CN102656675A - 芯片贴附膜 - Google Patents

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洪宗完
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Abstract

本发明提供一种芯片贴附膜、一种半导体晶圆以及一种半导体封装方法。所述芯片贴附膜在切割过程中可以防止毛边的产生或晶片的分散，并且在芯片压敏粘合过程中显示出优异的扩张性和拾取特性。另外，所述芯片贴附膜在金属线压敏粘合或塑封过程中可以防止晶片的脱离、转移或偏离。因此，在半导体封装过程中可以改善嵌入性、抑制晶圆或布线基板的翘曲以及增加生产率。

Description

芯片贴附膜
技术领域
本发明涉及一种芯片贴附膜(die attach film)，一种半导体晶圆(semiconductor wafer)以及一种半导体封装方法。
背景技术
随着近来手机或移动终端中所用的半导体存储器趋向高度集成和功能性，已经常使用一种用芯片贴附膜将多个半导体晶片(semiconductor chip)叠置在半导体基板上的方法。
所述芯片贴附膜包括切割工序过程中用于固定半导体晶片的压敏粘合剂层，和在芯片粘合工序中与半导体晶片的背面粘合并与布线基板(例如引线框)贴附的粘合剂层。
使用芯片贴附膜的封装过程通常包括：将晶圆切割成单独的晶片的切割工序，将经切割的晶片粘合至电路膜或引线框的芯片粘合工序，使用电连接方式(例如金属线)使位于半导体晶片上的晶片垫与电路膜或引线框的电路图案连接的金属线接合工序，和使用包封材料包封接合有金属线的半导体晶片以保护该半导体晶片的内部电路和其它部分的塑封工序。
在切割工序中，利用例如钻石砂轮将晶圆切割成预定厚度。当施加过度压力或者存在机械冲击时，产生因晶圆受损引起的碎屑和能够污染图案的毛边。最近，由于晶圆厚度的减小以减小封装尺寸和为了增加生产效率而要求更苛刻的切割条件，进一步加剧了这个问题。特别是，随着晶圆变得更薄，以前不是问题的毛边，被发现逐渐增多地从芯片向上突出，从而显著降低了晶片的贴附加工性，并且污染图案而降低了封装可靠性。
为了减少这种毛边，大多数已知技术适用来改变膜的物理性能或例如工艺条件的参数。然而，当通过调整切割工艺的参数试图抑制毛边时，在随后的工序(即芯片粘合工序)中扩张性降低，或者晶片不容易拾取。另外，当晶片被拾取时，位置误差在进行芯片粘合时出现，或者由于切割不充分而在芯片上出现碎屑。
在半导体封装过程中，在切割工序之后，将包括从膜上剥离的粘合剂层的晶片与布线基板(例如引线框等)粘合，然后进行包括塑封工序的后续工序。目前，在芯片粘合工序之后，必须在高温下进行预固化工序。所述预固化工序是为了防止故障，例如，当另一个半导体晶片从膜上剥离并叠置在布线基板的晶片上时，下方晶片被推动的现象；和晶片由于模压树脂的流动而偏向一侧的现象。然而，当进行预固化工序时，粘合剂开始固化，因此在随后的工序中，对于半导体基板的嵌入性降低。另外，由于在预固化工序中施加的热，晶圆或基板变得翘曲，所以当进行金属线接合时可能发生例如弹起的故障。像这样，有可能大幅降低半导体封装的可靠性。
发明内容
为了克服现有技术中出现的问题，提供了一种芯片贴附膜，一种使用该芯片贴附膜的半导体晶圆以及一种使用该半导体晶圆的半导体封装方法。
本发明的一个方面提供了一种芯片贴附膜，其包括：基底膜，形成于所述基底膜上的压敏粘合剂部分和形成于所述压敏粘合剂部分上的粘合剂部分。在该芯片贴附膜中，基底膜、压敏粘合剂部分和粘合剂部分的厚度分别由A、B和C表示，且B/A的值在0.15～0.5的范围内，B/C的值在0.2～4的范围内。
本发明的另一方面提供了一种包括所述芯片贴附膜的半导体晶圆，其中，所述芯片贴附膜的粘合剂部分贴附于所述晶圆的一个表面上，且所述芯片贴附膜的基底膜或压敏粘合剂部分固定于晶圆环框上。
本发明的另一方面提供了一种半导体封装方法，该方法包括切割根据本发明的半导体晶圆，和拾取通过切割步骤制得的半导体晶片。
有益效果
根据本发明，可以提供一种芯片贴附膜，该芯片贴附膜在切割过程中可以防止毛边或飞屑，并且在芯片粘合过程中表现出优异的扩张和拾取特性。此外，所述芯片贴附膜在金属线接合或塑封过程中可以防止晶片的脱离、晶片的转移或晶片的偏离。因此，根据本发明，在半导体封装过程中可以改善嵌入性、抑制晶圆或布线基板的翘曲以及增加生产率。
具体实施方式
本发明涉及一种芯片贴附膜。所述芯片贴附膜包括基底膜、形成于该基底膜上的压敏粘合剂部分和形成于该压敏粘合剂部分上的粘合剂部分。
在芯片贴附膜中，基底膜、压敏粘合剂部分和粘合剂部分的厚度分别由A,B和C表示，且B/A的值在0.15～0.5的范围内，B/C的值在0.2～4的范围内。
在下文中，将详细描述本发明的芯片贴附膜。
本发明的芯片贴附膜可以配置成压敏粘合剂部分(厚度:B)与基底膜(厚度:A)的厚度比(B/A)在0.15～0.5的范围内，且更优选在0.2～0.4的范围内。如果B/A小于0.15，则压敏粘合剂部分与基底膜相比变得太薄，随后在切割工序中可能产生过量的毛边，或者由于差的扩张性能而可能出现拾取故障。如果B/A大于0.5，则在切割工序中可能出现过量的碎屑，或芯片贴附膜的处理特性可能劣化。
