半导体晶片加工用粘合剂和胶带制造技术

半导体晶片加工用胶带，它包括永久性背衬和在永久性背衬上的一层非压敏粘合剂，该粘合剂包括热塑性弹性体嵌段共聚物。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的背景专利技术的领域本专利技术一般涉及用于半导体晶片加工的粘合剂组合物和胶带，尤其涉及用于半导体晶片的打磨和切片的含有热塑性弹性体嵌段共聚物的粘合剂组合物和胶带。相关领域的描述半导体集成电路(IC)芯片通常用于电子元件，这些元件可以用于精密的工业机器、汽车，也可以用于日常家用电器。半导体IC芯片的制造是由制造含有许多半导体元素的半导体晶片开始的。最后，将晶片锯成或切成独立的半导体元件(称作模片(die))，每个元件就是一片半导体IC芯片。一般来说，通过将单块高纯度的硅锭切片或锯片成厚约500至1000μm的薄的圆晶片来制备半导体晶片。可以通过掺杂来改变晶片的电性能。然后，一般使用光刻法将电子线路施加到晶片的正面上。还在晶片上光刻分隔线，以提供锯片标记用于最后将晶片切片成独立的半导体IC芯片。传统的晶片直径约为3至4英寸。然而，由于单个IC芯片越来越大，因此现在一般的晶片直径增至约5至8英寸，以使得由单片晶片可以形成更多的模片。预计晶片的直径将会最终达到约12至16英寸，可能还会更大。为了使得精密的电子线路免受由于灰尘、湿气、气载腐蚀性酸等所造成的大气沾污，在晶片的正面加上一层钝化层，这层钝化层可以是无机材料(如氧氮化硅)或有机材料(如聚酰亚胺)。为了能更方便地制造电子元件，需要减薄晶片的厚度(从而减薄由此晶片形成的半导体IC芯片的厚度)。通常的方法是保持晶片的正面靠着真空台(vacuumtable)，同时打磨晶片的背面至其厚度约为200至500μm，并用水喷淋以除去磨下的碎屑。然而，晶片本身是易碎的，它易于在打磨过程中碎裂，而这一问题随着晶片直径的增大而更为严重。另外，晶片打磨过程中产生的粉尘可能沾污电子线路。而且，保持晶片的正面靠着真空台，可能擦伤钝化层和底下的线路。因此，需要保护晶片(尤其是晶片的正面)免于碎裂、受到沾污和擦伤。解决这一问题的早期方法是在晶片的正面使用一层石蜡，这层蜡最终使用溶剂洗涤来去除。该方法的缺点在Narimatsu等人的美国专利No.4,853,286中有记述。在其它的方法中，有一种是将感光性树脂(photoresist)涂层旋涂在晶片的正面上，但是这并不总能够消除晶片的碎裂。最近，人们使用压敏粘合剂(PSA)胶带来保护晶片的正面。有时，单独使用压敏粘合剂胶带，有时将它与感光性树脂涂层结合使用，以得到PSA胶带可以粘附其上的表面。然而，根据技术文献，粘合剂胶带并不能彻底解决晶片保护的问题。上述美国专利No.4,853,286中提到，仍会发生晶片的碎裂，并且粘合剂表面聚结了灰尘，这些灰尘会沾污晶片。欧洲专利公开号No.0 530 729论述到如果PSA胶带对于晶片有很强的初始粘合力，或者其粘合力随着胶带施用到晶片上直至将其除去之间的时间增加而增强的话，那么接着要去除PSA胶带将有困难。关于报道的用于半导体晶片背面打磨工序(本文有时称作“晶片打磨”)的各种粘合剂胶带，已经有所记述。例如，上述美国专利No.4,853,286中揭示了一种晶片加工用膜，它用于在晶片的打磨过程中防止其碎裂。该膜包括底膜、一层可购得的普通粘合剂(如丙烯酸、酯、聚氨酯或合成橡胶粘合剂)、以及可任选的层压在底基膜的非粘合剂一面上的支承膜。Takemura等人的美国专利No.5,126,178中记述了一种晶片加工用膜，它包括底膜，底膜的一面上有一层压敏粘合剂(用可除去的剥离膜保护)，以及在背面上有一层磷酸系表面活性剂。压敏粘合剂可以是丙烯酰基系(acryl-based)、乙烯基系或橡胶系的粘合剂，然而，较好的是水乳液型的压敏粘合剂。Takemura等人的美国专利No.5,183,699中记述了一种晶片加工用膜，它用于在晶片打磨时防止其碎裂。该晶片加工用膜包括底膜，在底膜上有一层粘合剂(如常规的丙烯酸系或橡胶系的粘合剂)。在粘合剂层上，放置了一层合成树脂膜，该合成树脂膜的表面粗糙度不超过2μm。欧洲专利公开号No.0 252 739中记述了在打磨半导体晶片的背面的过程中，在晶片的正面施用粘合剂片。