專利名稱：供晶片用的粘合片及使用該粘合片制備半導體器件的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種供半導體晶片(下文簡稱“晶片”)用的粘合片及使用該粘合片的制備一種半導體器件的工藝。更具體地說，本發(fā)明涉及一種粘合片，它被使用于一種晶片上將晶片固定于其上，而該晶片則業(yè)已經(jīng)受過在制備半導體器件的工藝中的旨在將晶片切成芯片元件(以下簡稱“芯片”)的晶片加工過程。所述半導體器件具有這樣的結構，即芯片背面的一部分全部與包裝模壓樹脂(封裝樹脂)連接，本發(fā)明也涉及使用該粘合片的半導體器件制備工藝。
隨著存儲器的更高的集成化，用戶最近對半導體器件提出了許多要求，例如高速度的響應，降低電力消耗，擴展輸出字碼結構及擴大外包裝的變化。為了應付這些不同的要求，應靈活地進行外包裝設計。
為了滿足上述要求，提出了LOC(鉛在芯片上)結構的半導體器件，該結構在“Nikkei精密器件”(pp.89-97，F(xiàn)ebruary，1991)和日本專利公開公布號246125/1990中有描述。LOC結構有許多優(yōu)點，譬如將尺寸降到最小，高速度的響應，噪聲降低及容易安置，因此據(jù)說LOC結構被最顯著地選用于大規(guī)模半導體器件，而后者可望很有發(fā)展前景。
在LOC結構中(如圖7所示)，作為半導體器件鉛架(以下簡稱“鉛架”)的內(nèi)部復合鉛層固定在其上已形成有線路的芯片的表面，其辦法是使用絕緣帶，后者使內(nèi)部鉛層與芯片絕緣，而內(nèi)鉛層與芯片則通過一焊線得以電連接。半導體器件用一種模壓樹脂封裝，芯片的背面與模壓樹脂連接。
LOC結構具有如上所述的許多優(yōu)點，但該結構含有必須解決的問題，因為它與傳統(tǒng)的外包裝結構截然不同。必須解決的問題之一是由于芯片和模壓樹脂之間的分離所造成的可靠性的下降，外包裝出現(xiàn)裂縫等等。
由于外包裝出現(xiàn)裂縫等等所導致的可靠性的下降并不是具有LOC結構的半導體器件的固有問題，它是所有具有如圖8到9所示結構的半導體器件所具有的一個非常嚴重的問題，在這些結構中芯片背面的一部分或全部與模壓樹脂相接。圖8所示的一種具有如此結構的半導體器件其沖模墊有一條縫。圖9所示的半導體器件具有COL(芯片在鉛的上面)結構。
對于芯片和模壓樹脂之間的間隙或出現(xiàn)外包裝裂縫的機理至今有過各種各樣的報道。
這些現(xiàn)象的機理之一是濕氣侵入IC外包裝。
濕氣侵入IC外包裝的途徑可概括地分為以下幾種(1)通過鉛架和樹脂之間的界面而侵入，(2)通過樹脂和填充在樹脂中的墊料之間的界面而侵入，以及(3)通過樹脂塊而侵入。
這些侵入是由毛細作用或擴散作用造成的，當放置IC外包裝的環(huán)境溫度或濕度升高時，IC外包裝更容易吸收濕氣。此外，當環(huán)境濕度升高時，(濕氣在初始階段的擴散速率變得更高，濕氣的吸收更快地達到其飽和點。例如，有一則報道說，當IC外包裝放置在85℃和85%RH(RH相對濕度)的環(huán)境中任其吸收濕氣時，在大約168小時后濕氣的吸收達到其飽和點的80～90%。并且即使在常溫和75%RH這樣的通常大氣下，濕氣依然容易滲透進IC外包裝的模壓樹脂材料，例如一種環(huán)氧樹脂。
在諸如SOJ或QFP之類的IC外包裝中，焊接封口一般用IR回流法連接，其中熱是由紅外線產(chǎn)生的或用蒸汽回流法，其中將一種惰性液體蒸發(fā)而IC外包裝則被露置于高溫蒸氣中，因為這兩種回流方法對大批生產(chǎn)都適用。在IR回流法即前一種方法中，IC外包裝被露置于240～250℃高溫中，在回流操作中如上文所述的侵入IC外包裝內(nèi)部的濕氣因受高溫而猛烈膨脹，因而水蒸汽壓作用于環(huán)氧樹脂和鉛架之間的界面，產(chǎn)生界面間的間隙。結果便產(chǎn)生外包裝裂縫。
即使外包裝在常濕下放置168個小時也能經(jīng)常觀察到由IR回流法產(chǎn)生的外包裝裂縫，雖然隨包裝中的鉛架形狀，芯片的表面積等而定。
促進界面間隙的一個原因是用于封裝外包裝的樹脂材料，例如環(huán)氧樹脂，和芯片的接觸面之間的粘合強度降低。粘合強度很大程度上受被粘物表面清潔度的影響。例如，粘合強度即使對于存在于被粘物表面的埃數(shù)量級厚度的異物也是非常敏感的，會使粘合強度降低，從而容易造成濕氣侵入或滯留于外包裝內(nèi)，最終導致外包裝裂縫的產(chǎn)生。
