
随着轻型可穿戴设备和先进数字终端设备普及,集成电路也不断向更小、更薄、更轻及多功能和低成本的方向发展。为了满足产品小型化的要求,在二维平面上制造集成电路的空间已经变得十分有限。因此,先进封装技术的发展主要集中到三维结构上,这样不仅可以减小封装体积,还可以提高电学性能,减小寄生效应和时间延迟。基于上述优势,出现了许多垂直封装技术(3D封装),如堆叠封装(Package in Package,PiP)、叠层封装(Package on Package,PoP)、多芯片封装(MCP)、系统级封装、圆片级封装、TSV技术等。但是,无论采用哪种堆叠形式或集成方式,都不可避免地要求晶圆的厚度更薄。当前,超薄晶圆已经减薄到100um,这对晶圆的搬运和工艺实施就提出了新挑战。因为,晶圆越薄就越容易破损,为此,行业开发了临时键合和解键 (TBDB) 技术,利用键合胶将器件晶圆临时固定在刚性载板上,提升晶圆刚性,利于制造过程的稳定性和良率。
首先,临时键合其实包括键合和解键合两部分。 临时键合工艺概况来讲,就是为了降低超薄晶圆在处理中的风险,在减薄之前将其键合到载片表面,为其提供机械支撑(不提供电学连接)的工艺技术。在完成机械支撑之后,还需进行解键合工艺。 键合工艺的总体流程如下: 在器件晶圆与载片晶圆旋涂键合材料; 02 器件晶圆与载片晶圆对位键合; 03 键合晶圆通过载板承载,进行背面工艺(如背面减薄、刻蚀、布线、电镀等); 04 通过激光或者超声波等方法进行解键合,将器件晶圆与载片晶圆分开; 05 对载片晶圆与器件晶圆进行清洗。 以上为键合的基本工艺流程,实际在生产过程中,是非常繁琐和复杂的。由于键合设备和生产工艺失控,会经常出现粘附力不足、分层失效、界面孔洞及定位偏差等,主要异常表现如下: 临时键合胶的粘附力不足可能导致晶圆与载板分离,常见于材料选择不当或工艺参数设置不合理的情况。例如,若键合胶无法耐受后续电镀或研磨等工艺的物理/化学环境,会导致结合强度下降 键合界面粘结剂内有气泡导致键合不完全 如果器件晶圆或载片表面存在颗粒,1μm粒径的异物就会影响晶圆对位精度。 键合时压力不均导致键合不完全或晶圆损坏 针对临时键合出现的异常问题,妙光智能提供一系列工艺监控方案和产品。 由于键合后晶圆需要进行研磨刻蚀电镀等高要求工艺,键合晶圆在搬运和生产过程中,如果对位不准,会产生搬运和工艺异常问题。因此妙光智能提供了晶圆对位引导模块,协助临时键合设备高精度对位,保证工艺质量。 利用自主开发的光学模块,针对键合胶的平整度和气泡实施高精度量检测,对键合气泡和键合胶厚度实时监控测量。 在晶圆临时键合解键后,石英载板晶圆需要再次重复利用,对石英载板清洗后,需要对其进行检测,确保载板不会有刮伤、落尘等异常。
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