專利名稱：半導(dǎo)體芯片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體芯片的制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中，為了響應(yīng)封裝或高密度封裝的減薄，通過(guò)層疊芯片技術(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的減薄。通過(guò)在與圖形形成表面(電路表面)相反的側(cè)面中研磨晶片表面的所謂后-表面研磨執(zhí)行減薄。通常，在執(zhí)行后-表面研磨的常規(guī)方法和輸送中，盡管僅僅由后研磨保護(hù)帶保持晶片，但是減薄實(shí)際上僅僅可以完成至約150μm的厚度，因?yàn)檠心ブ缶哂斜Ｗo(hù)帶的晶片被翹曲或研磨處的厚度均勻性低的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，使用具有高硬度和大厚度(從100至200μm)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)作為后研磨保護(hù)帶的襯底，由此可以制造具有約50μm厚度的半導(dǎo)體晶片。
其間，通過(guò)被稱作切割工序的切割步驟，將減薄的半導(dǎo)體晶片切割為單個(gè)芯片。具體，在由減薄至50μm或以下的非常小厚度的半導(dǎo)體晶片獲得芯片的過(guò)程中，切割工序中的低產(chǎn)量變?yōu)橐粋€(gè)問(wèn)題。這是因?yàn)椋谇懈畋缓?表面研磨減薄的半導(dǎo)體晶片并層疊到稱作切割帶的壓敏膠粘帶的普通方法中，在與壓合膠粘片接觸的半導(dǎo)體晶片的切割處產(chǎn)生碎屑(邊緣碎屑)。
為了解決半導(dǎo)體晶片的切割時(shí)的問(wèn)題，日本未審查的專利公報(bào)號(hào)(特開(kāi))5-335411，特開(kāi)2000-195826和特開(kāi)2002-353170，公開(kāi)一種在半導(dǎo)體晶片的后表面研磨之前在電路表面上的劃片線(之后將被切割的線，被單個(gè)地分為半導(dǎo)體芯片)中，通過(guò)半劃線和通過(guò)后續(xù)后表面研磨預(yù)先設(shè)置具有比最終完成的厚度更大的深度的溝槽，分割為芯片與研磨同時(shí)執(zhí)行。在該方法中，可以大大地提高超薄晶片的切割工序中的產(chǎn)量。但是，在晶片被分開(kāi)之后執(zhí)行研磨之后的芯片鍵合帶(diebonding tape)與研磨表面的粘結(jié)，在層疊的IC等的應(yīng)用中這是最需要的，因此僅僅芯片鍵合帶必須被分開(kāi)地切割以及生產(chǎn)率大大地減小。
作為能防止碎屑的另一種方法，特開(kāi)號(hào)6-132432公開(kāi)了通過(guò)使用蠟，后表面研磨在硬支撐件上層疊的半導(dǎo)體晶片，然后從后表面(非電路表面)切割該晶片的方法。在該方法中，可以根據(jù)蠟材料的種類防止碎屑，但是，在切割之后，半導(dǎo)體晶片必須被浸入溶劑中，以便除去蠟，這減小芯片制造的生產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造半導(dǎo)體芯片的方法，包括切割半導(dǎo)體晶片的步驟，在切割處的碎屑可以被減小、最小化甚至被有效地防止。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于制造半導(dǎo)體芯片的方法，包括在透光的支撐件上涂敷包括光吸收劑和熱可分解樹(shù)脂的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的步驟，假如在輻射能的照射時(shí)，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃坎⒂捎谠摕崃勘粨p壞或分解，制備具有電路表面和非電路表面的半導(dǎo)體晶片，電路表面具有電路圖形，非電路表面在電路表面的相反側(cè)面上，通過(guò)將電路表面和光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層放置為互相面對(duì)，通過(guò)光可固化的粘合劑層疊該半導(dǎo)體晶片和透光支撐件，以及從透光支撐件側(cè)面照射光，以固化該光可固化的粘結(jié)層，由此形成在外表面上具有非電路表面的層疊體的步驟，研磨半導(dǎo)體晶片的非電路表面，直到半導(dǎo)體晶片達(dá)到希望厚度的步驟，從非電路表面?zhèn)惹懈钤撗心サ陌雽?dǎo)體晶片，以將其切割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片的步驟，從透光支撐件側(cè)照射輻射能，以分解該光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層，由此導(dǎo)致分為具有粘結(jié)層和透光支撐件的半導(dǎo)體芯片的步驟，以及可選地從半導(dǎo)體芯片除去該粘結(jié)層的步驟。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在切割該研磨的半導(dǎo)體晶片之前，芯片鍵合帶被固定到半導(dǎo)體晶片。


圖1是示出在本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片的制造方法中形成的層疊體的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。
圖2(a)和2(b)示出可用于本發(fā)明的方法的真空粘結(jié)設(shè)備的剖面圖。
圖3是可用于本發(fā)明的方法的研磨設(shè)備的部分剖面圖。
圖4(a)和4(b)示出可用于本發(fā)明的方法的切割設(shè)備的剖面圖。
圖5(a)和5(a’)至5(e)示出了分開(kāi)支撐件和剝落粘結(jié)層的工序的示圖。
圖6是可用于激光照射工序的層疊體固定設(shè)備的剖面圖。
圖7(a)至7(f)示出了激光照射設(shè)備的透視圖。
圖8(a)和8(b)示出了在分開(kāi)芯片和支撐件的操作中使用的拾取單元的示意性示圖。
圖9示出了從芯片剝落粘結(jié)層的狀態(tài)的示意性示圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，被研磨至非常小厚度的半導(dǎo)體晶片可以被切割為半導(dǎo)體芯片，而不產(chǎn)生碎屑。此外，該半導(dǎo)體芯片可以與支撐件隔開(kāi)，而不導(dǎo)致任何損壞。
此外，在切割該研磨的半導(dǎo)體晶片之前，當(dāng)在半導(dǎo)體晶片上層疊芯片鍵合帶時(shí)，可以容易地制造具有芯片鍵合粘合劑的半導(dǎo)體芯片，以及促進(jìn)制造層疊的IC(多芯片封裝(MCP))的工序。
本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片的制造方法包括執(zhí)行后表面研磨，然后在透光支撐件上切割半導(dǎo)體晶片，以將半導(dǎo)體晶片分為半導(dǎo)體芯片的一系列步驟。通過(guò)粘結(jié)層在硬的透光支撐件上固定半導(dǎo)體晶片，由此晶片可以被研磨至非常小的厚度，而不導(dǎo)致任何損壞，以及也可以被切割，而不產(chǎn)生碎屑。此外，在半導(dǎo)體芯片和透光支撐件之間設(shè)置光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層。在輻射能如激光的照射下，該光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層分解，以及能夠?qū)雽?dǎo)體芯片與支撐件分開(kāi)，具有最小的損壞或沒(méi)有損壞。以此方式，根據(jù)本發(fā)明的方法，可以制造具有優(yōu)質(zhì)的超薄半導(dǎo)體芯片，很少有或幾乎沒(méi)有碎屑缺陷。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片的制造方法。
