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TW201629166A - 可固化聚矽氧調配物及相關經固化產物、方法、物品、及裝置 - Google Patents

可固化聚矽氧調配物及相關經固化產物、方法、物品、及裝置 Download PDF

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TW201629166A
TW201629166A TW105103259A TW105103259A TW201629166A TW 201629166 A TW201629166 A TW 201629166A TW 105103259 A TW105103259 A TW 105103259A TW 105103259 A TW105103259 A TW 105103259A TW 201629166 A TW201629166 A TW 201629166A
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TW
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butyl acetate
formulation
film
substrate
hydrazine
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TW105103259A
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倫傑斯 賽慕爾 約翰
赫曼 美南
穗德倫 湯姆士
奎格R 耶克勒
Original Assignee
道康寧公司
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Publication date
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Abstract

本發明包含醋酸丁酯-聚矽氧調配物,其包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基,(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯。本發明也包含藉由移除一部分(或所有)的(D)該醋酸丁酯而製成之相關聚矽氧調配物,以及相關經固化產物、方法、物品及裝置。

Description

可固化聚矽氧調配物及相關經固化產物、方法、物品、及裝置
本發明一般係關於含醋酸丁酯的聚矽氧調配物,藉由從其移除醋酸丁酯而製備的調配物,以及相關經固化產物、方法、物品及裝置。
頒給Dow Corning Corporation之Becker等人的US 6,617,674 B2描述一種半導體封裝,其包含具有一活性表面的一晶圓,該活性表面包含至少一種積體電路,其中各積體電路具有複數個焊墊;及一覆蓋晶圓表面之經固化聚矽氧層,前提為各焊墊之至少一部分並未以經固化聚矽氧層覆蓋,且其中該經固化聚矽氧層係藉由其方法製備。
US 8,072,689 B2、US 8,363,330 B2、以及US 8,542,445 B2,三者全係頒給Bolis或Bolis等人,且提到具有可變形膜片的光學裝置。
頒給Dow Corning Corporation之Elahee的US 8,440,312 B2描述一種可固化組成物,其含有(A)聚有機矽氧烷基底聚合物,其每分子平均具有至少兩個脂族不飽和有機基團、可選地(B)交鏈劑,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子、(C)催化劑、(D)導熱填料、及(E)有機塑化劑。該組成物可固化以形成導熱聚矽氧凝膠或橡膠。導熱聚矽氧橡膠可用來做為熱介面材料,在TIM1以及TIM2兩應用中皆可。可固化組成物可採濕式施用 (例如,原樣施用)然後在原地經固化於一(光)電子裝置中,或可固化組成物可在安裝於一(光)電子裝置之前先經固化以形成具有或不具有一支撐件的一墊(即,墊形成了,然後才安裝)。
我們(本發明諸位發明人)已發現或認識到,含有溶劑之特定聚矽氧調配物,以及藉由從其移除溶劑而製成之濃縮聚矽氧調配物及經固化聚矽氧產物之問題。一些問題係溶劑所致,其中溶劑具有不是太低就是太高的沸點(b.p.);其他問題係雜質所致;而其他問題之原因不明。我們發現包含烯基官能性之有機聚矽氧烷、SiH官能性之有機矽化合物、矽氫化催化劑、以及溶劑之矽氫化可固化聚矽氧調配物,以及藉由從其移除溶劑(例如,在所謂軟烘步驟中)而製成之濃縮聚矽氧調配物具有此等問題。若溶劑的沸點太低,可能難以避免過早乾燥以及由調配物製成的膜之不均勻性。若溶劑的沸點太高,可能難以從膜移除溶劑而不造成膜的過早固化(例如,膠化)。不論是由我們認為沸點太低的溶劑(例如,醋酸乙酯b.p.攝氏76.5度(℃)至攝氏77.5度(℃)或甲苯b.p.110℃至111℃)造成,或是由我們認為沸點太高的溶劑(例如,二甲苯b.p.137℃至140℃,均三甲苯b.p.163℃至166℃、以及γ-丁內酯b.p.204℃至205℃)造成,溶劑的揮發性/非揮發性特徵可造成所得膜由於溶劑所致缺陷而無法使用。而且,當膜含有較高沸點之芳族烴溶劑(如均三甲苯),邊緣小珠移除可能難以執行,因為即使小於1,000rpm的旋轉速度膜仍可能繼續延展。因此,當溶劑係均三甲苯時,可能需要軟烘步驟以在進行邊緣小珠移除步驟之前移除均三甲苯。然而,即使均三甲苯經軟烘移除,若所得軟烘膜的厚度係數微米,此類薄膜可含有缺陷。分別來看,我們發現溶劑的選擇會對膜的介電強度可 有不良影響,其中不良溶劑可產生具有不足以用作鈍化層的介電強度的一膜。
我們也發現聚矽氧調配物可能有太短的儲放期限,或具有比根據環境、衛生或安全(EH&S)理由所期望還高的環狀矽氧烷含量。而且,軟烘調配物的膜之後,所得濃縮聚矽氧調配物(實質上不含芳族烴溶劑)對特定材料例如Si、SiC、或SiN,可能具有不足的黏性,造成膜難以與其搭配使用。
經研究及測試後,我們很樂意報告我們對於一或多個這些問題的本發明解決方案。我們的本發明解決方案可改善遭受此(等)問題並需要我們的解決方案之任何聚矽氧調配物及由其製成的濃縮聚矽氧調配物,包括,但不限於,頒給Dow Corning Corporation之Becker G.S.等人的US 6,617,674 B2中之該等調配物。
本發明提供含醋酸丁酯的聚矽氧調配物、藉由從其移除醋酸丁酯而製備的調配物、以及相關經固化產物、方法、物品、及裝置。
本發明之方法、調配物、產物、物品、裝置、及封裝可用於許多最終用途及應用,例如,特別用於形成及包含光學膜片並用於形成及包含光圖案化膜;條件是本發明之具體實例之各者缺乏(即,不含)導熱填料。經由本發明方法製成的發明物品係供在許多最終用途及應用內使用。
當連同附圖一起考量時,本發明的其他優點及態樣可在隨後的實施方式中描述,其中: 圖1係顯示用於配合各別醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物使用的塗佈及光圖案化程序之流程圖。
圖2係繪出熱循環試驗1(菱形)、試驗2(方形)、以及試驗3(三角形)的應力對溫度圖表。
圖3係本發明之光圖案化膜/晶圓層壓板之實例中列間距的掃描電子顯微鏡(SEM)影像剖面圖。
圖4係繪出在每分鐘2,000轉(rpm)時,膜厚度對重量百分比固體濃度之旋轉曲線的圖表。
圖5係在膜中具有不完美地形成的導通孔之實例7A的經光圖案化之固化聚矽氧膜/晶圓層壓板的相片。
圖6至圖12分別係在膜中具有完全地形成的導通孔之實例7B至7H的經光圖案化之固化聚矽氧膜/晶圓層壓板的相片。
發明內容及發明摘要在此以引用方式併入本文中。在一些具體實例中,有下列編號態樣的任一項。
態樣1.一種醋酸丁酯-聚矽氧調配物,其包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該調配物缺乏(不含)下列成分之各者:導熱填料;有機聚矽氧烷,其在同一分子中平均具有至少兩個矽鍵結芳基以及至少兩個矽鍵結氫原子;酚;氟取代丙烯酸酯;鐵;以及鋁。
態樣2.一種濃縮聚矽氧調配物,其藉由從如態樣1之醋酸丁 酯-聚矽氧調配物移除大部分,但非所有,的醋酸丁酯但未使該調配物固化而製成,該調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該調配物缺乏(不含)下列成分之各者:導熱填料;有機聚矽氧烷,其在同一分子中平均具有至少兩個矽鍵結芳基以及至少兩個矽鍵結氫原子;酚;氟取代丙烯酸酯;鐵;以及鋁。
態樣3.如態樣1或2之調配物,其中(C)該矽氫化催化劑係可光活化矽氫化催化劑。
態樣4.一種由醋酸丁酯-聚矽氧調配物製造濃縮聚矽氧調配物的方法,該醋酸丁酯-聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯-聚矽氧調配物缺乏(不含)一導熱填料,該方法包含塗佈及/或軟烘該醋酸丁酯-聚矽氧調配物,以從其移除90%至小於100%之塗佈有效量的(D)醋酸丁酯但未使該醋酸丁酯-聚矽氧調配物固化,以得到濃縮聚矽氧調配物,其基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少個兩矽鍵結氫原子;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該調配物缺乏(不含)導熱填料。
態樣5.一種製造不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物之方法,該方法包含從醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物移除所有的 (D)醋酸丁酯但未使該醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物固化,以得到不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物,其基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少個兩矽鍵結氫原子;催化量的(C)矽氫化催化劑;且缺乏(不含)醋酸丁酯;條件是該調配物缺乏(不含)導熱填料;其中在移除步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料;且其中在該移除步驟之前,該濃縮聚矽氧調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料。
態樣6.一種製造經固化聚矽氧產物的方法,該方法包含從醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物移除所有的(D)醋酸丁酯但未使該調配物固化,以得到不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物,並矽氫化固化該不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物,以得到該經固化聚矽氧產物;條件是該產物缺乏(不含)導熱填料;其中在移除步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料;且其中在該移除步驟之前,該濃縮聚矽氧調配 物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料。
態樣7.一種形成一暫時結合基材系統的方法,該方法依序包含一功能性基材、一離型層、一黏著劑層、以及一載體基材;該方法包含步驟(a)至(d):(a)將醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物施加至該載體基材的一表面,以在該載體基材上形成該調配物之一膜;(b)軟烘步驟(a)的膜,以從其移除醋酸丁酯但未使該膜固化,以得到一不含醋酸丁酯的可固化膜/載體基材物品;(c)在真空下的一接合腔室中,將步驟(b)的該物品之該不含醋酸丁酯的可固化膜接觸一功能性基材/離型層物品的離型層,以得到一經接觸基材系統,其依序包含一功能性基材、一離型層、一不含醋酸丁酯的可固化膜、以及一載體基材;及(d)在真空下的接合腔室中,將該經接觸基材系統曝露於來自大於1,000牛頓(N)至10,000N之一施加力以及攝氏125度(℃)至300℃之溫度,以部分固化該不含醋酸丁酯的可固化膜,以得到在該經接觸基材系統中的一部分經固化膜;且在環境壓力下加熱具有該部分經固化膜的該經接觸基材系統,以得到一暫時結合基材系統,其依序包含該功能性基材、該離型層、一黏著劑層、以及該載體基材;其中在(a)施加步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料;且其中在該(a)施加 步驟之前,該濃縮聚矽氧調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料。
態樣8.如態樣7之方法,其中步驟(a)進一步包含將在該載體基材物品上的該調配物之該膜曝露於具有包含I線(I-line)輻射之波長的紫外線輻射,以在該載體基材上產生一曝露膜。
態樣9.如態樣7或8之方法,其進一步包含在步驟(c)之前形成該功能性基材/離型層物品之步驟,此係藉由軟烘在該功能性基材上之含溶劑離型層組成物的一膜,以從其移除該溶劑,以得到該功能性基材/離型層物品。
態樣10.如態樣7、8、或9之方法,其中該功能性基材係一裝置晶圓;步驟(c)及(d)係同時執行;或者該功能性基材係一裝置晶圓且步驟(c)及(d)係同時執行。可替代地,如態樣7之方法,其中:步驟(a)進一步包含將在該載體基材物品上的該調配物之該膜曝露於具有包含I線輻射之波長的紫外線輻射,以在該載體基材上產生一曝露膜;或該方法進一步包含在步驟(c)之前形成該功能性基材/離型層物品之步驟,此係藉由軟烘在該功能性基材上之含溶劑離型層組成物的一膜,以從其移除該溶劑,以得到該功能性基材/離型層物品;或步驟(a)進一步包含將在該載體基材物品上的該調配物之該膜曝露於具有包含I線輻射之波長的紫外線輻射,以在該載體基材上產生一曝露膜,且該方法進一步包含在步驟(c)之前形成該功能性基 材/離型層物品之步驟,此係藉由軟烘在該功能性基材上含溶劑離型層組成物的一膜,以從其移除該溶劑,以得到該功能性基材/離型層物品;或該功能性基材係一裝置晶圓;或步驟(c)及(d)係同時執行;或者該功能性基材係一裝置晶圓且步驟(c)及(d)係同時執行。
態樣11.藉由如態樣7至10中任一者之方法製成的暫時結合基材系統。
態樣12.一種去結合(debonding)的方法,該方法包含使如態樣11的暫時結合基材系統經受一去結合條件,該條件包含施加一機械力,將該功能性基材自該載體基材分開,或是反之亦然,以得到一完整的功能性基材。
