TWI401290B - 環氧樹脂組成物，黏合膜，切割晶粒結合膜與半導體裝置 - Google Patents

環氧樹脂組成物，黏合膜，切割晶粒結合膜與半導體裝置 Download PDF

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Description

環氧樹脂組成物，黏合膜，切割晶粒結合膜與半導體裝置
本發明係關於環氧樹脂組成物、含該組成物之經固化產物之黏合膜、切割晶粒結合膜及半導體裝置。
半導體晶片製造方法通常包括在晶圓上之微圖形形成方法及封裝方法，其中晶圓磨成最終裝置之尺寸。
封裝方法包括：晶圓測試方法，其中檢查有缺陷之半導體晶片；切割方法，其中晶圓被切割成個別之晶片；晶粒結合方法，其中分離之晶片被貼合至電路膜或導線框之安裝板上；接線結合方法，其中在半導體晶片上所提供之晶片墊，經由電連結裝置(例如接線)與電路膜或導線框之電路圖形連結；模製方法，其中半導體外部用封套材料來包裹以保護半導體晶片之內部電路及其他部分；修整方法，其中屏障條連接導線被斷裂；形成方法，其中導線被彎曲以獲得所要形式；及檢查經封裝產物中之缺陷的最終產物測試方法。
在切割方法中，晶圓藉鑽石輪或類似者來切割成某一厚度。在切割前，切割晶粒結合膜在適合之溫度條件下被層合在不形成圖形之晶圓背側上，以固定晶圓。
切割晶粒結合膜通常包括切割帶及層合在切割帶上之晶粒結合膜。對不具有圖形之晶圓背側，使用晶粒結合膜。在切割方法中，使用鑽石輪(刀)，切割整個晶圓及一部份晶粒結合膜及切割帶。
在此種切割方法中，過多之壓力或機械衝擊可能被施加至晶圓而破壞或破碎晶圓，以致常發生可能引起圖形污染的毛邊。隨著晶圓厚度逐漸減少，及傾向小尺寸封裝及嚴苛切割條件以改良製造效率，由毛邊或類似者所引起之問題已更加頻繁地發生。特別地，若使用較薄之晶圓，則凸出程度在以往不引起問題之毛邊現今常從晶粒突出而引起缺陷產物。
用於降低此種毛邊之慣用技術是要調節切割帶及晶粒結合膜，特別地，一種用於增加晶粒結合膜彈性之方法。
韓國公開專利申請案1999-7508揭示一種環氧樹脂組成物，其係包括環氧樹脂之樹脂性成分、硬化劑、稀釋劑、硬化加速劑及觸變劑及無機填料。本發明描述：該組成物顯出合適的彈性而不在接線結合中引起缺陷，且具有令人滿意之黏合強度。日本公開專利申請案1998-46114揭示一種含有黏合層之膜型黏合劑，該黏合層包含具有50℃至250℃之玻璃轉換溫度(Tg)的黏合樹脂，及以該黏合樹脂之重量(100重量份)為基準計，10-400重量份之彈性填料。
上述技術是藉增加以下者而增加膜彈性的方法：在晶粒結合膜中所含之熱塑性樹脂的玻璃轉換溫度；填料含量；或環氧樹脂或硬化劑之軟化溫度。依前述方法，可能增加膜彈性；然而，引起黏合性之變差。因此，膜不會貼合至晶圓背後，或在黏合後，其膠黏性在接線結合或模製過程中明顯地降低，且降低半導體製造中之加工性及可靠性。
本發明已被設計以解決以上問題。本發明之目的是要提供一種環氧樹脂組成物、黏合膜、切割晶粒結合膜、半導體晶圓及含該組成物之半導體裝置，該組成物具有優越彈性以致例如毛邊之發生的問題可被解決，同時在半導體製造期間，保持良好可靠性及加工性。
為解決上述目的，本發明提供一種滿足以下通式1之環氧樹脂組成物：
[通式1]X=5%至20%
其中X是在110℃溫度下乾燥上述環氧樹脂組成物3分鐘後所測量之凝膠含量。
另外，作為滿足該目的之另外的方法，本發明提供一種黏合膜，其包含基底膜；及黏合層，其形成在該基底膜上且包含依本發明之環氧樹脂組成物的固化產物。
此外，本發明提供一種切割晶粒結合膜，其包含切割帶；及黏合部分，該部分形成在切割帶上且包含依本發明之環氧樹脂組成物的固化產物。
另外，本發明提供一種半導體晶圓，其中切割晶粒結合膜的黏合部分連結至該晶圓之一側，且該切割帶固定在晶圓環框上。
此外，本發明提供一種半導體裝置，其包含：線路板；黏合層，其連結至該線路板之晶片安裝側且包含依本發明之環氧樹脂組成物的固化產物；及安裝在該黏合層上之半導體晶片。
藉使用本發明之環氧樹脂組成物所製備之黏合劑，即使當其玻璃轉換溫度被控制成低的時候，也顯現出優越彈性，以致在半導體封裝方法期間使毛邊發生率最小化。並且，依本發明可能在高溫之方法(例如接線結合或模製方法)期間，抑制例如晶粒移動之缺陷，且由於優越之黏合性及黏合劑之加工性而可能獲得可靠之半導體裝置。
最佳模式
本發明係關於一種環氧樹脂組成物，其滿足以下通式1：
[通式1]X=5%至20%其中X是在110℃溫度下乾燥該環氧樹脂組成物3分鐘後所測量之凝膠含量。
