用于3d ic应用的可激光释放粘结材料
阅读说明：本技术 用于3d ic应用的可激光释放粘结材料 (Laser releasable adhesive material for 3D IC applications ) 是由 R·普利吉达 吴起 刘晓 白东顺 B·黄 于 2018-12-21 设计创作，主要内容包括：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。(Novel thermoplastic polyhydroxy ether-based compositions are provided for use as laser-releasable compositions for temporary bonding and laser debinding processes. The composition of the present invention can be debonded using various UV lasers with little residue left. The layers formed from these compositions have good thermal stability and are soluble in commonly used organic solvents (e.g., cyclopentanone). The composition may also be used as a build-up layer formed from RDL.)
具体实施方式
的组合和/或集成的变体。
如本文所用，在两个或更多项项目的列表中使用时词语“和/或”意味着所列出项目中的任何一个都可以单独使用，或者可以使用两个或更多个所列出项目的任意组合。例如，如果组合物描述为含有或排除组分A、B和/C，则组合物含有或排除单独的组分A；单独的组分B；单独的组分C；A和B的组合；A和C的组合； B和C的组合；或A、B和C的组合。
本发明还使用数值范围来量化与本发明多个实施方式有关的某些参数。应该理解，当提供数值范围时，这些范围将被解释为为仅描述该范围下限值的权利要求限制以及仅描述该范围上限值的权利要求提供文字支持。例如，所公开的约10 至约100的数值范围为描述“大于约10”(无上限)的权利要求和描述“小于约100” (无下限)的权利要求提供了文字支持。
实施例
以下实施例描述了根据本发明的方法。然而应理解，这些实施例通过举例的方式提供，其所含的任何内容都不应视作对本发明整体范围的限制。
实施例1
用于激光脱粘的聚合物1
在该过程中，在三颈圆底烧瓶中，将13.07克的4.4'-二羟基二苯甲酮(TCI美国公司(TCI Americ)，波特兰，俄勒冈州)、20.76克的双酚A二缩水甘油醚 (D.E.R.TM 332，西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)，圣路易斯，密苏里州) 和0.84克的溴化乙基三苯基鏻(西格玛-奥德里奇公司，圣路易斯，密苏里州) 溶解于在65.33克的环戊酮(西格玛-奥德里奇公司，圣路易斯，密苏里州)。该混合物在140℃反应12小时。所得聚合物1在1000克的乙醇(西格玛-奥德里奇公司，圣路易斯，密苏里州)中沉淀，随后在80℃真空干燥过夜。
接着，将30克的纯化的聚合物1溶解于70克的环戊酮中并搅拌一天，获得均匀溶液。所得的制剂1通过0.2μm的Messiner滤器过滤。
在该实施例中发生的反应如下。
实施例2
聚合物1的性质
在空气和氮气中以10℃/分钟的斜率进行热重分析(TGA)。结果显示于图4 和5。该聚合物在初始分解温度相对较高，空气中为约350℃，在氮气中为约360 ℃。
聚合物1进行完全表征，并且表征数据显示于表1。重均分子量(Mw)和多分散性(“PDI”)通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)，使用THF作为洗脱溶剂来测量。玻璃化转变温度(Tg)用差示扫描量热法(DSC)在25℃至250℃的氮气环境下检测。使用TA仪器公司(TAInstruments)的流变仪测试该材料的流变性(包括熔体粘度)。样品在250℃加载，并记录了250℃至50℃的流变性质。
表1：聚合物1的表征
流变数据表明，由于在该温度下聚合物熔体粘度低，聚合物1材料可以用于热压粘结工艺，从而在约200℃获得良好的粘结线。
实施例3
聚合物1的光学测试
使用可变角度光谱椭圆仪(VASE)确定聚合物1的光学常数(n&k)。表2 显示了两个不同波长下样品的光学常数n和k。聚合物1在308nm处具有非常好的吸光度，k值为0.2，但是在355nm处具有不那么好的吸光度，其k值为0.008。308nm 处的高k值进一步表明，聚合物1在该波长下可能具有良好的激光脱粘性能。