包括半導(dǎo)體晶片/粘合劑層/光致發(fā)熱層/透光層的層疊體的制造在執(zhí)行后-表面研磨之前，制造包括半導(dǎo)體晶片/粘結(jié)層/光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層/支撐件的層疊體。圖1示出了在本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片的制造方法中，通過(guò)層疊體形成步驟獲得的層疊體的一個(gè)例子。在圖1中，層疊體1依次包括半導(dǎo)體晶片2、光可固化的粘結(jié)層3、光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層4和透光支撐件5。為了之后執(zhí)行后表面研磨，半導(dǎo)體晶片的電路表面與粘結(jié)層3接觸，以及非電路表面被露出。在層疊體的制造中，重要的是防止有害的外來(lái)物質(zhì)如空氣進(jìn)入這些層之間。如果空氣進(jìn)入這些層之間，層疊體的厚度均勻性被損害，以及半導(dǎo)體晶片不能被研磨至較小的厚度。在制造層疊體的情況下，例如，可以考慮下列方法。首先，通過(guò)之后描述的任意一種方法，在支撐件上涂敷用于光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的前體涂敷溶液，例如，通過(guò)照射紫外線干燥和固化。此后，在固化的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層和半導(dǎo)體晶片的電路表面(非研磨側(cè)中的表面)的任意一個(gè)或兩個(gè)表面上涂敷光可固化的粘合劑。這些光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層和半導(dǎo)體晶片通過(guò)光可固化的粘合劑層疊，然后通過(guò)例如，從支撐件側(cè)照射光(例如，紫外線)，固化該光可固化的粘合劑，由此可以形成層疊體。這種層疊體的形成優(yōu)選在真空中執(zhí)行，以防止空氣進(jìn)入這些層之間。這些可以通過(guò)，例如使用特開(kāi)號(hào)11-283279中描述的真空粘結(jié)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。之后描述可以用來(lái)形成層疊體的真空粘結(jié)設(shè)備。
該層疊體優(yōu)選被設(shè)計(jì)為將被研磨的襯底的研磨過(guò)程中使用的水不侵入和這些層之間的粘附力時(shí)足夠高的，以不會(huì)引起襯底脫落，以便光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層是抗研磨的和不被包含研磨襯底的灰塵的水流(漿料)磨蝕。
在下列實(shí)施例中，使用激光作為輻射能量，以及使用硅晶片作為半導(dǎo)體晶片，但是本發(fā)明不限于此。
圖2示出了用于制造上述層疊體的真空粘結(jié)設(shè)備的剖面圖。真空粘結(jié)設(shè)備20包括真空室21；在真空室21中設(shè)置的支撐部件22，其上布置硅晶片2或支撐件5之一；設(shè)置在真空室21中以及在支撐部件22的上部可在垂直方向上移動(dòng)的保持/釋放裝置23，保持/釋放支撐件5或硅晶片2的另一個(gè)。真空室21通過(guò)真空管線24和真空閥25連接到減壓設(shè)備(未示出)，以便真空室21內(nèi)的壓力可以被減小。保持/釋放裝置23具有在垂直方向上可上下移動(dòng)的桿26，在桿(shaft)26的遠(yuǎn)端設(shè)置接觸表面部件27，在接觸表面部件27的周邊設(shè)置的彈簧片28，以及從每個(gè)彈簧片28伸出的保持爪29。如圖2(a)所示，當(dāng)彈簧片與真空室21的上表面接觸時(shí)，彈簧片28被壓縮并且保持爪29朝向垂直方向，以在周邊邊緣處保持支撐件5或晶片2。另一方面，如圖2(b)所示，當(dāng)桿26被下壓和支撐件5或晶片2緊鄰支撐部件上布置的晶片2或支撐件5閉合時(shí)，保持爪29與彈簧片28一起被釋放，以重疊支撐件5和晶片2。
具體地，通過(guò)使用該真空粘結(jié)設(shè)備20可以如下來(lái)制造層疊體。首先，如上所述，在支撐件上形成光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層，以制備具有在其上形成的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的支撐件5。分開(kāi)地，制備將被層疊的晶片。在支撐件5和晶片2的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的任意一個(gè)或兩個(gè)上涂敷粘合劑。在如圖2(a)所示的真空粘結(jié)設(shè)備20的真空室21中布置因此制備的支撐件5和晶片2，通過(guò)減壓設(shè)備減小壓力，桿26被下壓，以層疊晶片和支撐件，如圖2(b)所示，以及在打開(kāi)到空氣之后，通過(guò)從支撐件5側(cè)在其上照射光固化該光可固化的粘合劑，以獲得層疊體。
圖3示出了用于本發(fā)明的研磨設(shè)備的部分剖面圖。該研磨設(shè)備30包括基座31和旋轉(zhuǎn)地安裝在錠子32的底部的砂輪33?；?1的底下設(shè)置吸入孔34，吸入孔34被連接到減壓設(shè)備(未示出)，由此將被研磨的材料被吸引并固定在研磨設(shè)備30的基座31上。圖1所示的本發(fā)明的層疊體1被制備和用作將被研磨的材料。層疊體1的支撐件側(cè)面被放置在研磨設(shè)備30的基座31上并通過(guò)使用減壓設(shè)備的吸力來(lái)固定。此后，當(dāng)饋送水流時(shí)，旋轉(zhuǎn)的砂輪33接觸到層疊體1，由此執(zhí)行研磨。研磨可以被執(zhí)行至150μm或以下的超薄級(jí)別。在另一實(shí)施例中，研磨可以被執(zhí)行至50μm或以下的超薄級(jí)別，更優(yōu)選25μm或以下。
在將半導(dǎo)體晶片研磨至希望的級(jí)別之后，研磨的半導(dǎo)體晶片被切割，由此切割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片。研磨之后，層疊體1的半導(dǎo)體晶片2的電路表面在粘結(jié)層3側(cè)上，因此，從外面不能直接觀察電路表面上的劃片線(將被切割的線)。因此，切割設(shè)備需要具有在內(nèi)側(cè)面觀察電路表面的功能。圖4示出了可用于本發(fā)明的切割設(shè)備的示意性示圖。層疊體1通過(guò)諸如上述研磨設(shè)備的減壓機(jī)構(gòu)固定在卡盤工作臺(tái)41上。這里，圖4(a)示出了具有圖像識(shí)別單元43的設(shè)備，其包括光源和在層疊體上的電荷耦合器件(CCD)，以及圖4(b)示出具有圖像識(shí)別單元43的設(shè)備，其包括光源和在層疊體下面的電荷耦合器件(CCD)。圖4(a)的設(shè)備需要使用能穿過(guò)半導(dǎo)體層的光源照射光，如紫外線，以及使用對(duì)這種光敏感的CCD。另一方面，圖4(b)的設(shè)備需要使用能穿過(guò)透光支撐件和光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層的光，如可見(jiàn)光或紫外線，也使用對(duì)這種光敏感的CCD。從光源照射的光在半導(dǎo)體晶片的電路表面上反射，以及該光通過(guò)CCD變?yōu)殡娦盘?hào)，由此電路表面上的劃片線可以被識(shí)別為圖像?；谝虼俗R(shí)別的位置線，通過(guò)切割刀片42切割半導(dǎo)體晶片。該切割優(yōu)選在將芯片鍵合帶固定到研磨的半導(dǎo)體晶片之后執(zhí)行，因?yàn)榭梢孕纬删哂行酒I合帶的半導(dǎo)體芯片。但是，染料鍵合帶通常抑制紅外線的透射。此外，硅晶片的光學(xué)性能受雜質(zhì)影響和隨著摻雜的雜質(zhì)量增加，紅外線透射率有時(shí)減小。在此情況下，使用圖4(b)所示的設(shè)備類型。