順便提一句，通常生產(chǎn)的半導體硅晶片，砷化鎵晶片等等的直徑相對較大，晶片被切割成芯片，然后這些芯片被傳送至隨后的裝配段。這時半導體晶片要經(jīng)歷這樣的操作，如切割，淋洗，干燥，以及射線輻照處理以使粘合片的輻照熟化粘合層熟化至一種能使半導體晶片粘附于粘合片的狀態(tài)。然后，如有必要，進行一次合片的膨脹操作，隨后進行芯片的收拾操作及裝配。
打算用于晶片的各加工階段，從切割階段到收拾階段的粘合片要求具有足夠的粘合力以便從切割階段到膨脹階段使晶片和/或芯片保持在其上面，但在收拾階段，僅要求粘合片保持這樣程度的粘合力即在收拾到的晶片芯片上無粘合劑殘存。上述的用于晶片的粘合片，例如在日本專利公布號56112/1989中所敘述的粘合片，已被廣泛使用，毫無疑問它們也能用于傳統(tǒng)型半導體器件的制備上。
然而，在制備具有芯片背面的一部分或全部與模壓樹脂連接的結構的半導體器件時，可觀察到出現(xiàn)外包裝裂縫的麻煩，因此降低了半導體器件的可靠性。
本發(fā)明是基于以往工藝中采用的一些先前技術而形成的，而本發(fā)明的一個目的是為晶片提供一種粘合片(下文中稱為“晶片粘合片”)，它用于制備具有這樣一種結構的半導體器件，即芯片背面的一部分或全部與模壓樹脂連接，它能防止外包裝裂縫的出現(xiàn)因而提高半導體器件的可靠性。本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用該粘合片的制備半導體器件的工藝。
本發(fā)明的供晶片用的粘合片包括一襯底膜和形成于其上的可輻照熟化的粘合層。所述粘合片被使用于制備半導體器件的工藝中，后者包括下列工序?qū)⒕谋趁嬲掣接诳奢椪帐旎恼澈蠈由隙摼恼鎰t已形成有線路;將晶片切割成芯片;用射線輻照可輻照熟化的粘合層使所述粘合層熟化;必要時使粘合片膨脹讓芯片相互分開;然后收拾芯片，將芯片裝配在鉛架上;焊接并模壓(包封)成這樣的結構即芯片背面的一部分或全部與外包裝模壓樹脂連接。此中，可輻照熟化的粘合層由按重量計的100份丙烯酸類粘合劑(由一種丙烯酸酯和一種含OH基的可聚合的單體的共聚物所組成)和50-200份具有兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物所組成，又，可輻照熟化的粘合層經(jīng)射線輻照熟化后其彈性系數(shù)不小于1×109dyn/cm2。
本發(fā)明的制備半導體器件的工藝使用一種供晶片用的粘合片，該粘合片包括一襯底膜和形成于其上的可輻照熟化的粘合層，該粘合層由按重量計的100份丙烯酸型粘合劑(由一種丙烯酸酯和一種含OH基的可聚合的單體的共聚物組成)和以重量計的50-200份具有兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物所組成，且經(jīng)射線輻照熟化后其彈性系數(shù)不小于1×109dyn/cm2，又該工藝包括下述各工序?qū)⒕谋趁嬲掣皆诳奢椪帐旎恼澈蠈由?，晶片的正面則已形成有線路;將晶片切割成芯片;用射線輻照可輻照熟化的粘合層以熟化所述粘合層;必要時使粘合層膨脹讓芯片相互分開;然后收拾芯片;將芯片裝配在鉛架上;焊接及模壓(包封)成這樣的結構即芯片背面的一部分或全部與外包裝模壓樹脂連接。
在本發(fā)明中，可輻照聚合的含有兩個或兩個以上不飽和鍵的化合物的按重量計的20-80%最好是含有四個或四個以上不飽和鍵的那些可輻照聚合的不飽和化合物。


圖1是本發(fā)明的一種供晶片用的粘合片的剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明的另一種供晶片用的粘合片的剖面示意圖。
圖3說明一種情況，此中一晶片粘附于供晶片用的粘合片上。
圖4說明一種情況，此中晶片被切割成芯片，粘合片被膨脹，以及用射線輻照粘合片。
圖5說明芯片的另一個收拾工序。
圖6說明芯片的另一個收拾工序。
圖7是一種具有LOC結構的半導體器件的剖面圖。
圖8是一種具有這樣的結構即其沖模墊有一條縫的半導體器件的剖面圖。
圖9是一種具有COL(芯片在鉛的上面)結構的半導體器件的剖面圖。
下文對本發(fā)明的供晶片用的粘合片及使用該粘合片的半導體器件的制備工藝作詳細描述。
如圖1-6所示，本發(fā)明的供晶片用的粘合片1包括襯底膜2及施于其上的可輻照熟化的粘合層。粘合片1用于具有如下結構的半導體器件的制備，該結構為芯片背面的一部分或全部與模壓樹脂連接。該工藝包括如下工序?qū)⒁淹庸み^的晶片粘附在可輻照熟化的粘合層3上，將處于此種情況下的晶片切割成復合芯片，清洗，干燥，對粘合片1中的可輻照熟化的粘合層3進行輻照處理，使該粘合層熟化以降低粘合層的粘合力，必要時膨脹粘合片使芯片相互分開，然后從可輻照熟化的粘合層收拾芯片，將收得的芯片裝配在一個給定的支撐襯底上，譬如一個鉛架上，最后用樹脂進行模壓。