表2：聚合物1的光学常数
实施例4
使用制剂1粘结
在此实施例中，在作为载体晶片的八英寸玻璃晶片上涂覆16μm的实施例1的制剂1。该涂层以3,000rpm/s的加速度，以1000rpm旋涂旋涂30秒。随后将载体晶片在50℃下烘烤3分钟，在120℃下烘烤3分钟，并且在200℃下烘烤3分钟。随后通过在230℃下，在真空中(<5毫巴)，2000N下使用510粘结机(EV集团 (EV Group))粘结3分钟，将经涂覆的载体晶片粘结至8英寸Si晶片。用Chrocdail 红外干涉仪(SUSS MicroTec SE公司)扫描粘结的对，该干涉仪使用Precitec传感器并测量旋转的基材，并且能够测量晶片表面上数百个甚至数千个点。未检测到空隙(参见图6)，该材料显示出良好的粘结线(厚度为16.7μm)，并且最小总厚度变化(“TTV”)为1.72μm，使用97％的测量值。
实施例5
使用制剂1的晶片薄化
使用研磨机/抛光机(DGP8761，Disco公司)以目标厚度60μm对如实施例4 所述制备的六对粘结晶片对进行研磨薄化测试。将晶片粗磨至90μm，去除速率为1μm/s～5μm/s，然后进一步研磨至62μm，去除速率为0.2μm/s～0.4μm/s。然后将晶片抛光，以1μm/分钟的去除速率使其再薄2μm，以达到60μm的最终目标厚度。表3显示六对晶片对的详细数据。粘结线的厚度和TTV与研磨前的数值一致，表明粘结材料在研磨过程中的机械稳定性。薄化的硅晶片也以良好的TTV实现了目标厚度。此外，通过在250℃的氮气烘箱中烘烤30分钟，对薄化晶片对进行热模拟。未观察到任意晶片的严重缺陷。
表3：研磨前后的粘结晶片对
实施例6
使用制剂1的激光脱粘和清洁
通过使用市场上的三种主要紫外激光波长，SUSS ELD12激光脱粘机、EVG 半自动脱粘系统和Kingyoup LD-半自动200/300使粘结晶片对成功脱粘。表4列出了这三种脱粘机各自的激光脱粘参数。脱粘器件晶片的图像如图7所示。使用环戊酮可以很好地清洁残留在器件晶片上的残留物。清洁后，所述晶片在绿光下视觉上是洁净的，没有残留物。
表4：激光脱粘参数
实施例7
用于激光脱粘的聚合物2
在该实施例中，在三颈圆底烧瓶中，将17.71克的4.4'-二羟基二苯甲酮、30.94 克的双酚A二缩水甘油醚(D.E.R.TM 332)和1.35克的溴化乙基三苯基鏻溶解于在 50克的环戊酮。该混合物在150℃反应24小时。
接着，将57.34克的聚合物溶解于42.66克的γ丁内酯中并搅拌一天，获得均匀溶液。所得的制剂2通过0.2μm的Messiner滤器过滤。
实施例8
使用制剂2粘结
在该过程中，通过以3,000rpm/s的加速度，以1000rpm旋涂旋涂30秒，在作为载体晶片的八英寸玻璃晶片上涂覆21μm的实施例7的制剂2。随后将载体晶片在50℃下烘烤4分钟，在110℃下烘烤4分钟，并且在200℃下烘烤4分钟，最后在 220℃下烘烤4分钟。经涂覆的载体晶片粘结至八英尺Si晶片。将晶片对在真空中 (<5毫巴)，210℃，2,000N下在粘结机中粘结。通过目视检查确认了良好的结合线形成。
实施例9
由制剂2产生干燥薄膜
使用刮棒涂布机(K303 Multicoater，英国RK PrintCoat仪器有限公司)在以下条件下将对激光敏感的热塑性制剂2流延到50μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯载体薄膜(H950A，中国台湾省南亚塑料公司)上：间隙80μm，速度40米/分钟。将溶剂浇铸薄膜在热板中于50℃干燥5分钟，然后在140℃干燥5分钟，以获得尺寸为厚度20μm、宽度200mm和长度300mm的自立式干燥粘结薄膜。
实施例10
干燥薄膜的层叠
在以下条件下使用Tamerica,TCC-2700热辊层压机将实施例9中产生的粘结薄膜层叠至100mm的玻璃晶片上：辊温度140℃，速度0.2米/分钟。用刀修整多余的薄膜，并在层压后将聚对苯二甲酸乙二醇酯基膜剥去。
实施例11
层叠玻璃晶片的粘结
在以下条件下，使用ApogeeTM粘结机(成本高效设备公司(Cost EffectiveEquipment,LLC)，罗拉，密苏里州)，将实施例10中制备的层叠玻璃晶片与另一100毫米玻璃晶片粘结在一起：压板温度230℃，力1800N，3分钟。在晶片间粘结后未观察到空隙或分层。
实施例12
粘结晶片对的激光释放和清洁
在加工后，在以下条件下，使用355-nm激光脱粘机(LD-半自动300，勤友企业有限公司(Kingyoup Enterprises Co.,Ltd.))使得粘结的玻璃晶片对分离：功率6W，扫描速度2m/s，线间距40μm。在脱粘后，两个玻璃晶片用GBL-环己酮共溶剂体系旋转清洁，用于重新使用和进一步加工。