CN105023850B - 全反射激光拆键合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全反射激光拆键合方法，其包括如下步骤：步骤S1、提供待拆键合的临时键合体，并将所述临时键合体置于拆解液体内；步骤S2、利用激光器扫描位于拆解液体内的载片晶圆，所述激光器的激光光线在载片晶圆与牺牲层间处于全反射状态，以利用全反射的激光光线去除所述牺牲层；步骤S3、去除载片晶圆，以得到正面仅有键合胶层的器件晶圆，并将所述器件晶圆从拆解液体中取出；步骤S4、去除上述器件晶圆上的键合胶层，以得到所需拆键合后的器件晶圆。本发明操作方便，能有效降低超薄的器件晶圆在拆解分离过程中的碎片风险，适应范围广，安全可靠。

Description

全反射激光拆键合方法

技术领域

本发明涉及一种工艺方法，尤其是一种全反射激光拆键合方法，属于拆键合的技术领域。

背景技术

随着人们对电子产品的要求向小型化、多功能、环保型等方向的发展，人们努力寻求将电子系统越做越小、集成度越来越高、功能越做越多越来越强，因此，具有高的封装密度的2.5D封装及3D封装受到广泛的关注。

在2.5D封装中，利用临时键合技术实现载片晶圆和器件晶圆的键合。临时键合技术具有如下优势：首先，载片晶圆为薄的器件晶圆提供了机械上的支持保护，这样就可以通过标准器件晶圆制造厂的设备来进行晶圆背面工艺（减薄、刻蚀、电镀等工艺）。对于超薄的器件晶圆，可以实现器件晶圆级的工艺处理。因此，通过临时键合技术，利用器件晶圆厂的每台设备都能够处理薄的器件晶圆，而无需重新改装设备，而且不需特殊的终止受动器、夹具或器件晶圆盒。

临时键合技术解决了薄的器件晶圆的拿持和工艺过程中的碎片问题，但是由于晶圆分离时的很多不稳定性因素，在晶圆分离时也存在着很大的碎片风险。目前晶圆分离的介质处理方式有激光处理、热处理和Zone-BOND等方式，但是都存在一定的缺陷。激光处理受限于载片晶圆必须是玻璃，所以使用场合有限；热处理因为加热使临时键合体产生一定的翘曲以及一定的热预算考虑，而被很多厂商冷落；Zone-BOND技术是目前较受欢迎的，但是缺点是拆键合前的预浸泡很长，从而影响了产率而不能实现量产。下面是部分相关专利介绍：

在美国专利US 8267,143 B2中提到，用激光处理使介质粘性降低后，然后利用向上的机械力将辅助物和晶圆分离。在美国专利US 2012/0234 407 A1中提到，在降低介质粘性后，利用辅助物和产品晶圆相对的旋转以及向上的拉力，将辅助物和晶圆分离。

但是由于减薄后的器件晶圆自身机械强度很低，无法承受晶圆分离过程中的粘性，使得器件晶圆分离碎片风险一直无法有效解决，而且随着器件晶圆减薄厚度的降低，拆键合面临的问题更多。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种全反射激光拆键合方法，其操作方便，能有效降低超薄的器件晶圆在拆解分离过程中的碎片风险，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，一种全反射激光拆键合方法，所述拆键合方法包括如下步骤：

步骤S1、提供待拆键合的临时键合体，并将所述临时键合体置于拆解液体内；所述临时键合体包括器件晶圆以及位于所述器件晶圆上方的载片晶圆，所述载片晶圆通过牺牲层以及键合胶层键合在器件晶圆的正面；

步骤S2、利用激光器扫描位于拆解液体内的载片晶圆，所述激光器的激光光线在载片晶圆与牺牲层间处于全反射状态，以利用全反射的激光光线去除所述牺牲层；

步骤S3、去除载片晶圆，以得到正面仅有键合胶层的器件晶圆，并将所述器件晶圆从拆解液体中取出；

步骤S4、去除上述器件晶圆上的键合胶层，以得到所需拆键合后的器件晶圆。

所述临时键合体还包括拆键合膜，器件晶圆的背面支撑在所述拆键合膜上。

所述拆解液体包括水，激光器射出的激光光线的波长为248nm、308nm或355nm。

所述载片晶圆包括玻璃晶圆，载片晶圆的热膨胀系数与器件晶圆的热膨胀系数相匹配。

所述激光光线与载片晶圆表面的入射角为

其中，为牺牲层的折射率，为拆解液体的折射率，拆解液体的折射率大于牺牲层的折射率，且载片晶圆的折射率大于牺牲层的折射率。

所述牺牲层的厚度为5nm~2μm，键合胶层的厚度为5μm~100μm。

本发明的优点：将临时键合体置于拆解液体中，利用全反射产生的衰逝波去除牺牲层，去除牺牲层后能直接去除载片晶圆以及键合胶层，实现拆键合的目的，操作方便，能有效降低超薄的器件晶圆在拆解分离过程中的碎片风险，适应范围广，安全可靠。

附图说明

图1~图5为本发明具体实施工艺步骤图，其中

图1为本发明的临时键合体的示意图。

图2为本发明临时键合体置于拆解溶液中且激光器也位于拆解溶液中的示意图。

图3为本发明临时键合体置于拆解溶液中且激光器位于拆解溶液外的示意图。

图4为本发明去除载片晶圆后的剖视图。

图5为本发明去除键合胶层后的剖视图。

附图标记说明：1-载片晶圆、2-牺牲层、3-键合胶层、4-器件晶圆、5-拆键合膜以及6-拆解液体。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1~图5所示：为了能有效降低超薄的器件晶圆在拆解分离过程中的碎片风险，本发明拆键合方法包括如下步骤：

