晶圓鍵合 | GINECHIP™

6 Technologies鍵合方法

<< 10⁻⁸ atm·cc/s氣密封裝

RT–1100°C溫度範圍

< 2μm對準精度

概述

晶圓鍵合是永久連接兩片晶圓以形成氣密封裝、創建3D堆疊結構或集成異質材料的重要製程。GINECHIP提供六種不同的鍵合技術，涵蓋從室溫直接鍵合到用於真空密封MEMS封裝的高溫金屬擴散鍵合的全範圍。

無論您的應用需要矽-玻璃陽極鍵合用於壓力傳感器、熔融鍵合用於SOI基板製造、共晶鍵合用於氣密MEMS封裝、黏著鍵合用於低溫異質集成，還是金屬擴散鍵合用於超高真空腔體——我們的ISO Class 5無塵室鍵合平台提供可靠、可重複的結果，並附完整鍵合品質計量。

鍵合技術

陽極鍵合（矽-玻璃）

高壓（400–1200V）場輔助將矽鍵合到硼矽酸鹽玻璃（Pyrex、Borofloat 33）。氣密、永久鍵合，無中間層。300–450°C製程。壓力傳感器、加速度計、微流體器件的理想選擇。

Materials: Si to borosilicate (Pyrex®)Temperature: 300–500°CVoltage: 400–1000V DCVacuum: < 10⁻⁴ mbarBond strength: 10–20 MPaWafer: 100mm–200mm

熔融鍵合（矽-矽、SOI）

通過表面活化（等離子體或RCA-1清潔）後進行高溫退火（800–1100°C）的直接矽-矽鍵合。原子級鍵合強度。用於SOI製造、3D存儲器堆疊和CMOS圖像傳感器背面照明的晶圓對。

Materials: Si–Si, Si–SiO₂, SiO₂–SiO₂Pre-bond: RT, ambient or vacuumAnneal: 800–1100°CSurface: Ra < 0.5nm requiredBond strength: bulk Si fractureWafer: 100mm–200mm

共晶鍵合（Au-Si、Au-Sn、Cu-Sn）

在精確溫度下形成液態共晶的金屬合金鍵合（Au-Si 363°C、Au-Sn 280°C、Cu-Sn 227–415°C）。帶電氣互連的氣密封裝。MEMS晶圓級封裝、氣密腔體密封、RF器件封蓋。

Systems: Au–Si (363°C), Au–Sn (280°C)Al–Ge (420°C)Application: pressure + temperatureHermetic seal: < 10⁻⁸ atm·cc/s HeBond frame: lithographically definedWafer: 100mm–200mm

黏著鍵合（聚合物）

使用BCB、SU-8、聚酰亞胺或UV固化環氧樹脂的低溫（< 200°C）聚合物鍵合。兼容溫度敏感材料。容忍粗糙度（最高2μm）。3D異質集成、CMOS-MEMS集成、臨時載體鍵合。

Systems: Cu–Cu, Au–Au, Al–AlTemperature: 200–400°CPressure: 20–100 MPaAtmosphere: N₂ or forming gas (Au)Bond interface: < 50nm void-freeWafer: 100mm–300mm

金屬擴散鍵合（Cu-Cu、Al-Al）

在受控壓力和還原氣氛下高溫（300–400°C）固態原子擴散。需要超潔淨、亞奈米粗糙度表面。超高真空MEMS腔體、帶矽通孔互連的3D-IC晶圓堆疊。

Adhesives: BCB, SU-8, PI, epoxyTemperature: RT–250°CPressure: 0.1–1 MPaTolerates roughness, topographyBond line: 1–50μmWafer: 100mm–300mm

玻璃熔塊鍵合

在400–450°C下絲網印刷低熔點玻璃膏鍵合。厚鍵合線（5–20μm）。高粗糙度容忍度。MEMS慣性傳感器和壓力傳感器的經濟型氣密封裝，具有電饋通兼容性。

Adhesives: thermoplastic, UV-curableCarrier: Si or glass waferTemperature: 150–250°C (thermal)Laser: 308nm or 355nm releaseThickness tolerance: ±2μm TTVWafer: 100mm–300mm

典型應用

MEMS 封裝與真空封裝

慣性傳感器（陀螺儀、加速度計）、RF MEMS開關和微鏡的氣密晶圓級封裝。具有從毫托到大氣壓的受控腔體壓力的陽極和共晶鍵合。

SOI與工程化基板製造

熔融鍵合+磨削和Smart Cut製程用於SOI基板製造。器件層厚度50nm–100μm。BOX層0.1–2μm。200mm和300mm晶圓。

3D IC與異質集成

金屬擴散（Cu-Cu）和黏著鍵合用於晶圓到晶圓或晶粒到晶圓的3D堆疊。矽通孔（TSV）兼容。存儲器堆疊在邏輯電路上、CIS堆疊、中介層鍵合。

壓力傳感器與微流體

用於絕壓和差壓傳感器的陽極矽-玻璃鍵合。用於諧振壓力傳感器的熔融鍵合。用於介質兼容傳感器的玻璃熔塊鍵合。從真空到參考壓力填充的腔體壓力控制。

光學MEMS與光子學

用於光子集成電路集成的低溫黏著鍵合。用於雷射二極管和VCSEL封裝的共晶鍵合。帶光學窗口的DMD和微鏡陣列氣密封裝。

RF與毫米波器件封裝

用於低損耗RF互連的共晶Au-Sn鍵合。用於高導熱晶粒貼裝的金屬擴散鍵合。帶集成天線和波導結構的晶圓級封裝。

鍵合品質與計量

鍵合後計量包括掃描聲學顯微鏡（SAM）用於空隙檢測、紅外透射成像用於鍵合界面檢查、拉伸/剪切測試用於按MIL-STD-883的鍵合強度驗證，以及截面SEM用於鍵合界面微結構分析。

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