用于三维封装的铜-铜低温键合技术进展

在三维系统封装技术中,金属热压键合是实现多层芯片堆叠和垂直互连的关键技术。为了解决热压键合产生的高温带来的不利影响,工业界和各大科研机构相继开发出了多种低温键合技术。综述了多种不同的低温金属键合技术(主要是Cu-Cu键合),重点阐述了国内外低温金属键合技术的最新研究进展及成果,并对不同低温金属键合技术的优缺点进行了分析和比较。     

用低温圆片键合实现传感器和微电子机械系统器件的集成和封装

集成化是传感器和微电子机械系统(MEMS)的发展方向,即将传感功能、逻辑电路和驱动功能集成在一块单芯片上。未来的系统芯片将能通过集成的传感器和逻辑电路收集并分析外界数据,将这些数据传输到中央处理器并产生必要的动作或反应。讨论了这种系统集成芯片对于封装和集成的要求,并提出一种能够满足这种要求的低温键合技术。同时这种低温键合技术还具有气密性封装、保留透明窗口等优点。     

用于传感器执行器及微结构制备中的硅熔键合

硅熔键合(SFB)是指不用中间粘合剂而将两硅片直接连结起来.该技术已应用于制备SOI衬底及硅功率器件,并也在硅传感器、执行器及其他微结构制备中得到广泛应用.本文回顾了SFB工艺技术的发展及目前的状况,阐述了以本世纪六十年代初期至今该技术的历史发展过程,讨论了将SFB技术与硅微机械加工相结合所必要的工艺技术,介绍了一些成功的SFB结构.同时比较了这些工艺技术,讨论了SFB结构的未来发展趋势.     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

MEMS器件大都含有可动的硅结构 ,在器件加工过程中 ,特别是在封装过程中极易受损 ,大大影响器件的成品率。如果能在MEMS器件可动结构完成以后 ,加上一层封盖保护 ,可以显著提高器件的成品率和可靠性。本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保护的金 硅键合新结构 ,实验证明此方法简单实用 ,效果良好。该技术与器件制造工艺兼容 ,键合温度低 ,有足够的键合强度 ,不损坏器件结构 ,实现了MEMS器件的芯片级封装。我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

MEMS器件大都含有可动的硅结构,在器件加工过程中,特别是在封装过程中极易受损,大大影响器件的成品率.如果能在MEMS器件可动结构完成以后,加上一层封盖保护,可以显著提高器件的成品率和可靠性.本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保护的金-硅键合新结构,实验证明此方法简单实用,效果良好.该技术与器件制造工艺兼容,键合温度低,有足够的键合强度,不损坏器件结构,实现了MEMS器件的芯片级封装.我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中.     

临时键合技术在晶圆级封装领域的研究进展

随着5G、人工智能和物联网等新基建的逐步完善,单纯依靠缩小工艺尺寸来提升芯片功能和性能的方法已经难以适应未来集成电路产业发展的需求。为满足集成电路的多功能化及产品的多元化,通过晶圆级封装技术克服摩尔定律物理扩展的局限性日趋重要。目前,在晶圆级封装正朝着大尺寸、三维堆叠和轻薄化方向发展的背景下,临时键合与解键合（TBDB）工艺应运而生。针对晶圆级封装领域可商用的TBDB技术,论述了不同TBDB工艺在晶圆级封装领域的研究进展及应用现状,明晰了不同TBDB技术所面临的挑战和机遇,提出了相应的解决方案,并展望了未来的研究方向。     

先进封装铜-铜直接键合技术的研究进展

在后摩尔时代,先进三维封装技术成为实现电子产品集成化、小型化的重要出路。应用于封装互连的传统无铅锡基钎料由于存在金属间化合物脆性、电迁移失效、制备工艺限制等问题,已不再适用于窄间距、小尺寸的封装。金属铜的电阻率低、抗电迁移性能好,其工艺制备尺寸可减小到微米级且无坍塌现象。铜-铜（Cu-Cu）直接互连结构可以实现精密制备以及在高电流密度下服役。对Cu-Cu键合材料的选择、键合工艺的特点及服役可靠性的相关研究进展进行了总结。     

高级IC封装中新兴的细铜丝键合工艺

在铜丝或铜条长期应用于分立器件及大功率器件的同时,近年又出现了晶片的铜金属化工艺。由此,业内人士采用铜作为丝焊键合的一种材料,进而带来了一些新工艺的研究。结果证实,铜金属化使电路的线条更细、密度晚高。因而铜丝可以作为一种最有发展前景及成本最低的互连材料替换金丝,进行大量高引出端数及小焊区器件的球形或楔形键合工艺。本文要阐述了铜丝键合工艺在IC封装中的发展现状及未来发展方向。     

