一种防护紫外激光损伤晶圆的临时键合胶材料的制作方法

本发明涉及胶粘剂技术领域，尤其涉及一种用于薄晶圆加工的防护紫外激光损伤晶圆的临时键合胶材料。

背景技术：

近年来，随着摩尔定律接近极限，先进封装技术作为超越摩尔时代技术发展的核心方向得到了快速的发展，各种先进封装工艺平台和方法涌现出来，无一例外的都朝着更小、更薄、更多功能和更低的成本方向努力。

临时键合/解键合作为薄晶圆拿持技术的主体，通过临时键合胶材料的作用，将器件晶圆固定在承载晶圆上，利用承载晶圆来为薄晶圆提供足够的机械支撑力，增加薄晶圆的机械韧性，保证器件晶圆能够顺利安全地完成后续工艺制程，如光刻、刻蚀、钝化、电镀及回流焊等。在封装技术快速发展的当下，临时键合/解键合已经得到大力发展并广泛运用到了晶圆级封装(wlp)领域，比如pop层叠封装、扇出型(fan-out)封装、硅通孔(tsv)技术下的2.5d/3d封装。

临时键合材料发展经历了3～4代，最主要区别是其各自的解键合的方式不同，其中最新一代的基于紫外激光解键合的临时键合材料系统为激光释放材料(lrl)和临时键合材料(tbl)共同搭配使用。该临时键合材料系统适用于诸如siinterposer,ewlb,fan-in,fan-out,2.5d/3d等行业领先的先进封装工艺平台。完成所有制程后，激光释放材料可被308nm/355nm紫外激光照射发生光化学反应，与临时键合材料分解失去粘性，并最终实现薄晶圆的高效、室温、低应力分离，解键合效率极高，被广泛使用。但是对于某些特殊材质的晶圆，例如陶瓷等对激光敏感的晶圆使用该临时键合系统时，紫外激光穿透临时键合胶材料层并破坏晶圆本体；另一方面，较大的激光能量对激光释放层作用完之后，仍有可能穿透临时键合胶层直接作用于芯片表面损伤芯片，因此需要开发一种防护紫外激光损伤晶圆的临时键合胶材料。

在现有的基于紫外激光解键合的临时键合材料系统中，解决上述不足的方法是改善激光释放层对紫外激光的吸收能力，尽可能的降低紫外激光穿透激光释放层，例如cn110295026a专利中就是在激光释放材料聚酰亚胺中通过加入炭黑二氧化硅等吸光材料增加激光释放层的吸光度；cn110396371a也是在激光释放层中加入遮色材来达到目的。但是这种方法并不十分保险，一般情况下激光释放层都是厚度为纳米级别的薄层，虽然材料本身对激光的吸收度高但受限于膜厚的限制，仍然有可能发生激光穿透的情况，因此本专利将目标转移到临时键合胶层，通过提高临时键合胶的紫外激光吸光度来更好的保护晶圆表面免收损伤。

技术实现要素：

为了解决在紫外激光解键合的临时键合材料系统中，紫外激光作用于激光释放层时，激光穿透临时键合胶层并损伤晶圆表面的问题，本发明通过提高临时键合胶层的紫外激光吸光度，降低紫外激光透过率来更好的保护晶圆表面免收损伤，提供了一种防护紫外激光损伤晶圆的临时键合胶材料。

本发明的技术方案如下：

一种防护紫外激光损伤晶圆的临时键合胶材料，所述临时键合胶材料由以下重量份数的原料制成：25-45份聚合物基体树脂，0-5份增粘树脂，0.2-2份耐高温抗氧剂，0-0.3份流平剂，0.2-5份吸光材料，0-5份反光材料，55-75份溶剂。通过体系中的紫外吸光材料和反光材料的作用，避免紫外激光穿透临时键合胶层从而保护了器件晶圆表面。

进一步的，所述的吸光材料包括uv吸收剂和炭黑中的一种或两种，所述uv吸收剂包括但不限于水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类紫外吸收剂，所述炭黑粒径为500nm以下。

其中，水杨酸酯类uv吸收剂包括单苯甲酸间苯二酚酯、水杨酯苯酯等；苯酮类uv吸收剂包括2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等；苯并三唑类uv吸收剂包括2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑、2-(2-羟基-3,5双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯骈三唑、2-(2'-羟基-4'-苯甲酸基苯基)-5氯-2h-苯并三唑等；取代丙烯腈类uv吸收剂2-氰基-3,3-二苯基-2-丙烯酸-2-乙己酯等、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯；包括；三嗪类紫外吸收剂uv吸收剂包括2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚、2-(4，6-二苯基-1,3,5-三嗪-2)-5-正己烷氧基苯酚等。

