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(wú)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(guò)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(lái)說(shuō)，關(guān)鍵問(wèn)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(wèn)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(guò)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(lèi)的輔助材料可以具有非常不同的熱膨脹系數(shù)。組裝過(guò)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?；蛘?，它可以通過(guò)限制高溫處理來(lái)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(guò)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(jiàn)。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(guò)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(lài)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(wú)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(shuō)，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。
