專利名稱：用于半導體晶片的暫時粘合劑以及使用所述粘合劑制造半導體設備的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及加工過程中暫時粘結用于半導體晶片的暫時粘合劑、和使用所述粘合劑制造半導體設備的方法以及樹脂組合物作為暫時粘結劑的用途。
背景技術：
為了進行諸如在半導體晶片上研磨和蝕刻的加工，有必要暫時粘結半導體晶片， 并且對此已經提出多種方法。例如，目前常使用的方法為將半導體晶片粘結在用于粘結的膜上部，所述膜為在其上已經具有粘合劑層的PET膜。使用該方法，如果將通常用于研磨的背面研磨機的研磨精度(大約為Iym)和通常用于固定晶片的BG(背面研磨)膠帶的厚度精度(大約為5μπι)加在一起，則而超出所需的厚度精度，便可引起被研磨晶片的厚度變化的危險。此外，當為了穿透硅通孔(TSVs)加工晶片時，在使用BG膠帶連接進行通孔和膜的形成，但是在該情況下溫度達到大約150攝氏度，并且這不幸地增加了 BG膠帶的粘附力。此外，BG膠帶的粘合劑層能被用于膜形成的電鍍化學品所腐蝕，由此發(fā)生剝落。此外，在某些情況下，例如復合半導體中的那些易碎晶片可能受機械研磨而損壞， 因此通過蝕刻使它們變薄。在該蝕刻過程中，如果蝕刻量的目標僅為去除應力則通常沒有問題，但是在進行適于蝕刻的若干微米情況下，BG膠帶則可能被蝕刻化學品破壞。另一方面，已經開始利用通過粘合材料進行粘結至具有光滑表面的支持基板的方法。例如，當蝕刻的目的為去除應力時，必須加熱至高溫，但是PET膜不能承受如此的高溫， 因此在這樣的情況下，優(yōu)選利用的方法為使用支持基板。作為用于粘結至支持基板的材料，粘結材料在高溫下軟化，由此使晶片容易分離， 且已經提出由特殊化學品溶解的粘結材料。然而，這樣的材料的處理是不理想的，并且在分離之后必須清洗殘存在半導體晶片內部或使用化學品的設備等中的殘留粘結材料。此外，當從支持基板中分離所述半導體晶片時，存在變薄的晶片不能承受這個并且損壞的危險。當半導體晶片生長得更薄時，能預料到該可能性增加。例如，盡管專利文獻1和2的目的與本發(fā)明不同，但是其公開了關于制造半導體設備的聚合物。如上所述，關于為加工半導體晶片的粘結，需要可用于高精度加工的暫時粘結材料，其容易分離，且其不容易殘存在半導體晶片上。此外，需要半導體設備的制造方法，所述方法能夠減少對半導體晶片的損壞，使高精度加工成為可能，并能縮短熱分解所需的時間。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1日本第2006-504853號特開專利文獻2日本第2006-503335號特開
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供用于半導體晶片的暫時粘合劑，所述粘合劑減少對半導體晶片的損壞，允許高精度加工，且使加工之后容易分離所述半導體晶片，還提供減少對半導體晶片損壞的半導體設備的制造方法，其允許高精度加工，并能縮短熱分解所需的時間。根據本發(fā)明，為加工半導體晶片，提供了將半導體晶片暫時固定粘結至支持基板以及在加工之后為通過加熱從所述支持基板分離所述半導體晶片而使用的用于半導體晶片的暫時粘合劑。所述用于半導體晶片的暫時粘合劑包含樹脂組合物的失重95%的溫度和失重 5%的溫度之間的差為1攝氏度彡(失重95%的溫度)_(失重5%的溫度)彡300攝氏度。此外，根據本發(fā)明的一種方式，提供用于半導體晶片的暫時粘合劑，其將半導體晶片暫時粘結至支持基板以便加工半導體晶片，并用于在加工之后通過加熱從所述支持基板分離所述半導體晶片，所述用于半導體晶片的暫時粘合劑包含樹脂組合物其失重95%的溫度和失重5%的溫度之間的差如下所示5攝氏度彡(失重95%的溫度)_(失重5%的溫度)彡80攝氏度。此外，根據本發(fā)明，提供了半導體設備的制造方法，其包括以下步驟以薄層的形式在支持基板的上部提供包含樹脂的用于半導體的暫時粘合劑，所述樹脂的失重95%的溫度和失重5%的溫度之間的差為5攝氏度彡(失重95%的溫度)_(失重5%的溫度)彡80攝氏度；將所述半導體晶片放置在具有層的所述支持基板的表面上，并將所述半導體晶片與所述層粘結；加工所述半導體晶片；以及通過加熱所述層從所述支持基板去除所述半導體晶片。