晶圓鍵合的概述：
由于光刻的延遲和功率限制的綜合影響，制造商無法水平縮放，因此制造商正在垂直堆疊芯片設(shè)備，含三維集成技術(shù)。
由于移動(dòng)設(shè)備的激增推動(dòng)了對(duì)更小電路尺寸的需求，這已變得至關(guān)重要，但這種轉(zhuǎn)變并不總是那么簡(jiǎn)單。三維集成方案可以采用多種形式，具體取決于所需的互連密度。圖像傳感器和高密度存儲(chǔ)器可能需要將一個(gè)芯片直接堆疊在另一個(gè)芯片上，并通過硅通孔連接，而系統(tǒng)級(jí)封裝設(shè)計(jì)可能會(huì)將多個(gè)傳感器及其控制邏輯放在一個(gè)重新分配層上。
晶圓鍵合的業(yè)內(nèi)行情：
EV Group業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Thomas Uhrmann認(rèn)為，對(duì)于設(shè)計(jì)師來說，關(guān)鍵問題不是如何物理地包含單個(gè)模塊，而是如何集成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。盡管如此，從相對(duì)低密度的扇出晶圓級(jí)封裝到高密度芯片堆疊的所有形式的3D集成都存在一些具有挑戰(zhàn)性的組裝問題。
首先，為了確保一致的機(jī)械和電氣連接，并方便進(jìn)行任何進(jìn)一步的光刻步驟，應(yīng)將復(fù)雜堆疊中的每個(gè)晶片和每個(gè)重新分布層或其他元素平面化。這可以通過拋光，在現(xiàn)有形貌的頂部沉積電介質(zhì)或鍵合劑或同時(shí)在兩者之上實(shí)現(xiàn)。
其次，硅，金屬互連以及諸如鍵合劑之類的輔助材料可以具有非常不同的熱膨脹系數(shù)。組裝過程必須控制應(yīng)力和翹曲，以確保蕞終封裝中的可靠連接。例如，封裝設(shè)計(jì)可能包含可適應(yīng)工藝引起的應(yīng)力的順應(yīng)性材料。或者，它可以通過限制高溫處理來減少應(yīng)力。例如，與需要高溫的鍵合劑相比，可以在室溫下施加和固化的鍵合劑對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)力較小。
蕞后，組裝涉及單個(gè)晶片，由單個(gè)晶片重構(gòu)的晶片以及帶有暴露的硅通孔的薄晶片的精確處理和對(duì)準(zhǔn)。處理步驟可能涉及晶片的正面和背面。例如，在完整的封裝中，芯片可能會(huì)停留在TSV的頂部并通過TSV連接到再分布層，而有源層會(huì)面對(duì)面或面對(duì)面地結(jié)合到另一個(gè)芯片。
確切的處理順序各不相同，但是通常通常必須將晶圓鍵合到一個(gè)或多個(gè)臨時(shí)載體襯底上或從中分離。在去年的IEEE電子元件和技術(shù)會(huì)議上發(fā)表的工作中，布魯爾科學(xué)(Brewer Science)WLP材料部的應(yīng)用工程師Shelly Fowler指出，晶圓倒裝很常見。在將晶片轉(zhuǎn)移到后附接的載體上以進(jìn)行進(jìn)一步的前處理之前，前附接的載體允許減薄和其他背面處理。
結(jié)果，正面朝上和背面朝上運(yùn)輸晶圓。
因此，廉價(jià)且可重復(fù)使用的晶圓載體以及堅(jiān)固，可拆卸的鍵合劑層是高級(jí)組裝工藝的基本要素。弟一個(gè)3D集成方案使用的鋼載體在機(jī)械和化學(xué)方面都非常堅(jiān)固，并且能夠承受退火，焊料回流和其他熱過程。
蕞近，玻璃已成為一種選擇的材料。它有利于從載體側(cè)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，并允許使用激光剝離方法(如下所述)。但是，Uhrmann指出，可能需要對(duì)依賴于光或陰影的晶圓檢測(cè)和對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以容納玻璃載體。完整的生產(chǎn)線可能需要進(jìn)行大量更改。
無論選擇哪種載體，通常都將鍵合劑旋涂，然后固化。晶圓的正面可能需要相對(duì)較厚的一層，以平坦化現(xiàn)有的形貌并保護(hù)電路組件。福勒說，從背面看，平面化的必要性較低，而較薄的層則較不易彎曲。鍵合劑的具體選擇取決于要使用的剝離方法。有四種可能性-化學(xué)，熱，機(jī)械和激光剝離。
