基于皮秒激光的高深径比晶圆微孔加工方法与实验
发布时间：2021-04-28 08:50
在三维芯片的封装工艺中,晶圆微孔如硅通孔（Through silicon via,TSV）的制备是其中的重要环节,其微孔质量是保障封装工艺与互连特性的重要因素。目前主要的微孔加工方法是深反应离子刻蚀和激光刻蚀,其中激光刻蚀是通过高密度的激光照射去除材料从而形成微孔,但存在微孔孔径较大、参数优化难、串行加工效率低等问题。因此,如何通过激光加工直径更小的微孔,提高加工效率是晶圆微孔高效加工的关键问题。本文重点开展基于紫外皮秒激光的并行微孔加工方法研究,在激光微孔加工工艺、激光参数优化和激光分光并行加工方法研究过程中,提出激光悬空加工工艺,提高微孔排屑能力,减小微孔锥度,提出基于响应面模型激光加工参数优化方法,探索基于激光分束器的激光并行加工方法,并通过晶圆微孔的加工实验,获得了提高微孔加工质量的参数影响规律,为高深径比晶圆微孔加工提供技术支撑。本文主要研究内容如下:1.研究分析激光与材料相互作用原理,基于微孔排屑对微孔质量影响关系实验,提出一种晶圆悬空加工方法,提高微孔的排屑能力,减小微孔锥度;开展晶圆悬空方法与未悬空方法的加工实验,验证悬空方法对减小微孔锥度及微孔质量提高的有效性。2.研...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源及研究目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景及意义
1.2 晶圆微孔加工发展及研究现状
1.2.1 晶圆微孔加工方式
1.2.2 激光微孔加工研究现状
1.3 激光阵列加工研究现状
1.4 论文的主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 皮秒激光加工原理及其参数选择
2.1 引言
2.2 激光与材料相互作用过程
2.3 皮秒激光与非金属材料相互作用原理—面向非金属材料的皮秒激光加工原理
2.3.1 电离原理
2.3.2 材料的去除方式
2.4 皮秒激光加工设备的参数选择与模块介绍
2.4.1 激光器的选择及重要参数
2.4.2 激光微孔加工光路系统
2.4.3 激光打孔系统
2.5 本章小结
第三章 基于皮秒激光的微孔加工影响因素分析
3.1 引言
3.2 常用的贴合加工方法
3.3 悬空加工方法
3.3.1 悬空加工原理及实现方案
3.3.2 悬空加工方法实验及结果
3.4 激光参数对微孔加工质量的影响规律
3.4.1 激光脉冲能量和频率对微孔出入口质量的影响
3.4.2 加工参数对微孔出入口质量的影响
3.5 本章小结
第四章 基于响应面法的激光加工工艺参数优化
4.1 引言
4.2 响应面法的基本原理
4.2.1 响应面法的试验设计
4.2.2 响应面模型的选取与求解
4.2.3 响应面模型的误差分析
4.3 激光微孔加工的响应面模型构造
4.3.1 微孔加工试验设计
4.3.2 响应面模型的构造
4.4 优化结果及实验验证
4.5 本章小结
第五章 基于激光分束器的阵列孔加工方法研究
5.1 引言
5.2 激光分光方法及原理
5.3 微孔阵列加工的分光方案
5.3.1 分光技术要求
5.3.2 微孔阵列加工的分光方法
5.4 分光光路搭建及实验结果
5.4.1 分光光路的搭建
5.4.2 分束光路实验验证
5.5 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]微透镜阵列注射压缩成型的残余应力[J]. 孙磊磊,蒋炳炎,陈磊,蒋丰泽. 中南大学学报(自然科学版). 2017(10)
[2]射频微系统2.5D/3D封装技术发展与应用[J]. 崔凯,王从香,胡永芳. 电子机械工程. 2016(06)
[3]亚波长多台阶结构大角度激光分束器设计[J]. 陈琪,李国俊,方亮,周崇喜. 中国激光. 2016(02)
[4]激光原理及应用[J]. 崔春鹏. 科学中国人. 2015(36)
[5]3D封装与硅通孔（TSV）技术[J]. 周健,周绍华. 中国新技术新产品. 2015(24)
[6]一种基于沃拉斯顿棱镜的多角度激光分束方法[J]. 杨晓苹,杨海丰,徐振新,杨勇. 光电子·激光. 2015(12)
