關(guān)于半導(dǎo)體混合鍵合技術(shù)的綜合解析

一、技術(shù)定義與原理

混合鍵合（Hybrid Bonding）是一種結(jié)合電介質(zhì)-電介質(zhì)鍵合與金屬-金屬鍵合的先進(jìn)封裝技術(shù)，通過(guò)直接銅對(duì)銅連接實(shí)現(xiàn)晶圓或芯片間的垂直堆疊，無(wú)需傳統(tǒng)焊料或凸塊。其核心流程包括：

1. 表面處理：通過(guò)化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）確保電介質(zhì)層（如SiO?）表面粗糙度≤0.5nm，銅焊盤(pán)≤1nm。

1. 等離子激活：增強(qiáng)表面活性以促進(jìn)鍵合反應(yīng)。

2. 對(duì)準(zhǔn)與鍵合：采用高精度對(duì)準(zhǔn)（±50nm以內(nèi)）實(shí)現(xiàn)晶圓或芯片的直接結(jié)合。

二、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1. 高密度互連：互連間距可縮至1微米級(jí)別，密度達(dá)傳統(tǒng)技術(shù)的10倍以上，適用于HBM、3D NAND等高帶寬場(chǎng)景。

2. 低功耗與高性能：直接銅連接減少電阻和寄生延遲，信號(hào)傳輸效率提升30%以上。

3. 異質(zhì)集成能力：支持不同材料（如硅與金剛石）和工藝節(jié)點(diǎn)的芯片堆疊，優(yōu)化散熱與可靠性。

4. 成本優(yōu)化：晶圓級(jí)鍵合減少材料浪費(fèi)，提升良率。

三、關(guān)鍵工藝挑戰(zhàn)

1. 潔凈度控制：需ISO 3級(jí)及以上潔凈環(huán)境，顆粒污染（如1微米顆?？蓪?dǎo)致10mm鍵合缺陷）是良率的主要威脅。

2. 表面平整度：依賴CMP工藝和等離子體激活技術(shù)，對(duì)銅凹槽深度控制要求嚴(yán)苛。

3. 對(duì)準(zhǔn)精度：芯片到晶圓（D2W）鍵合需實(shí)現(xiàn)±50nm對(duì)準(zhǔn)，設(shè)備精度和算法復(fù)雜度高。

4. 熱管理：鍵合界面熱膨脹系數(shù)差異易導(dǎo)致應(yīng)力失效，需優(yōu)化退火工藝。

四、應(yīng)用領(lǐng)域與典型案例

1. 存儲(chǔ)器：

• 長(zhǎng)江存儲(chǔ)將混合鍵合用于3D NAND閃存，提升層間互連密度。

• SK海力士計(jì)劃在238層以上NAND及3D DRAM中引入該技術(shù)。

2. 邏輯芯片與HBM：

• 臺(tái)積電SoIC技術(shù)用于AMD 3D V-Cache，互連密度達(dá)10^7/mm2。

• 英特爾Foveros Direct實(shí)現(xiàn)CPU與HBM的3D堆疊。

3. 傳感器與光電子：

• 索尼CMOS圖像傳感器通過(guò)混合鍵合分離像素與信號(hào)處理單元，提升成像質(zhì)量。

• 華為專利將硅與金剛石集成，優(yōu)化散熱與電性能。

五、行業(yè)布局與國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展

1. 國(guó)際巨頭：臺(tái)積電、英特爾、三星主導(dǎo)技術(shù)研發(fā)，東京電子、應(yīng)用材料提供CMP和鍵合設(shè)備。

2. 國(guó)內(nèi)突破：

• 拓荊科技開(kāi)發(fā)12英寸D2W鍵合機(jī)，對(duì)準(zhǔn)精度±50nm。

• 青禾晶元實(shí)現(xiàn)C2W混合鍵合良率提升，量產(chǎn)設(shè)備年產(chǎn)值達(dá)15億。

六、未來(lái)趨勢(shì)

1. 工藝自動(dòng)化：開(kāi)發(fā)高精度芯片拾取與自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，降低人工干預(yù)。

2. 異質(zhì)擴(kuò)展：向GaN、SiC等寬禁帶材料延伸，支持功率器件集成。

3. 成本下探：2025年后有望從高端HBM向消費(fèi)級(jí)芯片滲透，市場(chǎng)規(guī)模年增超25%。

芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹(shù)脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹(shù)脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開(kāi)路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。