本發(fā)明涉及臨時(shí)鍵合膠技術(shù)，尤其涉及一種低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠、制備方法、鍵合及解鍵合方法。

背景技術(shù)：

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，芯片尺寸逐漸逼近物理極限，傳統(tǒng)的通過縮小晶體管尺寸來提升性能的方式遇到了瓶頸，摩爾定律逐漸失效。為了延續(xù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，先進(jìn)封裝技術(shù)成為了重要的突破口，而臨時(shí)鍵合膠是先進(jìn)封裝技術(shù)中的關(guān)鍵材料之一。先進(jìn)封裝技術(shù)，如2.5d/3d封裝等，通過將芯片間通信問題提升至1級(jí)封裝層面，可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)封裝和片上系統(tǒng)(soc)的缺點(diǎn)，提高芯片整體性能。在這些封裝工藝中，晶圓需要進(jìn)行減薄、tsv(through-siliconvia)制造和多片晶圓堆疊等操作。然而，大尺寸薄化晶圓的柔性和易脆性使其在加工過程中極易發(fā)生翹曲和破損，因此需要臨時(shí)鍵合膠將晶圓和臨時(shí)載板粘結(jié)在一起，為晶圓提供支撐，以滿足苛刻的背面制程工藝需求。

2、在薄晶圓背部加工過程中，鍵合體系要經(jīng)歷高溫、氧化劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及多種有機(jī)溶劑環(huán)境，因此，作為臨時(shí)鍵合材料，必須具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以確保在復(fù)雜的工藝條件下仍能保持穩(wěn)定的性能。

3、現(xiàn)有的臨時(shí)鍵合膠主要由增強(qiáng)劑、增粘樹脂、聚合樹脂、高沸點(diǎn)溶劑、增塑劑、低沸點(diǎn)溶劑、抗氧化劑和潤濕劑等多種成分組成。然而，這些材料在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些問題，如解鍵合溫度過高、清洗困難等，這不僅增加了工藝復(fù)雜度，還可能導(dǎo)致晶圓在解鍵合過程中受損。

4、因此亟需開發(fā)一種低溫鍵合、易清洗的臨時(shí)鍵合膠，以替代傳統(tǒng)溶劑型臨時(shí)鍵合膠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有的臨時(shí)鍵合膠鍵合溫度過高、清洗困難的問題，提出一種低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠，該低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠能夠在低于100℃的低溫條件下成功鍵合，有效避免了傳統(tǒng)高溫鍵合工藝對(duì)晶圓結(jié)構(gòu)造成的破壞，且該臨時(shí)鍵合膠在完成鍵合任務(wù)后，能在弱堿水溶液中分解溶解而解鍵合，清洗無殘留。

2、需要注意的是，在本發(fā)明中，除非另有規(guī)定，涉及組成限定和描述的“包括”的具體含義，既包含了開放式的“包括”、“包含”等及其類似含義，也包含了封閉式的“由…組成”、“由…構(gòu)成”等及其類似含義。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠，包括重量配比如下的各組分：

4、

5、進(jìn)一步地，所述溶劑為水溶性易揮發(fā)溶劑。

6、進(jìn)一步地，所述溶劑為異丙醇、丙二醇甲醚、乙醇和乙二醇乙醚中的一種或多種。

7、進(jìn)一步地，所述溶劑優(yōu)選為丙二醇甲醚。

8、進(jìn)一步地，所述溶劑為40-60份。

9、進(jìn)一步地，所述去離子水為10-20份。

10、進(jìn)一步地，所述自交聯(lián)樹脂為水性丙烯酸乳液和/或水性苯丙乳液。

11、進(jìn)一步地，所述自交聯(lián)樹脂優(yōu)選為水性苯丙乳液。

12、進(jìn)一步地，所述自交聯(lián)樹脂可直接市售獲得，優(yōu)選的，如soluryl?rx-20、joncryl7690、kdd701和ypwa-11w24中的一種或多種。