本发明的芯片贴附膜还可以配置成压敏粘合剂部分(厚度:B)与粘合剂部分(厚度:C)的厚度比(B/C)在0.2～4的范围内，优选在0.5～4的范围内，且最优选在0.5～3的范围内。如果B/C小于0.2，则用于芯片粘合的粘合剂部分变得太薄，于是在拾取工序中仅可以拾取芯片。如果B/C大于4，则加工性可能过度降低。
只要构成本发明的芯片贴附膜的各个层的厚度之间的关系满足上述条件，则对构成各个层的材料的种类不特别限制。
例如，作为本发明的芯片贴附膜中包括的基底膜，可以使用本领域中已知的典型塑料膜或金属箔。所述塑料膜的例子可以包括，但不限于，选自如下中的一种膜或两种或多种膜的组合：烯烃膜，例如聚丙烯膜或聚乙烯膜；聚酯膜，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜；聚碳酸酯膜；聚氯乙烯膜；聚四氟乙烯膜；聚丁烯膜；聚丁二烯膜；氯乙烯共聚物膜；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物膜；乙烯-丙烯共聚物膜；和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物膜。此处，“两种或多种膜的组合”可以指至少两种上述膜被堆叠的膜，或者由上述树脂的共聚物制成的膜。这些基底膜根据需要也可以进行典型的物理或化学处理，例如消光处理、电晕放电处理、底漆处理或交联处理。
在本发明中，也可以使用两轴向的伸长性能彼此相似的膜作为基底膜。更具体地，可以使用这样的膜，在该膜中，在垂直方向(MD)上的伸长率和在水平方向(TD)上的伸长率之间的差是在垂直方向(MD)上的伸长率的10%或小于10%，并且优选为5%或小于5%。
所述基底膜的厚度只要满足上述关系就不对它特别限制。例如，基底膜的厚度可以在约10μm～约200μm，优选约80μm～约130μm，更优选约80μm～约100μm，且最优选约80μm～约90μm的范围内。如果基底膜的厚度小于10μm，则在切割工序中切割深度的调整可能变得不稳定。如果基底膜的厚度大于200μm，则在切割工序中可能产生许多毛边，并且伸长率可能降低，使得扩张不合适。
另外，在可UV(紫外光)固化压敏粘合剂用于所述压敏粘合剂部分的情形中，基底膜优选具有优异的UV透射。例如，基底膜的UV透射率可以为70%或大于70%，优选为90%或大于90%。
在芯片贴附膜中，构成压敏粘合剂部分的压敏粘合剂的种类没有实质上的限制。例如，所述压敏粘合剂可以包括典型的可UV固化压敏粘合剂或典型的可热固化压敏粘合剂。在使用可UV固化压敏粘合剂的情形中，通过从基底膜的一侧照射UV可以降低压敏粘合剂强度。在使用可热固化压敏粘合剂的情形中，通过施加适当的热可以降低压敏粘合剂强度。
在本发明中，从拾取可靠性的角度来看，可以使用可UV固化压敏粘合剂。在这种情形中，所述压敏粘合剂部分可以包括基础树脂、可UV固化化合物、光引发剂和交联剂。在本发明中，当压敏粘合剂部分据称包括上述成分时，可以解释成所述压敏粘合剂部分以含有上述成分的组合物或涂覆溶液的经干燥、半固化或固化的材料的形式存在。
所述基础树脂的例子可以包括丙烯酸类树脂。所述丙烯酸类树脂的重均分子量可以为100,000～1,500,000，且优选为200,000～1,000,000。如果所述重均分子量小于100,000，则涂布性能或内聚力可能降低，因此可能发生在剥离时一些残留物质留在被粘物上或者是压敏粘合剂分解的现象。如果所述重均分子量大于1,500,000,则基础树脂可能阻碍可UV固化化合物的反应，因此压敏粘合剂强度可能不会有效地降低。
例如，所述丙烯酸类树脂可以是(甲基)丙烯酸酯单体和具有可交联官能团的单体的共聚物。
此处，所述(甲基)丙烯酸酯单体的例子可以包括(甲基)丙烯酸烷基酯，更特别地，含有1～12个碳原子的烷基的单体，该单体的例子可以包括选自如下中的一种单体或两种或多种单体的组合：(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸十二烷基酯和(甲基)丙烯酸癸酯。在具有烷基的单体的情形中，烷基的碳原子数目越大，最终共聚物的玻璃化转变温度越低。因此，单体可以根据所需的玻璃化转变温度等适当地进行选择。
另外，具有可交联官能团的单体的例子可以包括选自具有羟基的单体、具有羧基的单体和具有氮的单体中的一种单体或两种或多种单体的组合。具有羟基的单体的例子可以包括，但不限于，(甲基)丙烯酸2-羟乙酯和(甲基)丙烯酸2-羟丙酯等。具有羧基的单体的例子可以包括，但不限于，(甲基)丙烯酸等。具有氮的单体的例子可以包括，但不限于，(甲基)丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺等。
所述丙烯酸类树脂可以另外包含含有碳-碳双键的低分子量化合物，例如，乙酸乙烯酯、苯乙烯或(甲基)丙烯腈作为共聚单体，以改善其它功能，例如相容性。
