[发明专利]临时粘合

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，且更特别涉及将半导体晶片临时粘合到衬底上。

背景技术

在许多制造领域，待加工(处理)的部件必须被临时附着于另一个工作台或支撑件上。例如，在半导体器件制造中，在各种制造步骤中经常需要支撑半导体晶片。要求更薄的芯片封装促使了半导体制造商生产更薄的半导体晶片。为了允许晶片的背面进行研磨，通过临时粘接包含有源器件的半导体晶片的前面到承载物(支撑件)，这种薄化被典型的实现。同样，薄化的晶片也必须经受进一步的加工处理，例如金属化、清洁、刻蚀，等等。在这些处理之后，薄化的晶片必须从承载物上脱离(脱粘)。如果临时粘接剂对晶片粘合的太牢，在从承载物上分离时，晶片可能受到损坏，例如破裂，或粘合特征变形。作为选择，临时粘接剂可缺少足够的块体强度(bulk strength)并在分离之后保持在晶片的有源表面和衬底两者之上，分离之后需要额外的清洗或刻蚀步骤。

传统的用在半导体器件中的临时粘合粘接剂是热塑性粘接剂或交联粘接剂之一。热塑粘接剂具有的优势是残留的粘接剂可通过溶剂清洗容易地去除。热塑性粘接剂的主要问题是当加热时它们变软，这限制了它们在特定用途中的使用。交联粘接剂通过溶剂清洗并不容易被去除且在脱粘工序期间或之后特别地要通过剥离去除。这种剥离步骤要求交联粘接剂在室温下具有一定的柔软度。不幸地，这种室温下的柔软度是有问题的，因为它为在研磨工序之后获得均匀的晶片厚度提供了挑战。

2012年10月25日申请的美国专利申请13/661,025解决了多个上面描述的问题。这个专利申请披露了在半导体晶片的有源(器件)侧和承载物的附着面之间设置临时粘合组合物层的工艺，该临时粘合组合物包括可固化粘接剂材料和剥离添加剂；接着通过固化粘接材料以提供设置在半导体晶片的有源侧 (active side)和衬底承载物附着表面之间的临时粘合层；其中邻近衬底承载物附着面的临时粘合层包括相对低数量的剥离添加剂，而邻接半导体晶片有源侧的临时粘合层包括相对高数量的剥离添加剂。粘接材料固化后，剥离添加剂相向半导体晶片的有源面分离，使得在室温下低压力机械脱粘。当在半导体晶片的器件侧的互连特征的高度和密度增加时，为了在器件晶片表面提供足够厚度的剥离层，存在这些临时粘合组合物中的剥离添加剂的量也必须增加。但是，某些剥离添加剂(例如包含环氧乙烷的聚合物)在使用的粘接材料中具有有限溶解度，这使得这种具有更高和更密集的互连特征的处理的使用更具挑战。

因此，工业上需要的暂时粘合粘接剂相比于现有粘合粘接剂易于应用，残余物容易被去除，不会使得晶片的有源侧发生变形，能够在更高温度操作下使用，并可与增加了高度和密度的互连特征一起使用。

发明内容

本发明提供一种将半导体晶片到可剥离的附着到支撑衬底的方法，包括：(a)提供具有前侧和后侧的半导体晶片；(b)提供具有附着面的支撑衬底；(c)布置包括可固化粘接剂材料、剥离添加剂和增容剂(compatibilizer)的临时粘合组合物在半导体晶片的前侧和支撑衬底的附着面之间；和(d)固化粘接剂材料以在半导体晶片的前侧和支撑衬底的附着面之间形成临时粘合剂层；其中邻近支撑衬底的附着面的临时粘接剂层包含相对较少数量的剥离添加剂而邻近半导体晶片前侧的临时粘接剂层包含相对较多数量的剥离添加剂。

同时由本发明提供的结构包括：具有前侧和后侧的半导体晶片；具有附着面的支撑衬底；布置在半导体晶片的前侧和支撑衬底的附着面之间的临时粘合层；其中临时粘合层包括固化的粘接剂材料、增容剂和剥离添加剂；其中邻近支撑衬底的附着面的临时粘接剂层包含相对较少数量的剥离添加剂而邻近半导体晶片前侧的临时粘接剂层包含相对较多数量的剥离添加剂。优选地，增容剂并不形成分离相并基本保留在固化的粘接剂材料中。

进一步，本发明提供一种临时粘合剂组合物，包括可固化粘接剂材料、剥离添加剂和增容剂。这种临时粘合剂组合物可以是溶液或乳剂，且优选是溶液。剥离添加剂在执行固化粘接剂材料的情况时不可固化。选择剥离添加剂，使它能够被溶解或分散在未固化的粘接剂材料中，但是在粘接剂材料固化期间 相分离。增容剂在执行固化粘接剂材料的情况时不可固化，且选择增容剂使它能增加被溶解或分散在粘接剂材料中的剥离添加剂的数量。