进一步的，所述的反光材料包括二氧化硅和玻璃粉中的一种或两种，所述反光材料粒径为500nm以下。

进一步的，所选聚合物基体树脂为乙烯-丙烯共聚物，乙烯-丙烯-降冰片烯共聚物，乙烯-降冰片烯共聚物中的一种或两种或三种。

进一步的，所选溶剂为十二烯、环己烷、甲基环己烷、蒎烯、苎烯、柠檬烯、双戊烯、均三甲苯、对甲基异丙苯、双环己烯、环十二烯、1-叔丁基-3,5-二甲基苯、丁基环己烷、环辛烷、环庚烷、甲基乙基酮、环戊酮中的一种或多种。

进一步的，所选增粘树脂为酯化松香，所述酯化松香包括但不限于季戊四醇松香酯、松香甘油酯、松香改性酚醛树脂、松香改性二甲苯甲醛树脂中的一种或两种；

进一步的，所选抗氧剂为复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类主抗氧剂，亚磷酸酯类辅助抗氧剂，硫醚类辅助抗氧剂组成，所述受阻酚类主抗氧剂：亚磷酸酯类辅助抗氧剂：硫醚类辅助抗氧剂的重量比为1：(0.1-1)：(0.1-1)的复合抗氧剂。

更进一步的，所选受阻酚类主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)或3,9-双[2-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)-丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷(抗氧剂ga-80)中的一种或两种。

更进一步的，所选亚磷酸酯类辅助抗氧剂为双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯或2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)异辛烷氧基亚磷酸酯(抗氧剂hp-10)中的一种或两种；

更进一步的，所选硫醚类辅助抗氧剂为3-(十二烷硫基)丙酸-2,2-双[[3-(十二烷硫基)-丙酰氧基]甲基]-1,3-丙二醇酯(抗氧剂412s)或硫代二丙酸双十二烷酯中的一种或两种；

进一步的，所选流平剂为聚酯改性硅氧烷类流平剂或聚醚改性硅氧烷流平剂或芳烷基改性硅氧烷类流平剂中的一种。

上述防护紫外激光损伤晶圆的临时键合胶材料的制备方法，将25-45份的聚合物基体树脂，0-5份的增粘树脂，0.2-2份的抗氧剂，0-0.3份的流平剂、0.2-5份吸光材料，0-5份反光材料，加入55-75份溶剂中，使用机械搅拌的方式将上述溶液分散均匀，转速500-3000rpm，搅拌时间0.5h-8h。

搅拌完成后使用球磨机进行球磨分散0.5-5h，再使用5um以下滤芯过滤。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、减少了激光释放材料对吸收紫外激光并防护紫外激光损伤晶圆表面的压力，激光释放的工艺参数范围更加宽泛；

2、在临时键合材料中添加紫外吸光材料，穿透激光释放层材料的紫外激光被其吸收，紫外激光无法到达器件晶圆表面或到达器件表面的紫外激光能量不足以损伤表面，保护了器件晶圆；

3、在临时键合材料中添加紫外反光材料，穿透激光释放层材料的紫外激光被其反射回激光释放层，紫外激光无法到达器件晶圆表面或到达器件表面的紫外激光能量不足以损伤表面，保护了器件晶圆，同时，反射回激光释放层的紫外激光进一步作用于激光释放材料，使解键合更加充分；

本发明通过体系中的紫外吸光材料或吸光材料和反光材料的作用，避免紫外激光穿透临时键合胶层从而保护了器件晶圆表面，可有效防止紫外激光透过临时键合材料损伤器件晶圆表面。

附图说明

图1为基于紫外激光解键合的载片晶圆/器件晶圆临时键合对的截面图；

图2为实施例和对比例得到的临时键合材料对不同波长的光波的透过率；

图3为使用对比例1键合胶的器件晶圆/载片晶圆键合对经过紫外激光解键合后的显微镜图；

图4为使用实施例1键合胶的器件晶圆/载片晶圆键合对经过紫外激光解键合后的显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图1-4，通过具体实施方式例对本发明进行详细描述。本发明的范围并不受限于该具体实施方式。