態樣13.一種形成一永久結合基材系統的方法,該方法基本上依序由一功能性基材/黏著劑層/載體基材所組成,該方法包含步驟(a)至(d):(a)將一醋酸丁酯-聚矽氧調配物或一濃縮聚矽氧調配物施加至該載體基材或該功能性基材的一表面,以在該載體基材或該功能性基材上形成該調配物之一膜之一物品;(b)軟烘步驟(a)之該物品的該膜,以從其移除醋酸丁酯但未使該膜固化,以得到在該載體基材或該功能性基材上之一不含醋酸丁酯的可固化膜之一物品;(c)在真空下的一接合腔室中,將步驟(b)的不含醋酸丁酯的可固化膜接觸至該等載體基材或功能性基材之另一者,以得到一經接觸基材系統,該基材系統基本上依序由下列所組成:一功能性基材、一不含醋酸丁酯的可固化膜、以及一載體基材;及(d)在真空下的接合腔室中,將該經接觸基材系統曝露於來自大於1,000牛頓(N)至10,000N之一施加力以及攝氏125度(℃)至300℃之溫度,以部分固化該不含醋酸丁酯的可 固化膜,以得到在該經接觸基材系統中的一部分經固化膜;且在環境壓力下加熱具有該部分經固化膜的該經接觸基材系統,以得到一永久結合基材系統,該永久結合基材系統基本上依序由該功能性基材、一黏著劑層、以及該載體基材所組成;其中在(a)施加步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料;且其中在該(a)施加步驟之前,該濃縮聚矽氧調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料。
態樣14.一種物品,其包含一基材及醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物,其中該調配物係設置於該基材上;其中該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料;且其中該濃縮聚矽氧調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料。
態樣15.一種光學物品,其包含一用於傳送光的元件,該元件包含藉由如態樣6之方法製成的經固化聚矽氧產物。可替代地,一用於傳送光的元件,其係供在一光學物品或光學裝置內使用,其中該用於傳送光的元件係藉由如請求項6之方法製成的經固化聚矽氧產物。
態樣16.如態樣15之光學物品,其中該經固化聚矽氧產物係一光學保護層或一可變形膜片,其係供在一微機電系統(MEMS)內使用。
態樣17.一種可變形膜片,其係供在為其經配置的一光學裝置中使用,其中該可變形膜片係藉由態樣6之方法製成的經固化聚矽氧產物。
態樣18.一種具有一可變形膜片的光學裝置,該裝置包含:(a)一可變形膜片,其具有前面及後面以及以一密封方式固定於一支撐件上的一週邊區域,其有助於含有與該膜片的該後面接觸之一恆定體積之液體,該週邊區域係一固定區域,該固定區域係該膜片固定在該支撐件上的唯一區域;以及一實質上中央區域,其係經配置以從一靜止位置可逆地變形;以及(b)一引動裝置,其係經配置用於在該中央區域內移位該液體,在絕對位於該中央區域與該固定區域之間的至少一個區域內對該膜片施加應力,其中該可變形膜片係藉由如態樣6之方法製成的經固化聚矽氧產物。
態樣19.一種製備一半導體封裝之一經固化聚矽氧層的方法,該半導體封裝包含具有一活性表面的一半導體裝置晶圓,該活性表面包含複數個表面結構,該等表面結構包括焊墊、刻劃線(scribe line)、以及其他結構;及一經固化聚矽氧層,其覆蓋該晶圓之除了該等焊墊和刻劃線外之該活性表面,該方法包含下列步驟:(i)施加醋酸丁酯-聚矽氧調配物至該 半導體裝置晶圓的該活性表面,以在其上形成一塗層,其中該活性表面包含複數個表面結構;(ii)從該塗層移除90%至小於100%的塗佈有效量的(D)醋酸丁酯,以得到基本上由下列所組成之調配物的一膜:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;(iii)將該膜的一部分曝露於具有包含I線輻射之波長的輻射而不將該膜的另一部分曝露於該輻射,以產生一部分曝露膜,該部分曝露膜具有覆蓋各焊墊之至少一部分的非曝露區,以及覆蓋該活性表面之剩餘者的曝露區;(iv)加熱該部分曝露膜一段時間,使得該等曝露區係實質上不溶於顯影溶劑中,而該等非曝露區係可溶於該顯影溶劑中;(v)以該顯影溶劑移除經加熱膜之該等非曝露區以形成一圖案化膜;以及(vi)加熱該圖案化膜一段足以形成該經固化聚矽氧層之時間;其中在(a)施加步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯-聚矽氧調配物缺乏(不含)導熱填料。
態樣20.如態樣19之方法,其中成分(A)及成分(B)係在該醋酸丁酯-聚矽氧調配物中,以此一方式成比例,此一方式係以用SiH對烯基的比值配置該調配物,且該SiH對烯基的比值係0.65至1.05。
態樣21.如態樣19或20之方法,其中該顯影溶劑係醋酸丁酯。可替代地,如態樣19之方法,其中成分(A)及成分(B)係在該醋酸丁酯-聚矽氧調配物中,以此一方式成比例,此一方式係以用SiH對烯基的比值 配置該調配物,且該SiH對烯基的比值係0.65至1.05;或該顯影溶劑係醋酸丁酯;或成分(A)及成分(B)係在該醋酸丁酯-聚矽氧調配物中,以此一方式成比例,此一方式係以用SiH對烯基的比值配置該調配物,且該SiH對烯基的比值係0.65至1.05,且該顯影溶劑係醋酸丁酯。
態樣22.一種經固化聚矽氧層,其係藉由如態樣19、20、或21之方法形成。
態樣23.一種半導體封裝,其包含具有一活性表面的一半導體裝置晶圓,該活性表面包含複數個表面結構,該等表面結構包括焊墊、刻劃線、以及其他結構;及一經固化聚矽氧層,其覆蓋該晶圓之除了該等焊墊和刻劃線外之該活性表面,其中該經固化聚矽氧層係藉由如態樣19至21中任一者之方法製備。
態樣24.一種電子物品,其包含一介電層,該介電層係設置在一氮化矽層上,該介電層係藉由如態樣6之方法製成之經固化聚矽氧產物,當該介電層係高達40微米厚時,該介電層係以大於每公分1.5×106伏特(V/cm)之介電強度特性化。
態樣25.如態樣4至24中任一者之發明,其中各調配物亦缺乏(不含)下列成分之各者:有機聚矽氧烷,其在同一分子中平均具有至少兩個矽鍵結芳基以及至少兩個矽鍵結氫原子;酚;氟取代丙烯酸酯;鐵;以及鋁。
在圖1至圖12中繪示了一些具體實例及態樣。
圖1係顯示用於配合各別醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物使用的一塗佈及光圖案化程序之流程圖。該程序係本發明之方 法之例示:該方法係形成40微米(μm)厚醋酸丁酯-聚矽氧調配物的「濕式」膜;從其製作濃縮聚矽氧調配物的40μm厚可光圖案化膜;及光圖案化調配物的膜之方法。
依照圖1中箭頭的方向,在「施用(Dispense)」步驟中,將足以形成醋酸丁酯-聚矽氧調配物之「濕式」膜之樣品份量施用在一基材上,如一裝置晶圓(例如,一半導體晶圓、一砷化鎵晶圓、一矽(Si)晶圓、一碳化矽(SiC)晶圓、具有設置於其上之一SiOx層的一Si晶圓、或具有設置於其上之一SiN層的一Si晶圓),以得到一「濕式」膜/晶圓。下標x係一有理數或無理數,其代表在一氧化矽層中每一個矽原子的平均氧原子數目。一般而言,x係1至4。
接下來在圖1中,在「旋轉塗佈」步驟中,該「濕式」膜/晶圓係在1,000rpm的最高旋轉速度下旋轉約20秒以在晶圓上形成一40微米(μm)厚的醋酸丁酯-聚矽氧調配物的膜。可替代地,旋轉可從該膜移除大多量的醋酸丁酯,以在晶圓上得到濃縮聚矽氧調配物的一膜。旋轉速度越高,旋轉塗佈膜中剩餘的醋酸丁酯量越低。若為所欲,膜中剩餘的醋酸丁酯量可使用傅立葉轉換紅外線(FT-IR)光譜輕易判定。任一膜皆可直接經受一邊緣小珠移除步驟。可替代地,膜可經受一可選的軟烘步驟,如下文所述。
接下來在圖1中,在「軟烘-熱板」步驟中,所得樣本膜/晶圓層壓板係放在一熱板上,並在攝氏110度(℃)溫和地經加熱(「軟烘」)1至2分鐘以從膜移除殘餘量之醋酸丁酯,並自熱板移離,以得到不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物/晶圓層壓板之一膜。若膜並未直接經受作為上 述旋轉塗佈步驟之部分的邊緣小珠移除步驟,則膜可經受此軟烘步驟再隨後經受一邊緣小珠移除步驟。
接下來在圖1中,在「照射」步驟中,將定義了間隔開之、方形之遮罩部分,該等遮罩部分具有40μm的側(「島狀」或線),及圍繞遮罩部分(「海(sea)」)之一透光部分(未經遮蔽部分)的一陣列之一光罩放在上頭,且該光罩與膜/晶圓層壓板之調配物膜間隔開,以在膜上定義40μm方形之非曝露區域以及在膜表面上之剩餘未遮罩或曝露區域,且膜的曝露部分(「海(sea)」)係以每平方公分共1,000毫焦耳(mJ/cm2)的寬頻紫外光或I線(365nm)UV光之劑量穿透光罩(以每秒20mJ/cm2照射膜的曝露部分50秒)。膜的未曝露部分(例如,「島狀」或線)並未接受劑量,以得到一負型抗蝕膜/晶圓層壓板。
接下來在圖1中,在「曝露後烘烤-熱板」步驟中,負型抗蝕膜/晶圓層壓板係放在一熱板上並以130℃至145℃(例如,135℃)經加熱1至5分鐘(例如,2分鐘)以輕微交聯抗蝕膜的曝露部分(「海(sea)」)而讓未曝露部分(「島狀」)未交聯,然後自熱板移離曝露後經烘烤層壓板,以得到一曝露後經烘烤膜/晶圓層壓板。用在曝露後烘烤步驟中的溫度及時間可改變以適應不同材料的基材、厚度,或設置於負型抗蝕膜與基材之間的(多個)可選額外層。可選額外層之實例係金屬底層以及使用PECVD(電漿強化化學氣相沉積)方法所沉積的氮化矽膜。
接下來在圖1中,在「膠泥顯影及旋洗(Puddle Develop and Spin Rinse)」步驟中,一顯影溶劑,醋酸丁酯,係當作一第一膠泥施用在曝露後經烘烤膜/晶圓層壓板之膜上,以溶解膜的未曝露部分(「島狀」),然後 將所得第一膠泥層壓板旋洗,其係藉由首先容許第一膠泥擱置(靜態)30秒,然後以170至1,000rpm(例如,200至300rpm)旋轉第一膠泥層壓板,以得到一剩餘膜/晶圓層壓板。然後,圖1中並未指示,施用額外的醋酸丁酯以在剩餘膜/晶圓層壓板的剩餘膜上形成一第二膠泥,並得到一第二膠泥層壓板,容許所得第二膠泥層壓板擱置(靜態)30秒,然後以高達3,000rpm(例如,1,500rpm)之最高速度旋轉第二膠泥層壓板以移除額外醋酸丁酯,以得到一圖案化膜/晶圓層壓板。一般而言,一些曝露部分(「海(sea)」)也藉由醋酸丁酯溶解,使得此顯影步驟之後圖案化膜的高度可以係曝露後經烘烤膜之高度的80%至90%。剩餘高度在本文中指的是膜留存量(%)。反之,曝露後經烘烤膜之高度可說是各別經歷了20%至10%的膜耗損(%)。
接下來在圖1中,圖案化膜/晶圓層壓板係放在一烘箱中並以例如180℃加熱(「硬烘」)3小時,或以200℃經加熱2小時或以250℃經加熱30分鐘,以得到包含光圖案化之經固化聚矽氧膜/晶圓層壓板的一本發明之物品。
圖2係繪出熱循環試驗1(菱形)、試驗2(方形)、以及試驗3(三角形)的應力對溫度圖表。在圖2中,可觀察到光圖案化之經固化聚矽氧膜/晶圓層壓板可經介於25℃與300℃之間的熱循環處理(即,經加熱至300℃,冷卻回到25℃,然後重覆),顯示0百萬帕斯卡(MPa)至-2.7MPa應力的小變化。光圖案化之經固化聚矽氧膜在熱循環之下並不硬化或破裂。相比之下,經固化有機聚合物的光圖案化膜在加熱程序期間經歷更高的應力,其中在前項熱循環條件下數百次熱循環之後,更高的應力可能會造成破裂及/或硬化。
圖3係本發明之光圖案化膜/晶圓層壓板之一實例中列間距的SEM影像剖面圖。層壓板包含在一矽晶圓上之光圖案化膜。光圖案化膜係藉由圖1所述方法而製備之光圖案化之經固化聚矽氧膜/晶圓層壓板的一實例。在圖3中,圖案具有36.64μm之高度(且列間距因此具有一深度)。列間距在其開口(頂端,遠離晶圓)具有34.11μm之寬度。靠近晶圓表面(底部)的列間距具有28.63μm之寬度以及89.2°之壁面斜度,幾乎垂直於晶圓的表面。
圖4係繪出在每分鐘2,000rpm時,膜厚度對重量百分比固體濃度之旋轉曲線的圖表。當固體濃度係約35wt%固體時,膜厚度係約2μm;當固體濃度係約48wt%固體時,膜厚度係約4μm;當固體濃度係約60wt%固體時,膜厚度係約6μm;當固體濃度係約69wt%固體時,膜厚度係約10.5μm;當固體濃度係約80wt%固體時,膜厚度係約17.5μm;當固體濃度係約89wt%固體時,膜厚度係約36μm。
圖5係在膜中具有不完美地形成的導通孔之實例7A的經光圖案化之固化聚矽氧膜/晶圓層壓板的相片。Ex.7A的膜在靠近晶圓處具有15.05μm之寬度以及31.2μm之深度(未指明)。深度係使用干涉法測量。
圖6至圖12分別係在膜中具有完全成形的導通孔之實例7B至7H的光圖案化之經固化聚矽氧膜/晶圓層壓板的相片。在圖6中,Ex.7B的膜在靠近晶圓處具有12.71μm之寬度以及34.4μm之深度(未指明)。在圖7中,Ex.7C的膜在靠近晶圓處具有22.0μm之寬度。在圖8中,Ex.7D的膜在靠近晶圓處具有20.74μm之寬度為以及34.4μm之深度(未指明)。在圖9中,Ex.7E的膜在靠近晶圓處具有27.46μm之寬度以及35.3μm之深 度(未指明)。在圖10中,Ex.7F的膜在靠近晶圓處具有24.23μm之寬度以及37.1μm之深度(未指明)。在圖11中,Ex.7G的膜在靠近晶圓處具有23.41μm之寬度以及39.9μm之深度(未指明)。在圖12中,Ex.7H的膜在靠近晶圓處具有31.42μm之寬度以及37.5μm之深度(未指明)。深度係使用干涉法測量。
設想其它具體實例及態樣並在本文中加以描述。
本發明之醋酸丁酯聚矽氧調配物及從其製成的濃縮聚矽氧調配物獨立地解決眾多問題並具有眾多益處及優點。在本文中解決的一些問題係溶劑所致,其他問題係雜質所致,而其他問題係不明原因。一些益處及優點係藉由比較本發明之調配物與比較調配物加以說明,比較調配物含有取代本發明的醋酸丁酯做為溶劑之醋酸乙酯、二甲苯及/或均三甲苯、或γ-丁內酯。例如在用來從調配物移除溶劑以製成可光圖案化調配物的軟烘步驟中,相較於比較調配物,本發明之調配物較不傾向於過早乾燥及/或避免或最小化過早膠化。而且,本發明之醋酸丁酯-聚矽氧調配物可能較比較調配物具有較長儲放期限。
進一步的益處係本發明之醋酸丁酯-聚矽氧調配物及方法可用來製造可光圖案化濃縮聚矽氧調配物,且在其中可形成具有大於1:1之深寬比(aspect ratio)的導通孔。具此深寬比導通孔的膜可特別適用於如重分配介電層(RDL)、應力緩衝層、或鈍化層的應用中。而且,具有此深寬比導通孔的膜可適用為具有要開啟之墊的光學膜片。該膜具有足夠用作鈍化層之介電強度。
進一步的益處係在一些具體實例中,本發明之方法進一步包 含一邊緣小珠移除步驟,其使用藉由塗佈(例如,旋轉塗佈)醋酸丁酯-聚矽氧調配物在基材上製備的本發明之膜,以在該基材上得到膜或在基材上得到濃縮聚矽氧調配物之膜。邊緣小珠移除步驟可以塗佈(例如,旋轉塗佈)膜直接執行,尤其是以濃縮聚矽氧調配物之膜直接執行,也就是無需先使用一軟烘步驟以從塗佈膜移除(殘餘量的)醋酸丁酯。在其他具體實例中,本發明之方法進一步包含在邊緣小珠移除步驟之前軟烘膜將(殘餘量的)醋酸丁酯烘乾之步驟。然而,不論醋酸丁酯是否經軟烘烘乾,邊緣小珠移除步驟後所得膜可不含缺陷,即使所得膜的厚度係幾微米(例如,1至5μm)。
進一步的優點係本發明之醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物可具有較佳EH&S特色,因為其可採如此方式製造或純化,以避免或最小化其中的環狀矽氧烷濃度。在一些態樣中,本發明之調配物可具有減少的環狀矽氧烷含量,以調配物的總重量計,環狀矽氧烷含量係0至小於0.5重量百分比(wt%)、可替代地係0至<0.3wt%、可替代地係0至<0.2wt%、可替代地係0至<0.1wt%、可替代地係0wt%。本發明之濃縮聚矽氧調配物對特定材料,包括砷化鎵、矽、碳化矽、氧化矽、或氮化矽,具有足夠黏性。在一些具體實例中,本發明之調配物對於設置於一矽晶圓上的一氮化矽層具有增加的黏性。黏性的改善可能係由於本發明之調配物不含(或具有足夠低濃度的)會抑制黏著性的雜質。有害的雜質可能係含矽單體或低聚物。
