ボンディング

ボンディング

ボンディング技術

  • ウェーハ間ボンディング

  • チップ-ウェーハ間ボンディング

    ウェーハボンディングは、ウェーハを一時的または永久的に接着するための中間層の有無にかかわらず行うことができます。

    以下に、利用可能なボンディング技術について説明する：

1.中間層あり

a.メタル層

  1. ハイブリッドボンディング

    • 融着接合と金属拡散接合の1工程化

    • 誘電体層と埋め込み金属配線層を有するウェーハ表面での融着の拡張性

    • CMPによるウェーハ前処理・洗浄

    • プラズマや大気圧下で室温でプリボンドを行うことで、誘電体層の接合が可能になります。

    • 100～300℃のアニール処理により、 金属拡散接合による電気的接触が可能になります。

    • アライメント精度 ±1 μm 

    • アプリケーション 3Dスタッキング

  2. メタルディフュージョンボンディング

    • 別名：熱圧着接合

    • Al-Al、Cu-Cu、Au-Auの2種類の金属を使用し、熱と圧縮でウェハーを接合する。

    • 金属拡散により、機械的接合と電気的接合の両方を一度に行うことができます。

  3. 共晶接合/はんだ接合/共晶はんだ付け

    • 個々の金属よりも低温で溶ける中間金属層（共晶合金）を使用する。

    • スパッタリングによる共晶合金成膜、接着層（TiまたはCr）、拡散バリア層（NiまたはPt）。

    • 前処理：ウェット/ドライエッチング/アッシングによる酸化物の除去

    • 300℃以下でのAuSn低温接合

    • アルジェ

    • アウゲー

    • AuSi（低温（390℃）で密閉性を発揮します。）

    b.絶縁体層

    1. ガラスフリットボンディング

    • ガラスハンダ／シールガラスボンディング

    • 熱膨張係数（CTE）に合わせて特別に開発した中間ガラス層（ガラスフリット）による接着技術

    • ステップス

      • スピンコート/スクリーン印刷によるフリット層の成膜

      • ガラスフリットを加熱してコンパクトなガラス層を形成する

      • 熱圧着加工（400℃）の場合

    • ガラス-金属、ガラスセラミック金属接合

    • 用途 MEMSパッケージ

      2.粘着剤による接着

    • 低温・低コストでのボンディング

    • 恒久的または一時的なボンディング

    • 熱硬化型または紫外線硬化型ポリマー接着剤

    • ポリイミド

    • エポキシ

    • BCB

2.中間層なし

a.ダイレクトボンディング

  1. フュージョンボンディング

      • 室温で接着した後、アニールする。

      • CMPによるウェーハ前処理・洗浄

      • プラズマアクティベートボンディング

      • 低温溶融接合（100～300℃）の場合

    1. 2.常温接合/表面活性化接合(SAB)

      • FAB（高速原子ビーム）による表面活性化（酸化膜除去）

      • 高真空、超高真空の要求

      • 最大印加荷重 100kN

      • 事例紹介LiNbO3ウェハとSiの接合

  • b.アノード結合

    • 静電場 

    • 低温ボンディング

    • 真空または大気圧での接合

    • 電界によるイオンの移動（ナトリウム含有ガラスの使用）

    • ガラスと同じ膨張係数の必要性

    • スパッタリングによるガラス層成膜が可能

    • ガラスとシリコンや金属の接合、ガラスシリコンガラスボンディング（トリプルスタックボンディング）

    • ハーメチックボンドの生成

    • アプリケーションマイクロフルイディクス、MEMS

IR透過画像によるアライメント

サイズ：小さなチップスから12インチのウエハースまで

走査型音響顕微鏡画像（C-SAM）による接合部検査 

AFMによる表面粗さの確認

PDMSチップボンディング

  • PDMSとPDMSの接合

  • PDMSとガラス

  • PDMSとSUS