用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑，包括具有偶聯(lián)作用的聚烷基硅烷和溶劑，所述聚烷氧基硅烷帶有硅羥基基團(tuán)，所述溶劑由1?甲氧基?2?丙醇、3?氨丙基硅三醇和2?甲氧基?1?丙醇組成；本發(fā)明所述用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑，其中其粘接作用的聚烷氧基硅烷得到充分水解，水解時(shí)產(chǎn)生的低聚物較少，用于粘接有機(jī)質(zhì)基材和無機(jī)質(zhì)基材時(shí)，粘接效果好，不會(huì)出現(xiàn)無機(jī)質(zhì)基材表面涂覆層翹曲或脫落的現(xiàn)象，特別適用于尺寸小，表面圖形密集、復(fù)雜的電子元件。
【專利說明】
用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電子加工行業(yè)中，普遍使用聚異戊二烯、酚醛甲醛等有機(jī)質(zhì)材料涂覆到玻璃、金 屬表面和/或諸如硅、砷化鎵和硅-鍺這樣的半導(dǎo)體表面作為阻擋層或者鈍化層，由于這些 有機(jī)材料并不包含對(duì)上述無機(jī)質(zhì)材料表面具有親和性的基團(tuán)，所以無法很好的與上述無機(jī) 質(zhì)材料表面相結(jié)合，因此，通常會(huì)先用粘合劑處理無機(jī)質(zhì)基材表面，然后再將有機(jī)質(zhì)基材涂 覆到無機(jī)質(zhì)基材表面。
[0003] 通常采用的粘合劑是偶聯(lián)劑和有機(jī)溶劑配制而成，硅烷是工業(yè)上常用的一種偶聯(lián) 劑，由于其特殊的結(jié)構(gòu)，分子上同時(shí)具有能和無機(jī)質(zhì)材料化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)以及與有機(jī)質(zhì)材 料化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，與無機(jī)質(zhì)材料化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)在反應(yīng)前需要水解生成硅醇才能發(fā)揮偶 聯(lián)作用。隨著電子行業(yè)的日益發(fā)展，器件尺寸不斷減小，圖形集成度增高以及表面基材多樣 性，傳統(tǒng)的粘合劑由于硅烷偶聯(lián)劑使用時(shí)水解不充分，無法滿足涂覆物與基材的結(jié)合力，容 易造成涂覆層分層及其它粘結(jié)性故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑及其制備方法和應(yīng)用，用以解 決采用粘合劑涂覆造成電子元件基材表面涂覆層分層及其它粘結(jié)性故障的問題。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑，包括具有偶聯(lián)作用的聚烷基硅烷和溶劑， 所述聚烷氧基硅烷帶有硅羥基基團(tuán)，所述溶劑由1 -甲氧基-2-丙醇、3-氨丙基硅三醇和2-甲 氧基-1-丙醇組成。所述聚烷氧基硅烷包括烷氧基硅烷單體和烷氧基硅烷二聚體等相對(duì)于 定義上的聚合物具有低聚合度的烷氧基硅烷多聚體。
[0007] 作為優(yōu)選，所述溶劑中各組分的質(zhì)量百分比如下：
[0008] 1-甲氧基-2-丙醇 90% ~99.9%
[0009] 3-氨丙基硅三醇 0.05 %~5 %
[0010] 2-甲氧基-1-丙醇 0.05% ~5%。
[0011] 作為優(yōu)選，所述溶劑中各組分的質(zhì)量百分比如下：
[0012] 1-甲氧基-2-丙醇99%
[0013] 3-氨丙基硅三醇 0.5%
[0014] 2-甲氧基-1-丙醇 0.5%。
[0015] 作為優(yōu)選，所述用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑中，所述聚烷氧基硅烷的質(zhì)量百 分比為0.01 %~1 %。
[0016] 作為優(yōu)選，所述用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑中，所述聚烷氧基硅烷的質(zhì)量百 分比為0.02%~0.08%。
[0017] 本發(fā)明還提供了上述用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑的制備方法，包括如下步 驟：
