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混合鍵合

點擊量:655 日期:2023-08-03 編輯:硅時代

晶圓鍵合是近十幾年快速發(fā)展起來的新興半導體加工技術,在MEMS,CIS和存儲芯片等領域有著重要的應用,得到越來越多的關注。

在信息的海洋中,晶圓鍵合的存在感相比光刻技術顯得異常稀薄,但是當我們拿出一臺手機,他的圖像傳感器,重力加速傳感器,麥克風,4G和5G射頻前端,以及部分NAND,都或多或少應用到了晶圓鍵合的技術??梢哉f,晶圓鍵合技術為我們的信息化生活做出了重要的貢獻。 

晶圓鍵合(wafer bonding),從名字上就可以同傳統(tǒng)封裝中應用到的引線鍵合wire bonding和貼片鍵合die bonding所區(qū)分。日語中,bonding被翻譯為接合,從直觀印象上更方便于理解這一工藝和過程。

從鍵合方式上來分類,晶圓鍵合可以分為永久鍵合和臨時鍵合。區(qū)別也顧名思義,永久鍵合后無需再解鍵合(debonding),而臨時鍵合還需要解鍵合,將接合在一起的晶圓重新打開。

從界面材料來講,分為帶中間層的膠鍵合,共晶鍵合,金屬熱壓鍵,無中間層的熔融鍵合(fusion bonding)和陽極鍵合等。

說到混合鍵合最典型的應用,毫無疑問就是長江存儲的Xtacking®了。通過不同的工藝,先后制作Memory晶圓和CMOS晶圓,在后道制程中構建兩者的觸點。通過混合鍵合,這些觸點被鏈接導通,Memory和CMOS就在垂直方向實現(xiàn)了互聯(lián)。

按照Frauebhofer研究所的說法,混合鍵合的優(yōu)勢有三:

1.更短的互聯(lián)距離:不僅不需要用引線互相聯(lián)通,也無需用TSV穿過整個CMOS層,僅僅通過連接后道的銅觸點就可以實現(xiàn)互聯(lián)。 

2.更高的互聯(lián)密度:銅觸點的面積非常小,相比直徑百微米的錫球和TSV,混合鍵合工藝中的銅觸點的pitch size甚至都不足10微米,無疑可以實現(xiàn)更高的互聯(lián)密度。

3.更低的成本:毫無疑問,針對每顆DIE單獨進行互聯(lián)需要更多的時間,通過晶圓鍵合可以實現(xiàn)大面積高密度的互聯(lián),對產(chǎn)能的提升的貢獻是飛躍性的!自然,生產(chǎn)成本也可以得以降低。

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