解决先进扇出封装的暂时性接合与剥离挑战

——采访布鲁尔科技 (Brewer Science Inc.) 晶圆级封装事业部业务开发主管 Ramachandran K. Trichur

先进封装技术已成为因应电子装置对效能、成本及小尺寸需求的核心技术。最新的一项发展是扇出晶圆级封装 (FOWLP) 技术。更为先进的扇出 (FO) 技术型态目前正在发展当中，届时可应用于异质整合与系统级封装。先进的 FO 技术所仰赖的暂时性接合/剥离技术，是装置制造过程的基本要素。为了深入了解各种 FO 架构所存在的暂时性接合/剥离制程挑战，以及用对暂时性接合/剥离材料可以如何化解挑战，我们专访了布鲁尔科技公司晶圆级封装事业部业务开发主管Ramachandran K. Trichur，讨论关于FOWLP技术的发展及其对于暂时性接合/剥离技术的依赖关系。

问：暂时性接合与剥离在 FOWLP 制造过程中扮演什么角色？

答：FOWLP 制程归类为两大类：芯片优先 (chip-first) 和线路重布层 (RDL) 优先 FO 制程。芯片优先 FO 采用晶圆重建制程，在这个制程中，会从原始装置晶圆中拣出已知合格晶元 (KGD) 并置于基板上，然后以模压树脂包覆成形为重构晶圆。接下来，重构晶圆会暂时接合至载板，使天生的弓形度平坦，以进一步进行处理来制成晶圆上的 RDL。

在 RDL 优先 FO 制程中，RDL 层会建立在载具晶圆的顶端，涂上一层暂时接合材料，再将 KGD 置于已知合格 RDL 的顶端，接着进行压模与模具研磨制程。

在这两个制程的制程中，晶圆堆通常会经过金属化、微影成像、介电质沉积、电镀及其他需要支撑载具基板的组装制程。

问：FO 制程有哪些不同的变化，存在哪些材料上的挑战，以及这对暂时接合/剥离要求有何影响？

答：在晶圆优先和 RDL 优先架构下，有几个不同的变化，像是晶粒面向上接合、晶粒面向下接合、RDL 细线优先和 RDL 粗线优先类型等，都会增加支撑材料与设备的复杂度与要求。

在晶粒面向上接合和面向下接合晶圆优先的做法当中，若重构晶圆的厚度低于 350 µm，那么就会因为内部应力大而呈现严重弓形，若要在整个制程的制程中支撑重构晶圆，就必须有能够抗高温的接合材料。这是因为晶圆堆会经过 RDL 成形制程，在这个过程中，材料会暴露于高达 250°C 的高温环境达数小时，而接合线会暴露于多种不同的制程化学物，包括强酸、强碱及溶剂化学物。为了与载具晶圆剥离，机械分离和雷射分离是惯用的方法，不过，热滑动剥离也可以应用于某些情况下。

在 RDL 优先的方法中，用于晶粒黏着的 RDL 和组装制程会在暂时玻璃载具上完成，这个载具会涂上牺牲层。几个制程步骤会执行来建立一个多层 RDL 结构，接着进行晶粒黏着、压磨和模具研磨，以及载具分离。在晶圆级上，对于 RDL 优先制程惯用的载具分离方法是，采用雷射分离机制。最后，与晶圆优先制程相比，RDL 优先制程在牺牲层上更为严峻，因为在早期 RDL 成形阶段中，整面的这个释放层会开放接触制程化学品。

问：暂时接合/剥离材料必须符合哪些要求，才能因应 FOWLP 挑战？

答：FOWLP 应用所需的暂时接合材料，必须能强固地黏合重构晶圆，以维持平坦度，并消除接合处的弓形和翘曲。这些材料也必须拥有热机械特性，可承受下游高温制程，还有经得起三小时的五次 230°C+ 温度周期。在晶圆优先方法中，材料也必须能承受压模的压力。过去常用于支撑 RDL 优先增层法制程的释放层，必须能经得起并支撑更严苛的化学暴露条件，而不影响到制程步骤。此外，先进 FO 制程的复杂制程也可能需要适合双面暂时接合的材料。随着面板级制程的精进，暂时接合/剥离材料也必须兼容于面板组装生产线所需的涂层法、应用制程及工具。针对 FOWLP 进行剥离是这项技术的亮点。硅基板的易碎性是 3D-IC 与 2.5D 中，永远存在的最大挑战。重构晶圆和面板不易碎，在下游制程中进行搬运时，也许比硅更有宽容度。这些较新的方法最终可简化剥离制程，并降低 FO 制程成本。

问：布鲁尔科技如何解决这些挑战，以提供 FOWLP 制程的暂时解决方案？

答：根据我们所讨论的挑战来看，可以清楚知道某项产品、甚至某系列的暂时接合/剥离材料，可能不适合先进封装应用中的所有制程。对硅晶圆来说，用于 3D-IC 和 2.5D 背面制程步骤的材料，与用于 FO 制程的材料，各有不同的要求条件。布鲁尔科技因此提供完整范围的各种接合材料与释放层，以健全、高产能、具成本效益且简易的解决方案，来实现所有这些不断演进的制程。