半导体晶片切割胶带的结构改进专利技术综述

毕晓博 薛发珍（等同一作）

（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东 广州510000）

半导体晶片切割胶带用于在半导体晶片进行研磨、切割、封装等加工工艺中提供托载、固定和保护等作用。半导体晶片切割胶带为半导体晶片切割工艺中使用的关键辅助材料，伴随着半导体制造行业的蓬勃发展以及半导体晶片加工工艺的多样化，针对半导体晶片切割胶带的结构改进的技术研究也随之深入。

1982 年，日东电工的专利申请JPS58168262A 公开了一种用于在切割和分离芯片时将晶片固定的切割胶带，其切割晶圆并拉伸薄板时，由于芯片和粘合剂层在界面处平滑滑动，芯片间距离均匀分布，可以实现容易地剥离。由此，日东电工开启了全球晶片加工用胶带的研发历程。1984 年，国民淀粉化学的专利申请IE841466L 首次公开了切割薄膜包括支撑膜，在膜的一侧上的剥离层，以及附着其上的用于粘合的导电粘合剂。国民淀粉化学的提出的“基材- 切割膜- 接合膜”的这一结构成为了当下主流使用的半导体晶片切割胶带结构的雏形，并且，随着这一结构的提出，大量的基于基材、切割膜、接合膜的结构的进一步优化、改进，以及进一步设置其他功能层以赋予半导体晶片切割胶带功能性的专利技术也随之涌现。

本文沿用笔者在先参与研究的“用于半导体芯片加工的胶粘材料专利技术综述”一文中的检索、标引方法对涉及半导体晶片切割胶带结构改进的全球专利技术进行整理、分析，得出半导体晶片切割胶带结构改进的技术发展状况以及当前的研发热点，以期为研发人员对半导体晶片切割胶带的结构改进提供参考。

1 基础结构改进

针对半导体晶片切割胶带的基础结构改进主要包括对切割片结构、接合膜结构的改进以及二者之间的中间层的设置，主要解决的技术问题集中在切割性、拾取性的均衡。

1.1 切割片结构改进

对于切割片的改进，主要集中在基材的多层化、切割膜的多层化设置以及基材、切割膜之间增设中间层。

对于基材多层化的结构设计，专利申请JPH07273173 公开了通过在单层或多层挤出材料薄膜中采用含有特定数量的具有特定粒度的碳化钙的至少一层，以改善在拾取步骤中的剥离性。专利申请JP2018125521 公开了切割基膜包括表面层/中间层/背面层的结构，并对各层的材料进行了选择，获得的切割基膜具有高的热恢复性，并且即使在低温条件下也能够均匀地扩展。

对于切割膜的多层化的结构设计，专利申请JPH02305878首先公开了在支撑层和热发泡压敏粘合剂层之间插入不含发泡剂的压敏粘合剂层，以防止膨胀的压敏粘合剂层通过热处理从支撑基板分离，并且可以高度控制压敏粘合剂层的热膨胀。随后，专利申请JP2009231413、JP2011009732、KR101414393B、TW201830509 也公开了切割胶带的粘合剂层由两层或更多层不同性能的粘合剂层组成，从而改善晶片加工过程中的切割性、拾取性。

对于基材、切割膜之间增设中间层的设置，专利申请JP2000281991、JP2002203816、JP2003007646 公开了在基材和压敏粘合层之间设置防碎层或涂层或粘弹性层，从而半导体晶片切割时不会发生碎裂。随后，专利申请CN100421220C、JP2007073930、KR20080018140、JP4993446B2、CN101942278、KR20140128688 则公开了在基材、切割膜之间设置中间层，分别用于提高切割性能、或是提高拾取性、或是凹凸追随性、或是起阻挡层作用。

除此之外，为了消除从切割带上剥离芯片导致的芯片损害， 专 利 申 请 JPH02111047、JPH0855824、JP2003068832、JP2012209384 还公开了在切割带上设置通孔或是气泡，以使半导体芯片和切割带之间的粘附被松弛，从而在不接触芯片表面的情况半导体芯片从切割带上剥离。