在下文中，另外描述環氧樹脂組成物。
在本發明中，在藉由摻合環氧樹脂組成物中所包括之每一成分以製備組成物且將其在預定之某些條件下乾燥之後，所測量之凝膠含量被控制。在本發明之一具體實例中，凝膠含量可以在環氧樹脂組成物塗覆在基底膜上之後立即測量。因此，在本發明中，由環氧樹脂組成物所製備之黏合劑可以具有優越之彈性，即使該黏合劑中所含之熱塑性樹脂類的玻璃轉換溫度保持在低的狀況時。
如本文中所用之“凝膠”一詞係指在乾燥環氧樹脂組成物，將之浸於THF(四氫呋喃，其為具有高度滲透性之溶劑)，然後將之保持在25℃下20小時之後，殘留且被泡脹但不完全溶解之成分。
在一具體實例中，凝膠含量可以藉以下方法測量。首先，藉摻合每一成分而製備組成物，然後在110℃溫度下乾燥3分鐘。然後，某一量(重量：W2 )之乾燥產物被收集，置於籃狀300篩SUS(重量：W1 )，浸於THF中，且在其中保持於25℃下20小時。較佳地，以剛好浸漬該乾燥產物之程度下，而非浸漬整個SUS篩之程度下，將SUS篩浸於THF中。在那之後，SUS篩從THF取出且充分乾燥以蒸發所有THF。在SUS篩中將留下經乾燥產物之泡脹成分(SUS篩重量+經乾燥產物之泡脹成分=W3 )，其不溶於THF中。在以上程序中所測量之每一重量被用在以下通式2以獲得凝膠含量。
如以上所測量之環氧樹脂組成物的凝膠含量可以是5%至20%，但較佳不少於5%至少於20%，且更佳5%至15%。當凝膠含量少於5%時，該組成物之彈性變差，而在半導體製造方法中可能引起毛邊發生，或切變強度被降低而導致例如晶粒移動之缺陷。另外，當凝膠含量多於20%時，填充電路之性質被降低，或黏合性降低太多，而可能降低半導體封裝之可靠性。
只要環氧樹脂組成物滿足以上凝膠含量，則其成分不特別限定。例如，本發明可以使用包含(a)熱塑性樹脂、(b)環氧樹脂、(c)硬化劑之組成物。
(a)熱塑性樹脂不特別限定，只要彼具有足夠高之分子量；彼在固化(硬化)方法前可以保持成膜形式而不破裂；彼可在固化方法期間與(b)及(c)成分反應；且彼在固化方法之後可以維持其黏彈性。
在本發明之一具體實例中，為使滿足以上凝膠含量之組成物具體化，較佳使用(a)具有內交聯結構或內纏結結構之熱塑性樹脂。
如本文中所用之「具有內交聯結構之熱塑性樹脂」一語係指一種結構，其中在熱塑性樹脂中所含之部分的可交聯官能基經由自身交聯反應形成交聯結構，且其他部分仍未反應。未反應之可交聯官能基可以在乾燥處理期間與組成物之其他成分(例如(b)環氧樹脂及/或(c)硬化劑)反應。特別地，例如當縮水甘油基被導至(a)樹脂，以作為與(b)環氧樹脂具有良好相容性的官能基，且能與(c)硬化劑引發反應；且羧基另外被導至以賦予黏合性，在製備清漆後之乾燥處理期間，部分的羧基及縮水甘油基可以與(b)環氧樹脂及(c)硬化劑反應，在乾燥後立即形成凝膠以藉此改良所得黏合劑之彈性。
具有內交聯結構之熱塑性樹脂可以藉由以下方式製備：在聚合樹脂時，使用二種或更多種具有官能基之單體對，例如含縮水甘油基之單體及含羧基之單體，其中官能基可一起反應，以在聚合期間形成正在內交聯之結構；及控制聚合時間以使正在內交聯之結構達到適合程度。在此領域中普遍熟練之人士可以在考慮多種參數後，例如考慮交聯度及熱塑性樹脂中未反應之官能基的含量後，容易地決定適合之反應條件及單體。
如本文中所用之「具有內纏結結構之熱塑性樹脂」一詞係指當具有足夠長鏈之熱塑性樹脂並非藉化學結合而是藉物理交互作用而纏結時之狀態。此種內纏結之熱塑性樹脂可以藉例如以下方式製備：排除樹脂中能互相反應之官能基對，亦即控制樹脂中所含之官能基以使其不互相反應；且控制溶劑中之稀釋時間。例如，樹脂可以藉溶液聚合、光聚合、整體聚合、乳液聚合、或懸浮液聚合而製備。在一具體實例中，為要獲得內纏結熱塑性樹脂，可以使用懸浮液聚合。在懸浮液聚合中，進行聚合以致單體分散在鈍性介質中，而在反應完成時獲得珠狀樹脂。在製備樹脂後，樹脂通常稀釋於溶劑中以製備塗覆溶液。為要充分溶解樹脂於溶劑中，通常需要3至10日。在此時，若樹脂中之官能基被控制，以致不互相反應，且溶劑中之稀釋時間維持足夠短暫，則即使溶劑滲入樹脂(例如聚合物珠)中，樹脂仍是纏結的。
在本發明之一具體實例中，使熱塑性樹脂之稀釋於溶劑中所花費之時間可以控制成5小時或更久及少於3日，較佳地8小時至2日，且更佳地約10小時至24小時。當稀釋時間少於5小時時，溶劑不能充分地滲入樹脂(例如聚合物珠)之內部，以致不能獲得非均質樹脂溶液。當彼不少於3日時，熱塑性樹脂可能會鬆開以致不能具體表現合適性質。