正如可從圖1的剖面圖看到的，本發(fā)明的供晶片用的粘合片1包括襯底膜2和施于襯底膜表面的可輻照熟化的粘合層。在使用該粘合片前，最好在可輻照熟化的粘合層3上使用一隔離片4以保護粘合層3，如圖2所示。
本發(fā)明的供晶片用的粘合片可制成任何形狀，例如帶狀，標鑒狀或其它形狀。適合于用作襯底膜2者為具有優(yōu)良耐水性和耐熱性的材料，據(jù)此，特別適用的是合成樹脂薄膜。以后將會提到，本發(fā)明的供晶片用的粘合片是用諸如電子束(EB)或紫外線(UV)加以輻照的，當粘合片用EB加以輻照時，襯底膜不必是透明的，而當用UV加以輻照時，則必須是透明的，雖然可以是有色的。
可用作襯底膜2的合成樹脂薄膜為聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚對苯二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸丁二酯，聚丁烯，聚丁二烯，聚氨基甲酸乙酯，是聚甲基戊烯，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物，乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物，乙烯/(甲基)丙烯酸甲酯共聚物，乙烯/(甲基)丙烯酸乙酯共聚物等等。這些薄膜的層壓制件也是可以使用的。襯底膜2的厚度通常為10-300μm，較好的為50～200μm。
在晶片切割后粘合片需膨脹處理的情況下，最好選用一種橫向和縱向具有可延伸性的合成樹脂薄膜例如聚氯乙烯薄膜或常用的聚乙烯薄膜作為襯底膜。
本發(fā)明的供晶片用的粘合片包括上述襯底膜2和形成在襯底膜2上的可輻照熟化的粘合層3。可輻照熟化粘合層3經(jīng)用射線輻照熟化后其彈性系數(shù)不小于1×109dyn/cm2，較好的為1×109到1×1010dyn/cm2。
此處所述的彈性系數(shù)用下列方法測定。那就是，制備一小片構成粘合層3的粘合劑樣品，其長度為50mm，寬4mm，厚0.2mm。將該樣品置于80w/cm的高壓汞燈下并用射線輻照1秒種使其熟化。經(jīng)此熟化后，用一臺粘彈性測試裝置(由Orientic K.K生產(chǎn)的Rheovibron DDV-Ⅱ-EP)測定樣品在3.5Hz時的彈性系數(shù)從而得到彈性系數(shù)曲線圖，從曲線圖求出25℃時的值，作為粘合層的彈性系數(shù)。
在襯底膜2上的可輻照熟化的粘合層3包括一種粘合劑和一種可輻照聚合的化合物。適用的粘合劑為由一種丙烯酸酯和一種含OH基的可聚合的單體的共聚物所組成的丙烯酸類粘合劑。丙烯酸類粘合劑是共聚物，它們以含由丙烯酸酯衍生的重復單元和由含OH基的可聚合的單體衍生的重復單元為其主要的構成單元。在共聚物中，含OH基的可聚合的單體的量按摩爾計為0.5-30%，較好的為8～30%，更好的為20～30%。
適用的丙烯酸酯的實例包括含1～10個碳原子的烷基醇的丙烯酸酯和含1～10個碳原子的烷基醇的甲基丙烯酸酯。
適用的含OH基的單體的實例包括丙烯酸-2-羥乙酯，甲基丙烯酸-2-羥乙酯，丙烯酸羥丙酯和甲基丙烯酸羥丙酯。其中較好的為丙烯酸-2-羥乙酯和甲基丙烯酸-2-羥乙酯。
由這些單體共聚而得的共聚物所具有的分子量為1.0×105到10.0×105，較好的為4.0×105到8.0×105。
除了上述的構成單元外，丙烯酸粘合劑還可包含其它構成單元例如由酯酸乙烯酯，丙烯腈，乙烯基烷基醚等等所衍生者，如果本發(fā)明的目的不受影響的話。
丙烯酸類粘合劑的粘合力和內(nèi)聚力可任意地由一種交聯(lián)劑所決定。交聯(lián)劑的實例包括多元異氰酸酯化合物，多元環(huán)氧化合物，多元氮丙啶化合物和螫形化合物。多元異氰酸酯化合物的具體實例包括二異氰酸甲代亞苯酯，二異氰酸二苯甲烷酯，二異氰酸亞已酯，二異氰酸異佛爾酮酯及其加合物。多元環(huán)氧化合物的具體實例包括乙二醇二縮水甘油醚和對苯二甲酸二縮水甘油酯。多元氮丙啶化合物的具體實例包括三-2，4，6-(1-吖丙啶基)-1，3，5-三嗪，三[1-(2-甲基)-吖丙啶基]氧膦和六[1-(2-甲基)-吖丙啶基]三偶磷三嗪。螫合物的具體實例包括乙酰乙酸乙酯二異丙醇鋁和三(乙酰乙酸乙酯)鋁。
