专利名称：使用包含粘合增进剂的混合物来涂覆半导体衬底的方法
技术领域：
本发明总体上涉及粘合增进剂和涂覆技术。
背景技术：
在具有施加的单一涂覆材料的较简单的应用(诸如涂覆到硬木地板材料的聚亚安酯)到具有许多层的更复杂施加的应用之间，涂覆技术应用具有多种变化。半导体工业依靠涂覆工艺制造具有特殊化学或物理特性的复杂顺序涂层的产品。用在标准半导体芯片处理协议中的多层涂覆物一般形成独立的绝缘层、半导体层以及传导层，以便于制造微型电子元器件，诸如电容器和晶体管。为了获得期望的特性，当顺序涂覆每层涂覆物时，这些多层涂覆物通常需要特定的固化时间和环境。
如果制造一种产品需要太多步骤的话，则例如用在半导体加工工艺中的连续涂覆制造工艺将遇到低效率和质量控制的问题。更具体地说，在挠性片材或材料卷被自动引导以通过一系列制造步骤的情况下，可能难于在诸如卷装进出或基于幅片(web-based)制造的生产状态中执行固化步骤。在这些类型的制造状态下，每个固化步骤都要求材料在等待区或存储器中耗费大量时间，同时对被固化的区域进行适当的处理。因此，附加的固化或制造步骤可能在设备和材料方面需要更大的投资，并且还可能导致更长的制造时间。
发明内容
提供了一种使用涂覆材料来涂覆半导体衬底的方法，其包括以下步骤将粘合增进剂与涂覆材料相混合，并且将该混合物施加到半导体衬底材料上。本发明还包括使用涂覆材料来涂覆半导体衬底的装置，其包括用于将粘合增进剂与涂覆材料混合的装置以及用于将粘合增进剂与涂覆材料的混合物施加到半导体衬底上的装置。
图1是依照本发明一个实施例所执行的步骤的流程图；图2A是涂覆到半导体衬底上的涂覆物的型面图；图2B是被涂覆到半导体衬底上的涂覆物的放大型面图，其中示出了形成于其中的接触角；
图3是依照本发明的一个实施例将涂覆物涂覆到半导体衬底上的方法的侧视图；以及图4是依照本发明的一个实施例所形成的多层产品的型面图。
具体实施例方式
涂覆技术广泛地用在制造业中，从涂覆于成品的油漆涂层到需要复杂分层系统的半导体加工工艺。作为简单实施例，涂覆技术能够将涂覆材料施加到半导体衬底材料上，并且在两种材料之间达到预期的粘合程度。通常该涂覆工艺需要两个独立的步骤，一个步骤需要将粘合增进剂施加到半导体衬底上，以及，接着将涂覆层施加到被处理的半导体衬底上。涂覆材料和/或半导体衬底材料可为同质的或不同质的化学成分。
图1是依照本发明一个实施例所执行的步骤的流程图。一般地，该方法包括一系列步骤四个选择步骤101、102、103和104、接下来的混合步骤105和涂覆步骤106。选择步骤101-104选择成品的期望特性和制造成品所需的材料。在四个选择步骤101-104之后，步骤105限定了将步骤104中所确定的粘合增进剂与步骤103中所确定的涂覆材料相混合。在步骤106中，步骤105中所产生的混合物被涂覆到所选择的半导体衬底上，并且如果需要的话，在步骤107中使涂覆的混合物固化。
具体地，在步骤101中，选择本发明的成品所需的涂覆特性。例如，在步骤101中，可根据涂覆物的功能来选择具有保护特性的涂覆物，以保护在下面的半导体衬底免受损坏。在其它例子中，在步骤101中可选择用于特定的电特性(诸如绝缘性能)或者用于为衬底提供有吸引力的精加工的美观特性的涂覆物。
步骤102确定适用于本发明的半导体衬底材料。半导体衬底包括在某些条件下为导电体的材料，诸如当施加电场或磁场时。半导体衬底还可将半导体材料与不用作半导体的材料相结合。标准半导体衬底可包括同质的和不同质的材料，诸如金属、塑料、非金属、玻璃或陶瓷。更具体地，诸如硅、二氧化硅、氮化硅和铝化合物的半导体衬底可用在本发明的实施例中。在本发明的其它实施例中，使用挠性硅半导体衬底，例如挠性的涂覆有硅的幅片。在图1所示的优选实施例中，所选择的衬底为通常在半导体制造中的半导体衬底。应该注意的是，其它许多衬底也适合于结合本方法使用。
