全反射激光拆鍵合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工藝方法，尤其是一種全反射激光拆鍵合方法，屬于拆鍵合的技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品的要求向小型化、多功能、環(huán)保型等方向的發(fā)展，人們努力尋 求將電子系統(tǒng)越做越小、集成度越來(lái)越高、功能越做越多越來(lái)越強(qiáng)，因此，具有高的封裝密 度的2. 封裝及3D封裝受到廣泛的關(guān)注。
[0003] 在2.f5D封裝中，利用臨時(shí)鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)載片晶圓和器件晶圓的鍵合。臨時(shí)鍵合技 術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：首先，載片晶圓為薄的器件晶圓提供了機(jī)械上的支持保護(hù)，這樣就可以通 過標(biāo)準(zhǔn)器件晶圓制造廠的設(shè)備來(lái)進(jìn)行晶圓背面工藝（減薄、刻蝕、電鍍等工藝）。對(duì)于超薄 的器件晶圓，可以實(shí)現(xiàn)器件晶圓級(jí)的工藝處理。因此，通過臨時(shí)鍵合技術(shù)，利用器件晶圓廠 的每臺(tái)設(shè)備都能夠處理薄的器件晶圓，而無(wú)需重新改裝設(shè)備，而且不需特殊的終止受動(dòng)器、 夾具或器件晶圓盒。
[0004] 臨時(shí)鍵合技術(shù)解決了薄的器件晶圓的拿持和工藝過程中的碎片問題，但是由于晶 圓分離時(shí)的很多不穩(wěn)定性因素，在晶圓分離時(shí)也存在著很大的碎片風(fēng)險(xiǎn)。目前晶圓分離的 介質(zhì)處理方式有激光處理、熱處理和Zone-BOND等方式，但是都存在一定的缺陷。激光處理 受限于載片晶圓必須是玻璃，所以使用場(chǎng)合有限；熱處理因?yàn)榧訜崾古R時(shí)鍵合體產(chǎn)生一定 的翹曲以及一定的熱預(yù)算考慮，而被很多廠商冷落；Zone-BOND技術(shù)是目前較受歡迎的，但 是缺點(diǎn)是拆鍵合前的預(yù)浸泡很長(zhǎng)，從而影響了產(chǎn)率而不能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。下面是部分相關(guān)專利 介紹：
[0005] 在美國(guó)專利US8267, 143B2中提到，用激光處理使介質(zhì)粘性降低后，然后利用向 上的機(jī)械力將輔助物和晶圓分離。在美國(guó)專利US2012/0234 407Al中提到，在降低介質(zhì) 粘性后，利用輔助物和產(chǎn)品晶圓相對(duì)的旋轉(zhuǎn)以及向上的拉力，將輔助物和晶圓分離。
[0006] 但是由于減薄后的器件晶圓自身機(jī)械強(qiáng)度很低，無(wú)法承受晶圓分離過程中的粘 性，使得器件晶圓分離碎片風(fēng)險(xiǎn)一直無(wú)法有效解決，而且隨著器件晶圓減薄厚度的降低，拆 鍵合面臨的問題更多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種全反射激光拆鍵合方法， 其操作方便，能有效降低超薄的器件晶圓在拆解分離過程中的碎片風(fēng)險(xiǎn)，適應(yīng)范圍廣，安全 可靠。
[0008] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種全反射激光拆鍵合方法，所述拆鍵合方法包括 如下步驟：
[0009] 步驟S1、提供待拆鍵合的臨時(shí)鍵合體，并將所述臨時(shí)鍵合體置于拆解液體內(nèi)；所 述臨時(shí)鍵合體包括器件晶圓以及位于所述器件晶圓上方的載片晶圓，所述載片晶圓通過犧 牲層以及鍵合膠層鍵合在器件晶圓的正面；
[0010] 步驟S2、利用激光器掃描位于拆解液體內(nèi)的載片晶圓，所述激光器的激光光線在 載片晶圓與犧牲層間處于全反射狀態(tài)，以利用全反射的激光光線去除所述犧牲層；
[0011] 步驟S3、去除載片晶圓，以得到正面僅有鍵合膠層的器件晶圓，并將所述器件晶圓 從拆解液體中取出；
[0012] 步驟S4、去除上述器件晶圓上的鍵合膠層，以得到所需拆鍵合后的器件晶圓。
[0013] 所述臨時(shí)鍵合體還包括拆鍵合膜，器件晶圓的背面支撐在所述拆鍵合膜上。
[0014] 所述拆解溶液包括水，激光器射出的激光光線的波長(zhǎng)為248nm、308nm或355nm。