本發(fā)明的用于半導體晶片的暫時粘合劑具有減少對半導體晶片的損壞的效果，使高精度加工成為可能，并且使在加工之后容易分離所述半導體晶片。此外，使用所述用于半導體晶片的暫時粘合劑制造半導體設備的方法具有減少對半導體晶片的損壞的效果，使高精度加工成為可能，并縮短熱分解所需的時間。發(fā)明的實施方案術語定義 在本發(fā)明中，“失重5 %的溫度”和“失重95 %的溫度”分別所指的溫度為，在該溫度下當由TG/DTA (熱重分析法/差熱分析法)檢測時，損失5%和95%的重量的溫度。此處，為TG/DTA檢測，精確稱重約IOmg的樹脂組合物，并使用TG/DTA設備(由精工儀器制造)能進行檢測(環(huán)境氮氣；升溫速率5攝氏度每分鐘)。然后，說明根據本發(fā)明用于半導體晶片的暫時粘合劑的實施方案的一種方式。用于半導體晶片的暫時粘合劑根據本實施方案，用于半導體晶片的暫時粘合劑用于將半導體晶片與支持基板暫時粘結以便加工半導體晶片，以及在加工之后用于通過加熱從所述支持基板分離所述半導體晶片，所述暫時粘合劑包含樹脂組合物，其失重95%的溫度和失重5%的溫度之間的差為5攝氏度彡(失重95%的溫度)_(失重5%的溫度)彡80攝氏度。
由于具有上述組成的用于半導體晶片的暫時粘合劑包含樹脂組合物其失重95% 的溫度和失重5%的溫度之間的差規(guī)定在大于等于1攝氏度且小于等于300攝氏度的范圍內，因此所述暫時粘合劑的熱分解所需的溫度范圍變窄，由此能縮短熱分解所需的時間，且由此能減少對半導體晶片的損壞。此外，實現(xiàn)了在處理之后使半導體晶片容易去除以及使暫時粘合劑不容易殘存在半導體晶片上的效果。此外，由于能確保其能穩(wěn)定使用的寬溫度范圍，因此使其能對多種加工步驟有效同時仍與支持基板暫時粘結。此外，由于其能在具有光滑表面以及具有足夠的精度的支持基板上以層的形式形成，因此其實現(xiàn)了對諸如研磨的加工具有高精度的效果。更優(yōu)選地，上述樹脂組合物的失重95%的溫度和失重5%的溫度之間的差為5攝氏度彡(失重95%的溫度)_(失重5%的溫度)彡80攝氏度。通過規(guī)定上述樹脂組合物的失重95%的溫度和失重5%的溫度之間的差在這樣的范圍內，能縮短熱分解所需的時間，并能更大程度地改善能確保其仍能穩(wěn)定使用的寬溫度范圍的效果。此處，“其能穩(wěn)定使用的溫度范圍”是指能穩(wěn)定粘持半導體晶片而暫時粘合劑沒有分解的溫度范圍。由于根據本實施方案的暫時粘合劑能確保寬范圍的該溫度范圍，因此其能用于需要加熱同時半導體晶片仍與支持基板暫時粘結的加工步驟。由此，具有能夠相繼進行不同步驟的優(yōu)點。此外，優(yōu)選地，上述樹脂組合物的失重5%的溫度大于等于50攝氏度。由此，如下述說明的，在諸如層形成步驟、粘結步驟、加工步驟等的半導體設備制造加工過程中能獲得暫時粘合劑不熱分解的效果。此外，優(yōu)選地，所述樹脂組合物的失重50%的溫度小于等于500攝氏度。由此，如下述所說明的，能獲得防止由于在其熱分解步驟過程中的熱積累對半導體設備的損壞的效果。此處，其失重95%的溫度和其失重5%的溫度之間的差規(guī)定在大于等于1攝氏度且小于等于300攝氏度的范圍內的上述樹脂組合物不受特別限制，但能通過調節(jié)對其主鏈的粘結強度低的樹脂的分子量等來獲得。其失重95 %的溫度和其失重5 %的溫度之間的差規(guī)定在大于等于1攝氏度且小于等于300攝氏度的范圍內的上述樹脂組合物不受特別限制，但其可為，例如降冰片烯類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚酰亞胺類樹脂、聚醚類樹脂、聚氨酯類樹脂、(甲基)丙烯酸酯類樹脂等。此外，如下所述，能防止在諸如層形成步驟、粘結在一起的步驟、加工步驟等的半導體設備制造加工過程中暫時粘合劑的熱分解，此外，能縮短加熱步驟過程中暫時粘合劑的熱分解的時間。在這些樹脂組合物之中，由于能有效地防止半導體設備制造加工過程中的暫時粘合劑的熱分解，此外，能有效地縮短加熱步驟過程中暫時粘合劑的熱分解的時間，因此降冰片烯類樹脂或聚碳酸酯類樹脂是優(yōu)選的。如果上述樹脂組合物為降冰片烯類樹脂，在失重50%的溫度下的熱分解時間優(yōu)選為大于等于1分鐘且小于等于120分鐘。