[0018] 1)將去離子水和所述溶劑進(jìn)行混合制備混合溶液；
[0019] 2)向步驟1)的混合溶液中加入烷氧基硅烷，并在15 °C~120 °C溫度下攪拌所述混 合溶液，直至所述混合溶液變成單相溶液。
[0020] 作為優(yōu)選，所述步驟2)中的反應(yīng)溫度為20°C~50°C。
[0021 ]作為優(yōu)選，所述去離子水與所述烷氧基硅烷的摩爾比< 1 %。
[0022]作為優(yōu)選，所述去離子水與所述烷氧基硅烷的摩爾比為0.001 %~1 %。
[0023] 作為優(yōu)選，所述烷氧基硅烷選自雙[3-(三乙氧基硅烷基）丙基]胺、雙[3_(甲基三 乙氧基硅烷基）丙基]胺、雙-[3-(三乙氧基硅）丙基]-二硫化物和雙-[3-(三乙氧基硅）丙 基]-四硫化物中的一種或多種。
[0024]作為優(yōu)選，所述硅烷偶聯(lián)劑選自雙[3_(甲基三乙氧基硅烷基)丙基]胺、雙-[3_(三 乙氧基硅)丙基]-二硫化物和雙_[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物中的一種或多種。
[0025]作為優(yōu)選，所述烷氧基硅烷與所述溶劑的質(zhì)量之比為1:999~1:99。
[0026]作為優(yōu)選，所述烷氧基硅烷與所述溶劑的質(zhì)量之比為1:499~1:124。
[0027] 作為優(yōu)選，所述步驟1)中還包括加入催化所述烷氧基硅烷水解的催化劑。
[0028] 作為優(yōu)選，所述催化劑的加入量小于等于所述烷氧基硅烷質(zhì)量的0.1%。
[0029]作為優(yōu)選，所述催化劑的加入量為所述烷氧基硅烷質(zhì)量的0.04%~0.05%。
[0030]作為優(yōu)選，所述催化劑為酸性催化劑或堿性催化劑。
[0031]作為優(yōu)選，所述酸性催化劑選自硝酸、鹽酸、硫酸、三氟醋酸、氯乙酸和甲磺酸中的 一種或多種。
[0032] 作為優(yōu)選，所述堿性催化劑選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨、氫氧化四甲基銨 和氫氧化四乙基銨中的一種或多種。
[0033] 本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體組件表面有機(jī)膜涂覆的方法，包括如下步驟：
[0034] 1)清潔半導(dǎo)體組件的表面；
[0035] 2)采用旋涂的方式，將所述用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑涂覆至所述半導(dǎo)體組 件表面進(jìn)行處理，并于烘箱中90°C溫度下烘烤15分鐘；
[0036] 3)將有機(jī)質(zhì)材料采用旋涂的方法涂覆至步驟2)得到的半導(dǎo)體組件表面。
[0037] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所述半導(dǎo)體組件表面有機(jī)膜的粘 合劑具有合適的活性功能團(tuán)，在提供的混合溶劑中水解速率適中，水解效率高，產(chǎn)生的低聚 物較少，在存放過程中穩(wěn)定性好，不會(huì)產(chǎn)生自聚合問題，另一方面在涂覆過程中分散均勻， 固化溫度和速度與工業(yè)化操作可有機(jī)配合，獲得的粘合力理想，完全克服了無機(jī)質(zhì)基材表 面涂覆層翹曲或脫落的現(xiàn)象，特別適用于尺寸小，表面圖形密集、復(fù)雜的電子元件的加工。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明， 而不用于限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
[0039] 實(shí)施例中所用的組分原料均為市購(gòu)，各操作方法均為本領(lǐng)域技術(shù)人員從現(xiàn)有技術(shù) 中能夠得到的操作方法。
[0040] 實(shí)施例1
