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摘要
临时键合将基板连接到载体，以便在减薄到所需厚度后，可以在标准半导体设备中使用“正常”工艺流程进行进一步的背面制造步骤。选择合适的临时粘合剂是薄晶圆处理成功的关键。临时粘合剂的主要要求与其工艺流程、热稳定性、耐化学性和机械强度有关。理想的热稳定性应该允许高达 400C 的高温处理，用于高纵横比通孔中的介电沉积、聚合物固化、回流焊、金属烧结、永久粘合或其他高温处理。粘合剂必须能耐受晶圆减薄后常用的化学品。在加工过程中需要机械强度来牢固地固定薄晶片，特别是在永久键合应用中，否则变薄的晶片会弯曲并阻止键合。挑战在于找到这些问题的同步解决方案，同时允许将减薄的基板轻柔地释放到其最终的永久基板或封装上，而不会造成产量损失或应力。本文将重点介绍通过技术创新出现的一些较新的薄晶圆处理解决方案。
介绍
垂直的 MEMS、IC、存储器和 CMOS 图像传感器的集成受到外形尺寸要求、整个晶圆加工的经济效益以及薄晶圆易碎性的挑战。目前的 200mm 和 300mm 薄晶圆厚度已远远超出自支撑极限，通常为 50 微米或更小。临时晶圆键合和去键合已成为大多数 3D 集成方案所使用的具有挑战性但必不可少的工艺。幸运的是，已经出现了各种解决方案来为这些挑战提供解决方案。可逆粘合剂材料的临时粘合分为两大类：热固化或紫外线固化。临时剥离是通过热脱模、溶剂溶解、激光脱模或机械方法实现的。选择是通过评估工艺流程要求来决定的。
工艺流程评估
第一步是充分了解在将器件晶圆临时键合到载体之间需要支持哪些工艺。临时键合后最常见的处理步骤是研磨和抛光晶片，使其厚度范围从几十到 100 微米不等。附加步骤可包括DRIE（干反应离子蚀刻）腔形成、介电层、粘附层或种子层的沟槽和侧壁沉积。通过 CVD 或电镀工艺将金属沉积到表面或沟槽是很常见的。刚刚描述的大多数步骤也将包括必要的光刻步骤来图案化特征。表 1 列出了临时粘合对可能出现的主要步骤和应力类型。显然，热兼容性是最重要的问题，紧随其后的是湿化学考虑。
材料选择和特性
CMOS 和 3D 应用的临时键合有三种主要候选材料†。Brewer Science Inc.[1] 制造的 WaferBOND® HT10.10、Thin Materials AG的 T-MAT和 3M™ 晶圆支撑系统[3] 都使用聚合物材料来支撑载体上的器件晶圆以进行背面处理。尽管每种材料的细节和工艺流程差异很大 ，但这些材料中的每一种都已被证明可成功用于薄晶片处理。
剥离完成后，载体上的残留粘合剂通过批量清洁过程去除。残留在器件晶片上的残留物在单晶片系统中用溶剂清洗，在工具如 SUSS MicroTec CL200/300 的剥离点。图 1 是整个工艺流程的示意图，不包括背面处理细节。
图1 Brewer Science WaferBOND® HT10.10 临时粘合和脱粘工艺流程
总结和结论
临时键合材料的选择取决于对减薄晶圆加工步骤的全面审查。这些工艺的物理和化学要求是众所周知的，并且涉及标准的 CMOS 制造方法。临时载体本质上是允许薄晶片在标准化设备步骤中继续的促进器。粘接临时粘合剂非常简单，使用在 MEMS 行业已广泛使用近 20 年的低力粘接剂或 UV 固化粘接剂。精密键合机取代了原始的热板方法，可以精确控制键合界面厚度和最终晶圆产量。
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