隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，對集成電路的性能、功耗和尺寸的要求也在不斷提高[1],[2]。在后摩爾時代，隨著晶體管工藝節(jié)點接近物理極限[3]，諸如晶圓級封裝（WLP）、面板級封裝（PLP）、系統(tǒng)級封裝（SiP）以及2.5D/3D封裝等先進封裝技術(shù)因其低成本、緊湊尺寸和高傳輸速率而成為有利的解決方案。這些技術(shù)是超越摩爾定律并提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵途徑[4],[5],[6],[7],[8],[9]。為了減小芯片封裝體積并提高集成密度和熱性能[10]，必須通過化學(xué)機械拋光（CMP）將器件晶圓減薄至100 μm以下。然而，減薄后的超大尺寸超薄晶圓由于機械性能減弱，容易發(fā)生翹曲、彎曲甚至斷裂[11],[12]。臨時粘接和剝離（TBDB）技術(shù)是確保超薄器件晶圓機械完整性的核心工藝，在整個制造過程中提供關(guān)鍵的支持和保護[13],[14],[15]。目前主流的剝離技術(shù)包括熱滑移剝離、機械剝離、化學(xué)剝離和激光剝離。其中，激光剝離因其非接觸式操作、室溫加工、可控的能量水平以及良好的工藝兼容性而成為TBDB工藝的主流解決方案[16],[17],[18],[19],[20]。

在紫外激光剝離過程中，激光束穿過透明載體后幾乎完全被剝離材料層吸收[21]。紫外激光不僅直接破壞剝離材料中的化學(xué)鍵，導(dǎo)致燒蝕和分解，還會產(chǎn)生瞬時的高溫和高壓。目前，激光剝離工藝主要采用點掃描方式對整個晶圓進行剝離。然而，這種高能量激光全表面燒蝕方法存在激光泄漏、殘留碳難以清除和效率低等風(fēng)險[22],[23]。值得注意的是，激光在粘接界面層引起的氣體擴散有助于剝離層與粘合層的分離[24],[25]。因此，通過匹配材料的物理化學(xué)性質(zhì)與激光參數(shù)，激光誘導(dǎo)的氣體沖擊有望實現(xiàn)晶圓粘接對的剝離。

本文提出了一種新型的激光誘導(dǎo)氣體輔助剝離（LIGD）工藝，以實現(xiàn)選擇性界面分離。我們研究了粘合層的粘接強度、楊氏模量、厚度以及激光工藝參數(shù)對界面氣體擴散的影響。結(jié)果表明，粘接強度低、楊氏模量高且厚度薄的粘合層更有利于通過激光誘導(dǎo)的氣體沖擊實現(xiàn)剝離。與高能量密度的單次掃描相比，低能量密度的多次掃描不僅可以實現(xiàn)無應(yīng)力剝離，還能降低激光誘導(dǎo)沖擊波對器件層造成的損傷風(fēng)險。這項工作為開發(fā)臨時粘接材料提供了寶貴的見解，并為不同應(yīng)用場景下的晶圓粘接對激光剝離提供了技術(shù)支持。

趙文博：撰寫——原始草稿、可視化、方法論、研究、數(shù)據(jù)分析。曾亞林：撰寫——原始草稿、可視化、方法論、研究、數(shù)據(jù)分析。王芳成：撰寫——審稿與編輯、監(jiān)督、資源協(xié)調(diào)、項目管理、資金籌集。劉強：監(jiān)督、項目管理。戴文雪：數(shù)據(jù)分析。黃明琦：資源協(xié)調(diào)。張國平：監(jiān)督、項目管理、資金籌集。

作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文研究的財務(wù)利益或個人關(guān)系。