Gelişmiş wafer düzeyinde ambalajlama ve arka tarafta işleme, geçici yapıştırma ve yapıştırmayı destekleyici bir adımdan verim kritik bir süreç modülüne dönüştürdü.

Aygıt levhaları 30 ‰ 100 μm'ye ve bazı durumlarda 30 μm'den daha aşağıya incelendiğinde, silikonun mekanik bütünlüğü temelde değişir.wafer daha az sert bir substrat ve daha çok esnek bir membran gibi davranırHerhangi bir aşırı ısı yükü, mekanik kesme veya düzensiz gerginlik, doğrudan aşağıdakilere yol açabilir:

• Wafer yarısı ve yayı

• Mikro kırılma ve kırılma

• Metal delaminasyonu

• Düşük k dielektriklere ve Cu bağlantılarına hasar

Bu bağlamda, lazer çözme, yüksek kaliteli gelişmiş ambalajlar için en kontrollü ve düşük stresli ayırma tekniklerinden biri olarak ortaya çıktı.

1Lazer İletişimden Kurtarma Temel Konseptisi

Lazer bağlantıların kaldırılmasının belirleyici özelliği, uzaysal olarak seçici enerji dağıtımıdır.

Tüm wafer yığınına enerji veya kuvvet uygulanan termal, kimyasal veya mekanik debonding'in aksine, lazer debonding, enerji deposunu önceden tanımlanmış bir yüzey bölgesine sınırlandırır.

Bu kavram üç temel şartta bulunur:

1. Lazer şeffaf bir taşıyıcı levha

   • Tipik olarak cam, erimiş silikon veya şeffaf seramik

2. Lazerle tepki veren geçici birleştirme katmanı

   • Absorba edici, foto-reaktif veya faz değişimi yapıştırıcı

3. Taşıyıcı tarafından lazer ışınlaması

   • Cihaz wafer asla doğrudan lazer ışın maruz

Pratik olarak, lazer taşıyıcıdan geçer, yalnızca bağlama tabakası veya bağlama arayüzü ile etkileşime girer ve cihaz waferini doğrudan ısıtmadan veya stres altına almadan ayrımı başlatır.

2. Tipik Lazer Bağlantı Dışı İşlem Akışı

Örnek olarak bir cam taşıyıcı kullanılarak, standart bir süreç akışı şöyle:

1. Geçici Bağlama

   • Bir lazer serbest bırakma yapıştırıcısı kullanarak şeffaf bir taşıyıcıya yapıştırılmış cihaz wafer

   • Düşük bağlanma gerginliği ve iyi düzlük

2. Wafer inceltme

   • Geri öğütme ve CMP

   • Son kalınlığı genellikle 20 ̊50 μm

3. Arka tarafta işleme

   • TSV oluşumu

   • Yeniden dağıtım katmanları (RDL)

   • Arka tarafta metalleşme

   • Temizlik, kazım ve depolama

4. Lazerle Bağlantıyı Kaldırma

   • Taşıyıcı tarafından lazer taramaları

   • Enerji yapışkan katmanda veya ara yüzünde depolanır.

5. Wafer Ayrımcılığı

   • Yapışkanlık gücü çöküyor.

   • Aygıt wafer, dış kuvvetin minimum veya hiç olmadığı bir şekilde ayrılır

6. Borç sonrası temizlik

   • Gerekirse kalıntı yapıştırıcıyı çıkarmak

3Lazer İletişimden Dönüştürmenin Fiziksel ve Kimyasal Mekanizmleri

Lazer çözme tek bir mekanizma tarafından yönetilmez. Yapıştırıcı kimyasına, lazer dalga boyuna ve darbe parametrelerine bağlı olarak, birkaç mekanizma bağımsız olarak veya eşzamanlı olarak çalışabilir.

3.1 Fotootermal Bağlantı Dönüşümü

Fototermal bağlanma, üretim ortamlarında en yaygın olarak kabul edilen mekanizmadır.

• Yapıştırıcı yapıştırıcı lazer enerjisini güçlü bir şekilde emer

• Yerelleştirilmiş, geçici ısıtma arayüzünde oluşur

• Polimer zincirleri termal parçalanmaya veya karbonlaşmaya maruz kalır.

• Yapışkanlık gücü hızla azalır

Ana özellikler:

• Enerji mikrometre ölçeğinde bölgelere sınırlıdır.

• Isıtma süresi son derece kısa (ns μ s)

• Küresel wafer sıcaklık artışı önemsiz

3.2 Foto-kimyasal Bağ Kırılma

Bazı gelişmiş yapıştırıcılar, belirli lazer dalga boylarında (genellikle UV) doğrudan fotokimyasal reaksiyonlara maruz kalmak üzere tasarlanmıştır.

