文章來源：Tom聊芯片智造

原文作者：芯片智造

本文介紹了Cu-Cu混合鍵合主要用在哪方面以及原理是什么。

什么是Cu-Cu混合鍵合？

Cu-Cu混合鍵合英文名為Cu-Cu Hybrid Bonding。

傳統(tǒng)的錫球倒裝鍵合通常需要金屬熔化又凝固的過程，但銅一銅混合鍵合采用固態(tài)接合，在高溫下，銅金屬的原子在固態(tài)下發(fā)生擴(kuò)散，形成牢固的連接，避免了金屬熔化帶來的“bridging”問題，確保接合的可靠性。

Cu-Cu混合鍵合原理

1，選擇兩片均含有SiO?介質(zhì)和銅觸點(diǎn)的晶圓，銅觸點(diǎn)通常略低于SiO?的厚度。通常會(huì)使用等離子體來清潔表面，增強(qiáng)材料之間的粘附力。

2，處理后的兩片晶圓將在室溫下進(jìn)行對(duì)位接合。由于氧化硅之間的范德華力的作用，兩片晶圓已經(jīng)形成了一定的接合強(qiáng)度。這種接合力雖不高，但足夠讓兩片晶圓保持初步接觸。

3，接合后的晶圓在100℃下加熱，形成了較強(qiáng)的共價(jià)鍵，共價(jià)鍵的形成使得氧化硅接合面之間的結(jié)合更加牢固。

4，接下來，溫度升高至300℃至400℃，由于銅的熱膨脹系數(shù)大于SiO?，銅的體積會(huì)劇烈膨脹，最終使兩片晶圓上位置低于氧化硅的銅相互接觸，并在高溫下擴(kuò)散進(jìn)入對(duì)方，從而實(shí)現(xiàn)銅與銅之間的鍵合。

Cu-Cu混合鍵合問題的來源

晶圓的平坦化不足，晶圓表面未清洗干凈有粒子殘留，對(duì)齊誤差，Cu金屬界面有孔洞等。

wafer to wafer Cu-Cu混合鍵合用在哪些芯片產(chǎn)品上？

可以用在CIS、3D NAND等產(chǎn)品上。