[00411 將99.5g所述溶劑和0.0 OOlSg的去離子水混合，所述溶劑由99. lwt %的1-甲氧基-2-丙醇，0.4wt%的3-氨丙基硅三醇和0.5wt%的2-甲氧基-1-丙醇組成，然后加入催化劑 0.0002g，在200mL的錐形瓶中混合后，加入雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和雙-[3-(三乙氧基硅）丙基]-二硫化物的混合物共0.5g，雙-[3-(三乙氧基硅）丙基]-四硫化物和 雙-[3-(三乙氧基硅）丙基]-二硫化物的混合物中，兩種組分各占一半，其中，所述雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物的混合物與所述溶 劑的質(zhì)量之比為l:199，所述去離子水與所述雙-[3-(三乙氧基硅）丙基]-四硫化物和雙-[3-(三乙氧基硅）丙基]-二硫化物的混合物的摩爾比為l :100，所述催化劑與所述雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物的混合物的質(zhì)量之 比為0.04%。
[0042] 將上述混合溶液在環(huán)境溫度（23 °C )下攪拌從而進(jìn)行水解，由于水的用量低，混合 溶液在充分水解后將形成單相溶液，10分鐘后錐形瓶?jī)?nèi)形成單相溶液，繼續(xù)攪拌5分鐘完成 水解反應(yīng)。
[0043] 實(shí)施例2
[0044] 將99.5g所述溶劑和0.0002g的去離子水混合，所述溶劑由99.2wt %的1-甲氧基-2-丙醇，0.4wt %的3-氨丙基硅三醇和0.4wt %的2-甲氧基-1-丙醇組成，然后加入催化劑 0.0002g，在200mL的錐形瓶中混合后，加入雙[3-(甲基三乙氧基硅烷基）丙基]胺0.5g，其 中，所述雙[3_(甲基三乙氧基硅烷基)丙基]胺與所述溶劑的質(zhì)量之比為1:199,所述去離子 水與所述雙[3_(甲基三乙氧基硅烷基)丙基]胺的摩爾比為1:100,所述催化劑與所述雙[3-(甲基三乙氧基硅烷基)丙基]胺的質(zhì)量之比為0.04%。
[0045] 將上述混合溶液在環(huán)境溫度（23 °C )下攪拌從而進(jìn)行水解，由于水的用量低，混合 溶液在充分水解后將形成單相溶液，10分鐘后錐形瓶?jī)?nèi)形成單相溶液，繼續(xù)攪拌5分鐘完成 水解反應(yīng)。
[0046] 對(duì)比例1
[0047]將99.5g所述溶劑和0.0002g的去離子水混合，所述溶劑為1-甲氧基-2-丙醇，然后 加入催化劑0.0002g，在200mL的錐形瓶中混合后，加入雙[3-(甲基三乙氧基硅烷基)丙基] 胺〇.5g，其中，所述雙[3-(甲基三乙氧基硅烷基）丙基]胺與所述溶劑的質(zhì)量之比為1:199， 所述去離子水與所述雙[3_(甲基三乙氧基硅烷基）丙基]胺的摩爾比為1:100,所述催化劑 與所述雙[3_(甲基三乙氧基硅烷基)丙基]胺的質(zhì)量之比為0.04%。
[0048] 將上述混合溶液在環(huán)境溫度（23 °C )下攪拌從而進(jìn)行水解，由于水的用量低，混合 溶液在充分水解后將形成單相溶液，10分鐘后錐形瓶?jī)?nèi)形成單相溶液，繼續(xù)攪拌5分鐘完成 水解反應(yīng)。
[0049] 實(shí)施例4
[0050] 采用光刻粘附力測(cè)試，評(píng)估實(shí)施例1-2和對(duì)比例1所述用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘 合劑，步驟如下：
[0051] 1)將8英寸硅晶圓表面先用異丙醇清洗并烘干后；
[0052] 2)將本發(fā)明實(shí)施例1-3和對(duì)比例1所述用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑以旋轉(zhuǎn)涂 覆的方式，涂覆在8英寸硅晶圓上，并將硅晶圓于烘箱中90°C溫度下烘烤15分鐘，所述用于 半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑在硅晶圓表面形成15.5um厚的膜層；
[0053] 3)將有機(jī)質(zhì)基材涂覆在經(jīng)過步驟2)處理的硅晶圓表面；
[0054] 4)將硅晶圓置于指定掩模板下，用光刻機(jī)進(jìn)行照射，再以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.84%的氫 氧化鉀水溶液，于23°C下予以顯影3分鐘，將硅晶圓表面曝光部分的涂膜去除，形成厚度為 15um的光阻線路薄膜，由100倍顯微鏡觀察光阻薄膜與硅晶圓的結(jié)合性；
[0055]評(píng)價(jià)方式：
[0056] V表示顯影后輪廓清晰，無光阻殘留，無過顯影；
[0057] 0表示無過顯影，但有少量光阻殘留；
[0058] X表示有少量過顯影；
[0059] 5)將上述含光阻線路薄膜的硅晶圓進(jìn)行干法刻蝕，刻蝕出100微米深的槽體后將 光阻薄膜去除，由100倍顯微鏡觀察刻蝕的槽體輪廓是否平整；
[0060] 評(píng)價(jià)方式：
