什么是激光键合和拆键合？激光键合还有哪些应用？

发布人：莱塞激光发布时间：2021-06-23 11:31:30

【摘要】

目前普遍使用的是键合技术是：共熔键合技术和阳极键合技术。共熔键合技术已用到多种MEMS器件的制造中，如压力传感器、微泵等都需要在衬底上键合机械支持结构。

什么是激光键合和拆键合？

目前普遍使用的是键合技术是：共熔键合技术和阳极键合技术。共熔键合技术已用到多种MEMS器件的制造中，如压力传感器、微泵等都需要在衬底上键合机械支持结构。硅的熔融键合多用在SOI技术上，如Si-SiO2键合和Si-Si键合，然而该键合方式需要较高的退火温度。阳极键合不需要高温度，但是需要1000-2000V的强电场才能有效的键合，这样的强电场会对晶圆的性能造成影响。于是很多研究者引入了激光辅助键合的键合方式，其原理是将脉冲激光聚焦在键合的界面处，利用短脉冲激光的局部热效应实现局部加热键合。该键合方式具有无需压力、无高温残余应力、无需强电场干扰等诸多优势。

由于晶圆尺寸逐渐增大厚度减薄，晶圆在流片过程中就容易碎片，于是引入了载体层。将薄晶圆同载体层键合在一起，防止在流片过程中晶圆破损。相较于其他拆键合方式，激光拆键合可以使用聚酰亚胺作为键和剂，该方式键和可以耐受400℃以上的温度而一般的键合剂在200℃时候就会变性，这就使得一般键合剂在晶圆做高低温循环时候就已经失效。由于激光拆键合技术需要将激光作用于载体和晶圆中间的粘连剂上所以需要载体能够透过相应波长的激光，目前使用较多的激光为紫外激光，载体为玻璃晶圆衬底。激光拆键合技术多用于多种薄硅晶圆的剥离。

激光键合还有哪些应用？

1.激光退火

激光退火技术主要用于修复半导体材料，尤其是硅。传统的加热退火技术是把整个晶圆放在真空炉中，在一定的温度（一般是300-1200℃）下退火10-60min。这种退火方式并不能完全消除缺陷，高温却导致材料性能下降，掺杂物质析出等问题。因此从上世纪末开始，激光退火的研究就变得十分活跃，发展出毫秒级脉冲激光退火、纳秒级脉冲激光退火和高频Q开关脉冲激光退火等多种激光退火方法。近些年来，激光退火已在国内外取得了一些成熟的应用。激光退火主要优势体现在：

（1）加热时间短，能够获得高浓度的掺杂层；

（2）加热局限于局部表层，不会影响周围元件的物理性能；

（3）能够能到半球形的很深的接触区；

（4）由于激光束可以整形到非常细，为微区薄层退火提供了可能。

2.激光钻孔

激光钻孔广泛用于金属、PCB、玻璃面板等领域的钻孔，在半导体领域激光钻孔还是一个新兴的应用，由于半导体行业的高精度和高表面光洁度等要求，目前我司采用的是短脉冲高速旋光钻孔的工艺。随著3D封装技术的兴起，硅通孔TSV(TSV)技术逐渐发展，对激光打孔的需求日益强烈。目前激光钻孔存在着明显的优势和劣势，优势表现在钻孔成本低、无耗材、可以钻孔不同的材料等等；劣势主要表现在孔内壁比较粗糙、密集钻孔效率低、对钻孔材料强度的损伤等等。当然研究人员也在研究新的钻孔技术来克服现在钻孔的弊端，比如说激光结合化学的钻孔方式等等。

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