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一種使用銅質(zhì)混合鍵合的技術(shù)

發(fā)布時間：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)組織和其他機構(gòu)正在開發(fā)銅質(zhì)混合鍵合，該工藝使用高級封裝中的銅-銅互連來堆疊和鍵合管芯。這個技術(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現(xiàn)。另外，現(xiàn)有技術(shù)的擴展范圍可能超出預(yù)期，從而推開了混合鍵合的切入點。
事實上，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)處理單獨的晶圓，使用細間距銅-銅互連將兩個晶片結(jié)合在一起，再將各個芯片切成小片，形成CMOS圖像傳感器。

對于高級封裝，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)另一個不同的變體，稱為管芯對晶片的鍵合，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)展晶片對晶片混合鍵合的強勁行業(yè)動力?！肮苄緦幕旌湘I合的主要優(yōu)勢在于它能夠?qū)崿F(xiàn)不同尺寸芯片的異構(gòu)集成?！睆S家EVG的晶圓鍵合機是專門用于芯片的異質(zhì)集成的機臺。

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圖1 EVG的異質(zhì)集成混合鍵合技術(shù) 來源：EVG

       此技術(shù)將高級封裝提高到一個新的水平。在當(dāng)今高級封裝的一個示例中，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管芯使用細間距銅-銅互連線連接，從而實現(xiàn)了更大的帶寬。這種方法也可以用于存儲器堆棧和其他組合的高級邏輯。 “示例應(yīng)用程序包括3D DRAM，異構(gòu)集成和芯片分解。”
       這是一個具有挑戰(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)將成為高級芯片設(shè)計的誘人選擇。
       傳統(tǒng)上，為了推進芯片設(shè)計，該行業(yè)會開發(fā)一個片上系統(tǒng)（SoC），在該系統(tǒng)中，您可以在每個節(jié)點上縮小不同的功能，然后將它們封裝到單片式裸片上。但是，這種方法在每個節(jié)點上變得越來越復(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。獲得擴展優(yōu)勢的一種方法是在傳統(tǒng)的高級封裝中組裝復(fù)雜的芯片。使用混合鍵合的高級包裝是另一種選擇。
       GlobalFoundries，英特爾，三星，臺積電和聯(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。