晶片鍵合是指通過一系列物理過程將兩個或多個基板或晶片相互連接和化學過程。晶片鍵合用于各種技術，如MEMS器件制造，其中傳感器組件封裝在應用程序中。其他應用領域包括三維集成、先進的封裝技術和CI制造業在晶圓鍵合中有兩種主要的鍵合，臨時鍵合和永久鍵合，兩者都是在促進三維集成的技術中發揮著關鍵作用。

晶圓鍵合中使用的主要技術有：

?粘合劑

?陽極

?共晶

?融合

?玻璃料

?金屬擴散

?混合動力

?固液相互擴散(滑動)

粘合劑粘接

粘合劑粘接使用一系列聚合物和粘合劑將晶片相互連接。這些聚合物包括環氧樹脂、干膜、BCB、聚酰亞胺和UV固化化合物。粘合劑在整個過程中廣泛使用微電子和MEMS制造業，因為它是一種簡單、穩健且通常成本低的解決方案。A專業使用它們的優點是溫度相對較低，可以保護敏感組件，從而實現兼容性

采用標準集成電路材料和工藝。

其他優點包括能夠將不同類型和材料的基板連接在一起，并且對表面不敏感地形此外，粘合劑粘接可用于永久和臨時晶片粘接。在一個粘合劑它是聚合物粘合劑，承受將兩個表面固定在一起所需的力將該力均勻分布在基板表面上，以避免連接處出現局部應力。

陽極連接

陽極鍵合涉及將組件封裝在玻璃層內的晶片上。陽極鍵合允許玻璃將晶片粘合到硅片或其他金屬基板的表面，而不引入額外的中間層。陽極鍵合，有時也稱為場輔助鍵合或靜電密封，使用在硅/玻璃界面形成鍵合的外部電場。陽極鍵合可以通過稱為三層堆疊鍵合的過程擴展到三層(玻璃-硅-玻璃)。在這里，層同時粘合，增強了功能性和產量。實現高質量的陽極氧化鍵合-具有低表面粗糙度(<10 nm)的清潔平面晶片表面很重要。粘結強度和通過使用含有大量堿離子的玻璃材料，可以進一步提高質量，例如硼硅酸鹽玻璃。

共金鍵結

共晶晶片鍵合利用了共晶金屬的特殊特性。與焊接合金類似，共晶金屬在低溫下熔化，低于待粘合基材的熔點。共晶金屬的這種特性允許在粘結界面上實現平面。

最成熟的共晶鍵系位于硅和金之間，是一種成熟的生產工藝低溫密封。為了控制共晶材料的回流，共晶連接需要精確的焊接粘結力的劑量，以及粘結堆棧上均勻的溫度分布。這有助于減少任何過度熱循環后可能導致失效的鍵內殘余應力。

熔合鍵合

熔合鍵合是指在不添加任何中間層的情況下，兩個平面基板的自發粘附。

這也稱為直接鍵合，是MEMS和半導體行業中一項長期存在的技術。

有許多方法可以使用熔合鍵合將硅片鍵合在一起;常見的兩種方法是疏水處理和親水處理。

在這兩種情況下，表面的等離子預處理顯著降低了粘接的熱要求。這允許在室溫下粘合一些基板。等離子處理產生了一種非常干凈的沒有任何有機污染。在親水粘接中，然后用薄層覆蓋制備的基材并與水接觸。然后，化學吸附水之間發生鍵合。這種結合需要放置在低溫或室溫下。然后在高溫下退火鍵合晶片堆高達1100°C。

在疏水鍵合中，等離子體預處理表面涂有一層涂層，以促進Si-F鍵的形成然后是硅、氫和氟原子之間的范德華力。與親水鍵一樣晶片疊層必須在更高溫度下退火以完成鍵合。可以進行低溫粘接但需要更復雜的預處理步驟，以確保牢固和均勻的結合形式。

玻璃料粘接

玻璃熔塊粘接，也稱為玻璃焊接或密封玻璃粘接，是一種使用中間玻璃層。標準工藝包括在玻璃料層上進行絲網印刷或旋涂粘接表面。然后使兩個基板接觸并加熱，直到玻璃料從玻璃狀糊狀物，形成玻璃層。施加外部壓力后，玻璃熔合并粘合到所需的基板上在一起冷卻時，會產生機械穩定的結合。已經開發了多種玻璃料來降低溫度鍵合溫度也與基材的熱膨脹系數(CTE)相匹配。

金屬擴散焊

金屬擴散鍵合，有時也稱為熱壓鍵合，使用兩種金屬，例如Cu、Al和Al，Au-Au，將基板粘合在一起。金屬擴散鍵是通過將兩種金屬引入原子中來實現的同時接觸和施加熱量和力。通過金屬離子的擴散，鍵被粘在一起一個基板到另一個基板。金屬擴散的使用使兩個晶片可以機械和電氣結合一步到位。該技術用于三維應用中的粘接，如三維堆疊

混合鍵合

混合鍵合是將熔合鍵合和金屬擴散鍵合結合為一個過程的鍵合過程。該技術基于具有集成熔合鍵的兩個金屬層的熱壓鍵合。在該過程中，具有金屬焊盤(例如銅觸點)和電介質層的基板可以在單個過程首先，使用熔合或直接鍵合工藝在低溫下鍵合電介質。當退火時

在較高溫度下，金屬擴散鍵發生。混合鍵合工藝的主要應用是先進的三維器件堆疊應用以及CMOS圖像傳感器。

滑動連接(固液互擴散)是基于不同金屬和陶瓷的擴散和混合。滑鍵合也稱為瞬態液相擴散鍵合(TLPDB)，在許多行業中使用微電子與航空航天工業。

滑動粘接的基本原理是在兩個待粘接基材之間的界面處，將材料粘接在一起。

跨邊界擴散并局部更改界面的組成。這種變化的發生方式如下：

界面可以在粘結材料的大部分之前熔化。然后液體界面相互擴散，導致合金在結合界面的熔化溫度和凝固。合金的熔化溫度鍵合后的溫度遠高于鍵合溫度，因此在連接兩個基板時形成固體鍵合在一起這種技術在高溫應用中有著廣泛的應用，其中穩定和均勻的鍵合是必不可少的必修的。
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審核編輯：湯梓紅