Cu-Cu混合键合的原理是什么

文章来源：Tom聊芯片智造

原文作者：芯片智造

本文介绍了Cu-Cu混合键合主要用在哪方面以及原理是什么。

什么是Cu-Cu混合键合？

Cu-Cu混合键合英文名为Cu-Cu Hybrid Bonding。

传统的锡球倒装键合通常需要金属熔化又凝固的过程，但铜一铜混合键合采用固态接合，在高温下，铜金属的原子在固态下发生扩散，形成牢固的连接，避免了金属熔化带来的“bridging”问题，确保接合的可靠性。

Cu-Cu混合键合原理

1，选择两片均含有SiO₂介质和铜触点的晶圆，铜触点通常略低于SiO₂的厚度。通常会使用等离子体来清洁表面，增强材料之间的粘附力。

2，处理后的两片晶圆将在室温下进行对位接合。由于氧化硅之间的范德华力的作用，两片晶圆已经形成了一定的接合强度。这种接合力虽不高，但足够让两片晶圆保持初步接触。

3，接合后的晶圆在100℃下加热，形成了较强的共价键，共价键的形成使得氧化硅接合面之间的结合更加牢固。

4，接下来，温度升高至300℃至400℃，由于铜的热膨胀系数大于SiO₂，铜的体积会剧烈膨胀，最终使两片晶圆上位置低于氧化硅的铜相互接触，并在高温下扩散进入对方，从而实现铜与铜之间的键合。

Cu-Cu混合键合问题的来源

晶圆的平坦化不足，晶圆表面未清洗干净有粒子残留，对齐误差，Cu金属界面有孔洞等。

wafer to wafer Cu-Cu混合键合用在哪些芯片产品上？

可以用在CIS、3D NAND等产品上。