半導(dǎo)體晶片切割膠帶的結(jié)構(gòu)改進(jìn)專利技術(shù)綜述

畢曉博 薛發(fā)珍（等同一作）

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東 廣州510000）

半導(dǎo)體晶片切割膠帶用于在半導(dǎo)體晶片進(jìn)行研磨、切割、封裝等加工工藝中提供托載、固定和保護(hù)等作用。半導(dǎo)體晶片切割膠帶為半導(dǎo)體晶片切割工藝中使用的關(guān)鍵輔助材料，伴隨著半導(dǎo)體制造行業(yè)的蓬勃發(fā)展以及半導(dǎo)體晶片加工工藝的多樣化，針對(duì)半導(dǎo)體晶片切割膠帶的結(jié)構(gòu)改進(jìn)的技術(shù)研究也隨之深入。

1982 年，日東電工的專利申請(qǐng)JPS58168262A 公開了一種用于在切割和分離芯片時(shí)將晶片固定的切割膠帶，其切割晶圓并拉伸薄板時(shí)，由于芯片和粘合劑層在界面處平滑滑動(dòng)，芯片間距離均勻分布，可以實(shí)現(xiàn)容易地剝離。由此，日東電工開啟了全球晶片加工用膠帶的研發(fā)歷程。1984 年，國民淀粉化學(xué)的專利申請(qǐng)IE841466L 首次公開了切割薄膜包括支撐膜，在膜的一側(cè)上的剝離層，以及附著其上的用于粘合的導(dǎo)電粘合劑。國民淀粉化學(xué)的提出的“基材- 切割膜- 接合膜”的這一結(jié)構(gòu)成為了當(dāng)下主流使用的半導(dǎo)體晶片切割膠帶結(jié)構(gòu)的雛形，并且，隨著這一結(jié)構(gòu)的提出，大量的基于基材、切割膜、接合膜的結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化、改進(jìn)，以及進(jìn)一步設(shè)置其他功能層以賦予半導(dǎo)體晶片切割膠帶功能性的專利技術(shù)也隨之涌現(xiàn)。

本文沿用筆者在先參與研究的“用于半導(dǎo)體芯片加工的膠粘材料專利技術(shù)綜述”一文中的檢索、標(biāo)引方法對(duì)涉及半導(dǎo)體晶片切割膠帶結(jié)構(gòu)改進(jìn)的全球?qū)＠夹g(shù)進(jìn)行整理、分析，得出半導(dǎo)體晶片切割膠帶結(jié)構(gòu)改進(jìn)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r以及當(dāng)前的研發(fā)熱點(diǎn)，以期為研發(fā)人員對(duì)半導(dǎo)體晶片切割膠帶的結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供參考。

1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

針對(duì)半導(dǎo)體晶片切割膠帶的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)改進(jìn)主要包括對(duì)切割片結(jié)構(gòu)、接合膜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及二者之間的中間層的設(shè)置，主要解決的技術(shù)問題集中在切割性、拾取性的均衡。

1.1 切割片結(jié)構(gòu)改進(jìn)

對(duì)于切割片的改進(jìn)，主要集中在基材的多層化、切割膜的多層化設(shè)置以及基材、切割膜之間增設(shè)中間層。

對(duì)于基材多層化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，專利申請(qǐng)JPH07273173 公開了通過在單層或多層擠出材料薄膜中采用含有特定數(shù)量的具有特定粒度的碳化鈣的至少一層，以改善在拾取步驟中的剝離性。專利申請(qǐng)JP2018125521 公開了切割基膜包括表面層/中間層/背面層的結(jié)構(gòu)，并對(duì)各層的材料進(jìn)行了選擇，獲得的切割基膜具有高的熱恢復(fù)性，并且即使在低溫條件下也能夠均勻地?cái)U(kuò)展。

對(duì)于切割膜的多層化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，專利申請(qǐng)JPH02305878首先公開了在支撐層和熱發(fā)泡壓敏粘合劑層之間插入不含發(fā)泡劑的壓敏粘合劑層，以防止膨脹的壓敏粘合劑層通過熱處理從支撐基板分離，并且可以高度控制壓敏粘合劑層的熱膨脹。隨后，專利申請(qǐng)JP2009231413、JP2011009732、KR101414393B、TW201830509 也公開了切割膠帶的粘合劑層由兩層或更多層不同性能的粘合劑層組成，從而改善晶片加工過程中的切割性、拾取性。

對(duì)于基材、切割膜之間增設(shè)中間層的設(shè)置，專利申請(qǐng)JP2000281991、JP2002203816、JP2003007646 公開了在基材和壓敏粘合層之間設(shè)置防碎層或涂層或粘彈性層，從而半導(dǎo)體晶片切割時(shí)不會(huì)發(fā)生碎裂。隨后，專利申請(qǐng)CN100421220C、JP2007073930、KR20080018140、JP4993446B2、CN101942278、KR20140128688 則公開了在基材、切割膜之間設(shè)置中間層，分別用于提高切割性能、或是提高拾取性、或是凹凸追隨性、或是起阻擋層作用。

除此之外，為了消除從切割帶上剝離芯片導(dǎo)致的芯片損害， 專 利 申 請(qǐng) JPH02111047、JPH0855824、JP2003068832、JP2012209384 還公開了在切割帶上設(shè)置通孔或是氣泡，以使半導(dǎo)體芯片和切割帶之間的粘附被松弛，從而在不接觸芯片表面的情況半導(dǎo)體芯片從切割帶上剝離。

1.2 接合膜結(jié)構(gòu)改進(jìn)

