專利名稱：使用包含粘合增進(jìn)劑的混合物來(lái)涂覆半導(dǎo)體襯底的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及粘合增進(jìn)劑和涂覆技術(shù)。
背景技術(shù)：
在具有施加的單一涂覆材料的較簡(jiǎn)單的應(yīng)用(諸如涂覆到硬木地板材料的聚亞安酯)到具有許多層的更復(fù)雜施加的應(yīng)用之間，涂覆技術(shù)應(yīng)用具有多種變化。半導(dǎo)體工業(yè)依靠涂覆工藝制造具有特殊化學(xué)或物理特性的復(fù)雜順序涂層的產(chǎn)品。用在標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體芯片處理協(xié)議中的多層涂覆物一般形成獨(dú)立的絕緣層、半導(dǎo)體層以及傳導(dǎo)層，以便于制造微型電子元器件，諸如電容器和晶體管。為了獲得期望的特性，當(dāng)順序涂覆每層涂覆物時(shí)，這些多層涂覆物通常需要特定的固化時(shí)間和環(huán)境。
如果制造一種產(chǎn)品需要太多步驟的話，則例如用在半導(dǎo)體加工工藝中的連續(xù)涂覆制造工藝將遇到低效率和質(zhì)量控制的問(wèn)題。更具體地說(shuō)，在撓性片材或材料卷被自動(dòng)引導(dǎo)以通過(guò)一系列制造步驟的情況下，可能難于在諸如卷裝進(jìn)出或基于幅片(web-based)制造的生產(chǎn)狀態(tài)中執(zhí)行固化步驟。在這些類(lèi)型的制造狀態(tài)下，每個(gè)固化步驟都要求材料在等待區(qū)或存儲(chǔ)器中耗費(fèi)大量時(shí)間，同時(shí)對(duì)被固化的區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼Ｒ虼?，附加的固化或制造步驟可能在設(shè)備和材料方面需要更大的投資，并且還可能導(dǎo)致更長(zhǎng)的制造時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種使用涂覆材料來(lái)涂覆半導(dǎo)體襯底的方法，其包括以下步驟將粘合增進(jìn)劑與涂覆材料相混合，并且將該混合物施加到半導(dǎo)體襯底材料上。本發(fā)明還包括使用涂覆材料來(lái)涂覆半導(dǎo)體襯底的裝置，其包括用于將粘合增進(jìn)劑與涂覆材料混合的裝置以及用于將粘合增進(jìn)劑與涂覆材料的混合物施加到半導(dǎo)體襯底上的裝置。


圖1是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所執(zhí)行的步驟的流程圖；圖2A是涂覆到半導(dǎo)體襯底上的涂覆物的型面圖；圖2B是被涂覆到半導(dǎo)體襯底上的涂覆物的放大型面圖，其中示出了形成于其中的接觸角；
圖3是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例將涂覆物涂覆到半導(dǎo)體襯底上的方法的側(cè)視圖；以及圖4是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所形成的多層產(chǎn)品的型面圖。
具體實(shí)施例方式
涂覆技術(shù)廣泛地用在制造業(yè)中，從涂覆于成品的油漆涂層到需要復(fù)雜分層系統(tǒng)的半導(dǎo)體加工工藝。作為簡(jiǎn)單實(shí)施例，涂覆技術(shù)能夠?qū)⑼扛膊牧鲜┘拥桨雽?dǎo)體襯底材料上，并且在兩種材料之間達(dá)到預(yù)期的粘合程度。通常該涂覆工藝需要兩個(gè)獨(dú)立的步驟，一個(gè)步驟需要將粘合增進(jìn)劑施加到半導(dǎo)體襯底上，以及，接著將涂覆層施加到被處理的半導(dǎo)體襯底上。涂覆材料和/或半導(dǎo)體襯底材料可為同質(zhì)的或不同質(zhì)的化學(xué)成分。
