常见地是圆的，并且其尺寸被调节成与器件晶片匹配以使粘合的组件可以传统的加工工具和带盒中被处理。有时当液体化学药剂被用来作为脱离手段溶解或分解聚合粘合剂时，载体被打孔以加速脱粘过程。用于临时晶片粘合的聚合粘合剂一般是通过溶液的旋涂或喷涂或作为干膜带层叠而施加的。旋涂和喷涂施加的粘合剂是越来越优选的，因为它们形成比带可提供的更高的厚度均一性。较高的厚度均一性演变成在减薄后对跨晶片厚度均一性的较好控制。聚合粘合剂表现出对器件晶片和载体闻的粘合强度。聚合粘合剂可根据所需要的厚度和涂层平面性(平整性)被旋涂施加到器件晶片、载体或两者之上。涂层的晶片被烘烤以从聚合粘合剂层去除所有涂层溶剂。经涂层的晶片和载体随后通过加热机械压合接触地设置以供粘合。施加足够的温度和压力以使粘合剂流入并填充入器件晶片结构化特征，并实现与器件晶片和载体表面的所有面积的亲密接触。在背侧加工之后使器件晶片从载体脱粘一般以下列四种方式之一实现: (I)化学方式——将粘合的晶片叠层浸没到或喷涂以溶剂或化学药剂以溶解或分解聚合粘合剂。(2)光分解方式 ——用光源通过透明载体照射粘合的晶片叠层，以光分解与载体毗邻的粘合剂边界层。载体随后可从叠层上分离下来，并在器件晶片保持在卡盘上的同时使聚合粘合剂的余量从器件晶片上剥落。(3)热机械方式——粘合的晶片叠层被加热至聚合粘合剂的软化温度以上，并随后在用完全晶片保持卡盘支持的同时使器件晶片从载体滑落或脱离。(4)热分解方式——粘合的晶片叠层被加热至聚合粘合剂的分解温度以上，这使其挥发并丧失与器件晶片和载体的粘合性。这些脱粘方法中的每一种具有严重限制其在生产环境中的使用的缺陷。例如，通过溶解聚合粘合剂的化学脱粘是一缓慢的过程，因为溶剂必须通过粘滞性聚合物介质扩散过很大的距离来实现脱离。也就是说，溶剂必须从粘合衬底的边缘或从载体中的小孔开始扩散入粘合剂所在的区域。在任一情形下，溶剂扩散和渗透所需的最小距离为至少3-5mm并可能更大，即使通过小孔增加溶剂与粘合剂层的接触也好。经常需要几小时的处理时间，甚至在升高的温度(> 60°C )下，以使脱粘发生，这意味着晶片生产力将会很低。光分解同样是缓慢的过程，因为整体粘合的衬底无法同时被曝露出。相反，一般是具有仅几毫米的光束横截面的激光器的曝光光源必须在一时间聚焦在很小的面积以传递足够的能量以使粘连性粘合线的分解发生。光束然后以连续方式横跨衬底地扫描(或光栅化)以使整个表面脱粘，这导致长的脱粘时间。尽管热机械(TM)脱粘一般可在几分钟内完成，但它具有可能降低器件产量的其它局限性。对临时粘合器件的背侧加工经常涉及高于200°C或甚至300°C的工作温度。用于TM脱粘的聚合粘合剂在该工作温度下或附近必须既不会分解也不会过度软化，否则脱粘将过早地发生。结果，粘合剂一般被设计成在高于工作温度20-50°C的温度下充分软化以使脱粘发生。脱粘所需的高温由于热膨胀对粘合的成对器件施加了大量的应力。同时，通过滑动、抬升或扭曲运动将器件晶片从载体移离所需的高机械力形成附加应力，该附加应力可使器件晶片断裂或造成各器件的微观电路中的损坏，这将导致器件故障和产量损失。热分解(TD)脱粘也容易导致晶片断裂。当聚合粘合剂分解时产生气体，并且这些气体可能在粘合剂块件被移去之前陷入到器件晶片和载体之间。陷入的气体的累积可使薄的器件晶片起水泡或甚至裂开。TD脱粘的另一问题是聚合物分解经常伴随有难处理的碳化残留物的形成，这些残留物无法通过常见的清洗操作从器件晶片去除。这些现有技本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种临时粘合方法，包括： 将剥离层施加到第一衬底的器件表面；在剥离层上形成粘合层；将第二衬底粘合到粘合层以形成粘合的叠层。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：R普利吉达，XF钟，TD弗莱，J麦卡琴，
申请(专利权)人：布鲁尔科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。