用于3D封裝集體裸片對(duì)晶圓鍵合的技術(shù)

1. 簡(jiǎn)介

奧地利的EV集團(tuán)（EVG）展示了完整的工藝流程，用于3D封裝的貼片精度低于2μm的集體裸片對(duì)晶圓（D2W）混合和熔合鍵合技術(shù)。

該工藝使用EVG晶圓鍵合技術(shù)和工藝，以及現(xiàn)有的鍵合界面材料。EVG的異質(zhì)集成能力中心證明了這一突破，它貸表了加快在下一代2.5D和3D半導(dǎo)體封裝中異質(zhì)集成（HI）部署的關(guān)鍵里程碑。

該中心是一個(gè)開(kāi)放式創(chuàng)新孵化器，可幫助客戶加速技術(shù)開(kāi)發(fā)，蕞大程度降低風(fēng)險(xiǎn)并通過(guò)高級(jí)包裝開(kāi)發(fā)差異化的技術(shù)和產(chǎn)品。

圖1  EVG演示了用于低于2μm的貼裝精度的3D封裝集體管芯對(duì)晶圓鍵合的端到端工藝流程

人工智能，自動(dòng)駕駛，增強(qiáng)/虛擬現(xiàn)實(shí)和5G系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員都在尋求異構(gòu)集成（HI），以將具有不同特征尺寸和材料的多個(gè)不同組件或管芯的制造，組裝和封裝到單個(gè)設(shè)備或封裝上，提高新一代設(shè)備的性能。

集體D2W鍵合是重要的HI工藝步驟，可實(shí)現(xiàn)功能層和已知良好管芯（KGD）的轉(zhuǎn)移，以支持經(jīng)濟(jì)高效地制造新型3D-IC，小芯片以及分段和3D片上系統(tǒng)（SoC）器件。

2. 技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用

“ 20多年來(lái)，EVG提供了工藝解決方案和專業(yè)知識(shí)來(lái)支持HI的發(fā)展，包括D2W接合，我們的技術(shù)已成功應(yīng)用于大批量制造應(yīng)用中，”EV Group企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)和IP總監(jiān)Markus Wimplinger說(shuō)。

他說(shuō)：“我們的異構(gòu)集成能力中心得到了全球過(guò)程技術(shù)團(tuán)隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的支持，通過(guò)為與EVG合作的客戶和合作伙伴提供基礎(chǔ)來(lái)開(kāi)發(fā)新的3D / HI解決方案和產(chǎn)品，增強(qiáng)了我們?cè)谶@一關(guān)鍵領(lǐng)域的能力。” “其中包括我們新的集體D2W鍵合方法，在此方法中，我們展示了使用現(xiàn)有的晶片鍵合和解鍵合，計(jì)量和清潔工藝設(shè)備以及精選的設(shè)備，能夠以高的貼裝精度和轉(zhuǎn)移率在內(nèi)部執(zhí)行所有關(guān)鍵工藝步驟的能力，還有我們開(kāi)發(fā)中的第三方系統(tǒng)伙伴。我們要感謝我們的合作伙伴在實(shí)現(xiàn)這一重要成就方面所發(fā)揮的作用和提供的支持。特別感謝IRT Nanoelec和CEA-Leti，它們都提供了用于本演示的基板。”

在單個(gè)過(guò)程中將多個(gè)管芯鍵合到晶圓需要可靠的局部多管芯鍵合技術(shù)以及蕞新的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)精度。這必須為信號(hào)輸入和輸出，功率輸入和電壓控制以及散熱和物理保護(hù)提供電氣和光子連接，以提高產(chǎn)品的可靠性。

3. 總結(jié)

該工藝使用具有對(duì)齊功能的定制臨時(shí)載體將已知的合格芯片（KGD）放置在載體上，并在蕞終鍵合工藝之前進(jìn)行芯片加工。使用直接鍵合，混合鍵合，粘合劑鍵合和金屬鍵合成功地加工了此類帶有KGD的載體，使用包括硅和III-V半導(dǎo)體在內(nèi)的不同襯底材料作為鍵合伙伴。通過(guò)蕞終傳輸速率，掃描聲顯微鏡成像和TEM橫截面分析驗(yàn)證了該過(guò)程的成功。

4. 拓展知識(shí)

EVG相關(guān)熔融鍵合和混合鍵合技術(shù)：（點(diǎn)擊查看）