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【Micro-LED 键合方案调研系列】之《晶圆键合手册》

【Micro-LED 键合方案调研系列】之《晶圆键合手册》 MicroLEDDisplay
2024-07-17
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导读:如果说CMOS是成熟的半导体工艺,Micro LED是相对成熟的微型尺寸的LED工艺,那么,目前来说,业内技术

如果说CMOS是成熟的半导体工艺,Micro LED是相对成熟的微型尺寸的LED工艺,那么,目前来说,业内技术挑战最大的,还是如何将蓝宝石衬底或GaAs衬底的LED外延异质键合到Si基衬底上!

《晶圆键合手册》

Handbook of Wafer Bonding





书本目录


其他综述


1. 直接键合(Direct Bonding)


1.1 熔融键合(Fusion Bonding)

   熔融键合,也称为硅的高温熔融键合,该技术是将两片表面抛光后的晶圆经清洗后,无需引入界面夹层,在室温下直接进行贴合,通过施加一定的压力使得此两片干净平整的晶圆表面实现紧密连接。由于这种键合强度相对共价键较弱,因此通常需高温退火(>650℃)进一步增加晶圆间界面的结合力。



1.2 等离子体活化键合(PAB: Plasma Activated Bonding)

  等离子体活化键合技术(PAB)作为低温键合工艺的主流代表之一,其利用等离子体(常见工艺气体为O2、N2)活化(照射)处理晶圆表面,从而增强了表面能并改善了材料附着性,后续只需低温退火处理(<400℃)等优点。



1.3 表面活化键合(SAB: Surface Activated Bonding)

  表面活化键合技术(SAB) 是一种在高真空环境(10-5~10-8 mbar)下使用快速高能氩(Ar)原子或离子束处理待键合晶圆的表面,随后在室温(25℃)下实现同质或异质材料晶圆的直接键合工艺。



1.4 阳极键合(Anodic Bonding)

  通过加热硅和玻璃,在电场作用下利用玻璃中的Na+ 离子迁移、形成静电场,使硅和玻璃之间紧密接触并在高温下形成共价键,得到牢固持久的键合界面。


2. 间接键合(Indirect Bonding)


2.1 金属键合(Metal Bonding)

  金属键合中金属层是通过热蒸发、溅射或电镀等工艺制备得到,同时也常会在金属结合层与其基底之间引入适当的扩散阻挡层或粘附层以便于得到牢固的键合界面,在真空环境下加温加压通过扩散、反应或熔化而实现结合。



2.2 玻璃料键合(Glass Frit Bonding)

  其工艺过程包括玻璃浆料的丝网印刷、预烧结、晶圆键合及测试过程,然而,由于玻璃料键合工艺的洁净度不高且不能实现高精度对准工艺,因此其应用受到了很大的限制。



2.3 胶黏剂键合(Adhesive Bonding)

  胶黏剂键合技术是一种将两个晶圆临时或永久连接的技术,使用中间聚合物作为粘合层,此工艺过程通常通过加热或紫外光照射使中间聚合物胶粘剂从液态或黏弹态转化为固态,然后施加压力让两片晶圆的表面紧密接触,实现牢固键合。


3. 混合键合(Hybrid Bonding)

  混合键合的命名由来是因其键合界面同时包含金属和介质或聚合物( 如Cu/SiO2, Cu/SiCN, Cu/BCB 等)两种材料,因而该技术兼具金属键合和介质熔融键合/ 聚合物胶粘剂键合的特点,通过堆叠接触方式将来自不同工艺的晶圆结合在一起实现电气互联。


其他:

芯片到晶圆键合(D2W: Die to Wafer Bonding)







来源:微晶绘



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