(a)具有內交聯結構或內纏結結構之熱塑性樹脂可以具有-30℃至50℃，較佳地-20℃至40℃，且更佳地-15℃至20℃之玻璃轉換溫度。當玻璃轉換溫度低於-30℃時，膠黏性在膜形成時過度被改良，以致處置性變差。當彼超過50℃時，黏合性在60℃附近降低，而該等溫度是黏合膜通常被連結至晶圓時的溫度，因此在切割處理期間晶片可能被擴散，或清潔用水滲於黏合劑及晶片之間而降低所得半導體封裝之可靠性。
(a)具有內交聯結構或內纏結結構之熱塑性樹脂可以具有100,000至2,500,000，且較佳地100,000至1,500,000之重量平均分子量(Mw )。當(a)熱塑性樹脂之重量平均分子量少於100,000時，黏合膜之強度降低，因此可能使耐熱性及處置性變差，或在半導體基底之電路填充時難以控制流動性。當彼多於2,500,000時，黏合層彈性變得太高且流動性降低，因此可能使電路填充性及黏合膜可靠性變差。同時，當(a)熱塑性樹脂具有內纏結結構時，彼較佳具有約500,000或更高之重量平均分子量。當重量平均分子量低於500,000時，樹脂之鏈長度可能變得太短而不能有效地形成纏結結構。
在本發明中可用之(a)熱塑性樹脂的種類不特別限定，只要彼具有以上性質。在本發明中可用之例示的(a)熱塑性樹脂可以包括含有選自含縮水甘油基、羥基、羧基或含氮之官能基的至少一種官能基的樹脂。其中，若考慮與下述之環氧樹脂的相容性及黏合性，在本發明之一具體實例中可以使用縮水甘油基及/或羧基。
在本發明之一具體實例中，(a)熱塑性樹脂可以是一種(甲基)丙烯酸酯單體及含有上述官能基之單體(下文中可以稱為「含官能基之單體」)的共聚物。
在本發明中可用之(甲基)丙烯酸酯單體的形式不特別限定，且可以使用例如(甲基)丙烯酸烷酯。在此時，若(甲基)丙烯酸烷酯之烷基中所包括的碳數太高，因此形成長鏈，則黏合劑之內聚性可能降低且玻璃轉換溫度及內聚性之控制可能變得困難。因此，較佳使用具有1至14個碳原子，且較佳1至12個碳原子之烷基的(甲基)丙烯酸烷酯。此種單體之實例可以是一或多種選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸異壬酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、及(甲基)丙烯酸十四烷酯者，但不特別限於這些實例。
在(a)熱塑性樹脂中所含之含官能基的單體種類不特別限定。作為例示之單體，彼可以是一或多種選自含縮水甘油基之單體、含羥基之單體、含羧基之單體及含氮基團之單體者。為製備具有內交聯結構之熱塑性樹脂，較佳使用具有能互相反應且形成交聯鍵結之官能基的單體。此種能自身交聯之官能基對的實例是縮水甘油基及羧基；或縮水甘油基及羥基。
含縮水甘油基之單體可以是(甲基)丙烯酸縮水甘油酯；(甲基)丙烯酸環氧烷酯(其中烷基可以是具有1至4個碳原子之烷基)；或(甲基)丙烯酸環氧基環烷基烷酯，例如(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯。含羥基之單體可以是(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羥基己酯、(甲基)丙烯酸8-羥基辛酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙二醇酯、或(甲基)丙烯酸2-羥基丙二醇酯。含羧基之單體可以是(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙酸、3-(甲基)丙烯醯氧基丙酸、4-(甲基)丙烯醯氧基丁酸、丙烯酸二聚體、衣康酸、順丁烯二酸或順丁烯二酸酐。含氮之單體可以是(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺或N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺。單體種類不限於上述實例。
在(a)熱塑性樹脂中含官能基之單體的含量不特別限定。然而，以100重量份之全部樹脂為基準計，較佳具有0.5至20重量份官能基，且較佳1至15重量份官能基。當官能基含量少於0.5重量份時，黏合性可能降低。當彼超過20重量份時，加工性及儲存時之安定性可能降低。
本發明之環氧樹脂組成物包含(b)環氧樹脂與(a)熱塑性樹脂。在本發明中可用之(b)環氧樹脂不特別限定，只要彼含有2個或更多環氧基於主鏈中，且具有50℃或更高之玻璃轉換溫度。然而，鑒於在硬化方法中形成交聯結構以將優越黏合性、耐熱性及機械強度賦予組成物，較佳使用含有芳族結構之重複單元於主鏈中的環氧樹脂。
