一种凸块晶圆的激光切割保护材料及其制备方法与用途技术

本发明专利技术提供一种激光切割保护材料及其制备方法和用途，以及使用其的晶圆激光切割方法。所述保护材料包括水溶性树脂、润湿剂、紫外线吸收剂、缓蚀剂、有机溶剂和去离子水，通过特定分子量的两种水溶性树脂的组合，以及特定缓蚀剂的协同促进，从而取得了优异的附着力强度、晶圆切割效果且对凸块有着优异的保护作用，在微电子技术的多个工序制程中具有良好的工业应用前景和推广潜力。工业应用前景和推广潜力。工业应用前景和推广潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种凸块晶圆的激光切割保护材料及其制备方法与用途


[0001]本专利技术涉及一种用于半导体制备工序的组合物及其用途，特别地涉及一种用于凸块晶圆的激光切割保护材料、制备方法及其用途，属于集成电路加工


技术介绍

[0002]晶圆是指硅半导体集成电路制作中所用的硅晶片，而晶圆切割则是集成电路封装工序中的关键制程。若在切割过程中无法提升晶圆表面可靠度，则将对后道制程产生极大影响，从而降低芯片生产良率尤其是产品良率。
[0003]随着技术的发展和进步，现在的晶圆切割已经由原来的简单刀片切割，而逐渐演变和跨升为激光切割，从而由接触式切割改善为非接触式切割。激光切割可大幅减少切割过程中对芯片的机械和应力损伤，提高了产品良率，在目前的晶圆切割中已经成为主流。但随之而来的一个问题是，随着芯片尺寸的逐渐变小、系统集成度的逐步提高，其表面存在大量的的金属凸块(以下有时也称为“凸块”) 结构，这些凸块结构通常为圆柱形或其它形状，直径仅为几微米至数十个微米，结构极其精细。
[0004]但与其相对应的是，目前市售的现有激光切割保护材料均不能很好地覆盖保护这些凸块结构，如此造成的后果就是当激光沿着晶圆的切割道进行照射切割时，所产生的热能被晶圆吸收后容易导致硅熔解或发生热分解，随后产生的硅蒸气而凝结、沉积在裸露的凸起结构上，造成凸块结构被污染或者由于凸块表面未被保护而被腐蚀，进而影响了后制程工艺，导致降低了芯片可靠性和降低了产品良率等严重问题，增大了企业的生产成本并降低了生产效率，目前业已成为晶圆切割领域中突出的和需亟待解决的主要问题。
[0005]正是由于上述问题，科研工作者对如何实现晶圆在激光切割时得以保护进行了研究，并取得了一定的成果，例如。
[0006]CN109207272A公开了一种芯片激光切割保护液，其包括有表面活性剂、有机清洁剂、有机溶剂、缓蚀剂、偶联剂。在使用激光切割芯片时，激光切割保护液被撒落在芯片表面，均匀扩散到整个芯片表面。所述表面活性剂成分和有机溶剂能够将残留于芯片表面的物质分解成微小颗粒或化学反应，溶解于有机清洁剂溶液中，达到芯片表面清洁能力。与此同时，所述激光切割保护液扩散芯片表面形成一层有机保护膜，防止了芯片在高温下切割所产生的芯片崩边现象。所述缓蚀剂能够阻止芯片表面的金属线路在高温下被氧化达到阻止了所述金属线路被氧化物的现象发生。
[0007]CN112898853A公开了一种激光切割保护液及其制备方法和应用，所述激光切割保护液按照重量百分数包括如下组分：水溶性树脂1
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20％、溶剂1
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30％、保湿剂0.5
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5％、水溶性紫外吸收剂0.1
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1％、水溶性抗氧剂0.1
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0.5％、水溶性红色色素2
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10％、pH调节剂1
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2％、防腐蚀剂0.1
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0.2％和水至100％；所述溶剂的沸点高于145℃；所述保湿剂包括含有两个或两个以上羟基的醇类。所述激光切割保护液具有优异的耐热性，可以适应多种激光切割保护的应用需求，能节约设备及物料成本。
[0008]CN108690421 A公开了一种高热稳定性的激光切割保护膜组成物，其成分包含至
少一水溶性树脂、至少一成膜助剂、一分散剂、一热稳定助剂以及一溶剂，包含一水、一有机溶剂或其任意的组合，其中该保护膜组成物的酸碱值介于pH值4
‑
6之间。借由提供上述的保护膜组成物，可让基板材料进行激光切割时，保护基板材料表面不受碎片的污染，降低热效应,充分保护基材加工后的完整度以及切割线宽的平整与准确性，且保护膜组成物其自身不会发生裂解及热融的情况，使同样面积的基板材料能进行更多的激光切割加工手续，生产更加精密的电子产品组件。
