暫時鍵合與解鍵合製程技術（TBDB）
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暫時鍵合技術的發展
自 1958 年積體電路發明以來，半導體製造技術持續演進，其中「暫時鍵合（Temporary Bonding）」技術的發展，已成為現代奈米製程中不可或缺的基石。隨著製程節點的縮小與晶圓愈趨薄化，如何在晶圓加工過程中提供足夠支撐，成為關鍵挑戰。
暫時鍵合的出現，正是為了解決這個問題。透過將易碎的超薄晶圓以黏合劑臨時附著在厚實、堅固的載體基板上，使晶圓能夠承受標準半導體製程中的機械與熱應力，降低破片風險，大幅提升製程良率。
隨著半導體裝置日益複雜，其製造過程對先進製程技術的依賴也與日俱增。暫時鍵合/解鍵合（Temporary Bonding and Debonding, TBDB）技術在其中扮演關鍵角色，尤其是支援薄型裝置的高良率製造。這類裝置不僅滿足現代電子產品對高性能與小型化的雙重需求，更是未來封裝技術演進的重要支柱。
隨著半導體產業朝向大規模整合、高精度與超薄化邁進，TBDB 技術必須應對更高的製程挑戰，以確保晶圓的可加工性、可靠性與製造良率。
解鍵合的挑戰與創新材料的誕生
然而，雖然暫時鍵合技術為晶圓處理提供支撐，在製程完成後將晶圓與載體分離的「解鍵合（Debonding）」過程卻是一大難題。早期使用的臨時黏合劑在進行熱釋放時，常因高溫導致黏合劑產生分層或氣泡，進一步影響晶圓的完整性，甚至導致晶圓斷裂。
這些問題促使業界投入大量研發資源，開發具備更高熱穩定性與低內應力的新型黏合材料，以支援高可靠性的解鍵合需求。
第一代臨時黏合材料與解鍵合技術
初期的臨時黏合材料主要設計用於熱滑移（Thermal Slide）脫黏技術。代表性產品如 Nikka Seiko 的 Space Liquid 及 Brewer Science 的 HT 系列材料，廣泛應用於早期的晶圓加工流程中。
隨著製程多樣化及需求提升，材料研發亦朝向支援各種解鍵合機制發展，如：
溶劑脫黏
機械力脫黏
雷射脫黏
早期使用的黏合材料包含 Nikka Seiko 的液態蠟、無定形氫化矽（a-Si:H）、聚醯亞胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）與聚二甲基矽氧烷（PDMS）等多種聚合物與無機材料。
從永久鍵合到暫時鍵合的演進
有趣的是，晶圓鍵合技術最初多應用於永久鍵合，如親水性氧化層之間的直接鍵合，這是生產絕緣體上矽（SOI）晶圓的關鍵技術。
隨著薄晶圓製程的發展，這些技術被延伸應用至臨時鍵合與解鍵合領域，發展出更多元的材料組合與脫黏策略，以因應先進封裝與 3D IC 製程的需求。
從早期的熱滑移技術出發，逐步演進至今日以低溫、低應力為主的解鍵合方案，展現出半導體製造在材料科學與工藝整合上的高度創新動能。
暫時性鍵合與解鍵合製程詳解
在半導體製造中，**暫時性鍵合與脫鍵合（TBDB）**是一系列高度精密的控制步驟，其目的是在背面製程期間為裝置晶圓提供臨時支撐。整體流程大致可劃分為四個階段：暫時性鍵合、其他晶圓製程、解鍵合，以及解鍵合後清潔處理。
暫時性鍵合製程
初始階段需先對裝置晶圓進行徹底清潔，以去除任何可能影響黏合效果的表面污染物。接著根據後續製程需求（如溫度承受範圍、化學耐受性與預期的解鍵合方式）選擇適當的暫時鍵合材料。
黏合劑可塗佈於裝置晶圓或載體晶圓表面，最常見方法為旋塗（spin coating），可獲得均勻薄膜，旋轉速度與加速度需精準控制，以達到所需厚度與均勻性。
載體晶圓一般為厚實且堅固的材料，如矽、玻璃或藍寶石，可提供充足機械支撐。某些製程中會在載體上加一層分離層（release layer），有助於後續進行機械或雷射解鍵合。
晶圓對準後進行鍵合，常見方式包括：