在本發明中所用之(b)環氧樹脂較佳具有50℃至100℃之特性軟化溫度(在硬化前)。當軟化溫度是低於50℃時，在A階段之黏合膜的彈性模數可被降低，或膠黏性可以過度增加，因此使處置性變差。當彼超過100℃，對晶圓之黏合性降低而可能在切割時引起晶片擴散。
(b)環氧樹脂較佳具有180至1,000之平均環氧當量。當環氧當量低於180時，交聯密度可以過度增加，而可能使整個黏合膜硬化。當彼超過1,000時，玻璃轉換溫度可以降太多，而可能降低耐熱性。
(b)環氧樹脂的實例可以包括甲酚酚醛清漆環氧樹脂類、雙酚A型酚醛清漆環氧樹脂類、酚酚醛清漆環氧樹脂類、4-官能環氧樹脂類、聯苯型環氧樹脂類、三酚甲烷型環氧樹脂類、經烷基改質的三酚甲烷型環氧樹脂類、萘型環氧樹脂類、二環戊二烯型環氧樹脂類及經二環戊二烯改質之酚型的環氧樹脂類。其中，可以使用單一者，或二者或更多者之混合物。
較佳地，(b)環氧樹脂用量，相對於100重量份(a)熱塑性樹脂，是10至200重量份，且較佳是20至100重量份。當該量少於10重量份時，耐熱性及/或處置性可以降低。當彼多於200重量份時，膜之剛性變得太大，而可能降低加工性及/或處置性。
(c)硬化劑不特別限定，只要彼可以與以上成分(a)及/或(b)一同形成交聯結構。在本發明之一具體實例中，(c)硬化劑可以與(a)及(b)二成分反應，以形成交聯結構。硬化劑分別與構成固化產物中之軟片段的(a)熱塑性樹脂及與構成固化產物中之硬片段的(b)環氧樹脂形成交聯結構，藉此增加耐熱性，同時作為(a)及(b)間之界面處的連結迴路，且改良半導體封裝的可靠性。
特別地，(c)硬化劑可以是一種多官能酚樹脂，較佳地是具有100至1,000羥基當量之多官能酚樹脂。當羥基當量少於100時，環氧樹脂之硬化產物可以變硬，因此可能使半導體封裝之緩衝性變差。當彼多於1,000時，交聯密度將降低，因此可能降低耐熱性。
在本發明之一具體實例，(c)硬化劑可以具有50℃至150℃之軟化溫度。當(c)硬化劑之軟化點低於50℃時，則因增加膠黏性，處置性及/或耐熱性可被降低。當彼高於150℃時，黏合膜之硬度過度地增加，因此可能使對晶圓或晶片之黏合性變差或在切割期間晶片擴散。
酚樹脂之實例可以是雙酚A樹脂、酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚A酚醛清漆樹脂、酚芳烷樹脂、多官能酚醛清漆樹脂、二環戊二烯酚酚醛清漆樹脂、胺基三嗪酚酚醛清漆樹脂、聚丁二烯酚酚醛清漆樹脂、聯苯型樹脂、及其一或多種混合物。
在本發明之一具體實例中，(c)硬化劑可以用在本發明中，其相對於(b)環氧樹脂之環氧當量的當量比例是0.4至2，且較佳是0.8至1.2。當該當量比例少於0.4時，在硬化方法後仍未反應之環氧基增加，且因此降低玻璃轉換溫度及耐熱性。為防止此種問題，應長時間保持在高溫下以使未反應之環氧基進一步反應。在當量比例多於2時，水分吸收、儲存期間之安定性及/或介電性可能會變差，因為有未反應之羥基。
除了上述成分之外，本發明之環氧樹脂組成物可以另外包含一或多種選自無機填料、硬化加速劑及偶合劑者。
為改良處置性、耐熱性及導電性且調節熔融黏度，可以添加無機填料。實例包括二氧化矽、二氧化鈦、氫氧化鋁、碳酸鈣、氫氧化鎂、氧化鋁、滑石或氮化鋁或其一或多種混合物，但不限於此。
添加硬化加速劑以調節用於硬化方法之時間，而硬化加速劑並無特別限制。彼可以包括例如三級胺類、咪唑化合物、四級銨或三苯基膦，或其一或多種混合物。
添加偶合劑以改良黏合膜及晶圓間之密閉黏合性，及/或在黏合元件及無機填料間之結合。偶合劑中之有機官能基在硬化反應期間與樹脂成分反應，而增加黏合性、密閉黏合性、及防水性和耐熱性，且不影響耐熱性。例示之偶合劑可以包括矽烷偶合劑、鈦偶合劑及鋁偶合劑，及其一或多種混合物。就成本效率而言，較佳使用矽烷偶合劑，但不限於此。
本發明另外關於一種包含基底膜及黏合層之黏合膜，其中該黏合層形成在該基底膜上且包含依本發明之環氧樹脂組成物的固化產物。
如本文中所用之「環氧樹脂組成物之固化產物」一詞係指當環氧樹脂組成物在進行固化(硬化)方法後，例如在乾燥方法後，呈黏合劑之形式的一種狀態。
圖1是一種顯示依本發明之一具體實例的黏合膜的視圖。如圖1中所示的，本發明之黏合膜可以包含基底膜10及形成在基底膜10上之黏合層20。然而，如圖1中所示之膜僅是本發明之具體實例。如可能之情況的，本發明之黏合膜可以具有形成在基底膜之二側上的黏合層，而形成雙側黏合膜，或可以僅是由黏合劑製成而不使用基底膜。