在切割之后，層疊體1被除去并傳遞到通過(guò)激光分開(kāi)芯片和支撐件的下一步驟，以及執(zhí)行從該芯片剝落粘結(jié)層。圖5示出了分開(kāi)支撐件和剝落粘結(jié)層的步驟。如上面的切割步驟所述，根據(jù)該情況，在層疊體1(圖5(a))的芯片側(cè)中布置芯片鍵合帶51或不布置芯片鍵合帶51(圖5(a’))。在具有多個(gè)芯片的層疊體1的芯片側(cè)面上布置壓敏膠粘帶52。壓敏膠粘帶52通常通過(guò)環(huán)狀金屬框架53固定在平面內(nèi)(圖5(b))。隨后，從層疊體1的支撐件側(cè)照射激光54(圖5(c))。在照射激光之后，支撐件5被拾取，以將支撐件5與芯片分開(kāi)(圖5(d))。最后，通過(guò)剝落分開(kāi)粘結(jié)層3，以獲得減薄的芯片6(圖5(e))。這里，壓敏膠粘帶52應(yīng)該具有足夠高的粘結(jié)強(qiáng)度，以在除去粘結(jié)層3時(shí)固定單個(gè)芯片6，但是足夠低，以在除去粘結(jié)層3之后便于其剝落。
圖6示出了例如，可以用于照射激光的步驟的層疊體固定設(shè)備的剖面圖。層疊體1被安裝在固定板61上，以便支撐件相對(duì)于固定設(shè)備60處于上表面。固定板61由多孔金屬如燒結(jié)金屬或具有表面粗糙度的金屬制成。固定板61通過(guò)真空設(shè)備(未示出)從底下減壓，由此層疊體1通過(guò)吸力被固定在固定板61上。真空吸力優(yōu)選足夠強(qiáng)，在分開(kāi)支撐件和剝落粘結(jié)層的后續(xù)步驟中不引起芯片脫落。在因此固定的層疊體上照射激光。對(duì)于該激光的照射，激光源具有足夠高的輸出，以在選擇被光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層吸收光的波長(zhǎng)下引起光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中的熱可分解樹(shù)脂的分解，以便可以產(chǎn)生分解氣體，以及支撐件和晶片可以分開(kāi)。例如，可以使用YAG激光器(波長(zhǎng)1,064nm)、二次諧波發(fā)生YAG激光器(波長(zhǎng)532nm)和半導(dǎo)體激光器(波長(zhǎng)從780至1,300nm)。
作為激光照射設(shè)備，選擇能掃描激光束和設(shè)置激光輸出和光束移動(dòng)速度，以在照射表面上形成希望圖形的設(shè)備。此外，為了穩(wěn)定照射材料(層疊體)的處理質(zhì)量，選擇具有大的聚焦深度的設(shè)備。聚焦深度根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)中的尺寸精度而改變以及不被特別限制，但是聚焦深度優(yōu)選是30μm或以上。圖7示出了可用于本發(fā)明的激光照射設(shè)備的透視圖。圖7(a)的激光照射設(shè)備70裝備有檢流計(jì)，其具有由X軸和Y軸構(gòu)成的雙軸結(jié)構(gòu)，以及被設(shè)計(jì)為通過(guò)Y軸檢流計(jì)72反射從激光振蕩器71振蕩的激光，進(jìn)一步被X軸檢流計(jì)73反射并照射在固定板上的層疊體1上。照射位置由檢流計(jì)72和73的方向決定。圖7(b)的激光照射設(shè)備70裝備有單軸檢流計(jì)或多角鏡74以及在垂直于掃描方向的方向上可移動(dòng)的載物臺(tái)76。來(lái)自激光振蕩器71的激光被檢流計(jì)或多角鏡74反射，進(jìn)一步被保持鏡75反射并照射在可移動(dòng)載物臺(tái)76上的層疊體1上。照射位置由檢流計(jì)或多角鏡74的方向和可移動(dòng)載物臺(tái)76的位置決定。在圖7(c)的設(shè)備中，在可移動(dòng)載物臺(tái)76上安裝激光振蕩器71，載物臺(tái)76在X和Y的雙軸方向上移動(dòng)，以及在層疊體1的整個(gè)表面上照射激光。圖7(d)的設(shè)備包括固定的激光振蕩器71和可移動(dòng)載物臺(tái)76，載物臺(tái)76在X和Y的雙軸方向上移動(dòng)。圖7(e)的設(shè)備具有一結(jié)構(gòu)，以便激光振蕩器71被安裝在可移動(dòng)載物臺(tái)76′上，載物臺(tái)76′可以在軸方向上移動(dòng)，層疊體1被安裝在可移動(dòng)載物臺(tái)76″上，載物臺(tái)76″可以在垂直于可移動(dòng)載物臺(tái)76′的方向上移動(dòng)。
在擔(dān)心層疊體1的芯片被激光照射損壞的情況下，優(yōu)選形成(參見(jiàn)，圖7(f))具有陡峭的能量分布以及導(dǎo)致較少泄漏能量到相鄰區(qū)域的頂帽形狀，以抑制相鄰區(qū)中的損壞。通過(guò)(a)通過(guò)聲光器件使光束偏斜的方法、通過(guò)使用折射/衍射形成光束的方法或(b)通過(guò)使用孔徑或縫隙切割兩個(gè)邊緣處的加寬部分的方法可以改變光束形狀等。
激光照射能量由激光功率、光束掃描速度和光束直徑?jīng)Q定。例如，可以使用的激光功率是，但是不局限于0.3至100瓦特(W)，掃描速度典型地從0.1至40米/秒(m/s)，以及光束直徑典型地從5至300μm或以上。該步驟的速度可以通過(guò)升高激光功率和由此增加掃描速度來(lái)增加。此外，由于當(dāng)光束直徑變大時(shí)掃描操作的數(shù)目可以被進(jìn)一步減小，因此當(dāng)激光功率足夠地高時(shí)，可以考慮增加光束直徑。
光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中的熱可分解樹(shù)脂被激光照射分解，以產(chǎn)生氣體，結(jié)果，在這些層內(nèi)產(chǎn)生裂縫，以及光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層本身被分開(kāi)。當(dāng)空氣進(jìn)入裂縫之間時(shí)，裂縫的重粘結(jié)可以被阻止。因此，為了便于空氣的侵入，優(yōu)選從層疊體的邊緣部分和整個(gè)層疊體執(zhí)行光束的掃描。
如上所述，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg)優(yōu)選是常溫(20℃)或以上。如果Tg過(guò)分地低，那么在分解樹(shù)脂的冷卻過(guò)程中分開(kāi)的裂縫可能互相重粘結(jié)，以及光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層不可能被分開(kāi)。重粘結(jié)被認(rèn)為是因?yàn)楣庵掳l(fā)熱轉(zhuǎn)換層的裂縫由于支撐件的自重互相粘附而發(fā)生。因此，當(dāng)設(shè)法不影響支撐件的自重時(shí)，例如，通過(guò)在從下半部到上半部的垂直方向上執(zhí)行激光照射(即，通過(guò)執(zhí)行激光照射，支撐件處于底側(cè)的結(jié)構(gòu))，可以阻止重粘結(jié)。
為了從層疊體的邊緣部分照射激光，可以使用在從邊緣部分接近晶片(切割之后的多個(gè)芯片)的切線方向線性地往復(fù)它的同時(shí)照射激光的方法和從邊緣部分到中心螺旋地照射激光如唱機(jī)記錄的方法。
在激光照射之后，支撐件與通過(guò)晶片的切割制造的一組芯片隔開(kāi)，以及對(duì)于該操作，使用利用真空的一般拾取單元。該拾取單元是連接到真空設(shè)備的圓柱體部件，其中吸盤被固定到遠(yuǎn)端。圖8示出了用于將支撐件與芯片分開(kāi)的操作的拾取單元的示意性示圖。在圖8(a)的情況下，拾取單元80被固定在支撐件5的中心以及在垂直方向上拾取，由此剝落該支撐件。另外，如圖8(b)所示，拾取單元80被固定到支撐件5的邊緣部分，以及支撐件被剝落，同時(shí)從橫向側(cè)吹出壓縮空氣(A)，以使空氣進(jìn)入芯片6和支撐件5之間，由此可以進(jìn)一步容易地剝離該支撐件。