该粘合剂片包括底片和一层可水溶胀的、可水溶的粘合剂，该粘合剂较好的是基本由含不饱和羧酸的单体和丙烯酸酯类的单体的共聚物组成。欧洲专利公开号No.0 530 729中揭示了一种压敏粘合剂胶带，它用于半导体晶片的背面打磨。据报道，该压敏粘合剂具有较小的初始粘合力，也不显示粘合强度随时间而增强。它包括丙烯酸树脂的水乳液粘合剂、非离子的表面活性剂、环氧型和/或氮丙啶型的交联剂，以及可水溶的有机化合物。日本公开专利申请号No.62-58638揭示了一种元件，它在抛光半导体晶片的背面时，用于保护晶片有线路一面。保护性元件包括抗湿气的片，它的弹性模量和尺寸稳定性均很高。在此抗湿气片上涂覆压敏粘合剂(如丙烯酸、橡胶、聚乙烯基醚或聚氨酯类的粘合剂)。然而，仍然需要一种粘合剂胶带，它在半导体晶片打磨加工上有更大的效用。较好地，这种胶带具有多种所需的性能。例如，胶带应该能迅速地提供与表面(如硅、聚酰亚胺、氧氮化硅和感光性树脂涂层)粘合的足够的初始粘合力，以至于半导体晶片能轻易地经历后处理步骤，而胶带在需要时又易于除去。更好地，单种胶带能够对这些表面的每一种都提供可接受的初始粘合力，从而不需要为不同的表面贮存不同的胶带。然而，最终的粘合力不应该太高，以致由于除去胶带而碎裂或破裂的晶片数高于常规工业标准下所允许的晶片数(一般约为每1,000片中1片或更少)，或者残留粘合剂残留物，这些残留物可能对以后的晶片加工不利。还需要胶带的初始和最终粘合性能在贮存的数日，更好的是数周以上得以保持。也就是说，粘合力不应随时间而增强(有时也称为粘合力增长(adhesionbuild))，而这种增强是受限于方法或材料的，这种问题在一些PSA中出现。同样地，粘合力不应随时间有其它显著的变化，如果粘合剂中的表面活性剂和其它流动组分向粘合剂粘合层迁移以致形成较弱的边界层，这种变化可能发生。在贮存期间保持其初始和最终粘合性能的粘合剂不仅能提供具有较长贮存寿命的胶带，而且在将胶带粘贴于半导体晶片后不需要马上进行打磨加工。另一个需要的特性是能够除去胶粘带而不沾污晶片，沾污会使得半导体晶片的光学密度发生变化，将半导体晶片置于在显微镜下观察可以观测到这一变化，这是由于有显微镜可见量的粘合剂残留物留在钝化层上，或者是除去了部分的钝化层所致。粘合剂对水不敏感也是有帮助的，这样可以防止晶片被打磨期间所用的喷淋水弄松。在半导体晶片打磨之后，晶片被锯成或切成独立的半导体IC芯片以前，一般有数道中间制造步骤。晶片的切片一般如下进行将晶片的打磨过的背面粘在PSA胶带(常称作切片用胶带)的粘合表面上，将经粘合的晶片固定在真空台上以限制其移动，用喷水的旋转式金刚石锯沿着事先光刻在半导体晶片上的锯标记进行切割。然后，从切片用胶带上取下各个半导体IC芯片。通常用探针靠着IC芯片区域的切片用胶带的背衬向上推，同时用真空吸取器(vacuum pick-up)抓住IC芯片的顶部，将其从切片用胶带上取下，这样可以使得操作更简便。然后，取下的IC芯片立即进一步加工，或者将它们贮藏起来以备日后进一步装配成最终产品。已有的技术出版物记述了使用粘合剂切片用胶带所遇到的各种困难。例如，欧洲专利公开号Nos.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.半导体晶片加工用胶带，它包括永久性背衬和在永久性背衬上的一层非压敏粘合剂，该粘合剂包括热塑性弹性体嵌段共聚物。2.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述粘合剂组合物在室温时的储能模量大于1×106帕斯卡。3.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述热塑性弹性体嵌段共聚物含有15至25％(重量)的苯乙烯。4.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述热塑性弹性体嵌段共聚物为苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物。5.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述热塑性弹性体嵌段共聚物为苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物。