MEMS và quy trình đóng gói cảm biến có thể yêu cầu xử lý và xử lý các tấm bán dẫn siêu mỏng.Các hệ thống xử lý wafer mỏng khác nhau yêu cầu một công cụ xử lý đặc biệt như wafer vận chuyển (hoặc wafer hỗ trợ) đã được thiết lập trên thị trường.Bằng cách liên kết tạm thời tấm wafer thiết bị với wafer của nhà cung cấp dịch vụ, nó có thể được xử lý và xử lý một cách an toàn.Tùy thuộc vào kỹ thuật liên kết tạm thời và loại bỏ liên kết, có các yêu cầu khác nhau đối với tấm sóng mang.Bài viết này trình bày chi tiết các yêu cầu đối với bánh xốp vận chuyển như một công cụ xử lý cần thiết cho công nghệ đóng gói cấp bánh xốp 3D.

Giới thiệu

Hiện đang có quá trình giảm độ dày tấm wafer trong ngành công nghiệp MEMS và chất bán dẫn.Điều này là do nhu cầu của thị trường đối với các thiết bị nhỏ hơn có nhiều chức năng hơn với chi phí giảm;và đối với điều này, kích thước gói nhỏ hơn cần được thực hiện.Chủ yếu là các ứng dụng tiêu dùng chịu trách nhiệm cho xu hướng này, nhưng nhu cầu về kích thước gói nhỏ hơn cũng là do lợi thế kỹ thuật, chẳng hạn như hiệu suất điện tốt hơn hoặc cải thiện quản lý nhiệt.

Kích thước gói nhỏ hơn yêu cầu chất nền cực mỏng để tạo thiết bị.Các chất nền mỏng và siêu mỏng đó cũng cho phép đóng gói 3D các cảm biến như cảm biến hình ảnh kim loại-oxit-bán dẫn (CMOS) bổ sung và các loại khác.Sản xuất tấm mỏng với số lượng lớn đặt ra những yêu cầu thách thức đối với các công cụ xử lý và chế biến.

Do độ dày thấp, tấm mỏng dễ bị căng và vỡ.Sự cong vênh của các tấm wafer trong quá trình xử lý và chế biến gây ra giảm năng suất cao hoặc thậm chí có thể khiến bạn không thể xử lý các tấm wafer được nữa.Điều này có nghĩa là cần phải có một công nghệ xử lý wafer mỏng với độ linh hoạt cao về kích thước wafer và chất nền.Tấm mang cần phải có một số đặc tính nhất định, chẳng hạn như: độ bền cơ học;kháng hóa chất và nhiệt độ cao;dung sai cực kỳ thấp (thay đổi độ dày xuống đến 1 μm);và sự giãn nở nhiệt được điều chỉnh theo vật liệu được sử dụng, ví dụ, arsenide gali (GaAs), Indium phosphide (InP), silicon (Si) hoặc silicon carbide (SiC).Hơn nữa, các công cụ xử lý đôi khi cần phải phù hợp với các vật liệu như GaAs và Si, hoặc thậm chí tương thích với CMOS.

Các tấm đế cao cấp làm bằng thủy tinh, thạch anh hoặc silicon có thể đáp ứng các yêu cầu nói trên.Thủy tinh và thạch anh là những vật liệu tuyệt vời cho tấm sóng mang vì tính ổn định nhiệt và khả năng chống lại axit và các hóa chất khác.Có thể theo dõi liên kết và khử liên kết từ các tấm mang thủy tinh và thạch anh vì chúng trong suốt.Hơn nữa, tấm lót sàn thủy tinh có thể được làm sạch và tái sử dụng, do đó góp phần giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

Xử lý wafer mỏng

Trong các quy trình xử lý wafer mỏng, wafer của thiết bị được liên kết tạm thời với wafer mang cứng có độ chính xác cao bằng cách sử dụng chất kết dính dựa trên polyme.Quy trình chung cho liên kết tạm thời được trình bày trongHình 1.Sau khi xử lý và xử lý wafer thiết bị bằng các công cụ quy trình bán dẫn tiêu chuẩn, việc giải phóng (debonding) được thực hiện bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, cụ thể là hóa chất hòa tan chất kết dính, nhiệt làm giảm độ nhớt của chất kết dính hoặc laser làm giảm lực kết dính.

Phương pháp kết nợ — nhà cung cấp dịch vụ phù hợp cho các ứng dụng khác nhau

Trong các quy trình liên kết wafer tạm thời, wafer mang cần được lấy ra khỏi wafer thiết bị khi kết thúc quá trình xử lý.Tùy thuộc vào đặc tính của thiết bị và quy trình sử dụng, có các yêu cầu kỹ thuật khác nhau đối với tấm lót sàn.Các loại wafer mang khác nhau với các đặc tính đặc biệt cho các quá trình debonding thông thường được giải thích dưới đây.

Tấm nền nhà cung cấp dịch vụ phát hành laser

Trong quá trình debonding bằng laser, độ bền của chất kết dính bị giảm đi khi để nó tiếp xúc với ánh sáng laser (Hình 2).Phương pháp kết dính có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng.