圖1是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所執(zhí)行的步驟的流程圖。一般地，該方法包括一系列步驟四個(gè)選擇步驟101、102、103和104、接下來(lái)的混合步驟105和涂覆步驟106。選擇步驟101-104選擇成品的期望特性和制造成品所需的材料。在四個(gè)選擇步驟101-104之后，步驟105限定了將步驟104中所確定的粘合增進(jìn)劑與步驟103中所確定的涂覆材料相混合。在步驟106中，步驟105中所產(chǎn)生的混合物被涂覆到所選擇的半導(dǎo)體襯底上，并且如果需要的話，在步驟107中使涂覆的混合物固化。
具體地，在步驟101中，選擇本發(fā)明的成品所需的涂覆特性。例如，在步驟101中，可根據(jù)涂覆物的功能來(lái)選擇具有保護(hù)特性的涂覆物，以保護(hù)在下面的半導(dǎo)體襯底免受損壞。在其它例子中，在步驟101中可選擇用于特定的電特性(諸如絕緣性能)或者用于為襯底提供有吸引力的精加工的美觀特性的涂覆物。
步驟102確定適用于本發(fā)明的半導(dǎo)體襯底材料。半導(dǎo)體襯底包括在某些條件下為導(dǎo)電體的材料，諸如當(dāng)施加電場(chǎng)或磁場(chǎng)時(shí)。半導(dǎo)體襯底還可將半導(dǎo)體材料與不用作半導(dǎo)體的材料相結(jié)合。標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體襯底可包括同質(zhì)的和不同質(zhì)的材料，諸如金屬、塑料、非金屬、玻璃或陶瓷。更具體地，諸如硅、二氧化硅、氮化硅和鋁化合物的半導(dǎo)體襯底可用在本發(fā)明的實(shí)施例中。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，使用撓性硅半導(dǎo)體襯底，例如撓性的涂覆有硅的幅片。在圖1所示的優(yōu)選實(shí)施例中，所選擇的襯底為通常在半導(dǎo)體制造中的半導(dǎo)體襯底。應(yīng)該注意的是，其它許多襯底也適合于結(jié)合本方法使用。
在步驟103中，確定了一種液體涂覆材料。合適的涂覆材料的具體例子為涂覆劑、感光聚合物、光敏引發(fā)劑、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯、膠水、墨水、粘合劑和涂料。液體涂覆材料可為單化合物或組合物，或者液體涂覆材料可為兩種或多種化合物或組合物的同質(zhì)或不同質(zhì)的溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，涂覆材料可由聚亞氨酯、丙烯酸鹽和諸如2，2-二甲氧基-1，2-二苯乙烷-1的光敏引發(fā)劑制成。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，涂覆材料可以是由Norland Products制造的感光聚合物NOA83H。NOA83H包含在溶液中的巰基酯。然而，應(yīng)該注意的是，其它許多的涂覆物也適合于結(jié)合本方法使用。
在步驟104中，確定了與步驟102中所確定的半導(dǎo)體襯底和步驟103中所確定的涂覆材料都相容的粘合增進(jìn)劑。相容的粘合增進(jìn)劑與步驟103中所確定的液體涂覆材料是可混溶的并保持或增強(qiáng)涂覆材料的期望特性?？蓮暮芏喾N材料和化合物中選擇粘合增進(jìn)劑，所述材料和化合物包括(但不局限于)有機(jī)硅烷、丙烯酸和環(huán)氧樹(shù)脂。在一個(gè)實(shí)施例中，所選擇的粘合增進(jìn)劑是以與涂覆材料分開(kāi)的方式施加的。優(yōu)選實(shí)施例使用VM-652作為所選擇的粘合增進(jìn)劑。由HD Microsystems制造的VM-652包含一種在有機(jī)溶液中的α-氨基丙基三乙氧基硅烷。
可根據(jù)粘合增進(jìn)劑的增強(qiáng)所選擇的半導(dǎo)體襯底材料相對(duì)于所選擇涂覆材料的可潤(rùn)濕性的能力來(lái)確定粘合增進(jìn)劑選擇標(biāo)準(zhǔn)。可潤(rùn)濕的半導(dǎo)體襯底材料能夠使得液體涂覆材料平均地且均勻地在半導(dǎo)體襯底上擴(kuò)散，這是利用該方法的許多應(yīng)用中的所要求的特性。
