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摘要
? ? ? 臨時(shí)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(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體設(shè)備中使用“正?！惫に嚵鞒踢M(jìn)行進(jìn)一步的背面制造步驟。選擇合適的臨時(shí)粘合劑是薄晶圓處理成功的關(guān)鍵。臨時(shí)粘合劑的主要要求與其工藝流程、熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和機(jī)械強(qiáng)度有關(guān)。理想的熱穩(wěn)定性應(yīng)該允許高達(dá) 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(jié)、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(xué)品。在加工過(guò)程中需要機(jī)械強(qiáng)度來(lái)牢固地固定薄晶片，特別是在永久鍵合應(yīng)用中，否則變薄的晶片會(huì)彎曲并阻止鍵合。挑戰(zhàn)在于找到這些問(wèn)題的同步解決方案，同時(shí)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(huì)造成產(chǎn)量損失或應(yīng)力。本文將重點(diǎn)介紹通過(guò)技術(shù)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(chǔ)器和 CMOS 圖像傳感器的集成受到外形尺寸要求、整個(gè)晶圓加工的經(jīng)濟(jì)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出自支撐極限，通常為 50 微米或更小。臨時(shí)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(yùn)的是，已經(jīng)出現(xiàn)了各種解決方案來(lái)為這些挑戰(zhàn)提供解決方案。可逆粘合劑材料的臨時(shí)粘合分為兩大類：熱固化或紫外線固化。臨時(shí)剝離是通過(guò)熱脫模、溶劑溶解、激光脫?；驒C(jī)械方法實(shí)現(xiàn)的。選擇是通過(guò)評(píng)估工藝流程要求來(lái)決定的。
工藝流程評(píng)估
? ? ? 第一步是充分了解在將器件晶圓臨時(shí)鍵合到載體之間需要支持哪些工藝。臨時(shí)鍵合后最常見(jiàn)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(yīng)離子蝕刻）腔形成、介電層、粘附層或種子層的溝槽和側(cè)壁沉積。通過(guò) CVD 或電鍍工藝將金屬沉積到表面或溝槽是很常見(jiàn)的。剛剛描述的大多數(shù)步驟也將包括必要的光刻步驟來(lái)圖案化特征。表 1 列出了臨時(shí)粘合對(duì)可能出現(xiàn)的主要步驟和應(yīng)力類型。顯然，熱兼容性是最重要的問(wèn)題，緊隨其后的是濕化學(xué)考慮。
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材料選擇和特性
? ? ? CMOS 和 3D 應(yīng)用的臨時(shí)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(lái)支撐載體上的器件晶圓以進(jìn)行背面處理。盡管每種材料的細(xì)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(guò)批量清潔過(guò)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(diǎn)。圖 1 是整個(gè)工藝流程的示意圖，不包括背面處理細(xì)節(jié)。
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圖1?Brewer Science WaferBOND? HT10.10 臨時(shí)粘合和脫粘工藝流程
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總結(jié)和結(jié)論
? ? ? 臨時(shí)鍵合材料的選擇取決于對(duì)減薄晶圓加工步驟的全面審查。這些工藝的物理和化學(xué)要求是眾所周知的，并且涉及標(biāo)準(zhǔn)的 CMOS 制造方法。臨時(shí)載體本質(zhì)上是允許薄晶片在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備步驟中繼續(xù)的促進(jìn)器。粘接臨時(shí)粘合劑非常簡(jiǎn)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(jī)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(chǎn)量。
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