晶圆直接键合及室温键合技术研究进展

晶圆直接键合技术可以使经过抛光的半导体晶圆,在不使用粘结剂的情况下结合在一起,该技术在微电子制造、微机电系统封装、多功能芯片集成以及其他新兴领域具有广泛的应用。对于一些温度敏感器件或者热膨胀系数差异较大的材料进行键合时,传统的高温键合方法已经不再适用。如何在较低退火温度甚至无需加热的室温条件下,实现牢固的键合是晶圆键合领域的一项挑战。本文以晶圆直接键合为主题,简单介绍了硅熔键合、超高真空键合、表面活化键合和等离子体活化键合的基本原理、技术特点和研究现状。除此之外,以含氟等离子体活化键合方法为例,介绍了近年来在室温键合方面的最新进展,并探讨了晶圆键合技术的未来发展趋势。

表面活化室温键合技术研究进展

随着半导体技术领域对低温晶圆键合技术的需求不断增长,表面活化键合(Surface activated bonding,SAB)技术开始被广泛研究。与其他键合方式相比,即使在室温下,表面活化键合也能完成牢固的键合,对于常规半导体、金属材料等非常有效。但对于SiO_(2)、有机物等材料,标准的表面活化键合并不十分适用,限制了其在特定领域的应用。近年来,研究者们提出两种改进型表面活化室温键合技术,通过在表面活化时或活化后向材料表面沉积一层纳米中间层,将晶圆的直接键合转化为纳米中间层间的键合。在键合机理方面,重点分析了材料的表面活化机制、界面原子成键机制以及环境因素对键合强度的影响等。通过对前期研究的分析总结进一步对比了三种表面活化键合技术的优缺点,期望可以推动表面活化键合技术在半导体技术领域的进一步广泛应用。

“后摩尔时代”芯片互连方法简析

随着半导体制程接近工艺物理极限,半导体工业进入“后摩尔时代”,集成技术成为继续提高电子产品性能的重要途径。现存的实现高度集成的关键技术都对更小尺寸的连接提出了要求。同时随着连接尺寸的减小,封装体在连接工艺中受到的影响导致器件在使用温度下失效的问题越来越严重。封装内的互连部分是芯片热传导、电气连接的重要结构,也是器件失效的重要部位,在互连接头尺寸不断减小的背景下,互连部分的失效在器件整体失效的情况中占据着越来越重要的地位,研究高导热、低工艺影响的微纳连接技术有望解决高功率密度器件的可靠性问题。本文总结了微纳连接技术在新型焊料、能量传递方式两方面的发展,简单介绍了表面活化技术并讨论其应用在电子封装中的可能性,在此基础上讨论了微纳连接技术的发展方向。

微电子机械系统装配的新方法

介绍了微米、纳米级微型元件的装配方法及装配工具，提供了一种新颖的微型元件在室温下互连的新技术。