在分開(kāi)支撐件之后，芯片上的粘結(jié)層被除去。圖9示出了粘結(jié)層被剝離時(shí)的狀態(tài)的示意性示圖。對(duì)于粘結(jié)層3的除去，可以優(yōu)選使用用于除去粘合劑的壓敏膠粘帶90，該壓敏膠粘帶90與粘結(jié)層3可以產(chǎn)生比芯片6和粘結(jié)層3之間的粘附力更強(qiáng)的粘附力。這種壓敏膠粘帶90被鋪設(shè)，以粘結(jié)在粘結(jié)層3上，然后箭頭方向剝落，由此除去粘結(jié)層3。以此方式，可以獲得與壓敏膠粘片粘合的粘結(jié)狀態(tài)中的多個(gè)芯片6。
此后，從壓敏膠粘帶52一個(gè)接一個(gè)地拾取各個(gè)芯片6，然后根據(jù)封裝的形式使它經(jīng)受將它接合在引線框或內(nèi)插器上，或在多層類型的情況下，將它結(jié)合在另一芯片上的芯片鍵合步驟。在芯片不與芯片鍵合帶層疊的情況下，這里使用樹(shù)脂或粘結(jié)膜作為接合劑。
通過(guò)進(jìn)一步經(jīng)過(guò)連接芯片端子和引線框的內(nèi)引線的引線鍵合步驟、用樹(shù)脂模塑它以防止被外力損壞或雜質(zhì)的摻雜的密封步驟(模塑步驟)、涂敷焊劑電鍍或浸漬引線表面的引線表面處理步驟以及分別地切斷封裝的切割成形步驟，完成該裝配工序。
下面描述用于本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片的制造的元件半導(dǎo)體晶片半導(dǎo)體晶片被減薄，以通過(guò)層疊芯片的技術(shù)，處理封裝或高密度封裝的減薄，以及該減薄通過(guò)在與圖形形成的晶片表面(電路表面)相反的表面上的后表面研磨來(lái)執(zhí)行。形成為芯片的半導(dǎo)體晶片的例子包括硅和砷化鎵(GaAs)。
透光支撐件透光支撐件必須是能透射輻射能如本發(fā)明中使用的激光或用于固化光可固化的粘合劑(例如，紫外線)的光的材料，以平坦的狀態(tài)保持半導(dǎo)體晶片以及在研磨或運(yùn)輸過(guò)程中沒(méi)有損壞。如果輻射能可以被透射到光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層，以通過(guò)實(shí)際的照射能量強(qiáng)度分解光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層，以及同時(shí)用于固化該粘合劑的光可以被透射，那么該支撐件的透射率是足夠的。但是，透射率優(yōu)選是，例如，50％或以上。此外，透光支撐件優(yōu)選具有足夠高的硬度，以防止在研磨時(shí)半導(dǎo)體晶片翹曲，以及支撐件的抗撓剛度優(yōu)選是2×10-3(Pa m3)或以上，更優(yōu)選3×10-2(Pa m3)或以上。有用的支撐件的例子包括玻璃板和丙烯酸板。此外，為了增強(qiáng)與相鄰層如光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層粘結(jié)，如果希望，可以用硅烷偶聯(lián)劑等等表面處理支撐件。
有時(shí)在照射輻射能時(shí)支撐件被暴露于光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中產(chǎn)生的熱量，或暴露于由于研磨時(shí)的摩擦生熱所導(dǎo)致的高溫。此外，為了形成金屬膜，有時(shí)在將支撐件與半導(dǎo)體芯片分開(kāi)之前，增加諸如干法電鍍(汽相淀積濺射)、濕法電鍍(無(wú)電鍍或電解電鍍)、電鍍或刻蝕的處理。特別，在硅晶片的情況下，支撐件有時(shí)經(jīng)受高溫處理，以形成氧化膜。根據(jù)該處理?xiàng)l件，選擇具有抗熱性、抗化學(xué)性和低膨脹系數(shù)的支撐件。具有這些性能的支撐件的例子包括玻璃如合成玻璃、硼硅玻璃和藍(lán)寶石玻璃，例如Pyrex，Corning#_1737和#_7059(Corning Inc.)以及Tenpax(SCHOTT GLAS)。
在后表面研磨之后和切割之前，有時(shí)提供用化學(xué)溶液刻蝕半導(dǎo)體表面的中間步驟。執(zhí)行該步驟是為了除去半導(dǎo)體晶片的后表面上的碎層(損壞層)，該碎層是通過(guò)研磨產(chǎn)生的，以及增強(qiáng)晶片的彎曲強(qiáng)度。在某些情況下，通過(guò)作為減薄半導(dǎo)體晶片的工序中的最后階段的刻蝕，除去幾十μm。在半導(dǎo)體晶片是硅單晶的情況下，通常使用包含氫氟酸的混合酸作為刻蝕化學(xué)溶液，但是，在玻璃支撐件的情況下(除藍(lán)寶石玻璃)外，支撐件的邊緣部分也被化學(xué)溶液刻蝕。在支撐件的再使用中該現(xiàn)象變?yōu)橐粋€(gè)問(wèn)題，但是通過(guò)在玻璃襯底上預(yù)先提供抗酸材料(抗刻蝕化學(xué)溶液的材料)，該玻璃可以防止被氫氟酸侵蝕。作為保護(hù)膜，可以使用抗酸的樹(shù)脂，以及優(yōu)選可以溶于特定的溶劑，以溶液形式涂敷，干燥和由此固定在玻璃襯底上的樹(shù)脂。此外，保護(hù)膜需要透射所照射的足夠激光量，用于將半導(dǎo)體晶片與玻璃支撐件分開(kāi)。在該觀點(diǎn)中，例如，可以使用在分子內(nèi)不包含凝聚(condensing)鍵的非晶聚烯烴、環(huán)狀的烯烴共聚物和聚氯乙烯可用作保護(hù)膜。
為了在研磨之后獲得半導(dǎo)體晶片的厚度均勻性，支撐件的厚度優(yōu)選是均勻的。例如，為了將硅晶片減薄至50μm或以下和實(shí)現(xiàn)±10％或更好的均勻性，支撐件的厚度差量必須被減小至±2μm或以下。在重復(fù)地使用支撐件的情況下，支撐件優(yōu)選還具有抗劃痕性。為了重復(fù)地使用支撐件，必須選擇輻射能的波長(zhǎng)和支撐件，以通過(guò)輻射能抑制支撐件上的損壞。例如，當(dāng)使用Pyrex玻璃作為支撐件和照射三次諧波產(chǎn)生YAG激光器(355nm)時(shí)，晶片的切割之后支撐件和半導(dǎo)體芯片可以被分開(kāi)，但是，在該激光波長(zhǎng)下，這種支撐件顯示出低的透射率并吸收輻射能，結(jié)果，支撐件被熱損壞，以及在某些情況下不能再使用。
光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層在透光支撐件上設(shè)置光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層。光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層包含光吸收劑和熱可分解的樹(shù)脂。以激光等的形式在光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層上照射的輻射能被光吸收劑所吸收并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。產(chǎn)生的熱能突然地升高光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的溫度，以及該溫度達(dá)到光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中的熱可分解樹(shù)脂(有機(jī)成分)的熱分解溫度，致使樹(shù)脂的熱分解。通過(guò)熱分解形式產(chǎn)生的氣體在光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層中形成空隙層(氣隙)，以及將光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層分為兩部分，由此支撐件和半導(dǎo)體芯片被分開(kāi)。
