專利名稱：用于激光標記半導體晶片、模具和元件的可噴射粘合劑材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于激光標記半導體晶片、模具和元件的材料。
背景技術：
在微電子元件的制造中，許多操作是通過使用具有機械視覺技術的機器完成的。半導體模具和組裝好的半導體模具被標記上標記(fiducials)和識別標識，這些標識可以被機器讀取，使模具被準確的識別而且被放置到選擇好的基質(zhì)，如電路板上。優(yōu)選的標記方法是用激光蝕刻標記或識別標識。這種蝕刻可以在模具非活性面上進行，這樣可以改變硅的顏色，或者在施加于模具或晶片非活性面上的標記膜上進行。當模具或晶片變薄時，它們的物理完整性就會因為以上兩種方法中的任一種而被損害，這樣，就需要應用一種標記介質(zhì)，這些介質(zhì)可以在不物理損害模具或晶片的情況下施加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種粘合劑溶液或稀糊劑，可以應用于模具或晶片上而不會與模具或晶片物理接觸，而且可以用激光蝕刻進行標記或識別。這種粘合劑溶液或糊劑含有一種或更多的有色填料，而且通過噴射到晶片或單個模具的非活性表面上被施加。這種粘合劑可以是目前半導體外殼的類似制造步驟中所用的任何粘合劑，不過這種粘合劑優(yōu)選為環(huán)氧樹脂或電子供體和電子受體粘合劑體系。除了輔助激光標記以外，該粘合劑還提供機械支撐作用，而且提供使免于受到靜電沖擊和光引發(fā)的偏壓的保護。
具體實施例方式
合適的填料可以是淺色或深色的惰性顏料或染料，粒徑小于50微米，優(yōu)選小于1微米，容易分散，非磨蝕性，且不含離子。優(yōu)選的淺色填料是二氧化鈦，優(yōu)選的深色填料是碳黑，等級槽法炭黑。另外，有色顏料和染料可以用作填料，在這種情況下，顏色可以代替記號作為識別標記。下面的表中列出了各種顏色和產(chǎn)生這些顏色的顏料或染料的化學組成。



可以采用單色、淺色或深色的填料，也可以采用一種或多種對比顏色的填料。在采用一種以上顏色的顏料或染料的粘合劑中，當不同的顏色混合到粘合劑中后，這些不同的顏色會因為物理或化學親和力而自然的隔離開，一起分出明顯的層。在大多數(shù)情況下，這種隔離和分離是因為重力產(chǎn)生的。
當采用單色填料時，優(yōu)選深色填料，因為深色涂層比淺色涂層更能吸收激光能量。能量吸收多使得切斷深色涂層比切斷淺色涂層更快。當采用兩種或多種對比顏色的填料時，應該選擇顏色比較淺或顏色最淺的填料作為最重或最致密的填料，以使這種填料沉降在離模具或晶片最近的位置。由于深色涂層比淺色涂層更容易和更快地被激光切割或燒盡，當激光到達淺色填料時，激光的切割或燃燒會大幅度地減慢或停止。結果，激光切割或燃燒的深度在一定程度上是可以自身調(diào)節(jié)的。
本領域技術人員可以認識到，不同的顏料和染料具有不同的折射率和能量吸收速度。因此，被選擇用于完成標記或識別的激光可以根據(jù)粘合劑中的顏料或染料調(diào)整到適當?shù)哪芰?。如果激光的能量是固定的，就應該根?jù)與激光波長相應的折射率選擇顏料或染料。通常在微電子工業(yè)中用于標記半導體模具和外殼的激光的波長是1064納米或532納米。
