فرآیندهای بسته‌بندی MEMS و حسگر می‌توانند به پردازش و پردازش ویفرهای نیمه هادی بسیار نازک نیاز داشته باشند.سیستم های مختلف جابجایی ویفر نازک که به ابزار مخصوص حمل و نقل مانند ویفر حامل (یا ویفر پشتیبانی) نیاز دارند در حال حاضر در بازار ایجاد شده اند.با چسباندن موقت ویفر دستگاه به ویفر حامل، می توان آن را با خیال راحت حمل و پردازش کرد.بسته به تکنیک های باندینگ موقت و باندینگ، الزامات مختلفی برای ویفرهای حامل وجود دارد.این مقاله به جزئیات الزامات ویفرهای حامل به عنوان یک ابزار جابجایی ضروری برای فناوری‌های بسته‌بندی سطح ویفر سه بعدی می‌پردازد.

معرفی

کاهش ضخامت ویفر در صنعت MEMS و نیمه هادی ها ادامه دارد.این به دلیل تقاضای بازار برای دستگاه‌های کوچک‌تر است که تعداد بیشتری از عملکردها را با هزینه کاهش می‌دهند.و برای این، اندازه های بسته بندی کوچکتر باید در نظر گرفته شود.این عمدتاً برنامه های مصرف کننده هستند که مسئول این روند هستند، اما تقاضا برای اندازه های بسته بندی کوچکتر نیز به مزایای فنی نسبت داده می شود، برای مثال عملکرد الکتریکی بهتر یا مدیریت حرارتی بهبود یافته.

اندازه های بسته بندی کوچکتر به بسترهای بسیار نازکی برای ساخت دستگاه ها نیاز دارند.این بسترهای نازک و فوق نازک همچنین بسته بندی سه بعدی حسگرهایی مانند حسگرهای تصویر مکمل اکسید فلزی-نیمه هادی (CMOS) و سایر موارد را امکان پذیر می کنند.تولید ویفرهای نازک در مقادیر زیاد الزامات چالش برانگیزی را برای ابزارهای جابجایی و پردازش ایجاد می کند.

ویفرهای نازک به دلیل ضخامت کم، در برابر استرس و شکستگی آسیب پذیر هستند.تاب برداشتن ویفرها در حین جابجایی و فرآوری باعث از دست دادن عملکرد بالا می شود یا حتی می تواند دیگر جابجایی ویفرها را غیرممکن کند.این به این معنی است که یک فناوری جابجایی ویفر نازک با درجه بالایی از انعطاف پذیری در اندازه های ویفر و بستر مورد نیاز است.ویفرهای حامل باید خواص خاصی داشته باشند، مانند: استحکام مکانیکی.مقاومت شیمیایی و درجه حرارت بالا؛تحمل بسیار کم (تا 1 میکرومتر تغییر ضخامت)؛و انبساط حرارتی با مواد مورد استفاده تنظیم می شود، به عنوان مثال، آرسنید گالیم (GaAs)، فسفید ایندیم (InP)، سیلیکون (Si) یا کاربید سیلیکون (SiC).علاوه بر این، ابزارهای جابجایی گاهی اوقات باید برای موادی مانند GaAs و Si یا حتی سازگار با CMOS مناسب باشند.

ویفرهای حامل درجه یک ساخته شده از شیشه، کوارتز یا سیلیکون می توانند شرایط فوق را برآورده کنند.شیشه و کوارتز به دلیل پایداری حرارتی و مقاومت در برابر اسیدها و سایر مواد شیمیایی، مواد عالی برای ویفرهای حامل هستند.چسباندن و جداسازی ویفرهای حامل شیشه و کوارتز از آنجایی که شفاف هستند قابل نظارت است.علاوه بر این، ویفرهای حامل شیشه ای را می توان تمیز کرد و مجدداً مورد استفاده قرار داد، بنابراین به کاهش هزینه و حفاظت از محیط زیست کمک می کند.

کار با ویفر نازک

در فرآیندهای جابجایی ویفر نازک، ویفر دستگاه به طور موقت با استفاده از یک چسب مبتنی بر پلیمر به ویفر حامل سفت و سخت با دقت بالا متصل می شود.جریان فرآیند کلی برای اتصال موقت در نشان داده شده استشکل 1.پس از جابجایی و پردازش ویفر دستگاه با استفاده از ابزارهای استاندارد فرآیند نیمه هادی، رهاسازی (باندینگ) از طریق تکنیک های مختلفی از جمله مواد شیمیایی حل کننده چسب، کاهش گرما ویسکوزیته چسب یا کاهش لیزر نیروی چسب انجام می شود.

روش‌های جداسازی - حامل‌های مناسب برای کاربردهای مختلف

در فرآیندهای باندینگ ویفر موقت، ویفر حامل باید در پایان پردازش از ویفر دستگاه خارج شود.بسته به ویژگی های دستگاه و فرآیند مورد استفاده، مشخصات متفاوتی برای ویفرهای حامل وجود دارد.انواع مختلف ویفر حامل با خواص ویژه برای فرآیندهای جداسازی متداول در زیر توضیح داده شده است.

ویفرهای حامل برای انتشار لیزر

در جداسازی لیزر، با قرار گرفتن در معرض نور لیزر، استحکام چسب کاهش می یابد.شکل 2).روش های جداسازی را می توان در دمای اتاق انجام داد.