13、進(jìn)一步地，所述自交聯(lián)樹脂優(yōu)選為soluryl?rx-20。

14、進(jìn)一步地，所述自交聯(lián)樹脂為30-40份。

15、進(jìn)一步地，所述疏水劑包括大分子含氟疏水劑和小分子疏水劑。

16、進(jìn)一步地，所述疏水劑包括質(zhì)量比為5:1-20:1的大分子含氟疏水劑和小分子疏水劑。

17、進(jìn)一步地，所述疏水劑包括優(yōu)選質(zhì)量比為10:1的大分子含氟疏水劑和小分子疏水劑。

18、進(jìn)一步地，所述大分子含氟疏水劑分子量為5000-20000；和/或，小分子疏水劑分子量為200-1000。

19、進(jìn)一步地，所述大分子含氟疏水劑為聚偏氟乙烯、聚丙烯酸三氟乙酯和聚丙烯酸六氟丁酯中的一種或多種。

20、進(jìn)一步地，所述大分子含氟疏水劑優(yōu)選為聚偏氟乙烯。

21、進(jìn)一步地，所述聚偏氟乙烯分子量為5000-20000。

22、進(jìn)一步地，所述聚丙烯酸三氟乙酯分子量為5000-20000。

23、進(jìn)一步地，所述聚丙烯酸六氟丁酯分子量為5000-20000。

24、進(jìn)一步地，所述小分子疏水劑為三乙醇胺油酸皂、二油酸甘油酯、三油酸甘油酯和蓖麻油聚氧乙烯醚中的一種或多種。

25、進(jìn)一步地，所述三乙醇胺油酸皂hlb值為12。

26、進(jìn)一步地，所述二油酸甘油酯hlb值為2.5～3。

27、進(jìn)一步地，所述三油酸甘油酯hlb值為8～12。

28、進(jìn)一步地，所述蓖麻油聚氧乙烯醚分子量為200-1000。

29、進(jìn)一步地，所述蓖麻油聚氧乙烯醚可直接市售獲得，優(yōu)選的，如為蓖麻油聚氧乙烯醚el-10和/或蓖麻油聚氧乙烯醚el-12。

30、進(jìn)一步地，所述小分子疏水劑優(yōu)選蓖麻油聚氧乙烯醚el-10。

31、進(jìn)一步地，所述蓖麻油聚氧乙烯醚el-10的分子量為720-746。

32、進(jìn)一步地，所述蓖麻油聚氧乙烯醚el-10的hlb值為6-7。

33、進(jìn)一步地，所述蓖麻油聚氧乙烯醚el-12的分子量為810-835。

34、進(jìn)一步地，所述蓖麻油聚氧乙烯醚el-12的hlb值為6.5-7.5。

35、進(jìn)一步地，所述疏水劑為0.5-1份。

36、本發(fā)明采用大分子含氟疏水劑和小分子疏水劑的組合作為疏水劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍵合膠表面疏水性能的顯著提升。具體而言，大分子含氟疏水劑通過空間位阻作用，能在鍵合膠表面吸附纏繞，形成松散的疏水吸附層，而小分子疏水劑的疏水小分子則通過其較小的分子尺寸，能夠有效地填補(bǔ)在大分子結(jié)構(gòu)的空隙中，形成一種互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)，與大分子相互纏繞和結(jié)合，減少分子間的空隙體積，使得整個(gè)吸附層更加緊密和均勻，增強(qiáng)抗水效果；同時(shí)由于小分子疏水劑具有較低的hlb值，他們能夠快速吸附在鍵合膠表面，迅速的降低鍵合膠的表面張力，具有消泡和抑制泡作用，避免鍵合膠在使用中產(chǎn)生泡沫，從而確保鍵合過程的均勻性和一致性。本發(fā)明通過大分子和小分子疏水劑的協(xié)同作用，不僅顯著提升了鍵合膠的疏水性能和抗水效果，還具有消泡和抑泡功能，確保了鍵合過程的穩(wěn)定性和均勻性。