光吸收劑吸收所使用的波長(zhǎng)下的輻射能。輻射能通常是300至2,000nm的波長(zhǎng)下的激光，優(yōu)選300至1,100nm，以及其特定的例子包括在1,064nm的波長(zhǎng)下發(fā)光的YAG激光、532nm的波長(zhǎng)下的二次諧波發(fā)生YAG激光以及在780至1,300nm的波長(zhǎng)下的半導(dǎo)體激光。光吸收劑根據(jù)激光的波長(zhǎng)而改變，但是可以使用的光吸收劑的例子包括炭黑、石墨粉、微顆粒金屬粉末如鐵、鋁、銅、鎳、鈷、錳、鉻、鋅和碲，金屬氧化物粉末如黑色氧化鈦、以及染料和顏料如芳香族二氨基金屬絡(luò)合物、脂肪族二胺基金屬絡(luò)合物、芳香族硫醇基金屬絡(luò)合物、巰基苯酚基金屬絡(luò)合物、斯夸琳基染料(squarylium-based dye)、花青基染料、次甲基基染料、萘醌基染料和蒽醌基染料。光吸收劑可以用包括蒸氣淀積的金屬膜的薄膜形式。在這些光吸收劑當(dāng)中，炭黑是特別有用的，因?yàn)樘亢陲@著地減小剝落力，即在輻射能的照射之后將半導(dǎo)體芯片與支撐件分開(kāi)需要的力，以及加速該分開(kāi)。此外，當(dāng)染料(在激光的波長(zhǎng)下有選擇地吸收光和在另一波長(zhǎng)范圍中透光的染料)和炭黑結(jié)合用作吸光劑時(shí)，這些對(duì)于光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的形成是特別有用的，該光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層能有選擇地透射切割步驟中使用的定位的光。
光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中的光吸收劑的濃度根據(jù)光吸收劑的種類、顆粒狀態(tài)(結(jié)構(gòu))和分散度而改變，但是在炭黑具有約5至500nm的顆粒尺寸的情況下，濃度通常從5至70體積％，如果濃度小于5體積％，那么光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的熱產(chǎn)生對(duì)于熱可分解樹(shù)脂的分解可能是不足的，而如果它超出70體積％，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的成膜性能變得不足，以及可能容易地引起與相鄰層的粘結(jié)故障。此外，如果炭黑的量過(guò)分地大，那么用于固化光可固化(例如，UV-可固化)粘合劑的固化光如紫外線的透射率減小，光可固化的粘合劑用于固定半導(dǎo)體晶片和透光支撐件。因此，炭黑的量應(yīng)該優(yōu)選60體積％或以下。為了減小輻射能的照射之后除去支撐件時(shí)的力和防止研磨過(guò)程中光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的研磨，包含于光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中的炭黑優(yōu)選是20至60體積％的量，更優(yōu)選從35至55體積％。
可以被使用的熱可分解樹(shù)脂的例子包括凝膠、纖維素、纖維素酯(例如，醋酸纖維素、硝化纖維)、多酚、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇縮醛、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酯、聚原酸酯(polyorthoester)、聚縮醛、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、偏二氯乙烯與丙烯腈的共聚物、聚(甲基)丙烯酸酯、聚氯乙烯、硅樹(shù)脂和包含聚氨酯單位的嵌段共聚物。這些樹(shù)脂可以被分別地使用或結(jié)合其兩種或多種使用。樹(shù)脂的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg)優(yōu)選是常溫(20℃)或以上，以便防止由于熱可分解樹(shù)脂的熱分解形成的空隙層所分開(kāi)的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層重粘結(jié)。為了防止重粘結(jié)，Tg更優(yōu)選是100℃或以上。在透光支撐件是玻璃的情況下，可以使用分子內(nèi)部具有能氫鍵合到玻璃表面上的硅烷醇基的極性基因(例如，-COOH，-OH)的熱可分解樹(shù)脂，以便增加玻璃和光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層之間的粘結(jié)。此外，在需要化學(xué)溶液處理如化學(xué)刻蝕的應(yīng)用中，可以使用分子內(nèi)部具有在熱處理時(shí)能自交聯(lián)的官能團(tuán)的熱可分解樹(shù)脂、能通過(guò)紫外線或可見(jiàn)光交聯(lián)的熱可分解樹(shù)脂或其前體(例如，單體低聚物混合物)，以給予光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層化學(xué)抵抗性。
透明填料如果希望，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層可以包含透明填料。透明填料用于防止由于熱可分解樹(shù)脂的熱分解形成的空隙層分開(kāi)的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的重粘結(jié)。因此，半導(dǎo)體晶片的研磨和切割之后分開(kāi)半導(dǎo)體芯片和支撐件的力以及具有輻射能的后續(xù)照射可以被進(jìn)一步減小。此外，由于可以防止重粘結(jié)，熱可分解樹(shù)脂的選擇中的余地(latitude)被擴(kuò)大。透明填料的例子包括硅石、滑石粉和硫酸鋇。當(dāng)使用顆粒的光吸收劑如炭黑時(shí)，光吸收劑具有減小用于分開(kāi)的力的功能而且具有干擾可見(jiàn)光或紫外線的透射率的功能。因此，光可固化的(例如，UV-可固化的)粘合劑的固化不能令人滿意地進(jìn)行或可能需要很長(zhǎng)的時(shí)間。在此情況下，使用透明填料，由此在照射之后可以容易地分開(kāi)芯片和支撐件，而不干擾光可固化粘合劑的固化。當(dāng)使用顆粒的光吸收劑如炭黑時(shí)，可以通過(guò)光吸收劑的總量決定透明填料的量。光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中的顆粒的光吸收劑(例如，炭黑)和透明填料的總量?jī)?yōu)選基于光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的體積從5至70體積％。利用該范圍中的總量，用于芯片和支撐件的分開(kāi)的力可以被充分地減小。但是，用于該分開(kāi)的力還受顆粒的光吸收劑和透明填料的顆粒狀態(tài)影響。更具體地說(shuō)，在顆粒狀態(tài)是復(fù)雜的顆粒狀態(tài)(由于結(jié)構(gòu)的發(fā)展的顆粒狀態(tài))的情況下與顆粒狀態(tài)接近球形的情況下相比，有時(shí)利用少量進(jìn)一步有效地減小用于分開(kāi)的力。因此，在某些情況下基于“關(guān)鍵性填料體積濃度”規(guī)定顆粒的光吸收劑和透明填料的總量。術(shù)語(yǔ)“關(guān)鍵性填料體積濃度”(CFVC)意味著在干燥狀態(tài)留下顆粒光吸收劑和透明填料的混合物以及熱可分解樹(shù)脂以剛好填充空隙體積的量與填料混合時(shí)的填料體積濃度。亦即，填料體積濃度，當(dāng)顆粒光吸收劑的混合物中熱可分解樹(shù)脂以剛好填充空隙體積的量與填料混合時(shí)，和透明填料被定義為100％CFVC。在光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中的顆粒光吸收劑和透明填料的總量?jī)?yōu)選是CFVC的80％或以上，更優(yōu)選90％或以上。利用該范圍中的總量，在能量照射之后芯片和支撐件容易被分開(kāi)。