实施例1：

将10重量份的乙烯-丙烯共聚物、15重量份的乙烯-降冰片烯共聚物、1重量份的季戊四醇松香酯，0.5重量份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，0.1重量份的双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯，0.1重量份的3-(十二烷硫基)丙酸-2,2-双[[3-(十二烷硫基)-丙酰氧基]甲基]-1,3-丙二醇酯(抗氧剂412s)，0.3重量份的聚醚改性硅氧烷流平剂，0.2份的uv吸收剂2-(2-羟基-3，5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑，2份的炭黑；分批次加入75重量份的苎烯溶剂中，以1500rpm的转速机械搅拌4h，当上述原料充分搅拌均匀后，使用球磨机进行球磨分散2h，使用5um滤芯过滤，静置脱气，密封保存。

实施例2：

将10重量份的乙烯-丙烯-降冰片烯共聚物、15重量份的乙烯-降冰片烯共聚物、1.5重量份的季戊四醇松香酯，0.25重量份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，0.05重量份的双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯，0.05重量份的3-(十二烷硫基)丙酸-2,2-双[[3-(十二烷硫基)-丙酰氧基]甲基]-1,3-丙二醇酯(抗氧剂412s)，0.1重量份的聚醚改性硅氧烷流平剂，0.2份的uv吸收剂2-(2-羟基-3，5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑，分批次加入75重量份的甲基环己烷溶剂中，以1500rpm的转速机械搅拌4h，当上述原料充分搅拌均匀后，使用球磨机进行球磨分散2h，使用5um滤芯过滤，静置脱气，密封保存。

实施例3：

将10重量份的乙烯-丙烯共聚物、15重量份的乙烯-丙烯-降冰片烯共聚物、1重量份的季戊四醇松香酯，0.5重量份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，0.1重量份的双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯，0.1重量份的3-(十二烷硫基)丙酸-2,2-双[[3-(十二烷硫基)-丙酰氧基]甲基]-1,3-丙二醇酯(抗氧剂412s)，0.3重量份的聚醚改性硅氧烷流平剂，0.2份的uv吸收剂2-(2-羟基-3，5-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑，2份二氧化硅，分批次加入75重量份的对甲基异丙苯溶剂中，以1500rpm的转速机械搅拌4h，当上述原料充分搅拌均匀后，使用球磨机进行球磨分散2h，使用5um滤芯过滤，静置脱气，密封保存。

对比例1：

将10重量份的乙烯-丙烯共聚物、15重量份的乙烯-降冰片烯共聚物、1重量份的季戊四醇松香酯，0.5重量份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，0.1重量份的双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯，0.1重量份的3-(十二烷硫基)丙酸-2,2-双[[3-(十二烷硫基)-丙酰氧基]甲基]-1,3-丙二醇酯(抗氧剂412s)，0.3重量份的聚醚改性硅氧烷流平剂，分批次加入75重量份的苎烯溶剂中，以1500rpm的转速机械搅拌4h，当上述原料充分搅拌均匀后，使用5um滤芯过滤，静置脱气，密封保存。

结果分析：

上述实施例和对比例的临时键合胶材料的原料如下表1所示：

表1

图2为实施例和对比例得到的临时键合材料对不同波长的光波的透过率，实施例1-实施例3的临时键合材料中添加了紫外吸光材料或反光材料，从图2可以看出，相比于对比例1，材料在300-400nm波长的特征紫外光区对光波的透过率明显降低。证明通过添加吸光材料或反光材料能够降低紫外激光的透过率，可有效防止紫外激光透过临时键合材料损伤器件晶圆表面。

图1为基于紫外激光解键合的载片晶圆/器件晶圆临时键合对的截面图；临时键合对通过以下方式得到，通过旋涂的方式将激光释放材料涂覆在载片晶圆上并烘烤固化；通过旋涂的方式将临时键合材料涂覆在器件晶圆表面并烘烤固化，通过晶圆键合机将分别涂有激光释放层(lrl)的载片晶圆和涂有临时键合胶层(tbl)的器件晶圆在真空条件下热压键合成为键合对。键合对在完成器件晶圆背面工艺后，通过紫外激光穿透载片晶圆照射激光释放层材料诱导其发生光化学反应，使得其分解失去粘性，并最终实现薄晶圆的高效、室温、低应力分离。

通过图3可以看出，使用对比例1键合胶的器件晶圆/载片晶圆键合对经过紫外激光解键合，并使用清洗剂对残留键合胶进行清洗干净后，显微镜观察发现器件晶圆表面有激光损伤。通过图4可以看出，使用实施例1键合胶的器件晶圆/载片晶圆键合对经过紫外激光解键合，并使用清洗剂对残留键合胶进行清洗干净后，显微镜观察发现器件晶圆表面未发生激光损伤。本发明可有效防止紫外激光透过临时键合材料损伤器件晶圆表面。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。