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布鲁尔科技推出暂时性贴合/剥离(TB/DB)产品
应对先进封装挑战

【CTIMES/SmartAuto 王明德 报导】   2017年05月02日 星期二

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1.在以TSV、3D-IC与散出型晶圆级封装 (FOWLP) 制造 2.5D 中介层时,暂时性贴合 (TB) 与剥离扮演了什么样的角色?其重要性为何?暂时性贴合材料最关键的要求为何?

暂时性贴合/剥离 (TB/DB) 是薄晶圆处理技术中相当关键的一种两部分制程步骤,该技术已用于许多先进的封装应用中。其重要性随着发展计划朝向进阶的异质整合技术发展,以便满足业界对于低功耗、改善性能、短卡与更小尺寸的要求,因而日趋重要。需要进行薄晶圆处理的制程包含使用直通矽穿孔 (TSV)、2.5D 中介层与散出型晶圆级封装 (FOWLP) 的晶圆与晶粒堆叠,以及某些化合物半导体制程。在这些应用之中,装置晶圆暂时地贴合到一个载具晶圆上,以便帮助其后的制程步骤中,之后接着进行剥离步骤。

在 2.5D 中介层与 3D IC 的状况中,将在整个背面制程步骤中使用暂时性贴合,之后将把晶圆从载具上剥离。由于晶圆的厚度从 100 μm 下降到了 25 μm,甚至更薄,而更小的边缘排除区需要更先进的整合制程,因此黏合与剥离变等更加具有挑战性。热压接合贴合用来制作无焊接接合,且将影响温度要求。因此贴合材料的总厚度变化 (TTV) 变得更加重要,且必须能承受更高的温度,但又不能影响晶圆或晶粒到晶圆堆叠的机械刚度。

FOWLP 架构正在迅速扩张,超越了传统了 2D,将复杂的系统级封装 (SiP) 与 3D 层叠封装配置包含在内。此为 TB/DB 制程带来了数个绝佳机会:举例来说,在晶粒放置时让薄晶圆维持

TB/DB 材料的主要要求根据现有制程而多有差异。我们将其区分成五大类别:

‧ 晶圆尺寸:材料必须设计成可以涂布在 300-μm 晶圆与更大的面板上,并在薄化至 25 μm 时能具有极佳的 TTV。

‧ 应用方法:材料必须能与大面积涂布方法兼容并用。

‧ 相关温度:材料必须能够在低温下 (200°C) 中贴合,同时能够在最高达 380°C 的回流温度中维持稳定性。

‧ 基板类型:材料不仅必须与矽相容,也必须能支援碳化矽、重构晶圆的银胶封胶,以及载具基板材料,包含玻璃、金属与不锈钢。

‧ 剥离方法:材料必须适用于化学药品或热释放、以及机械与室温剥离。此外,雷射剥离材料必须与先 RDL 制程相容。

2.暂时性贴合材料的发展现况为何?现今那一种材料占有主导地位?哪些材料刚刚开始获得认识?而哪些材料则正开始崭露头角?热固性与热塑性技术间的差别为何?

TB/DB材料过去为基于目标应用的需求而发展,而非位于主导地位或基于市场接受度而开发。我们发现到人们采用 TB/DB 解决方案,因为它能极佳地满足制程需求。例如,化学释放 TB/DB 材料组原为支持用于化合物半导体的快速释放、容易处理的 III-V 基板而开发出来。需要更高产能与制程简化的矽应用,激发了次世代的改良,引领着让热滑移与机械剥离成为可能的材料发展。最近的材料改良则是因 FOWLP 而起,旨在支援先晶片与先 RDL 方法。这些材料在温度与相容性上需要更多弹性,且必须维持刚性。在展望未来之际,我们正在开发支援高性能 5G 运算,以及散出型面板级制程 (FOPLP) 的材料。

热塑性与热固性材料则是针对不同需求的两种不同 TB/DB 解决方案的极佳范例。就定义上来说,热塑性材料在达到玻璃转化温度时便会软化。展现出较低热应力、在已贴合晶圆上展现平面度,且与热滑移和溶剂剥离材料相容。另外,热固性材料则与不会软化的材料可交互相连;其在热处理过程中可以保持刚度。使用选择完全取决于应用类型。

3.布鲁尔科技已开发出数个世代的 TB 材料。推动着 TB 材料性能发展的主要动力为何?您是否能简短介绍其独特应用?

