用于3D封裝集體裸片對晶圓鍵合的技術

1. 簡介

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

該工藝使用EVG晶圓鍵合技術和工藝，以及現(xiàn)有的鍵合界面材料。EVG的異質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半導體封裝中異質集成（HI）部署的關鍵里程碑。

該中心是一個開放式創(chuàng)新孵化器，可幫助客戶加速技術開發(fā)，蕞大程度降低風險并通過高級包裝開發(fā)差異化的技術和產品。

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

人工智能，自動駕駛，增強/虛擬現(xiàn)實和5G系統(tǒng)的開發(fā)人員都在尋求異構集成（HI），以將具有不同特征尺寸和材料的多個不同組件或管芯的制造，組裝和封裝到單個設備或封裝上，提高新一代設備的性能。

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

2. 技術特點和應用

“ 20多年來，EVG提供了工藝解決方案和專業(yè)知識來支持HI的發(fā)展，包括D2W接合，我們的技術已成功應用于大批量制造應用中，”EV Group企業(yè)技術開發(fā)和IP總監(jiān)Markus Wimplinger說。

他說：“我們的異構集成能力中心得到了全球過程技術團隊網(wǎng)絡的支持，通過為與EVG合作的客戶和合作伙伴提供基礎來開發(fā)新的3D / HI解決方案和產品，增強了我們在這一關鍵領域的能力。” “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，計量和清潔工藝設備以及精選的設備，能夠以高的貼裝精度和轉移率在內部執(zhí)行所有關鍵工藝步驟的能力，還有我們開發(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。”

在單個過程中將多個管芯鍵合到晶圓需要可靠的局部多管芯鍵合技術以及蕞新的光學對準精度。這必須為信號輸入和輸出，功率輸入和電壓控制以及散熱和物理保護提供電氣和光子連接，以提高產品的可靠性。

3. 總結

該工藝使用具有對齊功能的定制臨時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半導體在內的不同襯底材料作為鍵合伙伴。通過蕞終傳輸速率，掃描聲顯微鏡成像和TEM橫截面分析驗證了該過程的成功。

4. 拓展知識

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