干货丨混合键合（Hybrid Bonding）工艺流程和相关技术总结
干货丨混合键合（Hybrid Bonding）工艺流程和相关技术总结
混合键合（Hybrid Bonding）是一种先进的封装技术，有助于集成多个半导体元件以创建高密度、高性能的设备。与传统封装方法相比，混合键合可实现更高的互连密度，该工艺对于 3D 集成和异构片上系统 (SoC) 应用具有重要意义。
目前，设备产业链中的主要参与者包括台积电、英特尔、三星、SK海力士、美光、长鑫存储、索尼、豪威科技、长江存储、西部数据、Besi、芝浦东京电子、应用材料、ASM Pacific、EV Group、SUSS Microtec、SET、博世、Adeia等。
混合键合结合了两种不同的键合技术：介电键合和金属互连。它采用介电材料（通常是氧化硅，SiO₂）与嵌入式铜 (Cu) 焊盘结合，允许在硅晶片或芯片之间建立永久电连接，而无需焊料凸块。这种无凸块方法通过减少信号损耗和改善热管理来提高电气性能。
图源：suss
HB工艺流程
表面准备：对晶片或芯片的表面进行细致的清洁和准备，以确保最佳键合。这可能涉及表面活化处理以增强附着力。
对准：晶圆或芯片经过精确对准，以确保金属焊盘正确对应，从而实现有效的电气互连。
键合：键合过程通常发生在室温或略高的温度下。Cu 焊盘与 SiO₂ 接触，通过原子扩散和机械互锁形成牢固的键合。
键合后处理：初始键合后，可以应用额外的热处理来增强键合强度和电气性能。这些处理可以进一步促进铜向介电层扩散，确保稳固的互连。
HB技术要点汇总
随着半导体行业转向更复杂的集成系统，混合键合有望在封装技术的发展中发挥关键作用。材料和工艺的创新可能会增强其可行性，使其成为下一代设备的关键推动因素。
表面平整度要求：干净、平整的接触面对于有效键合至关重要。要实现这一点需要精确的化学机械抛光 (CMP)。
颗粒污染：晶圆表面的颗粒会损害键合的完整性，导致电气连接不良或故障。
机械应力问题：该过程可能导致芯片裂纹和晶圆翘曲，从而使对准和键合效果复杂化。
连接可靠性降低：随着键合技术的发展，凸块高度和表面积越来越小，建立可靠的电气连接变得越来越具有挑战性。
成本和复杂性：混合键合所需的复杂设备和工艺控制可能导致更高的生产成本，从而阻碍其广泛采用。