[0015] 所述載片晶圓包括玻璃晶圓，載片晶圓的熱膨脹系數(shù)與器件晶圓的熱膨脹系數(shù)相 匹配。
[0016] 所述激光光線與載片晶圓表面的入射角a為
[0018] 其中，n3為犧牲層的折射率，ni為拆解溶液的折射率，拆解溶液的折射率ni大于犧 牲層的折射率n3，且載片晶圓的折射率n2大于犧牲層的折射率n3。
[0019] 所述犧牲層的厚度為5nm~2ym，鍵合膠層的厚度為5ym~100ym。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：將臨時(shí)鍵合體置于拆解液體中，利用全反射產(chǎn)生的衰逝波去除犧 牲層，去除犧牲層后能直接去除載片晶圓以及鍵合膠層，實(shí)現(xiàn)拆鍵合的目的，操作方便，能 有效降低超薄的器件晶圓在拆解分離過程中的碎片風(fēng)險(xiǎn)，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
【附圖說明】
[0021] 圖1~圖5為本發(fā)明具體實(shí)施工藝步驟圖，其中
[0022] 圖1為本發(fā)明的臨時(shí)鍵合體的示意圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明臨時(shí)鍵合體置于拆解溶液中且激光器也位于拆解溶液中的示意圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明臨時(shí)鍵合體置于拆解溶液中且激光器位于拆解溶液外的示意圖。
[0025] 圖4為本發(fā)明去除載片晶圓后的剖視圖。
[0026] 圖5為本發(fā)明去除鍵合膠層后的剖視圖。
[0027] 附圖標(biāo)記說明：1_載片晶圓、2-犧牲層、3-鍵合膠層、4-器件晶圓、5-拆鍵合膜以 及6-拆解液體。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029] 如圖1~圖5所示：為了能有效降低超薄的器件晶圓在拆解分離過程中的碎片風(fēng) 險(xiǎn)，本發(fā)明拆鍵合方法包括如下步驟：
[0030] 步驟S1、提供待拆鍵合的臨時(shí)鍵合體，并將所述臨時(shí)鍵合體置于拆解液體6內(nèi)；所 述臨時(shí)鍵合體包括器件晶圓4以及位于所述器件晶圓4上方的載片晶圓1，所述載片晶圓1 通過犧牲層2以及鍵合膠層3鍵合在器件晶圓1的正面；
[0031] 如圖1所示，一般實(shí)施時(shí)，臨時(shí)鍵合體還包括拆鍵合膜5,器件晶圓4的背面支撐在 所述拆鍵合膜5上，通過拆鍵合膜5能實(shí)現(xiàn)對(duì)器件晶圓4的有效保護(hù)。所述載片晶圓1可 以為玻璃晶圓，且載片晶圓1的熱膨脹系數(shù)（CTE)與器件晶圓4的熱膨脹系數(shù)相匹配。犧 牲層2的厚度為5nm-2ym，所述鍵合膠層3厚度為5ym-100ym。
[0032] 步驟S2、利用激光器掃描位于拆解液體6內(nèi)的載片晶圓1，所述激光器的激光光線 在載片晶圓1與犧牲層2間處于全反射狀態(tài)，以利用全反射的激光光線去除所述犧牲層2 ;
[0033] 所述拆解溶液6包括水，拆解溶液6也可以為其他溶液，拆解溶液6的溫度常溫即 可。臨時(shí)鍵合體浸沒在拆解溶液6內(nèi)，激光器可以位于拆解溶液6外，如圖3所示，當(dāng)然，激 光器也可以位于拆解溶液6內(nèi)，如圖2所示；當(dāng)激光器位于拆解溶液6外時(shí)，可以在拆解溶 液6中設(shè)置導(dǎo)光裝置，以使得激光器射出的激光光線能以所需的入射角度進(jìn)入載片晶圓1。
[0034] 激光器射出的激光光線的波長(zhǎng)為248nm、308nm或355nm。載片晶圓1的折射率為 H2，犧牲層2的折射率為n3，拆解溶液6的折射率為Ii1。為了實(shí)現(xiàn)激光光線在載片晶圓1與 犧牲層2相接觸的界面實(shí)現(xiàn)全反射，拆解溶液6的折射率Ii1大于犧牲層2的折射率為n3，載 片晶圓1的折射率為n2也大于犧牲層2的折射率n3。當(dāng)激光光線在載片晶圓1與犧牲層2 相接觸的界面全反射時(shí)，利用全反射產(chǎn)生的衰逝波去除犧牲層2,達(dá)到拆鍵合的效果，所述 衰逝波在犧牲層2的影響深度約為激光光波波長(zhǎng)。為實(shí)現(xiàn)全反射，所述激光光線與載片晶
[0035] 進(jìn)一步地，激光全反射界面同樣可以在犧牲層2與鍵合膠膠層3間的接觸界面，則 所述拆解溶液6折射率大于鍵合膠層3折射率，犧牲層2折射率大于鍵合膠層3折射率。
[0036] 步驟S3、去除載片晶圓1，以得到正面僅有鍵合膠層3的器件晶圓4,并將所述器件 晶圓4從拆解液體6中取出；
