临时粘合的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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（bulkstrength)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。
[0003] 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。
[0004] 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（activeside)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。
[0005] 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】
[0006] 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（compatibi1izer)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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 惊喜地发现，本发明解决了用于半导体工业中的常用临时粘合方法中的一个或多 个缺陷。本发明在特定工艺步骤期间，将半导体晶片临时粘接到衬底（支撑体）是有效的。 晶片然后从衬底脱粘，特征变形减小，优选没有变形，与传统的临时粘合剂相比，在晶片的 有源侧残留的粘接剂减少。本发明特别适合在半导体晶片工艺中，或其它任何需要临时粘 合剂的应用中使用。
【附图说明】
[0010] 附图1A-1C是描述本发明工艺的示意图。
[0011] 附图2A-2F是描述本发明工艺的示意图。
【具体实施方式】
[0012] 在附图中，相同的附图标记指示相同的元件。理解的是当元件被称为"邻近"另一 个元件时，它可能直接邻近其它元件或在它们之间可存在间隔元件。当元件被称为是"直接 邻近"另一个元件时，并没有间隔元件。词语"和/或"包括任何和所有一个或多个相关列 出项目的组合。
[0013] 应当理解的是，尽管词语第一、第二、第三等可被用于描述不同元件、组件、区域、 层和/或部分。这些元件、组件、区域、层和/或部分不该被这些词语限制。这些词语仅仅 用于区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分。因此，下面讨 论的第一元件、组件、区域、层或部分可被称为第二元件、组件、区域、层或部分，而没有脱离 本发明。
[0014] 贯穿说明书中所使用的，下面的缩略词具有下面的意思，除非上下文有明确的指 示：°C=摄氏度；g=克；mg=毫克；L=升；ppm=百万分之一；ym=微米；nm=纳米；mm =毫米；mL=毫升；kPa=千帕；GPa=吉帕；Mn=数均分子量。所有数量是重量百分比和 所有比例是摩尔比例，除非有说明。所有数值范围是包含的和可以以任何的顺序组合的，除 非清晰的说明这样的数值范围被限制在加和到100%。"wt%"代表重量百分比，是基于所 涉及的组合物的所有重量，除非另有说明。
[0015] 如贯穿整个说明书中使用的，"特征（feature)"代表关于衬底的几何图形，特别 关于半导体晶片。词语"烷基"包括直链、支链和环状烷基。类似，"烯基"指代直链、支链 和环状烯基。"芳基"指代芳香碳环化合物和芳香杂环化合物。"（甲基）丙烯酸"指代"丙 烯酸"和"甲基丙烯酸"。通过词条"固化"意味着增加材料或组合物的分子量的任何工艺， 例如聚合或缩合。"可固化的"指代任何在一定的情况下能够被固化（聚合）的材料。词语 "低聚物"指代二聚物、三聚物、四聚物和其它分子量相对较低的能够进一步固化的材料。冠 词"一"、"一个"和"一种"指代单数和复数。
[0016] 已经发现，包括可固化粘接材料、剥离添加剂和增容剂的粘接组合物可用于形成 临时（或暂时）粘合层。在使用中，本发明的粘接组合物首先被设置在衬底（支撑物）表 面和组件表面之间，然后组合物被固化，和然后在组件上执行不同的操作，之后组件从支撑 物分离。
[0017] 特别地，本发明提供一种将半导体晶片可剥离地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。
[0018] 在本发明中可采用多种半导体晶片。如本文中使用的，词语"半导体晶片"意