熱壓鍵合：對熱塑性黏著劑施加壓力與溫度。
接觸鍵合：在低壓接觸後利用紫外光固化黏合層或高溫固化。
解鍵合製程（Debonding）
背面製程完成後，即進入解鍵合階段。此步驟需無損地移除載體晶圓與黏合層。常見方法如下：
熱滑移解鍵合（Thermal Slide）
透過加熱至黏合劑的軟化溫度，施加剪切力使晶圓滑離。常見材料包括：
Brewer Science HT 系列
Nikka Seiko Space Liquid
雷射解鍵合（Laser Debonding）
使用 UV 或 IR 雷射局部加熱或燒蝕分離層，達成分離，對晶圓應力最小：
材料如 UV 固化黏劑（3M™ LC-3200）、雷射脫模層（BrewerBOND® 7012、杜邦聚醯亞胺）
機械解鍵合（Mechanical Debonding）
應用機械力從邊緣引發裂縫使晶圓分離，常需控制性黏附力的分離層。
材料如 BrewerBOND® 530
解鍵合方法 | 工作原理 | 優點 | 缺點 |
熱滑移 | 透過加熱和剪切力軟化熱塑性黏合劑 | 比較簡單，可以有很高的吞吐量 | 高溫可能會導致部分晶圓熱翹曲過大。 |
雷射 | 雷射燒蝕雷射敏感分離層或黏合劑 | 低應力、精確控制、常溫運行 | 材料和雷射若搭配不佳，會造成晶圓傷害。 |
機械的 | 機械力（剝離、滑動）分離晶圓 | 常溫操作，可以有很高的吞吐量。 | 會對載片產生應力，需要精確控制分離力量。 |
製程良率的核心技術
臨時鍵合過程中的 7 大關鍵考量與常見問題
1. 空隙與氣泡形成（Voids）
氣泡可能在鍵合時被困於晶圓與載體間，導致：
鍵合區支撐不均
TTV（總厚度變異）異常
製程中產生裂縫或變形
解決方法：
執行表面預處理與清潔
使用真空鍵合機台
黏合劑預脫氣處理（Degassing）
2. 鍵合壓力與厚度不均
若鍵合壓力分佈不均或黏合劑膜厚不一致，將導致晶圓支撐失衡與局部翹曲。
建議做法：
使用高精度旋塗或點膠技術
控制烘烤條件與施壓均勻性
鍵合設備低 TTV 的鍵合品質控制
3. 晶圓翹曲與熱應力問題
黏合材料與載體晶圓之間若存在 CTE（熱膨脹係數）不匹配，將在升溫或冷卻時引發應力集中，導致晶圓翹曲、剝離失敗或封裝誤差。
緩解策略：
選擇與裝置晶圓 CTE 相近的載體材料
使用低模量、高熱穩定性黏合劑
優化固化與退火溫度曲線
4. 黏合劑殘留物污染
解鍵合後若有黏合劑殘留在晶圓表面，可能會：
污染晶圓表面
影響後續封裝或焊接品質
導致光學或微機電元件失效
建議策略：
使用低殘留、可完全剝離黏合劑
搭配正確的脫鍵合技術（雷射、熱滑、機械等）
搭配正確的清洗劑，執行後段清洗。
5. 晶圓破損與機械損害
晶圓厚度越薄，越容易在黏合或脫黏過程中破裂或碎裂，尤其是應用機械力或加熱過程不當時。
避免方式：
採用低應力解鍵合方式，如雷射、UV 剝離
對邊緣應力進行管理與保護
適當選擇分離層搭配機械解鍵合設計
6. 化學不相容問題
在後段製程中，黏合劑或分離層與蝕刻液、溶劑等化學物質若不相容，可能產生降解或分層現象。
因應方式：
使用經過化學相容性認證的黏合系統
避免使用會被酸、堿或溶劑侵蝕的黏合劑
對黏合系統進行化學環境耐受測試
7. 關鍵製程控制與品質監測
在實際量產中，需持續監控以下製程參數，才能確保穩定性：
| 關鍵參數 | 控制目的 |
|---|---|
| 晶圓 TTV | 控制平整度與黏合一致性 |
| 黏合壓力與溫度 | 確保黏著完整、無氣泡 |
| 黏合劑厚度均勻性 | 減少熱應力與支撐偏差 |
| 解鍵合條件（速率/方式） | 預防翹曲與破裂 |
| 晶圓對準精度 | 保證封裝與電性準確性 |
常用品質檢測手段：
超音波掃描顯微鏡（C-SAM）檢測空隙
TTV 測量儀進行厚度變異檢查
膜厚儀與表面觀察設備
目視檢查與光學對位分析