半导体晶圆键合加压精确控制方法

1

作者 张慧 周字涛 +4 位作者 鲁统伟 王成君 张辉 李早阳 张志胜 《电子工艺技术》 2024年第6期46-49,共4页

晶圆键合质量受键合压力控制精度显著影响。对于本身有一定翘曲度的晶圆,容易在键合过程中产生非预期位移,造成键合工艺偏差,甚至碎片。因此,提出了一种基于模糊PID(比例-积分-微分)和RBF(Radial Basis Function)径向基函数神经网络算... 晶圆键合质量受键合压力控制精度显著影响。对于本身有一定翘曲度的晶圆,容易在键合过程中产生非预期位移,造成键合工艺偏差,甚至碎片。因此,提出了一种基于模糊PID(比例-积分-微分)和RBF(Radial Basis Function)径向基函数神经网络算法的半导体晶圆键合压力控制方法。由于加入了模糊PID和深度学习算法控制,使得键合工艺过程响应更迅速,控制更精准,且安全性更高。采用铝样片进行加压试验,结果表明RBF神经网络模糊PID控制算法能够满足压力精度为±1%的控制需求。 展开更多

关键词 晶圆键合压力 RBF神经网络 模糊PID控制 压力控制精度

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晶圆键合台温度均匀性提升研究

2

作者 徐星宇 李早阳 +6 位作者 史睿菁 罗金平 王成君 李安华 薛志平 张慧 张辉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期119-127,共9页

为提升集成电路用晶圆键合台的温度均匀性,以当前主流的200 mm晶圆键合台为研究对象,开展了键合台升温实验,建立并验证了键合过程三维热量传递数值模型,研究了键合台内部温度形成与分布规律,提出了能够显著提升键合台温度均匀性的简便... 为提升集成电路用晶圆键合台的温度均匀性,以当前主流的200 mm晶圆键合台为研究对象,开展了键合台升温实验,建立并验证了键合过程三维热量传递数值模型,研究了键合台内部温度形成与分布规律,提出了能够显著提升键合台温度均匀性的简便有效策略。结果表明:加热盘内部加热丝缠绕的非中心对称分布引起键合台工作面温度的不均匀分布,在不考虑上、下加热盘高低温区匹配的情况下,工作面整体温度均匀性为3.2%,径向温度均匀性为1.1℃;对上或下加热盘进行旋转,使得两个加热盘的高低温区分布形成空间补偿,可大幅提升键合台温度均匀性;在将上加热盘逆时针匹配旋转50°后,键合台工作面的整体温度均匀性达到1.3%,径向温度均匀性达到0.3℃。该研究有助于深入认识晶圆键合台内部的热量传递与温度分布规律,对于键合台的精细设计和键合工艺水平的提升具有参考意义。 展开更多

关键词 集成电路 晶圆键合台 温度均匀性 数值模拟

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晶圆键合设备对准和传送机构研究综述

3

作者 吴尚贤 王成君 +1 位作者 王广来 杨道国 《电子与封装》 2024年第3期1-9,共9页

随着微机电系统和3D集成封装的快速发展,多功能高性能器件、小体积低功耗器件、耐高温耐高压器件以及小型化高集成度器件是目前封装领域研究的重点。晶圆键合设备对于这些高性能、多功能、小型化、耐高温、耐高压、低功耗的集成封装器... 随着微机电系统和3D集成封装的快速发展,多功能高性能器件、小体积低功耗器件、耐高温耐高压器件以及小型化高集成度器件是目前封装领域研究的重点。晶圆键合设备对于这些高性能、多功能、小型化、耐高温、耐高压、低功耗的集成封装器件的量产起着至关重要的作用,因此对晶圆键合设备及其对准机构和传送机构的研究也十分重要。介绍了常用的晶圆键合设备与晶圆键合工艺、对准机构和传送机构的工作原理以及主要的晶圆键合设备厂商现状,同时对晶圆键合设备对准和传送机构的发展趋势进行展望,其未来将朝着高精度、高对准速度、高吸附度和高可靠性的方向发展。 展开更多

关键词 晶圆键合 键合工艺 对准机构 传送机构

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晶圆键合设备中的加热盘设计

4

作者 段晋胜 王成君 李安华 《电子工艺技术》 2024年第3期35-36,58,共3页

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... 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。 展开更多