[0037] 如圖4所示，在去除載片晶圓1與鍵合膠層3后的犧牲層2后，可以通過器械將載 片晶圓1移除，以得到正面僅有鍵合膠層3的器件晶圓4。將器件晶圓4從拆解液體6中取 出，以便進(jìn)行后續(xù)的去除鍵合膠層3的步驟。
[0038] 步驟S4、去除上述器件晶圓4上的鍵合膠層3,以得到所需拆鍵合后的器件晶圓4。
[0039] 如圖5所示，可以采用常規(guī)的去膠溶液去除鍵合膠層3,去除鍵合膠層3的過程為 本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。在去除鍵合膠層3后，得到器件晶圓4以及拆鍵合 膜5的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)臨時(shí)鍵合體的拆鍵合目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全反射激光拆鍵合方法，其特征是，所述拆鍵合方法包括如下步驟： 步驟S1、提供待拆鍵合的臨時(shí)鍵合體，并將所述臨時(shí)鍵合體置于拆解液體（6)內(nèi)；所述 臨時(shí)鍵合體包括器件晶圓（4)以及位于所述器件晶圓（4)上方的載片晶圓（1)，所述載片晶 圓（1)通過犧牲層（2)以及鍵合膠層（3)鍵合在器件晶圓（1)的正面； 步驟S2、利用激光器掃描位于拆解液體（6)內(nèi)的載片晶圓（1)，所述激光器的激光光線 在載片晶圓（1)與犧牲層（2)間處于全反射狀態(tài)，以利用全反射的激光光線去除所述犧牲 層⑵； 步驟S3、去除載片晶圓（1)，以得到正面僅有鍵合膠層（3)的器件晶圓（4)，并將所述器 件晶圓⑷從拆解液體（6)中取出； 步驟S4、去除上述器件晶圓（4)上的鍵合膠層（3)，以得到所需拆鍵合后的器件晶圓 ⑷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全反射激光拆鍵合方法，其特征是：所述臨時(shí)鍵合體還包括 拆鍵合膜（5)，器件晶圓（4)的背面支撐在所述拆鍵合膜（5)上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全反射激光拆鍵合方法，其特征是：所述拆解溶液（6)包括 水，激光器射出的激光光線的波長(zhǎng)為248nm、308nm或355nm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全反射激光拆鍵合方法，其特征是：所述載片晶圓（1)包括 玻璃晶圓，載片晶圓（1)的熱膨脹系數(shù)與器件晶圓（4)的熱膨脹系數(shù)相匹配。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全反射激光拆鍵合方法，其特征是：所述激光光線與載片晶 圓（1)表面的入射角a為其中，％為犧牲層（2)的折射率，ni為拆解溶液（6)的折射率，拆解溶液（6)的折射率ni大于犧牲層（2)的折射率113，且載片晶圓（1)的折射率％大于犧牲層（2)的折射率n3。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全反射激光拆鍵合方法，其特征是：所述犧牲層（2)的厚度 為5nm~2ym，鍵合膠層（3)的厚度為5ym~100ym。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全反射激光拆鍵合方法，其包括如下步驟：步驟S1、提供待拆鍵合的臨時(shí)鍵合體，并將所述臨時(shí)鍵合體置于拆解液體內(nèi)；步驟S2、利用激光器掃描位于拆解液體內(nèi)的載片晶圓，所述激光器的激光光線在載片晶圓與犧牲層間處于全反射狀態(tài)，以利用全反射的激光光線去除所述犧牲層；步驟S3、去除載片晶圓，以得到正面僅有鍵合膠層的器件晶圓，并將所述器件晶圓從拆解液體中取出；步驟S4、去除上述器件晶圓上的鍵合膠層，以得到所需拆鍵合后的器件晶圓。本發(fā)明操作方便，能有效降低超薄的器件晶圓在拆解分離過程中的碎片風(fēng)險(xiǎn)，適應(yīng)范圍廣，安全可靠。
【IPC分類】H01L21/268, H01L21/50, H01L21/02
【公開號(hào)】CN105023850
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510431004
【發(fā)明人】李昭強(qiáng), 姜峰
【申請(qǐng)人】華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月21日