晶片加工体、晶片加工用暂时粘着材料及薄型晶片的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种晶片（wafer)加工体、晶片加工用暂时粘着材料及薄型晶片的制 造方法，所述晶片加工体可以有效获得薄型晶片。
【背景技术】
[0002] 为了实现更高密度、大容量化，三维半导体构装是必不可少的。三维半导体构 装技术是指以下半导体制造技术：将一个半导体晶片（chip)薄型化，再一边利用硅通孔 (through silicon via，TSV)电极将此半导体晶片接线，一边渐渐积层成多层。为了实现此 项技术，需要以下步骤：通过对非电路形成面（又称作"背面"）进行磨削，将形成有半导体 电路的基板薄型化，并在背面上形成含有TSV的电极。以往，在硅基板的背面磨削步骤中， 在磨削面的相反侧粘贴有背面保护胶带，以防止磨削时损坏晶片。但是，此胶带是将有机树 脂薄膜用作基材，虽然具有柔软性，但强度和耐热性等不充分，并不适合进行TSV形成步骤 和背面上的配线层形成步骤等。
[0003] 因此，已提出一种系统，是通过将半导体基板隔着粘着层来接合于硅、玻璃等支撑 体上，而足以经受得住背面磨削、形成TSV和背面电极等的步骤。此时，将基板接合于支撑 体时的粘着层非常重要。此粘着层需要充分的耐久性以能够将基板无缝接合于支撑体并经 受得住后续步骤，而且需要最后可以轻易地将薄型晶片从支撑体上剥离。这样一来，从最后 进行剥离这一点来看，在本说明书中，将此粘着层称作暂时粘着层（或暂时粘着材料层）。
[0004] 作为过去公知的暂时粘着层及其剥离方法，已提出以下技术：通过对包含吸光性 物质的粘着材料照射高强度的光来分解粘着材料层，以便将粘着材料层从支撑体上剥离 (专利文献1);以及，将热熔性烃类化合物用作粘着材料，并在加热熔融状态下进行接合、 剥离（专利文献2)。前项技术存在以下问题：需要激光器等高额的装置，并且每1片基板 的处理时间变长等。此外，后项技术由于只通过加热即可控制，因而较为简便，但由于在超 过200°C的高温时的热稳定性不充分，因此应用范围较窄。而且，这些暂时粘着层也不适合 于高低差较大的基板形成均匀的膜厚、以及对支撑体的完全粘着。
[0005] 此外，已提出以下技术：将娃酮粘着剂（silicone adhesive)用于暂时粘着材料 层（专利文献3)。此技术是使用加成固化型硅酮粘着剂，将基板接合于支撑体上，剥离时浸 渍于会将硅酮树脂溶解或分解的化学药品，而将基板从支撑体上分离。因此，剥离需要非常 长的时间，难以实际地应用于制造工序中。
[0006] 鉴于上述问题，已提出以下技术：使用热塑性有机聚硅氧烷暂时粘着层与热固化 性改性硅氧烷聚合物暂时粘着层（专利文献4)。如果是此方法，由于暂时粘着层具有一定 程度的热工序耐受性，能够在高低差较大的基板上形成均匀的膜厚，因此对于TSV形成、晶 片背面配线步骤的步骤适应性较高，也容易剥离，但是在对超过300°C的高温的耐热性上存 在问题。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2004-64040号公报；
[0010] 专利文献2 :日本特开2006-328104号公报；
[0011] 专利文献3 :美国专利第7541264号公报；
[0012] 专利文献4 :日本特开2013-48215号公报。
【发明内容】
[0013] 本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种晶片加工体、晶片加工 用暂时粘着材料、以及使用它们的薄型晶片的制造方法，所述晶片加工体容易暂时粘着，并 且，能够在高低差较大的基板上形成均匀的膜厚，对于TSV形成、晶片背面配线步骤的步骤 适应性较高，化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD)的晶片热工序耐受性优异， 尤其是对超过300 C的激光退火处理等尚温热工序也具有耐受性，可以提尚薄型晶片的生 产性。
[0014] 为了实现上述目的，在本发明中，提供一种晶片加工体，其特征在于：所述晶片加 工体是在支撑体上形成暂时粘着材料层，并且将晶片积层在暂时粘着材料层上而成，所述 晶片的表面具有电路面且背面需要加工，并且，
