楊智仁、沈治丞、李政穎 / 工研院材化所
隨著5G、人工智慧(AI)與高效能運算等應用快速發展，先進封裝朝向高密度異質整合與超薄化演進，使暫時鍵結與解鍵結(TBDB)技術成為晶圓背面製程的關鍵環節。本文說明TBDB在先進封裝中的技術背景與市場趨勢，並聚焦雷射TBDB製程之發展現況。進一步介紹單層型雷射暫時鍵結材料與355 nm雷射解離技術，以及其於超薄晶圓與大尺寸載體製程中的應用潛力。結果顯示，單層型雷射TBDB技術具備低損傷、高製程相容性與量產可行性，對未來先進封裝發展具關鍵影響。
【內文精選】
TBDB技術現況
在熱剝離和化學溶解臨時鍵結製程中，通常只需將一種黏合劑塗佈於裝置晶圓或載體基板上即可。然而，機械剝離和雷射燒蝕臨時鍵結製程通常還需要配合使用脫模材料，以便後續更輕鬆地剝離裝置晶圓。首先，將臨時鍵結黏合劑旋塗到載體基板上。透過軟烘烤去除溶劑後，在真空或紫外光照射下，透過熱壓將載體晶圓鍵結到裝置基板上，再藉由超音波掃描顯微鏡和薄膜厚度計等適當方法來檢查鍵結品質。然後，對鍵結後的晶圓對進行一系列背面製程處理，例如背面研磨、光刻、蝕刻、鈍化、濺鍍、電鍍、回流焊接和切割等。最後，將減薄後的裝置晶圓進行剝離製程分離載體基板。目前商業化的解黏技術主要包括熱滑移解黏(Theraml Slide)、化學溶解(Chemical Dissolution)、機械剝離(Mechanical Peel-off)和雷射剝離(Laser Liftoff)，如圖三。
圖三、商業化之四種TBDB技術
雷射TBDB製程與相關設備
未來趨勢之單層型雷射TBDB製程如圖七所示。首先，將暫時性鍵結材料(Temporary Bonding Adhesive; TBA)以旋塗(Spin Coating)方式塗佈於玻璃載體上，並經烘乾以移除溶劑。隨後在真空環境下將塗覆TBA的玻璃載體與晶圓進行熱壓貼合。待完成晶圓背面研磨(Grinding)減薄等後續製程後，以355 nm雷射照射使 TBA解離，使載體與晶圓的分離。最後再進行晶圓清洗(Clean)完成製程。
圖七、單層型雷射TBDB流程圖
目前工研院材化所已建置完成TBDB製程所需之關鍵設備與量測儀器，其流程與對應設備如圖八所示。製程設備部分包括：可支援12吋的Spin Coater、熱風循環烘箱、真空熱壓機、 355 nm雷射解膠機（勤友科技）以及12吋晶圓清洗槽。其中，真空熱壓機的最大有效面積達600 mm × 600 mm，355 nm雷射解膠機有效面積為500 mm × 500 mm，可充分因應未來3.5代CoWoP (Chipon-Wafer-on-PCB)製程的生產需求---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》472期，更多資料請見下方附檔。