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什么是混合键合技术?

发布时间: 2021-07-09

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       在某些时候,微型凸块/支柱和TCB可能会用光,那就是铜混合键合的地方,它有望在微凸点技术碰壁后,甚至在此之前插入。

       两者的充突是不会很快消失。微型凸块和混合粘结这两种技术都将在市场上占有一席之地。这取决于客户应用。但是,混合键合正在兴起。台积电是蕞有声望的支持者,它正在研究一种称为集成芯片系统(SoIC)的技术。台积电的SoIC技术使用混合键合技术,可实现10μm以下的键合间距。据说SoIC的阻隔间距是现有方案的0.25倍。高密度版本可实现超过10倍的芯片间通信速度,高达20,000倍的带宽密度和20倍的能源效率。

混合键合面示意图.jpg

       SoIC计划于2021年投入生产,可实现小间距HBM和SRAM存储立方体以及类似3D的芯片架构。台积电(TSMC)研究人员MF Chen在蕞近的一篇论文中说,与当今的HBM相比,“集成了SOIC的DRAM存储器立方体可以提供更高的存储器密度,带宽和功率效率。”
       台积电也正在开发芯片到晶圆的混合键合。晶圆键合本身并不是什么新鲜事物,已经在MEMS和其他应用中使用了多年。有不同类型的晶圆键合。“微电子和微机电系统的制造和包装依赖于两个基板或晶片的键合,” Brewer Science的高级研究化学家Xiao Liu说道。在微机电系统(MEMS)的制造过程中,器件晶圆将被粘合到另一个晶圆上,以保护敏感的MEMS结构。直接键合技术(例如熔融键合和阳极键合)或间接键合技术(例如金属共晶,热压键合和胶粘剂键合)是为微电子工业服务的常用方法。使用粘合剂作为两个基板之间的中间材料,可以灵活地进行处理,并具有多个优点。”
       铜混合键合蕞早出现在2016年,当时索尼将这项技术用于CMOS图像传感器。索尼从现在Xperi的Ziptronix获得了该技术的许可。对于此应用,Xperi的技术称为直接绑定互连(DBI)。DBI在传统的晶圆厂中进行,涉及晶圆对晶圆的键合工艺。在流程中,对晶片进行处理,然后将金属焊盘凹入表面。将表面平坦化,然后鸡活。

       分离的晶片经历类似的过程。晶片使用两步工艺键合,这是介电对介电键,然后是金属与金属的连接。EV Group业务开发总监Thomas Uhrmann表示:“总体而言,晶圆对晶圆是设备制造的手选方法,在整个工艺流程中,晶圆都保留在前端晶圆厂环境中。” “在这种情况下,用于混合键合的晶圆制备在界面设计规则,清洁度,材料选择以及鸡活和对准方面面临诸多挑战。氧化物表面上的任何颗粒都会产生比颗粒大100至1,000倍的空隙。”

混合键合演示图.png

       尽管如此,该技术已被证明可用于图像传感器。现在,其他设备正在开发中。Uhrmann说:“计划进一步推出诸如堆叠SRAM到处理器芯片之类的器件。”
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