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摘要

? ? ? 臨時鍵合將基板連接到載體，以便在減薄到所需厚度后，可以在標準半導體設備中使用“正?！惫に嚵鞒踢M行進一步的背面制造步驟。選擇合適的臨時粘合劑是薄晶圓處理成功的關鍵。臨時粘合劑的主要要求與其工藝流程、熱穩(wěn)定性、耐化學性和機械強度有關。理想的熱穩(wěn)定性應該允許高達 400C 的高溫處理，用于高縱橫比通孔中的介電沉積、聚合物固化、回流焊、金屬燒結、永久粘合或其他高溫處理。粘合劑必須能耐受晶圓減薄后常用的化學品。在加工過程中需要機械強度來牢固地固定薄晶片，特別是在永久鍵合應用中，否則變薄的晶片會彎曲并阻止鍵合。挑戰(zhàn)在于找到這些問題的同步解決方案，同時允許將減薄的基板輕柔地釋放到其最終的永久基板或封裝上，而不會造成產量損失或應力。本文將重點介紹通過技術創(chuàng)新出現(xiàn)的一些較新的薄晶圓處理解決方案。

介紹

? ? ? 垂直的 MEMS、IC、存儲器和 CMOS 圖像傳感器的集成受到外形尺寸要求、整個晶圓加工的經濟效益以及薄晶圓易碎性的挑戰(zhàn)。目前的 200mm 和 300mm 薄晶圓厚度已遠遠超出自支撐極限，通常為 50 微米或更小。臨時晶圓鍵合和去鍵合已成為大多數(shù) 3D 集成方案所使用的具有挑戰(zhàn)性但必不可少的工藝。幸運的是，已經出現(xiàn)了各種解決方案來為這些挑戰(zhàn)提供解決方案?？赡嬲澈蟿┎牧系呐R時粘合分為兩大類：熱固化或紫外線固化。臨時剝離是通過熱脫模、溶劑溶解、激光脫?；驒C械方法實現(xiàn)的。選擇是通過評估工藝流程要求來決定的。

工藝流程評估

? ? ? 第一步是充分了解在將器件晶圓臨時鍵合到載體之間需要支持哪些工藝。臨時鍵合后最常見的處理步驟是研磨和拋光晶片，使其厚度范圍從幾十到 100 微米不等。附加步驟可包括DRIE（干反應離子蝕刻）腔形成、介電層、粘附層或種子層的溝槽和側壁沉積。通過 CVD 或電鍍工藝將金屬沉積到表面或溝槽是很常見的。剛剛描述的大多數(shù)步驟也將包括必要的光刻步驟來圖案化特征。表 1 列出了臨時粘合對可能出現(xiàn)的主要步驟和應力類型。顯然，熱兼容性是最重要的問題，緊隨其后的是濕化學考慮。

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材料選擇和特性

? ? ? CMOS 和 3D 應用的臨時鍵合有三種主要候選材料?。Brewer Science Inc.[1] 制造的 WaferBOND? HT10.10、Thin Materials AG的 T-MAT和 3M? 晶圓支撐系統(tǒng)[3] 都使用聚合物材料來支撐載體上的器件晶圓以進行背面處理。盡管每種材料的細節(jié)和工藝流程差異很大 ，但這些材料中的每一種都已被證明可成功用于薄晶片處理。

? ? ? 剝離完成后，載體上的殘留粘合劑通過批量清潔過程去除。殘留在器件晶片上的殘留物在單晶片系統(tǒng)中用溶劑清洗，在工具如 SUSS MicroTec CL200/300 的剝離點。圖 1 是整個工藝流程的示意圖，不包括背面處理細節(jié)。

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圖1?Brewer Science WaferBOND? HT10.10 臨時粘合和脫粘工藝流程

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總結和結論

? ? ? 臨時鍵合材料的選擇取決于對減薄晶圓加工步驟的全面審查。這些工藝的物理和化學要求是眾所周知的，并且涉及標準的 CMOS 制造方法。臨時載體本質上是允許薄晶片在標準化設備步驟中繼續(xù)的促進器。粘接臨時粘合劑非常簡單，使用在 MEMS 行業(yè)已廣泛使用近 20 年的低力粘接劑或 UV 固化粘接劑。精密鍵合機取代了原始的熱板方法，可以精確控制鍵合界面厚度和最終晶圓產量。

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