[0015] 前述暂时粘着材料层是复合暂时粘着材料层，所述复合暂时粘着材料层具有以下 的两层结构：第一暂时粘着层，是由膜厚不足IOOnm的热塑性有机聚硅氧烷聚合物层（A)构 成，并且是以能够剥离的方式积层于前述晶片的表面；以及，第二暂时粘着层，是由热固化 性硅氧烷改性聚合物层（B)构成，并且是以能够剥离的方式积层于该第一暂时粘着层，并 且以能够剥离的方式积层于前述支撑体上。
[0016] 如果是这种晶片加工体，能够在高低差较大的基板上形成均匀的膜厚，对于TSV 形成、晶片背面配线步骤的步骤适应性较高，热工序耐受性也良好。尤其是，通过形成膜厚 不足IOOnm的热塑性有机聚硅氧烷聚合物层（A)，对于超过300°C的高温热工序，具体来说 暂时粘着材料层温度下直至400°C左右会显示良好的耐受性。这样可以提高薄型晶片的生 产性。
[0017] 此外，在本发明中，提供一种晶片加工用暂时粘着材料，其特征在于：所述晶片加 工用暂时粘着材料是用于将晶片暂时粘着于支撑体，所述晶片的表面具有电路面且背面需 要加工，并且，
[0018] 前述晶片加工用暂时粘着材料具备复合暂时粘着材料层，所述复合暂时粘着材料 层具有以下的两层结构：第一暂时粘着层，是由膜厚不足IOOnm的热塑性有机聚硅氧烷聚 合物层（A)构成，并且是以能够剥离的方式积层于前述晶片的表面；以及，第二暂时粘着 层，是由热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)构成，并且是以能够剥离的方式积层于该第一 暂时粘着层，并且以能够剥离的方式积层于前述支撑体上。
[0019] 如果是这种晶片加工用暂时粘着材料，那么晶片与支撑体容易暂时粘着，并且，也 能够在高低差较大的基板上形成均匀的膜厚，对于TSV形成、晶片背面配线步骤的步骤适 应性较高，热工序耐受性也良好。尤其是，通过形成膜厚不足IOOnm的热塑性有机聚硅氧烷 聚合物层（A)，对于超过300°C的高温热工序也显示良好的耐受性。这样可以提高薄型晶片 的生产性。
[0020] 上述情况下，前述第一暂时粘着层的膜厚不足100nm，更优选为1~80nm。
[0021] 如果是这种膜厚，那么对于超过300°C的高温热工序，显示出进一步良好的耐受 性。
[0022] 此外，上述情况下，优选为，前述热塑性有机聚硅氧烷聚合物层（A)是非反应性有 机聚硅氧烷层，所述非反应性有机聚硅氧烷层含有99. 000~99. 999摩尔％的以R11R12SiOv2 表示的硅氧烷单元（D单元）、1. 000~0. 001摩尔％的以R13R14R15SiOl72表示的硅氧烷单元 (M单元）、以及0. 000~0. 500摩尔％的以R16SiOv2表示的硅氧烷单元（T单元），其中， R11、R12、R13、R14、R15、R 16各自表示无取代或取代的1价烃基，并且重均分子量为200, 000~ 1，000, 000,并且，分子量为740以下的低分子量成分为0. 5质量％以下。
[0023] 如果是这种热塑性有机聚硅氧烷聚合物层（A)，那么粘着性、耐热性优异，因而优 选。
[0024] 进一步，上述情况下，优选为，前述热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)是组合物 的层，所述组合物是相对于含硅氧烷键聚合物100质量份，含有0. 1~50质量份的选自 氨基缩合物、三聚氰胺树脂、尿素树脂、酚类化合物及环氧化合物中的任意1种以上作为 交联剂，所述含硅氧烷键聚合物是具有由下述通式（1)表示的重复单元且重均分子量为 3, 000~500, 000,所述氨基缩合物、三聚氰胺树脂、尿素树脂是经福尔马林或福尔马林-醇 类改性，所述酚类化合物在1分子中平均具有2个以上羟甲基或烷氧羟甲基，所述环氧化合 物在1分子中平均具有2个以上环氧基；
[0026] 式⑴中，R1~R4表示可相同或不同的碳原子数1~8的1价烃基；此外，m是 1~100的整数，B是正数，A是0或正数；X是由下述通式（2)表示的2价有机基团，
[0028] 式（2)中，Z是选自下述基中的任一种的2价有机基团，
[0029]
[0030] N是0或I ;此外，R5、R6分别是碳原子数1~4的烷基或烷氧基，可以彼此相同或 不同；k是0、1、2中的任一者。
