來源：《半導(dǎo)體芯科技》雜志10/11月刊

紅外激光切割（IR laser cleave）技術(shù)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度的硅載體晶層轉(zhuǎn)移，無需使用先進(jìn)封裝應(yīng)用需要的玻璃基板，還可以實(shí)施薄層3D堆疊。

微機(jī)電系統(tǒng)、納米技術(shù)和半導(dǎo)體市場(chǎng)晶圓鍵合與光刻設(shè)備領(lǐng)先供應(yīng)商EV集團(tuán)（EVG）推出了革命性的硅離型層技術(shù)NanoCleave?，可實(shí)現(xiàn)用于前端處理的超薄層堆疊，包括高級(jí)邏輯、存儲(chǔ)器和功率器件成型，以及半導(dǎo)體先進(jìn)封裝。NanoCleave是一種完全兼容前端應(yīng)用的離型層技術(shù)，采用波長(zhǎng)可穿透硅層的紅外激光。NanoCleave結(jié)合采用特殊配方的無機(jī)層，可以釋放硅載體上的任何超薄膜或超薄層，精度可達(dá)到納米級(jí)別。

利用NanoCleave技術(shù)，先進(jìn)封裝工藝可以采用硅晶圓載體，例如使用模具和重組晶圓的扇出型晶圓級(jí)封裝（FoWLP），以及用于3D堆疊IC（3D SIC）的中介層。NanoCleave還可以兼容高溫工藝，也能夠?yàn)?D IC和3D順序集成應(yīng)用提供新型工藝流程，甚至能夠在硅載體上實(shí)現(xiàn)超薄層的混合和熔融鍵合，從而徹底改變3D和異構(gòu)集成，改變新一代微縮晶體管設(shè)計(jì)中的材料轉(zhuǎn)移。

在3D集成中，用于薄晶圓處理的載體技術(shù)是實(shí)現(xiàn)更高性能系統(tǒng)和增加互連帶寬的關(guān)鍵所在。業(yè)內(nèi)的常見方法是使用玻璃載體與有機(jī)粘合劑臨時(shí)粘合，用于構(gòu)建器件層，再使用紫外（UV）波長(zhǎng)激光溶解粘合劑，釋放器件層，再將其永久粘合于最終產(chǎn)品晶圓上。然而，現(xiàn)有的半導(dǎo)體設(shè)備主要圍繞硅器件設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行成本不菲的升級(jí)才能處理玻璃基板。此外，有機(jī)粘合劑的加工溫度一般限制在300℃以下，也限制了它們?cè)诤蠖思庸ぶ械膽?yīng)用。而采用無機(jī)離型層的硅載體能夠解決溫度問題和玻璃載體兼容性問題。此外，紅外激光切割能夠達(dá)到納米精度，因此有可能在不改變工藝記錄的前提下加工極薄的器件晶圓。此類薄器件層的后續(xù)堆疊還可實(shí)現(xiàn)更高帶寬的互連，為下一代高性能系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分割晶圓提供新的機(jī)遇。

另一方面，3納米以下節(jié)點(diǎn)的晶體管發(fā)展規(guī)劃也需要新型架構(gòu)和設(shè)計(jì)創(chuàng)新，例如埋入式電源軌、后端供電網(wǎng)絡(luò)、互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（CFET），甚至2D原子通道，所有這些技術(shù)都需要實(shí)施超薄材料的層轉(zhuǎn)移。硅載體和無機(jī)離型層技術(shù)能夠滿足前端制造流程對(duì)工藝清潔度、材料兼容性和高加工溫度的要求。然而，目前必須使用研磨、拋光和蝕刻等工藝才能完全去除硅載體，但這些工藝也會(huì)導(dǎo)致工作器件層表面出現(xiàn)小范圍微變化，因此并不適用于先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的薄層堆疊。

EV集團(tuán)的新型NanoCleave技術(shù)利用紅外激光和無機(jī)離型材料，在硅載體上實(shí)現(xiàn)納米精度的激光剝離。這種技術(shù)使先進(jìn)封裝無需使用玻璃基板，巧妙避開了溫度和玻璃載體兼容性問題，而且能夠在前端處理中通過載體實(shí)現(xiàn)超薄層（一微米及以下）轉(zhuǎn)移，無需改變工藝記錄。EV集團(tuán)的新工藝可以達(dá)到納米精度，能夠?yàn)橄冗M(jìn)的半導(dǎo)體器件開發(fā)規(guī)劃提供支持，此類器件需要采用更薄的器件層和封裝工藝，加強(qiáng)異構(gòu)集成，并通過薄層轉(zhuǎn)移和取消玻璃基板來降低加工成本。

EV集團(tuán)執(zhí)行技術(shù)總監(jiān)保羅·林德納（Paul Lindner）表示：“由于工藝公差更加嚴(yán)格，半導(dǎo)體微縮技術(shù)正在變得日益復(fù)雜，而且難以實(shí)現(xiàn)。行業(yè)需要新的工藝和集成方法，以實(shí)現(xiàn)更高的集成密度和設(shè)備性能。我們的NanoCleave離型層技術(shù)通過薄層和芯片堆疊實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體微縮，改變行業(yè)現(xiàn)狀，滿足嚴(yán)苛的行業(yè)需求。NanoCleave提供了高度通用的離型層技術(shù)，幫助客戶開發(fā)出更先進(jìn)的產(chǎn)品，制定更高效的封裝規(guī)劃，適用于標(biāo)準(zhǔn)硅晶圓和晶圓工藝，在晶圓廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)的無縫集成，為客戶節(jié)約更多時(shí)間和資金。”

EV集團(tuán)的NanoCleave技術(shù)對(duì)硅晶片背面采用紅外激光曝光，這種激光的波長(zhǎng)可以穿透硅片。這種技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)沉積工藝，將無機(jī)離型層預(yù)構(gòu)至硅疊層，吸收紅外光，在預(yù)先精確定義的層或區(qū)域完成硅片切割。NanoCleave使用無機(jī)離型層，可以實(shí)現(xiàn)更精確、更纖薄的離型層（只有幾納米，而有機(jī)粘合劑為幾微米）。此外，無機(jī)離型層可兼容高溫處理工藝（最高1000℃），能夠?yàn)槎喾N新型前端應(yīng)用實(shí)現(xiàn)晶層轉(zhuǎn)移，例如在不兼容有機(jī)粘合劑的應(yīng)用中實(shí)施外延、沉積和退火。

審核編輯 黃昊宇