3D Hybrid Bonding技術(shù)概述

在摩爾定律的推動(dòng)下，光刻（Lithography）技術(shù)一直是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)芯片線寬微縮的核心。然而，進(jìn)入后摩爾時(shí)代，芯片設(shè)計(jì)理念發(fā)生了轉(zhuǎn)變。除了微縮，芯片堆疊成為增加晶體管數(shù)量的重要手段，而鍵合（Bonding）技術(shù)則成為實(shí)現(xiàn)芯片堆疊的關(guān)鍵。鍵合技術(shù)的線寬和能耗直接決定了整個(gè)芯片系統(tǒng)的性能上限，因此，Hybrid Bonding（混合鍵合）技術(shù)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中日益重要。

3D Hybrid Bonding是一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，它結(jié)合了熱壓鍵合和熔融鍵合的優(yōu)點(diǎn)，允許不同芯片間的銅Pad面對(duì)面地在室溫條件下彼此鍵合。這種技術(shù)主要應(yīng)用于高級(jí)3D設(shè)備堆疊，尤其是在邏輯芯片和存儲(chǔ)芯的3D互連中得到了廣泛應(yīng)用。

封裝技術(shù)的演進(jìn)：從Wire Bonding到Hybrid Bonding

封裝技術(shù)不斷向先進(jìn)封裝方向發(fā)展，從Wire Bonding（引線鍵合）到Die Bonding（芯片鍵合），再到Hybrid Bonding。隨著AI系統(tǒng)對(duì)算力的需求爆發(fā)，各大廠商開始瘋狂堆疊芯片，高級(jí)封裝技術(shù)被引入AI芯片系統(tǒng)。2.5D封裝采用Micro bump（微凸點(diǎn)）技術(shù)，而需要更高內(nèi)存和CPU/GPU數(shù)據(jù)傳輸速度的系統(tǒng)則采用3D Hybrid Bonding技術(shù)。

技術(shù)特點(diǎn)

熔融鍵合(Fusion Bonding)

熔融鍵合技術(shù)是通過熔融或直接晶圓鍵合，使得介電層和功能團(tuán)在晶圓之間橋接。這種技術(shù)能夠提供更精確的活化，并在氫橋鍵的幫助下實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的操作。

混合鍵合(Hybrid Bonding)

混合鍵合技術(shù)則是在熔融鍵合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它擴(kuò)展了與鍵合界面中嵌入的金屬焊盤的熔融鍵合，從而允許晶片面對(duì)面連接。這種技術(shù)不僅提供了電力（金屬鍵合），還產(chǎn)生了機(jī)械力（熔融鍵合），使得不同芯片間的銅Pad可以直接在室溫條件下相互鍵合。

3D Hybrid Bonding與其他封裝技術(shù)的比較

3D Hybrid Bonding與其他封裝技術(shù)的比較 3D Hybrid Bonding技術(shù)與其他封裝技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢(shì)： 1. 高密度連接：3D Hybrid Bonding技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高密度的芯片連接，其連接間距可以縮小至1μm甚至更低，而傳統(tǒng)凸塊接合的最小接點(diǎn)間距約為20μm。 2. 低能耗：3D Hybrid Bonding技術(shù)制作的銅接點(diǎn)傳遞信號(hào)不僅更穩(wěn)定，能耗也只有微凸塊的三分之一甚至更低，有助于節(jié)能散熱。 3. 機(jī)械應(yīng)力減少：3D Hybrid Bonding技術(shù)還能減少芯片的機(jī)械應(yīng)力，提升產(chǎn)品可靠性。 4. 數(shù)據(jù)傳輸速度高：3D Hybrid Bonding技術(shù)支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，完成更低能耗表現(xiàn)。 5. 成本優(yōu)勢(shì)：采用混合鍵合制作銅接點(diǎn)無(wú)需使用微凸塊間的填充材料，有助于降低成本。

3D Hybrid Bonding技術(shù)的未來發(fā)展方向

3D Hybrid Bonding技術(shù)的未來發(fā)展方向 3D Hybrid Bonding技術(shù)在未來的發(fā)展可能會(huì)集中在以下幾個(gè)方面： 1. 提升連接性能：隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D Hybrid Bonding可能會(huì)實(shí)現(xiàn)更小的凸點(diǎn)間距，提高芯片之間的連接性能。 2. 應(yīng)用拓展：3D Hybrid Bonding技術(shù)可能會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，如物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、人工智能等。 3. 創(chuàng)新設(shè)計(jì)：3D Hybrid Bonding可能會(huì)配合其他新興技術(shù)，如硅通孔(TSV)技術(shù)、2.5D和3D封裝等，推動(dòng)集成電路行業(yè)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 4. 提高生產(chǎn)效率：隨著設(shè)備和工藝的改進(jìn)，3D Hybrid Bonding技術(shù)的生產(chǎn)效率有望進(jìn)一步提高，降低生產(chǎn)成本。 5. 環(huán)境友好：未來的3D Hybrid Bonding技術(shù)可能會(huì)更加注重環(huán)保，采用更加環(huán)保的材料和工藝。

應(yīng)用領(lǐng)域

3D Hybrid Bonding技術(shù)的主要應(yīng)用是高級(jí)3D設(shè)備堆疊，尤其是在邏輯芯片和存儲(chǔ)芯的3D互連中。這項(xiàng)技術(shù)使得不同芯片間的銅Pad可以面對(duì)面地直接在室溫條件下彼此鍵合，大大提高了設(shè)備的性能和效率。

此外，3D Hybrid Bonding技術(shù)也在圖像傳感器上得到了廣泛應(yīng)用。這種技術(shù)可以將兩片以上的不相同晶圓通過金屬互連的方式實(shí)現(xiàn)三維集成，已經(jīng)在集成電路工業(yè)上開始規(guī)模應(yīng)用。

結(jié)論

綜上所述，3D Hybrid Bonding技術(shù)是一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，它結(jié)合了熔融鍵合和混合鍵合的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同芯片間的高效連接。這種技術(shù)在邏輯芯片、存儲(chǔ)芯以及圖像傳感器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，為高性能設(shè)備的開發(fā)提供了新的可能性。

 先進(jìn)芯片封裝清洗介紹

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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