如果希望，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層可以包含其他添加劑。例如，在通過(guò)以單體或低聚物的形式涂敷熱可分解樹(shù)脂，并且此后聚合或固化該樹(shù)脂從而形成層的情況下，該層可以包含光聚合引發(fā)劑。同樣，對(duì)于各種目的，用于增加玻璃和光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層之間的粘結(jié)的偶合劑的添加和用于提高抗化學(xué)性的交聯(lián)劑的添加是有效的。此外，為了促進(jìn)分開(kāi)，通過(guò)光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的分解，可以包含低溫氣體發(fā)生器?？梢允褂玫牡蜏貧怏w發(fā)生器的代表性例子包括發(fā)泡劑和升華劑。發(fā)泡劑的例子包括碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鋅、偶氮二碳酰胺、偶氮二異丁腈(azobisisobutylonitrile)、N，N′-二亞硝基五亞甲基-四胺、p-甲苯磺酰肼(toluenesulfonylhydrazine)和p，p-氧代雙(苯磺酰肼)。升華劑的例子包括2-重氮基-5，5-二甲基環(huán)己烷-1，3-二酮，樟腦、萘、冰片(borneal)、丁酰胺、戊酰胺、4-叔丁基苯酚、呋喃-2-羧酸、琥珀酸酐、1-金剛烷醇(adamantanol)和2-金剛烷酮(adamantanone)。
光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層可以通過(guò)混合光吸收劑如炭黑、熱可分解樹(shù)脂和溶劑來(lái)形成，以制備前體涂層溶液，在支撐件上涂敷該涂層溶液，并干燥它。此外，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層可以通過(guò)混合作為用于熱可分解樹(shù)脂的原材料的光吸收劑、單體或低聚物來(lái)形成，如果希望，選擇性地添加劑如光聚合引發(fā)劑和溶劑，以制備前體涂層溶液代替熱可分解樹(shù)脂溶液，在支撐件上涂敷獲得的涂層溶液，干燥并由此聚合/固化它。對(duì)于涂敷，可以使用適合于硬支撐件上的涂敷的一般涂敷方法，如旋涂、金屬型涂敷(die coating)和輥式涂敷。
一般說(shuō)來(lái)，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的厚度不被限制，只要支撐件和芯片可以被分開(kāi)，但是該厚度通常是0.1μm或以上。如果厚度小于0.1μm，那么用于充分的光吸收需要的光吸收劑的濃度變高以及這損壞成膜性能，結(jié)果，與相鄰層的粘結(jié)可能失敗。另一方面，如果光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層形成至5μm或以上的厚度，同時(shí)保持通過(guò)光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的熱分解能夠分開(kāi)所需要的光吸收劑的濃度恒定，那么光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層(或其前體)的透射率減小，結(jié)果，光可固化的，例如紫外光(UV)-可固化的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層或粘結(jié)層的固化有時(shí)被抑制，不能獲得足夠地固化的產(chǎn)品。因此，在例如，紫外光-可固化的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的情況下，為了使在輻射能的照射之后將芯片與支撐件分開(kāi)所需要的力最小，以及防止研磨過(guò)程中光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的研磨，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的厚度優(yōu)選從0.3至3μm，更優(yōu)選從0.5至2.0μm。
光可固化的粘合劑光可固化的粘合劑用于通過(guò)光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層將半導(dǎo)體晶片固定到支撐件。在通過(guò)光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的分解，分開(kāi)芯片(通過(guò)晶片的切割形成)和支撐件之后，獲得與光可固化的粘合劑粘接的芯片。因此，粘結(jié)層必須容易通過(guò)剝落與襯底分開(kāi)。在該方法中，粘合劑具有足夠高的粘結(jié)強(qiáng)度，以將晶片固定到支撐件，但是具有足夠低的粘結(jié)強(qiáng)度，以通過(guò)剝落分開(kāi)。作為可用于本發(fā)明的粘合劑，適當(dāng)?shù)厥褂?，如果希望，通過(guò)添加光聚合引發(fā)劑到(1)具有可聚合乙烯烴的低聚物，如丙烯酸氨基甲酸酯(urethane acrylate)、丙烯酸環(huán)氧酯和聚酯丙烯酸酯和/或(2)丙烯酸或甲基丙酸烯單體而獲得的UV-可固化粘合劑。添加劑的例子包括增稠劑、增塑劑、分散劑、填料、阻燃劑和抗熱老化劑。
具體，為了在硅晶片上的凸凹不平的電路圖形中填充粘結(jié)層和致使厚度均勻，在涂敷和層疊操作過(guò)程中的溫度(例如，25℃)下，粘合劑優(yōu)選具有小于10,000cps的粘滯度。該液體粘合劑優(yōu)選通過(guò)之后描述的各種方法當(dāng)中的旋涂法來(lái)涂敷。因而，粘合劑、UV-可固化的粘合劑和可見(jiàn)光-可固化粘合劑是特別優(yōu)選的，因?yàn)檎辰Y(jié)層的厚度可以被制得均勻，而且由于上述原因，處理速度是高的。
在固化之后在25℃下，粘合劑的儲(chǔ)能模量?jī)?yōu)選是5×108Pa或以上，因?yàn)榘雽?dǎo)體晶片不會(huì)由于研磨過(guò)程中施加的應(yīng)力而扭曲，因此能夠均勻的研磨至非常小的厚度，此外半導(dǎo)體晶片可以防止由于切割時(shí)局部地施加的應(yīng)力而導(dǎo)致碎屑。
當(dāng)在半導(dǎo)體晶片上固化該光可固化的粘合劑時(shí)，由于固化收縮減小粘合面積和與晶片的粘結(jié)易于被減小。為了保證足夠高的粘結(jié)，光可固化的粘合劑優(yōu)選是在加熱至比玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg)更高的溫度下可以恢復(fù)粘結(jié)的粘合劑。當(dāng)在25至180℃的溫度下測(cè)量時(shí)，這種粘合劑具有最小3.0×107至7.0×107Pa的儲(chǔ)能模量。如果最小儲(chǔ)能模量過(guò)高，那么不能獲得足夠高的粘結(jié)，以及這可能導(dǎo)致水侵入晶片和粘結(jié)層之間的界面中，晶片的邊緣碎屑或在中間晶片的中心部分的損壞。另一方面，如果最小儲(chǔ)能模量過(guò)分地低，那么在某些情況下加熱步驟如層疊步驟之后芯片鍵合帶與粘結(jié)層可能很難被分開(kāi)。
此外，在研磨過(guò)程中晶片和粘結(jié)層的界面最大可達(dá)到的溫度(通常從40至70℃，例如，50℃)下的儲(chǔ)能模量?jī)?yōu)選是9.0×107(Pa)或以上，更優(yōu)選是3.0×108(Pa)或以上。利用該范圍中的儲(chǔ)能模量，防止在研磨過(guò)程中通過(guò)研磨刀片在垂直方向上的壓縮使得粘結(jié)層的局部變形至損壞硅晶片的程度。
在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語(yǔ)“儲(chǔ)能模量”或”彈性模量”意味著在溫度緩變模式中和拉伸模式中，在1Hz的頻率下，0.04％的應(yīng)變和5℃/min的溫度緩變率，通過(guò)使用具有22.7mm×10mm×50μm的樣品尺寸的粘合劑測(cè)量的儲(chǔ)能模量。該儲(chǔ)能模量可以使用由Rheometrics公司制造的SOLIDS ANALYZER RSAII(商品名)來(lái)測(cè)量。
當(dāng)光可固化的粘合劑滿足所有這件條件時(shí)，具有3,000或以上的分子量的雙官能團(tuán)的尿烷(甲基)丙烯酸酯低聚物的總量是40wt％或以上和雙官能團(tuán)的(甲基)丙烯單體的總量是25wt％或以上的粘合劑是公知的以及這些材料被適當(dāng)?shù)厥褂?。但是，粘合劑不被特別限制，只要它顯示出必需的性能(粘結(jié)，功能特性)。