供可輻照熟化的粘合層3使用的可輻照聚合的化合物，可以是廣泛使用的低分子量的化合物，它們的分子中至少有兩個可光照聚合的碳-碳雙鍵以便能在光輻照下形成三維網(wǎng)狀結構，如在日本專利公開公布號196956/1985和223139/1985中所描述者。這種低分子量化合物的具體實例包括三丙烯酸三羥甲基丙烷酯，四丙烯酸四羥甲基甲烷酯，三丙烯酸季戊四醇酯，四丙烯酸季戊四醇酯，五丙烯酸雙季戊四醇單羥基酯，六丙烯酸雙季戊四醇酯，二丙烯酸1，4-丁二醇酯，丙烯酸1，6-已二醇酯，二丙烯酸聚乙二醇酯和商品供應的丙烯酸低酯。
除上述的丙烯酸酯化合物外，丙烯酸酯氨基甲酸酯低聚物也能用作可輻照聚合的化合物。丙烯酸酯的氨基甲酸酯低聚物可通過下述反應制備將聚酯或聚醚型多羥基化合物與多元異氰酸酯化合物例如二異氰酸2，4-甲亞苯，二異氰酸2，6-甲亞苯酯，二異氰酸1，3-二甲苯酯，二異氰酸1，4-亞二甲苯酯及二異氰酸4，4-二苯甲烷酯進行反應，從而得到異氰酸酯氨基甲酸酯預聚物，然后將該預聚物與含有羥基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯反應，例如與丙烯酸2-羥基乙酯，甲基丙烯酸2-羥基乙酯，丙烯酸2-羥基丙酯，甲基丙烯酸2-羥基丙酯，丙烯酸聚乙二醇酯和甲基丙烯酸聚乙二醇酯進行反應。
這些丙烯酸酯氨基甲酸酯低聚物中，那些分子量在3，000-30，000，較好的為3，000-10，000，更好的為4，000-8，000，特別優(yōu)先被采用，因為含這些丙烯酸酯氨基甲酸酯低聚物的粘合劑在芯片收拾工序中不會粘附在芯片背面，即使晶片的背面是粗糙的。而且，丙烯酸酯氨基甲酸酯低聚物較好的是至少含兩個碳-碳雙鍵，更好的是含兩個碳-碳雙鍵(即2-功能團的)。并且，當用丙烯酸酯氨基甲酸酯低聚物作為可輻照聚合的化合物時，與日本專利公開公布號196956/1985中所述的使用那些僅僅在分子中含至少兩個可光照聚合的碳-碳雙鍵的低分子量化合物相比，能得到一種極其優(yōu)良的粘合片。換句話說，得到的粘合片在射線輻照以前具有高的粘合力，但于輻照后則該片的粘合力降低至這樣一種程度即在芯片收拾工序中芯片的背面無任何粘合劑殘存。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地將多種可輻照聚合的化合物聯(lián)合使用。例如，在具有兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物中應有按重量計約約20-80%較好的為約30-70%，為含有四個或四個以上不飽和鍵者。含四個或四個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物的具體實例包括四季戊四醇酯丙烯酸，四甲基丙烯酸1，6-雙(氨基甲酸甘油酯)已酯(1)， CHOCONH-C6H12-NHCOOCH (1)四甲基丙烯酸雙(氨基甲酸甘油酯)異佛爾酮酯(2)。
及四甲基丙烯酸雙(氨基甲酸甘油酯)甲苯酯(3)。
當這些含四個或四個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物的用量以重量計為以可輻照聚合的化合物為100%計的20-80%時，可輻照熟化的粘合層足可被射線輻照而熟化，且粘合劑的內(nèi)聚力并不降低。
又，特別較好是，相互聯(lián)合使用含兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物，此中，存在于含兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物總量中的含四個或四個以上不飽和鍵的化合物用量按重量計為20-80%，較好的為30-70%，含六個或六個以上不飽和鍵的化合物用量按重量計為20-60%，較好的為30-50%。含六個或六個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物的實例包括六丙烯酸雙季戊四醇酯，六甲基丙烯酸雙季戊四醇酯，六丙烯酸1.6-雙(氨基甲酸季戊四醇酯已酯)(4)，(CH2＝CH-COOCH2)3CCH2OCONH-C6H12-NHCOOCH2C(CH2OCOCH＝CH2)3(4)六丙烯酸雙(季戊四醇氨基甲酸酯)異佛爾酮酯(5)， 六丙烯酸雙(季戊四醇氨基甲酸酯)甲苯酯(6)， 以下給出特別優(yōu)選使用的可輻照聚合的化合物組合的突例，但本發(fā)明能使用的組合決不限于這些實例。
1.2-官能團的丙烯酸酯氨基甲酸酯低聚物和4-官能團的四丙烯酸季戊四醇酯的組合。