可以用于本发明中的可UV固化化合物的种类无实质上的限制。例如，该可UV固化化合物可以是重均分子量为约500～约300,000的多官能低聚物化合物(例如多官能丙烯酸酯)。对于本领域技术人员显而易见的是，可以容易地选择适合于所需用途的低聚物。
相对于100重量份的基础树脂，可UV固化化合物的含量可以为5～400重量份，优选为10～200重量份。如果可UV固化化合物的量小于5重量份，则因为压敏粘合剂强度在固化后没有充分降低，所以拾取性能可能降低。如果可UV固化化合物的量大于400重量份，则在UV光照射前压敏粘合剂的内聚力可能变得不充分，或者从例如剥离膜上剥离可能变得困难。
所述光引发剂的种类也无实际上的限制，因此可以使用本领域已知的典型光引发剂。相对于100重量份的可UV固化化合物，光引发剂的含量可以为0.05～20重量份。如果光引发剂的量小于0.05重量份，则因为由UV照射引起的固化反应不充分，所以拾取性能可能降低。如果光引发剂的量超过20重量份，则在固化过程中交联反应可能在短的单位内发生，可能产生未反应的可UV固化化合物，这导致残留物质留在被粘物上，或者由于压敏粘合力的过度降低而可能使拾取性能降低。
另外，在所述压敏粘合剂部分中包含的并且赋予粘合力和内聚力的交联剂的种类无实质上的限制。该交联剂可以是例如异氰酸酯化合物、氮杂环丙烷化合物、环氧化合物或金属螯合物的典型化合物。相对于100重量份的基础树脂，交联剂的含量可以为2～40重量份，且优选为2～20重量份。如果交联剂的量小于2重量份，则压敏粘合剂的内聚力可能变得不充分。如果交联剂的量超过40重量份，则由于在UV光照射前粘着强度的不足，晶片可能分散。
另外，本发明的压敏粘合剂部分可以适当地包含增粘剂，例如松香、萜烯树脂、酚树脂、苯乙烯树脂、脂肪族石油树脂、芳香族石油树脂或脂肪族-芳香族共聚物石油树脂。
只要满足上述厚度关系，包含上述成分的压敏粘合剂部分的厚度没有实质上的限制。例如，压敏粘合剂部分的厚度可以在约10μm～约40μm，优选约20μm～约30μm的范围内。
在本发明中，构成芯片贴附膜中包含的粘合剂部分的成分也无实质上的限制。然而，用于芯片粘合的粘合剂部分优选满足半导体晶片和基板在封装中的翘曲和应力消除的两个特性。具体地说，所述半导体晶片典型地具有约4ppm/℃热膨胀系数(CTE)，半导体基板典型地具有约10ppm/℃～约15ppm/℃的热膨胀系数(CTE)。由于CTE之间的差异，在工艺中可能出现例如翘曲或裂纹的故障。因此，本发明中所用的粘合剂部分优选地配置成在高温下具有优异的应力松弛性能，同时防止产品的翘曲并显示优异的物理性能，例如，优异的粘合强度和耐热性等。
在本发明中，只要所述粘合剂部分满足上述特性，其成分就无实质上的限制。例如，粘合剂部分可以包括这样的粘合剂，在该粘合剂中混合有两种或多种彼此具有不同弹性的树脂，使得柔性链段和硬性链段共存于其中。因此，粘合剂部分可以具有优异的应力松弛性能，其能够防止由半导体晶片和基板之间的CTE差异引起的翘曲，并且可以具有包括优异的粘合强度和耐热性等优异的物理性能。
例如，所述粘合剂部分可以包含环氧树脂、具有低弹性的高分子量树脂和硬化剂。此处，当粘合剂部分据称包含这些成分时，可以解释成该粘合剂部分以包含这些成分的组合物或涂覆溶液的经干燥、半固化或固化的材料的形式存在。
可用于本发明中的环氧树脂可以包括本领域已知的典型的用于粘合剂的环氧树脂。例如，所述环氧树脂在分子中可以含有两个或更多个环氧基团且具有300～2,000的重均分子量。这种环氧树脂可以通过固化过程形成硬的交联结构，从而显示出优异的粘合强度、耐热性和机械力。更具体地，本发明中所用的环氧树脂优选具有180～1,000的平均环氧当量。如果环氧树脂的平均环氧当量小于180，则由于过高的交联密度，所述芯片贴附膜可能在整体上显示出硬特性。如果环氧树脂的平均环氧当量大于1,000，则耐热性可能降低。
所述环氧树脂的例子可以包括，但不限于，选自如下中的一种或两种或更多种：双官能环氧树脂，例如双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂；和具有三个或更多个官能团的多官能环氧树脂，例如甲酚线型酚醛环氧树脂、苯酚线型酚醛环氧树脂(phenol novolak epoxy resin)、四官能环氧树脂、联苯型环氧树脂、三酚甲烷环氧树脂(triphenolmethane epoxy resin)、烷基改性的三酚甲烷环氧树脂、萘环氧树脂、二环戊二烯环氧树脂和二环戊二烯改性的酚环氧树脂。
特别是，双官能环氧树脂与多官能环氧树脂混合的混合树脂优选用作本发明中的环氧树脂。此处所用的术语“多官能环氧树脂”是指具有三个或更多个官能团的环氧树脂。一般来说，双官能环氧树脂具有优异的挠性和高温流动性等，但具有差的耐热性和固化速度。与之相比，具有三个或更多个官能团的多官能环氧树脂具有快速的固化速度，并且由于高的交联密度而显示出优异的耐热性，但在挠性和流动性方面较差。因此，当合适地混合和使用两种树脂时，可以控制所述粘合剂部分的弹性模量和粘性，并且可以在切割工序中抑制晶片的分散或毛边的出现。
