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晶圆键合设备中的加热盘设计

电子工艺技术 2024年第3期45卷 35-36,58页

作者：段晋胜王成君李安华中国电子科技集团公司第二研究所太原030024

介绍了晶圆键合设备的加热盘,试验分析了该机构对晶圆键合质量的影响。结果表明,优化后的加热盘显著提升了晶圆键合的温度均匀性和稳定性,进而提升了键合质量和效率。研究增进了对加热盘设计在晶圆键合设备中应用效果的理解,为提高晶圆... 详细信息

介绍了晶圆键合设备的加热盘,试验分析了该机构对晶圆键合质量的影响。结果表明,优化后的加热盘显著提升了晶圆键合的温度均匀性和稳定性,进而提升了键合质量和效率。研究增进了对加热盘设计在晶圆键合设备中应用效果的理解,为提高晶圆键合质量、推动技术创新提供了理论支撑和实践指导。

关键词：晶圆键合加热盘温度均匀性键合质量

Chiplet晶圆混合键合技术研究现状与发展趋势

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电子工艺技术 2024年第4期45卷 6-11页

作者：王成君张彩云张辉刘红雨薛志平李早阳乔丽东南大学机械工程学院南京211189 中国电子科技集团公司第二研究所太原030024 西安交通大学西安710000

半导体产业对国防安全和国民经济发展意义重大,高端半导体装备也是国外对华技术封锁的重点领域。混合键合技术作为微电子封装和先进制造领域的一种新型连接技术,已经成为实现芯片堆叠、未来3D封装的一项关键技术,是实现高性能、高密度... 详细信息

半导体产业对国防安全和国民经济发展意义重大,高端半导体装备也是国外对华技术封锁的重点领域。混合键合技术作为微电子封装和先进制造领域的一种新型连接技术,已经成为实现芯片堆叠、未来3D封装的一项关键技术,是实现高性能、高密度和低功耗芯片设计的关键技术之一。分析了Chiplet晶圆混合键合技术应用背景,梳理了典型工艺及设备研究的现状,并展望了晶圆混合键合技术发展趋势。

关键词：晶圆键合混合键合异质异构直接键合 Chiplet

晶圆键合和激光剥离工艺对GaN基垂直结构发光二极管芯片残余应力的影响

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物理学报 2015年第2期64卷 401-408页

作者：王宏云峰刘硕黄亚平王越张维涵魏政鸿丁文李虞锋张烨郭茂峰西安交通大学电子与信息工程学院电子物理与器件教育部重点实验室陕西省信息光子技术重点实验室西安710049 西安交通大学电子与信息工程学院固态照明工程研究中心西安710049 陕西新光源科技有限责任公司西安710077

Ga N基发光二极管(LED)中的残余应力状态对器件的性能和稳定性有很大影响.通过使用三种不同的键合衬底(Al2O3衬底,Cu W衬底和Si衬底)以及改变键合温度(290°C,320°C,350°C和380°C),并且使用不同的激光能量密度(875,945和1015 m J·cm... 详细信息

Ga N基发光二极管(LED)中的残余应力状态对器件的性能和稳定性有很大影响.通过使用三种不同的键合衬底(Al2O3衬底,Cu W衬底和Si衬底)以及改变键合温度(290°C,320°C,350°C和380°C),并且使用不同的激光能量密度(875,945和1015 m J·cm-2)进行激光剥离,制备了不同应力状态的Ga N基LED器件.对不同条件下Ga N LED进行弯曲度、Raman散射谱测试.实验结果表明,垂直结构LED中的残余应力的状态是键合衬底和键合金属共同作用的结果,而键合温度影响着垂直结构LED中的残余应力的大小.激光剥离过程中,一定能量密度下激光剥离工艺一般不会对芯片中的残余应力造成影响,但是如果该工艺对Ga N层造成了微裂缝,则会在一定程度上起到释放残余应力的作用.使用Si衬底键合后,外延蓝宝石衬底翘曲变大,对应制备的Ga N基垂直结构LED中的残余应力为张应力,并且随着键合温度的上升而变大;而Al2O3和Cu W衬底制备的LED中的残余应力为压应力,但使用Al2O3衬底键合制备的LED中压应力随键合温度上升而一定程度变大,Cu W衬底制备的LED中压应力随键合温度上升而下降.