加入熒光顏色增白劑可以提高填料的光學清晰度和光學修正識別性(opticalpick-up recognition)。一種熒光增白劑或顏色增強劑的例子是由Sigma-Aldrich提供的calcofluor M2R，優(yōu)選加入量為0.1到2.0重量％。calcofluor的結構為 使用高剪切混合機(轉(zhuǎn)速為3000～5000rmp)和/或三滾筒混合機，將一種或多種有色填料分散到粘合劑樹脂中。持續(xù)剪切，直到填料在粘合劑中穩(wěn)定。優(yōu)選每種深色和淺色填料的加入量為5到50重量％，而且可以由專業(yè)人員根據(jù)所需顏色配置而進行改變。通常較高的加入量用于某些光敏性元件所需要的較高紫外線或光屏蔽。填充的粘合劑通過噴射到晶片或單個的模具上被施加。優(yōu)選的噴射頭是Asymtek EFD 780S-ss噴射頭。通過順應晶片或模具的形狀前后運動或同心圓運動的方式噴射，可以完成沉積作用。通過最少限度的實踐，可以確定噴射運動的程度，從而過量的粘合劑不會污染晶片或模具的的活性表面。沉積足量的粘合劑，在固化后可形成厚度為12.5μm～150μm的膜層，優(yōu)選為25μm～50μm。
優(yōu)選的粘合劑包括環(huán)氧樹脂；丙烯酸樹脂；和與乙烯基醚、乙烯基硅烷、苯乙烯化合物或肉桂?；衔锝Y合的雙馬來酰亞胺樹脂。
環(huán)氧樹脂的例子包括縮水甘油醚，如基于雙酚A(商業(yè)上可從ResolutionTechnology獲得)或者雙酚F(商業(yè)上可從CVC Specialty Chemicals of MapleShade，New Jersey以名稱8230E獲得，也可以以名稱RSL1739從ResolutionPerformance Products LLC獲得)的縮水甘油醚；雙酚A和雙酚F的混合物(商業(yè)上可從Nippon Chemical Company以名稱ZX-1059獲得)；苯酚或甲酚酚醛清漆的聚縮水甘油醚(可商業(yè)上從Vantico以名稱EPN 1138獲得)；雙酚環(huán)氧樹脂(通過雙酚樹脂和表氯醇反應制備得到)；基于二環(huán)戊二烯的環(huán)氧樹脂；基于萘的環(huán)氧樹脂；環(huán)氧官能丁二烯/丙烯腈共聚物；環(huán)氧官能聚二甲基硅氧烷；環(huán)脂族的環(huán)氧樹脂(如3，4-環(huán)氧基環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧基環(huán)己烷羧酸酯；乙烯環(huán)己烯二氧化物；3，4-環(huán)氧基-6-甲基環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧基環(huán)己烷羧酸酯；和二環(huán)戊二烯二氧化物。
其他用于制備可噴射粘合劑的合適樹脂包括具有下述結構的化合物(其中C34是具有34個碳原子的直鏈或支鏈的烴鏈)
對于這些環(huán)氧樹脂，除了那些商業(yè)上可獲得的催化劑之外，一種合適的催化劑是咪唑-酐加成物。優(yōu)選的形成加成物的咪唑包括非-N-取代的咪唑，如2-苯基-4-甲基咪唑，2-苯基咪唑和咪唑。其他的可以用于加成物的咪唑成分包括烷基-取代的咪唑，N-取代的咪唑和它們的混合物。
合適的丙烯酸樹脂包括可以從Sartomer獲得的丙烯酸樹脂。合適的雙馬來酰亞胺樹脂包括可以從Ciba Specialty Chemicals或National Starch獲得的雙馬來酰亞胺樹脂。合適的乙烯基醚和乙烯基硅烷可以容易地從市場上獲得，如從Aldrich獲得。
用于和馬來酰亞胺結合的合適肉桂?；衔锇?