当使用混合树脂时，相对于100重量份的多官能环氧树脂，双官能环氧树脂的含量优选为10～50重量份。如果双官能环氧树脂的量小于10重量份，则粘合强度在高温下可能由于低的粘性而降低。如果双官能环氧树脂的量大于50重量份，则处理特性可能降低或在切割工序中毛边的出现可能增加。
另外，在所述粘合剂部分，相对于100重量份具有低弹性的高分子量树脂，所述环氧树脂的含量可以为10～200重量份，且优选为20～100重量份。如果环氧树脂的量小于10重量份，则耐热性和处理特性可能降低。如果环氧树脂的量大于200重量份，则加工性和可靠性可能降低。
所述具有低弹性的高分子量树脂在粘合剂中可以形成柔性链段，以在高温下提供应力松弛特性。此处，任何树脂都可以用作所述高分子量树脂，只要它能与环氧树脂共混，当形成膜时不产生断裂，在交联结构形成后显示出粘弹性，并且与其它成分具有优异的相容性和具有优异的储存稳定性。
例如，所述高分子量树脂可以是玻璃化转变温度为–20℃～40℃，且优选为–10℃～30℃的树脂。如果高分子量树脂的玻璃化转变温度低于–20℃，则由于过高的流动性，处理特性可能劣化。如果高分子量树脂的玻璃化转变温度高于40℃，则对晶圆的粘合强度在低温下可能降低，因此在切割工序中晶片可能分散，或者冷却水可能渗透到晶片之间。
另外，所述高分子量树脂的重均分子量可以为100,000～1,000,000，且优选为200,000～900,000。如果高分子量树脂的重均分子量小于100,000，则处理特性和耐热性可能降低，因此当填充电路时对流动性的控制可能变得困难。如果高分子量树脂的重均分子量大于1,000,000，则由于弹性模量的过度增加，电路填充性和可靠性可能降低。
只要所述具有低弹性的高分子量树脂满足上述特性，则它的具体种类没有实质上的限制。例如，所述高分子量树脂可以包括，但不限于，选自如下中的一种或两种或更多种的组合：聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚醚酮、聚烯烃、聚氯乙烯、苯氧基树脂、活性丙烯腈丁二烯橡胶和丙烯酸类树脂。
此处，所述丙烯酸类树脂的具体例子可以是包括(甲基)丙烯酸和其衍生物作为共聚单体的丙烯酸类共聚物。此处，(甲基)丙烯酸和其衍生物的例子可以包括：(甲基)丙烯酸；含有1～12个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯，例如(甲基)丙烯酸甲酯或(甲基)丙烯酸乙酯；(甲基)丙烯腈或(甲基)丙烯酰胺；和其它的可共聚合的单体。
所述丙烯酸类树脂可以还含有一种或两种或更多种官能团，例如缩水甘油基、羟基、羧基和氨基。此种官能团可以通过使单体例如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、羟基(甲基)丙烯酸酯(hydroxy(meth)acrylate)、(甲基)丙烯酸羟乙酯或羧基(甲基)丙烯酸酯(carboxy(meth)acrylate)共聚合来引入。
当丙烯酸类树脂含有上述官能团时，相对于丙烯酸类树脂的总重量，该官能团的含量优选为0.5～10重量份。如果官能团的量小于0.5重量份，则可能难以确保粘合强度。如果官能团的量大于10重量份，则加工性可能降低或者凝胶化可能发生。
本发明的粘合剂部分可以包含的硬化剂，只要该硬化剂能够与所述环氧树脂和/或具有低弹性的高分子量树脂反应形成交联结构，则它没有实际上的限制。此处，例如，所述硬化剂可以是能够同时与上述两种成分反应形成交联结构的硬化剂。这种硬化剂可以与粘合剂中的各柔性链段和硬性链段形成交联结构，从而改善耐热性。同时，该硬化剂可以在这两种链段的界面上作为该两种链段的交联剂，以改善半导体封装的可靠性。
此处，例如，所述硬化剂可以是在一个分子中含有两个或更多个羟基且羟基值在100～1,000的范围内的酚树脂。如果羟基值小于100，则粘合剂部分的应力松弛特性可能降低。如果羟基值大于1,000，则由于交联密度降低，耐热性可能劣化。
另外，所述酚树脂的软化点优选为50℃～150℃。如果酚树脂的软化点低于50℃，则处理特性可能降低。如果酚树脂的软化点高于150℃，则粘合剂部分与晶圆之间的粘合强度可能降低。
酚树脂的例子可以包括，但不限于，选自如下中的一种或两种或更多种：双酚A树脂、苯酚线型酚醛树脂、甲酚线型酚醛树脂、双酚A线型酚醛树脂、芳烷基酚树脂(phenol aralkyl resin)、多官能线型酚醛树脂、二环戊二烯苯酚线型酚醛树脂、氨基三嗪苯酚线型酚醛树脂(aminotriazine phenol novolak resin)、聚丁二烯苯酚线型酚醛树脂和联苯型树脂。
在本发明的粘合剂部分中，相对于100重量份的环氧树脂，所述硬化剂的含量可以为30～100重量份，且优选为50~90重量份。如果硬化剂的量小于30重量份，则在固化过程中未反应的环氧树脂的量可能增加，因此耐热性降低，或者需要高温或长时间过程以使未反应的环氧树脂固化。如果硬化剂的量大于100重量份，则由于未反应的羟基，吸湿性、储存稳定性和介电特性可能劣化。
此外，本发明的粘合剂部分可以还包含固化促进剂以加速固化反应。固化促进剂的例子可以包括选自咪唑化合物、三苯基膦(TPP)和叔胺中的一种或两种或更多种，优选咪唑化合物。
