由于新兴技术需要超薄器件晶圆，传统的去键合工艺可能会带来一些挑战。光子脱键合是一种创新的脱键合工艺，利用涂有无机金属离型层的载体，有助于将薄晶圆从载体基板上释放出来，而不会在光激活释放层时对精致的晶圆造成伤害。这种脱粘方法是需要更昂贵设备且损坏发生率更高的工艺的替代方案。在评估了一些传统的去键合工艺与光子去键合相比后，一些主要优势包括载流子重用、更低的运营成本、更少的维护设备和更高的吞吐量。
有许多不同的方法可以将减薄的晶圆与其临时载体基板分离，也称为去键合。该工艺的一个关键挑战是尽量减少对减薄晶圆的损坏。由于每种方法都有不同的脱键合机制，因此必须考虑应用、薄化晶圆的材料特性和下游工艺。五种最常见的脱键合方法是热滑移、机械脱键合、化学脱键合、激光脱键合和光子脱键合。
热滑轨
描述：热脱键合涉及使用热量软化减薄晶圆和载体基板之间的粘合剂。
机制：高温会导致粘合剂材料熔化或降解，从而促进薄型晶圆的分离。
应用：热脱粘对于对温度变化反应良好的粘合材料和不需要超薄器件基板的应用是有效的。
机械脱粘
描述：该过程涉及使用机械力将减薄的晶圆与载体基板分离。
机制：机械去键合方法可能包括使用机械刀片对键合对进行初始分离，以物理分离薄化晶圆。
应用：机械脱键合适用于能够承受最小物理应力而不会损坏的晶圆。
化学脱键
描述：在化学脱键合中，溶剂用于削弱减薄晶圆和载体基板之间的粘合力。
机制：这些化学物质要么降解粘合剂，要么诱发削弱粘合力的反应，从而更容易分离变薄的晶圆。
应用：化学脱键合通常用于器件晶圆未超薄时，可以采用批量方法进行脱模。
激光脱键合
描述：激光去键合利用激光能量选择性地烧蚀薄片与载体基板之间的粘合剂。
机制：激光聚焦在特定区域，产生局部能量以促进脱键合过程。
应用：激光剥离是一种首选的剥离方法，适用于基板在20μm以下被减薄的应用，并利用非常高的下游温度工艺，其中附着力和TTV控制很重要。
光子解键合
描述： 光子脱键合使用脉冲宽带光源，通过使用光吸收层作为无机金属释放层来对临时键合的晶圆对进行脱键合。
机制： 闪光灯在短时间内产生高强度的光脉冲，以促进脱粘。
应用： 光子去键合与小于 20 μm 的薄型器件晶圆兼容。对于可能有一些轻微的翘曲/翘曲的键合对，通常不会导致脱粘性能不足，因为它对离型层焦距变化的耐受性很高。这种脱模方法也不会对设备造成任何威胁或损坏，与激光脱键合相比，它是一个更具竞争力的选择，并且具有更快的吞吐量和更低的拥有成本。
光子解键合的主要优点
在五种解键合方法中，光子解键合在需要精度的工艺中被证明是最有利的，例如晶圆减薄和切割。有许多好处表明光子去键合是一种卓越的去键合方法。
更低的拥有成本
由于闪光灯比激光更经济，因此光子解键合的初始拥有成本低于激光解键合。此外，玻璃载体的可重复使用性抵消了一次性载体的成本。与其他解键合方法相比，光子去键合可以降低 30% 以上的拥有成本。
精度和控制
光子脱键通常涉及使用特定波长的光来靶向和破坏材料界面处的键。这种有针对性的方法可以精确控制脱粘过程，从而可能减少对敏感或易碎材料的损坏。
在翘曲晶圆上取得成功
如果晶圆是凹面或凸面的，光子去键合仍然被证明是成功的，因为发射在距离闪光灯头 10 毫米的地方是均匀的。
减少热损伤
一些激光脱键工艺会产生大量热量，这可能会对被加工的材料造成热损伤。光子脱键合可能利用波长或能量，从而减少发热，从而降低损坏组件的风险。
材料相容性
某些材料可能对特定波长的光有更好的反应。光子脱键合技术可以通过选择更适合相关材料的波长来优化，提高效率并最大限度地减少损坏。
选择性脱粘
光子技术可以针对材料堆栈中的特定层或界面进行微调，从而在不影响其他相邻层或组件的情况下进行选择性脱粘。
流程效率
根据应用的不同，与传统的激光剥离技术相比，光子剥离方法可能提供更快的加工时间或更高的吞吐量。
成功光子脱键合工艺的材料考虑因素
光子去键合是寻求降低成本，同时实现清洁去键合工艺的晶圆加工商的理想选择。它在晶圆尺寸方面的可扩展性、对翘曲基板的抵抗力和可调性使其具有非凡的多功能性。选择进行光子脱粘工艺时的主要考虑因素是考虑您的材料需求。您必须确保您的材料具有兼容的粘合性能和优化的吸光层。例如，作为粘合剂的 BrewerBOND 305 材料可实现 50 μm 的减薄，同时只需要低残留的清洁过程即可重复使用载体。
需要注意的是，一种方法相对于另一种方法的优越性很大程度上取决于具体应用、所涉及的材料和所需的结果。虽然本指南只是一个高层次的概述，但最佳解决方案考虑了您的精度要求、材料特性、成本考虑以及特定应用的工艺整体效率。
