晶片键合基础介绍
MEMS键合工艺简介课件
• 晶片制备 • 光刻 • 淀积 • 掺杂 • 键合 • 刻蚀
MEMS键合工艺简介
键合
MEMS键合工艺简介
ห้องสมุดไป่ตู้合
MEMS键合工艺简介
键合工艺
键合：静电键合、热键合、“复合”键合 键合的目的是通过外界作用将多个基片“粘接” 不同的键合方式，键合原理不同
MEMS键合工艺简介
静电键合
静电键合：Wallis和Pomerantz于1969年提出，静电键合可把金属、 合金、半导体与玻璃键合
MEMS键合工艺简介
原理：三个阶段
• 室温~200度：表面吸附的OH根在接触区产生氢键，随温 度增高，OH根得到热能增大迁移率，氢键增多，硅片产 生弹性形变，键合强度增加。在200~400度间，形成氢键 的两硅片的硅醇键聚合反应，产生水合硅氢键，键合强度 迅速增大 Si-OH+HO-Si——Si-O-Si+H2O
MEMS键合工艺简介
静电键合
工艺及工艺参数的影响 •温度： 低温：没有导电电流，键合无法进行 高温：玻璃软化，无法键合 一般：180~500度 •电压： 低压；静电力减弱，
无法键合 高压：击穿玻璃 一般：200~1000伏
MEMS键合工艺简介
静电键合
• 键合产生的应力：热膨胀系数相近、热匹配 • 电极形状：点接触、平行板电极 • 非导电绝缘层的影响；减弱静电力，460nm后，键合失效 • 表面粗糙度的影响 • 极化区中残余电荷的作用；键合完成后在极化区内残余的
• 表面平整度： • 沾污粒子：1微米粒子产生4.2mm孔洞
足够清洗、超净环境、平整表面、高温处理、
低温键合：在小于500度下完成键合
MEMS键合工艺简介
复合键合
晶片基础知识.ppt
2019/10/12
If
Made by:junzi_liang
LED Chip 基础知识
亮度與溫度之關係
Relative Luminance
Relative Luminance vs Ambient Temperature
140
120
100
HR
80
YL
60
40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ambient Temperature ( C )
2019/10/12
Made by:junzi_liang
LED Chip 基础知识
Vf 與溫度之關係
Forward Voltage (@20mA) vs Ambient Temperature
Forward Voltage ( V )
2.4 2.3
2.2
2.1
2
HR
1.9
YL
1.8
1.7 1.6
与电极
•电极分上电极及下电极 材料部份有Al及Au •依P型层及N型层的位置, 分为两种: P型层在上, 则为P-type N型层在上, 则为N-type •基层一般为GaAs, GaP,…等
2019/10/12
Made by:junzi_liang
LED Chip 基础知识
芯片的结构( II ) 一般基层(Substrate)的材料, 如GaAs, 有吸收光之特 性, 称为AS type, 将造成发光效率变差, 解决此问题 的方法, 目前有两种: •磨除基层 •更换基层为 TS type
2019/10/12
Made by:junzi_liang
LED Chip 基础知识
键合技巧[常识]
![键合技巧[常识]](https://img.taocdn.com/s3/m/5370852366ec102de2bd960590c69ec3d5bbdb12.png)
键合技术键合技术定义：在室温下两个硅片受范德瓦耳斯力作用相互吸引，硅片表面基团发生化学作用而键合在一起的技术。