進一步的好處係本發明之膜可由醋酸丁酯-聚矽氧調配物製備,此係藉由施加調配物在基材上以在基材上形成其膜,軟烘所施加膜以 在基材上得到不含醋酸丁酯的膜,並且固化在基材上的不含醋酸丁酯的膜,以在基材上得到一介電層,其中介電層係本發明之經固化聚矽氧產物。相較於一比較介電層的介電強度,本發明之介電層具有改善(即,更大)介電強度,比較介電層係由比較調配物製備而成,該比較調配物具有例如均三甲苯及/或二甲苯而非醋酸丁酯之芳族烴溶劑。一些具體實例具有前述優點之二或更多個的組合。
除了其他用途以外,醋酸丁酯-聚矽氧調配物有用於形成塗層及膜。醋酸丁酯-聚矽氧調配物也可用於製備濃縮聚矽氧調配物,此係藉由從醋酸丁酯-聚矽氧調配物移除大部分(但非所有)塗佈有效量的醋酸丁酯。如此製備的濃縮聚矽氧調配物含有殘餘量之醋酸丁酯。濃縮聚矽氧調配物可經固化以得到經固化聚矽氧產物。使來自濃縮聚矽氧調配物之殘餘量的醋酸丁酯含帶通過固化步驟,使得經固化聚矽氧產物保留至少一些(可替代地所有)殘餘量之醋酸丁酯。可替代地,將所有的醋酸丁酯從醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物移除,以得到不含醋酸丁酯的可固化調配物,其基本上由成分(A)至(C)以及可選地任何一或多個可選成分(E)至(J)所組成,但缺乏(D)醋酸丁酯。在本文上下文中,用詞「基本上由…所組成」表示缺乏(即,不含)(D)醋酸丁酯;且缺乏具有120℃的沸點之任何其他有機溶劑;且缺乏(即,不含)導熱填料。不含醋酸丁酯的調配物可經固化以得到不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物。此外,經固化聚矽氧產物係抗破裂的。
濃縮聚矽氧調配物可透過任何適當矽氫化固化方法來固化以得到經固化聚矽氧產物。在一些具體實例中,濃縮聚矽氧調配物可藉由 加熱調配物所啟動之矽氫化反應而經固化。在一些具體實例中,矽氫化催化劑係可光活化矽氫化催化劑,且濃縮聚矽氧調配物可經以下過程固化,藉由將(C)可光活化矽氫化催化劑曝露於如紫外線及/或可見光的輻射,從而活化催化劑,並加熱調配物,從而開始矽氫化固化。一旦固化濃縮聚矽氧調配物,即製備了經固化聚矽氧產物。一般而言,輻射若非寬頻紫外線就是I線(365nm)UV光。經固化聚矽氧產物可製備成獨立物品或製備成設置於基材上的塗層或膜。獨立物品可係用作MEMS應用中的光學膜片。塗層或膜可經圖案化並用作在裝置晶圓(如半導體裝置晶圓)上的光阻層。本發明包括調配物、物品、及裝置的其它用途及應用,如密封劑、黏著劑、熱及/或電絕緣層等等。
如本文中前述,醋酸丁酯-聚矽氧調配物包含成分(A)至(D)。成分(A)係有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基。成分(B)係有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子(SiH官能性有機矽化合物)。成分(C)係矽氫化催化劑。成分(D)係醋酸丁酯。在調整在醋酸丁酯聚矽氧調配物中,來自其塗佈有效量之大部分,但非所有,的醋酸丁酯損耗以得到在濃縮聚矽氧調配物中之殘餘量之醋酸丁酯後,調配物之成分量可自調配物中之成分量而計算。
成分(A)係有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基,其在本文中也簡單稱為成分(A)或有機聚矽氧烷。有機聚矽氧烷可具有直鍊、支鍊、樹脂狀,或直鍊、支鍊、及樹脂狀之至少兩者的組合的結構。例如,此組合結構可以係所謂的樹脂狀-直鍊有機聚矽氧烷。有機聚矽氧烷可以係均聚物或共聚物。烯基一般具有2至10個碳原子,且係由(但不限 於)乙烯基、烯丙基、丁烯基、以及己烯基所例示。丁烯基可以係1-丁烯-1-基、1-丁烯-2-基、2-丁烯-1-基、1-丁烯-4-基、或2-甲基丙烯-3-基。己烯基可以係1-己烯-1-基、1-己烯-2-基、2-己烯-1-基、1-己烯-6-基、或2-甲基戊烯-5-基。烯基可位於有機聚矽氧烷中的終端位置、側接位置、或終端及側接位置兩者。有機聚矽氧烷一般而言缺乏SiH官能性,使得除那些鍵結至烯基或鍵結至氧(有機聚矽氧烷的矽氧烷部分)之外的矽原子價係鍵結至飽和及/或芳族有機基團,也就是以R1代表之有機基團,而非不飽和脂族基。有機聚矽氧烷中的飽和及/或芳香族有機基團R1係獨立地選自不含脂族不飽和的單價烴以及單價鹵化烴基。各R1一般而言獨立地具有1至20個碳原子,可替代地1至10個碳原子,可替代地1至6個碳原子。R1基團的實例係烷基、環烷基、芳基、烷芳基、以及其鹵化取代的衍生物。鹵化取代衍生物的各鹵素獨立地係氟基、氯基、溴基、或碘基;可替代地係氟基、氯基、或溴基;可替代地係氟基或氯基;可替代地係氟基;可替代地係氯基。烷基的實例係甲基、乙基、丙基、戊基、辛基、十一基、以及十八基。環烷基的實例係環戊基及環已基。芳基的實例係苯基及萘基。烷基芳基的實例係甲苯基及二甲苯基。芳基烷基的實例係苯甲基及2-苯乙基。其鹵化取代衍生物之實例係3,3,3,-三氟丙基、3-氯丙基、以及二氯苯基。R1基團的至少50莫耳百分比(mol%),可替代地至少80mol%可以係甲基。
有機聚矽氧烷可以係單一有機聚矽氧烷或二或更多種有機聚矽氧烷的混合物,該二或更多種有機聚矽氧烷在下列特性之至少一者有差異:結構、黏度(動黏度,25℃)、平均分子量(數量平均或重量平均)、矽氧烷單元組成、以及矽氧烷單元序列。
成分(A)有機聚矽氧烷在25℃可具有隨著有機聚矽氧烷的分子量及結構而變之動黏度。動黏度可係0.001至100,000帕斯卡-秒(Pa.s)、可替代地係0.01至10,000Pa.s、可替代地係0.01至1,000Pa.s,可替代地係1至500Pa.s。
適當直鍊有機聚矽氧烷之成分(A)的實例係具有下列式(1)至式(6)中任一者的聚二有機矽氧烷:MViDaMVi(1);MViD0.25aDPh 0.75aMVi(2);MViD0.95aD2Ph 0.05aMVi(3);MViD0.98aDVi 0.02aMVi(4);MD0.95aDVi 0.05aM(5);以及MPh,ViDaMPh,Vi(6);其中下標a具有使得聚二有機矽氧烷的動黏度係0.001至100,000Pa.s.值;各M單元係式[(Si(CH3)3O1/2];各MVi單元係乙烯基單取代M單元,並且係式[(Si(CH3)2(CH=CH2)O1/2];各MPh,Vi單元係苯基單取代及乙烯基單取代M單元,並且係式[(Si(CH3)(Ph)(CH=CH2)O1/2];各D單元係式[(Si(CH3)2O2/2];各DVi單元係乙烯基單取代D單元,並且係式[(Si(CH3)(CH=CH2)O2/2];各DPh單元係苯基單取代D單元,並且係式[(Si(CH3)(Ph)O2/2];各D2Ph單元係苯基雙取代D單元,並且係式[(Si(Ph)2O2/2]。
支鍊有機聚矽氧烷之成分(A)的實例係具有下列式(1)至式(6)中任一者的聚二有機矽氧烷:MViDD'DaMVi(1);MViD'D0.25aDD'DPh 0.75aMVi(2);MViDD'D0.95aDD'D2Ph 0.05aMVi(3);MViDD'D0.98aDD'DV i0.02aMVi(4);MDD'D0.95aDD’DVi 0.05aM(5);以及MPh,ViDD'DaMPh,Vi(6);其中下標a具有使得聚二有機矽氧烷的動黏度係0.001至100,000Pa.s.值;各M單元係式[(Si(CH3)3O1/2];各MVi單元係乙烯基單取代M單元,並且係式[(Si(CH3)2(CH=CH2)O1/2];各MPh,Vi單元係苯基單取代及乙烯基單取代M單元,並且係式[(Si(CH3)(Ph)(CH=CH2)O1/2];各D單元係式[(Si(CH3)2O2/2];各D’單 元係式[Si(CH3)RO2/2],其中各R獨立地係-CH3、-(CH2)nCH3、-(CH2)nCH=CH2、-(O-Si(Me2))n-(OSi(Me)(H))m-O-SiMePhCh=CH2、-(O-Si(Me)(H))n-O-Si(Me)(Ph)(CH=CH2)、或-(O-Si(Me2))n-O-Si(Me)(Ph)(CH=CH2),且下標n及m獨立地係1至9的整數;各DVi單元係乙烯基單取代D單元,並且係式[(Si(CH3)(CH=CH2)O2/2];各DPh單元係苯基單取代D單元,並且係式[(Si(CH3)(Ph)O2/2];且各D2Ph單元係一苯基雙取代D單元,並且係式[(Si(Ph)2O2/2]。例如「-(O-Si(Me)(H))n-O-Si(Me)(Ph)(CH=CH2)」的表示可同等寫成「-(O-Si(Me,H))n-O-Si(Me,Ph,CH=CH2)」。
適當有機聚矽氧烷樹脂之成分(A)的實例係烯基取代MQ樹脂、烯基取代TD樹脂、烯基取代MT樹脂、烯基取代MTD樹脂、及其任何二或更多者的組合。有機聚矽氧烷可以係有機聚矽氧烷樹脂、其中有機聚矽氧烷樹脂係烯基取代MQ樹脂、烯基取代TD樹脂、烯基取代MT樹脂、或烯基取代MTD樹脂;可替代地係烯基取代TD樹脂、烯基取代MT樹脂、或烯基取代MTD樹脂;可替代地係烯基取代MQ樹脂、烯基取代MT樹脂、或烯基取代MTD樹脂;可替代地係烯基取代MQ樹脂;可替代地係烯基取代TD樹脂;可替代地係烯基取代MT樹脂;可替代地係烯基取代MTD樹脂。
有機聚矽氧烷可包含烯基取代MTD樹脂。烯基取代MTD樹脂基本上由下列所組成:M型單元、T型單元、D型單元、以及M烯基型單元、D烯基型單元、及T烯基單元之至少一者。也就是說,在本文上下文中的用詞「基本上由……所組成」表示烯基取代MTD樹脂係實質上不含(即,0至<0.10莫耳分率之)或完全不含(即,0.00莫耳分率之)Q單元。M型 單元係式[(Si(R1)3O1/2]m1,其中下標m1係樹脂中M型單元的莫耳分率。M烯基型單元係式[(烯基)(R1)2SiO1/2]v,其中下標v係樹脂中M烯基型單元的莫耳分率。D型單元係式[(R1)2SiO2/2]d,其中下標d係樹脂中D型單元的莫耳分率。D烯基型單元係式[(R1)(烯基)SiO2/2]d,其中下標d係樹脂中D烯基型單元的莫耳分率。T型單元係式[R1SiO3/2]t,其中下標t係樹脂中T型單元的莫耳分率。T烯基型單元係式[烯基SiO3/2]t,其中下標t係樹脂中T型單元的莫耳分率。
有機聚矽氧烷可包含烯基取代MT樹脂。烯基取代MT樹脂基本上由下列所組成:M型單元、T型單元、以及M烯基型單元與T烯基單元之至少一者。也就是說,在本文上下文中的用詞「基本上由…所組成」表示烯基取代MT樹脂係實質上不含(即,0至<0.10莫耳分率之)或完全不含(即,0.00莫耳分率之)D單元及Q單元。M型單元、M烯基型單元、T型單元、及T烯基型單元係獨立地如上所述。
有機聚矽氧烷可包含烯基取代TD樹脂。烯基取代TD樹脂基本上由下列所組成:T型單元、D型單元、以及D烯基型單元與T烯基單元之至少一者。也就是說,在本文上下文中的用詞「基本上由…所組成」表示烯基取代TD樹脂係實質上不含(即,0至<0.10莫耳分率之)或完全不含(即,0.00莫耳分率之)M單元及Q單元。D型單元、D烯基型單元、T型單元、及T烯基型單元係獨立地如上所定義。
有機聚矽氧烷可包含烯基取代MQ樹脂。烯基取代MQ樹脂基本上由下列所組成:M型單元、M烯基型單元、以及Q單元。也就是說,在本文上下文中的用詞「基本上由…所組成」表示烯基取代MQ樹脂係實質上不含(即,0至<0.10莫耳分率之)或完全不含(即,0.00莫耳分率之) T型單元及Q單元。M型單元及M烯基型單元係如上所定義。Q單元係式[SiO4/2]q,其中下標q係樹脂中Q單元的莫耳分率。M型單元對Q單元的莫耳比值可以係0.6至1.9。
在一些具體實例中,成分(A)係有機聚矽氧烷樹脂,且該有機聚矽氧烷樹脂係烯基取代MQ樹脂,且該烯基取代MQ樹脂係乙烯基取代MQ樹脂。在此等具體實例中,乙烯基取代MQ樹脂可包含M單元、簡寫為MVi單元之乙烯基取代M單元、Q單元、以及簡寫為TOH單元之羥基官能性T單元。使用習知的命名法,MVi單元係式[(H2C=C(H))(CH3)2SiO1/2]v,其中下標v係樹脂中MVi單元的莫耳分率。Q單元係式[SiO4/2]q,其中下標q係樹脂中Q單元的莫耳分率。M單元係式[(Si(CH3)3O1/2]m1,其中下標m1係樹脂中M單元的莫耳分率。TOH單元係式[HOSiO3/2]t,其中下標t係樹脂中TOH單元的莫耳分率。下標v係0.03至0.08;下標m1係0.30至0.50;下標q係0.30至0.60;下標t係0.04至0.09;條件是下標的總和v+q+m1+t=1。例如,乙烯基官能性MQ樹脂可以係下式:MVi0.055±0.005Q0.45±0.05TOH0.065±0.005M0.40±0.05。
下標總和v+q+m1+t=1條件適用於前述乙烯基官能性MQ樹脂替代具體實例之各者。在任何特定具體實例中,若v+q+m1+t的總和不經意地>1,則q的值應減少到等於1-v-m1-t。在任何特定具體實例中,若v+q+m1+t的總和<1,則樹脂可進一步包含莫耳分率i,其中v+q+m1+t+i=1,其中i應係羥基官能性M、D、及/或T單元簡寫為MOH、TOH、及/或DOH的莫耳分率,其中(多個)MOH、TOH、及/或DOH單元可能係透過樹脂之製備程序而帶來的雜質。
有機聚矽氧烷樹脂可含有平均3至30mol%烯基。樹脂中烯基的mol%係乘以100之樹脂中含烯基矽氧烷單元莫耳數對樹脂中矽氧烷單元總莫耳數的比值。
有機聚矽氧烷可藉由所屬技術領域中眾所周知的方法來製備。例如,烯基取代MQ樹脂可藉由製備樹脂共聚物來製備,此係藉由頒給Daudt等人之US 2,676,182的二氧化矽水溶膠加蓋程序達成,然後以至少一含烯基封端試劑處理該樹脂共聚物,以得到有機聚矽氧烷樹脂。含烯基封端試劑的實例係矽氮烷、矽氧烷、以及矽烷,該等實例係如下列文件中所例示者:頒給Blizzard等人的US 4,584,355;頒給Blizzard等人的US 4,591,622;以及頒給Homan等人的US 4,585,836。單一封端試劑或二或更多種此等試劑的混合物可用來製備烯基取代MQ樹脂。
Daudt等人的程序涉及在酸性條件下將二氧化矽水凝膠與下列者進行反應:例如三甲基氯矽烷(矽單體的實例)之可水解三有機矽烷、例如六甲基二矽氧烷(矽寡聚物的實例)之有機矽氧烷、或其混合物;然後重獲具有M及Q單元的樹脂共聚物。樹脂共聚物通常含有2至5重量百分比的矽鍵結羥基(SiOH)基團。將樹脂共聚物與含烯基封端試劑(例如,(H2C=C(H))(CH3)2SiCl)進行反應,或與含烯基封端試劑以及不含脂族取代的一封端劑(例如,(H2C=C(H))(CH3)2SiCl與(CH3)3SiCl的混合物)之混合物進行反應,然後得到烯基取代MQ樹脂,該烯基取代MQ樹脂具有0至小於2wt% SiOH基團且一般具有3至30mol%的烯基(例如,H2C=C(H)-)。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物的成分(B)係有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,在本文中又稱 為成分(B)或SiH官能性有機矽化合物。矽鍵結氫原子可位於SiH官能性有機矽化合物中的終端位置、側接位置、或終端及側接位置兩者。SiH官能性有機矽化合物可以係單一化合物或二或更多種此類化合物的混合物,該二或更多種此類化合物在下列特性之至少一者有差異:結構、平均分子量(數量平均或重量平均)、黏度(動黏度,25℃)、矽烷單元組成、矽氧烷單元組成、以及單元序列。