步骤S1、提供待拆键合的临时键合体，并将所述临时键合体置于拆解液体6内；所述临时键合体包括器件晶圆4以及位于所述器件晶圆4上方的载片晶圆1，所述载片晶圆1通过牺牲层2以及键合胶层3键合在器件晶圆4的正面；

如图1所示，一般实施时，临时键合体还包括拆键合膜5，器件晶圆4的背面支撑在所述拆键合膜5上，通过拆键合膜5能实现对器件晶圆4的有效保护。所述载片晶圆1可以为玻璃晶圆，且载片晶圆1的热膨胀系数（CTE）与器件晶圆4的热膨胀系数相匹配。牺牲层2的厚度为5nm-2μm，所述键合胶层3厚度为5μm -100μm。

步骤S2、利用激光器扫描位于拆解液体6内的载片晶圆1，所述激光器的激光光线在载片晶圆1与牺牲层2间处于全反射状态，以利用全反射的激光光线去除所述牺牲层2；

所述拆解液体6包括水，拆解液体6也可以为其他溶液，拆解液体6的温度常温即可。临时键合体浸没在拆解液体6内，激光器可以位于拆解液体6外，如图3所示，当然，激光器也可以位于拆解液体6内，如图2所示；当激光器位于拆解液体6外时，可以在拆解液体6中设置导光装置，以使得激光器射出的激光光线能以所需的入射角度进入载片晶圆1。

激光器射出的激光光线的波长为248nm、308nm或355nm。载片晶圆1的折射率为，牺牲层2的折射率为，拆解液体6的折射率为。为了实现激光光线在载片晶圆1与牺牲层2相接触的界面实现全反射，拆解液体6的折射率大于牺牲层2的折射率为，载片晶圆1的折射率为也大于牺牲层2的折射率。当激光光线在载片晶圆1与牺牲层2相接触的界面全反射时，利用全反射产生的衰逝波去除牺牲层2，达到拆键合的效果，所述衰逝波在牺牲层2的影响深度约为激光光波波长。为实现全反射，所述激光光线与载片晶圆1表面的入射角为。

进一步地，激光全反射界面同样可以在牺牲层2与键合胶胶层3间的接触界面，则所述拆解液体6折射率大于键合胶层3折射率，牺牲层2折射率大于键合胶层3折射率。

步骤S3、去除载片晶圆1，以得到正面仅有键合胶层3的器件晶圆4，并将所述器件晶圆4从拆解液体6中取出；

如图4所示，在去除载片晶圆1与键合胶层3后的牺牲层2后，可以通过器械将载片晶圆1移除，以得到正面仅有键合胶层3的器件晶圆4。将器件晶圆4从拆解液体6中取出，以便进行后续的去除键合胶层3的步骤。

步骤S4、去除上述器件晶圆4上的键合胶层3，以得到所需拆键合后的器件晶圆4。

如图5所示，可以采用常规的去胶溶液去除键合胶层3，去除键合胶层3的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。在去除键合胶层3后，得到器件晶圆4以及拆键合膜5的结构，实现对临时键合体的拆键合目的。

Claims (4)

1.一种全反射激光拆键合方法，其特征是，所述拆键合方法包括如下步骤：

步骤S1、提供待拆键合的临时键合体，并将所述临时键合体置于拆解液体（6）内；所述临时键合体包括器件晶圆（4）以及位于所述器件晶圆（4）上方的载片晶圆（1），所述载片晶圆（1）通过牺牲层（2）以及键合胶层（3）键合在器件晶圆（4）的正面；

步骤S2、利用激光器扫描位于拆解液体（6）内的载片晶圆（1），所述激光器的激光光线在载片晶圆（1）与牺牲层（2）间处于全反射状态，以利用全反射的激光光线去除所述牺牲层（2）；

步骤S3、去除载片晶圆（1），以得到正面仅有键合胶层（3）的器件晶圆（4），并将所述器件晶圆（4）从拆解液体（6）中取出；

步骤S4、去除上述器件晶圆（4）上的键合胶层（3），以得到所需拆键合后的器件晶圆（4）；

所述临时键合体还包括拆键合膜（5），器件晶圆（4）的背面支撑在所述拆键合膜（5）上；

所述激光光线与载片晶圆（1）表面的入射角为

其中，为牺牲层（2）的折射率，为拆解液体（6）的折射率，拆解液体（6）的折射率大于牺牲层（2）的折射率，且载片晶圆（1）的折射率大于牺牲层（2）的折射率。

2.根据权利要求1所述的全反射激光拆键合方法，其特征是：所述拆解液体（6）包括水，激光器射出的激光光线的波长为248nm、308nm或355nm。

3.根据权利要求1所述的全反射激光拆键合方法，其特征是：所述载片晶圆（1）包括玻璃晶圆，载片晶圆（1）的热膨胀系数与器件晶圆（4）的热膨胀系数相匹配。

4.根据权利要求1所述的全反射激光拆键合方法，其特征是：所述牺牲层（2）的厚度为5nm~2μm，键合胶层（3）的厚度为5μm~100μm。