納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)及鍵合晶圓分離的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)及鍵合晶圓分離的方法，其特征是，包括以下步驟：（1）鍵合晶圓放置在承載平臺上；（2）激光發(fā)生器發(fā)出高斯激光束，通過光束整形鏡調(diào)制產(chǎn)生方形光斑；使方形光斑的激光束聚焦透過玻璃載片至釋放層，將釋放層進行灰化，并保證粘結層無損傷；（3）調(diào)節(jié)激光發(fā)生器和承載平臺的相對位置，使方形光斑照射在鍵合晶圓上的位置發(fā)生移動后進行灰化，移動后光斑與移動前的光斑部分面積相重疊；依此順序移動光斑以實現(xiàn)鍵合晶圓整面的激光照射；（4）經(jīng)上述步驟激光照射灰化后，將玻璃載片取下。本發(fā)明利用激光將臨時鍵合體中的釋放層進行灰化處理，可以實現(xiàn)批量生產(chǎn)，無良率損失，同時大幅提高產(chǎn)出的效率。
【專利說明】
納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)及鍵合晶圓分離的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種晶圓處理的工藝和系統(tǒng)，尤其是一種納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)及鍵合晶圓分離的方法，屬于微電子封裝技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著半導體技術的發(fā)展，電子器件越做越小，集成度越來越高，包含的功能越來越多，器件的整體性能越來越強，由此薄器件晶圓的生產(chǎn)，以及薄芯片的處理已經(jīng)成為了量產(chǎn)超薄產(chǎn)品工業(yè)的趨勢，但因為其不穩(wěn)定性，故在此基礎上引出了臨時鍵合和拆鍵合工藝。
[0003]臨時鍵合與拆鍵合具有如下優(yōu)勢:首先，承載片晶圓為薄器件晶圓提供了機械上的支持保護，這樣就可以通過標準器件晶圓制造廠的設備來進行背面工藝。對于超薄器件晶圓，可以實現(xiàn)器件晶圓級的工藝處理。因此，通過臨時鍵合和拆鍵合技術，利用器件晶圓廠的每臺設備都能夠處理薄器件晶圓，而無需重新改裝設備，而且不需特殊的夾具或器件晶圓盒。
[0004]臨時鍵合技術解決了薄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的很多不穩(wěn)定性因素，在晶圓分離時也存在著很大的碎片風險。目前晶圓分離的介質(zhì)處理方式有熱處理和Zonebond等方式，但是都存在一定的缺陷。熱處理因為加熱使臨時鍵合體產(chǎn)生一定的翹曲以及一定的熱預算考慮，而被很多廠商冷落;Zonebond技術是目前較受歡迎的，但是缺點是拆鍵合前的預浸泡時間較長，而且浪費較多的化學試劑，從而影響了產(chǎn)率而不能實現(xiàn)量產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
[0006]鑒于上述和/或現(xiàn)有半導體封裝中存在的臨時鍵合晶圓分離時的不穩(wěn)性因素，提出了本發(fā)明。
[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)及鍵合晶圓分離的方法，利用激光將臨時鍵合體中的釋放層進行灰化處理，可以實現(xiàn)批量生廣，無良率損失，同時大幅提尚廣出的效率。
[0008]按照本發(fā)明提供的技術方案，所述納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)，其特征是:包括用于放置鍵合晶圓并將鍵合晶圓進行真空吸附的承載平臺，在承載平臺上方設置激光發(fā)生器，在激光發(fā)生器的激光輸出端設置將高斯激光束整形成方形光斑的光束整形鏡，方形光斑由激光輸出端輸出照射在承載平臺上的鍵合晶圓上。
[0009]進一步的，所述激光發(fā)生器或承載平臺與XYZ移動裝置連接。
[0010]所述鍵合晶圓分離的方法，其特征是，包括以下步驟:
(I)鍵合晶圓放置在承載平臺上;所述鍵合晶圓包括器件晶圓以及依次設置于器件晶圓表面的粘結層、釋放層和玻璃載片；
(2)激光發(fā)生器發(fā)出高斯激光束，通過光束整形鏡調(diào)制產(chǎn)生方形光斑;移動激光發(fā)生器或承載平臺使方形光斑的激光束聚焦透過玻璃載片至釋放層，將釋放層進行灰化，并保證粘結層無損傷；
(3)調(diào)節(jié)激光發(fā)生器和承載平臺的相對位置，使方形光斑照射在鍵合晶圓上的位置發(fā)生移動后進行灰化，移動后光斑與移動前的光斑部分面積相重疊;依此順序移動光斑以實現(xiàn)鍵合晶圓整面的激光照射；
(4)經(jīng)上述步驟激光照射灰化后，將玻璃載片取下。
