《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > EDA与制造 > 解决方案 > 【大族技术讲堂】半导体激光剥离技术国产化的发展

【大族技术讲堂】半导体激光剥离技术国产化的发展

2019-01-30

近年来,随着柔性可穿戴电子对人们生活的显著影响,柔性可穿戴电子器件被应用于多个领域,如电子皮肤、柔性压力监测鞋垫、置于隐 形眼镜中的柔性电路、医疗监护服装、可卷曲显示器和透明薄膜柔性门电路等。相对于传统电子,柔性电子的优势明显,具有更大的灵活性,可满足客户对于设备的形变要求,一定程度上适应不同工作环境等优势,但是,随着元器件朝着小型化超薄和柔性的发展过程中,柔性电子也面临着新 的挑战和要求。尤其在电子电路的制作材料方面, 传统的加工装备以及传统的加工工艺很难满足高精 度的加工需求。因为在工艺过程中,柔性的器件或者芯片非常容易弯曲,很难保证精度。为了解决这个问题,半导体行业提出一种临时键合的工艺,即将超薄柔性器件先临时黏贴在一个较厚的载片上,在完成后续的制程以后再通过简易的方式分离柔性的超薄器件与载体,来实现柔性超薄器件的高精度加工,利用该方法可将20cm或者30cm的硅晶圆加工到100μm 以下。 

 

微信图片_20190130202018.jpg

 图1 晶圆器件小型化,超薄化发展趋势


根据解键合方式的不同,传统的临时解键合工艺主要可分为热滑移解键合法,化学解键合法,机械解键合法等。

 

创新性解决方案

 

大族激光显视与半导体装备事业部(以下简称大族显视与半导体)联合国内封装测试行业的龙头企业和先进材料供应商,三方共同探讨研发。以客户的产品工艺需求为中心,反复进行工艺实验。最后,成功验证出了最优化的可行性解决方案,即激光拆键合技术(Temporary Bonding- Debonding , TBDB),并申请了国家专利。由于TBDB工艺的特殊性,单纯销售设备的方式已不足以满足客户需求,大族显视与半导体在其领先的设备技术基础上,融入了新的产品开发理念,为客户提供设备与材料结合的综合性整体解决方案。

 

激光拆键合技术

 

激光拆键合技术是将临时键合胶通过旋涂的方式涂在器件晶圆上,经过烘烤和高温加压下将超薄器件临时粘结到较厚的载片上;临时键合后,对其进行背面加工,再通过激光扫描的方式,分离超薄器件与载片,实现超薄器件的顺利加工;最后,再执行清洗工艺。

  

微信图片_20190130202037.jpg

图2 激光拆键合TBDB工艺流程

 

大族激光半导体激光剥离设备(HAN’S DSI-SLLO660)为封装测试厂提供了一套材料和设备相结合的综合性解决方案。如在先进封装工艺(FOWLP)中对激光解键合后的晶圆损伤以及晶圆本身翘曲带来的一系列问题一直没有完善的解决方案,这是因为Release材料的厚度是纳米级,且不同材料CTE不同造成的。大族在深入研究反复验证并得到大量基础数据后,通过定制TOP-HAT光学模组保证了在晶圆上面激光能量的均匀性,解决了晶圆损伤的问题,针对晶圆翘曲开发的AF(自动对焦)功能,避免了晶圆Warpage影响剥离效果等问题,最终得到了客户的高度认可.

微信图片_20190130202057.jpg

 

图3 产品结构示意图

 

微信图片_20190130202110.jpg


图4  高斯光转换平顶光示意图

微信图片_20190130202131.jpg

图5 增AF示意图

微信图片_20190130202146.jpg

 激光解键合与其他方式解键合对比