石墨烯压力传感器Au-Si共晶键合的气密性封装

针对石墨烯压力传感器的高气密性封装要求,设计了一种应用于石墨烯压力传感器的Au-Si键合工艺。采用Au-Si键合工艺只需要在传感器的密封基板表面生长一层100 nm的SiO₂,并在生长的SiO₂表面溅射金属密封环,密封环金属采用50 nm/300 nm的Ti/Au。使用倒装焊机在380℃以及16 kN的压力环境下保持20 min完成传感器芯片与基板的键合,实现石墨烯压力传感器的气密性封装。键合完成后对键合指标进行表征测试,平均剪切力可达19.596 MPa,平均泄露率为4.589×10^-4 Pa·cm³/s。通过对键合前后石墨烯传感器芯片电阻检测,电阻输出平均值变化了3.36%,键合前后电阻输出相对稳定。对传感器进行静态压力检测,其灵敏度>0.3 kΩ/MPa,非线性<1%FS。实验结果表明,石墨烯压力传感器采用Au-Si键合工艺进行气密封装不仅工艺简单,且强度高。     

晶圆叠层3D封装中晶圆键合技术的应用

论述了晶圆叠层3D封装中的典型工艺——晶圆键合技术,并从晶圆键合原理、工艺过程、键合方法、设备要求等方面对其进行了深入探讨;以期晶圆叠层3D封装能够应用到更加广泛的领域。     

用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究

MEMS器件大都含有可动的硅结构，在器件加工过程中，特别是在封装过程中极易受损，大大影响器件的成品率。如果能在MEMS器件可动结构完成以后，加上一层封盖保护，可以显著提高器件的成品率和可靠性。本文提出了一种用于MEMS芯片封盖保护的金-硅键合新结构，实验证明此方法简单实用，效果良好。该技术与器件制造工艺兼容，键合温度低，有足够的键合强度，不损坏器件结构，实现了MEMS器件的芯片级封装。我们已经将此技术成功地应用于射流陀螺的制造工艺中。     

微电子器件封装中铜与金球键合的比较

铜球键合由于其成本低并且还可提供更高的可靠性潜力, 最终将成为一种更加流行的主要工艺。目前现有的少管脚数的封装已有一种从金丝向铜丝转变的倾向,但是其中有一些工艺问题,需要该工艺在先进封装中得到广泛的应用之前得以根本的解决。无论采用何种方法,人们可以期望在先进封装中降低成本将最终成为采用铜球键合的驱动力。     

面向先进封装应用的混合键合技术研究进展

随着摩尔定律推进至纳米级节点,以硅通孔(TSV)、重布线层(RDL)、薄芯片堆叠键合等为支撑的三维集成被认为是延续摩尔定律的重要途径. Cu/SiO₂混合键合可以持续缩小芯片间三维互连节距、增大三维互连密度,是芯片堆叠键合前沿技术. 近年来它在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)、Xtacking 3D NAND、 2.5D/3D集成等商业化应用突破,使之成为国内外领先半导体研究机构研究关注的热点话题. 本文将系统梳理混合键合技术的研究历史与产业应用现状,重点分析近年来国内外代表性研究工作的技术路线、研究方法、关键问题等, 在此基础上,对混合键合技术的未来发展方向进行展望.     

铜丝键合工艺在微电子封装中的应用

在铜丝或铜条长期应用于分立器件及大功率器件的同时，近年又出现了晶片的铜金属化工艺。由此，业内人士采用铜作为丝焊键合的一种材料使用，进而开始了一些新工艺的研究。结果证实，铜金属化使电路的线条更细、密度更高。因而铜丝可以作为一种最有发展前景及成本最低的互连材料替换金丝，可进行大量高引出端数及小焊区器件的球形或楔形键合工艺。主要阐述铜丝键合工艺在微电子封装中的现状及未来发展方向。     

键合线弧高度对键合拉力的影响分析

在集成电路封装的质量控制中,键合拉力的地位非常重要。作为键合质量好坏的主要判定基准之一,影响键合拉力的因素有很多,包括键合工艺参数、焊线材料类型、拉力测试吊钩的测试位置、焊线线径以及线弧的长度和高度等。主要讨论在键合线弧投影长度不变的情况下,线弧高度的变化对键合拉力产生的影响。通过对不同线弧高度条件下测得的拉力数据进行整理分析,结果表明:键合线弧越高,拉力就越大;反之,拉力则越小。这为集成电路组装的正常量产过程中,工程技术人员对于键合线弧整体高度的合理有效控制及键合拉力规范的合理定义提供了参考依据。     

用于MEMS器件的键合工艺研究进展

随着MEMS器件的广泛研究和快速进步,非硅基材料被广泛用于MEMS器件中.键合技术成为MEMS器件制作、组装和封装的关键性技术之一,它不仅可以降低工艺的复杂性,而且使许多新技术和新应用在MEMS器件中得以实现.目前主要的键合技术包括直接键合、阳极键合、粘结剂键合和共晶键合.     

铜线键合优势和工艺的优化

半导体封装对于芯片来说是必须的,也是至关重要的.封装可以指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着保护芯片和增强导热性能的作用,而且还起到沟通芯片内部世界与外部电路桥梁和规格通用功能的作用.文章阐述了铜线键合替代金线的优势,包括更低的成本、更低的电阻率、更慢的金属问渗透.再通过铜线的挑战--易氧化、铜线硬度大等,提出...