在过去几十年中,晶圆键合技术因能为半导体行业技术和成本问题提供独特解决方案而备受关注。西安励德在晶圆键合领域深耕多年,于22年引入一台通用型晶圆键合机——SUSS XB8,积累了丰富的经验和技术实力,拥有上百个晶圆键合工艺解决方案。
励德SUSS XB8晶圆键合机
01
硅 - 硅直接键合
硅硅键合技术在SOI材料制备、MEMS器件、大功率器件及太阳能电池等领域具有广泛应用,为高性能、微型化及高效能源转换提供关键技术支撑。主要目标包括Si到Si和SiO2-SiO2晶圆键合,要求晶圆表面非常光滑且总厚度变化小,尽管存在高退火温度敏感和颗粒污染敏感等难点,西安励德仍成功研发出三层硅硅键合技术。
直接键合原理图
IBM 3D集成平台中的层转移和硅直接键合技术示意图
(左图)超声波扫描C-SOI键合界面
(右图)C-SOI键合界面SEM
(左图)LEADMEMS Si-Si键合
(右图)LEADMEMS 三层Si-Si键合
02
共晶键合
共晶键合凭借低温紧密结合与对表面形态的高度适应性,广泛应用于MEMS行业的气密、压力及真空封装。主要难点在于精确控制共晶温度以实现稳定的二元(或多元)金属体系结合、完全去除氧化层以及在大面积上实现无缺陷的键合,同时避免金属污染和残余应力的产生。通过优化工艺参数和采用先进的设备,以及丰富的经验和专业技术,西安励德在共晶键合方面展现出了显著优势。
表1 励德晶圆键合的主要共晶体系
Au-Si键合
03
石英/蓝宝石等特殊基底材质键合
特殊基底材质键合(如石英-石英、蓝宝石-蓝宝石)因耐高温特性,在高温传感器领域广泛用于构建复杂结构腔体或密封流道。然而,该工艺面临两大难点:既要确保表面质量及处理精度达到极高标准,又要克服材料本身的高硬度及高热稳定性所带来的加工挑战。但西安励德已成功将此先进工艺融入一款超高温特种MEMS芯片中,使该芯片能在极端高达1200℃的环境下稳定执行压力检测任务。
蓝宝石/石英键合原理图
蓝宝石&石英键合样品
04
阳极键合
阳极键合,因形成的键合界面具有高稳定性和气密性,被广泛应用于压力传感器、磁力计、陀螺仪等MEMS制造领域。但其工艺难点也不容忽视:主要包括材料选择与热膨胀系数匹配的局限性,以及高温高电压条件下对微小器件可能造成的损害,同时还需要精确控制表面处理与工艺参数以确保键合质量和稳定性。西安励德在阳极键合工艺方面积累了丰富的经验,能够针对不同材料和器件的需求,进行精细的工艺设计和优化。
阳极键合原理图
硅玻键合
阳极键合在MEMS传感器应用案例
05
热压键合
热压键合(金属扩散键合)因其良好的粘合力和导热性,在3D应用中广泛用于实现晶圆间的机械和电气连接。需精确控制键合条件,以促进金属原子间的相互扩散,确保高质量的键合强度。常见的金属材料有Cu-Cu和Au-Au。
金属热压键合原理图
基于Au-Au键合MEMS 3D打印喷孔版
无论是3D集成中常见的阳极键合、金属扩散键合、共晶键合,还是公司自主研发的特色多层(≥3层)硅-硅键合、蓝宝石键合、石英键合、碳化硅键合等,都能为您提供专业的技术支持和定制化解决方案,助力项目顺利推进。
关于励德
西安励德微系统科技有限公司是国内领先的提供MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)一体化解决方案的高新技术企业。公司新建千平6寸MEMS产线一条,涵盖深硅刻蚀、双面光刻、薄膜、清洗、大压力晶圆键合和隐形划片等全产业链工艺设备和对应的测试能力,研发中试线能够完成从器件设计、工艺开发、工艺验证到批量生产等全产品孵化流程,为国内众多半导体龙头企业、多家顶尖微机电研究院所、多所“双一流”高等院校及科研团队提供了切实可行的定制化MEMS加工解决方案。