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2020年10月09日 | 武汉新芯最新晶圆键合方法揭秘

2020-10-09 来源:爱集微

晶圆是指制作硅半导体积体电路所用的硅晶片,其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨、抛光、切片后,形成硅晶圆片,也就是晶圆。

随着半导体技术的不断发展,3D-IC(三维集成电路)技术得到了广泛的应用,其是利用晶圆级封装技术将不同的晶圆堆叠键合在一起,该技术具有高性能、低成本且高集成度的优点。

在键合过程中,上晶圆和下晶圆相对设置并在外力作用下,由晶圆的中部向边缘接合而完成键合,在键合后若上、下晶圆需要对准的图形产生错位,会对器件的性能产生影响,甚至导致器件失效。

为此,新芯在19年12月23日申请了一项名为“一种晶圆键合方法”的发明专利(申请号:201911345905.1),申请人为武汉新芯集成电路制造有限公司。

根据该专利目前公开的资料,让我们一起来看看这项晶圆键合方法吧。

如上图,为现有技术中的晶圆键合结构示意图,在键合过程中,上晶圆和下晶圆相对设置,由晶圆的中部向边缘接合而完成键合。在这个过程中,上晶圆受向下的重力以及向下的挤压力,下晶圆受向上的挤压力。由于上晶圆与下晶圆受力不同,产生的形变不同,在键合后会导致上下晶圆需要对准的图形产生错位,这样就会导致器件的性能受到影响,甚至导致器件失效。

为此,该专利针对这样的键合方法进行了改进,根据已键合的上下晶圆的相对形变量差值,通过在待补偿晶圆施加应力,以在待键合的上下晶圆上消除相对形变量差值,待补偿晶圆可以为待键合的上下晶圆,而后对待键合的晶圆进行键合,以获得键合结构。

如上图,为待键合的上晶圆示意图,其中上晶圆10可以为单个晶圆,也可以由多个晶圆堆叠而成,各晶圆包括衬底100,其材料例如为Si衬底、Ge衬底、SiGe衬底等,在衬底上有覆盖层101,覆盖层为单层结构或叠层结构,包括层间介质层、金属间介质层,其材料例如为氮化硅、氧化硅等。

如上图,为待键合的下晶圆示意图,下晶圆20上有覆盖层201,覆盖层同样为单层结构或叠层结构,其中包括层间的介质层以及金属介质层,其材料由氮化硅、氧化硅等构成,在覆盖层中形成有待对准的图形202,在上晶圆10和下晶圆20进行键合时,上晶圆中的待对准图形102与下晶圆中的待对准图形202键合对准。

如上图,是上晶圆和下晶圆相结合的示意图,待键合的上晶圆和下晶圆之间在键合后,会得到上图中的这种键合结构。在键合过程中,待键合的上晶圆在重力和挤压力的作用下产生向下的形变,待键合的下晶圆在向上的挤压力的作用下产生向下的形变。

由于待键合的上晶圆在键合前有向下的翘曲,键合过程中的晶面背部的中间区域受重力和挤压力产生的向下的形变,二者相互作用,相互补偿,使得上晶圆较为平整。

待键合的下晶圆在键合前有向上的翘曲,键合过程中的晶面背部的中间区域受挤压力产生的向上的形变,二者相互作用,相互补偿,使得下晶圆较为平整。最后,将上晶圆和下晶圆进行键合,避免需要对准的图形产生位错,从而获得的键合结构。

如上图,为该专利中发明的键合方法形成键合结构过程中的流程示意图,可以看到,收集键合之后的上晶圆和下晶圆的相对形变量,将晶圆和上晶圆的形变的差值作为相对形变量差值,记为M。

其次再收集下一批次待键合的上晶圆和下晶圆的形变,根据键合之后的上晶圆和下晶圆的相对形变量,对下一次待键合的上晶圆和下晶圆的形变量进行调整。

在M大于0,即下晶圆的翘曲度大于上晶圆的翘曲度时,可以在上晶圆的背面沉积氮化硅,也可以在下晶圆的背面沉积氧化硅;在M小于0,即下晶圆的翘曲度小于上晶圆的翘曲度时,可以在下晶圆的背面沉积氮化硅,也可以在上晶圆的背面沉积氧化硅。

以上就是新芯发明的晶圆键合方法,通过在待补偿晶圆施加应力,在待键合的上晶圆和下晶圆上消除相对形变量差值,从而获得键合结构。这样就可以避免键合后上、下晶圆需要对准的图形产生错位,也进一步避免了对器件的性能产生影响。