SiH官能性有機矽化合物可以係有機氫矽烷或有機氫矽氧烷。有機氫矽烷可以係含有有機基團及SiH基團的有機單矽烷、有機二矽烷、有機三矽烷、或有機聚矽烷。有機氫矽氧烷可以係有機氫二矽氧烷、有機氫三矽氧烷、或有機氫聚矽氧烷。例如,SiH官能性有機矽化合物可以係有機氫矽氧烷,可替代地係有機氫聚矽氧烷。SiH官能性有機矽化合物之結構可以係直鍊、支鍊、環狀、或樹脂狀;可替代地係直鍊;可替代地係支鍊;可替代地係環狀;可替代地係樹脂狀。SiH官能性有機矽化合物中至少50mol%的有機基團可以係甲基,而任何剩餘有機基團可以係乙基及/或苯基。
適合用作SiH官能性有機矽化合物的有機氫矽烷的實例係有機單矽烷,例如二苯基矽烷及2-氯乙基矽烷;有機二矽烷,例如1,4-雙(二甲基矽基)苯、雙[(4-二甲基矽基)苯基]醚、以及1,4-二甲基二矽基乙烷;有機三矽烷,例如1,3,5-三(二甲基矽基)苯以及1,3,5-三甲基-1,3,5-三矽烷;以及有機聚矽烷,例如聚(甲基矽烯)伸苯以及聚(甲基矽烯)甲烯。
適合用作SiH官能性有機矽化合物的有機氫矽氧烷的實例係二矽氧烷,例如1,1,3,3-四甲基二矽氧烷及1,1,3,3-四苯基二矽氧烷;三矽 氧烷,例如苯基三(二甲基矽氧基)矽烷以及1,3,5-三甲基環三矽氧烷;以及聚矽氧烷,例如三甲基矽氧基終端聚(甲基氫矽氧烷)、三甲基矽氧基終端聚(二甲基矽氧烷/甲基氫矽氧烷)、二甲基氫矽氧基終端聚(甲基氫矽氧烷)、以及基本上由H(CH3)2SiO1/2單元、(CH3)2SiO2/2單元、及SiO4/2單元所組成的MDQ型樹脂。也就是說,在本文上下文中的用詞「基本上由…所組成」表示MDQ型樹脂係除了各別H(CH3)2SiO1/2單元以及(CH3)2SiO2/2單元外,實質上不含(即,0至<0.10莫耳分率之)或完全不含(即,0.00莫耳分率之)T單元及M單元和D單元。
在一些具體實例中,成分(B)係SiH官能性有機矽化合物,其包含M單元、D單元、以及簡寫為DH單元之SiH官能性D單元。使用習知的命名法,DH單元係式[(H))(CH3)SiO2/2]h,其中下標h係直鍊聚矽氧中DH單元的莫耳分率。D單元係式[(CH3)2SiO2/2]d,其中下標d係直鍊聚矽氧中D單元的莫耳分率。M單元係式[(Si(CH3)3O1/2]m2,其中下標m2係直鍊聚矽氧中M單元的莫耳分率。下標h係0.06至0.11;下標d係0.75至0.97;下標m2係0.015至0.020;條件是下標的總和h+d+m2=1。
下標總和h+d+m2=1的條件適用於前述具體實例之各者的h、d、及m2並適用於相關式。在任何特定具體實例中,若h+d+m2的總和不經意地>1,則d的值應減少到等於1-h-m2。在任何特定具體實例中,若h+d+m2的總和<1,則直鍊聚矽氧可進一步包含莫耳分率i,其中h+d+m2+j=1,其中j應係簡寫為MOH、TOH及/或DOH之羥基官能性M、D、及/或T單元的莫耳分率,其中(多個)MOH、TOH、及/或DOH單元可以係透過直鍊聚矽氧之製備程序而帶來的雜質。例如,SiH官能性直鍊聚矽氧可以 係下式:DMe,H 0.085±0.005D0.90±0.05M0.015±0.005
製備成分(B)SiH官能性有機矽化合物的方法係所屬技術領域內眾所周知的方法。例如,有機聚矽烷可藉由在鈉金屬或鋰金屬存在之下,在烴溶劑中的有機氯矽烷反應(所謂伍茲(Wurtz)反應的一實例)來製備。有機聚矽氧烷可藉由有機鹵矽烷的水解及縮合加以製備。
本文中所述各單元下標(例如,m1、m2、d、h、i、j、v、t、q、及類似者)係獨立地定義。本文中獨立描述的各R1係如上述針對有機聚矽氧烷所定義者。為確保成分(A)及(B)的相容性,各成分(A)及(B)中主要的R1係屬同一類型(例如,主要地係烷基或主要地係芳基)。在一些具體實例中,各成分(A)及(B)中主要的R1基團係烷基、可替代地係甲基。R1基團的至少50莫耳百分比(mol%),可替代地至少80mol%可以係甲基。如果有任何剩餘的R1基團,則可能係乙基及/或苯基。烯基係如上述針對有機聚矽氧烷所定義者。一般而言,各烯基獨立地係乙烯基、烯丙基、1-丁烯-4-基、或1-己烯-6-基;可替代地係乙烯基、烯丙基、或1-丁烯-4-基;可替代地係乙烯基或烯丙基;可替代地係乙烯基或1-丁烯-4-基;可替代地係乙烯基;可替代地係烯丙基;可替代地係1-丁烯-4-基;可替代地係1-己烯-6-基。
濃縮聚矽氧調配物中成分(B)的量係足以固化調配物的濃度。調配物可被認為係藉由從其製備的經固化聚矽氧產物中成分(A)的烯基與成分(B)的SiH基團之間的矽氫化反應程度而經固化。調配物中成分(B)的濃度可藉由所屬技術領域中具有通常知識者輕易調整以得到在經固化聚矽氧產物中的所欲固化程度。一般而言,調配物中成分(B)的濃度係足以提供成分(A)之每個烯基0.5至3個SiH基團,可替代地0.7至1.2個SiH基團。 當成分(A)之每分子烯基的平均數與成分(B)之每分子矽鍵結氫原子的平均數之總和大於四,會出現交聯且經固化聚矽氧產物可藉由其中之交聯程度或交聯密度特性化。所有其他東西都相等,當總和增加(例如,由>4至4.5、5、或6,如藉由選取各別具較高之每分子平均烯基數及較高之每分子SiH基團數的成分(A)和成分(B)的具體實例),從其製備的經固化聚矽氧產物中的交聯程度或交聯密度係增加的。分開來看,所有其他東西都相等,隨著調配物中成分(B)的濃度增加,從其製備的經固化聚矽氧產物中的交聯程度或交聯密度係增加的。總和及/或濃度可由所屬技術領域中具有通常知識者輕易調整以達成經固化聚矽氧產物中的所欲交聯程度。
在濃縮聚矽氧調配物中(因此在醋酸丁酯-聚矽氧調配物中)成分(A)及(B)可以此一方式成比例,此一方式係以用一SiH對烯基比值(例如,一SiH對乙烯基莫耳比,SiH/Vi比值)配置調配物。SiH對烯基比值(例如,SiH/Vi比值)可使用紅外線(IR)或質子核磁共振(1H-NMR)光譜,例如,使用設在400百萬赫茲(MHz)的Agilent 400-MR NMR分光光度計,加以測量。調配物可依任何所欲的SiH對烯基比值(例如,SiH/Vi比值),例如由10-7至107,成比例。SiH對烯基比值可為特定應用或用途量身打造。例如,用作光圖案化用途,SiH對烯基比值(例如,SiH/Vi比值)可係0.1至3,可替代地係0.1至2,可替代地係0.2至1.5。
SiH對烯基比值(例如,SiH/Vi比值)可因用於光圖案化用途之實例調配物而異,以使得在不同厚度之調配物膜中能有不同寬度的導通孔開口。導通孔可使用光圖案化方法在膜中形成。例如,當濃縮聚矽氧調配物的膜係40μm厚,SiH對烯基比值(例如,SiH/Vi比值)可係0.65至 1.05,可替代地係0.70至1.00,可替代地係0.72至0.95。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物的成分(C)係矽氫化催化劑,一般而言係一可光活化矽氫化催化劑。醋酸丁酯-聚矽氧調配物也包含矽氫化催化劑,一般而言包含可光活化矽氫化催化劑。矽氫化催化劑(除了可光活化矽氫化催化劑外)可以係一旦加熱調配物之時,就能夠催化成分(A)與成分(B)之矽氫化的任何矽氫化催化劑。可光活化矽氫化催化劑可以係一旦將催化劑曝露於具有包含I線輻射(例如,365nm)之波長的輻射並加熱該調配物之時/之後,能夠催化成分(A)與成分(B)之矽氫化的任何矽氫化催化劑。一般而言,輻射若非寬頻紫外線就是僅係I線(365nm)之UV光。調配物可在曝露於輻射步驟之前、之同時、或之後經加熱。一般而言,矽氫化催化劑包含金屬,例如,鉑族金屬。金屬可以係鈀、鉑、銠、釕、或其任何二或更多者的組合。金屬可以係鈀,可替代地係鉑、可替代地係銠、可替代地係釕、可替代地係鉑與鈀、銠、及釕之至少一者的組合。金屬可以係金屬-配位子錯合物的一部分。金屬-配位子錯合物的配位子可以係任何單牙配位子、多牙配位子、或其組合。
在一些具體實例中,該矽氫化催化劑可能係Rh催化劑。此一Rh催化劑為[Rh(cod)2]BF4(其中cod為1,5-環辛二烯)、威京森氏(Wilkinson’s)催化劑(Rh(PPh3)3Cl,其中Ph為苯基)、Ru(η6-芳烴)Cl2]2(其中芳烴為苯或對異丙甲苯,其中對異丙甲苯為1-甲基-4-(1-甲基乙基)苯)、葛伯氏(Grubb’s)催化劑(例如:Ru=CHPh(PPh3)2Cl2,其中Ph為苯基)、或[Cp*Ru(CH3CN)3]PF6)(其中Cp*為1,2,3,4,5-五甲基環戊二烯陰離子)。可替代地,矽氫化催化劑可能係Pt催化劑。Pt催化劑的實例係史氏(Speier's)催化劑 (H2PtCl6;US 2,823,218及US 3,923,705)或卡斯特氏(Karstedt’s)催化劑(Pt[H2C=CH-Si(CH3)2]2O);US 3,715,334及US 3,814,730)。或者鉑催化劑包括但不限於氯鉑酸與含有末端脂族不飽和之有機矽化合物的反應產物,包括描述於US 3,419,593中之催化劑。可替代地,矽氫化催化劑包括具有雙牙配位子的Pt錯合物,雙牙配位子係如1,3-丁二烯,可替代地乙醯丙酮基。矽氫化催化劑也包括氯化鉑和二乙烯基四甲基二矽氧烷的中和錯合物,如US 5,175,325中所述。此外,合適之矽氫化催化劑說明於US 3,159,601;US 3,220,972;US 3,296,291;US 3,516,946;US 3,989,668;US 4,784,879;US 5,036,117;US 5,175,325;及EP 0 347 895 B1。
適當可光活化矽氫化催化劑的實例係在US 6,617,674 B2,第6欄65行至第7欄25行中所述者;其中之催化劑在此以引用方式併入本文中。本文所述的一些可光活化矽氫化催化劑也在之前段落中說明過。可光活化矽氫化催化劑可由所屬技術領域中眾所周知的方法製備而得,如US 6,617,674 B2,第7欄39至48行中所述。
濃縮聚矽氧調配物中所用(C)矽氫化催化劑的催化量可用從矽氫化催化劑所得的任何大於0百萬分點(ppm)的金屬的原子量而鑑定。以濃縮聚矽氧調配物的總重量計,金屬的原子量可以係大於0至1000ppm。金屬的原子量可以係0.1至500ppm、可替代地0.5至200ppm、可替代地0.5至100ppm、可替代地1至25ppm。金屬可能係鉑族金屬(例如,鉑)的任何一者。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物的成分(D)係醋酸丁酯,其具有結構式CH3C(=O)OCH2CH2CH2CH3及124℃至126℃之沸點 (b.p.)。醋酸丁酯係以塗佈有效量使用於醋酸丁酯-聚矽氧調配物當中。如後所述,用語「有效塗佈量」並不限制將該調配物施加至一基材的方法為任何特定塗佈方法(例如,限於僅為旋轉塗佈),並且不限制所施加調配物的形狀或形態為僅係塗層或膜。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物中醋酸丁酯的塗佈有效量可能係5至75wt%、可替代地係10至60wt%、可替代地係15至55wt%、可替代地係20至50wt%、可替代地係10至30wt%、可替代地係30至50wt%、可替代地係12±2wt%、可替代地係14±2wt%、可替代地係16±2wt%、可替代地係18±2wt%、可替代地係20±2wt%、可替代地係25±2wt%、可替代地係30±2wt%、可替代地係35±2wt%、可替代地係40±2wt%、可替代地係45±2wt%、可替代地係50±2wt%、可替代地係55±2wt%、可替代地係60±2wt%、可替代地係65±2wt%,以上所有量皆以調配物的總重量計。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物中醋酸丁酯的塗佈有效量可能係使得醋酸丁酯-聚矽氧調配物能夠塗佈(例如,旋轉塗佈)在一裝置晶圓上,例如一半導體裝置晶圓(例如,前文所述晶圓的任何一者)以產生具有0.1至200微米(μm)的厚度之一塗層或膜之結構式CH3C(=O)OCH2CH2CH2CH3之化合物的濃度。例如,使用醋酸丁酯-聚矽氧調配物可能得到的塗層或膜厚度可能係0.2至175μm;可替代地係0.5至150μm;可替代地係0.75至100μm;可替代地係1至75μm;可替代地係2至60μm;可替代地係3至50μm;可替代地係4至40μm;可替代地係1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、75、80、90、100、150、175、以及200μm中之任一者。
在將醋酸丁酯-聚矽氧調配物旋轉塗佈至裝置晶圓上之中,旋轉塗佈可採最高旋轉速度並持續一段足以獲得如上述厚度的醋酸丁酯-聚矽氧調配物之膜的旋轉時間。最高旋轉速度可能係400rpm至5,000rpm、可替代地係500rpm至4,000rpm、可替代地係800rpm至3,000rpm。
在將醋酸丁酯-聚矽氧調配物旋轉塗佈在一裝置晶圓上之中,旋轉時間可能係0.5秒至10分鐘。旋轉時間可以係固定的,例如,保持固定在30秒至2分鐘,且使用習知旋轉塗佈機設備的所屬技術領域中具有通常知識者可輕易調整用於特定濃度的醋酸丁酯之旋轉速度,以獲得特定厚度之醋酸丁酯-聚矽氧調配物之膜。例如,旋轉時間可以保持固定在30秒至2分鐘,且醋酸丁酯-聚矽氧調配物中的醋酸丁酯濃度可以係以其範圍之下半部(即,5至35wt%)製備,然後旋轉速度可係設在其範圍的下半部(即,係相對較慢的800至1900rpm)用於形成較厚的膜(即,厚度50至100μm的膜)。反之,旋轉時間可以保持固定在30秒至2分鐘,且醋酸丁酯-聚矽氧調配物中的醋酸丁酯濃度可以係在其範圍上半部(即,由35至75wt%),然後旋轉速度可係設在其範圍的上半部(即,相對較快的1900至3,000rpm)用於形成較薄的膜(即,厚度1至50μm的膜)。
在將醋酸丁酯-聚矽氧調配物旋轉塗佈至一裝置晶圓上之中,可進行一系列的實驗,其中醋酸丁酯-聚矽氧調配物中的固體濃度係變化的。可產生在特定旋轉速度時,膜厚度對重量百分比固體濃度的旋轉曲線圖表,如例如圖4中所示,旋轉曲線可用來調整用於特定旋轉速度協定之固體濃度,以得到所欲膜厚度。後續試驗說明前述方法。醋酸丁酯-聚矽氧調配物中醋酸丁酯的量係50±2wt%時,以2,000rpm旋轉塗佈調配物可得 到一4μm厚的塗層或膜。可替代地,醋酸丁酯-聚矽氧調配物中醋酸丁酯的量係16±2wt%時,以1,000rpm旋轉塗佈調配物可得到一40μm厚的塗層或膜。
成分(A)、(B)、及(C)之混合物可在室溫(例如25°±3℃)開始固化。為獲得調配物的更長的工作時間或「適用期」,(C)矽氫化催化劑在環境條件之下的活性可以可選地藉由降低調配物的溫度及/或藉由添加至少一種成分(E):(C)矽氫化催化劑之適當的抑制劑,而延遲或壓抑。鉑催化劑抑制劑延遲調配物在室溫的固化,但並不避免調配物在高溫(例如,40°至250℃)固化。適合的鉑催化劑抑制劑包括各種「烯-炔」系統,例如3-甲基-3-戊烯-1-炔以及3,5-二甲基-3-己烯-1-炔;炔醇,如3,5,-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-環己醇、以及2-苯基-3-丁炔-2-醇;順丁烯二酸酯和反丁烯二酸酯,如已知的順丁烯二酸及反丁烯二酸之二烷酯、二烯酯、以及二烷氧基烷酯;以及環乙烯基矽氧烷。在一些具體實例中,抑制劑可包含炔醇。