[7]Femtosecond Bessel-beam-assisted high-aspect-ratio microgroove fabrication in fused silica[J]. 赵亮亮,王锋,姜澜,陆永枫,赵巍巍,谢俊,李晓炜. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[8]高深宽比硅通孔的SAPS兆声波清洗技术[J]. 薛恺,陈福平,张晓燕,张明川,王晖,于大全. 半导体技术. 2014(05)
[9]DOE全因子实验设计法在降低梗线风选剔签率的应用[J]. 朱萌,董兰芬,齐红光,赵思源,王刘胜. 硅谷. 2014(06)
[10]TSV通孔技术研究[J]. 黄铂. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2013(08)
博士论文
[1]飞秒激光高质量高深径比微孔加工机理及其在线观测[D]. 夏博.北京理工大学 2016
[2]运用响应曲面法优化有机污染物吸附过程参数及其吸附平衡和动力学研究[D]. 程正军.西南石油大学 2015
[3]高性能硅通孔（TSV）三维互连研究[D]. 黄翠.清华大学 2015
[4]基于空间光调制器的飞秒激光并行加工技术研究[D]. 杨亮.中国科学技术大学 2015
[5]硅通孔（TSV）电学传输特性分析与优化[D]. 赵颖博.西安电子科技大学 2015
[6]基于硅通孔（TSV）的三维集成电路（3D IC）关键特性分析[D]. 王凤娟.西安电子科技大学 2014
[7]三维集成电路中新型互连结构的建模方法与特性研究[D]. 赵文生.浙江大学 2013
[8]高性能激光加工控制关键技术研究[D]. 王世勇.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]基于兆声波技术的高深宽比TSV清洗工艺研究[D]. 薛恺.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2016
[2]亚波长结构大角度分束DOE设计[D]. 陈琪.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[3]基于智能响应面法的机械可靠性优化设计研究[D]. 宋鲁凯.哈尔滨理工大学 2016
[4]基于一阶优化算法和响应面算法的有限元模型修正方法研究[D]. 唐文文.长安大学 2015
[5]飞秒激光加工金属微孔工艺及表面质量研究[D]. 谭超.中南大学 2014
[6]皮秒激光对金属材料微孔加工技术研究[D]. 姜靖.北京工业大学 2014
[7]基于双折射原理的飞秒激光脉冲分束技术研究及应用[D]. 孙旭娜.天津理工大学 2015
[8]结构优化设计的响应面方法研究[D]. 郭明.山东理工大学 2014
[9]结构可靠度响应面方法研究[D]. 杨毅.沈阳航空航天大学 2013
[10]应用于三维叠层封装的硅通孔（TSV）建模及传热和加载分析[D]. 王宏明.西安电子科技大学 2012
本文编号：3165185
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源及研究目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景及意义
1.2 晶圆微孔加工发展及研究现状
1.2.1 晶圆微孔加工方式
1.2.2 激光微孔加工研究现状
1.3 激光阵列加工研究现状
1.4 论文的主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 皮秒激光加工原理及其参数选择
2.1 引言
2.2 激光与材料相互作用过程
2.3 皮秒激光与非金属材料相互作用原理—面向非金属材料的皮秒激光加工原理
2.3.1 电离原理
2.3.2 材料的去除方式
2.4 皮秒激光加工设备的参数选择与模块介绍
2.4.1 激光器的选择及重要参数
2.4.2 激光微孔加工光路系统
2.4.3 激光打孔系统
2.5 本章小结
第三章 基于皮秒激光的微孔加工影响因素分析
3.1 引言
3.2 常用的贴合加工方法
3.3 悬空加工方法
3.3.1 悬空加工原理及实现方案
3.3.2 悬空加工方法实验及结果
3.4 激光参数对微孔加工质量的影响规律
3.4.1 激光脉冲能量和频率对微孔出入口质量的影响
3.4.2 加工参数对微孔出入口质量的影响
3.5 本章小结
第四章 基于响应面法的激光加工工艺参数优化
4.1 引言
4.2 响应面法的基本原理
4.2.1 响应面法的试验设计
4.2.2 响应面模型的选取与求解
4.2.3 响应面模型的误差分析
4.3 激光微孔加工的响应面模型构造