[0011]進一步的，所述鍵合晶圓通過真空吸附固定在承載平臺上。
[0012]進一步的，所述光斑的最大尺寸最大達到晶圓的尺寸。
[0013]進一步的，所述步驟(3)中移動后光斑與移動前的光斑的1/3面積相重疊。
[0014]進一步的，所述步驟(4)中通過機械方式或者非接觸吹氣方式將玻璃載片取下。
[0015]進一步的，所述鍵合晶圓貼在具有切割框架的切割膜上。
[0016]進一步的，所述步驟(2)中方形光斑的長度為100?320μπι，寬度為10?ΙΟΟμπι;灰化時間為20秒?5分鐘。
[0017]本發(fā)明通過引進大尺寸的方形激光光斑輸出技術于器件晶圓與玻璃載片的整面拆鍵合工藝，解決了現(xiàn)有臨時鍵合及拆鍵合工藝中的傳統(tǒng)化學浸泡方式存在的工藝時間長，維護成本高的缺點，有效克服了使用大量化學藥劑的缺點。另一方面，由于該特殊激光調(diào)制整形技術的處理，可以實現(xiàn)最大速度的晶圓產(chǎn)出，所以在成本上也具有較大優(yōu)點。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中:
圖1為本發(fā)明所述實現(xiàn)鍵合晶圓分離的納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)的示意圖。
[0019]圖2為通過高斯激光調(diào)制系統(tǒng)產(chǎn)生方形光斑的示意圖。
[0020]圖3?圖5為鍵合晶圓分離的過程示意圖，其中，
圖3為納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)照射晶圓的示意圖。
[0021]圖4為取走晶圓上玻璃片的示意圖。
[0022]圖5為清洗晶圓表面后的不意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合具體附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0024]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施例，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0025]其次，本發(fā)明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實施制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明所述納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)，用于放置鍵合晶圓I并將鍵合晶圓I進行真空吸附的承載平臺2，在承載平臺2上方設置激光發(fā)生器3，在激光發(fā)生器3的激光輸出端設置將高斯激光束整形成方形光斑的光束整形鏡4，方形光斑由激光輸出端5輸出照射在承載平臺2上的鍵合晶圓I上。
[0027]為了調(diào)節(jié)方形光班照射時的聚焦深度，所述激光發(fā)生器3或承載平臺2與XYZ移動裝置連接(圖中未示出)，以實現(xiàn)激光發(fā)生器3和承載平臺2之間相對XYZ三個方向的調(diào)節(jié)。
[0028]本發(fā)明所述鍵合晶圓分離的方法，包括以下步驟:
(1)如圖1、圖3所示，鍵合晶圓I通過真空吸附固定在承載平臺2上;鍵合晶圓I包括器件晶圓11以及依次設置于器件晶圓11表面的粘結層12、釋放層13和玻璃載片14，釋放層13的厚度為50nm，粘結層12的厚度為30μπι;
(2)激光發(fā)生器3發(fā)出高斯激光束，通過光束整形鏡4調(diào)制產(chǎn)生方形光斑，光斑的尺寸最大可以達到晶圓的尺寸，一般長度為100?320μπι，寬度為10?ΙΟΟμπι;通過XYZ移動系統(tǒng)調(diào)節(jié)，將方形光斑的激光束聚焦透過玻璃載片14至釋放層13，將釋放層13進行灰化，灰化時間為20秒?5分鐘，保證粘結層無損傷12 ；所述激光發(fā)生器3的單脈沖范圍為5nm?150nm，單脈沖能量在O?200yJ范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；
(3)通過XYZ移動系統(tǒng)調(diào)節(jié)激光發(fā)生器3或承載平臺2的相對位置，使方形光斑照射在鍵合晶圓上的位置移動后進行灰化，移動后光斑與移動前的光斑的1/3面積相重疊;依此順序移動光斑以實現(xiàn)鍵合晶圓整面的激光照射；
采用該步驟的原因主要在于調(diào)制后的方形光斑能量分為三個區(qū)域，中間區(qū)域能量較高，兩邊區(qū)域能量較低，約為中間區(qū)域能量的一半；
(4)經(jīng)上述步驟激光照射灰化后，通過機械方式或者非接觸吹氣方式將玻璃載片14取下，實現(xiàn)玻璃載片14與器件晶圓11分離的效果，如圖4所示;所述非接觸吹氣方式指的是通過一個或多個噴出氣體的裝置來實現(xiàn)分離；