可選成分(E)催化劑抑制劑在醋酸丁酯-聚矽氧調配物中的濃度,也就是在濃縮聚矽氧調配物中的濃度,係足以延遲調配物在室溫固化而不會在高溫避免固化或過度延長固化。此濃度可依據所使用特定抑制劑、矽氫化催化劑的本質及濃度、以及成分(B)的本質而變化。低至每莫耳鉑族金屬一個莫耳抑制劑的抑制劑濃度會在一些情況中得到令人滿意的儲存穩定性及固化速率。在其他例子中,每莫耳鉑族金屬可能需要高達500莫耳或更多莫耳抑制劑的抑制劑濃度。若為所欲,用於給定調配物中特定抑制劑的最佳濃度可藉常規試驗輕易判定。
可替代地或額外地,醋酸丁酯-聚矽氧調配物可進一步包 含,可替代地可缺乏(即,不含),一或多個成分(F)有機溶劑,其與醋酸丁酯形成共沸物,條件是共沸物具有在醋酸丁酯沸點的加或減(±)10℃之內,可替代地係在±5℃之內,可替代地係在±3℃之內之沸點。共沸物可以係二元共沸物,可替代地係三元共沸物,可替代地係四元共沸物。已知與醋酸丁酯形成共沸物並可滿足條件而適合作為成分(F)之溶劑的實例係:1-丁醇(共沸物b.p.117℃);醋酸;醋酸/水;乙腈;乙腈/水;丙酮;丙酮/乙醇;乙醇;乙醇/水;醋酸乙酯;醋酸乙酯/水;醋酸乙酯/苯/水;甲醇;甲醇/水;2-丙醇;環己烷;己烷;氯仿;苯;苯/1-丁醇;苯/水;間二甲苯;以及對二甲苯。前述共沸物的b.p.可由文獻輕易獲得。共沸物可具有較醋酸丁酯b.p.更低的,可替代地更高的b.p.。添加小量的一成分,該成分與醋酸丁酯形成較低沸點,可替代地,較高沸點,之共沸物,以各別降低,可替代地,升高,軟烘步驟溫度,可能是有利的。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物有利地,除了醋酸丁酯及與醋酸丁酯形成共沸物的前述可選有機溶劑之外,缺乏(即,不含)任何溶劑。排除於本調配物的溶劑之實例係具有1至25個碳原子的飽和烴;芳族烴如二甲苯和均三甲苯;礦油精(mineral spirit);鹵烴;酯;酮;聚矽氧流體如直鍊、支鍊、以及環狀聚二甲基矽氧烷;以及此等溶劑的混合物,例外係前述與醋酸丁酯形成共沸物的有機溶劑。
可替代地或額外地,醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物可有利地缺乏(即,不含)含矽單體或寡聚物,以醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物的總重量計,可替代地各別地具有>0至<1wt%一或多個含矽單體或寡聚物之各者。醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧 調配物中含矽單體或寡聚物的濃度可藉由分餾、霧沫化、汽提、或其他由調配物將之移除的方式而控制或減少。可替代地或額外地,含矽烷氧官能性之單體或寡聚物可藉由其原地濃縮反應,例如光圖案化方法中的軟烘或硬烘步驟,而控制。
含矽單體包括四烷基矽烷(例如,四甲基矽烷、二甲基二乙基矽烷、或四乙基矽烷)、三烷基烷氧基矽烷(例如,三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、或三乙基甲氧基矽烷)、二烷基二烷氧基矽烷(例如,二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、或二乙基二甲氧基矽烷)、烷基三烷氧基矽烷(例如,甲基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、或甲基三乙氧基矽烷)、四(三烷基矽基氧基(trimethylsilyloxy))矽烷(例如,四(三甲基矽基氧基)矽烷、四(三乙基矽基氧基)矽烷、或三(三甲基矽基氧基)-三乙基矽基氧基-矽烷)、二烷氧基矽烷(例如,二甲氧基矽烷(H2Si(OCH3)2)、二乙氧基矽烷、或甲氧基乙氧基矽烷)、三烷氧基矽烷(例如,三甲氧基矽烷(HSi(OCH3)3)、三乙氧基矽烷、或二甲氧基乙氧基矽烷)、及/或四烷氧基矽烷(例如,四甲氧基矽烷、二甲氧基二乙氧基矽烷、或四乙氧基矽烷)。含矽寡聚物可能係非環狀二矽烷、三矽烷、或四矽烷,該等矽烷具有烷基及/或烷氧基,例如八甲基三矽氧烷(簡寫為L3)、十甲基四矽氧烷(簡寫為L4)、或十二甲基五矽氧烷(簡寫為L5)。含矽寡聚物也可能係環族矽氧烷(例如,八甲基四矽氧烷(簡寫為D4)、十甲基五矽氧烷(簡寫為D5)、以及十二甲基六矽氧烷(簡寫為D6))。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物、濃縮聚矽氧調配物、不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物、以及其經固化聚矽氧產物,獨立而有利地可具有0 wt%、可替代地具有>0至<0.75wt%、可替代地具有>0至<0.5wt%、可替代地具有>0至<0.3wt%、可替代地具有>0至<0.2wt%、可替代地具有>0至<0.1wt%、可替代地具有>0至<0.05wt%、可替代地具有>0至<0.02wt%(例如,<0.01wt%)的前述含矽單體之實例之任一者,並獨立地具有0wt%、可替代地具有>0至<0.5wt%、可替代地具有>0至<0.3wt%、可替代地具有>0至<0.2wt%、可替代地具有>0至<0.1wt%、可替代地具有>0至<0.05wt%的前述含矽寡聚物之實例之任一者。例如,醋酸丁酯-聚矽氧調配物、濃縮聚矽氧調配物、不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物、以及其經固化聚矽氧產物,可獨立地具有0至<0.5wt%的四甲氧基矽烷、四(三甲基矽基氧基)矽烷、以及二甲氧基矽烷之任一者,以及0至<0.5wt%的L3、L4、L5、D4、D5、及D6之任一者。可替代地,醋酸丁酯-聚矽氧調配物、濃縮聚矽氧調配物、不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物、以及其經固化聚矽氧產物,可獨立地具有由0至<0.05wt%的四甲氧基矽烷、四(三甲基矽基氧基)矽烷、以及二甲氧基矽烷中之任一者,以及0至<0.50wt%的L3、D4、及D5之總濃度;可替代地0至<0.05wt%的四甲氧基矽烷以及0至<0.50wt%的L3、D4、及D5之總濃度;可替代地0至<0.05wt%的四(三甲基矽基氧基)矽烷以及0至<0.5wt%的L3、D4、及D5之總濃度;可替代地0至<0.05wt%的二甲氧基矽烷以及0至<0.50wt%的D4及D5之總濃度。在一些具體實例中,醋酸丁酯-聚矽氧調配物、濃縮聚矽氧調配物、不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物、以及其經固化聚矽氧產物,可獨立地缺乏(即,不含(濃度為0.00wt%的))四(三甲基矽基氧基)矽烷、L3、D4、及D5之至少一者。可替代地,醋酸丁酯-聚矽氧調配物、濃縮聚矽氧調配物、不含醋酸丁酯的聚矽氧調配 物、以及其經固化聚矽氧產物,可獨立地缺乏(即,0.00wt%的)四(三甲基矽基氧基)矽烷,並具有0至<0.50wt%的L3、D4、及D5之總濃度。可替代地,醋酸丁酯-聚矽氧調配物、濃縮聚矽氧調配物、不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物、以及其經固化聚矽氧產物,可獨立地缺乏(即,0.00wt%的)四(三甲基矽基氧基)矽烷、L3、D4、及D5之各者。在前述具體實例之任一項中,缺乏(即,不含)四(三甲基矽基氧基)矽烷、L3、D4、及D5之至少一者的材料係不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物及不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物。
可選地,醋酸丁酯-聚矽氧調配物及濃縮聚矽氧調配物獨立地可進一步包含除成分(A)至(D)之外的一或多個額外成分、獨立可選成分(E)及(F)、以及之前排除的溶劑及排除的含矽單體及寡聚物;條件是調配物及經固化產物缺乏(即,不含)導熱填料。此等額外成分可係添加至調配物中,只要他們並不有害地影響到在製備經固化聚矽氧產物、物品、及半導體封裝之中或用於製備經固化聚矽氧產物、物品、及半導體封裝的調配物之用途。合適的額外成分之實例係(G)黏著性促進劑、(H)有機填料、(I)光敏劑、及(J)界面活性劑。
排除於本發明之調配物及經固化產物之外的導熱填料可以係導熱的且導電的;可替代地導熱的且電絕緣的。排除的導熱填料可以係US 8,440,312 B2第8欄32行至第10欄14行所述導熱填料的任意者;該說明書之全部內容以引用方式併入本文中。例如,排除的導熱填料可選自由下列所組成之群組:氮化鋁、氧化鋁、三水合鋁、酞酸鋇、氧化鈹、氮化硼、碳纖維、鑽石、石墨、氫氧化鎂、氧化鎂、金屬顆粒、縞瑪腦、碳化 矽、碳化鎢、氧化鋅、及其組合。排除的導熱填料可包含金屬填料、無機填料、可熔填料、或其組合。金屬填料包括金屬顆粒以及在顆粒表面上具有層的金屬顆粒。例如,這些層可係在顆粒表面上的金屬氮化物層或金屬氧化物層。金屬填料係以選自由鋁、銅、金、鎳、銀、及其組合所組成之群組的金屬顆粒例示。金屬填料係以在其表面上具有層之上列金屬顆粒進一歩例示,該等層係選自由氮化鋁、氧化鋁、氧化銅、氧化鎳、氧化銀、及其組合所組成之群組。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物和濃縮聚矽氧調配物可獨立地為一份(one-part)調配物,其包含呈單一份之成分(A)至(D),可替代地,為多份(multi-part)調配物,其包含呈二或更多份的成分(A)至(D)。在多份調配物中,成分(A)、(B)、及(C)一般而言並不以相同份數存在,除非成分(E)抑制劑也存在。例如,多份聚矽氧調配物可包含含有一部分成分(A)、所有的成分(B)、以及一部分的成分(D)之第一份;及含有剩餘部分的成分(A)、所有的成分(C)、剩餘部分的成分(D)、以及(若有使用的話)所有的可選成分(E)之第二份。
一份醋酸丁酯-聚矽氧調配物一般而言係在室溫下以所述比例藉由組合成分(A)至(D)以及任何可選成分而製備。雖然各種成分的添加順序並非關鍵,但是若調配物係要立即使用,成分(C)矽氫化催化劑較佳地係在低於約30℃的溫度最後添加,以避免調配物過早固化。多份聚矽氧調配物可藉由組合為各份設計的特定組分而製備。
醋酸丁酯-聚矽氧調配物有用於製造濃縮聚矽氧調配物。製作濃縮聚矽氧調配物的一種方法包含軟烘醋酸丁酯-聚矽氧調配物,以從其 移除足夠數量的醋酸丁酯,以得到具有至多為殘餘量之醋酸丁酯的濃縮聚矽氧調配物。然而,本發明亦包括用於製造濃縮聚矽氧調配物的其他材料,包括將濃縮聚矽氧調配物的成分與醋酸丁酯剩餘者直接混合在一起。
如先前所述,用語「有效塗佈量」並不限制將該調配物施加至一基材的方法為任何特定施加方法(例如,限於僅為旋轉塗佈),並且不限制所施加調配物的形狀或形態為僅係塗層或膜。調配物可藉由各種方法施加在基材上。例如,在某些具體實例中,施加調配物在基材上的步驟包含濕式塗佈方法。適合用於該方法的濕式塗佈方法之特定實例包括簾塗佈、浸塗、旋轉塗佈、淋塗、噴塗、輥塗、凹版塗佈、濺鍍、縫塗(縫模塗佈)、卷材塗佈、及其組合。採噴塗時,醋酸丁酯-聚矽氧調配物進一步包含共溶劑,該共溶劑具有比醋酸丁酯沸點更低的沸點(例如,50℃至110℃)並且能夠在該調配物中溶解以不從該調配物相分離。共溶劑可用在噴塗法中,使得醋酸丁酯-聚矽氧調配物的這些態樣係如細霧而非粗液滴噴灑。所用共溶劑的量可以係以醋酸丁酯及共溶劑的總體積計,由>0體積百分比(vol%)至80vol%。在一些具體實例中,共溶劑可能係甲基乙基酮(MEK)、六甲基二矽氧烷(HMDSO)、或其混合物。可替代地,共溶劑可能係與醋酸丁酯形成共沸物的溶劑,可替代地可能係不與醋酸丁酯形成共沸物的溶劑,條件是共溶劑並非丙酮或異丙醇。廉塗佈、縫模塗佈、或卷材塗佈(web coating)方法可用在其中二或更多個不同調配物係同時施加以形成包含一基材與第一及第二調配物層之多層系統的具體實例中,或形成包含一起始層(會經固化至基材)以及第一及第二調配物層之多層系統。
製造濃縮聚矽氧調配物的方法包含塗佈及/或軟烘(例如, 旋轉塗佈及/或軟烘)醋酸丁酯-聚矽氧調配物,以從其移除90%至小於100%的塗佈有效量的(D)醋酸丁酯但未使該調配物固化,以得到濃縮聚矽氧調配物,其基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少個兩矽鍵結氫原子;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯。在本文上下文中的用詞「基本上由…所組成」表示濃縮聚矽氧調配物可不含有多於殘餘量之醋酸丁酯,且在一些具體實例中可能並不含有除醋酸丁酯之外的任何溶劑;及可能不含有任何含矽單體或寡聚物且可能不含有任何導熱填料;但除此之外可以可選地含有任何一或多個可選成分,如任何一或多個可選成分(E)至(J)。在一些具體實例中,方法包含旋轉塗佈,但不包含軟烘;在其他具體實例中,方法包含軟烘,但不包含旋轉塗佈;以及在又其他具體實例中,方法包含旋轉塗佈及軟烘。在後者的具體實例中,軟烘步驟可在旋轉塗佈步驟之前、與之同時、或之後執行。一般而言旋轉塗佈步驟係在軟烘步驟之前執行。從醋酸丁酯-聚矽氧調配物移除90%至<100%的塗佈有效量的醋酸丁酯表示在濃縮聚矽氧調配物中的殘餘量之醋酸丁酯係各別係其塗佈有效量之10%至>0%。
在製造濃縮聚矽氧調配物之方法的一些具體實例中,塗佈步驟包含旋轉塗佈。旋轉塗佈可如先前所述在軟烘步驟之前執行,並可依據所用之旋轉塗佈速度,在一基材上產生一初始聚矽氧調配物的一膜,其中初始聚矽氧調配物具有由0至小於50%的塗佈有效量的(D)醋酸丁酯。若旋轉速度夠高及/或旋轉時間期間夠久,初始聚矽氧調配物可以係該濃縮聚矽氧調配物且含有不多於殘餘量的(D)醋酸丁酯。在一些具體實例中,旋轉塗 佈可移除足夠數量的(D)醋酸丁酯使得在本文所述之本發明之方法的任意者中並不需要軟烘步驟。可替代地,且一般而言,隨著可能的蒸發條件,旋轉塗佈可產生一初始膜,其具有一減量的醋酸丁酯(例如,若使用的係一開杯旋轉塗佈機設備)且需要額外之(D)醋酸丁酯移除,使得在旋轉塗佈步驟之後可接著軟烘步驟,以得到濃縮聚矽氧調配物,或若為所欲,以得到不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物。可替代地,隨著可能的蒸發條件,醋酸丁酯-聚矽氧調配物可經塗佈在一基材上但在塗佈(例如,若使用封杯旋轉塗佈機設備)期間未使醋酸丁酯蒸發,然後所得「濕式」膜可經軟烘以得到濃縮聚矽氧調配物或不含醋酸丁酯聚矽氧調配物(的膜)。在基材前側上得到不含醋酸丁酯聚矽氧調配物膜的前述具體實例的任一者中,膜/基材系統可經受一邊緣小珠移除步驟(例如,使用一開杯旋轉塗佈機),該步驟包含將邊緣和基材的背側與溶劑接觸,以從其移除任何多餘的不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物材料。在旋轉塗佈步驟期間,多餘的不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物材料可能會上到基材的背側及邊緣。在一些具體實例具體實例中,邊緣小珠移除步驟也可從基材前側移除膜的一狹窄(例如,1毫米寬)周長,以得到一邊緣小珠膜/基材系統,該系統在基材之背側、邊緣、及前側外周長上缺乏不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物材料。邊緣小珠移除方法一般而言為所屬技術領域中眾所周知。用於邊緣小珠移除的溶劑可以係任何適當溶劑,例如,醋酸丁酯。
