先進封裝技術已成為因應電子裝置對效能、成本及小尺寸需求的核心技術。最新的一項發展是扇出晶圓級封裝(FOWLP)技術。更為先進的扇出(FO)技術型態目前正在發展當中,屆時可應用於異質整合與系統級封裝;先進的FO技術所仰賴的暫時性接合/剝離(bonding/debonding)技術,是裝置製造過程的基本要素。

各種FO架構所存在的暫時性接合/剝離製程挑戰為何?採用正確的暫時性接合/剝離材料又能如何化解挑戰?

暫時性接合與剝離在 FOWLP 製造過程中扮演的角色

FOWLP製程歸類為兩大類:晶片優先(chip-first)和線路重佈層(RDL)優先 FO 製程。晶片優先 FO 採用晶圓重建製程,在這個製程中,會從原始裝置晶圓中揀出已知合格晶元(KGD) 並置於基板上,然後以模壓樹脂包覆成形為重構晶圓。接下來,重構晶圓會暫時接合至載板,使天生的弓形度平坦,以進一步進行處理來製成晶圓上的RDL。

在RDL優先FO製程中,RDL層會建立在載具晶圓的頂端,塗上一層暫時接合材料,再將 KGD置於已知合格RDL的頂端,接著進行壓模與模具研磨製程。在這兩個製程的製程中,晶圓堆通常會經過金屬化、微影成像、介電質沉積、電鍍及其他需要支撐載具基板的組裝製程。

FO 製程變化對材料的挑戰以及對暫時接合/剝離要求之影響

在晶圓優先和 RDL 優先架構下,有幾個不同的變化,像是晶粒面向上接合、晶粒面向下接合、RDL 細線優先和 RDL 粗線優先類型等,都會增加支撐材料與設備的複雜度與要求。

在晶粒面向上接合和面向下接合晶圓優先的做法當中,若重構晶圓的厚度低於350μm,那麼就會因為內部應力大而呈現嚴重弓形,若要在整個製程的製程中支撐重構晶圓,就必須有能夠抗高溫的接合材料。這是因為晶圓堆會經過 RDL 成形製程,在這個過程中,材料會暴露於高達 250°C 的高溫環境達數小時,而接合線會暴露於多種不同的製程化學物,包括強酸、強鹼及溶劑化學物。為了與載具晶圓剝離,機械分離和雷射分離是慣用的方法,不過,熱滑動剝離也可以應用於某些情況下。

在RDL優先的方法中,用於晶粒黏著的RDL和組裝製程會在暫時玻璃載具上完成,這個載具會塗上犧牲層。幾個製程步驟會執行來建立一個多層 RDL 結構,接著進行晶粒黏著、壓磨和模具研磨,以及載具分離。在晶圓級上,對於RDL優先製程慣用的載具分離方法是,採用雷射分離機制。最後,與晶圓優先製程相比,RDL優先製程在犧牲層上更為嚴峻,因為在早期RDL成形階段中,整面的這個釋放層會開放接觸製程化學品。

**暫時接合/剝離材料如何因應 FOWLP 挑戰? **

FOWLP應用所需的暫時接合材料,必須能強固地黏合重構晶圓,以維持平坦度,並消除接合處的弓形和翹曲。這些材料也必須擁有熱機械特性,可承受下游高溫製程,還有經得起三小時的五次 230°C+ 溫度週期。在晶圓優先方法中,材料也必須能承受壓模的壓力。過去常用於支撐RDL優先增層法製程的釋放層,必須能經得起並支撐更嚴苛的化學暴露條件,而不影響到製程步驟。

此外,先進FO製程的複雜製程也可能需要適合雙面暫時接合的材料。隨著面板級製程的精進,暫時接合/剝離材料也必須相容於面板組裝生產線所需的塗層法、應用製程及工具。針對 FOWLP 進行剝離是這項技術的亮點。矽基板的易碎性是3D-IC 與2.5D中,永遠存在的最大挑戰;重構晶圓和面板不易碎,在下游製程中進行搬運時,也許比矽更有寬容度。這些較新的方法最終可簡化剝離製程,並降低 FO 製程成本。

**結語 **

根據以上所討論的挑戰,可以清楚知道某項產品、甚至某系列的暫時接合/剝離材料,可能不適合先進封裝應用中的所有製程。對矽晶圓來說,用於3D-IC和2.5D晶背製程步驟的材料,與用於 FO 製程的材料,各有不同的要求條件;布魯爾科技能提供各種接合材料與釋放層,以健全、高產能、具成本效益且簡易的解決方案因應不斷演進的製程需求。