[0031] 如果是这种热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)，那么耐热性更为优异，因而优选。
[0032] 进一步，上述情况下，优选为前述热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)是以下组合 物的层，所述组合物是相对于含硅氧烷键聚合物100质量份，含有0. 1~50质量份的选自 酚类化合物及环氧化合物中的任意1种以上作为交联剂，所述含硅氧烷键聚合物是具有由 下述通式（3)表示的重复单元且重均分子量为3, 000~500, 000,所述酚类化合物在1分子 中平均具有2个以上酚基，所述环氧化合物在1分子中平均具有2个以上环氧基；
[0034] 式⑶中，R1~R4表示可相同或不同的碳原子数1~8的1价烃基；此外，m是 1~100的整数，B是正数，A是0或正数；并且，Y是由下述通式（4)表示的2价有机基团，
[0036] 式（4)中，V是选自下述基中的任一种的2价有机基团，
[0038] p是0或1 ;此外，R' R8分别是碳原子数1~4的烷基或烷氧基，可以彼此相同或 不同；h是0、1、2中的任一者。
[0039] 如果是这种热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)，那么耐热性更为优异，因而优选。
[0040] 进一步，上述情况下，优选为在前述热塑性有机聚硅氧烷聚合物层（A)上积层有 前述热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)的状态下，将前述聚合物层（A)和前述聚合物层（B) 剥离时，热固化后的揭膜剥离力，以宽25mm的试片的180°揭膜剥离力计，为Igf以上且 50gf以下。
[0041] 如果是具有这种揭膜剥离力的热塑性有机聚硅氧烷聚合物层（A)，那么在对晶片 进行磨削时不用担心晶片会产生偏移，容易将晶片剥离，因而优选。
[0042] 进一步在本发明中，提供一种薄型晶片的制造方法，其特征在于包含以下步骤：
[0043] 步骤（a)，是在将晶片的电路形成面隔着复合暂时粘着材料层来接合于支撑体时， 在真空下将形成有热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)的支撑体与形成有聚合物层（A)的附 有电路的晶片进行贴合，所述晶片的表面具有电路形成面且背面具有非电路形成面，所述 复合暂时粘着材料层是由上述本发明的晶片加工体中所使用的前述热塑性有机聚硅氧烷 聚合物层（A)及前述热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)构成；
[0044] 步骤（b)，是使前述聚合物层⑶热固化；
[0045] 步骤（C)，是对与前述支撑体接合的前述晶片的非电路形成面进行磨削或研磨；
[0046] 步骤（d)，是对前述晶片的非电路形成面实施加工；以及，
[0047] 步骤（e)，是将前述支撑体和积层于前述支撑体上的前述热固化性硅氧烷改性聚 合物层（B)在成为一体的状态下从实施前述加工后的晶片剥离。
[0048] 如果是这种薄型晶片的制造方法，那么通过将本发明中具有两层体系的暂时粘着 材料层用于晶片和支撑体的接合，可以使用此暂时粘着材料层来容易制造具有通孔电极结 构和凸块连接结构的薄型晶片。此外，如果根据这种剥离步骤，那么可以将支撑体从实施加 工后的晶片容易剥离。进一步，通过在真空下将形成有聚合物层（B)的支撑体与形成有聚 合物层㈧的附有电路的晶片贴合，可以在不受附有电路的晶片的表面状态影响的情况下 以旋涂法形成聚合物层（B)，并可以实施贴合。
[0049] 进一步在本发明中，提供一种薄型晶片的制造方法，其特征在于包含以下步骤：
[0050] 步骤（a)，是在将晶片的电路形成面隔着复合暂时粘着材料层来接合于支撑体时， 在真空下将附有电路的晶片与前述支撑体进行贴合，所述晶片的表面具有电路形成面且背 面具有非电路形成面，所述复合暂时粘着材料层是由上述本发明的晶片加工体中使用的前 述热塑性有机聚硅氧烷聚合物层（A)及前述热固化性硅氧烷改性聚合物层（B)构成，所述 附有电路的晶片在前述电路形成