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ABOV(现代单片机)公司的发展小趣事

ABOV(现代单片机)是一家韩国的半导体公司,以下是该公司发展的五个相关故事:

  1. 公司成立和初期发展: ABOV公司成立于1997年,总部位于韩国首尔。公司专注于设计、制造和销售嵌入式系统解决方案,主要产品包括微控制器(MCU)和嵌入式闪存等。成立初期,ABOV致力于技术创新和产品研发,建立起一支技术精湛的研发团队。

  2. 技术创新和产品推出: ABOV在技术创新方面投入了大量资源,不断推出新产品和解决方案。公司的现代单片机产品以其高性能、低功耗和丰富的功能而闻名。ABOV还在嵌入式闪存技术方面取得了重大突破,推动了嵌入式系统的发展和普及。

  3. 市场拓展和国际合作: 随着产品技术的不断成熟和市场需求的增长,ABOV积极拓展国际市场,并与全球各地的客户建立了合作关系。公司的现代单片机产品被广泛应用于消费电子、汽车电子、工业控制等领域,赢得了客户的信赖和认可。

  4. 持续投入研发和创新: ABOV持续投入研发,并不断提升产品性能和功能。公司注重与客户的密切合作,根据客户需求进行定制化开发,为客户提供个性化的解决方案。ABOV还与学术机构和合作伙伴合作,共同推动技术创新和产业发展。

  5. 未来展望和发展方向: ABOV将继续致力于技术创新和产品升级,加强在嵌入式系统领域的研发和应用。公司将继续拓展国际市场,加强与客户和合作伙伴的合作,推动现代单片机技术的发展和普及,为全球的电子行业做出更大的贡献。

ALTERA(阿尔特拉)公司的发展小趣事

阿尔特拉(Altera Corporation)是一家以可编程逻辑器件(FPGA)和相关技术为主的半导体公司,成立于1983年,总部位于美国加利福尼亚州的圣塔克拉拉。以下是关于阿尔特拉公司发展的五个相关故事:

  1. 创立与早期发展:阿尔特拉公司由Robert Hartmann和Michael Magranet等人于1983年创立,最初致力于设计和制造电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。1984年,公司推出了业界第一个商用FPGA产品,即EP300系列,标志着阿尔特拉在FPGA领域的开创性突破。随后,公司不断扩大产品线,加大研发投入,逐步成为FPGA领域的领军企业之一。

  2. FPGA技术创新:阿尔特拉公司在FPGA技术方面持续进行创新。1992年,公司推出了基于静态随机存储器(SRAM)的FPGA器件,使得FPGA在速度和灵活性方面有了显著提升。此后,阿尔特拉不断推出新的器件系列和工具软件,以满足客户对于性能和可编程性的不断提升的需求。

  3. 与竞争对手的竞争:在FPGA市场,阿尔特拉与Xilinx是两大主要竞争对手。两家公司之间展开了激烈的竞争,包括技术研发、产品性能、市场份额等方面。为了在市场上取得优势,阿尔特拉不断加大研发投入,推出了一系列领先的产品和解决方案,并通过全球销售网络拓展市场。

  4. 收购与合并:阿尔特拉公司在发展过程中进行了多次收购与合并,以扩大市场份额和提升技术实力。2015年,英特尔公司以约160亿美元的价格收购了阿尔特拉,将其并入英特尔旗下成为其子公司。这一收购使得英特尔得以整合阿尔特拉的FPGA技术和产品,进一步巩固了其在半导体行业的地位。

  5. 公司发展与创新:作为英特尔的子公司,阿尔特拉继续致力于技术创新和业务拓展。公司不仅持续改进现有产品的性能和功能,还积极投入到新兴领域的研发与应用,如数据中心、人工智能、物联网等。阿尔特拉通过不断推出创新产品和解决方案,保持了在半导体行业的领先地位。

以上是关于阿尔特拉公司发展的五个相关故事,这些故事展示了阿尔特拉从创立初期到被英特尔收购的发展历程,以及其在FPGA技术领域的技术创新、市场竞争和业务拓展等方面的重要进展。

Hayashi Denko Co Ltd公司的发展小趣事

HARTING公司自1945年成立以来,在电子行业里经历了多个重要的发展阶段,以下是五个与HARTING公司发展相关的事实性故事:

1. 创立与初期发展

创立背景:1945年,Wilhelm和Marie Harting在德国创立了HARTING公司,起初以生产日常所需的设备为主,如节能灯泡、电炉等。随着德国工业的发展,他们逐渐意识到新兴行业对技术产品的需求,于是将公司转向开发和生产电气连接器及连接系统。这一转变标志着HARTING正式进入电子行业,并为其后续发展奠定了基础。

