一种半导体保护膜及其涂布工艺的制作方法

本发明涉及半导体器件的制造领域，特别涉及一种半导体保护膜及其涂布工艺。

背景技术：

1、随着半导体技术的飞速发展，半导体器件的集成度不断提高，功率密度也随之增加，这对半导体保护膜的散热性能和热稳定性提出了更高的要求。传统的半导体保护膜虽然在一定程度上能够保护半导体器件免受外界环境的侵蚀，但在散热性能、热收缩性能等方面仍存在显著的缺陷。

2、在散热性能方面，传统的半导体保护膜往往无法有效地将半导体器件产生的热量迅速散发出去，导致热量在器件内部积聚，进而引发温度升高、性能下降甚至失效等问题。特别是在高功率、高密度的半导体器件中，这一问题尤为突出。在热收缩性能方面，由于半导体器件在工作过程中会经历温度的变化，而传统保护膜的材料往往与半导体基片的热膨胀系数不匹配，导致在温度变化时保护膜容易发生热收缩或变形，进而对半导体器件造成机械应力，影响其稳定性和可靠性，同时，保护膜在使用一段时间后，两端出现收缩现象，严重影响了保护膜的使用寿命和保护效果。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出一种半导体保护膜及其涂布工艺，解决上述问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一种半导体保护膜：包括基底层、功能层、应力缓冲层和抗腐蚀层；所述基底层包括以下重量份原料：氯乙烯树脂30-50份、聚酰亚胺树脂25-35份、苯氧基树脂15-33份、聚对苯二甲酸乙二醇酯12-22份、大豆油10-20份、碳酸钙12-22份；所述功能层包括以下重量份原料：散热介质5-10份、稳定剂12-33份、增塑剂20-40份；所述应力缓冲层包括质量比为(14-25):(6-10):(2-5)的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、α-二氧化硅和α-氧化铝，所述抗腐蚀层包括但不限于氮化硅或氧化硅。

3、进一步的，所述基底层包括以下重量份原料：氯乙烯树脂40份、聚酰亚胺树脂30份、苯氧基树脂25份、聚对苯二甲酸乙二醇酯17份、大豆油15份、碳酸钙17份；所述功能层包括以下重量份原料：散热介质8份、稳定剂25份、增塑剂30份；所述应力缓冲层包括质量比为20:8:3的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、α-二氧化硅和α-氧化铝，所述抗腐蚀层包括但不限于氮化硅或氧化硅。

4、进一步的，所述α-二氧化硅和α-氧化铝是分别将二氧化硅或氧化铝分散在水中，质量体积比g/ml为10-18:30，超声波分散，超声功率500-1000w，频率为15-25khz，超声20-60min，得到分散液与质量浓度50-70％铬酸盐溶液混合在温度12-22℃下搅拌4-6h，分散液和铬酸盐溶液的体积比为1-3:1，干燥，得到粒径小于0.5μm的α-二氧化硅或α-氧化铝。

5、进一步的，所述散热介质为质量比为(6-12):(5-10):(3-8)硅脂、碳纤维、金属颗粒，所述散热介质的粒度小于10μm，所述金属颗粒选自铜、铝、镍、铬及钨中任意一种。

6、进一步的，所述稳定剂为质量比为(4-9):(1-3):(8-12)的二月桂酸二丁基锡、异辛酸钙和氮化硼纳米粒子。

7、进一步的，所述增塑剂包括但不限于邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、己二酸二辛酯、环氧脂肪酸甲酯。

8、进一步的，一种半导体保护膜的涂布工艺，包括以下步骤

9、步骤a：使用超声波清洁半导体表面，去除半导体基片表面的污染物和杂质；

10、步骤b：将基底层原料混合，旋转涂覆在半导体基片表面，旋转速率为5000-8000rpm，在80-120℃下烘干，形成基底层，厚度为10-50μm；

11、步骤c：在基底层上表面喷涂功能层原料，形成功能层，厚度为5-20μm；

12、步骤d：通过真空溅射工艺在所述功能层溅射应力缓冲层材料，形成应力缓冲层，厚度为5-10μm；

13、步骤e：将形成应力缓冲层的半导体基片放入化学气相沉积反应腔中，引入硅烷和氨气或氧气进行沉积，获得抗腐蚀层，厚度为3-10μm。

14、步骤f：在温度为100-200℃下干燥固化30-60min，得到半导体保护膜。

15、进一步的，所述步骤c的喷涂的喷枪压力为0.2-0.4mpa，喷涂距离15-25cm，涂料流量50-100ml/min，喷枪速度0.1-1m/s，喷涂温度15-30℃。

16、进一步的，所述步骤d溅射工艺的参数为：溅射功率为300-500w，溅射气压为0.1-0.5pa，溅射时间为25-45min。

17、进一步的，所述步骤e化学气相沉积反应腔中射频功率为100-300w，温度为300-1200℃，反应气压为10-100pa，硅烷流量为50-100sccm，氨气或氧气的流量为50-300sccm。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、本发明方案通过优化半导体保护膜的材料配比和涂布工艺，特别是引入散热介质和特定配比的应力缓冲层；通过合理配比的散热介质，有效地提高了半导体保护膜的热导率，增强膜的热辐射能力，将热量以热辐射的形式散发出去，降低器件工作温度，保障器件性能稳定；应力缓冲层和各层材料的优化组合，以吸收和分散由于热膨胀系数不匹配而产生的应力，有效降低了半导体保护膜在不同温度下的热收缩率，使其在较宽的温度范围内保持尺寸稳定，避免因热收缩导致的保护膜变形、开裂或与半导体器件分离等问题，提高了保护膜对半导体器件的长期保护效果。抗腐蚀层的设置，选用氮化硅或氧化硅等材料，能够有效阻挡外界腐蚀性物质对半导体器件的侵蚀，为半导体器件提供可靠的防护，使其在恶劣环境下仍能稳定工作。