关键词：残余应力垂直结构发光二极管晶圆键合激光剥离

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基于混合气体活化的硅基钽酸锂晶圆键合研究

电子元件与材料 2023年第6期42卷 693-698页

作者：刘等等帅垚黄诗田吴传贵张万里重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 电子科技大学重庆微电子产业技术研究院重庆401332 电子科技大学电子科学与工程学院四川成都611731

集成在硅基衬底上的钽酸锂薄膜在新型声学器件上具有重要应用,等离子体活化键合是其主要的集成方式,相关研究报道众多但仍缺乏对等离子体活化工艺的深入研究。本文研究了LT和Si衬底晶圆在不同活化气氛、频率和时间下的亲水性接触角变化... 详细信息

集成在硅基衬底上的钽酸锂薄膜在新型声学器件上具有重要应用,等离子体活化键合是其主要的集成方式,相关研究报道众多但仍缺乏对等离子体活化工艺的深入研究。本文研究了LT和Si衬底晶圆在不同活化气氛、频率和时间下的亲水性接触角变化情况,探索了一套可以显著提高键合强度的活化参数。研究结果发现,对晶圆表面采用N_(2)加O_(2)混合活化60 s后,LT和Si衬底晶圆亲水性接触角达到最小值,分别为4.244°和3.859°。键合后用SEM扫描了样片的横截面,发现键合质量良好。最后对比了用O_(2)、N_(2)和Ar活化60 s,以及N_(2)加O_(2)混合活化60 s后键合片的键合强度,发现混合气体活化后键合强度最大,达到了9.05 MPa。

关键词：晶圆键合亲水角活化钽酸锂硅基键合强度

用于环形阵列的基于晶圆键合制备的CMUT阵列

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微纳电子技术 2023年第12期60卷 1973-1981页

作者：刘书睿王智豪李照东王靖文赵晨雅曾祥铖张国军王任鑫中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

与传统的表面微加工相比,基于晶圆键合制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有更高的良品率和可靠性。提出了一种基于晶圆键合的CMUT制备方法,设计并制备了可应用于环形阵列的CMUT阵列。利用有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics建立... 详细信息

与传统的表面微加工相比,基于晶圆键合制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有更高的良品率和可靠性。提出了一种基于晶圆键合的CMUT制备方法,设计并制备了可应用于环形阵列的CMUT阵列。利用有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics建立了CMUT微元模型并进行仿真分析,在此基础上制备CMUT。换能器性能测试结果表明,CMUT中心频率为5.2 MHz,封装后中心频率为3 MHz,-6 dB相对灵敏度分数带宽为150%。此外,通过声学测试对换能器的发射和接收性能进行评估,其发射声压响应为161.37 dB@3 MHz,接收灵敏度为-214.68 dB@3 MHz。最后,利用该CMUT进行目标体检测,验证了该CMUT水下工作的能力,为后续超声层析成像的CMUT高密度环形阵列研究奠定基础。

关键词：电容式微机械超声换能器(CMUT) 有限元分析(FEA) 晶圆键合高灵敏度无损检测

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基于莫尔条纹的高精度晶圆键合对准方法研究

基于莫尔条纹的高精度晶圆键合对准方法研究

作者：樊建瀚电子科技大学

学位级别：硕士

3D集成电路相对传统2D集成电路成本更低、体积更小、性能更高,是未来突破摩尔定律的理想方向。作为实现3D集成电路的关键技术,晶圆键合技术以其高集成度、低成本等优点成为了集成电路领域的热门研究方向。晶圆键合过程中的对准流程的精... 详细信息

3D集成电路相对传统2D集成电路成本更低、体积更小、性能更高,是未来突破摩尔定律的理想方向。作为实现3D集成电路的关键技术,晶圆键合技术以其高集成度、低成本等优点成为了集成电路领域的热门研究方向。晶圆键合过程中的对准流程的精度与速度直接决定了3D集成电路的性能与产率,而对准流程中采用对准标记结合数字图像处理算法是一种易实现、低成本、高精度的对准方法。研究晶圆键合对准过程中的对准标记以及相应的图像处理算法,对于提升晶圆键合设备的效率、精度降低设备成本,具有十分重要的理论研究与工程应用价值。论文以晶圆键合设备中的晶圆键合对准流程为研究对象,通过对晶圆键合设备中对准流程的详细分析,结合键合机的实际情况,提出了一种辅助晶圆对准的特殊光栅标记,并且详细说明了其工作方式与计算流程。通过数理推论、仿真分析与搭建实验台实际实验,验证了论文提出的特殊对准标记适用于晶圆键合对准流程,且是高精度的。论文主要内容如下:1)通过分析键合设备晶圆键合流程的具体工作,拆分出了与键合对准直接相关的对准流程,说明了选择基于莫尔条纹的对准标记与数字图像处理进行对准的原因。详细分析了莫尔条纹的产生原因,以及其具有放大光栅间相对位移的作用。2)引入了数字光栅,说明了数字光栅与光学光栅叠加可以产生莫尔条纹现象,并可以此进行光栅的位移分析。详细推论了莫尔信号的提取、滤波、解算。3)为了进一步在不改变硬件条件的情况下提升莫尔条纹解算精度,提出了一种基于卷积神经网络针对对象的超分辨率网络,可以将图片进行一定倍数的清晰放大。通过实验证明了该网络相对于以往的超分辨率网络具有更强的性能,能得到更清晰的图像。4)为了进一步验证论文提出对准标记的可行性,设计并搭建了实验台,并对实验台进行了性能验证与改进。进行了大量实验验证了论文提出的标记与方法能达到与传统标记法更高的精度,且更适用于晶圆键合对准。也验证了使用超分辨率网络后将进一步提升计算的精度。