在步骤103中，确定了一种液体涂覆材料。合适的涂覆材料的具体例子为涂覆剂、感光聚合物、光敏引发剂、丙烯酸树脂、聚氨酯、胶水、墨水、粘合剂和涂料。液体涂覆材料可为单化合物或组合物，或者液体涂覆材料可为两种或多种化合物或组合物的同质或不同质的溶液。在一个实施例中，涂覆材料可由聚亚氨酯、丙烯酸盐和诸如2，2-二甲氧基-1，2-二苯乙烷-1的光敏引发剂制成。在一个优选实施例中，涂覆材料可以是由Norland Products制造的感光聚合物NOA83H。NOA83H包含在溶液中的巯基酯。然而，应该注意的是，其它许多的涂覆物也适合于结合本方法使用。
在步骤104中，确定了与步骤102中所确定的半导体衬底和步骤103中所确定的涂覆材料都相容的粘合增进剂。相容的粘合增进剂与步骤103中所确定的液体涂覆材料是可混溶的并保持或增强涂覆材料的期望特性。可从很多种材料和化合物中选择粘合增进剂，所述材料和化合物包括(但不局限于)有机硅烷、丙烯酸和环氧树脂。在一个实施例中，所选择的粘合增进剂是以与涂覆材料分开的方式施加的。优选实施例使用VM-652作为所选择的粘合增进剂。由HD Microsystems制造的VM-652包含一种在有机溶液中的α-氨基丙基三乙氧基硅烷。
可根据粘合增进剂的增强所选择的半导体衬底材料相对于所选择涂覆材料的可润湿性的能力来确定粘合增进剂选择标准。可润湿的半导体衬底材料能够使得液体涂覆材料平均地且均匀地在半导体衬底上扩散，这是利用该方法的许多应用中的所要求的特性。
图2A是涂有涂覆混合物202的半导体衬底201的型面图。图2B是涂有涂覆混合物202的半导体衬底201的放大型面图。半导体衬底相对于涂覆的液体涂覆物的可润湿性与接触角203是成比例的，该接触角203是由半导体衬底201的表面与液相的涂覆物202的表面形成的。通常，可润湿的表面与被施加的液体涂覆物形成小的接触角203，并且在步骤4中选择粘合增进剂，以便当与液体涂覆物相混合时使得衬底-涂覆物的接触角203最小化。
再参照图1，在步骤105中，使步骤103中所确定的液体涂覆物与步骤104中所确定的粘合增进剂相混合。该混合物也可包括多种有机和无机溶剂中的任意一种，所述溶剂诸如水、酒精、醚、酮或烃。可采用多种混合技术来混合液体涂覆物和粘合增进剂，该混合技术包括(但不局限于)诸如机械搅动、摇动、或搅拌的方法。然而，图1中所涉及的实施例通过搅动的方法将液体涂覆物与粘合增进剂相混合，以便于获得涂覆物与粘合增进剂的同质混合物或胶体。
在步骤106中，步骤105中所形成的混合物被施加到步骤102中所确定的半导体衬底上。本方法涉及多种施加方法，所述方法包括以下步骤，诸如将混合物倾注、散布、喷洒、挤压或涂抹到半导体衬底上。也可将半导体衬底浸没在该混合物中。本方法还涉及特定施加方法，该方法包括(但不局限于)计量杆或棒、凹版印刷涂覆技术、幕涂、间隙涂覆(gap coating)或幅片涂覆的使用。可在广范围的环境条件下进行涂覆工艺，所述环境条件例如包括真空、高温或低温，或者低颗粒或加压环境。在一个实施例中，使用旋涂技术将步骤105中所形成的混合物涂覆到步骤102中所选择的半导体衬底上。
在步骤107中，所涂覆的混合物经受固化步骤。在图1所涉及的实施例中，可将涂覆的混合物暴露于紫外光源中，该紫外光源可使涂覆混合物中所包含的感光聚合物的聚合。在其它实施例中，固化步骤可使用与紫外光不同波长的光源，或者可使用加热或冷却方法以使涂覆的混合物固化。某些涂覆混合物可能不需要步骤107中的固化。