[0061] Y表示槽體開口輪廓平整；
[0062] N表示槽體開口輪廓有不規(guī)則的缺角。
[0063]表1為實(shí)施例1-3和對(duì)比例1光刻粘附力測(cè)試的結(jié)果：
LUUM」 田衣I P」知，M有米用不友明所還用t平寺懷紐懺有機(jī)膜的粕甘刑處埋性晶_衣 面，才能使得正型感光性樹脂組合物與硅晶圓表面具有良好的粘附力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑，其特征在于，包括具有偶聯(lián)作用的聚烷基硅 烷和溶劑，所述聚烷氧基硅烷帶有硅羥基基團(tuán)，所述溶劑由1-甲氧基-2-丙醇、3-氨丙基硅 三醇和2-甲氧基-1-丙醇組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑，其特征在于，所述溶劑中各 組分的質(zhì)量百分比如下： 1- 甲氧基-2-丙醇 90%~99.9% 3_氨丙基硅三醇 0.05 %~5 % 2- 甲氧基-1-丙醇 0.05%~5%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑，其特征在于，所述溶劑中各 組分的質(zhì)量百分比如下： 1- 甲氧基-2-丙醇 99% 3_氨丙基硅三醇 0.5% 2- 甲氧基-1-丙醇 0.5%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑，其特征在于，所述用于半導(dǎo) 體組件有機(jī)I旲的粘合劑中，所述聚烷氧基硅烷的質(zhì)量百分比為0.02%~0.08%。5. -種如權(quán)利要求1~4任一所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑的制備方法，其特 征在于，包括如下步驟： 1) 將去離子水和所述溶劑進(jìn)行混合制備混合溶液； 2) 向步驟1)的混合溶液中加入烷氧基硅烷，并在15 °C~120 °C溫度下攪拌所述混合溶 液，直至所述混合溶液變成單相溶液。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑的制備方法，其特征在于，所 述步驟2)中的反應(yīng)溫度為20°C~50°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑的制備方法，其特征在于，所 述去離子水與所述烷氧基硅烷的摩爾比為0.001 %~1 %。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑的制備方法，其特征在于，所 述烷氧基硅烷選自雙[3-(甲基三乙氧基硅烷基)丙基]胺、雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫 化物和雙-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物中的一種或多種。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑的制備方法，其特征在于，所 述烷氧基硅烷與所述溶劑的質(zhì)量之比為1:499~1:124。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑的制備方法，其特征在于， 所述步驟1)中還包括加入催化所述烷氧基硅烷水解的催化劑。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑的制備方法，其特征在于， 所述催化劑的加入量為所述烷氧基硅烷質(zhì)量的〇. 04%~0.05%。12. -種半導(dǎo)體組件表面有機(jī)膜涂覆的方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 清潔半導(dǎo)體組件的表面； 2) 采用旋涂的方式，將權(quán)利要求1~4任一所述的用于半導(dǎo)體組件有機(jī)膜的粘合劑涂覆 至所述半導(dǎo)體組件表面進(jìn)行處理，并于烘箱中90°C溫度下烘烤15分鐘； 3) 將有機(jī)質(zhì)材料采用旋涂的方法涂覆至經(jīng)過步驟2)的半導(dǎo)體組件表面。
【文檔編號(hào)】C09J183/08GK105860921SQ201610404057
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】鮑杰
【申請(qǐng)人】昆山艾森世華光電材料有限公司