يمكن أن تتطلب عمليات تغليف أجهزة الاستشعار ونظم الكهروميكانيكية الصغرى معالجة ومعالجة رقاقات أشباه الموصلات الرقيقة للغاية.تم بالفعل إنشاء العديد من أنظمة معالجة الرقائق الرقيقة التي تتطلب أداة مناولة خاصة مثل الرقاقة الحاملة (أو الرقاقة الداعمة) في السوق.من خلال ربط رقاقة الجهاز مؤقتًا برقاقة حاملة ، يمكن التعامل معها ومعالجتها بأمان.اعتمادًا على تقنيات الربط المؤقت وفك الترابط ، هناك متطلبات مختلفة للرقائق الحاملة.توضح هذه المقالة بالتفصيل متطلبات رقائق الحامل كأداة معالجة ضرورية لتقنيات تغليف مستوى الرقاقة ثلاثية الأبعاد.

مقدمة

هناك انخفاض مستمر في سماكة الرقاقة في صناعة الأنظمة الكهروميكانيكية الصغرى وأشباه الموصلات.ويرجع ذلك إلى طلب السوق على الأجهزة الأصغر التي توفر عددًا متزايدًا من الوظائف بتكلفة منخفضة ؛ولهذا ، يجب تحقيق أحجام عبوات أصغر.إن التطبيقات الاستهلاكية هي المسؤولة بشكل أساسي عن هذا الاتجاه ، ولكن يُعزى الطلب على أحجام العبوات الأصغر أيضًا إلى المزايا التقنية ، على سبيل المثال الأداء الكهربائي الأفضل أو الإدارة الحرارية المحسنة.

تتطلب أحجام العبوات الأصغر ركائز رفيعة للغاية لبناء الأجهزة.تتيح هذه الركائز الرفيعة للغاية أيضًا إمكانية تغليف المستشعرات ثلاثية الأبعاد مثل مستشعرات الصور التكميلية بأكسيد المعادن وأشباه الموصلات (CMOS) وغيرها.يفرض إنتاج الرقائق الرقيقة بكميات كبيرة متطلبات صعبة على أدوات المناولة والمعالجة.

بسبب سمكها المنخفض ، فإن الرقائق الرقيقة معرضة للإجهاد والكسر.يؤدي تزييف الرقائق أثناء المناولة والمعالجة إلى خسارة عالية في الغلة أو قد يجعل من المستحيل التعامل مع الرقائق بعد الآن.هذا يعني أن هناك حاجة إلى تقنية معالجة الرقائق الرقيقة بدرجة عالية من المرونة في أحجام الرقائق والركيزة.تحتاج الرقائق الحاملة إلى خصائص معينة ، مثل: المتانة الميكانيكية ؛المقاومة الكيميائية ودرجات الحرارة العالية ؛تفاوتات منخفضة بشكل لا يصدق (تصل إلى اختلاف سمك 1 ميكرومتر) ؛والتمدد الحراري المعدل حسب المادة المستخدمة ، على سبيل المثال ، زرنيخيد الغاليوم (GaAs) أو فوسفيد الإنديوم (InP) أو السيليكون (Si) أو كربيد السيليكون (SiC).علاوة على ذلك ، تحتاج أدوات المناولة في بعض الأحيان إلى أن تكون مناسبة لمواد مثل GaAs و Si ، أو حتى متوافقة مع CMOS.

رقائق حاملة عالية الجودة مصنوعة من الزجاج أو الكوارتز أو السيليكون يمكن أن تلبي المتطلبات المذكورة أعلاه.يعتبر الزجاج والكوارتز من المواد الممتازة للرقائق الحاملة بسبب ثباتهما الحراري ومقاومتهما للأحماض والمواد الكيميائية الأخرى.يمكن مراقبة الترابط وفك الترابط من الرقائق الحاملة للزجاج والكوارتز لأنها شفافة.علاوة على ذلك ، يمكن تنظيف رقائق الزجاج الحاملة وإعادة استخدامها ، مما يساهم في تقليل التكلفة وحماية البيئة.

معالجة الرقائق الرقيقة

في عمليات معالجة الرقائق الرقيقة ، يتم ربط رقاقة الجهاز مؤقتًا برقاقة حاملة صلبة عالية الدقة باستخدام مادة لاصقة قائمة على البوليمر.يظهر تدفق العملية العام للربط المؤقت فيشكل 1.بعد التعامل مع رقاقة الجهاز ومعالجتها باستخدام أدوات معالجة أشباه الموصلات القياسية ، يتم التحرير (إزالة الترابط) عن طريق تقنيات مختلفة ، وهي المواد الكيميائية التي تعمل على إذابة المادة اللاصقة ، وتقليل الحرارة من لزوجة المادة اللاصقة أو تقليل قوة اللصق بالليزر.

طرق الفك - ناقلات مناسبة لتطبيقات مختلفة

في عمليات ربط الرقاقة المؤقتة ، يجب إزالة الرقاقة الحاملة من رقاقة الجهاز في نهاية المعالجة.اعتمادًا على خصائص الجهاز والعملية المستخدمة ، هناك متطلبات مواصفات مختلفة للرقائق الحاملة.يتم شرح الأنواع المختلفة من الرقائق الحاملة ذات الخصائص الخاصة لعمليات نزع الترابط الشائعة أدناه.

رقائق حاملة لإطلاق الليزر

في نزع الترابط بالليزر ، تقل قوة اللاصق عن طريق تعريضه لضوء الليزر (الشكل 2).يمكن تنفيذ طرق إزالة الترابط في درجة حرارة الغرفة.