在本發明之黏合膜中所用之基底膜的種類不特別限定，且可以包括塑膠膜，例如由聚對苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯、氯乙烯或聚醯亞胺之共聚物所製者。在本發明之一具體實例中，基底膜之表面用離型劑(releasing agent)處理。例示之離型劑可以包括以醇酸、聚矽氧、氟、不飽和酯、聚烯烴或蠟為底質之離型劑。其中因耐熱性，較佳使用以醇酸、聚矽氧或氟為底質之離型劑，但不限於這些。
基底膜之厚度不特別限定，然而，彼通常是10μm至500μm，且較佳是20μm至200μm。當厚度少於10μm時，基底膜可能會變形，而可能在黏合層上引起不均勻。當彼多於500μm時，彼是不經濟的。
在黏合膜中之黏合層包含依本發明之環氧樹脂組成物之固化產物。因此，彼在高溫下具有優越彈性及黏合性，雖然其玻璃轉換溫度定得很低。雖然在本發明中之黏合層的厚度不特別限定，彼較佳是5μm至200μm，且更佳是10μm至100μm。當厚度少於5μm時，在高溫下之應力緩衝效果及填充性可被降低；且當彼多於200μm時，彼是不經濟的。如上述之依本發明之黏合膜的製備方法不特別限定。
例如，本發明之黏合膜可以藉包含以下步驟之方法來製備：藉溶解或分散本發明之環氧樹脂組成物於溶劑中而製備樹脂清漆的第一步驟；施加樹脂清漆至基底膜之第二步驟；及將塗覆樹脂清漆之基底膜加熱以除去溶劑的第三步驟。
在第一步驟中用於製備樹脂清漆的溶劑的種類不特別限定，且可以使用在此領域中常用之溶劑，例如甲基乙基酮(MEK)、丙酮、甲苯、二甲基甲醯胺(DMF)、甲基溶纖素(MCS)、四氫呋喃(THF)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)或其一或多種混合物。就基底膜之耐熱性而言，較佳使用低沸點溶劑，然而，就塗覆膜之均勻性的改良而言，較佳也可以使用高沸點溶劑。
在第一步驟中，為要減少處理時間或改良在黏合膜中之分散性，可以使用填料。在此情況中，第一步驟可以包含以下步驟：(a)摻合溶劑、填料及偶合劑；(b)添加環氧樹脂及酚樹脂至步驟(a)之混合物且將這些混在一起；且(c)另外添加且混合熱塑性樹脂及硬化加速劑至步驟(b)之混合物。
例示之填料可以包括單獨或二或更多者組合之球磨機、珠磨機、3-滾筒或高速磨機。用於球或珠之材料是玻璃、氧化鋁或氧化鋯。其中由鋯製成之球或珠在顆粒分散方面是較佳的。
在第二步驟中，為塗覆樹脂清漆在基底膜上，任何在此技術領域中習知的方法可被使用而不受限制，例如刀塗覆、滾筒塗覆、噴霧塗覆、凹版印刷塗覆、幕式(curtain)塗覆、間歇式塗覆或唇式(lip)塗覆。
在第三步驟中，塗覆樹脂清漆之基底膜被加熱以形成黏合膜，其中該加熱較佳在70℃至250℃下進行1分鐘至10分鐘，但不限於此。
另外，本發明係關於一種切割晶粒結合膜，其包含切割帶及黏合部分，該黏合部分形成在該切割帶上且包含依本發明之環氧樹脂組成物的固化產物。
圖2顯示依本發明之一具體實例的切割晶粒結合膜的橫截面視圖。如圖2中所示的，本發明之切割晶粒結合膜可以包含切割帶30及形成在切割帶30之一側上且包含環氧樹脂組成物的固化產物的黏合部分40。
在本發明之一具體實例中，如圖3中所示的，切割晶粒結合膜之黏合部分40是依本發明之黏合膜；且切割帶30可以包含基底膜50及形成在基底膜50上之壓敏性黏合膜60。
對於切割帶之基底膜而言，可以使用由聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚胺基甲酸酯、伸乙基乙烯基丙酮、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙基共聚物、或乙烯-丙烯酸甲基共聚物等所製之膜。若需要，基底膜之表面可以藉底漆、電暈、蝕刻或UV來處理。基底膜表面可以經底漆處理、經電暈處理、經蝕刻處理或經UV處理。另外，若要在固定取得(fixing pick-up)時藉UV照射以固化內聚劑，則較佳使用使光能透射之基底膜。切割帶之基底膜厚度不特別限定，然而，就處置性及封裝方法之效率而言，彼較佳是60μm至160μm，且更佳是80μm至120μm。
對於切割帶之壓敏性黏合層60而言，可以使用一般之UV可固化或熱可固化之內聚劑。當使用UV可固化之內聚劑時，彼從基底膜，用UV照射以增加內聚劑之內聚性及玻璃轉換溫度，藉此降低內聚能力。當使用熱可固化之內聚劑時，彼被加熱以降低內聚能力。
