एमईएमएस और सेंसर पैकेजिंग प्रक्रियाओं को अति पतली अर्धचालक वेफर्स की हैंडलिंग और प्रसंस्करण की आवश्यकता हो सकती है।विभिन्न पतले वेफर हैंडलिंग सिस्टम जिन्हें एक विशेष हैंडलिंग टूल की आवश्यकता होती है जैसे कि कैरियर वेफर (या सपोर्ट वेफर) पहले से ही बाजार में स्थापित हैं।डिवाइस वेफर को कैरियर वेफर से अस्थायी रूप से जोड़कर, इसे सुरक्षित रूप से संभाला और संसाधित किया जा सकता है।अस्थायी बॉन्डिंग और डी-बॉन्डिंग तकनीकों के आधार पर, कैरियर वेफर्स के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं।यह आलेख 3डी वेफर स्तरीय पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों के लिए एक आवश्यक हैंडलिंग टूल के रूप में कैरियर वेफर्स की आवश्यकताओं का विवरण देता है।

परिचय

एमईएमएस और सेमीकंडक्टर उद्योग में वेफर मोटाई में कमी चल रही है।यह छोटे उपकरणों के लिए बाजार की मांग के कारण है जो कम लागत पर अधिक संख्या में कार्यात्मकता को वहन करते हैं;और इसके लिए छोटे पैकेज आकारों को साकार करने की आवश्यकता है।यह मुख्य रूप से उपभोक्ता अनुप्रयोग हैं जो इस प्रवृत्ति के लिए जिम्मेदार हैं, लेकिन छोटे पैकेज आकारों की मांग भी तकनीकी लाभों के कारण है, उदाहरण के लिए बेहतर विद्युत प्रदर्शन या बेहतर थर्मल प्रबंधन।

छोटे पैकेज आकार में उपकरणों को बनाने के लिए बेहद पतले सबस्ट्रेट्स की आवश्यकता होती है।वे पतले और अति-पतले सबस्ट्रेट्स पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर (CMOS) छवि सेंसर और अन्य जैसे सेंसर की 3D पैकेजिंग को भी सक्षम करते हैं।उच्च मात्रा में पतले वेफर्स का उत्पादन करने से हैंडलिंग और प्रोसेसिंग टूल्स पर चुनौतीपूर्ण आवश्यकताएं होती हैं।

उनकी कम मोटाई के कारण, पतले वेफर्स तनाव और टूट-फूट के प्रति संवेदनशील होते हैं।हैंडलिंग और प्रसंस्करण के दौरान वेफर्स को ताना देने से उच्च उपज हानि होती है या वेफर्स को और अधिक संभालना असंभव भी हो सकता है।इसका मतलब यह है कि वेफर और सब्सट्रेट आकारों पर उच्च स्तर के लचीलेपन के साथ एक पतली वेफर हैंडलिंग तकनीक की आवश्यकता होती है।कैरियर वेफर्स में कुछ गुण होने चाहिए, जैसे: यांत्रिक मजबूती;रासायनिक और उच्च तापमान प्रतिरोध;अविश्वसनीय रूप से कम सहनशीलता (1 माइक्रोन मोटाई भिन्नता तक);और उपयोग की गई सामग्री के लिए समायोजित थर्मल विस्तार, उदाहरण के लिए, गैलियम आर्सेनाइड (GaAs), इंडियम फॉस्फाइड (InP), सिलिकॉन (Si) या सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)।इसके अलावा, हैंडलिंग टूल को कभी-कभी GaAs और Si, या यहां तक ​​कि CMOS संगत सामग्री के लिए उपयुक्त होने की आवश्यकता होती है।

कांच, क्वार्ट्ज या सिलिकॉन से बने उच्च अंत वाहक वेफर्स उपरोक्त आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।ग्लास और क्वार्ट्ज वाहक वेफर्स के लिए उत्कृष्ट सामग्री हैं क्योंकि उनकी थर्मल स्थिरता और एसिड और अन्य रसायनों के खिलाफ प्रतिरोध है।ग्लास और क्वार्ट्ज कैरियर वेफर्स से बॉन्डिंग और डी-बॉन्डिंग की निगरानी की जा सकती है क्योंकि वे पारदर्शी हैं।इसके अलावा, कांच वाहक वेफर्स को साफ और पुन: उपयोग किया जा सकता है, इस प्रकार लागत में कमी और पर्यावरण संरक्षण में योगदान देता है।

