一種使用銅質混合鍵合的技術

發布時間：2021-05-17

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有些廠家正在研究銅質混合鍵合技術，這項技術可以為下一代2.5D和3D封裝鋪平道路。代工廠，設備供應商，研發組織和其他機構正在開發銅質混合鍵合，該工藝使用高級封裝中的銅-銅互連來堆疊和鍵合管芯。這個技術仍在研發中，與現有的堆疊和鍵合方法相比，用于封裝的混合鍵合技術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。另外，現有技術的擴展范圍可能超出預期，從而推開了混合鍵合的切入點。
事實上，銅質混合鍵合并不是新事物。從2016年開始，CMOS圖像傳感器供應商開始使用晶片到晶片的混合鍵合技術來制造產品。供應商處理邏輯晶片，然后，供應商用相關技術處理單獨的晶圓，使用細間距銅-銅互連將兩個晶片結合在一起，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，但更為復雜。供應商正在開發另一個不同的變體，稱為管芯對晶片的鍵合，您可以在內插器或其他管芯上堆疊和鍵合管芯。業內人士表示：“我們看到發展晶片對晶片混合鍵合的強勁行業動力。“管芯對晶片的混合鍵合的主要優勢在于它能夠實現不同尺寸芯片的異構集成。”廠家EVG的晶圓鍵合機是專門用于芯片的異質集成的機臺。

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圖1 EVG的異質集成混合鍵合技術來源：EVG

       此技術將高級封裝提高到一個新的水平。在當今高級封裝的一個示例中，供應商可以在封裝中集成多管芯DRAM堆棧，并使用現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。 “示例應用程序包括3D DRAM，異構集成和芯片分解。”
       這是一個具有挑戰性的過程。芯片到晶圓的混合鍵合需要原始的芯片，先進的設備和完美的集成方案。但是，如果供應商能夠使它起作用，那么該技術將成為高級芯片設計的誘人選擇。
       傳統上，為了推進芯片設計，該行業會開發一個片上系統（SoC），在該系統中，您可以在每個節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，這種方法在每個節點上變得越來越復雜和昂貴。盡管有些人將繼續走這條路，但許多人正在尋找替代方案。獲得擴展優勢的一種方法是在傳統的高級封裝中組裝復雜的芯片。使用混合鍵合的高級包裝是另一種選擇。
       GlobalFoundries，英特爾，三星，臺積電和聯電都在致力于銅雜化封裝技術，Imec和Leti也是如此。此外，Xperi正在開發一種版本的混合鍵合。Xperi將技術許可給他人。