隨著AI大模型、高性能計算的快速發(fā)展，HBM高帶寬內存、高端AI芯片、Chiplet異構集成成為半導體產業(yè)的核心方向，摩爾定律的演進已從平面微縮轉向3D垂直集成。而晶圓鍵合，正是實現3D芯片、異質材料集成、先進封裝的核心支柱工藝。在晶圓鍵合過程中，晶圓的高精度對準是決定工藝成敗、芯片性能、量產良率的防控線，先進鍵合工藝的對準精度要求正在向更高的精度邁進。哪怕僅有幾納米的對準偏差，都會導致芯片報廢、器件性能失效與可靠性降低。而實現納米級對準的核心，正是能幫助晶圓調整位姿的壓電納米定位臺。

一、晶圓鍵合技術

1.晶圓鍵合（Wafer Bonding）是半導體前道制造與先進封裝的核心工藝，是一種將兩片或多片晶圓（如硅、SiC、GaN等材料）在分子或原子尺度實現一體化結合的技術。晶圓鍵合的主要目的是突破傳統(tǒng)芯片制造在二維平面上的物理極限，實現更高性能、更低功耗和更多功能的集成，例如：

（1）3D集成：垂直堆疊不同功能的芯片，顯著提升集成度與數據傳輸速度；

（2）異質集成：將不同材料的晶圓（如GaN、Si等）無縫結合在一起，實現優(yōu)勢互補

（3）先進封裝：制備SOI晶圓、MEMS真空腔體等特殊結構，通過晶圓級封裝大幅提升量產良率，降低制造成本。

2.典型的晶圓鍵合過程包含以下關鍵步驟：

（1）表面預處理：通過化學清洗、等離子體活化等工藝，使晶圓表面原子級平整，去除雜質與缺陷；

（2）精確對準：將兩片晶圓上的對準標記精確重合，以確保后續(xù)電氣連接的正確性；

（3）預鍵合：將兩片對準的晶圓貼合在一起，利用分子間作用力使晶圓初步貼合；

（4）退火強化：通過高溫加熱使原子間形成牢固的共價鍵，從而將兩片晶圓永久性地結合在一起；

（5）質量檢測：檢測鍵合強度、對準精度與可靠性。

3.晶圓鍵合的核心技術指標：對準精度

在晶圓鍵合的諸多技術指標中，對準精度是決定最終芯片功能與性能的最關鍵參數之一。

對準精度直接關系到：電氣互聯的成效、芯片性能的優(yōu)劣、生產良率與成本。

二、壓電納米定位臺：晶圓對準的核心執(zhí)行單元

晶圓精對準的本質，是對晶圓的位置進行納米級的精確調整。壓電納米定位臺是以壓電陶瓷作為驅動源，結合柔性鉸鏈機構實現多軸精密運動的壓電平臺。其核心優(yōu)勢在于體積小、無摩擦、響應速度快，配置高精度傳感器后，可實現納米級分辨率及定位精度，且具有極高的可靠性。

在晶圓鍵合過程中，壓電納米定位臺通過多自由度微動，補償誤差，將晶圓調整到理想的對準位置。這一過程需要同時滿足高精度、高穩(wěn)定性、快響應等要求，壓電納米定位臺憑借獨有的驅動與結構特性，是晶圓鍵合對準調姿的核心標配部件。

芯明天壓電納米定位臺的核心技術優(yōu)勢

（1）納米級定位精度

壓電納米定位臺通過逆壓電效應實現電信號到位移的直接轉換，分辨率和定位精度可達納米級，完全滿足先進晶圓鍵合對亞微米乃至納米級對準的要求。

（2）毫秒級快速響應

壓電納米定位臺的響應時間通常在毫秒級，可實時補償位移偏差。在晶圓鍵合過程中，壓電納米定位臺能夠快速完成晶圓位置的微調，避免因調整滯后導致的對準失敗。

（3）無摩擦

壓電納米定位臺采用無摩擦柔性鉸鏈機構設計，具有零間隙傳動、高導向精度、高分辨率、長期穩(wěn)定等優(yōu)勢。

（4）多軸協(xié)同運動能力

晶圓對準需要同時調整多個自由度，包括多軸直線及旋轉，而壓電納米定位臺可實現三維甚至六自由度的精密運動。

（5）高穩(wěn)定性與可靠性

壓電納米定位臺的高剛性、零間隙的設計保證了系統(tǒng)在操作中的穩(wěn)定性和重復性，是承載晶圓的可靠平臺。

產品推薦

芯明天H30系列壓電納米定位臺是具有中心通孔的、XY直線及θz軸旋轉運動的三維壓電偏擺臺，采用無摩擦柔性鉸鏈結構設計，響應速度快、閉環(huán)定位精度高，可滿足晶圓對準過程中的調整需求。

技術參數

晶圓鍵合對位納米臺

技術參數

運動自由度：X、Y、θz

行程：XY>100μm/軸、θz>0.2mrad

納米級分辨率

承載能力：>10kg

可選真空版本

產品可定制

審核編輯 黃宇