键合技术广泛应于MEMS 器件领域，是一项充满活力的高新技术，对我国新技术的发展有十分重要的意义。
在MEMS 制造中，键合技术成为微加工中重要的工艺之一，它是微系统封装技术中重要的组成部分，主要包括以下几方面：1、阳极键合技术优点及应用优点:具有键合温度较低，与其他工艺相容性较好，键合强度及稳定性高，键合设备简单等优点。
应用:阳极键合主要应用于硅/硅基片之间的键合、非硅材料与硅材料、以及玻璃、金属、半导体、陶瓷之间的互相键合。
1、1 阳极键合机理阳极静电键合的机理：在强大的静电力作用下，将二个被键合的表面紧压在一起；在一定温度下，通过氧一硅化学价键合，将硅及淀积有玻璃的硅基片牢固地键合在一起。
1、2 阳极键合质量控制的主要因素（1）在硅片上淀积玻璃的种类硅-硅基片阳极键合是一种间接键合，间接键合界面需引入材料与硅基片热学性质匹配，否则会产生强大的内应力，严重影响键合质量。
因此对硅-硅基片阳极键合时淀积的玻璃种类要认真选择。
（2）高质量的硅基片准备工艺为了提高硅-硅阳极键合的质量，硅基片表面必须保持清洁，无有机残留物污染，无任何微小颗粒，表面平整度高。
为确保硅基片平整，光滑，表面绝对清洁，为此要采用合适的抛光工艺，然后施以适当的清洗工艺。
清洗结束后，应立刻进行配对键合，以免长期搁置产生表面污染。
（3）控制阳极键合工艺参数保证键合质量阳极键合的主要工艺参数：键合温度，施加的直流电压。
为了使玻璃层内的导电钠离子迁移，以建立必要的静电场。
普遍认为键合温度控制在200℃- 500℃较适宜。
推荐的施加电压一般在20V-1000V之间，其范围较宽，具体视玻璃材料性质及所选的键合温度来决定。
1、3 阳极键合技术的应用硅/硅阳极键合的许多实例是在微电子器件中制造SOI结构，此处介绍一种具体工艺流程，如图1-1所示。
衬底键合技术-概述说明以及解释
衬底键合技术-概述说明以及解释1.引言1.1 概述衬底键合技术是一种用于半导体制造的关键技术，它通过将芯片与衬底材料牢固地结合在一起，实现了芯片在制造过程中的稳固支撑和电性连接。
本文将着重探讨衬底键合技术的定义、原理、在半导体制造中的应用、优势与挑战等方面，并对其发展前景进行展望。
通过深入研究衬底键合技术，我们可以更加全面地了解这一领域的前沿技术，为半导体制造业的发展做出贡献。
1.2 文章结构在这篇长文中，我们将首先介绍衬底键合技术的概念和原理，深入探讨其在半导体制造领域中的应用。
接着，我们将详细分析衬底键合技术相较于传统技术的优势和挑战。
最后，我们将总结这一技术的发展现状，并展望未来可能的发展方向。
通过对衬底键合技术的全面讨论和分析，希望读者能够更加深入地了解这一领域的发展动态和前景。
1.3 目的：本文旨在系统地介绍衬底键合技术的定义、原理、应用、优势和挑战，旨在帮助读者全面了解和深入掌握这一重要的技术。
通过对衬底键合技术的详细阐述，读者将能够更好地理解该技术在半导体制造领域的重要性和应用前景。
同时，本文还将分析衬底键合技术的优势和挑战，以期为相关研究和应用提供参考和借鉴，推动该技术在未来的发展和应用进程中取得更大的突破和进步。
愿本文能够为读者提供有益的信息和启发，引领大家更深入地探讨和研究衬底键合技术，推动半导体制造领域的进步和发展。
2.正文2.1 衬底键合技术的定义与原理衬底键合技术是一种在半导体制造中广泛应用的关键工艺。
它主要用于将晶片与衬底板进行精确的键合，以确保晶片在制程中的稳定性和可靠性。
衬底键合技术的原理是利用特殊的键合材料，如金属键合线或键合球，将晶片与衬底板上的引脚或电极连接起来。
在衬底键合技术中，首先需要在晶片和衬底板上分别制备好键合位置，然后将键合材料通过一定的工艺过程精确地贴合在两者之间，最终形成稳固的连接。