粘結(jié)層的厚度不被特別限制，只要在支撐件的切割和去除之后，可以保證半導(dǎo)體晶片的研磨需要的厚度均勻性和通過(guò)將粘結(jié)層與芯片剝落分開(kāi)需要的撕裂強(qiáng)度，和晶片表面上的粗糙度可以被足夠地吸收。粘合劑的厚度典型地從10至150μm，優(yōu)選從25至100μm。
在另一實(shí)施例中，粘結(jié)層可以包括不同粘合劑性能的區(qū)域。該區(qū)域可以包括調(diào)整粘合劑配方(例如，具有更大的或較少的固化劑濃度的區(qū)域，在粘合劑內(nèi)和/或不同粘合劑的圖形涂層)或固化級(jí)別的調(diào)整(例如，在所選圖形中使用半透明的或不透明掩模阻擋某些或所有光固化能量)。
一個(gè)有用的例子包括邊緣區(qū)域與晶片具有比中心區(qū)中的粘附力更大粘附力的。在該實(shí)施例中，在半導(dǎo)體晶片的周邊部分，可以在所述粘合劑和所述半導(dǎo)體晶片之間制備第二粘結(jié)層。該周邊部分是在研磨工序中發(fā)生典型缺陷如邊緣碎屑或剝落的部分。當(dāng)在該周邊部分通過(guò)更大的粘附力支撐半導(dǎo)體晶片時(shí)，這些缺陷可以被減小、最小化、甚至被消除。所述第二粘結(jié)層與所述第一粘結(jié)層(主粘結(jié)層)相比較具有較大的粘附力，以及通過(guò)照射用所述第一粘結(jié)層固化然后兩個(gè)粘合劑可以在一起被脫落。
應(yīng)用所述第二粘結(jié)層可以僅僅使周邊部分中的粘附力增加，保持半導(dǎo)體晶片的中心部分(器件部分)中的粘結(jié)層容易剝落。所述第二粘結(jié)層的厚度不被特別限制。在某些實(shí)施例中，該第二粘合劑區(qū)的厚度優(yōu)選使用小于整個(gè)粘合劑層的厚度，以便第一和第二粘結(jié)層的結(jié)合不大于其他區(qū)域中的粘合劑厚度。在所述第二粘結(jié)層的儲(chǔ)能模量小于所述第一粘結(jié)層的儲(chǔ)能模量的實(shí)施例中，通過(guò)使所述第二粘結(jié)層的厚度非常薄，不顯著地不利影響整個(gè)粘結(jié)層的機(jī)械性能。在另一實(shí)施例中，第二粘合劑的同心環(huán)可以連同中心區(qū)中的第一粘合劑一起用于周邊。
第二粘合劑材料區(qū)的應(yīng)用可以通過(guò)任意公知的裝置。例如，使用噴嘴和旋涂，第二粘合劑可以被散布到希望的區(qū)域(例如，晶片邊緣區(qū))，這可以在涂敷第一粘合劑之前或之后或同時(shí)執(zhí)行。通過(guò)該方法，保持整個(gè)粘合劑平坦。
在第二粘合劑與晶片表面具有更大粘附力的一個(gè)實(shí)施例中，第二粘合劑可以包括具有極性基團(tuán)的單體或多個(gè)單體。在一個(gè)實(shí)施例中，該第二粘合劑的機(jī)械性能(E′)比第一粘合劑低一點(diǎn)點(diǎn)。
其他有用的添加劑在本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片的制造方法中，晶片電路可能被輻射能如激光損壞。為了避免這種電路損壞，在任意一層如粘結(jié)層或光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層中可以包含在輻射能量的波長(zhǎng)下吸收光的染料或反射光的顏料或可以包含于光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層和晶片之間新設(shè)置的層中。吸收激光的染料的例子包括在使用的激光波長(zhǎng)附近具有吸收峰值的染料(例如，酞菁-基染料和花青-基染料)。反射激光的顏料的例子包括無(wú)機(jī)白色顏料如氧化鈦。
本發(fā)明的用途通過(guò)本發(fā)明的方法制造的半導(dǎo)體芯片是有效的，例如，在下列使用中。
1.針對(duì)高密度封裝的層疊CSP(芯片尺寸封裝)這些是稱作封裝中的系統(tǒng)的一種器件形式，其中在一個(gè)封裝中容納多個(gè)大規(guī)模集成電路(LSI)和無(wú)源部件，以實(shí)現(xiàn)多種功能或高性能，以及被稱作層疊的多芯片封裝。根據(jù)本發(fā)明，可以以高產(chǎn)量穩(wěn)定地制造25μm或以下的晶片，因此本發(fā)明對(duì)于該用途是有效的。
2.需要高功能和高速處理的直通型CSP在該器件中，通過(guò)穿通電極連接芯片，由此導(dǎo)線長(zhǎng)度被縮短以及電性能被提高。從技術(shù)問(wèn)題如用于形成穿通電極的穿通孔的形成和穿通孔中的銅(Cu)的嵌入，要求芯片更薄。在通過(guò)使用本發(fā)明的層疊體連續(xù)地形成具有這種結(jié)構(gòu)的芯片的情況下，在芯片的后表面上必須形成絕緣膜和電極，以及要求層疊體具有抗熱性和抗化學(xué)性。即使在此情況下，當(dāng)上述支撐件、光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層和粘結(jié)層被選擇時(shí)，本發(fā)明可以被有效地應(yīng)用。
3.熱輻射效率、電性能和穩(wěn)定性提高的超薄化合物半導(dǎo)體(例如，GaAs)化合物半導(dǎo)體如砷化鎵用于高性能分立芯片、激光二極管等，因?yàn)樗鼈兊碾娦阅鼙裙韪鼉?yōu)異(高電子遷移率、直接躍遷型能帶結(jié)構(gòu))。根據(jù)本發(fā)明的方法，通過(guò)減薄芯片提高它們的性能且由此增加熱輻射效率。目前，通過(guò)使用油脂或抗蝕劑材料，將半導(dǎo)體晶片結(jié)合到作為支撐件的玻璃襯底，執(zhí)行用于減薄的研磨和電極的形成。因此，結(jié)合材料必須被溶劑等溶解，用于在處理完成之后將芯片與玻璃襯底分開(kāi)。這些伴有分開(kāi)需要超過(guò)幾天的長(zhǎng)時(shí)間和廢液必須被處理的問(wèn)題。當(dāng)使用本發(fā)明的方法時(shí)可以解決這些問(wèn)題。
例子下面通過(guò)參考例子更詳細(xì)的描述本發(fā)明。
例1使用204mm(直徑)×1.0mm(厚度)的玻璃襯底作為透光支撐件，以及使用200mm(直徑)×750μm(厚度)的硅晶片作為半導(dǎo)體晶片。通過(guò)旋涂在玻璃襯底上涂敷具有下面的表1中所示的組合物的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層前體的10％溶液(在丙二醇甲基醚乙酸酯溶劑中)。然后通過(guò)加熱固化干燥這些材料以及通過(guò)將1500mJ/cm2的紫外光(UV)照射，固化這些材料，以在支撐件上形成光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層。另一方面，類似地，通過(guò)旋涂在晶片上涂敷具有下面的表2中所示的組合物的粘結(jié)層前體。在圖2所示的真空粘結(jié)設(shè)備中使玻璃襯底和晶片互相層疊，以及在其上照射1500mJ/cm2的UV，以固化該粘結(jié)層前體，由此獲得層疊體。該層疊體具有玻璃襯底/光致發(fā)熱的轉(zhuǎn)換層/粘結(jié)層/硅晶片的結(jié)構(gòu)，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層的厚度是0.9μm，粘結(jié)層的厚度是50μm，以及粘結(jié)面積是314cm2。
由上述粘合劑前體分別地產(chǎn)生具有22.7mm×10mm×50μm的樣品尺寸的粘合劑。在1Hz的頻率、0.04％的應(yīng)變和5℃/min的溫度緩變率下的溫度緩變模式和拉伸模式中，通過(guò)使用Rheometrics公司制造的SOLIDS ANALYZER RSAII(商品名)調(diào)整該樣品的儲(chǔ)能模量。25℃下的儲(chǔ)能模量是8.8×108Pa。
表1粘結(jié)層1

UV-7000B(The Nippon Synthetic Chemical Industry Co.，Ltd.)UV-6100B(The Nippon Synthetic Chemical Industry Co.，Ltd.)1，6-HX-A(Kyoeisha Chemical Co.，Ltd.)Irgacure369(Ciba Specialty Chemicals K.K.)