关键词：晶圆键合高精度对准莫尔条纹卷积神经网络超分辨率

同方学位论文库评论

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基于晶圆键合工艺的光刻掩膜版排版方法

北京大学学报（自然科学版） 2021年第5期57卷 823-832页

作者：尹卓苏悦阳罗代艳马莹王刚朱娜刘力锋吴汉明张兴北京大学软件与微电子学院北京102600 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司北京100176 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司上海201203 浙江大学微纳电子学院杭州310058

晶圆-晶圆键合技术突破了传统晶圆平面工艺,但键合晶圆的光刻对准图形及其他辅助图形有特殊的位置摆放和形貌绘制要求,而传统方法进行光刻掩膜版排版费时费力且极易出错。针对该技术挑战,提出一种与传统排版方式不同的整体翻转式排版方... 详细信息

晶圆-晶圆键合技术突破了传统晶圆平面工艺,但键合晶圆的光刻对准图形及其他辅助图形有特殊的位置摆放和形貌绘制要求,而传统方法进行光刻掩膜版排版费时费力且极易出错。针对该技术挑战,提出一种与传统排版方式不同的整体翻转式排版方法:在面对面晶圆-晶圆(两片)产品排版中,通过“替换-翻转”过程,可以快速有效地一次性解决辅助图形单元形貌和位置的对应翻转,大幅度减少键合产品排版的工作量,降低错误率,有效地缩短产品导入时间周期。

关键词：晶圆键合光刻掩膜版排版 3D-IC

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一种基于点压技术的新型晶圆键合方法

焊接学报 2016年第9期37卷 125-128,134页

作者：许维王盛凯徐杨王英辉陈大鹏刘洪刚中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室北京100029 中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成研发中心北京100029 中国科学院微电子研究所智能感知研发中心北京100029

金金热压键合法在半导体制造领域中应用广泛,为了进一步改进该键合方法,首次提出了一种基于点压技术的新型晶圆键合方法,并研究了工艺温度、压强以及时间对点压键合法单点键合面积的影响.通过超声扫描显微镜图像,着重比较了传统金金热... 详细信息

金金热压键合法在半导体制造领域中应用广泛,为了进一步改进该键合方法,首次提出了一种基于点压技术的新型晶圆键合方法,并研究了工艺温度、压强以及时间对点压键合法单点键合面积的影响.通过超声扫描显微镜图像,着重比较了传统金金热压键合法与点压键合法的键合面积比.对点压键合法的可选择键合性进行了讨论.结果表明,点压键合法工艺步骤简单,工艺稳定性较好,且具有一定的可选择键合特性,在半导体制造领域中将具有广泛的应用前景.

关键词：晶圆键合热压键合金金键合点压键合法

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基于晶圆键合的MEMS圆片级封装研究综述

电子与封装 2022年第12期22卷 1-9页

作者：梁亨茂华南农业大学电子工程学院(人工智能学院) 广州510642

为提升微机电系统(MEMS)器件的性能及可靠性,MEMS圆片级封装技术已成为突破MEMS器件实用化瓶颈的关键,其中基于晶圆键合的MEMS圆片级封装由于封装温度低、封装结构及工艺自由度高、封装可靠性强而备受产学界关注。总结了MEMS圆片级封装... 详细信息

为提升微机电系统(MEMS)器件的性能及可靠性,MEMS圆片级封装技术已成为突破MEMS器件实用化瓶颈的关键,其中基于晶圆键合的MEMS圆片级封装由于封装温度低、封装结构及工艺自由度高、封装可靠性强而备受产学界关注。总结了MEMS圆片级封装的主要功能及分类,阐明了基于晶圆键合的MEMS圆片级封装技术的优势。依次对平面互连型和垂直互连型2类基于晶圆键合的MEMS圆片级封装的技术背景、封装策略、技术利弊、特点及局限性展开了综述。通过总结MEMS圆片级封装的现状,展望其未来的发展趋势。

关键词：晶圆键合微机电系统圆片级封装平面互连垂直互连