برای فرآیندهای جداسازی لیزر، ویفرهای حامل بسیار شفافی که طول موج لیزر مربوطه را ارسال می‌کنند مورد نیاز است.ویفرهای کریر شیشه ای صیقلی دو طرفه یا کوارتز دارای کیفیت سطح عالی هستند و بنابراین نیازهای فرآیند جداسازی لیزری را برآورده می کنند.پس از قرار گرفتن در معرض لیزر، ویفر دستگاه را می توان از ویفر حامل جدا کرد.در نهایت، ویفر حامل نیاز به تمیز کردن دارد و سپس می توان چندین بار از آن استفاده کرد.روش جداسازی لیزر عمدتاً در بسته‌بندی سطح ویفر با فن‌آوت و فرآیندهای بسته‌بندی پیشرفته استفاده می‌شود.

ویفرهای حامل برای انتشار مواد شیمیایی

در اینجا، جدا شدن باند توسط مواد شیمیایی ایجاد می شود که پس از پردازش (از جمله نازک شدن) ویفر دستگاه، چسب را حل می کند.شکل 3).ویفر حامل سوراخ شده است تا حلال از آن عبور کند و با چسب تماس پیدا کند.چنین ویفرهای حامل را می توان با ترکیب یک حامل شیشه ای خالی با جدیدترین فناوری های الگوبرداری و تحمل های محکم تولید کرد.برای اینکه بتوان شیمی را در سریع ترین زمان ممکن توزیع کرد، سوراخ های بسیار کوچک با چگالی بالا مورد نیاز است.می توان بیش از 150000 سوراخ با اندازه مساوی ایجاد کرد که باعث جدا شدن صاف و ایمن می شود در حالی که ویفر حامل در برابر تأثیرات مکانیکی مقاومت می کند.

ویفرهای حامل برای رهاسازی شیمیایی در تنوع ضخامت کل (TTV) تا 1 میکرون و در بسیاری از مواد سازگار با ضریب انبساط حرارتی خطی (CTE) موجود هستند.این ویفرهای حامل تا 50 بار قابل استفاده مجدد هستند.

ویفرهای حامل برای رهاسازی حرارتی

از چسب های ترموپلاستیک برای چسباندن ویفر دستگاه یا تک تراشه ها به ویفر حامل استفاده می شود.این چسب ها در دماهای بالاتر (یعنی از 100 درجه سانتیگراد) ویسکوزیته را کاهش می دهند، به طوری که پس از گذراندن فرآیند گرمایش، ویفر دستگاه را می توان از ویفر حامل برش داد.شکل 4).برای این کار به ویفرهای حامل سوراخ دار یا ویفرهای حامل با جیب های فرورفته نیاز است.

ویفرهای حامل آداپتور برای انعطاف پذیری استثنایی

صنعت نیمه هادی و MEMS در حال تولید ویفرهایی با قطرهای متنوع است.با این حال، تجهیزات پردازش مورد نیاز برای قطرهای مختلف ویفر یا ابعاد بستر برای همه شرکت ها مقرون به صرفه نیست.ویفرهای حامل آداپتور دارای جیب هایی برای نگهداری ویفرهایی با قطرهای کوچکتر یا بسترهایی با ابعاد کوچکتر و حمل آنها در طول فرآیند هستند.شکل 5).این امکان جابجایی و پردازش انواع مختلف ویفر و اندازه های بستر را در تجهیزات موجود فراهم می کند.

ویفرهای حامل آداپتور یا ویفرهای شیشه ای پردازش شده یا سیلیکونی با جیب(های) طرح دار یا ویفرهای سیلیکونی هستند که به طور دائم به حلقه های شیشه ای بوروسیلیکات چسبانده شده اند که مطابق با ابعاد زیرلایه طرح ریزی شده اند.جیب های شکل گرفته روی ویفر با قطر خارجی مورد نیاز، پردازش ویفرها و بسترهای کوچکتر را امکان پذیر می کند، به عنوان مثال، ویفرهای 150 میلی متری روی تجهیزات 200 میلی متری.حتی چندین بستر کوچک را می توان کار کرد، به عنوان مثال، چهار ویفر 76 میلی متری روی یک ویفر حامل 200 میلی متری.

گزینه ها عبارتند از:

• ویفرهای حامل شیشه ای با جیب های طرح دار;
• ویفرهای حامل سیلیکونی با جیب های طرح دار؛و
• ویفرهای حامل سیلیکونی که به طور دائم به حلقه های شیشه ای چسبانده شده اند.

با توجه به مواد مورد استفاده، این ویفرهای حامل را می توان در دمای عملیاتی تا 500 درجه سانتی گراد استفاده کرد.علاوه بر این، سوراخ ها یا شیارهایی را می توان اضافه کرد تا امکان استفاده از ویفرهای حامل آداپتور با چاک خلاء فراهم شود.برای ردیابی آسان می توان از علامت گذاری منحصر به فرد توسط کدهای پاسخ سریع (QR) استفاده کرد.

نتیجه

ویفرهای حامل ساخته شده از شیشه، کوارتز یا سیلیکون ابزارهای اساسی برای بسته بندی MEMS و حسگرها در سطح ویفر سه بعدی هستند.Plan Optik ویفرهای حامل شیشه، کوارتز و سیلیکون با کیفیت بالا را برای بسیاری از فرآیندهای مرتبط با MEMS و نیمه هادی ها تولید می کند.همانطور که در بالا ذکر شد، آنها می توانند مقاومت شیمیایی و دمای بالا، تحمل بسیار کم و انبساط حرارتی تنظیم شده با سیلیکون یا سایر مواد زیرلایه را ارائه دهند.علاوه بر این، ویژگی های سطح نچسب یا چسبنده را می توان گنجاند و کیفیت سطح عالی از طریق پرداخت دو طرفه قابل دستیابی است.
.