20、基底层、功能层、应力缓冲层和抗腐蚀层相互配合，发挥各自的功能优势，使半导体保护膜具备综合的高性能，能够满足半导体器件在复杂工作条件下的保护需求。

21、本发明方案中的涂布工艺采用超声波清洁、旋转涂覆、喷涂、真空溅射和化学气相沉积等多种技术手段优化涂布工艺，实现了半导体保护膜各层的精确控制和高效制备，减少因涂布不均匀、附着力差、边缘覆盖率差导致的局部收缩。

22、本发明的保护膜及其涂布工艺旨在显著提升半导体器件的散热性能，并减少因温度变化引起的热收缩问题，为半导体技术的进一步发展提供有力支持。

技术特征：

1.一种半导体保护膜，其特征在于：包括基底层、功能层、应力缓冲层和抗腐蚀层；所述基底层包括以下重量份原料：氯乙烯树脂30-50份、聚酰亚胺树脂25-35份、苯氧基树脂15-33份、聚对苯二甲酸乙二醇酯12-22份、大豆油10-20份、碳酸钙12-22份；所述功能层包括以下重量份原料：散热介质5-10份、稳定剂12-33份、增塑剂20-40份；所述应力缓冲层包括质量比为(14-25):(6-10):(2-5)的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、α-二氧化硅和α-氧化铝，所述抗腐蚀层包括但不限于氮化硅或氧化硅。

2.如权利要求1所述的一种半导体保护膜，其特征在于：所述基底层包括以下重量份原料：氯乙烯树脂40份、聚酰亚胺树脂30份、苯氧基树脂25份、聚对苯二甲酸乙二醇酯17份、大豆油15份、碳酸钙17份；所述功能层包括以下重量份原料：散热介质8份、稳定剂25份、增塑剂30份；所述应力缓冲层包括质量比为20:8:3的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、α-二氧化硅和α-氧化铝，所述抗腐蚀层包括但不限于氮化硅或氧化硅。

3.如权利要求1或2所述的一种半导体保护膜，其特征在于：所述α-二氧化硅和α-氧化铝是分别将二氧化硅或氧化铝分散在水中，质量体积比g/ml为10-18:30，超声波分散，超声功率500-1000w，频率为15-25khz，超声20-60min，得到分散液与质量浓度50-70％铬酸盐溶液混合在温度12-22℃下搅拌4-6h，分散液和铬酸盐溶液的体积比为1-3:1，干燥，得到粒径小于0.5μm的α-二氧化硅或α-氧化铝。

4.如权利要求1所述的一种半导体保护膜，其特征在于：所述散热介质为质量比为(6-12):(5-10):(3-8)硅脂、碳纤维、金属颗粒，所述散热介质的粒度小于10μm，所述金属颗粒选自铜、铝、镍、铬及钨中任意一种。

5.如权利要求1所述的一种半导体保护膜，其特征在于：所述稳定剂为质量比为(4-9):(1-3):(8-12)的二月桂酸二丁基锡、异辛酸钙和氮化硼纳米粒子。

6.如权利要求1所述的一种半导体保护膜，其特征在于：所述增塑剂包括但不限于邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、己二酸二辛酯、环氧脂肪酸甲酯。

7.如权利要求1所述的一种半导体保护膜的涂布工艺，其特征在于：其特征在于：包括以下步骤

8.如权利要求1所述的一种半导体保护膜的涂布工艺，其特征在于：所述步骤c的喷涂的喷枪压力为0.2-0.4mpa，喷涂距离15-25cm，涂料流量50-100ml/min，喷枪速度0.1-1m/s，喷涂温度15-30℃。

9.如权利要求1所述的一种半导体保护膜的涂布工艺，其特征在于：所述步骤d溅射工艺的参数为：溅射功率为300-500w，溅射气压为0.1-0.5pa，溅射时间为25-45min。

10.如权利要求1所述的一种半导体保护膜的涂布工艺，其特征在于：所述步骤e化学气相沉积反应腔中射频功率为100-300w，温度为300-1200℃，反应气压为10-100pa，硅烷流量为50-100sccm，氨气或氧气的流量为50-300sccm。

技术总结本发明提供一种半导体保护膜及其涂布工艺，该半导体保护膜包括基底层、功能层、应力缓冲层和抗腐蚀层。基底层由氯乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、苯氧基树脂等原料组成；功能层包含散热介质、稳定剂、增塑剂等。应力缓冲层由特定质量比的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、α‑二氧化硅和α‑氧化铝组成，抗腐蚀层为氮化硅或氧化硅。散热介质、稳定剂等原料有特定的组成和比例。涂布工艺包括超声波清洁、旋转涂覆基底层、喷涂功能层、真空溅射应力缓冲层和化学气相沉积抗腐蚀层等步骤。该保护膜通过优化材料配比和涂布工艺，提高了半导体器件的散热性能和热收缩性能。技术研发人员：吴良,王天笑,梁伟强受保护的技术使用者：广东瑞得泰科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/23