表2光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層1

Sevacarb(Columbian Carbon Japan Ltd.)Aerosil A200(Nippon Aerosil Co.)Joncryl 690(Johnson Polymer Co.)Disperbyk 161(BYK Chemie Japan Co.，Ltd.)在圖3所示的研磨設(shè)備中設(shè)置獲得的層疊體以及通過(guò)與旋轉(zhuǎn)的砂輪接觸被研磨，同時(shí)向?qū)盈B體提供水流。通過(guò)研磨設(shè)備繼續(xù)研磨，直到晶片厚度變?yōu)?5μm。接著，通過(guò)干法拋光設(shè)備除去損壞層(約2μm)。使用的研磨設(shè)備是由DISCO制造的DFG 850(商品名稱)，以及用具有#360的顆粒尺寸的砂輪，在4,800rpm的轉(zhuǎn)數(shù)下，單向地執(zhí)行研磨，然后在5,500rpm的轉(zhuǎn)數(shù)下用具有#2000晶粒尺寸的砂輪執(zhí)行研磨。
在研磨之后，通過(guò)切割設(shè)備切割半導(dǎo)體晶片。使用的切割設(shè)備是由DISCO制造的DED 641(商品名稱)以及用具有#3500的顆粒尺寸的砂輪在30,000rpm的轉(zhuǎn)數(shù)下和40mm/sec的進(jìn)料速度執(zhí)行切割。以1cm的間隔執(zhí)行切割。此后，切割之后在具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片的層疊體上，在具有芯片的側(cè)面中布置在環(huán)狀金屬框架中固定的壓敏膠粘片，然后從玻璃襯底側(cè)面照射激光。
通過(guò)YAG激光器(波長(zhǎng)1.064run)，在7.0W的激光輸出、130μm的光束尺寸和掃描間距以及1.5m/sec的激光掃描速度下執(zhí)行激光照射。在層疊體的整個(gè)表面上照射激光，同時(shí)從邊緣部分朝著層疊體的切線方向線性地往復(fù)該激光。在該激光照射之后，吸盤被粘附到層疊體的玻璃襯底，然后拔起，由此玻璃板容易地與芯片隔開(kāi)，以及獲得具有粘結(jié)層的芯片。
對(duì)于將粘結(jié)層與芯片的分開(kāi)，壓敏膠粘帶(由3M制造的ScotchPressure-Sensitive Adhesive Tape#3305)被粘附到粘結(jié)層表面，以及剝落到180°的方向，結(jié)果，可以獲得芯片而不引起任何損壞。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察獲得的芯片的碎屑尺寸(邊緣碎屑)。在表5中示出了該結(jié)果。
例2除了如下面的表3所示改變粘合劑的組分，以及在固化粘結(jié)層之后層疊體被放置在120℃的烘箱3分鐘之外，用和例1中的相同的方法來(lái)執(zhí)行測(cè)試。固化之后粘結(jié)層的25℃下的儲(chǔ)能模量是1.5×108Pa?？梢垣@得芯片而不引起任何損壞。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察獲得的芯片的碎屑尺寸(邊緣碎屑)。在表5中示出了該結(jié)果。
表3粘結(jié)層2

UV-7000B(The Nippon Synthetic Chemical IndustryCo.，Ltd.)PA513A(Hitachi Chemical Co.，Ltd.)1，6-HX-A(Kyoeisha Chemical Co.，Ltd.)Irgacure369(Ciba Specialty Chemicals K.K.)例3除了如下面的表4所示改變粘合劑的組分之外，用和例1中相同的方法來(lái)執(zhí)行測(cè)試。固化之后粘結(jié)層的25℃下的儲(chǔ)能模量是5.0×108Pa?？梢垣@得芯片，而不引起任何損壞。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察獲得的芯片的碎屑尺寸(邊緣碎屑)。在表5中示出了該結(jié)果。
表4粘結(jié)層3

UV-6100B(The Nippon Synthetic Chemical Industry Co.，Ltd.)1，6-HX-A(Kyoeisha Chemical Co.，Ltd.)Irgacure 369(Ciba Specialty Chemicals K.K.)比較例1除了在研磨之后不執(zhí)行切割的條件下，環(huán)狀金屬框架中固定的壓敏膠粘片被粘附到層疊體之外，用和例子1相同的方法執(zhí)行測(cè)試。通過(guò)激光照射除去玻璃襯底，然后通過(guò)剝落除去粘合劑?？梢垣@得減薄的晶片，不引起任何損壞。此后，在與例子1相同的條件之下通過(guò)切割設(shè)備切割固定到環(huán)狀金屬框架中的壓敏膠粘帶的硅晶片。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察獲得的芯片的碎屑尺寸(邊緣碎屑)。在表5中示出了該結(jié)果。
表5切割中的最大邊緣碎屑的尺寸[μm]

在例1，2和3中，邊緣碎屑的尺寸是4μm或以下。另一方面。在比較例1中，邊緣碎屑的尺寸是12.5μm，比較例1是常規(guī)方法，這在某些當(dāng)前產(chǎn)品中是不可接受的。通常，晶片上的芯片被分40-50μm寬的區(qū)道(劃片線)。即使使用最薄的劃片機(jī)，切割寬度將變?yōu)?0μm和在每排上將保持僅僅5-10μm的余量。因此，在某些情況下邊緣碎屑的尺寸應(yīng)該被控制小于10μm以下，在其它情況下甚至小于3μm。
例4除了如表6所示改變光致發(fā)熱層的組分之外，用和例1相同的方法形成層疊體。通過(guò)向上鋪設(shè)玻璃襯底側(cè)面，在光學(xué)顯微鏡上固定該層疊體，以及通過(guò)CCD觀察反射光。結(jié)果，可以清楚地辨別晶片上的劃片線。由此證實(shí)可以容易地執(zhí)行用于切割層疊體的定位。
表6光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層2

Sevacarb(Columbian Carbon Japan Ltd.)Aerosil 200(Nippon Aerosil Co.).
Epolite 1117(Sun Chemical Company Ltd.)Disperbyk161(BYK Chemie Japan Co.，Ltd.)Joncry1690(Johnson Polymer Co.)
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體芯片的制造方法，包括在透光支撐件上涂敷包括光吸收劑和熱可分解樹(shù)脂的光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層，假如在輻射能的照射時(shí)，所述光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃坎⒂捎谠摕崃慷纸猓苽渚哂须娐繁砻婧头请娐繁砻娴陌雽?dǎo)體晶片，該電路表面具有電路圖形，非電路表面在所述電路表面相反的側(cè)面上，通過(guò)將所述電路表面和所述光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層放置為互相面對(duì)，通過(guò)光可固化的粘合劑層疊所述半導(dǎo)體晶片和所述透光支撐件，以及從所述透光支撐件側(cè)照射光，以固化光可固化的粘結(jié)層，由此形成在外表面上具有非電路表面的層疊體，研磨所述半導(dǎo)體晶片的非電路表面，直到所述半導(dǎo)體晶片達(dá)到希望的厚度，從非電路表面?zhèn)惹懈钤撗心サ陌雽?dǎo)體晶片，以將它切割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片，從所述透光支撐件側(cè)照射輻射能，以分解所述光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層，由此分為具有所述粘結(jié)層和透光支撐件的半導(dǎo)體芯片，以及可選地從所述半導(dǎo)體芯片除去所述粘結(jié)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片的制造方法，其中在切割該研磨的半導(dǎo)體晶片之前，芯片鍵合帶被固定到半導(dǎo)體晶片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體芯片的制造方法，其中所述光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層包含炭黑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體芯片的制造方法，其中所述光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層還包含透明的填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片的制造方法，其中在真空中執(zhí)行通過(guò)光可固化粘合劑層疊所述半導(dǎo)體晶片和所述透光支撐件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片的制造方法，其中所述半導(dǎo)體晶片被研磨至50μm或以下的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片的制造方法，其中所述光可固化的粘結(jié)層在固化之后具有5×108Pa或更大的儲(chǔ)能模量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任意一項(xiàng)所述的方法，其中執(zhí)行切割，同時(shí)識(shí)別劃片線，以及利用通過(guò)a)能從所述透光支撐件側(cè)穿過(guò)透光支撐件和光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層或b)從非電路側(cè)穿過(guò)半導(dǎo)體晶片的光定位。
全文摘要
提供一種用于制造半導(dǎo)體芯片的方法，包括，在透光支撐件上涂敷光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層，假如在照射輻射能時(shí)，光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃恳约坝捎谠摕崃糠纸?；通過(guò)將電路表面和光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層放置為互相面對(duì)，通過(guò)光可固化的粘合劑層疊半導(dǎo)體晶片和透光支撐件，由此形成在外面具有非電路表面的層疊體；研磨半導(dǎo)體晶片的非電路表面，直到半導(dǎo)體晶片達(dá)到希望的厚度；從非電路表面?zhèn)惹懈钤撗心サ陌雽?dǎo)體晶片，以將它切割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片；從該透光支撐件側(cè)照射輻射能，以分解該光致發(fā)熱轉(zhuǎn)換層，由此分為具有粘結(jié)層和透光支撐件的半導(dǎo)體芯片，以及從半導(dǎo)體芯片選擇性地除去粘結(jié)層。
文檔編號(hào)H01L21/68GK1886831SQ200480035319
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者野田一樹(shù), 巖澤優(yōu) 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司