لعمليات إزالة الترابط بالليزر ، يلزم وجود رقاقات حاملة عالية الشفافية تنقل الطول الموجي لليزر ذي الصلة.تتميز رقائق الزجاج المصقول مزدوج الجانب أو رقائق الكوارتز الحاملة بجودة سطح ممتازة وبالتالي فهي تلبي متطلبات عملية إزالة الترابط بالليزر.بعد التعرض لليزر ، يمكن فصل رقاقة الجهاز عن الرقاقة الحاملة.أخيرًا ، يجب تنظيف الرقاقة الحاملة ويمكن إعادة استخدامها عدة مرات.تُستخدم طريقة إزالة الترابط بالليزر بشكل أساسي في التعبئة والتغليف على مستوى المروحة وعمليات التغليف المتقدمة.

رقائق حاملة لإطلاق المواد الكيميائية

هنا ، يحدث فك الارتباط بسبب المواد الكيميائية التي تعمل على إذابة المادة اللاصقة بعد المعالجة (بما في ذلك التخفيف) من رقاقة الجهاز (الشكل 3).الرقاقة الحاملة مثقبة لتمكين المذيب من المرور خلالها والتلامس مع المادة اللاصقة.يمكن إنتاج هذه الرقائق الحاملة من خلال الجمع بين حامل زجاجي فارغ مع أحدث تقنيات الزخرفة والتفاوتات الصارمة.لتكون قادرًا على توزيع الكيمياء بأسرع ما يمكن ، يلزم وجود ثقوب صغيرة للغاية ذات كثافة عالية.يمكن إنشاء أكثر من 150000 من خلال الثقوب ذات الحجم المتساوي ، مما يوفر نزعًا سلسًا وآمنًا بينما الرقاقة الحاملة تقاوم التأثيرات الميكانيكية.

تتوفر الرقاقات الحاملة للإطلاق الكيميائي بتغير إجمالي للسمك (TTV) يصل إلى 1 ميكرون وفي العديد من المواد المتوافقة مع التمدد الحراري الخطي (CTE).يمكن إعادة استخدام هذه الرقائق الحاملة حتى 50 مرة.

رقائق حاملة للإفراج عن الحرارة

تُستخدم المواد اللاصقة البلاستيكية الحرارية لربط رقاقة الجهاز أو الرقائق المفردة بالرقاقة الحاملة.تنخفض اللزوجة في هذه المواد اللاصقة عند درجات حرارة أعلى (أي من 100 درجة مئوية) ، بحيث بعد أن خضعت لعملية تسخين ، يمكن قص رقاقة الجهاز من الرقاقة الحاملة (الشكل 4).لهذا الغرض ، هناك حاجة إلى رقائق حاملة غير مثقبة أو رقائق حاملة ذات جيوب غائرة.

رقائق حامل المحول لمرونة استثنائية

تنتج صناعة أشباه الموصلات والنظم الكهروميكانيكية الصغرى رقاقات ذات أقطار متزايدة ومتنوعة.ومع ذلك ، فإن معدات المعالجة المطلوبة لأقطار الرقاقة المختلفة أو أبعاد الركيزة ليست في متناول جميع الشركات.تتميز رقائق حامل المحول بجيوب لتثبيت الرقائق بأقطار أصغر أو ركائز ذات أبعاد أصغر ونقلها خلال العملية (الشكل 5).هذا يسمح بمعالجة ومعالجة مجموعة متنوعة من أحجام مختلفة من الرقاقات والركيزة على المعدات الموجودة.

الرقائق الحاملة للمحول هي إما زجاج معالج بالسطح أو رقائق سيليكون مع جيب (جيوب) منقوشة أو رقائق سيليكون مرتبطة بشكل دائم بحلقات زجاجية من البورسليكات التي تم نقشها وفقًا لأبعاد الركيزة.تتيح الجيوب المشكلة على الرقاقة ذات القطر الخارجي المطلوب معالجة الرقائق والركائز الأصغر ، على سبيل المثال ، رقائق 150 مم على معدات 200 مم.حتى الركائز الصغيرة المتعددة يمكن التعامل معها ، على سبيل المثال ، أربع رقائق بقطر 76 مم على رقاقة حاملة مقاس 200 مم.

الخيارات هي:

• رقائق زجاجية حاملة مع جيوب منقوشة ؛
• رقائق حاملة من السيليكون بجيوب منقوشة ؛و
• رقائق حاملة من السيليكون مرتبطة بشكل دائم بحلقات زجاجية.

بسبب المواد المستخدمة ، يمكن استخدام هذه الرقائق الحاملة في درجات حرارة تشغيل تصل إلى 500 درجة مئوية.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إضافة ثقوب أو أخاديد لتمكين استخدام رقائق حامل المحول مع الرمي بالتفريغ.يمكن تطبيق علامات فريدة من خلال رموز الاستجابة السريعة (QR) لسهولة التتبع.

استنتاج

الرقائق الحاملة المصنوعة من الزجاج أو الكوارتز أو السيليكون هي أدوات أساسية للتعبئة ثلاثية الأبعاد على مستوى الرقاقة من النظم الكهروميكانيكية الصغرى وأجهزة الاستشعار.تصنع Plan Optik رقائق حاملة من الزجاج والكوارتز والسيليكون عالية الجودة للعديد من العمليات المتعلقة بالنظام الكهروميكانيكية الصغرى وأشباه الموصلات.يمكن أن توفر ، كما هو موضح أعلاه ، مقاومة للمواد الكيميائية ودرجات الحرارة العالية ، وتحمل منخفض بشكل استثنائي وتمدد حراري معدّل للسيليكون أو مواد الركيزة الأخرى.علاوة على ذلك ، يمكن دمج خصائص السطح غير اللاصقة أو اللاصقة ، ويمكن تحقيق جودة السطح الممتازة من خلال التلميع على الوجهين
.