关键词:光子剥离、临时键合和解键合、薄晶圆处理、键合粘合剂 摘要 临时键合和解键合 (TB/DB) 工艺已成为晶圆级封装技术中很有前途的解决方案。这些工艺为晶圆减薄和随后的背面处理提供了途径,这对于使用 3D 硅通孔和扇出晶圆级封装等技术实现异质集成至关重要。这些对于整体设备小型化和提高性能至关重要。在本文中,介绍了一种新颖的光子解键合 (PDB) 方法和相应的键合材料。PDB 通过克服与传统解键合方法相关的许多缺点来增强 TB/DB 工艺。PDB 使用来自闪光灯的脉冲宽带光 (200 nm – 1100 nm) 来解键合临时键合的晶圆对与玻璃作为载体晶圆。这些闪光灯在短时间间隔(~300 µs)内产生高强度光脉冲(高达 45 kW/cm 2 ),以促进脱粘。引言近年来,三维 (3D) 芯片技术在微电子行业中越来越重要,因为它们具有电路路径更短、性能更快、功耗和散热更低等优势 [1]。这些技术涉及异质堆叠多个减薄硅 (Si) 芯片(<100 µm)并垂直互连以形成三维集成电路 (3D-IC) [2]。在现代 3D 芯片技术中,可以使用硅通孔 (TSV) 来代替传统的引线键合技术在硅晶圆之间垂直互连。减薄晶圆使得这些 TSV 的创建更加容易 [3, 4]。为了便于处理薄硅晶圆,需要对硅晶圆进行临时键合。在临时键合工艺中,次级载体晶圆充当主器件晶圆的刚性支撑,并利用两者之间的粘合层将两个晶圆粘合在一起。晶圆粘合在一起后,即可进行背面研磨和后续背面处理。背面处理后,减薄后的晶圆和载体堆叠
对可持续清洁能源的需求推动了热电 (TE) 材料的发展,这种材料可将热能直接转化为电能并实现分布式冷却。[1–3] 能量转换效率通过无量纲性能系数 zT = S 2 σ T / ( κ ele + κ lat ) 来衡量,其中 S 、σ 、T 、κ ele 和 κ lat 分别为塞贝克系数、电导率、绝对温度、电子热导率和晶格热导率。[4–8] 尽管 zT 的表达式看起来很简单,但增加其值却是一项艰巨的任务。具体而言,虽然在半导体中通常获得较高的 S,但在金属中会发现较大的 σ ,而在非晶态材料中会实现较低的 κ lat 。[6,9] 这已经表明优化要求很复杂。显然,相关优化参数 S 、 σ 和 κ ele 紧密相关。这阻碍了 zT 的改善和优质热电材料的识别。因此,
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自20世纪60年代初半导体探测器问世以来,半导体一直被用于测量空间带电粒子。经过几十年的不懈努力,半导体探测技术得到了很大的发展[1]。硅正-本征-负(PIN)探测器因反向漏电流小、环境适应性强、稳定性高而成为辐射探测研究的热点[2-4]。PIN探测器是一种包括一层P型半导体、一层N型半导体以及二者之间的本征半导体(I层)的结构。I层的存在可以形成较大的耗尽区,增加粒子注入的概率,从而提高探测器的能量分辨率。由于PIN辐射探测器势垒层较厚、阻抗系数较大,因此可以获得较低的暗电流、较高的响应度,易于与焦平面阵列电路匹配。此外,该器件结构可以通过调节本征层厚度来提高量子效率[5,6]和响应速度。卫星用∆EE望远镜一般采用印刷电路板(PCB)和两个独立的薄、厚Si-Pin探测器封装而成[7]。∆EE望远镜广泛应用于重离子探测与跟踪、高γ短程粒子探测、X射线探测等。核粒子进入∆EE望远镜后,首先与薄探测器相互作用而损失能量(∆E),然后与厚探测器相互作用而损失剩余能量(E-∆E)。由于∆E与粒子质量成正比,与E成反比,由此可知粒子的性质。为使∆EE探测器中进入的高能粒子能量损失最小,对薄探测器的厚度有一定的要求(小于或等于100μm),但由于Si材料的材料特性,考虑到厚度较小的探测器易受到机械冲击,探测器装置更容易损坏。而且,两个独立的探测器也不符合小型化、高精度化的发展趋势。
