临时键合技术作为一种解决先进制造与封装的关键工艺,能够为超薄晶圆的加工提供一种高度可靠的解决方案。为满足集成电路功能多样性以及产品多样化需求,诸如 3D
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临时键合技术作为一种解决先进制造与封装的关键工艺,能够为超薄晶圆的加工提供一种高度可靠的解决方案。为满足集成电路功能多样性以及产品多样化需求,诸如 3D-IC、系统级封装和异质集成等新型IC封装技术正不断得到发展。在上述各项技术中,芯片或封装主体的减薄与固定技术正变得越来越重要。夹持超薄晶圆的问题已成为所有新技术领域面临的严峻挑战。因此,由于这种技术是先进制造和封装过程中的关键环节,临时键合技术已逐渐引起越来越多的关注。随着先进封装中芯片尺寸的减小,芯片晶圆会变得更为轻薄,容易发生卷曲甚至碎裂的情况。为了在芯片制造过程中保持超薄晶圆的稳定,必须采用临时键合技术将其临时固定在载板上。在FOWLP技术中,经重构的塑料封装材料晶圆存在显著的翘曲现象,这不利于后续的操作流程,并需要采用临时键合技术来提高封装的准确性。临时键合技术是用于减薄并固定超薄晶圆的关键技术。
通过将器件晶圆固定在载体晶圆上,可以为其提供足够的机械支撑,从而确保器件晶圆能够顺利且安全地完成后续工艺过程,如光刻、蚀刻、钝化、溅射、电镀和回流焊接等。在当前先进封装工艺迅速发展的时代,临时键合/解键合技术得到了大力开发,并广泛应用于晶圆级封装(WLP)领域,如板对板(PoP)堆叠封装、扇出式封装、eWLB、TSV以及2.5D/3D封装。随着先进封装技术的发展趋势逐渐转向更为复杂的异质集成、更大的封装载体、更薄的芯片以及更小封装尺寸,技术也在不断迭代,临时键合技术对于封装技术的发展显得愈发重要。
对于粘接温度,由3M 研发的LTHC产品在室温下即可实现,而其他的临时键合胶均需高于 180℃的温度才能达到粘接效果,尤其是杜邦公研发的 HD-3000 产品,其粘接温度高达 180℃。激光解键合法在集成电路先进封装领域应用最为广泛。激光解键合工艺能够避免对表面能量、温度行为和溶剂渗透的依赖,这使其与后续的半导体制程过程相兼容。目前,激光解键合方法主要可分为红外激光解键合法和紫外激光解键合法。激光解键合方法的脱胶机理主要取决于激光的类型以及所对应材料的特性。激光解键合工艺主要利用激光穿过透明载板(如玻璃),并将光子能量沉积在感光响应材料层上,使键合胶材料迅速分解、气化甚至形成等离子体,同时丧失其粘度。
首先,在薄晶圆背面形成一层粘合层,同时在玻璃表面也形成一层薄薄的释放薄膜层。玻璃的外形和尺寸与晶圆相同。随后,基于键合技术,将晶圆与玻璃组合成一种新的复合晶圆,复合结构下的 PI层和 RDL层形成于晶圆的表面。由于键合玻璃的支撑作用,减薄后的晶圆在形成 PI 层和 RDL层的过程中能够避免受损。在完成所有新复合晶圆的封装工序后,引入了基于激光解键合法的解胶工艺。激光光束透过玻璃照射在薄薄的释放膜上,使释放膜发生光分解。带有 PI层和 RDL层的薄晶圆在移除玻璃后得以形成,最后,该粘合膜也从减薄晶圆的背面剥离。
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