37、進(jìn)一步地，所述乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基二苯醚二磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉和松香酸鈉中的一種或多種。

38、進(jìn)一步地，所述乳化劑優(yōu)選十二烷基硫酸鈉。

39、進(jìn)一步地，所述乳化劑為0.5-1份。

40、本發(fā)明采用水溶性離子型聚合物作為乳化劑，該聚合物具有多個(gè)親水基團(tuán)和電荷特性。這種離子型乳化劑能夠包覆在自交聯(lián)樹脂表面，通過空間位阻效應(yīng)和靜電作用，確保自交聯(lián)樹脂形成均勻的膠體乳液。在70-100℃加熱條件下促進(jìn)自交聯(lián)樹脂發(fā)生自交聯(lián)反應(yīng)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使材料的分子鏈之間的相對(duì)移動(dòng)受到限制，從而提高了鍵合膠的硬度和強(qiáng)度，形成均勻的粘結(jié)膜。這種粘結(jié)膜能夠?qū)崿F(xiàn)薄晶圓與載具的鍵合，保障鍵合強(qiáng)度，同時(shí)，交聯(lián)樹脂在50-70℃的堿溶液中可以發(fā)生水解反應(yīng)而溶解，在溫和條件下實(shí)現(xiàn)解鍵合。

41、進(jìn)一步地，所述流平劑為氟改性的丙烯酸酯。

42、進(jìn)一步地，所述氟改性的丙烯酸酯分子量為5000-20000。

43、進(jìn)一步地，所述氟改性的丙烯酸酯優(yōu)選分子量為5000-10000。

44、進(jìn)一步地，所述流平劑可直接市售獲得，優(yōu)選的，如為氟改性丙烯酸酯流平劑ld-91084、氟改性丙烯酸酯流平劑sre-3177-90和氟改性丙烯酸酯流平劑la-45中的一種或多種。

45、進(jìn)一步地，所述流平劑為氟改性丙烯酸酯流平劑ld-91084。

46、進(jìn)一步地，所述流平劑為0.1-0.5份。

47、本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠的制備方法，包括以下步驟：

48、步驟(1)：將去離子水、溶劑、乳化劑、流平劑和自交聯(lián)樹脂，攪拌均勻；

49、步驟(2)：將步驟(1)得到的混合液在高速分散攪拌下，加入疏水劑，并在真空條件下繼續(xù)攪拌直至形成均勻膠體乳液，得到低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠。

50、進(jìn)一步地，步驟(1)攪拌時(shí)間為1-10min。

51、進(jìn)一步地，步驟(2)所述高速分散攪拌轉(zhuǎn)速為1000-2000r/min。

52、本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠在晶圓臨時(shí)鍵合領(lǐng)域的應(yīng)用。

53、本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠鍵合/解鍵合方法，包括如下步驟：

54、旋涂工藝：

55、將低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠旋涂在硅晶圓上并烘烤；

56、鍵合工藝：

57、將涂有低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠的硅晶圓在70-100℃條件下，粘附在藍(lán)寶石載片上，按壓后冷卻至室溫，完成鍵合；

58、解鍵合工藝：

59、將鍵合后的鍵合對(duì)放置在50-70℃的3-5wt.％的氨水中浸泡5-20min，直至鍵合對(duì)分離，完成解鍵合。如無特殊說明，本發(fā)明中％均為質(zhì)量百分含量。

60、進(jìn)一步地，一種低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠鍵合方法，包括如下步驟：

61、旋涂工藝：

62、將低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠旋涂在硅晶圓上并烘烤；

63、鍵合工藝：

64、將涂有低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠的硅晶圓在70-100℃條件下，粘附在藍(lán)寶石載片上，按壓后冷卻至室溫，完成鍵合。

