什么是激光鍵合和拆鍵合？

目前普遍使用的是鍵合技術(shù)是：共熔鍵合技術(shù)和陽(yáng)極鍵合技術(shù)。共熔鍵合技術(shù)已用到多種MEMS器件的制造中，如壓力傳感器、微泵等都需要在襯底上鍵合機(jī)械支持結(jié)構(gòu)。硅的熔融鍵合多用在SOI技術(shù)上，如Si-SiO2鍵合和Si-Si鍵合，然而該鍵合方式需要較高的退火溫度。陽(yáng)極鍵合不需要高溫度，但是需要1000-2000V的強(qiáng)電場(chǎng)才能有效的鍵合，這樣的強(qiáng)電場(chǎng)會(huì)對(duì)晶圓的性能造成影響。于是很多研究者引入了激光輔助鍵合的鍵合方式，其原理是將脈沖激光聚焦在鍵合的界面處，利用短脈沖激光的局部熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)局部加熱鍵合。該鍵合方式具有無(wú)需壓力、無(wú)高溫殘余應(yīng)力、無(wú)需強(qiáng)電場(chǎng)干擾等諸多優(yōu)勢(shì)。

由于晶圓尺寸逐漸增大厚度減薄，晶圓在流片過(guò)程中就容易碎片，于是引入了載體層。將薄晶圓同載體層鍵合在一起，防止在流片過(guò)程中晶圓破損。相較于其他拆鍵合方式，激光拆鍵合可以使用聚酰亞胺作為鍵和劑，該方式鍵和可以耐受400℃以上的溫度而一般的鍵合劑在200℃時(shí)候就會(huì)變性，這就使得一般鍵合劑在晶圓做高低溫循環(huán)時(shí)候就已經(jīng)失效。由于激光拆鍵合技術(shù)需要將激光作用于載體和晶圓中間的粘連劑上所以需要載體能夠透過(guò)相應(yīng)波長(zhǎng)的激光，目前使用較多的激光為紫外激光，載體為玻璃晶圓襯底。激光拆鍵合技術(shù)多用于多種薄硅晶圓的剝離。

激光鍵合還有哪些應(yīng)用？

1.激光退火

激光退火技術(shù)主要用于修復(fù)半導(dǎo)體材料，尤其是硅。傳統(tǒng)的加熱退火技術(shù)是把整個(gè)晶圓放在真空爐中，在一定的溫度（一般是300-1200℃）下退火10-60min。這種退火方式并不能完全消除缺陷，高溫卻導(dǎo)致材料性能下降，摻雜物質(zhì)析出等問(wèn)題。因此從上世紀(jì)末開(kāi)始，激光退火的研究就變得十分活躍，發(fā)展出毫秒級(jí)脈沖激光退火、納秒級(jí)脈沖激光退火和高頻Q開(kāi)關(guān)脈沖激光退火等多種激光退火方法。近些年來(lái)，激光退火已在國(guó)內(nèi)外取得了一些成熟的應(yīng)用。激光退火主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：

（1）加熱時(shí)間短，能夠獲得高濃度的摻雜層；

（2）加熱局限于局部表層，不會(huì)影響周圍元件的物理性能；

（3）能夠能到半球形的很深的接觸區(qū)；

（4）由于激光束可以整形到非常細(xì)，為微區(qū)薄層退火提供了可能。

2.激光鉆孔

激光鉆孔廣泛用于金屬、PCB、玻璃面板等領(lǐng)域的鉆孔，在半導(dǎo)體領(lǐng)域激光鉆孔還是一個(gè)新興的應(yīng)用，由于半導(dǎo)體行業(yè)的高精度和高表面光潔度等要求，目前我司采用的是短脈沖高速旋光鉆孔的工藝。隨著3D封裝技術(shù)的興起，硅通孔TSV(TSV)技術(shù)逐漸發(fā)展，對(duì)激光打孔的需求日益強(qiáng)烈。目前激光鉆孔存在著明顯的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在鉆孔成本低、無(wú)耗材、可以鉆孔不同的材料等等；劣勢(shì)主要表現(xiàn)在孔內(nèi)壁比較粗糙、密集鉆孔效率低、對(duì)鉆孔材料強(qiáng)度的損傷等等。當(dāng)然研究人員也在研究新的鉆孔技術(shù)來(lái)克服現(xiàn)在鉆孔的弊端，比如說(shuō)激光結(jié)合化學(xué)的鉆孔方式等等。