所述咪唑化合物的例子可能包括，但不限于，选自如下中的一种或两种或更多种：2-甲基咪唑(2MZ)、2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)、2-苯基咪唑(2PZ)、1-氰乙基-2-苯基咪唑(2PZ-CN)、2-十一烷基咪唑(C11Z)、2-十七烷基咪唑(C11Z)和1-氰乙基-2-苯基咪唑偏苯三酸酯(2PZ-CNS)。
相对于100重量份的环氧树脂，所述固化促进剂的含量可以为0.1～10重量份，优选为0.2～5重量份。如果固化促进剂的量小于0.1重量份，则耐热性和粘合力可能降低。如果固化促进剂的量大于10重量份，则固化反应发生得太突然，因此储存稳定性降低。
另外，从处理特性、耐热性和熔体粘度的角度来看，所述粘合剂部分可以还包含无机填料。无机填料的例子可以包括，但不限于，选自二氧化硅、氢氧化铝、碳酸钙、氢氧化镁、氧化铝、滑石和氮化铝中的一种或两种或更多种。
所述无机填料的平均粒径可以为0.001μm～10μm，优选为0.005μm～1μm。如果无机填料的粒径小于0.001μm，则该填料可能在粘合剂部分中附聚，或者外观可能令人不满意。如果无机填料的粒径大于10μm，则当进行热压时，该填料可能突出粘合剂部分的表面且晶片可能损坏，或者增强粘合性的效果可能降低。
相对于100重量份的粘合剂部分中的全部树脂成分，所述无机填料的含量可以为0.5～100重量份，且优选为5～50重量份。如果无机填料的量小于0.5重量份，则由于无机填料的加入，改善耐热性和处理特性的效果可能不充分。如果无机填料的量大于100重量份，则关于基板的加工性和粘合强度可能降低。
另外，本发明的粘合剂部分可能还包含偶联剂。因此，可以改善树脂成分和晶圆或填料之间的紧密粘合性，或者可以改善防水性和防热性。偶联剂的例子可以包括，但不限于，选自硅烷偶联剂、钛偶联剂和铝偶联剂中的一种或两种或更多种。
相对于100重量份的树脂成分，所述偶联剂的含量可以为0.05～15重量份，且优选为0.1～10重量份。如果偶联剂的量小于0.05重量份，则紧密粘合性的改善可能不充分。如果偶联剂的量大于15重量份，则可能产生孔隙或者耐热性可能降低。
此处，包含上述成分的粘合剂部分在130℃下的粘着力可以为50gf～150gf，在150℃下的剪切强度可以为4.0MPa或大于4.0MPa。
当所述粘合剂部分满足上述物理性能时，优点在于：在没有预固化工序(其通常在芯片粘合工序之后进行)的情况下，可以进行金属线接合和塑封工序。以此种方式，当粘合剂部分满足这些条件时，在半导体封装过程中没有预固化工序的情况下，该粘合剂可以防止晶片在随后的工序中脱离、转移或偏离。因此，该粘合剂部分可以改善所述膜的嵌入性，减少例如晶圆翘曲的故障，并且增加生产率。
如果粘合剂部分的粘着力小于50gf，则在芯片粘合工序中可能发生晶片的脱离、转移或偏离。如果粘合剂部分的粘着力大于150gf，则在所述工序中可能产生许多毛边，或者处理特性或耐热性可能降低。另外，如果粘合剂部分的剪切强度小于4.0MPa，则在半导体工序中可能发生晶片的转移，因此半导体封装的可靠性可能降低。
在本发明中测量粘着力和剪切强度的方法没有实质上的限制，因此可以是本领域中采用的典型的方法。此处，例如，可以通过使用质构仪和球型探针的方法来测量粘着力。使用本领域中典型的测量装置(例如球剪切试验机/金属线拉力试验机,DAGE 4000系列)，也可以测量剪切强度。
如上所述的粘合剂部分的厚度在本发明中没有实质上的限制，只要该粘合剂部分满足上述关系。例如，粘合剂部分的厚度可以在1μm～200μm，优选15μm～100μm，更优选20μm～100μm，还更优选为20μm～70μm，且最优选20μm～60μm的范围内。如果粘合剂部分的厚度小于1μm，则在高温下的应力松弛特性和嵌入性可能降低。如果粘合剂部分的厚度大于200μm，则经济效率降低。
另外，本发明的芯片贴附膜可以还包括形成于所述粘合剂部分上的剥离膜。
剥离膜的例子可以包括，但不限于，选自如下中的一种或两种或更多种：聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚四氟乙烯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、、聚丁烯膜、聚丁二烯膜、氯乙烯共聚物膜和聚酰亚胺膜。
剥离膜的表面可以使用选自基于醇酸树脂的、基于硅的、基于氟的、基于不饱和酯的、基于聚烯烃的、基于蜡的防粘剂进行防粘处理。其中，特别优选具有高耐热性的基于醇酸树脂的、基于硅的或基于氟的防粘剂。
剥离膜通常可以形成约10μm～约500μm，且优选约20μm～约200μm的厚度。如果剥离膜的厚度小于10μm，则在涂覆后的固化工序中，剥离膜可能过度伸长。如果剥离膜的厚度大于500μm，则经济效率降低。
制备所述芯片贴附膜的方法没有特别限制。例如，可以使用在基底膜上依次形成压敏粘合剂部分、粘合剂部分和剥离膜的方法；或者可以使用分别形成压敏粘合剂部分和粘合剂部分，然后使它们彼此层合的方法。