这种技术的关键在于控制好键合材料的温度、压力和时间，以确保键合的牢固性和可靠性。
混合晶圆到晶圆键合-概述说明以及解释
混合晶圆到晶圆键合-概述说明以及解释1.引言1.1 概述：晶圆键合技术和混合晶圆技术是当今微电子制造领域的重要领域之一。
晶圆键合技术是一种将两个或多个晶圆通过键合技术连接在一起的技术，可实现不同晶圆之间的互连和功能集成。
而混合晶圆技术则是一种将不同制造工艺的晶圆整合在一起，使得不同器件或功能在同一芯片上实现的技术。
本文将重点讨论混合晶圆到晶圆键合技术，探讨其原理及应用前景。
通过本文的阐述，读者将能够更好地了解该技术的特点、优势以及面临的挑战，为未来的研究和发展提供参考。
1.2 文章结构本文共分为引言、正文和结论三大部分。
在引言部分，将介绍本文的概述、文章结构以及目的。
然后在正文部分，将详细介绍晶圆键合技术、混合晶圆技术的概述，以及混合晶圆到晶圆键合的原理。
最后在结论部分，将展望混合晶圆到晶圆键合技术的应用前景，探讨技术挑战与解决方案，以及总结全文内容，为读者提供全面的了解和思考。
1.3 目的本文旨在深入探讨混合晶圆到晶圆键合技术，探讨其原理和应用前景。
通过对混合晶圆技术和晶圆键合技术的介绍，希望读者能够更全面地了解这一新兴领域的发展动向。
同时，我们也将分析该技术面临的挑战，并提出可能的解决方案。
最终，我们希望通过本文的研究，能够为该领域的研究人员和工程师提供一些参考和启发，推动混合晶圆到晶圆键合技术的进一步发展和应用。
2.正文2.1 晶圆键合技术介绍晶圆键合技术是一种重要的微电子封装技术，主要应用于集成电路封装和封装。
它通过将两块或多块晶圆以一定的温度和压力条件下进行键合，实现不同晶片之间的连接和互连，从而形成具有特定功能的集成电路或封装结构。
晶圆键合技术主要分为金属键合、焊接键合、压型键合和非金属键合等形式。
其中，金属键合是最常用的一种方式，通过在晶片表面形成金属化层，再将两块晶片通过金属连接将其结合。
焊接键合则是通过焊接来实现键合，常见的焊接方式有金线焊接和球栅阵列焊接等。
压型键合则是利用压力将两块晶片键合在一起，而非金属键合则是通过介质来实现连接。
晶片键合基础介绍
晶片键合基础介绍选择键合技术的程序通常依赖于一系列要求，如温度限制、密闭性要求和需要的键合后对准精度。
键合的选择包括标准工业工艺，如阳极键合、玻璃浆料键合和黏着键合，以及新发展的低温共晶键合，金属扩散（共熔晶）键合和特定应用中的硅熔融键合。
探索每一种方法的优势和劣势可以帮助我们对于某种应用采用何种键合技术做出更合理地决策。
表1概括了晶片级键合的可供选项。
玻璃浆料键合广泛应用于加速度计的制造和微机电系统的生产。
玻璃浆料是一种浆状物质，由铅硅酸玻璃颗粒、钡硅酸盐填充物、浆料和溶剂组成。
常见的应用方法是通过丝网印刷技术。
通常情况下，图形化后的浆料在每个芯片周围，覆盖30-200微米宽的环形区域，厚度为10-30微米。
多余的溶剂在图形化后通过烘烤浆料去除。
在晶片对准后进行热压键合。
在实际的玻璃浆料键合过程中，玻璃融化并与其中的填充物熔合，从而形成了具有极好密闭性的无空洞封接。
玻璃浆料键合的优势是人们熟悉的它的工艺流程和键合界面特性。
融化的浆料和浆状的初始状态使工艺可以允许颗粒或者其他微小的表面缺陷。
通过键合机上所加力的不同可以控制浆料线的压缩，通常是40%。
浆料键合两个最大的缺点是洁净度较低、密封圈占用面积较大。
也许，浆料键合最主要的缺点还在于不能实现高精度的对准，因为在键合过程中，玻璃浆料软化并开始黏性流动从而引起晶片发生滑动。
阳极键合与玻璃浆料键合两种方法，占生产中微机电系统键合应用的80%。
阳极键合的机理决定了它只能应用于玻璃和硅片键合。
其机理是在穿过玻璃和硅片的界面的电场辅助作用下，离子向界面发生扩散。