65、進(jìn)一步地，一種低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠解鍵合方法，包括如下步驟：

66、將鍵合后的鍵合對(duì)放置在50-70℃的3-5wt.％的氨水中浸泡5-20min，直至鍵合對(duì)分離，完成解鍵合。如無特殊說明，本發(fā)明中％均為質(zhì)量百分含量。

67、進(jìn)一步地，所述旋涂工藝中烘烤溫度為90-120℃，烘烤時(shí)間為60-180s。

68、進(jìn)一步地，所述旋涂工藝中旋涂轉(zhuǎn)數(shù)為1000-2000r/min。

69、進(jìn)一步地，所述旋涂工藝中滴膠量為0.1-0.15ml/cm2，例如4寸硅晶圓的滴膠量為8-12ml。

70、進(jìn)一步地，所述鍵合工藝中按壓壓力為60-90g/cm2，時(shí)間為30-60s。

71、本發(fā)明低溫鍵合的臨時(shí)鍵合膠、制備方法、鍵合及解鍵合方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

72、1)本發(fā)明通過離子型乳化劑包覆自交聯(lián)樹脂表面，在空間位阻和靜電作用下，保障自交聯(lián)樹脂形成均勻的膠體乳液，這種均勻分散的特性使得鍵合膠在涂布過程中能夠形成均勻的薄膜，避免局部應(yīng)力集中。在70-100℃加熱條件下自交聯(lián)樹脂發(fā)生自交聯(lián)反應(yīng)，交聯(lián)形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使材料的分子鏈之間的相對(duì)移動(dòng)受到限制，從而提高了鍵合膠的硬度和機(jī)械強(qiáng)度，使薄晶圓與載具的鍵合，保障鍵合強(qiáng)度。同時(shí)交聯(lián)樹脂在50-70℃的堿溶液中能發(fā)生水解反應(yīng)，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)解體，臨時(shí)鍵合膠溶解，這種特性使得解鍵合過程可以在溫和條件下完成，避免對(duì)晶圓或載具造成損傷。

73、2)本發(fā)明疏水劑與氟改性丙烯酸酯流平劑協(xié)同，使得臨時(shí)鍵合膠能夠在晶圓器件表面快速鋪展和流平，在臨時(shí)鍵合膠烘烤和鍵合升溫過程中，疏水劑快速吸附在鍵合膠表面，并在臨時(shí)鍵合膠表面形成疏水保護(hù)膜，防止鍵合過程水中氫氧根離子對(duì)膠層腐蝕，保障臨時(shí)鍵合膠在拋光過程的化學(xué)穩(wěn)定性，降低鍵合后膠層的ttv；同時(shí)，疏水劑的加入還降低臨時(shí)鍵合膠表面能，起到消泡和抑制泡作用，確保了鍵合過程的穩(wěn)定性和均勻性，提升了臨時(shí)鍵合膠的質(zhì)量。

74、3)本發(fā)明采用的水性自交聯(lián)樹脂，由于自交聯(lián)樹脂含有大量羧基、酯基。在堿性條件下，羧基與堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成水溶性羧酸鹽，酯基會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，導(dǎo)致樹脂失去交聯(lián)結(jié)構(gòu)并溶脹溶解，因此該鍵合膠可以在堿性水溶液中清洗干凈，減少有機(jī)溶劑清洗的環(huán)境污染問題，更加環(huán)保低毒。

75、因此，本發(fā)明的臨時(shí)鍵合膠在低溫鍵合、易清洗、環(huán)保性、高精度等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠滿足現(xiàn)代半導(dǎo)體制造和微電子封裝領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芘R時(shí)鍵合材料的需求。其制備方法簡單、成本低、環(huán)保性能優(yōu)異，具有廣闊的市場應(yīng)用前景和工業(yè)化推廣潛力，將為半導(dǎo)體及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。