對(duì)于接合膜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，1990 年，專利申請(qǐng)JPH04196246首次提出在支撐基板上依次設(shè)置切割膜，第一粘合劑層和第二粘合劑層（即接合膜為兩層），第一粘合劑層用于即使在200℃或更低的低溫下也將形成的芯片牢固地粘合到被粘物上，并且與第二粘合劑層一起實(shí)現(xiàn)高溫粘合，另外，第一粘合劑層在常溫附近不顯示粘合性，從而使粘合劑層的剝離性優(yōu)異。

隨后，專利申請(qǐng)US2005227064、PT1894980E 也公開了兩層結(jié)構(gòu)的合膜，其限定了層2 對(duì)硅晶片的粘性比層1 對(duì)切割片的粘性至少高出0.1N/cm，由此該多層膜對(duì)硅晶片和切割片具有不同程度的粘性。而專利申請(qǐng)JP2011023507 則公開了接合膜包括兩層或更多層粘合劑層，與粘合劑層接觸的第一粘合劑組分層是半固化狀態(tài)的樹脂組合物，從而實(shí)現(xiàn)粘接性和剝離性的均衡。

1.3 切割片、接合膜之間的中間層

切割片、接合膜之間增設(shè)中間層為研發(fā)人員提出的一種均衡半導(dǎo)體晶片切割膠帶粘接性、剝離性的技術(shù)手段之一。專利申請(qǐng)JPH03152942、JP2007227575 公開了于切割膜、接合膜之間設(shè)置熱塑性粘合劑膜，以提高拾取成功率。專利申請(qǐng)KR447014B 公開了于切割膜、接合膜之間設(shè)置耐熱性樹脂組成的加工膜，從而使晶圓切割后可容易進(jìn)行擴(kuò)展。專利申請(qǐng)JP4536367B2 則公開了在切割膜、結(jié)合膜之間設(shè)置內(nèi)涂層以實(shí)現(xiàn)剝離。

2 增設(shè)功能層賦予額外功能性

近年來，隨著半導(dǎo)體芯片薄型化，精細(xì)化發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體晶片切割膠帶的工藝要求也越來越嚴(yán)苛。由此，研發(fā)人員提出了多種功能層的設(shè)置以更加完善的適應(yīng)半導(dǎo)體芯片加工的工藝要求，其包括賦予半導(dǎo)體晶片切割膠帶抗氧等離子性、抗靜電性、電磁屏蔽性、可識(shí)別性、散熱性、阻隔性等。

專利申請(qǐng)JPS6320850 公開了于切割膠帶上設(shè)置具有抗氧等離子體處理能力的保護(hù)涂層，由此保證即使在執(zhí)行切割工藝之后進(jìn)行處理，氧等離子體也不會(huì)損壞膠帶。

專利申請(qǐng)JPH10303150 通過依次在基礎(chǔ)樹脂片的上表面上依次形成第一粘合劑層，金屬箔和第二粘合劑層并且給予靜電擊穿獲得導(dǎo)電性。同時(shí)，專利申請(qǐng)JPH09190990、JP4824964B2、JP2007099984、KR20070119584、JP2009260332、WO2013095522、JP2016096239 也均研究了在切割膠帶上設(shè)置抗靜電材料層以獲得長效抗靜電效果。

專利申請(qǐng)TWI578442B、CN102569263B、JP2016119493 公開了于接合膜上設(shè)置電磁屏蔽層可以減少從一個(gè)半導(dǎo)體芯片釋放的電磁波對(duì)同一封裝內(nèi)的另一個(gè)半導(dǎo)體芯片、安裝的襯底、相鄰的器件、封裝等產(chǎn)生的影響。

專利申請(qǐng)JP2000049121 通過在基材上層壓與基材和粘合劑層不同顏色著色的樹脂形成顯示單元，以控制切割精度。專利申請(qǐng)JP2008244007 則提供用于切割的膠帶，其中間層可含彩色墨水，以便在使用刀片切割諸如半導(dǎo)體晶片的工件時(shí)允許人們?nèi)菀椎卮_認(rèn)可靠的切割。專利申請(qǐng)JP2009016697 提供具有識(shí)別符號(hào)的切割片，該識(shí)別符號(hào)即使在粘貼到晶片上之后也被識(shí)別。

專利申請(qǐng)CN107481965 提供一種多層結(jié)構(gòu)的黏晶切割膠膜，其包含人工石墨層及熱傳導(dǎo)組成物層，可提供良好的導(dǎo)熱性、EMI 遮蔽性及彎折性，有效提升半導(dǎo)體裝置之均熱性及散熱性，以提升使用之電子產(chǎn)品的效能。

專利申請(qǐng)KR20190038121 提供一種切割模片接合薄膜，其增設(shè)包含硅烷改性的聚乙烯的阻擋層，獲得有阻擋水分和酸性物質(zhì)的阻隔（阻隔）性能。

3 總結(jié)和展望

隨著半導(dǎo)體芯片行業(yè)的快速發(fā)展以及半導(dǎo)體芯片加工工藝的多樣化和日趨成熟，半導(dǎo)體晶片切割膠帶的結(jié)構(gòu)演進(jìn)正向功能化、精細(xì)化的方向發(fā)展，通過對(duì)半導(dǎo)體晶片切割膠帶的結(jié)構(gòu)改進(jìn)賦予功能性以期更好的適應(yīng)晶片加工是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，日本在半導(dǎo)體晶片切割膠帶領(lǐng)域的專利布局已占盡先機(jī)，國內(nèi)涉及半導(dǎo)體晶片切割膠帶的專利申請(qǐng)寥寥無幾，國內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)可從通過對(duì)半導(dǎo)體晶片切割膠帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能性改性的方向進(jìn)行，以期在半導(dǎo)體晶片切割膠帶領(lǐng)域搏得一席之地。