圖2A是涂有涂覆混合物202的半導(dǎo)體襯底201的型面圖。圖2B是涂有涂覆混合物202的半導(dǎo)體襯底201的放大型面圖。半導(dǎo)體襯底相對(duì)于涂覆的液體涂覆物的可潤(rùn)濕性與接觸角203是成比例的，該接觸角203是由半導(dǎo)體襯底201的表面與液相的涂覆物202的表面形成的。通常，可潤(rùn)濕的表面與被施加的液體涂覆物形成小的接觸角203，并且在步驟4中選擇粘合增進(jìn)劑，以便當(dāng)與液體涂覆物相混合時(shí)使得襯底-涂覆物的接觸角203最小化。
再參照?qǐng)D1，在步驟105中，使步驟103中所確定的液體涂覆物與步驟104中所確定的粘合增進(jìn)劑相混合。該混合物也可包括多種有機(jī)和無(wú)機(jī)溶劑中的任意一種，所述溶劑諸如水、酒精、醚、酮或烴?？刹捎枚喾N混合技術(shù)來(lái)混合液體涂覆物和粘合增進(jìn)劑，該混合技術(shù)包括(但不局限于)諸如機(jī)械攪動(dòng)、搖動(dòng)、或攪拌的方法。然而，圖1中所涉及的實(shí)施例通過(guò)攪動(dòng)的方法將液體涂覆物與粘合增進(jìn)劑相混合，以便于獲得涂覆物與粘合增進(jìn)劑的同質(zhì)混合物或膠體。
在步驟106中，步驟105中所形成的混合物被施加到步驟102中所確定的半導(dǎo)體襯底上。本方法涉及多種施加方法，所述方法包括以下步驟，諸如將混合物傾注、散布、噴灑、擠壓或涂抹到半導(dǎo)體襯底上。也可將半導(dǎo)體襯底浸沒(méi)在該混合物中。本方法還涉及特定施加方法，該方法包括(但不局限于)計(jì)量桿或棒、凹版印刷涂覆技術(shù)、幕涂、間隙涂覆(gap coating)或幅片涂覆的使用?？稍趶V范圍的環(huán)境條件下進(jìn)行涂覆工藝，所述環(huán)境條件例如包括真空、高溫或低溫，或者低顆粒或加壓環(huán)境。在一個(gè)實(shí)施例中，使用旋涂技術(shù)將步驟105中所形成的混合物涂覆到步驟102中所選擇的半導(dǎo)體襯底上。
在步驟107中，所涂覆的混合物經(jīng)受固化步驟。在圖1所涉及的實(shí)施例中，可將涂覆的混合物暴露于紫外光源中，該紫外光源可使涂覆混合物中所包含的感光聚合物的聚合。在其它實(shí)施例中，固化步驟可使用與紫外光不同波長(zhǎng)的光源，或者可使用加熱或冷卻方法以使涂覆的混合物固化。某些涂覆混合物可能不需要步驟107中的固化。
圖3示出了用于將來(lái)自于步驟105的混合物涂覆到步驟102中所選擇的半導(dǎo)體襯底上的旋涂技術(shù)的使用。在優(yōu)選實(shí)施例中使用旋涂方法作為將涂覆材料與粘合增進(jìn)劑的混合物施加到半導(dǎo)體襯底上的方法。半導(dǎo)體襯底301可為圓盤(pán)狀的，但是也可根據(jù)繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定能力采用各種形狀的半導(dǎo)體襯底?？墒褂猛扛财鲊娮?03將混合物302施加到旋轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體襯底上?？梢栽诟鞣N不同的旋轉(zhuǎn)速度下旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體襯底301；標(biāo)準(zhǔn)范圍為從10轉(zhuǎn)/分鐘到10,000轉(zhuǎn)/分鐘。
圖4是示出了本發(fā)明示范性最終產(chǎn)品的橫截面，其中示出了涂覆四層的半導(dǎo)體襯底401。在優(yōu)選實(shí)施例中，層402為包括與粘合增進(jìn)劑相混合的聚酰亞胺的涂覆物層。根據(jù)本發(fā)明所期望的產(chǎn)品，層403、404和405的數(shù)量和成分可以變化，并且可包括具有特定物理特性的層，諸如絕緣層、導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層、電介質(zhì)層或保護(hù)層。應(yīng)該注意的是，如圖4中所示的，可使用該方法將多層涂覆到半導(dǎo)體襯底上，或者可使用該方法涂覆單層涂覆材料。
