Dans l'emballage avancé au niveau des plaquettes et le traitement par le dos, la liaison temporaire et le délivrement sont passés d'une étape de support à un module de processus critique pour le rendement.

Comme les plaquettes de dispositif sont diluées à 30 ‰ 100 μm, et dans certains cas même en dessous de 30 μm, l'intégrité mécanique du silicium est fondamentalement modifiée.la gaufre se comporte moins comme un substrat rigide et plus comme une membrane flexibleToute charge thermique excessive, cisaillement mécanique ou contrainte non uniforme pendant le débonding peut entraîner directement:

• Plaquette et voûte de plaquette

• Micro-craquage et fracture

• Délaminage des métaux

• Dommages aux diélectriques à faible k et aux interconnexions Cu

Dans ce contexte, le décapage au laser est devenu l'une des techniques de séparation les plus contrôlées et à faible contrainte pour les emballages avancés haut de gamme.

1Concept de base du décapage au laser

La caractéristique déterminante du débonding laser est la fourniture d'énergie spatialement sélective.

Contrairement à la déconnexion thermique, chimique ou mécanique, où l'énergie ou la force est appliquée à l'ensemble de la pile de gaufres, la déconnexion laser limite le dépôt d'énergie à une région d'interface prédéfinie.

Le concept repose sur trois conditions essentielles:

1. Une plaque porteur laser transparente

   • Généralement du verre, de la silice fondue ou de la céramique transparente

2. Une couche de liaison temporaire sensible au laser

   • d'une épaisseur n'excédant pas 50 mm

3. Irradiation laser du côté du support

   • La plaque du dispositif n'est jamais directement exposée au faisceau laser

En termes pratiques, le laser passe à travers le support, n'interagit qu'avec la couche de liaison ou l'interface de liaison, et initie la séparation sans chauffer ou soulever directement la plaque du dispositif.

2Flux typique du procédé de débonding au laser

En prenant comme exemple un support en verre, un débit de procédé standard est le suivant:

1. Liens temporaires

   • Dispositif de collage de plaquette à un support transparent à l'aide d'un adhésif à libération laser

   • Faible tension de liaison et bonne planéité

2. Dilution des plaquettes

   • Récupération et CMP

   • Épaisseur finale habituellement 20 ‰ 50 μm

3. Traitement à l'arrière

   • Formation du VST

   • Couches de redistribution (RDL)

   • Métallisation à l'arrière

   • Nettoyage, gravure et dépôt

4. Décapage au laser

   • Scannings au laser du côté du support

   • L'énergie est déposée à la couche adhésive ou à l'interface

5. Séparation des plaquettes

   • La force d'adhérence s'effondre

   • Dispositif de séparation de plaquette avec une force externe minimale ou nulle

6. Nettoyage après dépôt

   • Éliminer les résidus d'adhésif, si nécessaire

3Mécanismes physiques et chimiques du débonding au laser

Le détachement au laser n'est pas régi par un mécanisme unique. Selon la chimie de l'adhésif, la longueur d'onde du laser et les paramètres d'impulsion, plusieurs mécanismes peuvent agir indépendamment ou simultanément.

3.1 Délivrement photothermique

La déconnexion photothermique est le mécanisme le plus largement utilisé dans les environnements de production.

• L'adhésif adhésif absorbe fortement l'énergie du laser

• Un chauffage transitoire localisé se produit à l'interface

• Les chaînes polymères subissent une décomposition thermique ou une carbonisation

• La force d'adhérence diminue rapidement

Caractéristiques principales:

• L'énergie est limitée aux régions à l'échelle micrométrique

• Durée de chauffage extrêmement courte (ns μs)

• L'augmentation de la température mondiale des plaquettes est négligeable

3.2 Clivage des liaisons photochimiques

Certains adhésifs avancés sont conçus pour subir des réactions photochimiques directes sous des longueurs d'onde laser spécifiques (souvent UV).

• Les photons laser brisent les liaisons polymères

• Le réseau moléculaire s'effondre.

• L'adhésif perd son intégrité structurelle

Ce mécanisme repose moins sur l'augmentation de la température et plus sur la scission des liaisons chimiques, ce qui le rend particulièrement adapté pour:

• Des plaquettes ultra-minces

• Structures de dispositifs sensibles à la température

3.3 Ablation interfaciale et dégagement de micropression

À des densités d'énergie plus élevées, l'irradiation laser peut induire:

• Ablation localisée ou formation rapide de gaz

• Génération de pression à micro-échelle à l'interface

• Séparation uniforme sur toute la zone douanière

Lorsqu'il est correctement contrôlé, ce mécanisme produit un front de séparation plan et doux, plutôt qu'une délamination catastrophique.

4. Avantages du débonding au laser

Comparé aux techniques de débonding thermique, chimique et mécanique, le débonding au laser présente plusieurs avantages décisifs.

4.1 Tension mécanique ultra-faible

• Pas de glissement

• Pas de pelure

• Force extérieure minimale

Cela rend le débonding laser particulièrement approprié pour les plaquettes plus fines que 50 μm.

4.2 Zone minimale affectée par la chaleur (HAZ)

• Le dépôt d'énergie est localisé et transitoire.

• La plaque du dispositif subit une charge thermique négligeable

• Sécurisé pour les interconnexions Cu et les matériaux à faible teneur en calcium

4.3 Haute maîtrise du processus

• La longueur d'onde du laser, l'énergie de l'impulsion, la fréquence de répétition et le schéma de balayage sont programmables.

• L'uniformité des plaquettes de 300 mm est possible

• Excellente répétabilité

4.4 Séparation propre et rendement élevé

• Aucune contamination par solvant

• L'adhésif résiduel est mince et contrôlable

• Nettoyage simplifié après dépôt

5- Les contraintes et les limites de l'ingénierie

Malgré ses avantages, le débonding laser n'est pas universellement applicable.

Les principales limitations sont les suivantes:

• Exigences relatives aux plaquettes porteurs transparentes

• Les adhésifs doivent être compatibles avec le laser

• Coût d'investissement plus élevé et complexité du système

• Intégration étroite entre les paramètres laser et la chimie des adhésifs

En conséquence, le débonding laser est généralement déployé dans des applications à forte valeur ajoutée et sensibles au rendement plutôt que dans des processus hérités axés sur les coûts.

6. Domaines d'applications

Le débonding au laser est couramment utilisé dans:

• Emballage logique avancé

• Intégration de circuits intégrés 3D et TSV

• Intégration hétérogène

• Mémoire à large bande passante (HBM)

• IA et appareils informatiques haute performance

7Tendances et perspectives technologiques

Comme l'épaisseur de la gaufre continue de diminuer et que la densité d'intégration augmente, le débonding passe d'une opération secondaire à un déterminant principal du rendement.

Les tendances actuelles indiquent:

• Migration du débonding mécanique → thermique → laser

• La co-conception croissante de la chimie des adhésifs × physique laser × matériaux de support

• Le décapage au laser devient la solution par défaut pour les wafers ultra-minces

8. Résumé

Le décapage au laser ne consiste pas à enlever l'adhésif, il s'agit de contrôler précisément où et comment la séparation se produit.

Dans les emballages avancés, le véritable défi n'est plus de coller les plaquettes, mais de les séparer proprement, doucement et exactement à l'interface prévue.

Le décapage au laser représente l'une des solutions les plus sophistiquées à ce défi, combinant la science des matériaux, l'optique et l'ingénierie des procédés en une seule étape élégante.