通過使熱分解溫度高于上述給出的最小值，能夠抑制暫時粘合劑的迅速熱分解， 且由于使用排氣系統(tǒng)可能排出熱分解的氣體，因此能防止半導體設備或用于制造半導體設備的設施的污染。此外，通過使其低于上述給出的最大值，能縮短熱分解步驟所需的時間， 因此能提高半導體設備的生產率。此處，可通過下列方法檢測上述熱分解的時間。使用上述給出的方法計算失重5%的溫度。然后，使用TG/DTA設備，精確稱重約 IOmg的上述樹脂組合物，然后，在30分鐘內將溫度從25攝氏度升高至失重5%的溫度，此外，將檢測溫度維持在失重5%的溫度下，然后進行檢測。從獲得的檢測值，將在達到失重 5%的溫度的時間定義為起始點(0分鐘)，并將達到失重95%的溫度所需的時間定義為上述分解時間。在上述樹脂組合物為聚碳酸酯類樹脂的情況下，失重5%的溫度的分解時間優(yōu)選為大于等于1分鐘且小于等于60分鐘。通過使熱分解溫度高于上述給出的最小值，能夠抑制暫時粘合劑的迅速熱分解， 且由于使用排氣系統(tǒng)可能排出熱分解的氣體，因此能防止半導體設備或用于制造半導體設備的設施的污染。此外，通過使其低于上述給出的最大值，能縮短熱分解步驟所需的時間， 因此能提高半導體設備的生產率。上述降冰片烯類樹脂不受特別限制，但作為實例，能提供包含以下給出的通式(1) 所示結構單元的樹脂。[通式1]在通式(1)中，R1至R4各自為氫、具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、芳香基團、脂環(huán)族基團、縮水甘油醚基團中的一種，或以下給出的取代基O)中的一種。此外， m為0至4的整數(shù)。[通式2]
R5 R6
I丨…、
-(CH)-Si- R7 ⑵ I
R8 在通式2中，R5為氫、甲基或乙基，且R6、R7和R8為具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷基羰氧基、具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷基過氧基或具有6至20個碳原子的取代的或非取代的芳氧基。此外，η為0至5的整數(shù)。上述具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷基不受特別限制，但例如其可為甲
基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基或癸基等。在這些之中，當將半導體晶片和支持基板暫時粘結時，優(yōu)選的是丁基或癸基，其具有與包含所述暫時粘結劑的各個類型的組分的優(yōu)良的相容性，或與各個類型的溶劑的溶解性，或此外的機械性能。上述芳香基團不受特別限制，但例如其可為苯基、乙氧苯基、萘基等，而在這些之中，當將半導體晶片和支持基板暫時粘結時，優(yōu)選的是具有優(yōu)良的機械性能的乙氧苯基或萘基。上述脂環(huán)族基團不受特別限制，但例如，其可為諸如環(huán)己基、降冰片烯基、二氫二環(huán)戊二乙基、四環(huán)十二烷基、甲基四環(huán)十二烷基、四環(huán)十二烷基二乙基、二甲基四環(huán)十二烷基、乙基四環(huán)十二烷基、亞乙烯基四環(huán)十二烷基、苯基四環(huán)十二烷基或環(huán)戊二乙基的三聚體寸。在這些之中，優(yōu)選的是環(huán)己基或降冰片烯基，其當將半導體晶片和支持基板暫時粘結時具有優(yōu)良的機械性能，以及此外在加熱步驟過程中具有優(yōu)良的熱分解性能。只要其為氫原子，或甲基，或乙基，則上述取代基(2)中的R5不受特別限制，但優(yōu)選的是氫原子，其在熱處理過程中具有優(yōu)良的熱分解性能。只要它們各自為具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷基羰氧基、具有1至20個碳原子的直鏈或支鏈的烷基過氧基、或具有6至20個碳原子的取代的或非取代的芳氧基， 則上述取代基⑵中的R6、R7和R8不受特別限制。這樣的取代基可為例如，甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、乙酰氧基、丙氧基、丁氧基、甲基過氧基、異丙基過氧基、叔丁基過氧基、苯氧基、羥基苯氧基、萘氧基、苯氧基、羥基苯氧基、萘氧基等，且在這些之中，優(yōu)選的是甲氧基、乙氧基或丙氧基，其在暫時粘結過程中與支持基板具有優(yōu)良的粘性以及在半導體晶片加工過程中具有優(yōu)良的機械性能。在上述通式(1)中，m為0至4的整數(shù)，且其不受特別限制，但其優(yōu)選為0或1。如果m為0或1，則能由以下給出的通式(3)或(4)來表示在所述通式(1)中所示的結構單元。[通式3]
