混合键合互连方案概述与芯片封装清洗剂选择介绍

一、混合键合互连方案概述

 混合键合（Hybrid Bonding）是一种先进的互连技术，它允许在不相同的晶圆之间创建永久的键合。这项技术的关键在于同时键合电介质和金属焊盘，从而提供比传统凸块技术更高的I/O连接密度和更低的信号延迟。以下是混合键合互连方案的一些关键特点和技术细节。

1.技术特点

 高密度互连

混合键合使用紧密嵌入电介质中的微小铜焊盘，可以提供比铜微凸块多1,000倍的I/O连接，将信号延迟驱动至接近零水平。这种技术使得设计人员能够将各种工艺节点和技术的小芯片带入更紧密的物理和电气联系，从而提高整体性能、功耗、效率和成本。

 无凸块互连

混合键合的显著特点是它是无凸块的。它从基于焊料的凸块技术转向直接铜对铜连接。这意味着顶部die和底部die彼此齐平。两个芯片都没有凸块，而是只有可缩放至超细间距的铜焊盘。

 适应多种芯片尺寸和技术

混合键合有两种类型：晶圆到晶圆键合（W2W）和芯片到晶圆键合（D2W）。D2W是异构集成中混合键 bonding的主要选择，因为它支持不同的芯片尺寸、不同的晶圆类型和已知的良好芯片，而所有这些对于W2W方案来说通常是不可能的。

 2.关键技术步骤

 预键合层的准备和创建

混合键合技术的关键工艺步骤包括预键合层的准备和创建、键合工艺本身、键合后退火以及每个步骤的相关检查和计量，以确保成功键合。

键合界面层

混合键合形成的键合界面层通常由Cu/SiO2组成，但这种方法容易导致产生Cu2O，在电场作用下Cu^{+}被释放出，扩散到SiO2的绝缘材料中，发生漏电。

 清洁与激活

在混合键合之前，铜焊盘必须具有最佳的碟形轮廓，以允许铜在金属键合过程中膨胀。此外，混合键合表面必须超级干净，因为即使是最微小的颗粒或最薄的残留物也可能会扰乱工艺流程并导致设备故障。需要进行高灵敏度检查来发现所有缺陷，以验证芯片表面是否保持清洁，以实现成功的无空隙接合。

 3.应用领域

 混合键合技术最初在CMOS图像传感器中首次亮相，随后被应用于3DNAND公司以及高端计算、5G和人工智能等领域的子系统设计和异构芯片。英特尔概述了其未来的发展方向，即通过混合键合将封装的互连密度提高10倍以上，晶体管缩放面积提高30%至50%，以及采用新的量子计算技术。

 二、芯片封装清洗剂选择：

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

运用自身原创的产品技术，满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求，打破国外厂商在行业中的垄断地位，为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。

 结论

 混合键合作为一种新兴的互连技术，具有诸多优点，如高密度互连、无凸块互连以及适应多种芯片尺寸和技术等。然而，这项技术也面临着挑战，如颗粒污染、边缘碎片以及复杂的工艺流程等。随着技术的不断成熟和发展，混合键合有望在未来的半导体行业中发挥越来越重要的作用。