• Lazer fotonları polimer omurilik bağlarını kırar.

• Moleküler ağ çöküyor.

• Yapıştırıcı yapısal bütünlüğünü kaybeder.

Bu mekanizma, daha az sıcaklık artışına ve daha fazla kimyasal bağ parçalanmasına dayanır ve özellikle şunlar için uygundur:

• Ultra ince waferler

• Sıcaklığa duyarlı cihaz yapıları

3.3 Yüzeyin Arasındaki Ablasyon ve Mikro Basınç Serbestleştirme

Daha yüksek enerji yoğunluklarında, lazer ışınlaması aşağıdakileri tetikleyebilir:

• Yerel ablasyon veya hızlı gaz oluşumu

• Karşılıkta mikro ölçekli basınç üretimi

• Gümrük alanı boyunca tekdüze ayrılma

Uygun şekilde kontrol edildiğinde, bu mekanizma felaket bir delaminasyon yerine düz ve nazik bir ayrım cephesi üretir.

4Lazer İletişimden Kurtarmanın Avantajları

Sıcak, kimyasal ve mekanik çözme teknikleriyle karşılaştırıldığında, lazer çözme birkaç belirleyici avantaj sunar.

4.1 Çok Düşük Mekanik Gerginlik

• Kaydırma yok.

• Kırılmak yok.

• En az dış kuvvet

Bu, lazer çözme işlemini özellikle 50 μm'den daha ince vafeler için uygun kılar.

4.2 Minimum Isı Etkilenen Bölge (HAZ)

• Enerji birikimi yerel ve geçicidir.

• Aygıt levhası önemsiz bir ısı yükü yaşar

• Cu bağlantıları ve düşük k maddeleri için güvenli

4.3 Yüksek süreç kontrol edilebilirliği

• Lazer dalga uzunluğu, darbeler enerjisi, tekrarlama hızı ve tarama modeli programlanabilir

• 300 mm'lik levhalar arasında eşitlik elde edilebilir

• Mükemmel tekrar edilebilirlik

4.4 Temiz Ayrım ve Yüksek Üretim

• Solvent kirliliği yok

• Kalan yapışkan ince ve kontrol edilebilir

• Borç sonrası basitleştirilmiş temizlik

5Mühendislik kısıtlamaları ve sınırlamaları

Avantajlarına rağmen, lazer çözme evrensel olarak uygulanabilir değildir.

Ana kısıtlamalar şunlardır:

• Şeffaf taşıyıcı levhalar için gereklilik

• Yapıştırıcılar lazerle uyumlu olmalıdır.

• Daha yüksek sermaye maliyeti ve sistem karmaşıklığı

• Lazer parametreleri ve yapıştırıcı kimyası arasında zorunlu sıkı entegrasyon

Sonuç olarak, lazer çözme genellikle maliyet odaklı eski süreçlerden ziyade yüksek değerli, verime duyarlı uygulamalarda kullanılır.

6. Uygulama Alanları

Lazerle bağlantı koparmak yaygın olarak şunlarda kullanılır:

• Gelişmiş mantıksal paketleme

• 3 boyutlu IC ve TSV entegrasyonu

• Heterogen entegrasyon

• Yüksek bant genişliği belleği (HBM)

• Yapay zeka ve yüksek performanslı bilgisayar cihazları

7Teknoloji Eğilimleri ve Görünümleri

Wafer kalınlığı azalmaya ve entegrasyon yoğunluğu artmaya devam ettikçe, debinding ikincil bir işlemden birincil verim belirleyicisine geçiyor.

Mevcut eğilimler şunları gösteriyor:

• Mekanik → termal → lazer silme işleminden göç

• Yapıştırıcı kimyasalının artışlı ortak tasarımı × lazer fiziği × taşıyıcı malzemeler

• Lazerle bağlanma çözümü ultra ince vafeler için varsayılan çözüm haline geliyor

8. Özet

Lazer çözme yapıştırıcıyı çıkarmakla ilgili değil ayrımın nerede ve nasıl gerçekleştiğini kontrol etmekle ilgilidir.

Gelişmiş ambalajlamalarda, gerçek zorluk artık waferleri birbirine yapıştırmak değil, onları temiz, nazik ve tam olarak amaçlanan ara yüzünde ayırmaktır.

Lazerle bağlantı kesme, bu zorluğa en ince çözümlerden birini temsil ediyor. Malzeme bilimi, optik ve süreç mühendisliğini tek ve zarif bir adımda birleştiriyor.