1 英国布里斯托大学 HH Wills 物理实验室器件热成像与可靠性中心 (CDTR),Tyndall Avenue,布里斯托 BS8 1TL,英国。2 中国科学院半导体研究所超晶格与微结构国家重点实验室,北京 100083,中国。3 中国科学技术大学纳米科学与技术研究所,合肥 230026,中国。4 上海高压科学与技术先进研究中心,上海 201203,中国。5 哈尔滨工业大学理学院,深圳 518055,中国。 6 北京工业大学光电子技术教育部重点实验室,北京 100124,中国 7 大阪市立大学电子信息系统系,大阪住吉杉本 3-3-138,日本 558-8585 8 大阪都立大学工程研究生院,大阪住吉杉本 3-3-138,日本 558-8585
我们报告了一种通用方法,用于提高软烤 BCB 键合堆栈中键合后晶圆对准精度和 BCB 厚度均匀性。该方法基于新型 BCB 微柱,在键合过程中充当锚点。锚点结构成为键合界面的自然组成部分,因此对键合堆栈的光学、电气和机械性能的干扰最小。我们研究了固定锚点密度和各种锚点高度与粘合剂 BCB 厚度的关系,这些性能也不同。我们证明了对准精度可以提高大约一个数量级,并且该工具可以接近基本的键合前对准精度。我们还证明了该技术对 2 – 16 μ m 的大范围 BCB 厚度都有效。此外,我们观察到,对于 8 – 16 μ m 范围内的 BCB 厚度,厚度不均匀性降低了 2 – 3 倍。
[1]《超声波焊接》,第 8 章,载于:《焊接手册》第 9 版第 3 卷,《焊接工艺》,第 2 部分,美国焊接学会,迈阿密,2007 年。[2] AA Fedulova、Yu.A. Ustinov、EP Kotov、VP Shustov 和 ERYavich,《多层印刷电路板技术》,无线电和通信,莫斯科,1990 年(俄罗斯语)。[3] QJ Chen、A. Pagba、D. Reynoso、S. Thomas 和 HJ Toc,《铜线及其他 - 银线是铜的替代品吗?》 , 载于:2010 年第 12 届电子封装技术会议,IEEE,2010 年,第 591-596 页。[4] P. Liu、L. Tong、J. Wang、L. Shi 和 H. Tang,铜线键合技术的挑战与发展,微电子可靠性,2012 年,第 52 卷,第 6 期,第 1092-1098 页。[5] ZW Zhong,使用铜线的引线键合,微电子国际,2009 年,第 26 卷,第 1 期,第 10-16 页。 [6] A. Shah、T. Rockey、H. Xu、I. Qin、W. Jie、O. Yauw 和 B. Chylak,《银线先进引线键合技术》,载于:2015 IEEE 第 17 届电子封装与技术会议 (EPTC),IEEE,2015 年,第 1-8 页。[7] ZW Zhong,《使用铜线或绝缘线的引线键合概述》,《微电子可靠性》,2011 年,第 51 卷,第 1 期,第 4-12 页。
楔形键合机使用超声波能量将金属线键合到金属基板上,整个过程仅需几毫秒。在大批量生产中,故障会导致停机和成本增加。在线监控系统用于减少故障并确定根本原因。我们开发并测试了一种算法来对超声波线键合生产中的异常值进行分类。该算法用于大型线楔形键合机,以测量和分析过程信号并检测和分类键合异常值。它可以帮助键合机操作员、生产主管和工艺工程师检测工艺偏差并解决潜在的根本原因。该算法测量键合信号,例如变形、超声波电流和超声波频率。根据键合顺序和工艺参数,键合会自动分为子组,然后对子组内的信号进行归一化。对于异常值分类,从归一化信号中提取特征并将其组合成故障类别值。污染、无线、高变形、线错位和基板不稳定等故障类别是独立计算的。我们测量了大型铝线键合故障类别的检测率,并演示了该算法如何根据信号计算故障类别值。此外,我们还展示了如何定义新的信号特征和故障类别来检测特定于生产或罕见的故障类别。关键词楔形键合机、超声波引线键合、异常值分类、键合故障、检测算法。