[发明专利]利用平顶纳秒紫外激光拆键合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用平顶纳秒紫外激光拆键合的方法，纳秒紫外激光辐照键合片，分开键合的载体与晶圆。

背景技术

IBM(international business machine，国际商用仪器)公司，提出了减薄半导体衬底的方法(专利号CN 101764047 B)。该专利采用双层键合胶结构，在半导体晶圆衬底上施加粘合层，在载体上施加激光烧蚀粘合层，即释放层，然后将粘合层结合到释放层。虽然释放层吸光度高，但是释放层成本高、黏性差，厚度不到1μm，吸收的激光有限。而粘合层对激光的透过率高，激光可能透过双层键合胶，损伤晶圆。为了避免晶圆损伤，本专利增加了保护层，采用释放层、粘合层和保护层的三层键合胶结构。由于释放层厚度远小于保护层的厚度，因此涂覆到释放层的粘合层，均匀性优于涂覆到保护层的粘合层。

IBM(international business machine，国际商用仪器)公司，提出了激光拆键合方法(专利号CN 104718605 B)。但该专利用到的355nm的二极管泵浦的三倍频YAG激光器，属于固体激光器，激光器产生的光束呈高斯型。激光在谐振腔中振荡，光束自再现，光束形状必须满足亥姆霍兹方程，而厄米高斯函数是赫姆霍兹方程的解。因此激光器出射的光斑，可以用厄米高斯函数表示，激光器出射的光斑通常为基模高斯光束。基模高斯光束经过IBM专利中的反射镜、振镜等元件，光束仍然为高斯分布，这是博伊德和戈登的理论证明过的。由于此性质，高斯光束适合几米以及更远距离的传输。然而，高斯光束具有易损伤键合胶、能量利用率低的缺点。坐标(x,y)和时刻t下，高斯光束的光强I(x,y,t)表示如下，

式中w_xG和w_yG分别表示高斯光束在x和y方向的腰斑半径，τ_p表示脉宽，I_0G表示峰值光强。光强I(x,y,t)在时间和空间上积分，等于单脉

冲能量E_p，I_0G表示如下，

式中πw_xGw_yG表示高斯光束的腰斑面积。腰斑面积内，集中了高斯光束86.5％的能量，因此单脉冲的加工面积近似等于腰斑面积，加工面积S_G表示如下，

如果对高斯光束进行空间整形，使其变为平顶光束，激光单脉冲能量和脉宽不变。平顶光束的光强I_0T表示如下，

式中4w_xTw_yT表示高斯光束的腰斑面积。平顶光束的单脉冲的加工面积表示如下，

若平顶光束的峰值光强等于高斯光束腰斑半径处的光强，即I_0T＝I_0G/e²，则平顶光束和高斯光束的加工面积之比R表示如下，

由上式可知，平顶光束的光斑面积，是高斯光束的369.5％。相同加工面积、单脉冲能量和脉宽下，加工时间与光斑面积成反比，因此加工效率与光斑面积成正比，平顶光束的加工效率比高斯光束高269.5％。

平顶光束除了提高加工效率，还能提高加工的均匀性。高斯光束和平顶光束的分布如图3所示，横轴为归一化的径向位置，即径向位置除以腰斑半径；纵轴是归一化的光强，即光强除以I_0G。

归一化的径向位置在-1到1之间，高斯光束出现一个峰，峰值光强是腰斑半径处的7.4倍。高斯光束中的峰，很可能导致加工区域的过度损伤。归一化的径向位置属于(-∞,-1)U(1,+∞),高斯光束的光强弱，难以用于拆键合，该区域内的能量占高斯脉冲的13.5％，这部分能量不仅被浪费掉，而且被键合胶吸收后产生热。平顶光束有效地避免了这两个问题，平顶光束分布均匀，腰斑半径是高斯光束腰斑半径的1.92倍；平顶分布所有的能量都能被充分利用，因此提高了激光能量的利用效率，降低了热影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种利用平顶纳秒紫外激光拆键合的方法，旨在避免键合胶的损伤，改善拆键合质量。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

利用平顶纳秒紫外激光拆键合的方法，特点是：激光以呈平顶分布的光斑辐照于键合片，所述键合片由载体、涂覆至载体的释放层、涂覆至释放层的粘合层、涂覆至晶圆的保护层以及晶圆键合形成。