这种技术可以用于表面为多晶硅层或玻璃层的基底。
有一些键合设备也支持三层的叠层键合。
阳极键合的优势包括有成熟的工艺和可接受的密封寿命，玻璃可以和很多种基底实现热匹配可用于对器件实现真空封装或者压力封装，并可以接受5nm或更差的微粗糙度。
它的劣势是工艺过程中采用了电压而不能兼容CMOS电路，同时具有可移动的Na+离子的应用，当钠聚集在阳极上及其外表面时会污染对离子敏感的其他电路。
晶圆键合技术介绍
晶圆键合技术介绍《晶圆键合技术介绍篇一》嘿，今天咱们来唠唠晶圆键合技术，这可是个相当酷炫的玩意儿呢！晶圆，就像是芯片制造的基石，而晶圆键合技术，简单来说，就是把两片或者多片晶圆紧紧地粘在一起的技术。
你可以把晶圆想象成超级薄的大饼，键合技术就是一种特殊的胶水，能让这些大饼完美地贴合。
不过呢，这可不是普通的胶水，这其中的学问可大了去了。
我记得有一次，我去参观一个半导体工厂，那里面的设备看起来就像来自未来世界的外星机器。
我看到那些晶圆，它们在灯光下闪着神秘的光泽，就像一片片等待被组合的魔法镜片。
工作人员告诉我，晶圆键合技术在现代高科技产业里就像是隐藏的武林秘籍。
晶圆键合技术有很多种方法。
其中一种是直接键合，就像是两块光滑的玻璃直接贴在一起，但是这要求晶圆的表面要超级干净，干净到什么程度呢？也许得像那种被洁癖患者擦了无数遍的镜子一样。
哪怕有一点点灰尘或者杂质，那这键合就像是两个人中间隔了个小石子，怎么都贴不紧。
还有一种是介质键合，这时候就像是在两片晶圆之间搭了一座桥，这座桥是由特殊的介质材料组成的。
我当时就想，这是不是有点像给两个原本陌生的人牵了一条红线呢？这项技术的重要性可不得了。
在制造高性能芯片的时候，晶圆键合技术可能就是决定成败的关键一步。
比如说，在3D芯片制造中，通过键合技术把不同功能的晶圆组合在一起，就像搭积木一样，让芯片的功能更强大。
这就好比是把不同的超能力组合到了一个超级英雄身上，瞬间就变得无敌了。
不过呢，晶圆键合技术也不是一帆风顺的。
它可能会遇到很多问题，比如说键合后的晶圆之间可能会有气泡，这气泡就像是调皮的小鬼，在里面捣乱，会影响芯片的性能。
而且，要想大规模地进行晶圆键合，成本也是个大问题。
也许在未来，随着技术的发展，这些问题都会被解决，但是现在，这就像是摆在科技人员面前的两座大山。
晶圆键合技术就像是一把神秘的钥匙，打开了通往更高级芯片制造的大门。
虽然它还有很多挑战，但谁知道呢，也许在不久的将来，我们就能看到它带来的更多惊喜。
晶合 半导体工艺-概述说明以及解释
晶合半导体工艺-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该是对整篇文章进行简要介绍和说明，让读者对晶合半导体工艺有一个整体的了解。
以下是一个关于概述部分的参考内容：在电子领域，半导体工艺一直是研究的热点之一。
而晶合作为一种常见的半导体工艺方法，近年来得到了广泛的关注和应用。
晶合是指通过将两个或多个单晶体材料在一定条件下进行结合，形成具有不同成分或结构的新材料。
晶合工艺能够实现材料的结构调控和功能优化，已经在光电子、微电子、电子材料等领域取得了显著的成果。
本文将对晶合半导体工艺进行详细的介绍和分析。
首先，我们将介绍半导体工艺的基本概念和分类，以及其在电子器件中的重要性。
然后，我们将着重讨论晶合技术的原理和应用。
晶合技术不仅可以实现不同材料的结合，还可以在晶体生长过程中控制晶体缺陷和构建复杂的结构，从而实现对材料性能的调控和提升。
我们将深入了解晶合技术的相关原理，以及其在半导体器件制备中的应用案例。
通过本文的阅读，读者将对晶合半导体工艺有一个全面的了解。