1.2 接合膜结构改进

对于接合膜结构的改进，1990 年，专利申请JPH04196246首次提出在支撑基板上依次设置切割膜，第一粘合剂层和第二粘合剂层（即接合膜为两层），第一粘合剂层用于即使在200℃或更低的低温下也将形成的芯片牢固地粘合到被粘物上，并且与第二粘合剂层一起实现高温粘合，另外，第一粘合剂层在常温附近不显示粘合性，从而使粘合剂层的剥离性优异。

随后，专利申请US2005227064、PT1894980E 也公开了两层结构的合膜，其限定了层2 对硅晶片的粘性比层1 对切割片的粘性至少高出0.1N/cm，由此该多层膜对硅晶片和切割片具有不同程度的粘性。而专利申请JP2011023507 则公开了接合膜包括两层或更多层粘合剂层，与粘合剂层接触的第一粘合剂组分层是半固化状态的树脂组合物，从而实现粘接性和剥离性的均衡。

1.3 切割片、接合膜之间的中间层

切割片、接合膜之间增设中间层为研发人员提出的一种均衡半导体晶片切割胶带粘接性、剥离性的技术手段之一。专利申请JPH03152942、JP2007227575 公开了于切割膜、接合膜之间设置热塑性粘合剂膜，以提高拾取成功率。专利申请KR447014B 公开了于切割膜、接合膜之间设置耐热性树脂组成的加工膜，从而使晶圆切割后可容易进行扩展。专利申请JP4536367B2 则公开了在切割膜、结合膜之间设置内涂层以实现剥离。

2 增设功能层赋予额外功能性

近年来，随着半导体芯片薄型化，精细化发展，对半导体晶片切割胶带的工艺要求也越来越严苛。由此，研发人员提出了多种功能层的设置以更加完善的适应半导体芯片加工的工艺要求，其包括赋予半导体晶片切割胶带抗氧等离子性、抗静电性、电磁屏蔽性、可识别性、散热性、阻隔性等。

专利申请JPS6320850 公开了于切割胶带上设置具有抗氧等离子体处理能力的保护涂层，由此保证即使在执行切割工艺之后进行处理，氧等离子体也不会损坏胶带。

专利申请JPH10303150 通过依次在基础树脂片的上表面上依次形成第一粘合剂层，金属箔和第二粘合剂层并且给予静电击穿获得导电性。同时，专利申请JPH09190990、JP4824964B2、JP2007099984、KR20070119584、JP2009260332、WO2013095522、JP2016096239 也均研究了在切割胶带上设置抗静电材料层以获得长效抗静电效果。

专利申请TWI578442B、CN102569263B、JP2016119493 公开了于接合膜上设置电磁屏蔽层可以减少从一个半导体芯片释放的电磁波对同一封装内的另一个半导体芯片、安装的衬底、相邻的器件、封装等产生的影响。

专利申请JP2000049121 通过在基材上层压与基材和粘合剂层不同颜色着色的树脂形成显示单元，以控制切割精度。专利申请JP2008244007 则提供用于切割的胶带，其中间层可含彩色墨水，以便在使用刀片切割诸如半导体晶片的工件时允许人们容易地确认可靠的切割。专利申请JP2009016697 提供具有识别符号的切割片，该识别符号即使在粘贴到晶片上之后也被识别。

专利申请CN107481965 提供一种多层结构的黏晶切割胶膜，其包含人工石墨层及热传导组成物层，可提供良好的导热性、EMI 遮蔽性及弯折性，有效提升半导体装置之均热性及散热性，以提升使用之电子产品的效能。

专利申请KR20190038121 提供一种切割模片接合薄膜，其增设包含硅烷改性的聚乙烯的阻挡层，获得有阻挡水分和酸性物质的阻隔（阻隔）性能。

3 总结和展望

随着半导体芯片行业的快速发展以及半导体芯片加工工艺的多样化和日趋成熟，半导体晶片切割胶带的结构演进正向功能化、精细化的方向发展，通过对半导体晶片切割胶带的结构改进赋予功能性以期更好的适应晶片加工是当前的研究热点，日本在半导体晶片切割胶带领域的专利布局已占尽先机，国内涉及半导体晶片切割胶带的专利申请寥寥无几，国内研发机构可从通过对半导体晶片切割胶带结构进行功能性改性的方向进行，以期在半导体晶片切割胶带领域搏得一席之地。