在所述方法中，形成粘合剂部分的方法无实质上的限制。例如，可以通过包括以下步骤的方法形成所述粘合剂部分：第一步，将构成粘合剂的各成分溶解或分散在溶剂中，制得树脂清漆；第二步，将上述树脂清漆涂覆在基底膜或剥离膜上；和第三步，对涂覆有树脂清漆的基底膜或剥离膜进行加热以除去溶剂。
在第一步中，使用构成粘合剂部分的成分制备树脂清漆。此处，溶剂可以典型地使用选自如下中的一种或两种或更多种的混合物：甲基乙基酮(MEK)、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)、甲基溶纤剂(MCS)、四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和乙酸乙酯。此处，考虑到基底膜的耐热性，可以使用低沸点溶剂，或者可以使用高沸点溶剂以改善涂覆性。
在第一步中，可以使用填料以减少处理时间和改善分散性。在此种情形中，第一步可以包括:(1)使溶剂、填料(filler)和偶联剂混合，(2)将环氧树脂和硬化剂加入到步骤(1)的混合物中并进行混合，和(3)使具有低弹性的高分子量树脂和固化促进剂与步骤(2)的混合物混合。
此处，可用的填料的例子可以包括选自球磨机、珠磨机、三辊碎机和高速分散机中的一种或两种或更多种的组合。用于球和珠的材料可以包括玻璃、氧化铝或锆。特别是，在粒子的分散性方面，优选由锆制成的球或珠。
在形成粘合剂部分的第二步中，将制得的树脂清漆涂覆在基底膜或剥离膜上。涂覆的方法没有实质上的限制。例如，可以使用刮刀涂布法、辊涂法、喷涂法、凹版涂布法、幕涂法、缺角轮涂布法(comma coating)或唇口涂布法(lipcoating)。
在形成粘合剂部分的第三步中，加热涂覆有树脂清漆的基底膜或剥离膜以除去溶剂。第三步可以优选在70℃～250℃的温度下进行5分钟～20分钟，但不限于这些条件。
另外，形成压敏粘合剂部分的方法在本发明中无实质上的限制。例如，所述压敏粘合剂部分可以通过如下来形成：将例如丙烯酸类树脂、交联剂、可UV固化化合物和光引发剂的成分溶解或分散在溶剂中，制得树脂清漆，将制得的树脂清漆涂覆在基底膜(或剥离膜)上并进行干燥。
层合粘合剂部分和压敏粘合剂部分的方法没有实质上的限制。例如，层合方法可以是热辊层合法或层合压制法。在连续处理可能性和效率方面，优选热辊层合法。热辊层合法可以在0.1Kgf/cm2～10Kgf/cm2的压力和10℃～100℃的温度下进行。
本发明还涉及一种包括所述芯片贴附膜的半导体晶圆，其中，所述芯片贴附膜的粘合剂部分贴附在所述晶圆的一个表面上，并且所述芯片贴附膜的基底膜或压敏粘合剂部分固定在晶圆环框上。
该半导体晶圆可以通过如下来制备：在10℃～180℃的温度下将芯片贴附膜的粘合剂部分贴附(层合)在半导体晶圆的背面，并将基底膜或压敏粘合剂部分固定在晶圆环框上。
本发明还涉及一种半导体封装方法，所述方法包括：第一步，切割本发明的半导体晶圆；和第二步，拾取通过第一步骤制得的半导体晶片。
在上述步骤之后，所述半导体封装方法可以还包括：第三步，将拾取的半导体晶片粘合在半导体基板上；第四步，对半导体晶片和半导体基板进行金属线接合；和第五步，使用包封材料对半导体晶片进行塑封。
本发明的半导体封装方法将在下面详细描述。在该半导体封装方法中，使用切割装置将贴附有上述芯片贴附膜的半导体晶圆彻底切成分开的晶片。之后，通过应用UV光或热的方式固化压敏粘合剂部分。粘合剂部分和压敏粘合剂部分之间的粘合强度在固化过程中降低，所以在随后的工序中易于拾取晶片。在此种情形中，如果需要，进行扩张芯片贴附膜的扩张工序，从而通过扩大晶片之间的间隔，并在粘合剂部分和压敏粘合剂部分之间的界面上产生错位，可以容易地进行拾取步骤。
当以上述状态拾取晶片时，半导体晶圆和粘合剂部分从压敏粘合剂部分上剥离，因此可以制得仅贴附有粘合剂层的晶片。将所制得的贴附有粘合剂层的晶片贴附到半导体基板上。典型地，在下面条件下贴附晶片：温度为100℃～180℃，时间为0.5秒～3秒，压力为0.5kgf/cm2～2kgf/cm2。
在进行上述工序之后，进行金属线接合和塑封工序，以制得半导体装置。当根据本发明使用具有如上所述的粘着力和剪切强度的粘合剂部分时，即使在芯片粘合工序之后不进行预固化工序，在金属线接合或塑封工序中也可以抑制晶片的脱离、转移或偏离。
制备半导体装置的方法不限于这些工序，因此可以还包括任意的工序或这些工序顺序的改变。例如，所述方法可以以UV固化、切割和扩张工序的顺序进行，或者以切割、扩张和UV固化工序的顺序进行。在晶片贴附工序之后，还可以进行加热或冷却工序。
实施例
在下文中，将通过以下实施例和对比例更详细地描述本发明。然而，本发明的范围不限于以下实施例。
制备例1：具有低弹性的高分子量树脂的制备