我们希望本文能够为相关研究人员和工程师提供有价值的参考和指导，促进半导体工艺领域的进一步发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对晶合半导体工艺进行概述，介绍了其基本概念和背景。
接着给出了本文的结构和目的。
正文部分主要分为两个小节，分别是半导体工艺介绍和晶合技术原理。
在半导体工艺介绍部分，将对半导体工艺进行详细介绍。
包括半导体工艺的定义、分类和应用领域等内容。
此外，还会介绍半导体工艺在电子行业和通信行业中的重要性，并提及一些相关的发展趋势和挑战。
在晶合技术原理部分，将重点介绍晶合技术的原理和工作过程。
首先对晶合技术的基本原理进行解析，包括原材料选择、晶体生长和界面结构等方面的内容。
然后详细介绍晶合技术在半导体制备中的应用，以及晶合过程中可能面临的问题和解决方法。
晶片级键合技术的最新发展
另一个建议是用化学机械抛光（CMP）处理金属层。IC 工业中用于 200mm 和 300mm 晶圆片的镶铜工艺发展已经相当成熟。但用于铜的小尺寸晶圆片 CMP 工艺却很难找 到。所以金更适用于小尺寸 MEMS 器件制造。因为可以使用 CMP 技术，故而可以使 用扩散键合。扩散键合要求相对光滑的表面(粗糙度<2-5nm RMS)。 7.薄晶圆片处理 金属键合的最大优势是能够直接转入垂直封装。3D 封装可以显著降低生产成本。 减薄晶圆片的通常工艺步骤需要将器件附着于临时性载片上。器件晶圆片正面朝下， 附着的粘合层将经历一系列需要在背面进行的工艺：包括研磨，抛光和随后的金属沉
反应类型 扩散 金属 Cu-Cu Au-Au Al-Ge AuSi AuGe AuSn CuSn
†
键合温度
氧化
适于 CMOS 制造
>350C 否 是 >300C 是 否 >419C 共晶 否 是 >363C 是 否 >361C 是 否 >278C 否 否 >231C 否 是 共熔晶键合高于熔点约 15 C 进行。图中标明的是扩散键合的最低极限温度。
图 1 传统的适用于引线键合封装的阳极键合、玻璃浆料键合与金属键合封装的差异对 比示意图
切片后器件被封装并装配到控制线路板上，有源器件和无源器件通过线焊相互连接。 金属键合时，金属层垂直连接，重新分布，或直接与焊球连接，同时 MEMS 器件可以 被堆叠于其它部件的顶部，这样整体上减小了封装尺寸，降低了复杂程度。 5.其它注意事项 金属沉积层会影响键合结果的质量。金属沉积层通常厚 3-5um。与此相比，玻璃浆料 键合时，浆料层厚达 30-150um。当覆盖层不合适时，图形化密封环的宽反会达到几十
供应商 特性 Brewer 加热 任何载片 220C 融化 DuPont 加热 玻璃 400-450C 激光 3M 紫外固化 玻璃 250C 激光 TMAT 加热 任何载片 300C 机械
共晶键合过程
共晶键合过程
"共晶键合过程" 通常指的是电子器件制造中的一种焊接工艺，主要用于连接芯片和电路板。
这一工艺的核心是在芯片和电路板之间形成共晶键合，实现可靠的电气和机械连接。
下面是共晶键合过程的一般步骤：
1．芯片准备：芯片上的金属引脚需要事先涂覆一层共晶金属，通常是由锡和铅组成的共晶合金。
这一层共晶金属通常称为共晶垫（eutectic pad）。
2．基板准备：电路板或基板上相应的焊接位置也需要涂覆一层共晶金属。
3．定位：将芯片准确地定位在电路板上，确保引脚与对应的焊接位置相匹配。
4．热压：通过热压的方式，将芯片与电路板紧密结合。
在这一步骤中，共晶金属在高温下熔化，形成液态，然后冷却成固态，完成共晶键合。
这种过程的温度通常高于共晶点，以确保金属能够充分熔化。
5．冷却：过程完成后，系统冷却，共晶金属凝固，形成稳定的连接。
共晶键合的优点包括连接可靠、成本较低、生产效率高等。