पतली वेफर हैंडलिंग

पतली वेफर हैंडलिंग प्रक्रियाओं में, डिवाइस वेफर अस्थायी रूप से एक बहुलक-आधारित चिपकने वाले का उपयोग करके उच्च सटीकता के कठोर वाहक वेफर से बंधे होते हैं।अस्थायी बंधन के लिए सामान्य प्रक्रिया प्रवाह में दिखाया गया हैआकृति 1.मानक अर्धचालक प्रक्रिया उपकरणों का उपयोग करके डिवाइस वेफर को संभालने और संसाधित करने के बाद, रिलीज (डिबॉन्डिंग) विभिन्न तकनीकों के माध्यम से किया जाता है, अर्थात् चिपकने वाले रसायनों को भंग करने वाली गर्मी, चिपकने वाले की चिपचिपाहट को कम करने वाली गर्मी या चिपकने वाले बल को कम करने वाले लेजर।

डिबॉन्डिंग विधियाँ—विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त वाहक

अस्थायी वेफर बॉन्डिंग प्रक्रियाओं में, वाहक वेफर को प्रसंस्करण के अंत में डिवाइस वेफर से निकालने की आवश्यकता होती है।डिवाइस की विशेषताओं और उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया के आधार पर, कैरियर वेफर्स के लिए अलग-अलग विनिर्देश आवश्यकताएं हैं।सामान्य डिबॉन्डिंग प्रक्रियाओं के लिए विशेष गुणों वाले विभिन्न प्रकार के कैरियर वेफर्स को नीचे समझाया गया है।

लेजर रिलीज के लिए कैरियर वेफर्स

लेजर डिबॉन्डिंग में, चिपकने वाली ताकत को लेजर लाइट में उजागर करके कम किया जाता है (चित्र 2)डिबॉन्डिंग विधियों को कमरे के तापमान पर किया जा सकता है।

लेजर डिबॉन्डिंग प्रक्रियाओं के लिए, अत्यधिक पारदर्शी वाहक वेफर्स की आवश्यकता होती है जो प्रासंगिक लेजर तरंग दैर्ध्य को संचारित करते हैं।डबल-साइड पॉलिश ग्लास या क्वार्ट्ज कैरियर वेफर्स में उत्कृष्ट सतह की गुणवत्ता होती है और इस प्रकार लेजर डिबॉन्डिंग प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करती है।लेजर एक्सपोजर के बाद, डिवाइस वेफर को कैरियर वेफर से अलग किया जा सकता है।अंत में, कैरियर वेफर को साफ करने की जरूरत है और फिर कई बार पुन: उपयोग किया जा सकता है।लेजर डिबॉन्डिंग विधि मुख्य रूप से फैन-आउट वेफर-स्तरीय पैकेजिंग और उन्नत पैकेजिंग प्रक्रियाओं में उपयोग की जाती है।

रासायनिक रिलीज के लिए वाहक वेफर्स

यहां, डी-बॉन्डिंग उन रसायनों के कारण होती है जो डिवाइस वेफर के प्रसंस्करण (पतलेपन सहित) के बाद चिपकने वाले को भंग कर देते हैं (चित्र तीन)वाहक वेफर को छिद्रित किया जाता है ताकि विलायक इसके माध्यम से गुजर सके और चिपकने वाले के संपर्क में आ सके।इस तरह के वाहक वेफर्स को नवीनतम पैटर्निंग तकनीकों और सख्त सहनशीलता के साथ एक खाली ग्लास वाहक के संयोजन से उत्पादित किया जा सकता है।जितनी जल्दी हो सके रसायन को वितरित करने में सक्षम होने के लिए, उच्च घनत्व वाले अत्यंत छोटे छिद्रों की आवश्यकता होती है।समान आकार के छेद के माध्यम से 150,000 से अधिक बनाए जा सकते हैं, जो सुचारू और सुरक्षित डिबॉन्डिंग प्रदान करता है जबकि वाहक वेफर यांत्रिक प्रभावों का सामना करता है।

रासायनिक रिलीज के लिए कैरियर वेफर्स कुल मोटाई भिन्नता (टीटीवी) पर कम से कम 1 माइक्रोन और रैखिक थर्मल विस्तार (सीटीई) अनुकूलित सामग्री के कई गुणांक में उपलब्ध हैं।इन कैरियर वेफर्स को 50 बार तक पुन: उपयोग किया जा सकता है।