總之，本發(fā)明提供了一種使用最少量獨(dú)立步驟將涂覆材料涂覆到半導(dǎo)體襯底材料上的方法。應(yīng)該注意的是，可利用本領(lǐng)域存在的各種組件和工具容易地執(zhí)行本發(fā)明。然而，雖然已參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，在沒(méi)有脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的基礎(chǔ)上，也可使用其它備選實(shí)施例和執(zhí)行方法或變型。例如，雖然本發(fā)明涉及的是電子元器件(諸如集成電路)制造的具體應(yīng)用上，但是本發(fā)明同樣適用于其它裝置以及適用于需要用粘合增進(jìn)劑涂覆的涂覆物的大范圍的表面上。
權(quán)利要求
1.一種使用涂覆材料(202)來(lái)涂覆半導(dǎo)體襯底材料(201)的方法，所述方法包括將粘合增進(jìn)劑與涂覆材料(105)相混合；以及將該混合物施加到所述半導(dǎo)體襯底材料(106)上。
2.依照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括選擇一與該半導(dǎo)體襯底材料和涂覆材料(104)都相容的粘合增進(jìn)劑。
3.依照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括選擇最終產(chǎn)品(101)所要求的特性；以及選擇半導(dǎo)體襯底材料(102)和涂覆材料(103)，以提供所述特性。
4.依照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，其還包括選擇一與所述半導(dǎo)體襯底材料和所述涂覆材料(104)都相容的粘合增進(jìn)劑。
5.依照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底材料是撓性幅片。
6.依照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂覆材料包括聚氨酯、丙烯酸酯和光引發(fā)劑。
7.一種用于涂覆半導(dǎo)體襯底的方法，所述方法包括將涂覆材料與粘合增進(jìn)劑相混合以制造涂覆混合物(105)；以及將所述混合物施加到半導(dǎo)體襯底(106)上。
8.依照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，與所述涂覆材料相比，所述涂覆混合物具有改良的粘合特性。
9.一種涂有涂層的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括半導(dǎo)體襯底(201)；以及包括粘合增進(jìn)劑和涂覆到所述半導(dǎo)體襯底上的感光聚合物的涂覆混合物(202)。
10.一種涂覆半導(dǎo)體襯底的方法，所述方法包括將VM-652與NOA83H相混合以形成涂覆混合物；使用所述涂覆混合物對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行旋涂，以形成涂有涂層的半導(dǎo)體襯底(106)；以及使所述涂有涂層的半導(dǎo)體襯底處于紫外光源下，以便于使所述涂覆混合物(107)固化。
全文摘要
一種使用涂覆材料(202)來(lái)涂覆半導(dǎo)體襯底材料(201)的方法，該方法包括以下步驟將粘合增進(jìn)劑與涂覆材料(105)相混合；以及將該混合物施加到半導(dǎo)體襯底材料(106)上。本發(fā)明還包括用于將粘合增進(jìn)劑與涂覆材料相混合的裝置以及用于將粘合增進(jìn)劑與涂覆材料的混合物施加到半導(dǎo)體襯底上的裝置。
文檔編號(hào)C09D175/04GK1453822SQ0312015
公開(kāi)日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者A·H·簡(jiǎn)斯, P·梅 申請(qǐng)人:惠普公司