13、超薄晶圆加工的临时键合技术：原理、方法与挑战

超薄晶圆加工的临时键合技术：原理、方法与挑战

1. 超薄晶圆加工的需求背景

在半导体领域，许多产品对芯片厚度和性能有着越来越高的要求。像用于移动数据存储的数字存储芯片和用于芯片卡应用的射频识别（RFID）设备，其芯片厚度通常在50 - 150μm之间。另一类半导体器件，如功率器件（如绝缘栅双极晶体管IGBT）、光电器件（LED、激光条）、分立器件（单晶体管、二极管）和太阳能电池等，需要先对晶圆进行减薄，然后在薄晶圆背面进行进一步处理。这些产品的电流通常从芯片正面垂直流向背面，由于半导体材料的电阻率较高，电流路径会产生热量和功率损耗，而晶圆减薄可以减少导电路径长度，提高器件效率和性能。此外，高频器件和3D系统集成也需要在超薄器件晶圆背面进行材料沉积和图案化等处理。因此，需要有可靠的处理方案来实现超薄晶圆的高效、安全加工。

2. 载体基板的作用与一般要求

为了实现超薄晶圆的安全处理，引入了载体基板（即承载晶圆），它具有标准晶圆的外部尺寸，并临时与薄器件晶圆键合。载体基板既能确保薄器件晶圆的安全处理，不受大晶圆直径的限制，又能使现有的制造设备得以利用。

临时键合进行薄晶圆加工的主要要求如下：
- 键合过程的可控可逆性
- 键合层厚度均匀
- 能够嵌入器件晶圆的表面形貌
- 确保晶圆边缘得到安全保护
- 避免两片晶圆之间出现空隙
- 在晶圆研磨过程中具有抗压力的机械稳定性
- 对溶剂或蚀刻剂（液体或气体）具有化学稳定性
- 在背面处理涉及退火或等离子蚀刻时具有热稳定性
- 晶圆堆叠体解键合后表面干净无污染
- 解键合后有薄晶圆处理技术
- 粘合剂、工艺和设