将100重量份的丙烯酸丁酯、100重量份的丙烯酸乙酯、70重量份的丙烯腈、8重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯、4重量份的丙烯酸和750重量份的去离子蒸馏水加入到具有搅拌器、氮气置换装置和温度计的四口3L反应器中。然后，加入2重量份的悬浮剂(用水稀释成4%的聚乙烯醇(商标:NH-17,由Nippon Ghosei生产的))和0.3重量份的分子量调节剂(十二烷基硫醇)，以制得混合物。制得的混合物经过约1小时的氮气置换过程，然后加热至55℃。当温度达到预设温度时，加入2重量份用乙酸乙酯稀释成2wt%浓度的过氧二碳酸双(乙基己基)酯(商标:Trigonox EHP，由Akzo Nobel生产的)作为引发剂，以引发聚合反应。当聚合反应引发后过去4小时的时候，终止聚合反应。然后，用去离子蒸馏水洗涤反应产物几次，并使用离心分离机和真空烘箱进行干燥。从而，制得聚合物珠粒。珠粒的收率为90%，使用凝胶渗透色谱法测得的珠粒的重均分子量为750,000，珠粒的分子量分布为4.0，珠粒的玻璃化转变温度(Tg)为10℃。将所制得的聚合物珠粒充分溶解在甲基乙基酮中1天，然后使用。
实施例1：切割膜的制备(压敏粘合剂膜)
相对于100重量份的多官能低聚物，混合7重量份作为光引发剂的DarocurTPO和包括100重量份的丙烯酸类共聚物、5重量份的异氰酸酯硬化剂和10重量份重均分子量为20,000的多官能低聚物的混合物，制得可UV(紫外光)固化压敏粘合剂组合物，所述丙烯酸类共聚物是通过使丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯共聚合而制得的并且具有800,000的重均分子量和10℃的玻璃化转变温度。然后，将上述可UV固化压敏粘合剂组合物涂覆在已进行防粘处理并具有38μm厚度的聚酯膜上，使得在干燥后具有20μm的厚度，并在110℃下干燥3分钟。然后，将经干燥的压敏粘合剂层层合在厚度为90μm的作为基底膜的聚烯烃膜上。从而，制得用于切割的压敏粘合剂膜。
芯片贴附膜的制备
将75重量份的YDCN-500-1P(甲酚线型酚醛环氧树脂,由KUKDO Chem.Co.,Ltd.生产的，环氧当量=200，软化点=52℃)、25重量份的YD-128(双酚A环氧树脂，由KUKDO Chem.Co.,Ltd.生产的，环氧当量=187)、60重量份的KPH-F2001(苯酚线型酚醛环氧树脂,由Kolon Chem.Co.,Ltd.生产的，羟基值=106，软化点=88℃)、200重量份的制备例1中制得的高分子量树脂、0.5重量份的2-苯基咪唑(2PZ,由SHIKOKU Chemical Co.生产的)、2重量份的硅烷偶联剂(KBM-403,由Shinetsu Chemical Co.,Ltd.生产的，γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷)、和30重量份的二氧化硅填料(UFP-30，由Denka Kagaku Kogyo Co.Ltd生产的，平均粒径=150nm)在甲基乙基酮(MEK)中进行混合并搅拌，以制得树脂清漆。将制得的树脂清漆涂覆在厚度为38μm的基底膜上(RS-21G，硅剥离PET膜，由SKC生产的)，并在110℃下干燥5分钟。从而，制得厚度为20μm的用于芯片粘合的粘合剂层。使用热辊层合机在40℃和5kgfcm2的条件下将制得的粘合剂层层合在包括可UV固化压敏粘合剂层的压敏粘合剂膜上5秒钟。从而，制得芯片贴附膜。
实施例2
除了通过控制压敏粘合剂层以具有30μm的厚度，和使用厚度为80μm的聚烯烃膜来制备压敏粘合剂膜之外，按照与实施例1相同的方法制得芯片贴附膜。
实施例3
除了将用于芯片粘合的粘合剂层的厚度控制在60μm之外，按照与实施例2相同的方法制得芯片贴附膜。
实施例4
除了将用于芯片粘合的粘合剂层的厚度控制在10μm之外，按照与实施例2相同的方法制得芯片贴附膜。
对比例1
除了通过控制压敏粘合剂层以具有10μm的厚度和使用厚度为100μm的聚烯烃膜来制备压敏粘合剂膜之外，按照与实施例1相同的方法制得芯片贴附膜。
对比例2
除了通过控制压敏粘合剂层以具有40μm的厚度和使用厚度为70μm的聚烯烃膜来制备压敏粘合剂膜之外，按照与实施例1相同的方法制得芯片贴附膜。
对比例3
除了将用于芯片粘合的粘合剂层的厚度控制在5μm之外，按照与对比例2相同的方法制得芯片贴附膜。
实施例和对比例制得的膜中的各层之间的厚度关系列于下面表1中。
表1
Figure BDA00001779962700161
Figure BDA00001779962700171
对于如上所述的芯片贴附膜，利用如下方法测量物理性能，试验结果列于下面表2中。
1.毛边抑制特性
在50℃下使用安装器将所述芯片贴附膜层合在100μm晶圆和晶圆环上。然后，使用切割装置(DAD-640，由Disco Co.Ltd.制造的)在rpm=40K、速度=50mm/sec、晶片尺寸=5mm×5mm和总数=100的条件下切割晶圆。接下来，测量晶片上产生的毛边的数量。
2.扩张性能
在切割工序之后，使用扩片机(HS-1810，由Huggle Co.Ltd.制造的)将经切割的晶圆扩张到5mm的范围。从而，评价扩张性能。
3.碎屑抑制特性
在切割工序之后，剥离尺寸为5mm×5mm的晶片(总数=100)，然后在每个晶片的侧面上观察碎屑。测量晶片中尺寸大于20μm的碎屑。
4.拾取特性