權利要求
1.用于半導體晶片的暫時粘合劑，其用于將半導體晶片暫時粘結在支持基板上以加工半導體晶片，并用于在加工之后通過加熱從支持基板上分離半導體晶片，所述暫時粘合劑包含樹脂組合物，所述樹脂組合物的失重95%的溫度和失重5%的溫度之間的差為1攝氏度彡(失重95%的溫度)-(失重5%的溫度)彡300攝氏度。
2.用于半導體晶片的暫時粘合劑，其用于將半導體晶片暫時粘結在支持基板上以加工半導體晶片，并用于在加工之后通過加熱從支持基板上分離半導體晶片，所述暫時粘合劑包含樹脂組合物，所述樹脂組合物的失重95%的溫度和失重5%的溫度之間的差為5攝氏度彡(失重95%的溫度)-(失重5%的溫度)彡80攝氏度。
3.如權利要求1或2所述的暫時粘合劑，其中所述樹脂組合物的失重5%的溫度大于等于50攝氏度。
4.如權利要求1至3中任一權利要求所述的用于半導體晶片的暫時粘合劑，其中所述樹脂組合物的失重50%的溫度小于等于500攝氏度。
5.如權利要求1至4中任一權利要求所述的用于半導體晶片的暫時粘合劑，其中在所述樹脂組合物的失重5%的溫度下，其分解時間大于等于1分鐘且小于等于60分鐘。
6.如權利要求1至4中任一權利要求所述的用于半導體晶片的暫時粘合劑，其中在所述樹脂組合物的失重50%的溫度下，其分解時間大于等于1分鐘且小于等于120分鐘。
7.如權利要求5所述的用于半導體晶片的暫時粘合劑，其中所述用于半導體晶片的暫時粘合劑包含非光敏的聚碳酸酯類樹脂。
8.如權利要求6所述的用于半導體晶片的暫時粘合劑，其中所述用于半導體晶片的暫時粘合劑包含非光敏的降冰片烯類樹脂。
9.半導體設備的制造方法，其包括以下步驟在支持基板上，在所述支持基板或半導體晶片上提供用于半導體晶片的暫時粘合劑的薄層，所述粘合劑包含樹脂組合物，所述樹脂組合物的失重95%的溫度和失重5%的溫度之間的差為1攝氏度彡(失重95%的溫度)-(失重5%的溫度)彡300攝氏度；在所述具有薄層的支持基板或半導體晶片的表面上放置所述支持基板或半導體晶片， 并且將所述支持基板或半導體晶片與所述薄層粘結在一起；以及加熱所述薄層并從所述支持基板分離所述半導體晶片。
10.半導體設備的制造方法，其包括以下步驟在支持基板上，在所述支持基板或半導體晶片上提供用于半導體晶片的暫時粘合劑的薄層，所述粘合劑包含樹脂組合物，所述樹脂組合物的失重95 %的溫度和失重5 %的溫度之間的差為5攝氏度彡(失重95%的溫度)-(失重5%的溫度)彡80攝氏度；在所述具有薄層的支持基板或半導體晶片的表面上放置所述支持基板或半導體晶片， 并且將所述支持基板或半導體晶片與所述薄層粘結在一起；以及加熱所述薄層并從所述支持基板分離所述半導體晶片。
11.如權利要求9或10所述的半導體設備的制造方法，其中所述用于半導體晶片的暫時粘合劑包含非光敏的降冰片烯類樹脂。
12.如權利要求9或10所述的半導體設備的制造方法，其中所述用于半導體晶片的暫時粘合劑包含非光敏的聚碳酸酯類樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供用于半導體晶片的暫時粘合劑，其能減少對半導體晶片的損壞、容易分離并能縮短熱分解所需的時間，還提供使用所述暫時粘合劑制造半導體設備的方法。本發(fā)明提供了用于半導體晶片的暫時粘合劑，其用于將半導體晶片暫時粘結在支持基板上以加工半導體晶片，并用于在加工之后通過加熱從支持基板上分離半導體晶片，所述暫時粘合劑包含樹脂組合物，所述樹脂組合物的失重95％的溫度和失重5％的溫度之間的差為1攝氏度≤(失重95％的溫度)-(失重5％的溫度)≤300攝氏度。
文檔編號H01L21/683GK102232104SQ201080003314
公開日2011年11月2日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權日2009年6月15日
發(fā)明者久保山俊治, 川田政和, 杉山廣道, 楠木淳也, 竹內江津 申請人:住友電木株式會社