濃縮聚矽氧調配物基本上由成分(A)至(C)以及殘餘量的成分(D)醋酸丁酯所組成。在本文上下文中,連接詞「基本上由…所組成」表示濃縮聚矽氧調配物可不含有多於殘餘量之醋酸丁酯,且在一些具體實例 中可能並不含有除醋酸丁酯之外的任何溶劑,且可能並不含有任何含矽單體或寡聚物,且缺乏(即,不含)導熱填料,但除此之外可選地可能含有任何一或多個可選成分,例如任何一或多個可選成分(E)至(J)。
濃縮聚矽氧調配物中殘餘量之醋酸丁酯可依據醋酸丁酯-聚矽氧調配物中塗佈有效量的醋酸丁酯而定。在一些具體實例中,濃縮聚矽氧調配物中殘餘量之醋酸丁酯係醋酸丁酯-聚矽氧調配物中塗佈有效量的醋酸丁酯的91%至99.99%、可替代地92%至99.9%、可替代地95%至99.99%、可替代地98%至99.99%。
濃縮聚矽氧調配物中殘餘量之醋酸丁酯可能係一濃度,該濃度係一旦固化濃縮聚矽氧以得到經固化聚矽氧產物,該經固化聚矽氧產物留存至少一些,可替代地所有,的殘餘量之醋酸丁酯,相較於一比較經固化聚矽氧產物,該比較經固化聚矽氧產物與經固化聚矽氧產物相比,除了含有一較低沸點的溶劑(例如,b.p.由50℃至120℃)而非醋酸丁酯以外,其他係相同的,經固化聚矽氧產物使經固化聚矽氧產物較不傾向於過早乾燥。此外,經固化聚矽氧產物係抗破裂的。濃縮聚矽氧調配物中殘餘量之醋酸丁酯可表示為濃縮聚矽氧調配物之總重量的重量百分比。濃縮聚矽氧調配物中殘餘量之醋酸丁酯可能係由0至<5wt%,可替代地由0至4wt%、可替代地由0至3wt%、可替代地由0至2wt%、可替代地由0至1wt%、可替代地由0至0.5wt%、可替代地由>0至<5wt%、可替代地由>0至4wt%、可替代地由>0至3wt%、可替代地由>0至2wt%、可替代地由>0至1wt%、可替代地由>0至0.5wt%,以上所有量皆以濃縮聚矽氧調配物的總重量計。可替代地,濃縮聚矽氧調配物中殘餘量之醋酸丁酯可能係由0至 500百萬分點(ppm)、可替代地由0至100ppm、可替代地由0至50ppm、可替代地由0至20ppm、可替代地由0至10ppm、可替代地由0至5ppm;可替代地由>0至5ppm、可替代地由>0至4ppm、可替代地由>0至3ppm、可替代地由>0至2ppm、可替代地由>0至1ppm,以上所有量皆以濃縮聚矽氧調配物的總重量計。
製造經固化聚矽氧產物的方法包含矽氫化固化濃縮聚矽氧調配物以得到經固化聚矽氧產物。在一些具體實例中,(C)矽氫化催化劑係可光活化矽氫化催化劑且該方法包含以具有300至800nm波長的光照射催化劑以得到經照射聚矽氧調配物,並加熱經照射聚矽氧調配物以得到經固化聚矽氧產物。光線可以係I線輻射(365nm)或寬頻輻射(其含有I線輻射)。
本發明之具體實例進一步包括經固化聚矽氧產物。在一些此等具體實例中,經固化聚矽氧產物進一步含有殘餘量的(D)醋酸丁酯。在其他此等具體實例中,經固化聚矽氧產物缺乏醋酸丁酯,即係不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物。
經固化聚矽氧產物係藉由製造經固化聚矽氧產物之方法製成。經固化聚矽氧產物中殘餘量之醋酸丁酯可表示為經固化聚矽氧產物之總重量的重量百分比。經固化聚矽氧產物中殘餘量之醋酸丁酯可能係由0至<5wt%,可替代地由0至4wt%、可替代地由0至3wt%、可替代地由0至2wt%、可替代地由0至1wt%、可替代地由0至0.5wt%、可替代地由>0至<5wt%、可替代地由>0至4wt%、可替代地由>0至3wt%、可替代地由>0至2wt%、可替代地由>0至1wt%、可替代地由>0至0.5wt%,以上所有量皆以經固化聚矽氧產物的總重量計。如上所述,含有殘餘量之醋酸丁 酯的經固化聚矽氧產物可較不傾向於乾燥。此外,經固化聚矽氧產物係抗破裂的。
可替代地,製造濃縮聚矽氧調配物的方法包含軟烘醋酸丁酯-聚矽氧調配物以從其移除100%的塗佈有效量的(D)醋酸丁酯但未使該調配物固化,以得到不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物,其基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少個兩矽鍵結氫原子;及催化量的(C)矽氫化催化劑;但缺乏(不含)(D)醋酸丁酯。在本文上下文中,用詞「基本上由…所組成」表示缺乏(即,不含)(D)醋酸丁酯;且缺乏具有120℃的沸點之任何其他有機溶劑;且缺乏(即,不含)導熱填料。此態樣在本文中也可能指的是一種製造不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物的方法。
移除一些,但非所有,的醋酸丁酯的步驟可藉由在一基材上塗佈(例如,旋轉塗佈)醋酸丁酯-聚矽氧調配物的步驟達成。此一塗佈(例如,旋轉塗佈)步驟可自然地從旋轉塗佈醋酸丁酯-聚矽氧調配物蒸發一些,但非所有,塗佈有效量的醋酸丁酯,以得到在基材上的濃縮聚矽氧調配物之膜。從濃縮聚矽氧調配物之膜移除醋酸丁酯之剩餘者的步驟可藉由軟烘在基材上的濃縮聚矽氧調配物之膜的步驟達成,以得到在基材上之不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物之膜。
可替代地,製造一經固化聚矽氧產物的方法包含從醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物移除所有的(D)醋酸丁酯但未使該調配物固化,以得到不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物並矽氫化固化該不含醋酸丁酯聚矽氧調配物以得到缺乏(即,不含)醋酸丁酯的不含醋酸丁酯 的經固化聚矽氧產物。在一些具體實例中,(C)矽氫化催化劑係可光活化矽氫化催化劑且方法包含以具有300至800nm波長的光照射催化劑以得到一經照射聚矽氧調配物,並加熱該經照射聚矽氧調配物以得到不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物。
形成暫時結合基材系統的方法包含前述步驟(a)至(d):(a)施加該等調配物之一者至載體基材的一表面以在該載體基材上形成該調配物的膜;(b)軟烘步驟(a)的膜,以從其移除醋酸丁酯但未使該膜固化,以得到一不含醋酸丁酯的可固化膜/載體基材物品;(c)在真空下的一接合腔室中,將步驟(b)的該物品之該不含醋酸丁酯的可固化膜接觸一功能性基材/離型層物品的離型層,以得到一經接觸基材系統,其依序包含一功能性基材、一離型層、一不含醋酸丁酯的可固化膜、以及一載體基材;及(d)在真空下的接合腔室中,將該經接觸基材系統曝露於來自大於1,000牛頓(N)至10,000N之一施加力以及攝氏20度(℃)至300℃之溫度,以部分固化該不含醋酸丁酯的可固化膜,以得到在該經接觸基材系統中的一部分經固化膜;且在環境壓力下加熱具有部分經固化膜的該經接觸基材系統,以得到一暫時結合基材系統,其依序包含該功能性基材、該離型層、一黏著劑層、以及該載體基材。步驟(a)可在步驟(b)之前執行,步驟(b)在步驟(c)之前,而步驟(c)在步驟(d)之前或與步驟(d)同時。
在本文中任何本發明之方法中,任何在真空下的在接合腔室中將物品接觸在一起可藉由將該等物品置於接合腔室內,將氣態大氣自接合腔室抽離以得到含有該等物品的已抽真空接合腔室,然後在真空下將物品在已抽真空接合腔室中接觸在一起以得到接觸基材系統。任何在環境壓 力下之具有部分經固化膜的經接觸基材系統的加熱可藉由90至110千帕斯卡(kPa),如101kPa,的環境壓力達成。本文中製造方法所使用任何熱源可能係增加未固化或部分經固化膜溫度的任何方式,例如熱板或烘箱。烘箱可能係批次進料烘箱或連續進料烘箱。在一些具體實例中,部分經固化膜係真空下在接合腔室內經加熱以得到完全經固化膜,雖然本發明之方法的這些替代態樣從成本/程序輸出量觀點來看比起環境壓力下在接合腔室外加熱部分經固化膜以得到完全經固化膜較不吸引人。經接觸表示間接地,可替代地直接地實體觸及。
在形成本文中經固化聚矽氧產物之膜的任何本發明之方法中,方法可進一步包含重覆用來形成經固化聚矽氧產物的第一膜的步驟,以形成經固化聚矽氧產物的多層膜。根據經固化聚矽氧產物之組成、膜層的厚度、膜層所定義的結構特徵(例如,導通孔)、或類似者,在多層膜中的經固化聚矽氧產物之各膜層獨立地可以係與其中的任何其他膜層相同或不同。
在形成暫時結合基材系統之方法的一些具體實例中,步驟(a)可進一步包含將在載體基材物品上的調配物之膜曝露於具有包含I線輻射之波長的紫外線輻射,以在載體基材上產生一曝露膜。一般而言,輻射若非寬頻紫外線就是僅係I線(365nm)之UV光。因此曝露膜會係步驟(b)中軟烘之物。可將整個膜曝露於UV輻射。此曝露程度在本文中可稱做「全面曝露」。(全面曝露係相對於與光圖案化曝露步驟,該光圖案化暴露步驟中使用一光罩,使得僅部分的膜會曝露於UV輻射而其他部分的膜會經遮蔽或不會曝露於UV輻射。)紫外線曝露步驟會容許在步驟(d)使用較低之固化溫 度。當載體基材係由可能在非常高之固化溫度捲曲之例如環氧樹脂的材料組成之時,則步驟(d)中較低的固化溫度可有所助益。膜可直接或間接曝露於UV輻射。當載體基材吸收並阻擋UV輻射透射,例如當載體基材係一矽晶圓時,可執行直接曝露。間接曝露可藉由用照射載體基材相對於載體基材與膜接觸之表面的相對表面而執行。當載體基材係對紫外線輻射透明,則間接曝露可以達成(例如,當載體基材係一矽玻璃時)。可替代地,當載體基材對UV輻射透明時,曝露步驟可在步驟(d)之後執行,其中暫時結合基材系統之黏著劑層係透過透明的載體基材以UV輻射間接地照射。
可替代地或額外地在形成暫時結合基材系統的方法之一些具體實例中,該方法可進一步包含在步驟(c)之前形成功能性基材/離型層物品之步驟,該步驟係藉由軟烘在功能性基材上含溶劑的離型層組成物的一膜,以從其移除溶劑,以得到功能性基材/離型層物品。功能性基材可以係裝置晶圓,如半導體裝置晶圓;可替代地,步驟(c)及(d)係同時執行;可替代地,功能性基材係半導體裝置晶圓且步驟(c)及(d)係同時執行。步驟(c)及(d)可同時執行。可替代地,步驟(c)及(d)係依序執行,此係藉由將步驟(b)的不含醋酸丁酯的可固化膜/載體基材物品以及步驟(c)的功能性基材/離型層物品放入步驟(d)中所使用接合腔室,將大氣自接合腔室抽離,然後在真空下將步驟(b)物品的不含醋酸丁酯的可固化膜接觸步驟(c)物品的離型層,然後施加一力並可選地加熱接合在腔室內的物品至所施加力係大於1,000牛頓(N)至10,000N且溫度係20℃至300℃,以部分固化該不含醋酸丁酯的可固化膜以在得到接觸基材系統中之一部分經固化膜;且在環境壓力下加熱具有部分經固化膜的經接觸基材系統,以得到暫時結合基材系統,其依序包 含功能性基材、離型層、一黏著劑層、以及載體基材。
暫時結合基材系統可包含暫時結合晶圓系統,其中載體基材係載體晶圓且功能性基材係半導體裝置晶圓。
去結合的方法包含使該暫時結合基材系統經受一去結合條件之下,該條件包含施加一機械力,以將該功能性基材自該載體基材分開,或是反之亦然,以得到一完整的功能性基材。該方法可進一步包含處理暫時結合基材系統以得到經處理暫時結合基材系統的預備步驟,該系統接著係經受去結合步驟。處理步驟可包含在暫時結合基材系統的功能性基材上執行一或多個下列功能:重分配介電層(RDL)、光圖案化、3維積體或堆疊、製作TSVs(穿矽導通孔)、微凸塊化、平面化、裁切、或打薄。
在形成基本上依序由一功能性基材/黏著劑層/載體基材所組成之一永久結合基材系統的方法中,該方法包含步驟(a)至(d):(a)將醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物之任一者施加至載體基材或功能性基材的一表面,以在該載體基材或該功能性基材上形成該調配物之一膜之物品;(b)軟烘步驟(a)之該物品的該膜,以從其移除醋酸丁酯但未使該膜固化,以得到在該載體基材或該功能性基材上之一不含醋酸丁酯的可固化膜之一物品;(c)在真空下的一接合腔室中,將步驟(b)的不含醋酸丁酯的可固化膜接觸至載體基材或功能性基材之另一者,以得到一經接觸基材系統,其基本上依序由下列所組成:一功能性基材、一不含醋酸丁酯的可固化膜、以及一載體基材;及(d)在真空下的接合腔室中,將該經接觸基材系統曝露於來自大於1,000牛頓(N)至10,000N之一施加力以及攝氏20度(℃)至300℃之溫度,以部分固化該不含醋酸丁酯的可固化膜,以得到在該經接觸基材系 統中的一部分經固化膜;且在環境壓力下加熱具有部分經固化膜的經接觸基材系統,以得到一永久結合基材系統,該永久結合基材系統基本上依序由功能性基材、一黏著劑層、以及載體基材所組成。永久結合基材系統基本上依序由一功能性基材/黏著劑層/載體基材所組成。在本文上下文中,用詞「基本上由…所組成」表示永久結合基材系統在功能性基材與載體基材之間缺乏(即,不含)一離型層。步驟(a)可在步驟(b)之前執行,步驟(b)在步驟(c)之前,而步驟(c)在步驟(d)之前或與步驟(d)同時。
在形成永久結合基材系統之方法的一些具體實例中,步驟(a)可進一步包含將在載體基材上的調配物之膜曝露於具有包含I線輻射之波長(例如,365nm)的紫外線輻射,以在載體基材上產生一曝露膜。一般而言,輻射若非寬頻紫外線就是只有I線(365nm)之UV光。因此曝露膜會係步驟(b)中軟烘之物。可將整個膜曝露於UV輻射,就如同在全面曝露中那樣。如前,紫外線曝露步驟會容許在步驟(d)使用較低之固化溫度。當載體基材係由可能在非常高之固化溫度捲曲之例如環氧樹脂的材料組成之時,則步驟(d)中較低的固化溫度可有所助益。膜可直接或間接曝露於UV輻射。當載體基材吸收並阻擋UV輻射透射,例如當載體基材係一矽晶圓時,可執行直接曝露。間接曝露可藉由用照射載體基材相對於載體基材與膜接觸之表面的相對表面而執行。當載體基材係對紫外線輻射透明,則間接曝露可以達成(例如,當載體基材係一矽玻璃時)。可替代地,當載體基材係對紫外線輻射透明時,曝露步驟可在步驟(d)之後執行,其中永久結合基材系統之黏著劑層係透過透明的載體基材以紫外線輻射間接地照射。
可替代地或額外地,在形成永久結合基材系統的方法中,步 驟(a)可進一步包含將醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物之任一者獨立地施加至載體基材或功能性基材的另一者之表面上,以在另一載體基材或功能性基材上形成調配物之一膜之另一物品;且步驟(b)可進一步包含軟烘另一物品之膜,以從其移除醋酸丁酯但未使該膜固化,以在載體基材或功能性基材的另一者上得到不含醋酸丁酯的可固化之一膜之另一物品;且步驟(c)可進一步包含將物品之不含醋酸丁酯的可固化膜接觸一經接觸基材系統,其基本上依序由下列所組成:一功能性基材、一不含醋酸丁酯的可固化膜、另一不含醋酸丁酯的膜、以及一載體基材;且步驟(d)接著得到基本上由功能性基材、一黏著劑層、以及載體基材所組成之永久結合基材系統。功能性基材可以係半導體裝置晶圓;可替代地,步驟(c)及(d)係同時執行;可替代地,功能性基材係半導體裝置晶圓且步驟(c)及(d)係同時執行。步驟(c)及(d)可同時執行。可替代地,步驟(c)及(d)係依序執行,此係藉由將步驟(b)的不含醋酸丁酯的可固化膜/載體基材物品以及步驟(c)另一個載體基材或功能性基材放入步驟(d)中所使用接合腔室,將大氣自接合腔室抽離,然後在真空下將步驟(b)物品的不含醋酸丁酯的可固化膜接觸步驟(c)的另一個載體基材或功能性基材,並可選地加熱接合腔室內的物品以及另一個載體基材或功能性基材到所施加力量係大於1,000牛頓(N)至10,000N且溫度係20℃至300℃,以部分固化該不含醋酸丁酯的可固化膜,以得到在經接觸基材系統中之一部分固化膜;且在環境壓力下加熱具有部分經固化膜的該經接觸基材系統,以得到一永久結合基材系統,其基本上依序由一功能性基材/黏著劑層/載體基材所組成。在本文上下文中,用詞「基本上由……所組成」表示永久結合基材系統在功能性基材與載體基材之間缺乏(即, 不含)一離型層。