然而，由于共晶金属中通常包含铅，可能存在环境和健康方面的问题，因此在一些应用中，人们逐渐转向无铅或低铅的替代材料。
总的来说，共晶键合是电子器件制造中常见的一种键合技术，适用于一些对连接可靠性要求较高的应用。
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晶片键合基础介绍
选择键合技术的程序通常依赖于一系列要求，如温度限制、密闭性要求和需要的键合后对准精度。
键合的选择包括标准工业工艺，如阳极键合、玻璃浆料键合和黏着键合，以及新发展的低温共晶键合，金属扩散（共熔晶）键合和特定应用中的硅熔融键合。
探索每一种方法的优势和劣势可以帮助我们对于某种应用采用何种键合技术做出更合理地决策。
表1概括了晶片级键合的可供选项。
玻璃浆料键合广泛应用于加速度计的制造和微机电系统的生产。
玻璃浆料是一种浆状物质，由铅硅酸玻璃颗粒、钡硅酸盐填充物、浆料和溶剂组成。
常见的应用方法是通过丝网印刷技术。
通常情况下，图形化后的浆料在每个芯片周围，覆盖30-200微米宽的环形区域，厚度为10-30微米。
多余的溶剂在图形化后通过烘烤浆料去除。
在晶片对准后进行热压键合。
在实际的玻璃浆料键合过程中，玻璃融化并与其中的填充物熔合，从而形成了具有极好密闭性的无空洞封接。
玻璃浆料键合的优势是人们熟悉的它的工艺流程和键合界面特性。
融化的浆料和浆状的初始状态使工艺可以允许颗粒或者其他微小的表面缺陷。
通过键合机上所加力的不同可以控制浆料线的压缩，通常是40%。
浆料键合两个最大的缺点是洁净度
较低、密封圈占用面积较大。
也许，浆料键合最主要的缺点还在于不能实现高精度的对准，因为在键合过程中，玻璃浆料软化并开始黏性流动从而引起晶片发生滑动。
阳极键合与玻璃浆料键合两种方法，占生产中微机电系统键合应用的80%。
阳极键合的机理决定了它只能应用于玻璃和硅片键合。
其机理是在穿过玻璃和硅片的界面的电场辅助作用下，离子向界面发生扩散。
这种技术可以用于表面为多晶硅层或玻璃层的基底。
有一些键合设备也支持三层的叠层键合。
阳极键合的优势包括有成熟的工艺和可接受的密封寿命，玻璃可以和很多种基底实现热匹配可用于对器件实现真空封装或者压力封装，并可以接受5nm或更差的微粗糙度。
它的劣势是工艺过程中采用了电压而不能兼容CMOS电路，同时具有可移动的Na+离子的应用，当钠聚集在阳极上及其外表面时会污染对离子敏感的其他电路。
金属键合属于基于扩散的和共晶的方法。
扩散键合在390-450℃的温度下完成，需要相对较大的压力来实现表面的紧密接触。
在金属键合中，必须控制表面的粗糙度以及晶片的翘曲度。
金属合金在键合过程中会熔解并实现界面的平坦化。
液态的界面使共晶键合需要施加相对较小却要一致的压力。
在不同的冶金学系统中，如铜-锡，金-锡或金-硅，共晶合金形成
于280-390℃之间。
金属键合正迅速被许多微机电系统生产厂家采用，因为这种方法能实现只需要1-3微米宽的区域的密闭封装，这相当于增加了芯片的密度而减少了生产成本。
金属键合的层间套刻对准精度因应用不同而异，微机电系统应用常用的共晶键合方法，在细密封圈情况下可以实现3微米的最准精度。
黏着键合可以使用很多聚合物材料，包括BCB、SU8、WL5300以及大部分常见的光刻胶材料。
作为一种特殊应用，临时键合采用聚合物实现中等结合强度的键合，将晶片键合到支撑基底上，如玻璃或蓝宝石，以实现对器件晶片背面进行工艺加工。
背面加工结束后，通过紫外光，热分解或溶剂可以解除界面的结合。
黏着键合中聚合物或者是在室温下通过旋涂涂胶或喷涂胶的方法覆在表面，或者直接是一层干的薄膜。
黏着键合对于颗粒、表面厚度偏差和表面粗糙度有好的容忍度，这种键合不是密封的，从而没有高温收缩性。