如上述之依本發明之切割晶粒結合膜的製備方法不特別限定。例如，熱滾筒層合方法或加壓方法可以應用至該方法，以藉層合切割帶及黏合膜而形成切割晶粒結合膜。就連續處理及效率而言，熱滾筒層合方法是較佳的。熱滾筒層合方法可以在10℃至100℃及在0.1 kgf/cm2 至10 kgf/cm2 壓力下進行；然而，不限於此。
另外，本發明係關於一種半導體晶圓，其中如上述之切割晶粒結合膜的黏合部分被連結至晶圓之一側，且切割晶粒結合膜之切割帶被固定在晶圓環框。
可以藉由在0℃至180℃下，層合切割晶粒結合膜之黏合膜在晶圓之反側上，且將切割帶固定至晶圓環框，而製造依本發明之半導體晶圓。
另外，如圖4中所示的，本發明係關於一種半導體裝置，其包含：線路板2；黏合層20，其連結至該線路板之晶片安裝側且包含如上述之環氧樹脂的固化產物；及安裝在黏合層上之半導體晶片1。
此種半導體裝置可以藉由此領域中習知的多種方法來製造，且半導體裝置製造方法之一具體實例被描述。
首先，使用切割裝置，將連結前述切割晶粒結合膜之半導體晶圓切割成分離的晶片。當切割帶使用UV可固化之內聚劑時，彼藉由來自基底側之UV照射而硬化。當使用熱可固化之內聚劑時，彼藉加熱而硬化。此種經UV固化或經熱固化之內聚劑不密切連結至黏合劑，因此彼在稍後方法中使晶片容易取得。若需要，切割晶粒結合膜可以擴張。擴張方法在晶片間形成某種程度之空間，因此使取得方法更容易。另外，因為擴張方法，內聚層變為黏合層之部分，藉此改良取得性。晶片之取得方法被連續地進行。半導體晶圓之內聚層及切割晶粒結合膜會剝離出，因此獲得僅連結黏合層之晶片。所得之具有黏合層的晶片被連結至半導體裝置之基材上。用於連結晶片之溫度通常是100℃至180℃；用於連結之時間是0.5至3秒；且用於連結之壓力是0.5 kgf/cm2 至2 kgf/cm2 。
在進行以上方法之後，進行接線結合及模製方法，而獲得半導體裝置。
半導體裝置之製造方法不僅限於上述方法，可以另外包括替代的方法，或方法順序可以改變。例如，用以下順序進行方法：內聚層之硬化→切割→擴張；或切割→擴張→內聚層之硬化。在連結晶片後，可以另外包括加熱或冷卻方法。
在下文中，經由以下之依本發明的實例及比較性實例，另外說明本發明。然而，應注意：本發明決不限於這些實例。
製備實例1
具有3升體積且配備攪拌器、氮取代裝置及溫度計之4-頸反應器，被裝填200克丙烯酸丁酯(BA)、200克丙烯酸乙酯、140克丙烯腈、16克甲基丙烯酸縮水甘油酯、8克丙烯酸及1500克去離子化之蒸餾水。然後，添加4克之稀釋於水中的4%聚乙烯醇(產品名：NH-17，由Nippon ghosei製造)以作為懸浮劑及0.3克十二烷基硫醇以作為分子量調節劑，而形成混合物。所得混合物用氮氣沖洗，且溫度提昇至55℃。當達到所設定之溫度時，添加4克之稀釋於乙酸乙酯中的2%二乙基己基過氧基二碳酸酯(產品名：Trigonox EHP，由Akzo Nobel製造)至混合物以開始聚合。在聚合開始4小時之後，停止反應。所得產物用去離子化之蒸餾水清洗數次，然後使用離心機及真空爐來乾燥，獲得90%產率的聚合物珠。藉凝膠滲透層析法所測量之所得聚合物的重量平均分子量是750,000，且分子量分布是3.0。此外，藉由微分掃描量熱計(DSC)所測量之玻璃轉換溫度是5℃。所得聚合物珠在使用前充分地溶解在甲基乙基酮(MEK)中3小時。
製備實例2
使用如同製備實例1中之方法製備聚合物珠，除了使用200克丙烯酸丁酯、200克丙烯酸乙酯、140克丙烯腈、16克甲基丙烯酸縮水甘油酯及1500克去離子化之蒸餾水。所得聚合物之重量平均分子量是800,000；分子量分布是3.2；且玻璃轉換溫度是5℃。藉溶解聚合物珠於甲基乙基酮(MEK)中10小時，以致聚合物珠完全消失且保持成泡脹狀態，而製備熱塑性樹脂。
製備實例3
使用如同實例2中之方法製備熱塑性樹脂，除了聚合物珠在溶劑中充分地溶解3日。
製備實例4
使用如同實例2中之方法製備聚合物珠，除了使用150克丙烯酸丁酯、250克丙烯酸乙酯、140克丙烯腈、16克甲基丙烯酸縮水甘油酯、8克丙烯酸及1500克去離子化之蒸餾水。所得聚合物之重量平均分子量是770,000；分子量分布是3.0；且玻璃轉換溫度是25℃。所得聚合物珠在使用前充分地溶解於甲基乙基酮(MEK)中3小時。
實例1
