晶圆键合有哪些种类
如上图,我们一个个来解释术语。
目的是形成不可逆的机械结构结合,多用于3D集成、MEMS、TSV等器件封装。
临时键合/解键合
目的是在器件加工中提供临时支撑,在后续可以去除,常用于超薄晶圆处理。
使用临时胶或中间支撑晶圆(Carrier)将薄晶圆粘接,完成后通过热/激光/化学方法解键合。
永久键合:根据是否存在中间层分为以下两类:
一、没有中间层的直接键合
1. 融焊键合 / 直接或分子键合
原理:通过表面平整度与亲水处理,使两片晶圆表面发生范德华力结合,后续热退火促进成键。
特点:无中间材料,结合强度高。
应用:SOI晶圆制造、MEMS、Si-Si或SiO₂-SiO₂键合。
2. 铜-铜/氧化物混合键合(Hybrid Bonding)
原理:铜与铜原子间直接键合,同时表面有SiO₂等介质层辅助对准。
特点:适用于高密度3D封装、混合信号IC。
应用:先进封装如TSV、HBM、Hybrid Bonding的逻辑-内存集成。
3. 阳极键合
原理:在高温(~300°C)和高电场下,使玻璃与硅间形成静电吸引并发生离子迁移。
特点:结合牢固,适合玻璃-Si。
应用:MEMS器件、压力传感器封装。
二、有中间层的间接键合
(1)绝缘中间层
a. 玻璃浆料键合
原理:使用低熔点玻璃糊在加热条件下熔融流动形成结合。
应用:显示面板、MEMS。
b. 胶键合
原理:利用环氧树脂、BCB等有机胶水形成结合。
特点:对表面平整度要求低,低温工艺。
应用:晶圆级封装、临时键合。
c. 共晶键合
原理:利用金属共晶点(如Au-Sn)的低熔点形成键合。
应用:MEMS封装、光电器件。
(2)金属中间层
a. 回流焊
原理:利用Sn等焊料加热后回流,与焊盘形成结合。
应用:晶圆级封装(WLP)、微凸点接合(micro-bump)。
b. 金属热压键合
原理:在高温+高压下使金属层(如Cu)形成结合。
特点:用于高密度封装,常见于TCB工艺。
应用:HBM堆叠、COWOS、FO-WLP等。
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