永久結合基材系統可包含暫時結合晶圓系統,其中載體基材係載體晶圓且功能性基材係半導體裝置晶圓。
在一些具體實例中,物品包含基材以及醋酸丁酯-聚矽氧調配物。在其他具體實例中,物品包含基材以及濃縮聚矽氧調配物。在又其他具體實例中,物品包含經固化聚矽氧產物以及一基材。調配物或產物係設置於各別基材上。物品可包含基材以及醋酸丁酯-聚矽氧調配物,可替代地包含基材以及濃縮聚矽氧調配物,可替代地包含基材及經固化聚矽氧產物,可替代地包含該基材以及該等調配物及產物之至少兩者。經固化聚矽氧產物可藉由製造經固化聚矽氧產物的方法製成。
可替代地,物品包含基材以及不含醋酸丁酯的聚矽氧調配物,可替代地包含基材以及不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物。
使用在物品中的基材可以係剛性或可撓的。合適剛性基材的實例包括無機材料,例如玻璃板;包含一無機層的玻璃板;陶瓷;以及含矽晶圓,例如矽晶圓、具有設置於其上之一層碳化矽的矽晶圓、具有設置於其上之一層氧化矽的矽晶圓、具有設置於其上之一層氮化矽的矽晶圓、具有設置於其上之一層碳氮化矽的矽晶圓、具有設置於其上之一層氧碳氮化矽的矽晶圓、以及類似者。單獨使用的用語「矽晶圓」(即,並未指定在其上之一層不同材料)基本上可由單結晶矽或多結晶矽所組成。在本文上下文中,用詞「基本上由…所組成」表示該矽晶圓並不含有一層碳化矽、氮化矽、氧化矽、碳氮化矽、氧碳氮化矽、藍寶石、氮化鎵、或砷化鎵。合適基材材料的額外實例係藍寶石、具有設置於其上之一層氮化鎵的矽晶 圓、以及砷化鎵晶圓。在一些具體實例中,基材包含矽晶圓或具有設置於其上之一層碳化矽、氮化矽、氧化矽、碳氮化矽、氧碳氮化矽、藍寶石、氮化鎵、或砷化鎵的矽晶圓。在一些具體實例中,基材包含一矽晶圓、可替代地包含具有設置於其上之一層碳化矽的矽晶圓、可替代地包含具有設置於其上之一層氮化矽的矽晶圓。可使用任何合適方法,如化學汽相沉積,其可經電漿強化,將設置層施加、沉積、或建造於矽晶圓上。
在其他具體實例中,所欲基材可能係可撓的。在這些具體實例中,可撓基材的特定實例包括那些包含各種聚矽氧或有機聚合物者。以透明度、折射率、耐熱性、以及耐久性的觀點來看,可撓基材的特定實例包括那些包含聚烯烴類(聚乙烯、聚丙烯等等)、聚酯類(聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚(萘二甲酸乙二酯)等等)、聚醯胺類(尼龍6、尼龍6,6等等)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚亞醯胺類、聚碳酸酯類、聚降莰烯類、聚胺甲酸酯類、聚乙烯醇、聚(乙烯-乙烯醇)(poly(ethylene vinyl alcohol))、聚丙烯酸類(polyacrylic)、纖維素類(三乙醯基纖維素、二乙醯基纖維素、賽珞凡(cellophane)等等)、或此等有機聚合物的互聚物(例如,共聚物類)。一般而言,可撓性基材係由具有足夠耐熱性的材料製成,以在由170°至270℃(例如,180°至250℃、例如,約210℃)的高溫固化的步驟中得以保全。可替代地,以透明度、折射率、耐熱性、以及耐久性的觀點來看,可撓性基材的特定實例包括那些包含聚有機矽氧烷調配物者,如含矽倍半氧烷的聚有機矽氧烷調配物。如本發明所屬技術領域中所知,以上提及之有機聚合物及聚矽氧聚合物可以係剛性或可撓的。進一步,基材可,例如以填料及/或纖維而經強化。基材可在其上具有一塗層,如在下文中詳加說明。若為所欲,基材 可自物品分離以得到包含經固化聚矽氧層且缺乏基材的另一本發明物品,或基材可以係物品的一整合部分。
光學物品包含一用於傳送光線之元件,該元件包含經固化聚矽氧產物。光學物品的經固化聚矽氧產物可能係一光學鈍化層或一可變形膜片,其係供在一微電機系統(MEMS)內使用。可替代地,光學物品包含一用於傳送光的元件,該元件包含不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物。可變形膜片可以用來製造裝置並在裝置中使用,該等裝置在下列文件之任一者中說明:US 8,072,689 B2;US 8,363,330 B2;以及US 8,542,445 B2。
具有一可變形膜片的光學裝置,該裝置包含:(a)一可變形膜片,其具有前面及後面以及以一密封方式固定於一支撐件上一週邊區域(即,一固定區域或一周圍固定區),其有助於含有與該膜片的該後面接觸之一恆定體積之液體,該週邊區域係一固定區域,該固定區域係該膜片固定在該支撐件上的唯一區域;以及一實質上中央區域,其係經配置以從一靜止位置可逆地變形;以及(b)一引動裝置(即,一引動機構),其係經配置用於在該中央區域內移位該液體,在絕對位於該中央區域與該固定區域之間的至少一個區域內對該膜片施加應力。可變形膜片可具有在中央區與周圍區域之間的一中間區(zone)、或區域(area)。可變形膜片係經固化聚矽氧產物。光學裝置可包含一MEMS。可替代地,可變形膜片係不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物。
光學裝置的引動裝置可包含分布在膜片周圍之複數個微束熱或壓電引動器,該等微束熱或壓電引動器包括結合至支撐件之至少一個部分,該支撐件在引動時係固定的,以及在引動時,接觸位在中央區域與 固定區域之間的一區域之模片的至少一個移動部分。微束熱或壓電引動器的實例為眾所周知並可在頒給Bolis等人的US 8,072,689 B2中找到。可替代地,引動裝置可以係具有一或多個可動部分的一靜電裝置,各可動部分係由一支腳(leg)形成,該支腳係在一個側上終端,該一個側係在機械式扣緊至位在中介區中之一膜扣緊區之一座(foot)中,且在一自由端中在另一側上終端,其中該等支腳併有一可動電極,該自由端得要被該引動裝置的一固定電極吸引,該支腳的自由端係面對該可動電極的自由端而經放置以使得,一旦啟動該引動裝置,就變形至少該膜片的中央區。具有一或多個可動部分之靜電裝置的實例為眾所周知並可在頒給Bolis等人的US 8,363,330 B2中找到。可替代地,引動裝置可以係靜電式並包含至少一對相對電極,該電極對之電極的至少一者係與膜片後面切齊或埋在膜片中,電極對的另一電極係與支撐件切齊,該等電極係由一介電材料隔開,介電材料至少係由該液體形成。靜電式引動裝置的實例為眾所周知並可在頒給Bolis等人的US 8,542,445 B2中找到。
製備一半導體封裝之聚矽氧層的方法,該半導體封裝包含一具有一活性表面的半導體裝置晶圓,該活性表面包含複數個表面結構;及一經固化聚矽氧層,其覆蓋該晶圓之除了該等表面結構外的該活性表面,該方法包含下列步驟:(i)施加一醋酸丁酯聚矽氧調配物至該半導體裝置晶圓的該活性表面,以在其上形成一塗層,其中該活性表面包含複數個表面結構;(ii)從該塗層移除90%至小於100%的塗佈有效量的(D)醋酸丁酯,以得到基本上由下列所組成之調配物的一膜:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫 原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;(iii)將該膜的一部分曝露於具有包含I線(I-line)輻射之波長的輻射而不將該膜的另一部分曝露於該輻射,以產生一部分曝露膜,該部分曝露膜具有覆蓋各焊墊之至少一部分的非曝露區,以及覆蓋該活性表面之剩餘者的曝露區;(iv)加熱該部分曝露膜一段時間,使得該等曝露區係實質上不溶於顯影溶劑中,而該等非曝露區係可溶於該顯影溶劑中;(v)以該顯影溶劑移除經加熱膜之該等非曝露區以形成一圖案化膜;以及(vi)加熱該圖樣化膜一段足以形成該經固化聚矽氧層之時間。
一般而言在步驟(iii)中,該輻射若非寬頻紫外線就是I線(I-line)(365nm)UV光。曝露步驟可運用一光罩,該光罩可獨立地具有經定義的透光部分(open portion)以及一間隔分開的遮蔽部分之陣列。光罩可定義透光部分以容許輻射通過或穿過光罩。經遮蔽部分係用來阻隔輻射,從而製造出非曝露區以及透光部分。各光罩部分獨立地可以係任何形狀或尺度,如圓形、卵形、方形、矩形、梯形、直線、曲線,或其任何二或更多者之組合。各透光部分及遮蔽部分獨立地可具有任何適合用於形成具有所欲特徵、形狀、及尺寸的一光圖案之尺度。
在一些態樣中,顯影溶劑可以是醋酸丁酯。使用和塗層溶劑相同的顯影溶劑要比使用均三甲苯作為塗層溶劑以及不同溶劑(例如,2-丙醇)作為顯影溶劑的比較方法有利地更為簡單。均三甲苯作為顯影溶劑並不能令人滿意地發揮功用,因為由於其高沸點後來難以移除;因為其也可溶解未曝露的聚矽氧材料,而這是非所欲的;且/或因為均三甲苯的液滴可能會流出(即,到達基材的邊緣)並揮發,從而非所欲地在一硬烘(最 終固化)步驟之後剩下殘留的聚矽氧材料。經固化聚矽氧層是經固化聚矽氧產物的一個態樣。可替代地,經固化聚矽氧層係不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物的一個態樣。方法的步驟可如同頒給Becker等人的US 6,617,674 B2中大致說明那般實施,除了Becker等人的施加步驟之聚矽氧組成物由本發明的醋酸丁酯-聚矽氧調配物取代之外。在一些具體實例中,成分(A)及(B)係在醋酸丁酯-聚矽氧調配物中以此一方式成比例,此一方式係以用一SiH對烯基的比值配置調配物,且SiH對烯基的比值係0.65至1.05。表面結構可包含焊墊、測試墊、由刻劃線所隔開的晶粒、或其任何二或更多個表面結構的組合。如先前所述,在一些具體實例中,裝置晶圓可包含具有設置於其上之一氮化矽層之一矽晶圓、具有設置於其上之一氧化矽層一矽晶圓、或具有設置於其上之氮化矽層及氧化矽層兩者的一矽晶圓。當裝置晶圓包含一矽晶圓,該矽晶圓具有設置於其上之包含一氮化矽及/或一氧化矽層之一主要鈍化堆疊時,該經固化聚矽氧層可包含一硬光罩,該硬遮罩在蝕刻(多個)氧化矽層或氮化矽層以露出結合墊期間實質上並未被移除。蝕刻期間經固化聚矽氧可能會有一些耗損,但是當蝕刻一般的1μm厚的主要鈍化堆疊時,有益地僅耗損約1μm厚的經固化聚矽氧層。
在一些具體實例中,製備一半導體封裝的一聚矽氧層的方法進一步包含自半導體封裝移除所有經固化聚矽氧以得到不含經固化聚矽氧層的一半導體封裝。
本文說明的任何方法或系統中,在一些具體實例中載體基材可能並不是由半導體材料製成。然而,「載體」一詞並沒有排除載體基材同時亦做為功能性基材之可能。其他具體實例中,功能性基材可能是一第一 功能性基材且載體基材可能是一第二功能性基材,且暫時及永久結合方法可能包含暫時結合或永久結合兩個功能性基材在一起以得到包含第一功能性基材/黏著劑層/第二功能性基材之一系統。
半導體封裝包含具有一活性表面的一半導體裝置晶圓,該活性表面包含複數個表面結構;以及一經固化聚矽氧層,其覆蓋該晶圓之除了該等表面結構外之該活性表面,其中該聚矽氧層係藉由製備一半導體封裝之一聚矽氧層的方法所製備。半導體封裝可如同頒給Becker等人的US 6,617,674 B2中大致說明者,除了Becker等人的經固化聚矽氧層由經固化聚矽氧產物取代以外。可替代地,經固化聚矽氧層由不含醋酸丁酯的經固化聚矽氧產物取代。表面結構可包含焊墊、測試墊、由刻劃線所隔開的晶粒、或其任何二或更多個表面結構的組合。在一些具體實例中,半導體封裝不含經固化聚矽氧層。
電子物品包含設置於一氮化矽層上之一介電層,該介電層係藉由製造經固化聚矽氧產物的方法製成之經固化聚矽氧產物製成。介電層可以係任何適合厚度,例如,5至100μm、可替代地7至70μm、可替代地10至50μm。一給定厚度的介電層可由其介電強度而特性化。舉例來說,當介電層係40微米厚時,介電層係以大於每公分1.5×106伏特(V/cm)之介電強度特性化。依據本發明方法由該醋酸丁酯-聚矽氧調配物製備的經固化聚矽氧產物的介電層之介電強度,可大於比較經固化聚矽氧產物之比較介電層之介電強度至少2倍、可替代地至少3倍、可替代地至少4倍、可替代地至少5倍,該比較經固化聚矽氧產物係由與該醋酸丁酯-聚矽氧調配物一樣之聚矽氧調配物製備,除了其中塗佈有效量的醋酸丁酯被同等量(等重) 的芳族碳氫化合物如均三甲苯以及/或二甲苯類取代。
本發明之描述使用某些用語及表述。為了方便起見,有些用語係如下文中之定義。
本文中使用的「可以」賦予選擇,而不是必要的。「可選(地)」代表可存在或不存在。「接觸」表示使之物理接觸。「操作性接觸」包含功能上有效的觸碰,例如用於修飾、塗布、黏著、密封、或填充。操作性接觸可以是直接的物理觸碰或間接觸碰。茲以引用方式將本文中引用的所有美國專利申請公開案和專利、或其一部分(若只引用該部分)在以所併入的標的物不與本實施方式牴觸下併入本文中,若有任何這樣的牴觸則以本實施方式為準。所有的%都是以重量計,除非另有指明。除非另有指明,所有「wt%」(重量百分比)係基於用於製造組成物或配方之所有組成分之總重量計,該等組成分合計達100wt%。任何包含一個屬及其次屬的馬庫西群組包括該屬中的次屬,例如在「R係烴基或烯基」中,R可以是烯基,或者R可以是烴基,而該烴基除了其他次屬之外還包括烯基。用語「聚矽氧」包括直鍊、支鍊、或直鍊及支鍊混合之聚有機矽氧烷大分子。
以下材料及方法可使用在一些具體實例中。
環狀矽氧烷偵測方法:藉由氣相色層分析偵測環狀矽氧烷係存在或不存在。
儲放期限穩定性測試方法:測量新鮮製備媒劑-聚矽氧調配物之測試樣本的重量平均分子量,簡寫為Mw FP。此等調配物的實例係本發明醋酸丁酯-聚矽氧調配物或非本發明之二甲苯-聚矽氧調配物。允許測試樣本調配物待在室溫(23°±1℃)28天以得到一老化樣本調配物。測量老化樣本 調配物的重量平均分子量,簡寫為Mw AG,以老化之後Mw的變化百分比:Mw變化百分比=100 *(Mw AG-Mw FP)/Mw FP計算儲放期限穩定性。
重量平均分子量(Mw)量測法:使用相對聚苯乙烯標準校準曲線的凝膠滲透層析(GPC)判定重量平均分子量。
直鍊1:一種如下式之SiH官能性直鍊聚矽氧:DMe,H 0.085±0.005D0.90±0.05M0.015±0.005
樹脂1:一種如下式之乙烯基官能性MQ樹脂:MVi 0.055±0.005Q0.45±0.05TOH 0.065±0.005M0.40±0.05
母料1:含有88wt%樹脂1和12wt%直鍊1的混合物。
以下實施例意圖說明本發明,而且不應被以任何方式視為限制本發明的範圍。除非另有指明,份數係以總重量計的重量份。
實施例
實施例1:醋酸丁酯-聚矽氧調配物(1)。將下列混合在一起:54±1份的下式之乙烯基官能性MQ樹脂:MVi 0.055±0.005Q0.45±0.05TOH 0.065±0.005M0.40±0.05,30±1份的下式之SiH官能性直鍊聚矽氧:DMe,H 0.085±0.005D0.90±0.05M0.015±0.005,16±1份醋酸丁酯,以及0.002份鉑矽氫化催化劑,以得到醋酸丁酯-聚矽氧調配物(1)。醋酸丁酯-聚矽氧調配物(1)有用於形成具有30至100μm(例如,40μm)之厚度的其膜。
實施例2:醋酸丁酯-聚矽氧調配物(2)。將下列混合在一起:53±1份的下式之乙烯基官能性MQ樹脂:MVi 0.055±0.005Q0.45±0.05TOH 0.065±0.005M0.40±0.05,31±1份的下式之SiH官能性直鍊聚矽氧:DMe,H 0.085±0.005D0.90±0.05M0.015±0.005,16±1份醋酸丁酯,以及0.002份鉑矽氫化催化劑,以得到醋酸丁酯-聚矽氧調配物(2)。 醋酸丁酯-聚矽氧調配物(2)有用於形成具有30至100μm(例如,40μm)之厚度的其膜。