6.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述粘合剂还包括增粘性树脂。7.如权利要求6所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述增粘性树脂的含量少于10％(重量)，以热塑性弹性体嵌段共聚物和增粘性树脂的总重量计。8.如权利要求7所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述增粘性树脂的含量约为3至8％(重量)，以热塑性弹性体嵌段共聚物和增粘性树脂的总重量计。9.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述粘合剂还包括液态橡胶。10.如权利要求9所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述液态橡胶的含量少于20％(重量)，以热塑性弹性体嵌段共聚物和液态橡胶的总重量计。11.如权利要求10所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述液态橡胶的含量约为5％至少于20％(重量)，以热塑性弹性体嵌段共聚物和液态橡胶的总重量计。12.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于该胶带还包括用于将粘合剂粘结在永久性背衬上的底漆。13.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于该胶带还包括在粘合剂的外露层上的临时的可除去的保护性衬垫。14.如权利要求13所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于临时的可除去的保护性衬垫为不含有防粘剂的聚酯膜。15.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于该胶带还包括在粘合剂的外露层上的半导体晶片。16.如权利要求1所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于该胶带对于以下基质显示的剥离粘合力约为每线性英寸宽度20至500克，这些基质选自硅、聚酰亚胺、氧氮化硅钝化层以及感光性树脂涂层。17.如权利要求16所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于该胶带对于以下基质显示的剥离粘合力约为每线性英寸宽度20至200克，这些基质选自硅、集成电路聚酰亚胺钝化层、氧氮化硅钝化层以及感光性树脂涂层。18.如权利要求16所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于该胶带与所述基质接触，在环境条件下停压至少7天后，显示的剥离粘合力约为每线性英寸宽度20至500克。19.如权利要求17所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于该胶带与所述基质接触，在环境条件下停压至少7天后，显示的剥离粘合力约为每线性英寸宽度20至200克。20.半导体晶片加工用胶带，包括永久性背衬和在永久性背衬上的一层非压敏粘合剂，其中，所述粘合剂含有氢化热塑性弹性体嵌段共聚物和粘合改性剂，所述粘合改性剂选自增粘性树脂、液态橡胶和光致交联剂。21.如权利要求20所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述粘合改性剂为增粘性树脂，其含量约为3至8％(重量)，以氢化热塑性弹性体嵌段共聚物和增粘性树脂的总重量计。22.如权利要求20所述的半导体晶片加工用胶带，其特征在于所述粘合改性剂为液态橡胶，其含量约为5％至少于20％(重量)，以氢化热塑性弹性体嵌段共聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·贝内特，G·C·伯德，M·K·内斯特加德，E·鲁丁，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：