藉由混合100重量份之在製備實例1所得之含縮水甘油基及羧基的丙烯酸系共聚物(Tg =5℃，Mw =750,000)，66重量份之具有80℃軟化溫度的芳族環氧樹脂(酚醛清漆環氧樹脂)，34重量份之具有90℃軟化溫度之酚樹脂(酚酚醛清漆樹脂)，0.3重量份之2-苯基-4-甲基咪唑(2P4MZ)作為硬化加速劑及15重量份之具有75 mm平均顆粒直徑的熔化矽石作為填料於甲基乙基酮中，然後攪拌，而製備樹脂清漆。
所製備之樹脂清漆被塗在38μm厚之基底膜(經離型處理之聚酯膜；RS-21G，由SKC製造)，在110℃下乾燥3分鐘，由此製備具有20μm厚之黏合膜。其次，切割帶(Lintec Adwill D-175)層合至所得之黏合膜上，藉此製備切割晶粒結合膜。
實例2
切割晶粒結合膜藉如同實例1中之方法來製備，除了使用在製備實例2中所得之含環氧基的丙烯酸系共聚物(Tg =5℃，Mw =800,000)以作為熱塑性樹脂。
比較性實例1
切割晶粒結合膜藉如同實例1中之方法來製備，除了使用在製備實例3中所得之丙烯酸系共聚物(Tg =5℃，Mw =800,000)以作為熱塑性樹脂。
比較性實例2
樹脂清漆藉如同實例1中之方法來製備，除了使用在製備實例4中所得之丙烯酸系共聚物(Tg =25℃，Mw =770,000)以作為熱塑性樹脂。然後，切割晶粒結合膜藉如同實例1中之方法來製備，除了黏合膜係藉塗覆所得樹脂清漆至38μm厚之基底膜(經離型處理之聚酯膜；RS-21G，由SKC製造)，在110℃下乾燥10分鐘而製備。
所製備之環氧樹脂組成物之物性藉下述方法測定。
1.凝膠含量的測定
籃狀之300篩SUS(W1 )被裝填某一量之由實例及比較性實例所製備之黏合劑(W2 )，浸於THF中，且維持在25℃下20小時。SUS被調節以致剛好足夠浸漬黏合劑，且整個SUS不被浸漬。稍後，SUS篩被取出且充分乾燥以藉蒸發除去THF。SUS重量及泡脹狀態之未溶解的黏合劑的重量(SUS篩重量+泡脹狀態之未溶解的黏合劑重量=W3 )被測量，且凝膠含量藉以下通式2來決定。
2.室溫下抗張性之評估
為測量黏合膜之彈性，使用Texture Analyzer(Stable Micro System,UK)，以評估在室溫下黏合膜之抗張性。特別地，黏合膜被切成10 mm寬及50 mm長，藉此製備樣品。樣品之每一端被貼膠帶，同時在樣品中間留下未貼膠帶之25mm部分。然後，每一貼膠帶之端被固定至裝置，且樣品以0.3 mm/秒之速度被拉長，藉此使拉長曲線能被繪製。由拉長曲線，彈性區域之起初斜率及屈服強度(亦即彈性區域及塑性區域間之轉折點)被發現。當由此所得之屈服強度是高的時候，可以決定：彈性是高的；且當屈服強度是低的時候，彈性也是低的。
3.毛邊發生率
在50℃下使用晶圓環安裝器，層合一切割晶粒結合膜於100μm厚之晶圓上之後，使用切割裝置以20 mm/秒之速度在40 Krpm下切割所得產物成2mm×2mm之晶片尺寸。在晶粒上發生之毛邊的數目被測量，藉此決定毛邊發生率。
4.在高溫下之膠黏性的決定
實例及比較性實例之切割晶粒結合膜被置於具有130℃之表面溫度的熱板上。藉使用在以上所用之Texture Analyzer及具有1英吋直徑的球形探針，測量膠黏性。施加至探針之力是800gf；接觸時間是0.1秒；且取出探針之速度是0.1mm/秒。
5.在高溫下切變強度之評估
實例及比較性實例之黏合膜被層合在具有約600μm至700μm厚度的5mm×5mm晶圓的鏡面上。製備黏合膜，其尺寸是與藉切割晶圓所得之晶粒尺寸一樣多。隨後，具有晶粒結合膜之晶圓晶粒在130℃下被連結至SUS板基底上，且彼在150℃下固化30分鐘。其次，使用組織分析儀(Texture Analyzer)測量強度，同時在180℃下以0.1 mm/秒速度延伸晶圓晶粒，藉此評估在高溫下之切變強度。
由以上方法所得之結果已在以下表1中摘述。
由以上表1可以見到：本發明之黏合膜因其優越之彈性而顯出低的毛邊發生率，同時顯現出優越之黏合性。特別地，在實例1及2(二者在剛塗覆後顯現出12%及8%之凝膠含量)中，維持在高溫下之優越彈性及黏合性，以及熱塑性樹脂的低的玻璃轉換溫度。在比較性實例1(其中凝膠含量是低的)中，因低的玻璃轉換溫度，在高溫下之黏合性是良好的；然而，因其低的彈性，毛邊常發生。另外，預期：因在高溫下所減少之切變強度，在封裝方法期間常引起例如晶粒切割移動的問題。在比較性實例2(其中凝膠含量太高)的情況中，雖然毛邊發生率相當低，黏合性因過高之玻璃轉換溫度而變差；且預期：因其過高之凝膠含量，電路填充性會降低。
1．．．半導體晶片
2．．．接線板
10．．．基底膜
20．．．黏合層
30．．．切割帶
40．．．黏合部分
50．．．基底膜