Đối với các quá trình debonding bằng laser, cần có các tấm sóng mang có độ trong suốt cao để truyền bước sóng laser có liên quan.Các tấm thủy tinh hoặc tấm thạch anh được đánh bóng hai mặt có chất lượng bề mặt tuyệt vời và do đó đáp ứng các yêu cầu của quy trình xử lý bằng laser.Sau khi chiếu tia laser, tấm wafer của thiết bị có thể được tách ra khỏi tấm sóng mang.Cuối cùng, wafer vận chuyển cần được làm sạch và sau đó có thể được sử dụng lại nhiều lần.Phương pháp debonding bằng tia laser chủ yếu được sử dụng trong quy trình đóng gói cấp wafer quạt ra ngoài và quy trình đóng gói tiên tiến.

Tấm lót mang để giải phóng hóa chất

Ở đây, sự khử liên kết là do các hóa chất hòa tan chất kết dính sau quá trình xử lý (bao gồm cả việc làm mỏng) của tấm wafer thiết bị (hình 3).Tấm lót mang được đục lỗ để cho phép dung môi đi qua nó và tiếp xúc với chất kết dính.Những tấm sóng mang như vậy có thể được sản xuất bằng cách kết hợp một tấm kính trống với công nghệ tạo mẫu mới nhất và dung sai chặt chẽ.Để có thể phân phối hóa chất nhanh nhất có thể, cần có các lỗ cực nhỏ với mật độ lớn.Hơn 150.000 lỗ thông qua có kích thước bằng nhau có thể được tạo ra, tạo ra sự kết dính trơn tru và an toàn trong khi tấm vận chuyển chịu được các tác động cơ học.

Tấm sóng mang để giải phóng hóa chất có sẵn ở tổng độ dày thay đổi (TTV) thấp nhất là 1 micron và trong nhiều vật liệu thích ứng với hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính (CTE).Các tấm lót vận chuyển này có thể được tái sử dụng lên đến 50 lần.

Tấm lót nhà cung cấp để giải phóng nhiệt

Chất kết dính nhựa nhiệt dẻo được sử dụng để kết dính wafer thiết bị hoặc các chip đơn với wafer mang.Các chất kết dính này giảm độ nhớt ở nhiệt độ cao hơn (tức là từ 100 ° C), do đó khi trải qua quá trình gia nhiệt, tấm wafer của thiết bị có thể được cắt ra khỏi wafer mang (hinh 4).Để làm được điều này, cần có các tấm xốp vận chuyển không đục lỗ hoặc các tấm xốp vận chuyển có túi lõm.

Tấm lót của nhà cung cấp bộ điều hợp cho tính linh hoạt đặc biệt

Ngành công nghiệp bán dẫn và MEMS đang sản xuất các tấm wafer có đường kính ngày càng đa dạng.Tuy nhiên, thiết bị xử lý cần thiết cho các đường kính tấm hoặc kích thước bề mặt khác nhau không phải là giá cả phải chăng cho tất cả các công ty.Các tấm wafer của nhà cung cấp bộ điều hợp có các túi để giữ các tấm wafer có đường kính nhỏ hơn hoặc chất nền có kích thước nhỏ hơn và mang chúng trong suốt quá trình (hình 5).Điều này cho phép xử lý và xử lý nhiều loại wafer và kích thước chất nền khác nhau trên các thiết bị hiện có.

Tấm đế tiếp hợp là tấm thủy tinh hoặc tấm silicon đã qua xử lý bề mặt với (các) túi có hoa văn hoặc tấm silicon được liên kết vĩnh viễn với các vòng thủy tinh borosilicat đã được tạo hoa văn theo kích thước của chất nền.Các túi được tạo hình trên tấm wafer với đường kính ngoài cần thiết cho phép xử lý các tấm wafer và chất nền nhỏ hơn, ví dụ, tấm wafer 150 mm trên thiết bị 200 mm.Thậm chí nhiều chất nền nhỏ có thể được xử lý, ví dụ, bốn tấm xốp 76 mm trên tấm wafer mang 200 mm.

Các tùy chọn là:

• tấm lót thủy tinh có túi hoa văn;
• bánh xốp silicon có túi hoa văn;và
• tấm mang silicon được liên kết vĩnh viễn với các vòng thủy tinh.

Do các vật liệu được sử dụng, các tấm xốp mang này có thể được sử dụng ở nhiệt độ hoạt động lên đến 500 ° C.Ngoài ra, các lỗ hoặc rãnh có thể được thêm vào để cho phép sử dụng các tấm lót của bộ chuyển đổi với mâm nhiệt chân không.Đánh dấu duy nhất bằng mã phản hồi nhanh (QR) có thể được áp dụng để dễ dàng theo dõi.

Sự kết luận

Các tấm sóng mang làm bằng thủy tinh, thạch anh hoặc silicon là những công cụ cơ bản để đóng gói MEMS và cảm biến ở cấp độ wafer 3D.Plan Optik sản xuất tấm nền thủy tinh, thạch anh và silicon cao cấp cho nhiều quy trình liên quan đến MEMS và chất bán dẫn.Chúng có thể cung cấp, như đã nêu ở trên, khả năng chống hóa chất và nhiệt độ cao, dung sai đặc biệt thấp và độ giãn nở nhiệt được điều chỉnh cho phù hợp với silicon hoặc các vật liệu nền khác.Hơn nữa, các đặc tính bề mặt không dính hoặc dính có thể được kết hợp và chất lượng bề mặt tuyệt vời có thể đạt được thông qua đánh bóng hai mặt
.