2.2-官能團的丙烯酸酯氨基甲酸酯低聚物和6-官能團的六丙烯酸雙季戊四醇酯的組合。
3.2-官能團的丙烯酸酯氨基甲酸酯低聚物和六丙烯酸雙(氨基甲酸季戊四醇氨酯)已酯的組合。
關于粘合氨層中丙烯酸型粘合劑和可輻照聚合的化合物的比例，以丙烯酸粘合劑為100份計，所用的可輻照聚合的化合物的量按重量計通常為50-200份，較好的為50-150份，特別好的為70-120份。含按此比例的丙烯酸型粘合劑和可輻照聚合的化合物的粘合片具有高的初始粘合力，并且，經(jīng)射線輻照后該初始粘合力大大降低，所以能輕易地將芯片從粘合片收拾到。
如果可輻照聚合的化合物的量按重量計小于50份，則化合物經(jīng)射線輻照熟化后會有大量粘合劑粘附在芯片的背面，這樣當用樹脂封成外包裝時會出現(xiàn)裂紋。另一方面，如果可輻照聚合的化合物的量按重量計大于200份，則粘合劑的內(nèi)聚力降低，而導致另一個問題(即粘合片與架子脫開)，雖然能避免出現(xiàn)外包裝裂紋。
供晶片1用的粘合片，包括襯底膜2和如上所述的可輻照熟化的粘合層3，在輻照以前對被粘物具有足夠的粘合力但經(jīng)射線輻照后粘合力明顯減弱。更明確地說，射線輻照以前，粘合片對-已經(jīng)鏡面處理的不銹鋼具有例如不小于200g/25mm的粘合力，但經(jīng)射線輻照后粘合力減小到不大于20g/25mm。
如果需要，除了上述的粘合劑及可輻照聚合的化合物以外，可輻照熟化的粘合層3還可含一種可輻照顯色的化合物(在輻照時能顯出顏色的化合物)。由于在可輻照熟化的粘合層3中加入了輻照顯色化合物，粘合片經(jīng)射線輻照后顯色，所以在用一光敏器檢測芯片時檢測精確度就得以提高，從而避免了在收拾芯片的操作中可能發(fā)生的失誤。此外，能得到這樣一種好處，那就是，能立刻直觀確定粘合片是否已被射線輻照過。
可能輻照顯色的化合物是那些輻照前無色或淡色但輻照后顯出顏色的化合物，這種化合物的較好的實例是隱色染料。較好的能用的是那些常用的隱色染料，例如三苯甲烷類，熒烷類，吩噻嗪類，金胺類及螺吡喃類染料。這些染料的具體實例包括3-[N-(對甲苯氨基)]-7-苯胺基熒烷，3-[N-(對甲苯基)-N-甲氨基]-7-苯胺基熒烷，3-[N-(對甲苯基)-N-乙氨基]-7-苯胺基熒烷，3-二乙氨基-6-甲基-7-苯胺基熒烷，結晶紫內(nèi)酯，4，4′，4″-三(二甲氨基)三苯甲醇及4，4′，4″-三(二甲氨基)三苯甲烷。
較好地與上述隱色染料配合使用的是那些常用的顯色劑，例如苯酚甲醛樹脂的初始聚合物，芳香羧酸衍生物及電子接受體，例如，活性土。為了改變顏色的色調(diào)，也可將各種已知的顏色形成物與之配合使用。
可將能輻照顯色的化合物以在有機溶劑中的溶液形式或以細顆粒形式摻入至可輻照熟化的粘合層中。被加入至可輻照熟化的粘合層中的化合物數(shù)量的范圍通常按重量計為0.01-10%，較好的為0.5-5%。如果該量超過以重量計的10%，粘合片被輻照時，射線被化合物吸收過多，因此有時可輻照熟化的粘合層熟化不充分。另一方面，如果化合物的量按重量計為小于0.01%，則粘合片在輻照時不能充分顯色，因此在芯片收拾操作中很易出差錯。
在某些情況下，可輻照熟化的粘合層3除了含上述的粘合劑及可輻照聚合的化合物以外，還可含光散射無機化合物粉末。通過在可輻照熟化的粘合層3中摻入光散射無機化合物粉末，即使在晶片的被粘住的表面由于種種原因而已經(jīng)變灰或變黑時，粘合層經(jīng)射線例如紫外線輻照后其粘合力顯著減小，即使在晶片表面的已變灰或變黑的部分也是如此，因此在芯片收拾工序中芯片背面不再有粘合劑殘存，而粘合層在輻照以前卻具有足夠的粘合力。
上文提到的光散射無機化合物是當其被諸如紫外線(UV)或電子束(EB)之類的射線輻照時能無規(guī)則地反射射線的化合物。光散射無機化合物粉末的實例包括二氧化硅粉末，氧化鋁粉末，硅鋁粉末和云母粉末。作為光散射無機化合物。那些幾乎能完全反射上述射線的為優(yōu)選選用者，但那些在一定程度上吸收射線的也能使用。
光散射無機化合物較好的是呈粉末形式，其顆粒直徑為1-100μm，較好的為約1-20μm。在可輻照熟化的粘合層中，所用光散射無機化合物的量按重量計需為0.1-10%，較好的為1-4%。如果可輻照熟化的粘合層中的光散射無機化合物的用量按重量計超過10%，有時會降低可輻照熟化的粘合層的粘合力，另一方面，如果該化合物用量按重量計小于0.1%，經(jīng)輻照后的粘合層中的對應于晶片表面變灰或變黑部分的粘合力未被足夠減小，因此，在芯片收拾工序中粘合劑會粘附及殘留在芯片背面。
