[发明专利]用于3D IC应用的可激光释放粘结材料

说明书

提供了新型的基于热塑性聚羟基醚的组合物，其用作用于暂时性粘结和激光脱粘工艺的可激光释放的组合物。本发明组合物可以使用各种UV激光脱粘，几乎不留残渣。由这些组合物形成的层具有良好的热稳定性，并且可溶于通常使用的有机溶剂(例如环戊酮)中。该组合物还可以用作RDL形成的堆积层。

发明背景

相关申请

本申请要求于2017年12月22日提交的、题为“用于3D IC应用的可激光释放粘结材料”(LASER-RELASEABLE BONDING MATERIALS FOR 3-D IC APPLICATIONS)的美国临时专利申请系列号62/609,426的优先权，该文的全部内容通过引用纳入本文。

发明领域

本发明涉及可激光释放组合物，其用于用作暂时性晶片粘结工艺中的粘结组合物，或者用作在再分布层形成期间用作堆积层。

相关技术说明

临时性晶片粘结(TWB)通常涉及通过聚合粘结材料将器件晶片或微电子基材附着至载体晶片或基材的方法。在粘结后，器件晶片通常变薄至小于50μm，然后径向加工以在其背侧产生硅穿孔(through-silicon vias，TSV)、再分布层、粘结垫和其它电路特征件在背面加工过程中载体晶片支撑脆弱的器件晶片，由晶片操作和转移步骤产生的机械冲击和强机械作用力，如在用于将器件晶片变薄的晶片背面研磨过程中施加的力，所述背面加工可能需要在环境温度和高温(250℃)之间的重复循环。当所有的加工完成时，器件晶片通常附连在薄膜框上，然后从所述载体晶片上分离或脱粘，并在进一步操作之前进行清洁。

大部分TWB工艺在器件晶片和载体晶片之间使用一个或多个层。对于两层体系的示例，所述第一层是聚合物粘结材料。其本质可以是热塑性、热固性或光固化的。聚合粘结材料层通常厚10μm至120μm，更常见为厚50μm至100μm。第二层相对薄，通常小于2μm，并且存在以使得在加工之后能够容易地分离粘结的晶片对。薄层响应来自激光光源或其他光源的辐照，这使得所述层本身分解或相邻的聚合物粘结材料分解，导致结构中粘结完整性损失，使其无需施加机械作用力而分离。

现在，市场上的大部分暂时性粘结/脱粘平台聚焦多层结构，例如包括暂时性粘结层和释放层的双层系统。各层的涂覆和烘烤的多个步骤导致经营成本增加以及整个工艺的产量下降。不同的是，通过使用同时用作暂时性结合层和激光释放层的单一材料，可以实现成本的显著降低和产量的提高。

激光诱导的释放正成为一种流行的脱粘模式，并且材料可用于在紫外(例如248nm、308nm和355nm)到近红外(例如1064nm)范围的激光波长下工作。激光释放技术即使在大型板上，在释放过程中仍提供了高产量和低应力，高效的薄基材处理，并且易于施加。激光释放技术可在封装领域的不同应用中使用，例如临时粘结、扇出型晶圆级封装、层压、使用硅穿孔(TSV)的2.5D/3D集成、系统级封装(system-in-packaging，SiP)、封装体层叠(package-on-package，PoP)和其它异构集成基础设施。

发明概述

本发明广泛涉及暂时性粘结方法、再分布层形成方法以及通过这些方法形成的结构。在一个实施方式中，暂时性粘结方法包括：提供堆叠体，所述堆叠体包括第一基材、粘结层和第二基材。第一基材具有背表面和前表面。粘结层与前表面相邻，并且包括聚羟基醚。第二基材具有与粘结层相邻的第一表面。粘结层暴露于激光能量，以促进第一基材和第二基材的分离。

在其它实施方式中，本发明提供一种微电子结构，其包括具有背表面和前表面的第一基材。粘结层与前表面相邻，并且粘结层包括聚羟基醚。具有第一表面的第二基材与粘结层相邻，并且前表面和第一表面中的至少一个是器件表面。

在另一实施方式中，本发明方法包括在基材表面上形成堆积层。堆积层包括聚羟基醚，并且具有远离基材表面的上表面。第一再分配层形成于上表面上，并且，一个或多个附加的再分布层任选地形成于第一再分布层上。