첨단 반도체 패키징 적용을 위한 DPSS 레이저를 이용한 디본딩 메커니즘 연구

Study on the Laser Debonding Mechanism Using DPSS Laser for Advanced Semiconductor Packaging

첨단 반도체 패키징 기술 분야에서 임시 본딩 및 디본딩에 적용하기 위한 레이저 디본딩 기술 개발에 대한 수요가 증가하고 있다. 레이저 디본딩은 비접촉식, 높은 수율, 대량 생산, 빠른 공정 시간 등 많은 장점을 가지고 있다. 최근, 여러 연구에서 자외선 파장의 다이오드 펌핑 고체레이저를 이용한 레이저 디본딩의 적용 가능성을 시험하였지만, 디본딩 메커니즘에 대한 보고는 많지 않았다. 본 연구에서는 자외선 파장의다이오드 펌핑 고체 레이저와 갈바노미터 스캐너 시스템을 사용하여 레이저 디본딩 연구를 수행하였다. BrewerBOND사의 임시 본딩 재료와 레이저 디본딩이 가능한 에너지 밀도를 조사하였고, 재료 분석 및 열전달 시뮬레이션을 통해 디본딩 메커니즘을 연구하였다. 또한, 12인치 웨이퍼를 이용한 실용화 가능성 시험도 수행했지만, 약간의 탄소 잔류물이 관찰되었다. 본 연구는 탄소 잔류물을 최소화하기 위해 레이저에너지 밀도와 재료 구조의 최적화가 필요함을 시사하며, 초박형 웨이퍼의 첨단 패키징에 적용할 수 있는 잠재적 가능성을 제시하고자 한다.

There has been an increase in demand for the development of laser debonding technology for application to temporary bonding and debonding in advanced semiconductor packaging. Laser debonding has a lot of advantages such as contactless, low device damage, large-scale manufacturing, and rapid processing time. Although several researches have explored feasibility tests for laser debonding using ultra-violet diode pumped solid-state (UV DPSS) laser, debonding mechanism was less reported. Herein, laser debonding was carried out using UV DPSS nanosecond pulse laser and galvanometer scanner system. Debonding fluence about temporary bonding materials by BrewerBOND was investigated and debonding mechanism was studied with heat transfer simulation. In addition, debonding feasibility tests with 12 inch wafer were also performed, but some debris were observed. Our study indicates that optimization of laser fluence and material structure are necessary to minimize debris and damage and it shows a potential possibility for application in advanced packaging of ultra-thin wafer.