关键词 晶圆键合 加热盘 温度均匀性 键合质量

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加压装置在晶圆键合系统中的应用

5

作者 段晋胜 李安华 +2 位作者 王成君 刘红雨 王涛 《电子工艺技术》 2024年第5期52-54,58,共4页

加压系统作为高精度晶圆键合设备的核心组件,其性能和稳定性直接影响晶圆键合质量和成品率。探讨了加压系统对晶圆键合工艺的影响,对比分析了气缸、液压缸、电缸和气液混合缸等加压装置在晶圆键合工艺中的优缺点。认为最适合高精度晶圆... 加压系统作为高精度晶圆键合设备的核心组件,其性能和稳定性直接影响晶圆键合质量和成品率。探讨了加压系统对晶圆键合工艺的影响,对比分析了气缸、液压缸、电缸和气液混合缸等加压装置在晶圆键合工艺中的优缺点。认为最适合高精度晶圆键合设备的加压方案为利用气液混合缸的方式。进一步分析了气液混合缸在晶圆键合设备中的应用原理,并通过实际验证效果对其性能进行了评价。展望了气液混合缸在高精度晶圆键合设备中的应用前景,并探讨了其在未来市场的发展潜力。 展开更多

关键词 晶圆键合 加压装置 气液混合缸

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晶圆键合加热板研制与试验研究

6

作者 张红梅 冯凯 《电子工业专用设备》 2024年第5期37-41,共5页

晶圆键合的关键技术为键合设备的热场设计,通过使用有限元和试验相结合的方法,设计并试制了一种可用于晶圆键合的圆形加热板;通过使用加热板以及真空钎焊的方式有效提高了加热丝的热传导效果,最终实现了表面温度偏差最大不超过1%的温度... 晶圆键合的关键技术为键合设备的热场设计,通过使用有限元和试验相结合的方法,设计并试制了一种可用于晶圆键合的圆形加热板;通过使用加热板以及真空钎焊的方式有效提高了加热丝的热传导效果,最终实现了表面温度偏差最大不超过1%的温度均匀性要求以及100 kN的承压性能。 展开更多

关键词 晶圆键合 加热板 温度均匀性 真空钎焊

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基于混合气体活化的硅基钽酸锂晶圆键合研究 被引量：2

7

作者 刘等等 帅垚 +2 位作者 黄诗田 吴传贵 张万里 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2023年第6期693-698,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 晶圆键合 亲水角 活化 钽酸锂 硅基 键合强度

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用于环形阵列的基于晶圆键合制备的CMUT阵列

8

作者 刘书睿 王智豪 +5 位作者 李照东 王靖文 赵晨雅 曾祥铖 张国军 王任鑫 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第12期1973-1981,共9页

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... 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。 展开更多

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

原文传递

晶圆键合技术与微电子机械系统新进展 被引量：3

9

作者 葛劢冲 赵晓东 《电子工业专用设备》 2004年第7期15-20,共6页

概述了晶圆键合技术穴WB雪和微电子机械系统穴MEMS雪的新进展。介绍了晶圆键合工艺、技术要求、应用选择以及对MEMS的作用;展示了MEMS制造技术和应用前景。

关键词 晶圆键合技术 绝缘体上硅 微电子机械系统 微光电子机械系统 晶圆级封装

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用于晶圆键合的对准标记定位算法 被引量：4

10

作者 鲁沛昕 杨开明 +1 位作者 鲁森 朱煜 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期220-229,共10页

对准标记精确定位是晶圆键合精度实现的关键,为了提高对准标记定位算法的精度、实时性及适应性,提出了一种基于边缘检测拟合定位的高精度对准标记定位算法。该方法结合分级金字塔模型对对准标记进行逐级定位,获得像素级的目标区域粗定... 对准标记精确定位是晶圆键合精度实现的关键,为了提高对准标记定位算法的精度、实时性及适应性,提出了一种基于边缘检测拟合定位的高精度对准标记定位算法。该方法结合分级金字塔模型对对准标记进行逐级定位,获得像素级的目标区域粗定位结果,根据目标区域粗定位结果,结合Canny检测器与改进的高斯拟合法,对对准标记的亚像素轮廓进行拟合,在此基础上结合中心对称的对准标记特征,利用改进后的最小二乘法快速拟合对准标记的中心位置,实现对准标记的精确定位。通过实验验证了该方法的有效性,实验结果表明,提出的对准标记定位算法在快速定位目标区域的同时,可实现约0.06μm的重复定位误差,满足了晶圆键合对准的精度、实时性和适应性的需求。 展开更多

