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混合鍵合
點(diǎn)擊量:685 日期:2023-08-03 編輯:硅時(shí)代
晶圓鍵合是近十幾年快速發(fā)展起來(lái)的新興半導體加工技術(shù),在MEMS,CIS和存儲芯片等領(lǐng)域有著(zhù)重要的應用,得到越來(lái)越多的關(guān)注。
在信息的海洋中,晶圓鍵合的存在感相比光刻技術(shù)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(fēng),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(shù)??梢哉f(shuō),晶圓鍵合技術(shù)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封裝中應用到的引線(xiàn)鍵合wire bonding和貼片鍵合die bonding所區分。日語(yǔ)中,bonding被翻譯為接合,從直觀(guān)印象上更方便于理解這一工藝和過(guò)程。
從鍵合方式上來(lái)分類(lèi),晶圓鍵合可以分為永久鍵合和臨時(shí)鍵合。區別也顧名思義,永久鍵合后無(wú)需再解鍵合(debonding),而臨時(shí)鍵合還需要解鍵合,將接合在一起的晶圓重新打開(kāi)。
從界面材料來(lái)講,分為帶中間層的膠鍵合,共晶鍵合,金屬熱壓鍵,無(wú)中間層的熔融鍵合(fusion bonding)和陽(yáng)極鍵合等。
說(shuō)到混合鍵合最典型的應用,毫無(wú)疑問(wèn)就是長(cháng)江存儲的Xtacking®了。通過(guò)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(diǎn)。通過(guò)混合鍵合,這些觸點(diǎn)被鏈接導通,Memory和CMOS就在垂直方向實(shí)現了互聯(lián)。
按照Frauebhofer研究所的說(shuō)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(xiàn)互相聯(lián)通,也無(wú)需用TSV穿過(guò)整個(gè)CMOS層,僅僅通過(guò)連接后道的銅觸點(diǎn)就可以實(shí)現互聯(lián)。
2.更高的互聯(lián)密度:銅觸點(diǎn)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(diǎn)的pitch size甚至都不足10微米,無(wú)疑可以實(shí)現更高的互聯(lián)密度。
3.更低的成本:毫無(wú)疑問(wèn),針對每顆DIE單獨進(jìn)行互聯(lián)需要更多的時(shí)間,通過(guò)晶圓鍵合可以實(shí)現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。