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先進封裝: IR雷射剝離技術用於3D IC 矽晶圓製造

近年來,2.5D/3D IC技術的應用範圍越來越廣泛,成為半導體行業的關鍵發展方向。根據最新數據顯示,2.5D/3D IC在整個半導體市場中的應用比例已經超過20%。由於2.5D/3D IC能夠提供更好的整合密度、更快的片上通信和異質整合等優點,它被廣泛應用於消費電子、通信、高速運算和新能源汽車等多個領域。特別是在便攜式設備如智能手機和平板電腦中,3D IC的應用被預測將持續增長。3D IC的節能和節省空間的優勢,有助於提升電池續航時間和產品尺寸,因此在這些應用中具有巨大潛力。

隨著2.5D/3D IC技術的發展,先進封裝技術也在不斷推陳出新。封裝技術作為半導體產業中不可或缺的一環,扮演著保護和連接晶片的重要角色。根據市場需求,先進封裝技術在提高集成度、改善散熱性能、減少尺寸等方面取得了顯著的突破。例如,微通道散熱器成為解決2.5D/3D IC 熱問題的關鍵技術。由於2.5D/3D IC的堆疊結構帶來了高功率密度,傳統的氣冷散熱方式已經無法滿足需求。而微通道散熱器通過液冷技術,能夠有效地對2.5D/3D IC進行散熱,確保其運行的穩定性和可靠性。這一技術的應用,為2.5D/3D IC的發展提供了更好的保障,使其能夠在更廣泛的應用場景中得到應用。根據Jun 05, 2023 發布的市場分析預測,雷射剝離設備市場在2023年至2030年間將保持穩定增長。預計在這段時間內,市場將以每年約9.8%的複合年增長率增長。這一增長得益於封裝技術需求的提高以及半導體行業的發展。


隨著先進封裝科技的不斷進步,矽晶圓片處理器在電子產業中扮演著至關重要的角色。然而,傳統的晶片剝離方法存在著一些挑戰,例如器件損壞、熱應力和製程複雜性等問題。近年來,紅外線(IR)激光技術逐漸引起人們的關注,其被認為可能成為解決這些問題的有效方法。


一項新研究(1) 對紅外線激光技術在矽片處理器解離中的可行性進行了全面探討。研究人員首先深入研究了商業矽晶圓對紅外線的穿透性。結果顯示,在波長較長時,矽晶圓的穿透率超過一半。為了進一步提高紅外線的穿透率,研究人員評估了防反射塗層的效果,成功地提高了紅外線的穿透率30%。這些結果為後續的紅外線雷射剝離技術研究奠定了基礎。

接下來,研究人員選擇了合適的激光源和釋放層進行實驗。研究結果顯示,在相對低的激光能量下,金屬薄膜和碳富含薄膜成功實現了解離。這些薄膜具有強烈的紅外線吸收能力,同時具有化學穩定性和熱穩定性。此外,研究人員還研究了使用低成本塗佈材料作為釋放層的可行性。實驗結果顯示,這種低成本塗佈材料也具有足夠的紅外線吸收能力,為後續的矽片雷射剝離技術提供了更多的選擇。

為了進一步驗證紅外線雷射剝離技術在實際應用中的可行性,研究人員進行了器件晶圓上的實驗測試。他們選擇了具有矽通孔(TSV)和完整後段製程(BEOL)結構的器件晶圓,並在雷射剝離前後進行了電性測試。結果顯示,在精確控制雷射剝離能量的條件下,矽片處理器成功剝離,且器件晶圓上的電路損壞程度不明顯。這些結果進一步證明了紅外線雷射剝離技術在實際應用中的可行性。

紅外線雷射剝離技術作為一種新興的矽片剝離方法,具有潛在的應用價值。透過研究和實驗,科學家們成功展示了紅外線雷射剝離技術在矽片處理器上的可行性,並證明了其在解決傳統方法所面臨的挑戰方面具有巨大的潛力。這一技術的發展有望為半導體行業帶來新的突破和創新,並推動電子產業向更高效、更可靠的方向發展。


參考文獻:



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