60．．．壓敏性黏合層
圖1是依本發明之一具體實例的黏合膜的橫截面視圖。
圖2及3是依本發明之一具體實例的切割晶粒結合膜的橫截面視圖。
圖4是依本發明之一具體實例的半導體裝置的橫截面視圖。
10．．．基底膜
20．．．黏合層

Claims (16)

  1. 一種環氧樹脂黏合組成物，包含(a)具有內交聯結構或內纏結結構之熱塑性樹脂、(b)環氧樹脂、及(c)硬化劑，其中，(b)環氧樹脂的含量相對於100重量份之(a)熱塑性樹脂為10至200重量份，以及(c)硬化劑的含量相對於(b)環氧樹脂之環氧當量的當量比例是0.4至2，其中該環氧樹脂黏合組成物滿足以下通式1：[通式1]X=5%至20%其中X是在110℃溫度下乾燥該環氧樹脂黏合組成物3分鐘後所測量之凝膠含量。
  2. 如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物，其中該凝膠含量是不少於5%且少於20%。
  3. 如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物，其中熱塑性樹脂在硬化前具有-30℃至50℃之玻璃轉換溫度。
  4. 如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物，其中(a)熱塑性樹脂具有100,000至2,500,000之重量平均分子量。
  5. 如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物，其中(a)熱塑性樹脂是單體聚合物，該等單體包含選自含縮水甘油基之單體、含羥基之單體、含羧基之單體及含腈基之單體的至少一種單體。
  6. 如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物，其中(b)環氧樹脂在硬化前具有50℃至100℃之軟化溫度。
  7. 如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物，其中(b)環氧樹脂具有180至1,000之環氧當量。
  8. 如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物，其中(b)環氧樹脂是一或多種選自甲酚酚醛清漆環氧樹脂類、雙酚A型酚醛清漆環氧樹脂類、酚酚醛清漆環氧樹脂類、4-官能環氧樹脂類、聯苯型環氧樹脂類、三酚甲烷型環氧樹脂類、烷基改質之三酚甲烷型環氧樹脂類、萘型環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂類及經二環戊二烯改質之酚型的環氧樹脂類者。
  9. 如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物，其中(c)硬化劑是一種具有100至1,000羥基當量之多官能酚樹脂。
  10. 如申請專利範圍第9項之環氧樹脂黏合組成物，其中(c)硬化劑具有50℃至150℃之軟化溫度。
  11. 如申請專利範圍第9項之環氧樹脂黏合組成物，其中多官能酚樹脂是選自雙酚A樹脂、酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚A酚醛清漆樹脂、酚芳烷樹脂、多官能酚醛清漆樹脂、二環戊二烯酚酚醛清漆樹脂、胺基三嗪酚酚醛清漆樹脂、聚丁二烯酚酚醛清漆樹脂及聯苯型樹脂之一或多者。
  12. 一種黏合膜，其包含基底膜；及黏合層，其形成在該基底膜上且包含如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏 合組成物的固化產物。
  13. 如申請專利範圍第12項之黏合膜，其中該黏合層厚度為5μm至200μm。
  14. 一種切割晶粒結合膜，其包含切割帶；及黏合部分，該黏合部分形成在切割帶上且包含如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物的固化產物。
  15. 一種半導體晶圓，其中如申請專利範圍第14項之切割晶粒結合膜的黏合部分連結至該晶圓之一側，且該切割帶固定在晶圓環框上。
  16. 一種半導體裝置，其包含：線路板；黏合層，其連結至該線路板之晶片安裝側且包含如申請專利範圍第1項之環氧樹脂黏合組成物的固化產物；及安裝在該黏合層上之半導體晶片。
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