如上所述，通過使用由含有光散射無機化合物粉末的可輻照熟化的粘合層組成的為粘合片，即使由于種種原因被粘住的晶片表面已變灰或變黑，經(jīng)射線輻照后的粘合層的粘合力，即使在對應于晶片面變灰或變黑的那些部分也明顯減小。以下所述者被認為是造成這一點的理由。那就是，本發(fā)明的粘合片1具有可輻照熟化的粘合層3，而當該可輻照熟化的粘合層3經(jīng)射線輻照時，粘合層3中所含的可輻照聚合的化合物被熟化而降低了粘合層的粘合力。然而，晶片表面的有些部分有時會由于種種原因而變灰或變黑。當可輻照熟化的粘合層3被射線輻照時，射線穿過可輻照熟化的粘合層3到達晶片表面。然而，如果晶片表面有變灰或變黑部分，射線被這些部分吸收而不反射。因此，使用于熟化可輻照熟化的粘合層3的射線被與晶片表面變灰或變黑部分相對應的部分所吸收，所以可輻照熟化的粘合層的熟化變成不充分的，粘合層的粘合力也就沒有明顯減小。因此，可以認為，在芯片收拾工序中粘合劑粘附和殘留在芯片背面。
然而當光散射無機化合物粉末摻入可輻照熟化的粘合層3中時，射線在到達晶片表面之前被化合物無規(guī)則地反射從而改變其方向。因為這個緣故，即使在晶片表面存在變灰或變黑部分，無規(guī)則地反射的射線足以穿透至對應于晶片表面變灰或變黑部分的粘合層的上層區(qū)域，因此粘合層的相應部分受到足夠的熟化。通過在可輻照熟化的粘合層中摻入光散射無機化合物粉末，即使當晶片表面由于種種原因存在變灰或變黑部分，對對應于晶片表面變灰或變黑部分的粘合層部分的熟化不會變得不充分，因而在芯片收拾工序中不會有粘合劑粘附和殘留在芯片背面。
在本發(fā)明中，磨粒可分散在襯底膜中。磨粒的顆粒直徑為0.5到100μm，較好的為1到50μm，莫氏硬度為6到10，較好的為7到10。這些磨粒的具體實例包括綠色金剛砂，人造剛玉，光學金剛砂，白色鋁氧粉，碳化硼，氧化鉻(Ⅲ)，氧化鈰和金剛石粉末。這些磨粒較好的是無色或白色的。磨粒在襯底膜2中的用量按重量計為0.5到70%，較好的為5到50%。當切割刀以下這樣的方式使用即刀刃經(jīng)過晶片到達襯底的方式使用時尤以使用磨粒為好。
由于襯底膜中加入了磨粒，即使切割刀進入到襯底膜且粘合劑粘在刀刃上，也能由于磨粒的到磨擦作用而將粘合劑輕易地除去。
而且，當用UV輻照熟化粘合層時，上述的粘合層可含有一種UV熟化引發(fā)劑，以縮短用UV輻照的聚合熟化的時間和使UV輻照劑量降至最低限度。
這些UV熟化引發(fā)劑的實例包括苯偶姻，苯偶姻甲醚，苯偶姻乙醚，苯偶姻異丙醚，芐基二苯基硫化物，一硫化四甲基秋蘭姆，偶氮二異丁腈，聯(lián)芐基，聯(lián)乙酰和β-氯蒽醌。
在本發(fā)明的半導體器件制備工藝中，把已經(jīng)經(jīng)過晶片加工的半導體晶片置于上述供晶片使用的粘合片上，然后在此狀態(tài)下將晶片切割成芯片，以此制備半導體器件。
現(xiàn)將本發(fā)明的使用上述供晶片使用的粘合片的半導體器件制備工藝說明如下。
如果如圖2所示在粘合片1的上面有一隔離片4，首先移去隔離片4，將粘合片1放置成使得可輻照熟化的粘合層在上面。如圖3所示，將待切割的晶片A置于可輻照熟化的粘合層3的表面上。將晶片A在此狀態(tài)下進行切割，如有需要則進行清洗和干燥。此時，在切割，清洗和干燥等每一操作中芯片將不會從粘合層1中脫落，因為可輻照熟化的粘合層3具有足夠的粘合力使芯片粘附并保留在粘合片1上。
隨后，將芯片從粘合片上收拾下來并將其裝在一支撐襯底例如鉛架上。如圖4所示，在先于或收拾操作同時，對粘合片1中的可輻照熟化的粘合層3用一電離輻射B，例如紫外線(UV)或電子束(EB)，進行輻照，使可輻照熟化的粘合層3中所含的可輻照聚合的化合物進行聚合和熟化。當可輻照熟化的粘合層3中所含的可輻照聚合的化合物在射線輻照粘合層3時得以聚合和熟化時，粘合層中所含粘合劑的粘合力大大減小，只剩下很微弱的粘合力。
對粘合片1的輻照最好是從襯底膜空白的一面加以實施，在這一面，沒有可輻照熟化的粘合層3在其上。所以，如前面所述，當使用的射線為UV時襯底膜2需具備光透射性，但當使用EB作輻照時襯底膜就不總需具備光透射性。
在所描述的方法中，對置有芯片A1，A2……的可輻照熟化的粘合層3進行照射以減小可輻照熟化的粘合層3的粘合力，然后如果需要以預定比例膨脹粘合層。通過膨脹粘合層，芯片之間的距離變寬，借此能容易地從粘合層收拾芯片。以后的工序可依照傳統(tǒng)方法加以進行。如圖5所示，用一根推棒5從襯底膜2的下側(cè)往上推，推出需待收拾的每個芯片A1，A2……，用例如一個抽吸套筒6進行收拾，然后裝在一個支撐襯底，例如一個鉛架上。用這種方法收拾芯片A1，A2……，芯片能輕易地被收拾得到的芯片具有優(yōu)良的品質(zhì)，無任何污染。照射也可在收拾處加以進行。
