用于晶圆级封装的溶液法加工银纳米颗粒/铜前驱体杂化光吸收层的先进光子脱键技术

《IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology》：Advanced Photonic Debonding Using Solution-Processed Ag Nanoparticle/Cu-Precursor Hybrid Light-Absorbing Layers for Wafer-Level Packaging

　　本文介绍了一种用于晶圆级封装的先进光子键合（APDB）工艺，该方法采用毫秒级强脉冲光（IPL）照射和一种溶液处理的银纳米颗粒（Ag NP）/铜前驱体混合IPL吸光层（IAL，MyCin–C）。7:3的表示法代表Ag NPs与Cu(NO?)?·3H?O前驱体的进料质量比，并不表示最终元素Ag与Cu的原子比。与DI水基配方相比，基于2-丁氧基乙醇的配方提供了更好的润湿性和涂层均匀性，从而实现了更均匀的光热响应和载玻片复用性的提升。在研究的配方中，7:3混合IAL表现出约95%的宽光谱光吸收率和最高的瞬时光热响应。在厚度约为30 μm的150毫米硅晶圆上演示了晶圆级键合工艺，使用单次IPL脉冲，能量密度为4 J/cm2，脉冲宽度为1 ms。相比之下，在相似的涂层、键合和晶圆加工条件下制备的纯Ag NPIAL在4、5或6 J/cm2下均未实现键合，且在6 J/cm2时发生了载玻片开裂。这些结果建立了吸光剂配方、涂层形貌、光吸收、瞬时光热响应与界面分离行为之间的直接关系。键合后的光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、FIB-SEM和半定量EDS分析表明，在分析的区域内未观察到明显的开裂、界面剥离、结构变形或所检测元素的主要再分布。键合前后器件的多层堆叠厚度基本一致，在所应用的EDS条件下，未在所分析的晶圆区域中检测到Ag或Cu。此外，基于2-丁氧基乙醇的载玻片在多次键合–清洗–复用循环中保持了较高的光学透过率。这些结果证明了…一、引言人工智能（AI）、高性能计算和数据密集型电子系统的快速发展，加速了对小型化、多功能和节能半导体器件的需求。为满足这些要求，先进的三维封装技术，包括硅通孔（TSVs）、扇出型晶圆级封装（FOWLP）和Cu–Cu混合键合，已成为异构集成和高密度多芯片封装的关键平台 [1]，[2]，[3]，[4]，[5]。