一種使用銅質(zhì)混合鍵合的技術(shù)

發(fā)布時(shí)間：2021-05-17

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有些廠家正在研究銅質(zhì)混合鍵合技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以為下一代2.5D和3D封裝鋪平道路。代工廠，設(shè)備供應(yīng)商，研發(fā)組織和其他機(jī)構(gòu)正在開發(fā)銅質(zhì)混合鍵合，該工藝使用高級(jí)封裝中的銅-銅互連來堆疊和鍵合管芯。這個(gè)技術(shù)仍在研發(fā)中，與現(xiàn)有的堆疊和鍵合方法相比，用于封裝的混合鍵合技術(shù)可提供更高的帶寬和更低的功耗。但是混合鍵合也更難以實(shí)現(xiàn)。另外，現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)展范圍可能超出預(yù)期，從而推開了混合鍵合的切入點(diǎn)。
事實(shí)上，銅質(zhì)混合鍵合并不是新事物。從2016年開始，CMOS圖像傳感器供應(yīng)商開始使用晶片到晶片的混合鍵合技術(shù)來制造產(chǎn)品。供應(yīng)商處理邏輯晶片，然后，供應(yīng)商用相關(guān)技術(shù)處理單獨(dú)的晶圓，使用細(xì)間距銅-銅互連將兩個(gè)晶片結(jié)合在一起，再將各個(gè)芯片切成小片，形成CMOS圖像傳感器。

對(duì)于高級(jí)封裝，混合鍵合的工作方式幾乎相同，但更為復(fù)雜。供應(yīng)商正在開發(fā)另一個(gè)不同的變體，稱為管芯對(duì)晶片的鍵合，您可以在內(nèi)插器或其他管芯上堆疊和鍵合管芯。業(yè)內(nèi)人士表示：“我們看到發(fā)展晶片對(duì)晶片混合鍵合的強(qiáng)勁行業(yè)動(dòng)力?！肮苄緦?duì)晶片的混合鍵合的主要優(yōu)勢(shì)在于它能夠?qū)崿F(xiàn)不同尺寸芯片的異構(gòu)集成?！睆S家EVG的晶圓鍵合機(jī)是專門用于芯片的異質(zhì)集成的機(jī)臺(tái)。

芯片異質(zhì)整合.jpg

圖1 EVG的異質(zhì)集成混合鍵合技術(shù) 來源：EVG

       此技術(shù)將高級(jí)封裝提高到一個(gè)新的水平。在當(dāng)今高級(jí)封裝的一個(gè)示例中，供應(yīng)商可以在封裝中集成多管芯DRAM堆棧，并使用現(xiàn)有的互連方案連接管芯。通過混合鍵合，DRAM管芯使用細(xì)間距銅-銅互連線連接，從而實(shí)現(xiàn)了更大的帶寬。這種方法也可以用于存儲(chǔ)器堆棧和其他組合的高級(jí)邏輯。 “示例應(yīng)用程序包括3D DRAM，異構(gòu)集成和芯片分解?！?/span>
       這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的過程。芯片到晶圓的混合鍵合需要原始的芯片，先進(jìn)的設(shè)備和完美的集成方案。但是，如果供應(yīng)商能夠使它起作用，那么該技術(shù)將成為高級(jí)芯片設(shè)計(jì)的誘人選擇。
       傳統(tǒng)上，為了推進(jìn)芯片設(shè)計(jì)，該行業(yè)會(huì)開發(fā)一個(gè)片上系統(tǒng)（SoC），在該系統(tǒng)中，您可以在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上縮小不同的功能，然后將它們封裝到單片式裸片上。但是，這種方法在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上變得越來越復(fù)雜和昂貴。盡管有些人將繼續(xù)走這條路，但許多人正在尋找替代方案。獲得擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)的一種方法是在傳統(tǒng)的高級(jí)封裝中組裝復(fù)雜的芯片。使用混合鍵合的高級(jí)包裝是另一種選擇。
       GlobalFoundries，英特爾，三星，臺(tái)積電和聯(lián)電都在致力于銅雜化封裝技術(shù)，Imec和Leti也是如此。此外，Xperi正在開發(fā)一種版本的混合鍵合。Xperi將技術(shù)許可給他人。