其中的C36代表亞油酸和油酸衍生的具有36個碳原子的直鏈或支鏈的烴基。
用于和馬來酰亞胺結合的合適苯乙烯化合物包括
和 其中的C36代表由亞油酸和油酸衍生的具有36個碳原子的直鏈或支鏈的烴基。
固化試劑如自由基引發(fā)劑、熱引發(fā)劑和光引發(fā)劑的量為有效固化組合物的量。相對于組合物中總的有機材料(即不包括任何無機填料)的重量，這些量通常為0.1％～30％，優(yōu)選為1％～20％。固化的實際外形根據(jù)成分而變化，而且專業(yè)人員不需要經(jīng)過過多的實驗就可以確定。合適的粘合劑的固化方法是熱固化或輻射固化，如紫外固化。
可以使用溶劑改變組合物的粘度，而且使用時，應當選擇那些可與粘合劑樹脂相容的而且可以在樹脂固化時蒸發(fā)的溶劑。合適的溶劑的例子包括1-甲氧基-2-丙醇，丙二醇甲基醚醋酸酯，乙二醇醚，乙二醇醋酸酯，乙二醇，和二丙二醇甲基乙基醚。填充后粘合劑的可操作粘度為0.5～5.0Pa.s，不過優(yōu)選粘度低于0.5Pa.s。
粘合劑組合物還可以含有絕緣的、導熱的或?qū)щ姷奶盍?。合適的絕緣填料是蛭石顆粒，云母，硅灰石，碳酸鈣，二氧化鈦，沙子，玻璃，熔融石英，氣相法白炭黑(fumed silica)，硫酸鋇，和鹵代乙烯聚合物，如四氟乙烯，三氟乙烯，1，1-二氟乙烯，氟代乙烯，1，1-二氯乙烯和氯代乙烯。合適的傳導性填料有碳黑，石墨，金，銀，銅，鉑，鈀，鎳，鋁，碳化硅，金剛石和氧化鋁。如果使用，所使用的填料通?？傊亓窟_到粘合劑組合物的90％。
實施例制備如下的兩種配劑以重量計，配劑A包括23％的固體環(huán)氧樹脂，9％的液體環(huán)氧樹脂，10％的酚基硬化劑，0.1％的咪唑催化劑，50％的溶劑，0.1％的硅烷粘合促進劑，6.2％的碳黑和0.1％的藍色顏料(加重黑色)。配劑A的粘度為0.58Pa.s。以重量計，配劑B包括22％的固體環(huán)氧樹脂，9％的液體環(huán)氧樹脂，10％的酚基硬化劑，0.5％的亞胺催化劑，49％的溶劑，0.1％的硅烷粘合促進劑，6％的碳黑、3％的二氧化鈦和0.2％的藍色顏料。配劑B的粘度為0.33Pa.s。
用Asymtek EFD 780S-ss噴射頭將配劑A和B噴射到五英寸的硅晶片的非活性的表面上，厚度達到50μm。使粘合劑在晶片上于130℃下加熱10分鐘，將溶劑蒸發(fā)出去，然后在150℃下加熱30分鐘進行固化。然后晶片被切割成四個四分之一部分，并將每個四分之一部分裝在引線框架球柵陣列半導體元件上。每個四分之一部分都用電流為18安培的，680mm/秒，650千赫茲的Rofin slnarRSG 1010-4激光器標記了一個可識別標記。由于標記與作為顏色和標記對照的涂層表面的不同，所有樣品的易讀性都很好。
權利要求
1.一種粘合劑，其含有粘度為0.5～5.0Pa.s的可噴射粘合劑組合物，該粘合劑組合物含有至少一種含量最高為該組合物的50重量％的有色填料，其中該粘合劑是環(huán)氧樹脂或電子供體樹脂和電子受體樹脂的組合。
2.根據(jù)權利要求1的粘合劑，其中該填料是碳黑。
3.一種激光標記半導體硅模具或晶片非活性表面的方法，其包括(a)提供一種粘度為0.5～5.0Pa.s的可噴射粘合劑組合物，該粘合劑組合物含有至少一種含量最高為該組合物的50重量％的有色填料，(b)把該粘合劑組合物噴射到半導體硅模具或晶片的非活性表面上，使其厚度達到12.5μm～150μm，(c)固化該粘合劑組合物，(d)使用激光器在該粘合劑中燒制或切割一個標識或標記來對模具或晶片進行標記。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其中該可噴射粘合劑是環(huán)氧樹脂或電子供體樹脂和電子受體樹脂的組合。
全文摘要
一種粘度為0.5～5.0Pa.s的可噴射粘合劑組合物，含有至少一種含量最高為粘合劑組合物的50重量％的有色填料，適用于在半導體模具或晶片上蝕刻標識或標記。優(yōu)選的樹脂包括環(huán)氧樹脂或電子供體樹脂與電子受體樹脂的組合。
文檔編號C08L63/00GK1629242SQ200410095119
公開日2005年6月22日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權日2003年10月15日
發(fā)明者X·何, T·托馬索 申請人:國家淀粉及化學投資控股公司