晶沐光电｜晶圆键合一站式精密加工服务

晶沐光电深耕半导体晶圆加工，依托成熟磨抛减薄、激光加工，提供各种晶圆键合解决方案，实现同质 / 异质晶圆键合，永久 / 临时晶圆键合，采用高真空密封、高温高压、表面活化等键合条件，为各种晶圆芯片应用包括3D集成、先进封装、MEMS、功率器件、射频与光电器件提供高可靠界面连接，助力科研院所实现定制化，小批量的晶圆键合工艺方案。

一、永久键合的种类与工艺方法

永久键合是将两片晶圆或芯片永久性结合，形成高强度、高气密、高可靠的一体化结构，一旦键合完成不可拆分。以下是永久键合的分类：

1. 直接键合

· 原理：晶圆经超洁净清洗、等离子活化与 CMP 平坦化，室温下依靠范德华力预键合，高温退火形成 Si-O-Si 共价键，实现 原子级贴合。

· 特点：无中间层、高气密性、高强度、绝缘性优，界面无空洞、低应力。

· 适用：硅片/硅片、硅片/氧化硅片、硅片/SOI 晶圆等。

2. 阳极键合

· 原理：高温 + 高压电场协同作用，硅与玻璃界面形成化学键，实现高强度气密键合。

· 特点：键合强度接近本体强度、漏率极低、工艺稳定、适配密封腔体。

· 适用：硅/硼硅玻璃等。

3. 共晶键合

· 原理：金属中间层（Au-Sn、Cu-Sn、In、Au-Si）在低温共晶点液化扩散，冷却后形成高强度金属键合。

· 特点：低温、高导电导热、工艺窗口宽、可靠性强。

· 适用：镀铜晶圆/镀金晶圆/镀锡晶圆等。

4. 热压键合

· 原理：高温 + 精准压力促进金属原子扩散互连，实现无焊料高可靠键合。

· 特点：互连密度高、界面电阻低、各种晶圆的直接键合。

· 适用：硅晶圆/镀金属晶圆/化合物半导体晶圆/蓝宝石/玻璃晶圆/碳化硅晶圆/陶瓷晶圆等。

5. 混合键合

· 原理：铜互连 + 介质键合同步完成，机械与电气连接一体化，亚微米级间距高密度互连。

· 特点：超高带宽、极低延迟、低损耗、支撑 HBM 与 AI 芯片堆叠。

· 适用：3D NAND、HBM、AI 处理器、高端 Chiplet、超大规模集成电路晶圆。

二、临时键合的种类与工艺方法

临时键合是将晶圆或芯片通过键合胶暂时粘在载片上，完成背面工艺后再温和分离。以下是按解键合原理主流分为以下几类：

1. 热滑移型临时键合

· 原理：用热塑性材料，高温软化贴合，冷却后变硬；解键时再次加热软化，通过平移滑移分离。

· 典型材料：热塑性树脂、PPC、聚酰亚胺类

· 优点：耐温好、耐化学性强、适合高温背面工艺

· 缺点：解键需加热，可能有少量残胶

· 适用：硅晶圆减薄、TSV、常规先进封装

2. UV 解键型临时键合

· 原理：先 UV 固化提供强度；解键时用短波长 UV照射，使胶层降解 / 失粘，轻松剥离。

· 典型材料：UV 降解胶、UV 双面胶带

· 优点：室温工艺、解键温和、适合热敏器件

· 缺点：载体需透光，耐温一般

· 适用：MEMS、CIS、化合物半导体、超薄晶圆

3. 激光解键型临时键合

· 原理：激光穿透透明载片，被激光吸收层分解，胶层快速失粘，无接触分离。

· 典型材料：激光响应涂层 + 键合胶

· 优点：无应力、无残胶、精度高、适合大尺寸超薄晶圆

· 缺点：设备与材料成本高

· 适用：3D IC、HBM、Chiplet、高端先进封装

4. 低熔点金属临时键合

· 原理：用低熔点合金熔融键合，解键时再次加热熔化分离。

· 典型材料：In、SnBi、AuSn 等

· 优点：极高耐温、高导热、耐强酸强碱

· 缺点：金属残留难清洗、工艺复杂

· 适用：SiC/GaN 功率器件、高温工艺

三、可键合晶圆材料

· 硅晶圆、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）

· 蓝宝石、砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）

· 石英玻璃、硼硅玻璃、氧化铝 / 氮化铝陶瓷

· 金刚石晶圆、键合复合晶圆、SOI 晶圆

· 钽酸锂/铌酸锂晶圆、镀膜晶圆等

四、应用场景

· 先进 3D 封装：3D IC、WLCSP、FOWLP、TSV/ TGV 垂直互连、Chiplet 异构集成

· 功率半导体：IGBT、MOSFET、SiC/GaN 器件，提升散热与耐压

· 射频 5G / 毫米波：功放、滤波器、射频前端，保障高频稳定

· MEMS / 传感器：加速度计、陀螺仪、压力传感器，真空密封高可靠

· 光电器件：LED、激光芯片、红外探测器、硅光模块，优化光电耦合

· 高端研发：SOI 制备、异质集成、超薄试样、科研攻关

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