Méthodes de décollage traditionnelles

Avec les progrès du traitement des semi-conducteurs et la demande croissante de composants électroniques, l’application de tranches ultrafines (épaisseur inférieure à 100 micromètres) est devenue de plus en plus critique. Cependant, avec la réduction constante de l'épaisseur des tranches, celles-ci sont très vulnérables à la rupture lors des processus ultérieurs, tels que le meulage, la gravure et la métallisation.

Les technologies de liaison et de décollage temporaires sont généralement appliquées pour garantir les performances stables et le rendement de production des dispositifs semi-conducteurs. La plaquette ultra-mince est temporairement fixée sur un substrat de support rigide et, après le traitement de l'arrière, les deux sont séparés. Ce processus de séparation est connu sous le nom de décollement, qui comprend principalement le décollage thermique, le décollage laser, le décollage chimique et le décollage mécanique.

Décollage thermique

Le décollement thermique est une méthode qui sépare les tranches ultra-minces des substrats porteurs par chauffage pour ramollir et décomposer l'adhésif de liaison, perdant ainsi son adhésivité. Il est principalement divisé en décollement par glissement thermique et en décollement par décomposition thermique.

Le décollage thermique par lame implique généralement de chauffer les tranches collées jusqu'à leur température de ramollissement, qui varie approximativement de 190°C à 220°C. À cette température, l'adhésif de liaison perd son adhésivité et les plaquettes ultra-minces peuvent être lentement poussées ou décollées des substrats porteurs par la force de cisaillement appliquée par des dispositifs tels quemandrins à videpour obtenir une séparation en douceur. Lors du décollement par décomposition thermique, les tranches liées sont chauffées à une température plus élevée, provoquant une décomposition chimique (cission de la chaîne moléculaire) de l'adhésif et une perte complète de son adhérence. En conséquence, les tranches collées peuvent se détacher naturellement sans aucune force mécanique.

Décollage laser

Le décollement laser est une méthode de décollage qui utilise l'irradiation laser sur la couche adhésive des tranches collées. La couche adhésive absorbe l'énergie laser et génère de la chaleur, subissant ainsi une réaction photolytique. Cette approche permet la séparation de tranches ultra-minces des substrats porteurs à température ambiante ou à des températures relativement basses.

Cependant, une condition préalable cruciale au décollement laser est que le substrat porteur soit transparent à la longueur d’onde laser utilisée. De cette manière, l’énergie laser peut pénétrer avec succès dans le substrat porteur et être efficacement absorbée par le matériau de la couche de liaison. Pour cette raison, le choix de la longueur d’onde du laser est crucial. Les longueurs d'onde typiques incluent 248 nm et 365 nm, qui doivent être adaptées aux caractéristiques d'absorption optique du matériau de liaison.

Décollage chimique

Le décollement chimique réalise des séparations de tranches liées en dissolvant la couche adhésive de liaison avec un solvant chimique dédié. Ce processus nécessite que des molécules de solvant pénètrent dans la couche adhésive pour provoquer un gonflement, une scission de chaîne et une éventuelle dissolution, ce qui permet aux tranches ultra fines et aux substrats porteurs de se séparer naturellement. Par conséquent, aucun équipement de chauffage supplémentaire ou force mécanique fournie par les mandrins à vide n'est requis, le décollement chimique génère une contrainte minimale sur les tranches.

Dans cette méthode, les tranches de support sont souvent pré-percées pour permettre au solvant d'entrer entièrement en contact et de dissoudre la couche de liaison. L'épaisseur de l'adhésif affecte l'efficacité et l'uniformité de la pénétration et de la dissolution du solvant. Les adhésifs solubles sont pour la plupart des matériaux thermoplastiques ou à base de polyimide modifié, généralement appliqués par spin-coating.

Décollage mécanique

Le décollage mécanique sépare les tranches ultra-minces des substrats de support temporaires exclusivement en appliquant une force de pelage mécanique contrôlée, sans chaleur, sans solvants chimiques ni laser. Le processus est similaire au décollage du ruban adhésif, où la plaquette est doucement « soulevée » grâce à une opération mécanique de précision.

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