图3示出了用于将来自于步骤105的混合物涂覆到步骤102中所选择的半导体衬底上的旋涂技术的使用。在优选实施例中使用旋涂方法作为将涂覆材料与粘合增进剂的混合物施加到半导体衬底上的方法。半导体衬底301可为圆盘状的，但是也可根据绕着垂直轴旋转的稳定能力采用各种形状的半导体衬底。可使用涂覆器喷嘴303将混合物302施加到旋转的半导体衬底上。可以在各种不同的旋转速度下旋转半导体衬底301；标准范围为从10转/分钟到10,000转/分钟。
图4是示出了本发明示范性最终产品的横截面，其中示出了涂覆四层的半导体衬底401。在优选实施例中，层402为包括与粘合增进剂相混合的聚酰亚胺的涂覆物层。根据本发明所期望的产品，层403、404和405的数量和成分可以变化，并且可包括具有特定物理特性的层，诸如绝缘层、导电层、半导体层、电介质层或保护层。应该注意的是，如图4中所示的，可使用该方法将多层涂覆到半导体衬底上，或者可使用该方法涂覆单层涂覆材料。
总之，本发明提供了一种使用最少量独立步骤将涂覆材料涂覆到半导体衬底材料上的方法。应该注意的是，可利用本领域存在的各种组件和工具容易地执行本发明。然而，虽然已参照具体实施例描述了本发明，但是应该理解的是，在没有脱离本发明实质和范围的基础上，也可使用其它备选实施例和执行方法或变型。例如，虽然本发明涉及的是电子元器件(诸如集成电路)制造的具体应用上，但是本发明同样适用于其它装置以及适用于需要用粘合增进剂涂覆的涂覆物的大范围的表面上。
权利要求
1.一种使用涂覆材料(202)来涂覆半导体衬底材料(201)的方法，所述方法包括将粘合增进剂与涂覆材料(105)相混合；以及将该混合物施加到所述半导体衬底材料(106)上。
2.依照权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括选择一与该半导体衬底材料和涂覆材料(104)都相容的粘合增进剂。
3.依照权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括选择最终产品(101)所要求的特性；以及选择半导体衬底材料(102)和涂覆材料(103)，以提供所述特性。
4.依照权利要求3所述的方法，其特征在于，其还包括选择一与所述半导体衬底材料和所述涂覆材料(104)都相容的粘合增进剂。
5.依照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底材料是挠性幅片。
6.依照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂覆材料包括聚氨酯、丙烯酸酯和光引发剂。
7.一种用于涂覆半导体衬底的方法，所述方法包括将涂覆材料与粘合增进剂相混合以制造涂覆混合物(105)；以及将所述混合物施加到半导体衬底(106)上。
8.依照权利要求7所述的方法，其特征在于，与所述涂覆材料相比，所述涂覆混合物具有改良的粘合特性。
9.一种涂有涂层的半导体衬底，所述半导体衬底包括半导体衬底(201)；以及包括粘合增进剂和涂覆到所述半导体衬底上的感光聚合物的涂覆混合物(202)。
10.一种涂覆半导体衬底的方法，所述方法包括将VM-652与NOA83H相混合以形成涂覆混合物；使用所述涂覆混合物对所述半导体衬底进行旋涂，以形成涂有涂层的半导体衬底(106)；以及使所述涂有涂层的半导体衬底处于紫外光源下，以便于使所述涂覆混合物(107)固化。
全文摘要
一种使用涂覆材料(202)来涂覆半导体衬底材料(201)的方法，该方法包括以下步骤将粘合增进剂与涂覆材料(105)相混合；以及将该混合物施加到半导体衬底材料(106)上。本发明还包括用于将粘合增进剂与涂覆材料相混合的装置以及用于将粘合增进剂与涂覆材料的混合物施加到半导体衬底上的装置。
文档编号C09D175/04GK1453822SQ0312015
公开日2003年11月5日 申请日期2003年3月10日 优先权日2002年4月26日
发明者A·H·简斯, P·梅 申请人:惠普公司