थर्मल रिलीज के लिए कैरियर वेफर्स

थर्माप्लास्टिक एडहेसिव का उपयोग डिवाइस वेफर या सिंगल चिप्स को कैरियर वेफर से जोड़ने के लिए किया जाता है।ये चिपकने वाले उच्च तापमान (यानी 100˚C) पर चिपचिपाहट में कमी करते हैं, ताकि एक हीटिंग प्रक्रिया से गुजरने के बाद, डिवाइस वेफर को वाहक वेफर से हटा दिया जा सके (चित्र 4)इसके लिए, छिद्रित वाहक वेफर्स या रिक्त जेब वाले वाहक वेफर्स की आवश्यकता होती है।

असाधारण लचीलेपन के लिए एडेप्टर वाहक वेफर्स

सेमीकंडक्टर और एमईएमएस उद्योग विभिन्न प्रकार के व्यास के साथ वेफर्स का उत्पादन कर रहे हैं।हालांकि, विभिन्न वेफर व्यास या सब्सट्रेट आयामों के लिए आवश्यक प्रसंस्करण उपकरण सभी कंपनियों के लिए वहनीय नहीं है।एडेप्टर कैरियर वेफर्स में छोटे व्यास या छोटे आयामों के सबस्ट्रेट्स के साथ वेफर्स रखने के लिए पॉकेट की सुविधा होती है और उन्हें प्रक्रिया के माध्यम से ले जाया जाता है (चित्र 5)यह मौजूदा उपकरणों पर विभिन्न वेफर और सब्सट्रेट आकारों की एक किस्म की हैंडलिंग और प्रसंस्करण की अनुमति देता है।

एडेप्टर वाहक वेफर्स या तो सतह संसाधित ग्लास या सिलिकॉन वेफर्स होते हैं जिनमें पैटर्न वाली जेब या सिलिकॉन वेफर्स स्थायी रूप से बोरोसिलिकेट ग्लास के छल्ले से बंधे होते हैं जिन्हें सब्सट्रेट के आयामों के अनुसार पैटर्न किया गया है।आवश्यक बाहरी व्यास के साथ वेफर पर गठित पॉकेट छोटे वेफर्स और सबस्ट्रेट्स के प्रसंस्करण को सक्षम करते हैं, उदाहरण के लिए, 200 मिमी उपकरण पर 150 मिमी वेफर्स।यहां तक ​​कि कई छोटे सबस्ट्रेट्स को भी संभाला जा सकता है, उदाहरण के लिए, 200 मिमी कैरियर वेफर पर चार 76 मिमी वेफर्स।

विकल्प हैं:

• पैटर्न वाली जेब के साथ ग्लास कैरियर वेफर्स;
• पैटर्न वाले जेब के साथ सिलिकॉन वाहक वेफर्स;तथा
• सिलिकॉन वाहक वेफर्स स्थायी रूप से कांच के छल्ले से बंधे होते हैं।

उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के कारण, इन वाहक वेफर्स का उपयोग ऑपरेटिंग तापमान में 500˚C तक किया जा सकता है।इसके अलावा, वैक्यूम चकिंग के साथ एडेप्टर कैरियर वेफर्स के उपयोग को सक्षम करने के लिए छेद या खांचे को जोड़ा जा सकता है।आसान ट्रैकिंग के लिए त्वरित प्रतिक्रिया (क्यूआर) कोड द्वारा अद्वितीय अंकन लागू किया जा सकता है।

निष्कर्ष

ग्लास, क्वार्ट्ज या सिलिकॉन से बने कैरियर वेफर्स एमईएमएस और सेंसर के 3 डी वेफर-स्तरीय पैकेजिंग के लिए मौलिक उपकरण हैं।प्लान ऑप्टिक कई एमईएमएस- और सेमीकंडक्टर-संबंधित प्रक्रियाओं के लिए हाई-एंड ग्लास, क्वार्ट्ज और सिलिकॉन कैरियर वेफर्स बनाती है।वे प्रदान कर सकते हैं, जैसा कि ऊपर उल्लिखित है, रासायनिक और उच्च तापमान प्रतिरोध, असाधारण रूप से कम सहनशीलता और सिलिकॉन या अन्य सब्सट्रेट सामग्री के लिए समायोजित थर्मल विस्तार।इसके अलावा, गैर-चिपके या चिपके सतह गुणों को शामिल किया जा सकता है, और उत्कृष्ट सतह की गुणवत्ता दो तरफा पॉलिशिंग के माध्यम से प्राप्त की जा सकती है
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