在切割工序之后，使用照射强度为100mJ/cm2的高压汞灯进行照射，然后拾取经切割的晶片(总数=100)。拾取出具有粘合剂部分的晶片的情形由符号O表示，产生裂纹或没有拾取出晶片的情形由符号X表示。
表2
Figure BDA00001779962700172
从上述表2的结果可以看出，本发明的实施例显示出优异的毛边和碎屑抑制特性和优异的拾取特性。相反，B/A的值小于本发明范围的对比例1显示出在工序中产生许多毛边。B/A的值超过本发明范围的对比例2和3显示出产生许多碎屑。另外，B/C的值超过本发明范围的对比例3显示出产生许多毛边和碎屑，并且拾取特性较差。

Claims (22)

1.一种芯片贴附膜，包括：
基底膜；
形成于所述基底膜上的压敏粘合剂部分；和
形成于所述压敏粘合剂部分上的粘合剂部分，
其中，当所述基底膜、所述压敏粘合剂部分和所述粘合剂部分的厚度分别由A、B和C表示时，B/A在0.15～0.5的范围内，B/C在0.2～4的范围内。
2.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，B/A在0.2～0.4的范围内。
3.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，B/C在0.5～3的范围内。
4.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，所述基底膜在垂直方向上的伸长率与所述基底膜在水平方向上的伸长率之间的差不大于该基底膜在垂直方向上的伸长率的10%。
5.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，所述基底膜的厚度为10μm～200μm。
6.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，所述压敏粘合剂部分的厚度为10μm～40μm。
7.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，所述粘合剂部分包括环氧树脂、具有低弹性的高分子量树脂和硬化剂。
8.根据权利要求7所述的芯片贴附膜，其中，所述环氧树脂包括选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、甲酚线型酚醛环氧树脂、苯酚线型酚醛环氧树脂、四官能环氧树脂、联苯型环氧树脂、三酚甲烷环氧树脂、烷基改性的三酚甲烷环氧树脂、萘环氧树脂、二环戊二烯环氧树脂和二环戊二烯改性的酚环氧树脂中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的芯片贴附膜，其中，所述环氧树脂是双官能环氧树脂和多官能环氧树脂的混合树脂。
10.根据权利要求9所述的芯片贴附膜，其中，相对于100重量份的所述多官能环氧树脂，所述混合树脂包含10～50重量份的双官能环氧树脂。
11.根据权利要求7所述的芯片贴附膜，其中，相对于100重量份的所述具有低弹性的高分子量树脂，所述环氧树脂的含量为10～200重量份。
12.根据权利要求7所述的芯片贴附膜，其中，所述具有低弹性的高分子量树脂的玻璃化转变温度为–20℃～40℃，重均分子量为100,000～1,000,000。
13.根据权利要求7所述的芯片贴附膜，其中，所述具有低弹性的高分子量树脂包括选自聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚醚酮、聚烯烃、聚氯乙烯、苯氧基树脂、活性丙烯腈丁二烯橡胶和丙烯酸类树脂中的至少一种。
14.根据权利要求7所述的芯片贴附膜，其中，所述硬化剂是羟基值为100～1,000的酚树脂。
15.根据权利要求7所述的芯片贴附膜，其中，相对于100重量份的所述环氧树脂，所述硬化剂的含量是30～100重量份。
16.根据权利要求7所述的芯片贴附膜，其中，相对于100重量份的所述环氧树脂，所述粘合剂部分还包含0.1～10重量份的固化促进剂。
17.根据权利要求16所述的芯片贴附膜，其中，所述固化促进剂是咪唑化合物、三苯基膦或叔胺化合物。
18.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，所述粘合剂部分在130℃下的粘着力为50gf～150gf。
19.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，所述粘合剂部分在150℃下的剪切强度为4.0MPa或大于4.0MPa。
20.根据权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，所述粘合剂部分的厚度是1μm～200μm。
21.一种半导体晶圆，包括权利要求1所述的芯片贴附膜，其中，所述芯片贴附膜的粘合剂部分贴附在所述晶圆的一个表面上；且所述芯片贴附膜的基底膜或压敏粘合剂部分固定在该晶圆的环框上。
22.一种半导体封装方法，包括：
切割权利要求21所述的半导体晶圆；和
拾取通过上述切割步骤制得的半导体晶片。
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