什么是混合鍵合技術(shù)？

發(fā)布時間：2021-07-09

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在某些時候，微型凸塊/支柱和TCB可能會用光，那就是銅混合鍵合的地方，它有望在微凸點(diǎn)技術(shù)碰壁后，甚至在此之前插入。

兩者的充突是不會很快消失。微型凸塊和混合粘結(jié)這兩種技術(shù)都將在市場上占有一席之地。這取決于客戶應(yīng)用。但是，混合鍵合正在興起。臺積電是蕞有聲望的支持者，它正在研究一種稱為集成芯片系統(tǒng)（SoIC）的技術(shù)。臺積電的SoIC技術(shù)使用混合鍵合技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)10μm以下的鍵合間距。據(jù)說SoIC的阻隔間距是現(xiàn)有方案的0.25倍。高密度版本可實(shí)現(xiàn)超過10倍的芯片間通信速度，高達(dá)20,000倍的帶寬密度和20倍的能源效率。

混合鍵合面示意圖.jpg

       SoIC計劃于2021年投入生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)小間距HBM和SRAM存儲立方體以及類似3D的芯片架構(gòu)。臺積電（TSMC）研究人員MF Chen在蕞近的一篇論文中說，與當(dāng)今的HBM相比，“集成了SOIC的DRAM存儲器立方體可以提供更高的存儲器密度，帶寬和功率效率。”
       臺積電也正在開發(fā)芯片到晶圓的混合鍵合。晶圓鍵合本身并不是什么新鮮事物，已經(jīng)在MEMS和其他應(yīng)用中使用了多年。有不同類型的晶圓鍵合。“微電子和微機(jī)電系統(tǒng)的制造和包裝依賴于兩個基板或晶片的鍵合，” Brewer Science的高級研究化學(xué)家Xiao Liu說道。在微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的制造過程中，器件晶圓將被粘合到另一個晶圓上，以保護(hù)敏感的MEMS結(jié)構(gòu)。直接鍵合技術(shù)（例如熔融鍵合和陽極鍵合）或間接鍵合技術(shù)（例如金屬共晶，熱壓鍵合和膠粘劑鍵合）是為微電子工業(yè)服務(wù)的常用方法。使用粘合劑作為兩個基板之間的中間材料，可以靈活地進(jìn)行處理，并具有多個優(yōu)點(diǎn)。”
       銅混合鍵合蕞早出現(xiàn)在2016年，當(dāng)時索尼將這項技術(shù)用于CMOS圖像傳感器。索尼從現(xiàn)在Xperi的Ziptronix獲得了該技術(shù)的許可。對于此應(yīng)用，Xperi的技術(shù)稱為直接綁定互連（DBI）。DBI在傳統(tǒng)的晶圓廠中進(jìn)行，涉及晶圓對晶圓的鍵合工藝。在流程中，對晶片進(jìn)行處理，然后將金屬焊盤凹入表面。將表面平坦化，然后雞活。

分離的晶片經(jīng)歷類似的過程。晶片使用兩步工藝鍵合，這是介電對介電鍵，然后是金屬與金屬的連接。EV Group業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)Thomas Uhrmann表示：“總體而言，晶圓對晶圓是設(shè)備制造的手選方法，在整個工藝流程中，晶圓都保留在前端晶圓廠環(huán)境中。” “在這種情況下，用于混合鍵合的晶圓制備在界面設(shè)計規(guī)則，清潔度，材料選擇以及雞活和對準(zhǔn)方面面臨諸多挑戰(zhàn)。氧化物表面上的任何顆粒都會產(chǎn)生比顆粒大100至1,000倍的空隙。”

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