关键词 晶圆键合对准 对准标记定位 高精度 亚像素

原文传递

基于Ar等离子体表面激活的Ni-Si晶圆键合工艺研究 被引量：2

11

作者 许维 王盛凯 刘洪刚 《稀有金属与硬质合金》 CSCD 北大核心 2017年第3期56-58,70,共4页

利用Ar等离子体对晶圆表面进行激活处理,随后进行Ni-Si晶圆键合。研究了等离子体表面激活过程中的气体流量和反应离子刻蚀功率对晶圆键合效果的影响,并利用超声扫描显微镜图片来评估晶圆键合的质量。结果表明,等离子体表面激活处理利于... 利用Ar等离子体对晶圆表面进行激活处理,随后进行Ni-Si晶圆键合。研究了等离子体表面激活过程中的气体流量和反应离子刻蚀功率对晶圆键合效果的影响,并利用超声扫描显微镜图片来评估晶圆键合的质量。结果表明,等离子体表面激活处理利于得到气泡和空洞数目较少的键合界面,从而有效提升晶圆键合的质量。 展开更多

关键词 晶圆键合 化学反应键合 Ni-Si键合 表面激活 Ar等离子体

原文传递

晶圆键合技术在LED应用中的研究进展 被引量：2

12

作者 罗超 张保国 +4 位作者 孙强 张启明 张礼 缪玉欣 韩丽楠 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第12期881-887,共7页

简要介绍了晶圆键合技术在发光二极管(LED)应用中的研究背景,分别论述了常用的黏合剂键合技术、金属键合技术和直接键合技术在高亮度垂直LED制备中的研究现状,包括它们的材料组成和作用、工艺步骤和参数以及优缺点。其中,黏合剂键合是... 简要介绍了晶圆键合技术在发光二极管(LED)应用中的研究背景,分别论述了常用的黏合剂键合技术、金属键合技术和直接键合技术在高亮度垂直LED制备中的研究现状,包括它们的材料组成和作用、工艺步骤和参数以及优缺点。其中,黏合剂键合是一种低温键合技术,且易于应用、成本低、引入应力小,但可靠性较差;金属键合技术能提供高热导、高电导的稳定键合界面,与后续工艺兼容性好,但键合温度高,引入应力大,易造成晶圆损伤;表面活化直接键合技术能实现室温键合,降低由于不同材料间热失配带来的负面影响,但键合良率有待提高。 展开更多

关键词 晶圆键合 发光二极管(LED) 黏合剂键合 金属键合 直接键合

原文传递

声表面波器件晶圆键合工艺研究 被引量：1

13

作者 卢丹丹 米佳 +2 位作者 彭兴文 谭昕怡 金中 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第3期361-364,共4页

声表面波器件向小型化、集成化、更高性能方向发展,需要制作复合单晶薄膜和采用晶圆级封装。该文针对关键工艺中的晶圆键合工艺开展研究,提出工艺要求,简述有关键合工艺要求和设备特点,并进行了金属键合工艺验证。实验证明,设备和工艺... 声表面波器件向小型化、集成化、更高性能方向发展,需要制作复合单晶薄膜和采用晶圆级封装。该文针对关键工艺中的晶圆键合工艺开展研究,提出工艺要求,简述有关键合工艺要求和设备特点,并进行了金属键合工艺验证。实验证明,设备和工艺能满足产品封装要求。 展开更多

关键词 声表面波器件 晶圆级封装 复合单晶薄膜 晶圆键合 设备特点

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一种基于点压技术的新型晶圆键合方法

14

作者 许维 王盛凯 +3 位作者 徐杨 王英辉 陈大鹏 刘洪刚 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期125-128,134,共4页

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... 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. 展开更多