并不總是需要在晶片A的整個表面進行一次性輻照，有時可以部分地進行，例如對僅僅與每一芯片A1，A2……相對應的襯底膜的部分進行輻照，輻照時用一輻照管從襯底膜2的背側(cè)進行，以減小對應于輻照部分的粘合劑的粘合力，然后可用推棒5將芯片A1，A2……依次推上，隨后收拾推上的每一片芯片。圖6所示的是上述輻照方法的一種改進，其中推棒5是空心的，輻射源7置于推棒的空心部分，致使輻照和收拾操作可同時進行，這樣，設備能簡化且收拾操作所需的時間可縮短。
在本發(fā)明的半導體器件制備工藝中，將如上所得的芯片裝在一個一定的支撐襯底，例如鉛架上，然后根據(jù)傳統(tǒng)方法用一模壓樹脂進行焊接及封裝操作。如此制得的半導體器件可具有這樣的結構，即芯片背面的一部分或全部與模壓樹脂連接，如圖7到9所示。根據(jù)本發(fā)明的方法，能得到外包裝不發(fā)生裂縫的半導體器件，因而可提高可靠性。
作為這里所用的模壓樹脂，較好的為樹脂組合物，它們含以甲酚線型酚醛清漆型環(huán)氧樹脂，萘型環(huán)氧樹脂，聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂或芳香族多官能型環(huán)氧樹脂為主要組份，以添加劑如傳統(tǒng)使用的硬化劑(例如，酚醛清漆)，二氧化硅，碳和填料等。
本發(fā)明的供晶片使用的粘合片用于具有下列結構的半導體器件的制備，即芯片背面的一部分或全部與模壓樹脂相連接一種，典型的LOC結構。在使用粘合片時，已經(jīng)經(jīng)過晶片加工的一塊晶片被粘附在粘合片上，然后將晶片切割成芯片。使用此芯片，具有上述結構的半導體器件被制成。根據(jù)本發(fā)明的工藝制成的半導體器件不會出現(xiàn)外包裝裂紋。因而能提高制成品的可靠性。
實施例以下參照實施例說明本發(fā)明，但應將其理解為本發(fā)明決不限于這些實施例。
在以下的實施例和對照實施例中，“彈性系數(shù)”和“外包裝裂縫出現(xiàn)率”按下法進行評估。
彈性系數(shù)以一可輻照熟化的粘合劑制備一塊長50mm，寬4mm及厚0.2mm的粘合劑小樣。將該樣品置于80w/cm的高壓汞燈下并用射線輻照1秒鐘使其熟化。熟化后，用一臺粘彈性測試裝置(由Orientic K.K生產(chǎn)的Rheovibron DDV-Ⅱ-EP)測定樣品在3.5Hz時的彈性數(shù)從而得到彈性系數(shù)曲線圖，從曲線圖查出在25℃時的值即為粘合劑的彈性系數(shù)。
外包裝裂縫出現(xiàn)率切割以后，從經(jīng)射線輻照過的粘合片收拾芯片。將芯片裝在一鉛架上，然后進行焊接，并在高壓下用模壓樹脂(鄰甲酚類環(huán)氧樹脂)進行封裝。隨后將該模壓樹脂于175℃下加熱放置5小時以制成含芯片的外包裝。然后將此外包裝任其在85℃及85%RH的氛圍中放置504小時。然后對外包裝進行IR回流處理(所需時間1分鐘三次，并用SAT法(scanning acomostic tomography)對封裝樹脂裂縫的出現(xiàn)進行檢測。測定所有受測外包裝總數(shù)中含有裂縫的外包裝數(shù)所占的百分數(shù)即為外包裝裂縫出現(xiàn)率。
實施例1[一種可輻照熟化的粘合劑的制備]將下列各物進行混合以制備一種可輻照熟化的粘合劑按重量計的100份丙烯酸型粘合劑(丙烯酸羥乙酯和丙烯酸丁酯的共聚物，丙烯酸羥乙酯的含量為按重量計為9%(按mol計為9.8%)，按重量計的70份其分子量約為6，000的2-官能團的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(Dainichiseika Color and Chemicals有限公司有售)，按重量計的30份4官能團的聚酯低聚物和按重量計的10份芳香族異氰酸酯(Toyo Ink有限公司有售)。
測試此可輻照熟化的粘合劑的彈性系數(shù)。結果示于表1。在厚度為100μm的聚乙烯薄膜上涂敷以上制得的可輻照熟化的粘合劑，其用量為10g/m2，以形成一可輻照熟化的粘合層。在此可輻照熟化的粘合層上，將一厚度為38μm的經(jīng)硅氧烷處理過的PET薄膜層壓成片作為一隔離片，以制成一種供晶片用的粘合片。[LOC結構的半導體器件的制備]上面得到的供晶片用的粘合片用一扁平架固定，將一塊含有試驗芯片的6吋硅晶片粘附在粘合片上，將晶片切割成尺寸為12.2mm×21.3mm的芯片。用此芯片即可制得LOC封裝結構的半導體器件。測試該半導體器件的外包裝裂縫出現(xiàn)率。結果示于表1。