4.3.1 微孔加工试验设计
4.3.2 响应面模型的构造
4.4 优化结果及实验验证
4.5 本章小结
第五章 基于激光分束器的阵列孔加工方法研究
5.1 引言
5.2 激光分光方法及原理
5.3 微孔阵列加工的分光方案
5.3.1 分光技术要求
5.3.2 微孔阵列加工的分光方法
5.4 分光光路搭建及实验结果
5.4.1 分光光路的搭建
5.4.2 分束光路实验验证
5.5 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]微透镜阵列注射压缩成型的残余应力[J]. 孙磊磊,蒋炳炎,陈磊,蒋丰泽. 中南大学学报(自然科学版). 2017(10)
[2]射频微系统2.5D/3D封装技术发展与应用[J]. 崔凯,王从香,胡永芳. 电子机械工程. 2016(06)
[3]亚波长多台阶结构大角度激光分束器设计[J]. 陈琪,李国俊,方亮,周崇喜. 中国激光. 2016(02)
[4]激光原理及应用[J]. 崔春鹏. 科学中国人. 2015(36)
[5]3D封装与硅通孔（TSV）技术[J]. 周健,周绍华. 中国新技术新产品. 2015(24)
[6]一种基于沃拉斯顿棱镜的多角度激光分束方法[J]. 杨晓苹,杨海丰,徐振新,杨勇. 光电子·激光. 2015(12)
[7]Femtosecond Bessel-beam-assisted high-aspect-ratio microgroove fabrication in fused silica[J]. 赵亮亮,王锋,姜澜,陆永枫,赵巍巍,谢俊,李晓炜. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[8]高深宽比硅通孔的SAPS兆声波清洗技术[J]. 薛恺,陈福平,张晓燕,张明川,王晖,于大全. 半导体技术. 2014(05)
[9]DOE全因子实验设计法在降低梗线风选剔签率的应用[J]. 朱萌,董兰芬,齐红光,赵思源,王刘胜. 硅谷. 2014(06)
[10]TSV通孔技术研究[J]. 黄铂. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2013(08)
博士论文
[1]飞秒激光高质量高深径比微孔加工机理及其在线观测[D]. 夏博.北京理工大学 2016
[2]运用响应曲面法优化有机污染物吸附过程参数及其吸附平衡和动力学研究[D]. 程正军.西南石油大学 2015
[3]高性能硅通孔（TSV）三维互连研究[D]. 黄翠.清华大学 2015
[4]基于空间光调制器的飞秒激光并行加工技术研究[D]. 杨亮.中国科学技术大学 2015
[5]硅通孔（TSV）电学传输特性分析与优化[D]. 赵颖博.西安电子科技大学 2015
[6]基于硅通孔（TSV）的三维集成电路（3D IC）关键特性分析[D]. 王凤娟.西安电子科技大学 2014
[7]三维集成电路中新型互连结构的建模方法与特性研究[D]. 赵文生.浙江大学 2013
[8]高性能激光加工控制关键技术研究[D]. 王世勇.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]基于兆声波技术的高深宽比TSV清洗工艺研究[D]. 薛恺.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2016
[2]亚波长结构大角度分束DOE设计[D]. 陈琪.中国科学院研究生院(光电技术研究所) 2016
[3]基于智能响应面法的机械可靠性优化设计研究[D]. 宋鲁凯.哈尔滨理工大学 2016
[4]基于一阶优化算法和响应面算法的有限元模型修正方法研究[D]. 唐文文.长安大学 2015
[5]飞秒激光加工金属微孔工艺及表面质量研究[D]. 谭超.中南大学 2014
[6]皮秒激光对金属材料微孔加工技术研究[D]. 姜靖.北京工业大学 2014
[7]基于双折射原理的飞秒激光脉冲分束技术研究及应用[D]. 孙旭娜.天津理工大学 2015
[8]结构优化设计的响应面方法研究[D]. 郭明.山东理工大学 2014
[9]结构可靠度响应面方法研究[D]. 杨毅.沈阳航空航天大学 2013
[10]应用于三维叠层封装的硅通孔（TSV）建模及传热和加载分析[D]. 王宏明.西安电子科技大学 2012
本文编号：3165185
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3165185.html