[0009]CN103666136A公开了一种激光切割用晶圆保护膜组合物，其包含含有水溶性树脂的树脂、防腐剂以及作为水或水与有机溶剂的混合物的溶剂。所述含有水溶性树脂的树脂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚亚烷基二醇、烷基纤维素、聚丙烯酸、聚羧酸和聚乙基噁唑啉组成的组中的一种以上。该组合物能够在晶圆上顶面形成保护膜，从而防止了激光切割时的污染问题。
[0010]与该专利申请相类似的，JP53
‑
8634及KR10
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2006
‑
0052590也公开了包含水溶性树脂的激光切割保护剂，通过在晶圆上涂布聚乙烯醇、聚二乙醇、纤维素等水溶性树脂而形成保护膜。但这些保护膜在切割工序中容易对凸点产生电偶腐蚀。
[0011]CN108687441A公开了一种切割用保护膜剂，其使得即便是机械强度较低的被加工物、在利用高能量激光的加工中也不会产生碎屑，并且还能够抑制加工飞边的产生。该切割用保护膜剂是含有水溶性树脂和激光吸收剂的切割用保护膜剂，该激光吸收剂中的至少一种用无机氧化物进行了表面处理。但该申请的目的主要是防止飞边和碎屑的产生，类似的还有JP2005
‑
150523和JP2006
‑
140311。
[0012]CN105489472A公开了一种晶圆前切割保护液，其包括聚乙烯醇或变性聚乙烯醇，其中所述聚乙烯醇或所述变性聚乙烯醇的聚合度大于或等于1000；紫外光吸收剂，其中以所述聚乙烯醇或所述变性聚乙烯醇为100重量份计，所述紫外光吸收剂的添加量大于10重量份；和溶剂。该保护液可以减少或避免芯片周围边缘产生碎屑，提升所形成的半导体元件的产品可靠度，且具有良好的耐热性和良好的皮膜移除性。
[0013]CN110396332A公开了一种晶圆片激光切割用的保护膜溶液，该溶液包括含聚乙烯醇的水溶性树脂、水溶性紫外线吸收剂和溶剂；聚乙烯醇的聚合度大于或等于2000，聚乙烯醇的碱化度为91
‑
100％；该保护膜溶液成膜快速，形成的保护膜强度高，能够在进行激光切割时保护晶圆片，有效避免冷凝后的硅蒸气或其他经由激光切割后产生的碎屑沉积在芯片表面，从而提升制得的芯片(或其他半导体元件)的质量和产品可靠度，具有良好的皮膜移除性。
[0014]CN112876929A公开了一种保护膜组合物、半导体器件的制造方法及激光切割方法，所述保护膜组合物包括：水溶性树脂(A)、激光吸收剂(B)以及溶剂(C)，其中，所述水溶性树脂(A)包含聚乙烯吡咯烷酮系水溶性树脂(A
‑
1)，且所述聚乙烯吡咯烷酮系水溶性树脂 (A
‑
1)的K值为75以上且150以下。所述保护膜组合物具有流平性佳的优点。
[0015]CN212269967U公开了一种晶圆切割用保护膜，依次由基材层、第一隔热层、加固层、第二隔热层、胶层和离型层构成；所述基材层由聚丙烯粒子通过挤出流延法制备得到。保护膜的各层相互配合，相辅相成，在对保护膜进行切割时，可以提高保护膜的整体热稳定性和强度性能，防止激光的热量对切割口周围的保护膜造成损坏，设计合理，工艺简单，大大提高了激光切割本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凸块晶圆的激光切割保护材料，以质量份计，所述激光切割保护材料包括如下组分：2.如权利要求1所述的激光切割保护材料，其特征在于：所述水溶性树脂的质量份为5
‑
30份。3.如权利要求1或2所述的激光切割保护材料，其特征在于：所述水溶性树脂选自聚N
‑
乙烯基乙酰胺、聚丙烯酸钠、聚(2
‑
乙基
‑2‑
噁唑啉)和聚苯乙烯磺酸钠中的任意一种或任意几种的组合。4.如权利要求3所述的激光切割保护材料，其特征在于：所述聚N
‑
乙烯基乙酰胺分子量为50
‑
180万、聚丙烯酸钠分子量为50
‑
200万、聚(2
‑
乙基
‑2‑
噁唑啉)分子量60
‑
100万和聚苯乙烯磺酸钠分子量50
‑
100万；最优选所述水溶性树脂为聚丙烯酸钠与聚N
‑
乙烯基乙酰胺的混合物，且其中聚丙烯酸钠分子量为100
‑
150万和聚N
‑
乙烯基乙酰胺分子量为80
‑
120万。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的激光切割保护材料，其特征在于：所述润湿剂选自非离子型氟碳聚合物(例如C
10
F
19
O(CH2CH2O)
23
C
10
F
19
，其中端基C
10
F
19
‑
为正构氟代烷基)、烷基酚聚氧乙烯醚(例如壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)、辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO)、十二烷基聚氧乙烯醚(DPEO)或二壬基酚聚氧乙烯醚(DNPEO))、烷基硫酸盐(例如十二烷基硫酸钠)、烷基萘磺酸盐(例如甲基萘磺酸钠、十二烷基萘磺酸钠、二异丙基萘磺酸钠等...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯军，贺剑锋，
申请(专利权)人：大连奥首科技有限公司，
类型：发明
国别省市：