實施例3:醋酸丁酯-聚矽氧調配物(3)。將下列混合在一起:55±1份的下式之乙烯基官能性MQ樹脂:MVi 0.055±0.005Q0.45±0.05TOH 0.065±0.005M0.40±0.05,29±1份的下式之SiH官能性直鍊聚矽氧:DMe,H 0.085±0.005D0.90±0.05M0.015±0.005,16±1份醋酸丁酯,以及0.002份鉑矽氫化催化劑,以得到醋酸丁酯-聚矽氧調配物(3)。醋酸丁酯-聚矽氧調配物(3)有用於形成具有30至50μm(例如,40μm)之厚度的其膜。
實施例4:醋酸丁酯-聚矽氧調配物(4)。將下列混合在一起:31±1份的下式之乙烯基官能性MQ樹脂:MVi 0.055±0.005Q0.45±0.05TOH 0.065±0.005M0.40±0.05,19±1份的下式之SiH官能性直鍊聚矽氧:DMe,H 0.085±0.005D0.90±0.05M0.015±0.005,50±3份醋酸丁酯,以及0.002份鉑矽氫化催化劑,以得到醋酸丁酯-聚矽氧調配物(4)。醋酸丁酯-聚矽氧調配物(4)有用於形成具有3至10μm(例如,4μm)之厚度的其膜。
實施例5:醋酸丁酯-聚矽氧調配物(5)。將下列混合在一起:32±1份的下式之乙烯基官能性MQ樹脂:MVi 0.055±0.005Q0.45±0.05TOH 0.065±0.005M0.40±0.05,18±1份的下式之SiH官能性直鍊聚矽氧:DMe,H 0.085±0.005D0.90±0.05M0.015±0.005,50±3份醋酸丁酯,以及0.002份鉑矽氫化催化劑,以得到醋酸丁酯-聚矽氧調配物(5)。醋酸丁酯-聚矽氧調配物(5)有用於形成具有3至10μm(例如,4μm)之厚度的其膜。
實施例6:醋酸丁酯-聚矽氧調配物(6)。將下列混合在一起:33±1份的下式之乙烯基官能性MQ樹脂:MVi 0.055±0.005Q0.45±0.05TOH 0.065±0.005M0.40±0.05,17±1 份的下式之SiH官能性直鍊聚矽氧:DMe,H 0.085±0.005D0.90±0.05M0.015±0.005,50±3份醋酸丁酯,以及0.002份鉑矽氫化催化劑,以得到醋酸丁酯-聚矽氧調配物(6)。醋酸丁酯-聚矽氧調配物(6)有用於形成具有3至10μm(例如,4μm)之厚度的其膜。
實施例7A至7H:醋酸丁酯-聚矽氧調配物(7A)至(7H)。分別將下列混合在一起:100份的母料1;各51±1、47±1、43±1、40±1、37±1、34±1、32±1、或28±1份的額外直鍊1;16±1份的醋酸丁酯;以及0.002份的鉑矽氫化催化劑,以分別得到醋酸丁酯-聚矽氧調配物(7A)、(7B)、(7C)、(7D)、(7E)、(7F)、(7G)、或(7H)。醋酸丁酯-聚矽氧調配物(7A)至(7H)係有用於形成具有30至100μm之厚度(例如,40μm)的(7A)至(7H)膜。這些醋酸丁酯-聚矽氧調配物的成分以及SiH/Vi比值,列於表1A中。為了清楚起見,這些醋酸丁酯-聚矽氧調配物的成分也以替代性但等效的格式列於表1B。
表1B:以替代性但等效之形式列出的這些醋酸丁酯-聚矽氧調配物(7A)至(7H)的成分。
在圖1所說明的旋轉塗佈、醋酸丁酯移除、以及光圖案化程序之後,(7A)至(7H)之醋酸丁酯-聚矽氧調配物分別被轉換成其40μm的膜,該等膜係實例(7A)至(7H)之膜。該等調配物膜分別被轉換成實例(7A)至(7H)之其對應濃縮聚矽氧調配物的膜。使用遮罩上的40μm的點狀圖案,分別將濃縮聚矽氧調配物轉換成實例(7A)至(7H)之其對應光圖案化之經固化聚矽氧膜/晶圓層壓板(PCS膜/晶圓)。膜保留度、開通或封閉的導通孔狀態、導通孔寬度(底部,靠近晶圓表面)、以及導通孔深度,顯示於表2。
如表1A中的SiH/Vi比值資料(並在表2中重覆)以及表2中所列出的導通孔深度資料可看出,對於實施例(7A)至(7H)的醋酸丁酯-聚矽氧調配物的40μm厚的膜,0.7至1.0,特別是0.8至1.0的SiH/Vi比值,對於穿透其中具有為90%至100%膜厚度之深度的導通孔能有效進行圖案化處 理,即,圖案化步驟中有很少或沒有材料耗損。舉例來說,具有0.7至1.0,尤其是0.8至1.0之SiH/Vi比值的本發明調配物,對於圖案化實施例(7C)至(7H)的各別濃縮聚矽氧調配物的在40μm厚膜中,且具有至少20μm、可替代地至少30μm的底部開口(在基材上)的導通孔是有效的。
實施例8:醋酸丁酯-聚矽氧調配物:將下列混合在一起:100份的母料1;37±1份的額外直鍊1;以及16±1份的醋酸丁酯。然後添加0.002份的鉑矽氫化催化劑以得到Ex.(8)的醋酸丁酯-聚矽氧調配物。Ex.(8)的醋酸丁酯-聚矽氧調配物有用於形成具有30至100μm(例如,40μm)之厚度的其膜。此醋酸丁酯-聚矽氧調配物的成分以及SiH/Vi比值,和上面表1A以及表1B當中所列調配物(7E)相同。Ex.(8)的醋酸丁酯-聚矽氧調配物之儲放期限穩定性的資料在後文的表3中報導。若為所欲,Ex.(8)的調配物可係進一步處理以降低其環狀矽氧烷含量。
比較實施例(A):二甲苯-聚矽氧調配物:重覆實施例(8)之程序,除了使用16±1份的二甲苯而非醋酸丁酯以得到比較實施例(A)的二甲苯-聚矽氧調配物。比較實施例(A)之二甲苯-聚矽氧調配物的儲放期限資料報導於表3中。
表3中,儲放期限穩定性是以調配物受測樣本在室溫老化前後的重量平均分子量(Mw)變化百分比表示。
如表3中的資料所示,Ex.8的醋酸丁酯-聚矽氧調配物相較於CEx.(A)之二甲苯-聚矽氧調配物具有更大化學穩定性。可以看出,使用醋酸丁酯而非二甲苯做為聚矽氧調配物中的媒劑,在聚矽氧調配物中得到化學穩定性的增長。增加的化學穩定性主要來源是由於醋酸丁酯。醋酸丁酯對於聚矽氧調配物的這些有益效果出乎所料且超乎預期。
以下的申請專利範圍係以引用方式併入本文中,並且用語「請求項」可以用語「態樣」取代。本發明之具體實例也包括這些產生的有編號態樣。

Claims (15)

  1. 一種醋酸丁酯-聚矽氧調配物,其包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該調配物缺乏下列成分之各者:導熱填料;有機聚矽氧烷,其在同一分子中平均具有至少兩個矽鍵結芳基以及至少兩個矽鍵結氫原子;酚;氟取代丙烯酸酯;鐵;以及鋁。
  2. 一種濃縮聚矽氧調配物,其藉由從如請求項1之醋酸丁酯-聚矽氧調配物移除大部分,但非所有,的醋酸丁酯但未使該調配物固化而製成,該調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該調配物缺乏下列成分之各者:導熱填料;有機聚矽氧烷,其在同一分子中平均具有至少兩個矽鍵結芳基以及至少兩個矽鍵結氫原子;酚;氟取代丙烯酸酯;鐵;以及鋁。
  3. 如請求項1或2之調配物,其中(C)該矽氫化催化劑係可光活化矽氫化催化劑。
  4. 一種製造經固化聚矽氧產物的方法,該方法包含從醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物移除所有的(D)醋酸丁酯但未使該醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物固化,以得到不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物,並矽氫化固化該不含醋酸丁酯的可固化聚矽氧調配物,以得到該經固化聚矽氧產物;條件是該產物缺乏導熱填料;其中 在移除步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯-聚矽氧調配物缺乏導熱填料;且其中在該移除步驟之前,該濃縮聚矽氧調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏導熱填料。
  5. 一種形成一暫時結合基材系統的方法,該暫時結合基材系統依序包含一功能性基材、一離型層、一黏著劑層、以及一載體基材;該方法包含步驟(a)至(d):(a)將醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物施加至該載體基材的一表面,以在該載體基材上形成該調配物之一膜;(b)軟烘步驟(a)的膜,以從其移除醋酸丁酯但未使該膜固化,以得到一不含醋酸丁酯的可固化膜/載體基材物品;(c)在真空下的一接合腔室中,將步驟(b)的該物品之該不含醋酸丁酯的可固化膜接觸一功能性基材/離型層物品的離型層,以得到一經接觸基材系統,該經接觸基材系統依序包含一功能性基材、一離型層、一不含醋酸丁酯的可固化膜、以及一載體基材;及(d)在真空下的接合腔室中,將該經接觸基材系統曝露於來自大於1,000牛頓(N)至10,000N之一施加力以及攝氏125度(℃)至300℃之溫度,以部分固化該不含醋酸丁酯的可固化膜,以得到在該經接觸基材系統中的一部分經固化膜;且在環境壓力下加熱具有該部分 經固化膜的該經接觸基材系統,以得到一暫時結合基材系統,該暫時結合基材系統依序包含該功能性基材、該離型層、一黏著劑層、以及該載體基材;其中在(a)施加步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯-聚矽氧調配物缺乏導熱填料;且其中在該(a)施加步驟之前,該濃縮聚矽氧調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏導熱填料。
  6. 一種暫時結合基材系統,其係藉由方法請求項5所製成。
  7. 一種去結合(debonding)的方法,該方法包含使如請求項6的暫時結合基材系統經受一去結合條件,該條件包含施加一機械力,以將該功能性基材自該載體基材分開,或是反之亦然,以得到一完整的功能性基材。
  8. 一種形成一永久結合基材系統的方法,該方法基本上依序由一功能性基材/黏著劑層/載體基材所組成,該方法包含步驟(a)至(d):(a)將一醋酸丁酯-聚矽氧調配物或一濃縮聚矽氧調配物施加至該載體基材或該功能性基材的一表面,以在該載體基材或該功能性基材上形成該調配物之一膜之一物品;(b)軟烘步驟(a)之該膜的該物品,以從其移除醋酸丁酯但未使該膜固化,以得到在該載體基材或該功能性基材上之一不含醋酸丁酯的可固化膜之一物品;(c)在真空下的一接合腔室中,將步驟(b) 的不含醋酸丁酯的可固化膜接觸至該載體基材或功能性基材之另一者,以得到一經接觸基材系統,該基材系統基本上依序由下列所組成:一功能性基材、一不含醋酸丁酯的可固化膜、以及一載體基材;及(d)在真空下的接合腔室中,將該經接觸基材系統曝露於來自大於1,000牛頓(N)至10,000N之一施加力以及攝氏125度(℃)至300℃之溫度,以部分固化該不含醋酸丁酯的可固化膜,以得到在該經接觸基材系統中的一部分經固化膜;且在環境壓力下加熱具有該部分經固化膜的該經接觸基材系統,以得到一永久結合基材系統,該永久結合基材系統基本上依序由該功能性基材、一黏著劑層、以及該載體基材所組成;其中在(a)施加步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯-聚矽氧調配物缺乏導熱填料;且其中在該(a)施加步驟之前,該濃縮聚矽氧調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏導熱填料。
  9. 一種物品,其包含一基材及醋酸丁酯-聚矽氧調配物或濃縮聚矽氧調配物,其中該調配物係設置於該基材上;其中該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化 催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯-聚矽氧調配物缺乏導熱填料;且其中該濃縮聚矽氧調配物基本上由下列所組成:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;條件是該濃縮聚矽氧調配物缺乏導熱填料。
  10. 一種光學物品,其包含一用於傳送光的元件,該元件包含藉由如請求項4之方法製成的經固化聚矽氧產物,其中該經固化聚矽氧產物係一光學保護層或一可變形膜片,其係供在一微機電系統(MEMS)中使用。
  11. 一種具有一可變形膜片的光學裝置,該裝置包含:(a)一可變形膜片,其具有前面及後面以及以一密封方式固定於一支撐件上的一週邊區域,其有助於含有與該膜片的該後面接觸之一恆定體積之液體,該週邊區域係一固定區域,該固定區域係該膜片固定在該支撐件上的唯一區域;以及一實質上中央區域,其係經配置以從一靜止位置可逆地變形;以及(b)一引動裝置,其係經配置用於在該中央區域內移位該液體,在絕對位於該中央區域與該固定區域之間的至少一個區域內對該膜片施加應力,其中該可變形膜片係如請求項4之方法製成的經固化聚矽氧產物。
  12. 一種製備一半導體封裝之一經固化聚矽氧層的方法,該半導體封裝包含具有一活性表面的一半導體裝置晶圓,該活性表面包含複數個表面結構,該等表面結構包括焊墊、刻劃線(scribe line)、以及其他結構;及一經固化聚矽氧層,其覆蓋該晶圓之除了該等焊墊和刻劃線外之該活 性表面,該方法包含下列步驟:(i)施加醋酸丁酯-聚矽氧調配物至該半導體裝置晶圓的該活性表面,以在其上形成一塗層,其中該活性表面包含複數個表面結構;(ii)從該塗層移除90%至小於100%的塗佈有效量的(D)醋酸丁酯,以得到基本上由下列所組成之調配物的一膜:(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子,係足以固化該調配物的濃度;催化量的(C)矽氫化催化劑;以及殘餘量的(D)醋酸丁酯;(iii)將該膜的一部分曝露於具有包含I線(I-line)輻射之波長的輻射而不將該膜的另一部分曝露於該輻射,以產生一部分曝露膜,該部分曝露膜具有覆蓋各焊墊之至少一部分的非曝露區,以及覆蓋該活性表面之剩餘者的曝露區;(iv)加熱該部分曝露膜一段時間,使得該等曝露區係實質上不溶於顯影溶劑中,而該等非曝露區係可溶於該顯影溶劑中;(v)以該顯影溶劑移除經加熱膜之該等非曝露區以形成一圖案化膜;以及(vi)加熱該圖案化膜一段足以形成該經固化聚矽氧層之時間;其中在(a)施加步驟之前,該醋酸丁酯聚矽氧調配物包含(A)有機聚矽氧烷,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結烯基;(B)有機矽化合物,其每分子平均含有至少兩個矽鍵結氫原子;(C)矽氫化催化劑;以及塗佈有效量的(D)醋酸丁酯;條件是該醋酸丁酯-聚矽氧調配物缺乏導熱填料。
  13. 一種經固化聚矽氧層,其係藉由如請求項12之方法形成。
  14. 一種半導體封裝,其包含具有一活性表面的一半導體裝置晶圓,該活性表面包含複數個表面結構,該等表面結構包括焊墊、刻劃線、以及其他結構;及一經固化聚矽氧層,其覆蓋該晶圓之除了該等焊墊和刻 劃線外之該活性表面,其中該經固化聚矽氧層係藉由如請求項12之方法製備。
  15. 一種電子物品,其包含一介電層,該介電層係設置在一氮化矽層上,該介電層係藉由如請求項4之方法製成之經固化聚矽氧產物製成,當該介電層係高達40微米厚時,該介電層係以大於每公分1.5×106伏特(V/cm)之介電強度特性化。
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