[发明专利]晶片粘合方法

说明书

背景技术

政府基金 

本发明是在由空军研究实验室(AFRL)授予的第FA8650-05-D-5807号合同的政府资助下完成的。美国政府具有本发明的某些权利。 

技术领域

本发明广泛地涉及新颖的组合物及使用这些组合物形成粘合组合物的方法，所述粘合组合物能在晶片减薄和其它工艺过程中基片将活性晶片支撑在载体或基片上。 

现有技术描述 

晶片(基片)减薄已经被用于散热和辅助集成电路(IC)的电气操作。厚的基片引起电容量的增加，需要更粗的传输线，从而需要大量的IC覆盖面积。基片减薄会提高阻抗，而电容量会降低阻抗，导致传输线粗度的减小，从而导致IC尺寸的减小。因此，基片减薄能促进IC的微型化。 

几何学的限制是基片减薄的另一个诱因。通路孔蚀刻在基片的背面上以促进正面接触。为了使用常见的干蚀刻工艺构造通路，应用了几何限制。对于厚度小于100μm的基片，使用干蚀刻工艺构造直径为30-70μm的通路，其在可接受的时间内形成最少的蚀刻后残留物。对于厚的基片，需要更大的直径。这需要更长的干蚀刻时间并产生更大量的蚀刻后残留物，因此显著地降低了生产能力。更大量的通路还需要更大量的金属镀覆，其是更昂贵的。因此，由于背面处理，可以更快速并更低成本地加工薄基片。 

薄基片还更容易切割和刻划成IC。较薄的基片需要被穿透和切割的材料的量较少，因此需要较少的工作量。不论采用什么方法(锯、划和切断，或者激光烧蚀)，从较薄的基片上都比较容易切割IC基片。大多数半导体晶片在正面操作后减薄。为了便于操作，晶片在其常规的全尺寸厚度，例如600-700μm下加工(即正面设备)。一旦完成后，它们被减薄至100-150μm的厚度。在某些情况下(例如将如砷化镓(GaAs)的混合基片用于高功率设备时)，厚度可以降低至25μm。 

机械基片减薄通过将晶片表面与包含液体浆料的硬且平坦的卧式旋转盘接触来完成。所述浆料包含磨料介质和例如氨、氟或其组合的化学腐蚀剂。所述磨料提供“粗的”基片去除，即减薄，而化学腐蚀剂促进了亚微米级的“抛光”。所述晶片保持与所述介质接触直到一定数量的基片被去除，达到了目标厚度。 

对于等于或大于300μm的晶片厚度，所述晶片用工具固定到位，所述工具利用真空吸盘或其它机械连接装置。当晶片厚度减小到小于300μm时，在进一步减薄和加工过程中很难或不可能保持晶片的连接或处理方面的控制。在某些情况下，可以制造机械设备来连接和固定到减薄的晶片上，但是遭遇了很多问题，尤其是当工艺可能变化时。由于这个原因，所述晶片(“活性”晶片)被安装到一个单独的刚性(载体)基片或晶片上。该基片成为用于进一步减薄和减薄后的加工处理的支撑平台。载体基片由例如蓝宝石、石英、特定玻璃和硅之类的材料组成，通常为1000μm的厚度。基片的选择将取决于与每种材料之间热 膨胀系数(CTE)密切配合的程度。但是，大多数目前可用的粘附方法不具有足够的热稳定性或机械稳定性以承受在背面加工步骤中的高温，例如金属镀覆或绝缘沉积和退火。多数现有方法也具有差的平整度(其造成了整个晶片尺寸的总厚度变化过大)和差的耐化学性。 

一种已经被用来将活性晶片安装到载体基片上的方法是通过热释放胶带。该工艺具有两个主要缺点。第一，所述胶带在活性晶片/载体基片界面上具有有限的厚度均匀性，该有限的均匀性通常不足以用于超薄晶片处理。第二，热释放粘合剂在低温下软化使得粘合的晶片/载体基片的层叠件不能承受在较高温度下进行的许多典型晶片加工步骤。 

另一方面，热稳定的粘合剂通常需要过高的粘合压力或粘合温度来达到足够的熔体流动来形成良好的粘合。同样地，因为所述粘合剂在实际剥离温度下保持过高的粘度，可能需要过大的机械力来分离活性晶片和载体晶片。热稳定的粘合剂也很难被去除而不留下残余物。 

人们需要将活性晶片粘附到载体基片上的新的组合物和基片方法，这些组合物和方法可以承受高的加工温度并允许在工艺的合适步骤中很容易的将晶片和基片相分离。 

发明概述 

本发明通过广泛地提供一种晶片粘合方法克服了现有技术中的缺陷，其包括提供一个包含通过粘合层粘合在一起的第一基片和第二基片的层叠件，并分离第一基片和第二基片。所述粘合层由包含溶解或分散在溶剂体系中的环烯烃共聚物(COC)的组合物形成。