关键词 晶圆键合 热压键合 金金键合 点压键合法

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表面残留颗粒对晶圆键合影响机制的研究

15

作者 许维 王盛凯 +3 位作者 徐杨 王英辉 陈大鹏 刘洪刚 《半导体光电》 CAS 北大核心 2016年第6期809-812,837,共5页

着重分析了晶圆表面残留颗粒对晶圆键合的影响,并从表面残留颗粒统计意义的角度,得到了一个晶圆键合的判定标准。为了改善键合界面出现的气泡问题,一种基于点压技术的新型点压键合法被应用到整片键合中,并和传统的金金热压键合法进行了... 着重分析了晶圆表面残留颗粒对晶圆键合的影响,并从表面残留颗粒统计意义的角度,得到了一个晶圆键合的判定标准。为了改善键合界面出现的气泡问题,一种基于点压技术的新型点压键合法被应用到整片键合中,并和传统的金金热压键合法进行了比较。实验表明,采用点压键合法能够有效抑制晶圆表面残留颗粒对晶圆键合的影响。 展开更多

关键词 晶圆键合 热压键合 点压键合法 表面粗糙度 表面清洁度

原文传递

基于晶圆键合工艺的光刻掩膜版排版方法

16

作者 尹卓 苏悦阳 +6 位作者 罗代艳 马莹 王刚 朱娜 刘力锋 吴汉明 张兴 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期823-832,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 晶圆键合 光刻掩膜版排版 3D-IC

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3D集成晶圆键合装备现状及研究进展 被引量：12

17

作者 王成君 胡北辰 +1 位作者 杨晓东 武春晖 《电子工艺技术》 2022年第2期63-67,共5页

硅基异构集成和三维集成可满足电子系统小型化高密度集成、多功能高性能集成、小体积低成本集成的需求,有望成为下一代集成电路的使能技术,是集成电路领域当前和今后新的研究热点。硅基三维集成微系统可集成化合物半导体、CMOS、MEMS等... 硅基异构集成和三维集成可满足电子系统小型化高密度集成、多功能高性能集成、小体积低成本集成的需求,有望成为下一代集成电路的使能技术,是集成电路领域当前和今后新的研究热点。硅基三维集成微系统可集成化合物半导体、CMOS、MEMS等芯片,充分发挥不同材料、器件和结构的优势,可实现传统组件电路的芯片化、不同节点逻辑集成电路芯片的集成化,从而提升信号处理等电子产品的性价比。梳理了晶圆键合装备的工艺过程、主要厂商及市场需求、我国晶圆键合设备研发现状,并展望了晶圆键合设备的技术发展趋势。 展开更多

关键词 晶圆键合 异构集成 3D IC 共晶键合 直接键合 混合键合

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基于晶圆键合的MEMS圆片级封装研究综述 被引量：3

18

作者 梁亨茂 《电子与封装》 2022年第12期1-9,共9页

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... 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。 展开更多

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

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用于压电单晶薄膜晶圆制备的键合面清洗技术研究

19

作者 刘善群 丁雨憧 +5 位作者 陈哲明 石自彬 龙勇 邹少红 庾桂秋 张莉 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第5期700-703,728,共5页

高性能薄膜声表面波滤波器对压电单晶薄膜晶圆键合面的洁净度提出了严苛的要求。目前采用的常规清洗技术对因离子注入后而残留的大量颗粒等污染物的去除效率低,导致键合晶圆存在较多气泡或者空洞,因此提出了一种采用硫酸与过氧化氢混合... 高性能薄膜声表面波滤波器对压电单晶薄膜晶圆键合面的洁净度提出了严苛的要求。目前采用的常规清洗技术对因离子注入后而残留的大量颗粒等污染物的去除效率低,导致键合晶圆存在较多气泡或者空洞,因此提出了一种采用硫酸与过氧化氢混合溶液(SPM)清洗和新型复合清洗液刷洗清洗技术的两步清洗法。采用此工艺后,晶圆表面的颗粒数由离子注入后的148000降到23,有效去除了晶圆键合面沾污、颗粒等污染物,显著提高了键合晶圆的质量。该清洗技术已成功应用于压电单晶薄膜晶圆LTOI材料的制备。 展开更多

关键词 压电单晶薄膜晶圆 清洗技术 离子注入 晶圆键合 表面洁净度

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Chiplet晶圆混合键合技术研究现状与发展趋势

20

作者 王成君 张彩云 +4 位作者 张辉 刘红雨 薛志平 李早阳 乔丽 《电子工艺技术》 2024年第4期6-11,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 晶圆键合 混合键合 异质异构 直接键合 Chiplet

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