随着在过去 15 年来,需要 TB/DB 制程的应用不断地演进,布鲁尔科技 TB/DB 产品的产品组合也随之不断变化。我们针对较早世代的产品进行了渐进式的改良,以便适应简单与更加复杂的应用。因此,我们的初始产品线仍广泛地使在其目的应用空间中 (III-V),而后续产品则专为处理更大的制程容许范围要求而量身订做。许多竞争厂商提供单一 TB/DB 材料组,我们则发展出了既具宽度、更具深度的产品组合,因为我们深知单一产品无法符合不同应用的各种需求。

我们的 Gen 1 与 Gen 2 材料全部皆与热滑移相容,且适用于 200°C 制程。其为针对 III-V 应用设计,且可用于 2.5D 与 3D TSV 应用、晶圆薄化与需要载具支援的背面制程。

Gen 3 与 3+ 则相容于更高温度 (225-300°C),且可以在短时间内承受热压接合贴合 (TCB) 温度。这些材料展现出更佳刚性,且与回流制程相容,因此相当适用于使用重构晶圆的传统 FOWLP。

Gen 4 产品目前仍在开发中,将能够承受更高温度,提供更多弹性。这些产品旨在适用于更广泛的应用市场,也将可用于 5G 应用的先进记忆体装置。最后,Gen 5 材料会将目标放在散出型面板级应用,能适应不同涂布方法或基板材料应用方法。

此外,释放层材料也已随时间演进,与 TB/DB 相辅相成。最近的发展则为针对先 RDL 制程,并非绝对用于贴合目的,但可在先进的 SiP 应用中支援载具上的封装增层。

4.业界现正朝向以更高温处理更薄、更高应力且更大面积的晶圆与面板前进。 TB 材料的趋势为何?发展趋势是否朝向可以承受高温与高应力的暂时性贴合材料前进?

我们在 2.5D 与 3D IC 应用中经常遇到需要在 270-380°C 范围内进行功率装置的无焊接、直接金属对金属贴合的 TCB 制程流。我们正在观察此状况是否会维持在利基市场应用,或者是否会发展成大型市场。

同样地,在 FOPLP 方面,仍存有其是否拥有足够业务量来增加面板产线的疑虑。当我们看到清晰的市场走向时,我们将迅速地朝向该领域发展。

这是在 FOWLP 制程中首次于压缩成形不仅采用了真空,同时也使用了高应力处理。 TB/DB 材料必须具有机械稳定性,以便在高应力之下支持黏晶。我们正与顾客和财团们携手合作,保持领先地位并确保我们的次世代产品能满足这些需求。

5.布鲁尔科技将如何帮助顾客持续降低成本,并改善产能与良率?布鲁尔科技的次世代产品是否广受主要顾客的青睐?

我们的最终目标是让 TB/DB 制程变得更加有效率且简单。我们已透过代际改善来达成此目的,让我们的材料能处理更广的制程容许范围。举例来说,我们的 Gen 4 材料组可在室温下进行贴合与剥离,但是也可以承受极高温的制程。

我们正持续与亚洲、北美与欧洲的工具合作伙伴们一起努力,微调现有制程以便达到更高产量,并确保我们的材料相容于全球顾客可取得的各种工具。

關鍵字: 贴合  剥离  TB  DB  晶圆级封装  FOWLP  TSV  3D-IC  布鲁尔  製程材料類 
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