書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：3D集成微系統(tǒng)臨時(shí)鍵合系統(tǒng)

編號(hào)：JFKJ-21-343

作者：炬豐科技

簡(jiǎn)介

? 臨時(shí)鍵合對(duì)于 3D 堆疊和薄晶圓處理很重要，不同臨時(shí)鍵合材料的結(jié)果分析。器件晶圓和承載晶圓之間的臨時(shí)鍵合使用一種特殊的聚合物材料作為中間層將兩個(gè)晶圓鍵合在一起，然后器件晶圓的承載晶圓支撐在器件晶圓減薄等過程中完成，為此技術(shù) 3D 集成廣泛應(yīng)用于微系統(tǒng)，例如多晶片永久堆疊。在永久堆疊之后，器件晶片和承載晶片之間的臨時(shí)鍵合將被釋放。承載晶片表面的聚合物鍵合層通過化學(xué)方法去除。高分子材料和設(shè)備的臨時(shí)粘合必須與設(shè)備制造中的后期工藝完全兼容，例如，脫粘溫度最好低于200℃，要求臨時(shí)材料具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，臨時(shí)粘合還要求有足夠的粘接強(qiáng)度和較低的粘接應(yīng)力。工藝完成后，臨時(shí)粘合材料必須能夠通過激光、熱或化學(xué)蝕刻的方法去除，易于脫粘和表面清潔。臨時(shí)鍵合的基本流程如圖1所示，第一步是在承載晶片表面旋涂臨時(shí)材料，在某些情況下也可以在器件上涂覆臨時(shí)鍵合材料，然后在60℃下處理臨時(shí)鍵合材料。

臨時(shí)粘接材料

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? 研究應(yīng)用于三維一體化臨時(shí)粘合脫粘材料系統(tǒng)的應(yīng)用解決方案。臨時(shí)粘接是三維一體化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，有很多材料和設(shè)備供應(yīng)商提供臨時(shí)粘接材料和設(shè)備的批量生產(chǎn)。臨時(shí)鍵合材料最終需要去除輔助晶片，因此必須使用可生物降解的聚合物材料作為臨時(shí)鍵合材料。臨時(shí)粘合材料的熱塑性和熱固性對(duì)粘合和脫粘性能有顯著影響，熱固性臨時(shí)粘合材料的特點(diǎn)是受熱后交聯(lián)，不能再通過加熱裂解或軟化。

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由于臨時(shí)鍵合強(qiáng)度高，器件晶圓與載體的間隙（臨時(shí)鍵合層的厚度）很小，再加上材料兼容性和溫度的限制，如何去除臨時(shí)鍵合材料來實(shí)現(xiàn)脫粘是主要的難點(diǎn)，不同的臨時(shí)粘合材料的去除方法不同。本項(xiàng)目擬采用HT10.10臨時(shí)鍵合材料，通過臨時(shí)鍵合材料加熱軟化，利用邊緣開口（剝離）或橫向通道實(shí)現(xiàn)器件晶圓與載玻片的分離。旋涂后，需要烘烤薄膜并去除溶劑。烘烤前的過程一般在120～180℃，3～5min。干燥前的溫度對(duì)粘接參數(shù)和粘接質(zhì)量有很大的影響。同時(shí)烘烤前的溫度越高，粘接溫度越高。

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細(xì)化工藝

? 減薄工藝主要是通過去除基板材料來實(shí)現(xiàn)精確的厚度，在集成電路上對(duì)基板進(jìn)行減薄工藝只是為了芯片封裝的需要。但是對(duì)于微系統(tǒng)，3D堆疊高度要求中介層厚度從幾微米擴(kuò)展到幾百微米，對(duì)于微波和射頻器件信號(hào)傳輸，中介層厚度要求精確到小于1μm，因此，對(duì)于不同器件層的厚度需要非常精確的納米減薄工藝。在這種3D集成中，中介層厚度一般小于100μm，需要使用承載晶圓處理減薄中介層，因此，中介層減薄工藝的第一步是將器件晶圓臨時(shí)鍵合到承載晶圓上。機(jī)械研磨包括粗研磨和細(xì)研磨兩個(gè)步驟。