(5)如圖5所示，清洗器件晶圓11表面，回收玻璃載片14;上述鍵合晶圓可以貼在具有切割框架的切割膜上，這樣拆鍵合清洗去膠后可以直接進入切割工序。
[0029]本發(fā)明采用ZoneBOND技術將器件晶圓和載片晶圓利用臨時鍵合膠進行鍵合，采用激光裝置將器件晶圓和載片晶圓組成的臨時鍵合體外圈起粘結作用的臨時鍵合膠進行去除，再將載片晶圓剝離，從而實現(xiàn)臨時鍵合及拆鍵合的制作工藝。本發(fā)明解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)薄器件晶圓拆鍵合前處理使用化學浸泡耗時長、產(chǎn)率低以及不環(huán)保等問題，其臨時鍵合及拆鍵合工藝簡單、產(chǎn)率高且環(huán)保，有效地完成了三維封裝的互連結構。
[0030]本發(fā)明是應用特殊納秒固態(tài)激光調(diào)制整形技術將鍵合晶圓中的玻璃與鍵合膠間的聚合物灰化，然后通過一定的外力將玻璃取下，從而實現(xiàn)玻璃與晶圓分離的效果。通過本發(fā)明的納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有化學試劑邊緣去膠工藝時間長的缺點；同時因為拆分過程中沒有化學藥劑的使用，工藝的環(huán)保性能較高；另一方面，由于該特殊激光調(diào)制整形技術的處理，可以實現(xiàn)最大速度的晶圓產(chǎn)出，所以在成本上也具有較大優(yōu)點。
[0031]本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)鍵合晶圓分離的納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)。本發(fā)明通過引進大尺寸的方形激光光斑輸出技術于器件晶圓與玻璃載片的整面拆鍵合工藝，解決了現(xiàn)有臨時鍵合及拆鍵合工藝中的傳統(tǒng)化學浸泡方式存在的工藝時間長，維護成本高的缺點，有效克服了使用大量化學藥劑的缺點。另一方面，由于該特殊激光調(diào)制整形技術的處理，可以實現(xiàn)最大速度的晶圓產(chǎn)出，所以在成本上也具有較大優(yōu)點。
[0032]應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)，其特征是:包括用于放置鍵合晶圓(I)并將鍵合晶圓(I)進行真空吸附的承載平臺(2)，在承載平臺(2)上方設置激光發(fā)生器(3)，在激光發(fā)生器(3 )的激光輸出端設置將高斯激光束整形成方形光斑的光束整形鏡(4 )，方形光斑由激光輸出端(5)輸出照射在承載平臺(2)上的鍵合晶圓(I)上。2.如權利要求1所述的納秒固態(tài)激光調(diào)制系統(tǒng)，其特征是:所述激光發(fā)生器(3)或承載平臺(2)與XYZ移動裝置連接。3.一種鍵合晶圓分離的方法，其特征是，包括以下步驟: (1)鍵合晶圓(I)放置在承載平臺(2)上;所述鍵合晶圓(I)包括器件晶圓(11)以及依次設置于器件晶圓(11)表面的粘結層(12)、釋放層(13)和玻璃載片(14); (2)激光發(fā)生器(3)發(fā)出高斯激光束，通過光束整形鏡(4)調(diào)制產(chǎn)生方形光斑;移動激光發(fā)生器(3)或承載平臺(2)使方形光斑的激光束聚焦透過玻璃載片(14)至釋放層(13)，將釋放層(13)進行灰化，并保證粘結層無損傷(12); (3)調(diào)節(jié)激光發(fā)生器(3)和承載平臺(2)的相對位置，使方形光斑照射在鍵合晶圓上的位置發(fā)生移動后進行灰化，移動后光斑與移動前的光斑部分面積相重疊;依此順序移動光斑以實現(xiàn)鍵合晶圓整面的激光照射； (4)經(jīng)上述步驟激光照射灰化后，將玻璃載片(14)取下。4.如權利要求3所述的鍵合晶圓分離的方法，其特征是:所述鍵合晶圓(I)通過真空吸附固定在承載平臺(2)上。5.如權利要求3所述的鍵合晶圓分離的方法，其特征是:所述光斑的最大尺寸最大達到晶圓的尺寸。6.如權利要求3所述的鍵合晶圓分離的方法，其特征是:所述步驟(3)中移動后光斑與移動前的光斑的1/3面積相重疊。7.如權利要求3所述的鍵合晶圓分離的方法，其特征是:所述步驟(4)中通過機械方式或者非接觸吹氣方式將玻璃載片(14)取下。8.如權利要求3所述的鍵合晶圓分離的方法，其特征是:所述鍵合晶圓貼在具有切割框架的切割膜上。9.如權利要求3所述的鍵合晶圓分離的方法，其特征是:所述步驟(2)中方形光斑的長度為100?320μπι，寬度為10?ΙΟΟμπι;灰化時間為20秒?5分鐘。
【文檔編號】H01L21/683GK105977194SQ201610514349
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】姜峰, 林挺宇, 李昭強
【申請人】華進半導體封裝先導技術研發(fā)中心有限公司