芯片到晶圆(D2W)混合键合固晶机技术要点总结

文摘   2024-10-06 17:16   韩国  

视频出处:Adeia Semiconduc

芯片到晶圆(D2W, Die-to-Wafer)混合键合技术作为一种新兴的封装方案。芯片到晶圆 (C2W) 混合键合是先进封装的关键工艺,可实现更高的互连密度和 3D 集成中的改进性能.

本文将对D2W混合键合式固晶机的工作原理、关键技术、等进行详细分析。

1.D2W混合键合的原理:

  D2W混合键合的基本原理是将单个芯片(Die)通过键合方式,直接与晶圆(Wafer)进行连接。混合键合包括两种主要类型的键合:一种是通过化学机械方式实现的表面键合(例如SiO2之间的键合);另一种是通过金属互连实现的电气键合(例如铜-铜之间的连接)。该技术不仅可以实现芯片间的物理连接,还能在无焊料的情况下形成可靠的电气互连。

相比传统的倒装芯片(Flip-Chip)键合技术,D2W混合键合具有更高的键合精度、更低的热影响区以及更小的互连间距。因此,它能有效解决传统方法中出现的可靠性问题,并支持更高密度的芯片集成。

2.混合键合式固晶机的关键技术:

2.1 对位系统

在D2W混合键合过程中,芯片与晶圆之间的对位精度至关重要。采用光学对位系统,通过摄像头和图像处理技术,将芯片的电极与晶圆上的电极进行精确匹配。高精度的对位系统能确保芯片在X、Y、Z方向以及角度上的误差被最小化,通常在亚微米级别的精度范围内。

2.2 温度和压力控制

D2W混合键合过程中,需要在高温(约200°C以上)和一定的压力环境下进行,确保芯片与晶圆之间的表面得到有效的物理接触和键合。需要精密的温度和压力控制系统,确保在键合过程中设备的温度均匀性,并避免芯片受热不均导致的形变或失效。此外,需要根据不同的材料特性和键合需求,调节相应的压力范围,以确保键合效果。

2.3 表面处理和清洁

在芯片与晶圆进行混合键合之前,表面的处理和清洁是必不可少的步骤。任何微小的颗粒、氧化物或污染物都会影响最终的键合效果。通常配备等离子清洁装置或激光清洗系统,以去除表面污染并提高键合强度。

2.4 设备自动化控制

混合键合固晶机在运行过程中需要对多个参数进行实时监控和调节,例如温度、压力、对位精度、清洁状态等。因此,自动化控制系统至关重要。设备通过高精度传感器、自动反馈控制系统和人工智能算法,可以实现自主调节和异常状态检测,提高生产效率和良率。


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