初期产品:早期,HARTING开发的Han®连接器在市场上取得了巨大成功,该连接器以其坚固耐用、易于操作的特点,迅速成为行业内的标准产品,为HARTING在电子行业树立了良好的口碑。

2. 技术创新与全球化拓展

技术创新:HARTING始终致力于技术创新,不断推出新产品以满足市场需求。例如,他们研发的矩形连接器在1965年问世后,迅速替代了传统的圆形军用规格连接器,成为工业连接的新标准。此外,HARTING还在数据通信、网络技术、芯片卡、多媒体技术等领域取得了显著成就。

全球化拓展:随着业务的不断发展,HARTING开始在全球范围内设立子公司和生产工厂。目前,HARTING已在40多个国家设立了附属公司,生产工厂遍布德国、英国、瑞士、美国、罗马尼亚及中国等7个国家。这种全球化布局不仅提升了HARTING的市场占有率,还使其能够更好地服务全球客户。

3. 进入中国市场

中国市场布局:1988年,HARTING正式进入中国市场,并在珠海投资兴建了生产基地。这一举措标志着HARTING对中国市场的重视和承诺。随着在中国市场的不断深耕,HARTING已在中国设立了多个销售和服务中心,覆盖了包括香港、珠海、深圳、广州在内的多个城市。

本地化生产与服务:为了更好地服务中国客户,HARTING在中国实现了本地化生产和服务。他们不仅提供高质量的产品,还为客户提供设计咨询、系统集成、定制化解决方案等一系列专业服务。这些举措使HARTING在中国市场赢得了广泛认可。

4. 工业4.0与数字化转型

工业4.0引领者:面对工业4.0和数字化转型的浪潮,HARTING积极投入研发和创新,推出了多款面向未来的产品和技术。例如,HARTING MICA®是一款将工业4.0功能引入现有机器和设备的工业边缘网关,它能够帮助企业实现生产过程的智能化和自动化。

数字化转型服务:除了产品创新外,HARTING还为客户提供数字化转型的解决方案和服务。他们利用自身在连接技术领域的优势,帮助企业构建高效、可靠的数字化生产体系,提升生产效率和产品质量。

5. 定制化解决方案与行业应用

定制化解决方案:HARTING深知不同行业对连接技术的不同需求,因此他们始终致力于为客户提供定制化的解决方案。无论是电力、通信、自动化还是航空、汽车等行业,HARTING都能根据客户的具体需求,提供最适合的连接技术和产品。

行业应用案例:在多个行业领域,HARTING的产品和技术都得到了广泛应用。例如,在汽车行业,HARTING的3D-MID技术帮助客户将复杂的电子设备集成到汽车中,提高了汽车的安全性和舒适性;在轨道交通行业,HARTING的连接器产品被广泛应用于信号传输和电源分配等领域,确保了轨道交通的安全运行。

通过以上五个故事,我们可以看出HARTING公司在电子行业里的发展历程和成就。从创立初期的艰难探索到如今的全球化布局和技术创新,HARTING始终保持着对技术的热爱和追求,为客户提供高质量的产品和服务。

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除了连接器产品外,ERNI Electronics的系统技术部门也取得了显著的发展。该部门为客户提供标准型和定制化的背板和子系统解决方案,以及高性能、自行设计的工具制造、现代器件装配和测试设备等高附加值服务。随着市场对完整解决方案的需求不断增长,系统技术部门的业绩也实现了大幅增长,成为公司发展的重要支柱之一。

优先(苏州)半导体公司的发展小趣事

宝士曼第三代半导体研发生产项目位于苏州东山大道旁,占地50亩,计划建设生产、研发、办公等楼宇。项目整体将分二期建成,总建筑面积约70000平方米。已经封顶的4号楼建筑面积超11600平方米,主要用于第三代半导体器件专用封装设备的研发生产。在施工过程中,宝士曼对环保和施工细节提出了更高的要求,要求地面每5平方米的高度误差要小于3毫米,并在施工中做到“工完场清”,最大程度减少对今后生产的影响。这种对细节的严格要求体现了宝士曼对产品质量和环保责任的重视。

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随着技术的不断完善,Fermionics Lasertech Inc公司的产品线逐渐丰富,从单一的激光切割设备扩展到激光打标、焊接、打孔等多个领域。公司开始加大市场推广力度,积极参加国内外各类电子展会,与潜在客户建立联系。同时,公司还注重品牌建设,通过优质的产品和服务赢得了良好的口碑,逐渐在电子行业树立了品牌形象。

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