實施例2重復實施例1的步驟，用按重量計的30份6-官能團的丙烯酸聚酯低聚物(Nippon Kayaku有限公司有售)取代按重量計的30份4-官能團的聚酯低聚物。結果示于表1。
實施例3重復實施例1的步驟，用一種丙烯酸型粘合劑(丙烯酸羥乙酯和丙烯酸丁酸的共聚物，丙烯酸羥乙酯的含量按重量計為25%(按mol計為26.9%)取代在實施例1中所用的丙烯酸型粘合劑。
結果示于表1。
實施例4[一種可輻照熟化的粘合劑的制備]混合下列各物，以制備一種可輻照熟化的粘合劑按重量計的100份丙烯酸型粘合劑(丙烯酸羥乙酯和丙烯酸丁酯的共聚物，丙烯酸羥乙酯的含量按重量計為25%(按mol計為26.9%)，按重量計的70份分子量為約6，000的2-官能團的丙烯酸氨基酸酯低聚物(Dainichiseika Color and Chemicals有限公司有售)，按重量計的30份6-官能團的聚酯低聚物(Nippon Kayaku有限公司有售)和按重量計的10份芳香族異氰酸酯(Toyo lnk有限公司有售)。
測定可輻照熟化的粘合劑的彈性系數(shù)。結果示于表1。
然后，重復實施例1的步驟，只是用此可輻照熟化的粘合劑取代實施例1中所用的可輻照熟化的粘合劑。
結果示于表1。
對照實施例1重復實施例1的步驟，只是用丙烯酸和丙烯酸丁酯的共聚物(丙烯酸含量按重量計為9%)作為丙烯酸型粘合劑，其用量按重量計為100份。結果示于表1。
對照例2重復實施例1的步驟，只是將2-官能團的丙烯酸氨基甲酸酯低聚物的用量改為按重量計的100份，并不用4-官能團的聚酯低聚物。結果示于表1。

權利要求
1.一種供晶片用的粘合片，其特征在于包括襯底膜和形成于其上的可輻照熟化的粘合層，所述粘合片用于半導體器件的制備工藝，包括下列步驟將晶片的背面粘附到可輻照熟化的粘合層上，晶片的正面則已形成一線路，將晶片切割成芯片，用射線輻照可輻照熟化的粘合層以熟化所述粘合層，如果需要則膨脹粘合片使芯片相互分開，然后取出芯片，將芯片裝配在鉛架上，焊接并模壓至這樣一種結構即芯片背面的一部分或全部與外包裝模壓樹脂連接。其中的可輻照熟化的粘合層包括由一種丙烯酸酯和含OH基的可聚合的單體的共聚物構成的按重量計100份丙烯酸粘合劑和按重量計50-200份含兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物。此可輻照熟化的粘合層經(jīng)射線輻照熟化后其彈性系數(shù)不小于1×109dyn/cm2。
2.如權利要求1所述的供晶片用的粘合片，其特征在于按重量計20到80%的含兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物含四個或四個以上不飽和鍵。
3.使用一種供晶片用的粘合片的半導體器件的制備工藝，其中的粘合片包括一襯底膜和一可輻照熟化的粘合層，該粘合層包括由丙烯酸酯和含有OH基的可聚合的單體的共聚物構成的按重量計100份丙烯酸型粘合劑和按重量計的50-200份含兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻照聚合的化合物且經(jīng)射線輻照熟化后其彈性系數(shù)不小于1×109dyn/cm2，所述工藝包括下列步驟將晶片的背面粘附到可輻照熟化的粘合層的上面，晶片的正面則已形成有一回路，將晶片切割成芯片，用射線輻照可輻照熟化的粘合層以熟化所述粘合層，如果需要則膨脹粘合片使芯片相互分開，然后收拾芯片，將芯片裝配在鉛架上，焊結并模壓至這樣一種結構即芯片背面的一部分或全部與外包裝模壓樹脂連接。
4.如權利要求3所述的半導體器件制備工藝，其特征在于按重量計的20到80%的含兩個或兩個以上不飽和鍵的可輻射照聚合的化合物含有四個或四個以上不飽和鍵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括一襯底膜以及形成于其上的一種可輻照熟化的粘合層的供晶片用的粘合片，該粘合片用于半導體器件的制備工藝，所制備的半導體器件具有芯片背面的一部分或全部與模壓樹脂連接。它能防止外包裝裂縫的出現(xiàn)，因而提高了半導體器件的可靠性。
文檔編號C08F220/06GK1101367SQ94104848
公開日1995年4月12日 申請日期1994年4月28日 優(yōu)先權日1993年4月28日
發(fā)明者雨海正純, 妹尾秀男, 江部和義 申請人:琳得科株式會社