什么是激光鍵合和拆鍵合？激光鍵合還有哪些應用？

什么是激光鍵合和拆鍵合？

目前普遍使用的是鍵合技術是：共熔鍵合技術和陽極鍵合技術。共熔鍵合技術已用到多種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械支持結構。硅的熔融鍵合多用在SOI技術上，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。陽極鍵合不需要高溫度，但是需要1000-2000V的強電場才能有效的鍵合，這樣的強電場會對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實現局部加熱鍵合。該鍵合方式具有無需壓力、無高溫殘余應力、無需強電場干擾等諸多優勢。

由于晶圓尺寸逐漸增大厚度減薄，晶圓在流片過程中就容易碎片，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℃時候就會變性，這就使得一般鍵合劑在晶圓做高低溫循環時候就已經失效。由于激光拆鍵合技術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相應波長的激光，目前使用較多的激光為紫外激光，載體為玻璃晶圓襯底。激光拆鍵合技術多用于多種薄硅晶圓的剝離。

激光鍵合還有哪些應用？

1.激光退火

激光退火技術主要用于修復半導體材料，尤其是硅。傳統的加熱退火技術是把整個晶圓放在真空爐中，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，高溫卻導致材料性能下降，摻雜物質析出等問題。因此從上世紀末開始，激光退火的研究就變得十分活躍，發展出毫秒級脈沖激光退火、納秒級脈沖激光退火和高頻Q開關脈沖激光退火等多種激光退火方法。近些年來，激光退火已在國內外取得了一些成熟的應用。激光退火主要優勢體現在：

（1）加熱時間短，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；

（4）由于激光束可以整形到非常細，為微區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、玻璃面板等領域的鉆孔，在半導體領域激光鉆孔還是一個新興的應用，由于半導體行業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封裝技術的興起，硅通孔TSV(TSV)技術逐漸發展，對激光打孔的需求日益強烈。目前激光鉆孔存在著明顯的優勢和劣勢，優勢表現在鉆孔成本低、無耗材、可以鉆孔不同的材料等等；劣勢主要表現在孔內壁比較粗糙、密集鉆孔效率低、對鉆孔材料強度的損傷等等。當然研究人員也在研究新的鉆孔技術來克服現在鉆孔的弊端，比如說激光結合化學的鉆孔方式等等。