晶圆键合工艺及国内键合设备厂商情况
材料来源：吾拾
一、晶圆键合发展背景
随着半导体日益月新的发展，先进制程貌似已发展到极限，不再是提高器件性能的关键，再继续降低线宽受限于光刻机以及其他关键材料，变得尤为困难。将制程往前推进1nm需要巨大的投入，性能的提升却比较有限，XY平面方向很难再有所突破，故而众多厂家多将眼光投向Z垂直方向的研究。Z轴方向研究主要为将晶圆减薄，通过TSV进行信号的延伸和互连，晶圆键合技术则是其中必不可少的重要工艺。
键合=接合。晶圆键合(wafer bonding)，从名字上就可以同传统封装中应用到的引线键合wire bonding和贴片键合die bonding所区分。日语中，bonding被翻译为接合，从直观印象上更方便于理解这一工艺和过程。
二、晶圆键合工艺过程及键合分类
晶圆键合工艺是一种晶圆级封装技术，通过一定的化学和物理作用将两个同质或异质的晶圆紧密地结合起来，晶圆接合后，界面结合成一体，使接合界面达到特定的键合强度。晶圆键合能确保机械稳定和气密的密封特性，也能够按照需求，通过特定方式形成绝缘或导通的连接，而常被应用于制造MEMS(微机电系统)、化合物半导体和硅基功率器件等。
键合工艺根据所采用的技术可进一步分为：“临时键合”和“永久键合”。其中临时键合根据解键合的方式不同，比较常用有热滑移、激光和机械三种。而永久键合相对复杂，首先可分为“有介质键合”和“无介质键合”。其中有介质键合从工艺实现方式上跟临时键合比较类似，通常都属于热压键合，包括胶键合、玻璃体熔融键合、金属熔融键合、扩散键合等。无介质键合则有，如阳极键合、直接键合、混合键合等。其中又属“混合键合”工艺难度相对最高，工艺需要上包括兆声清洗、等离子激活、高精密对位、贴合和退火等步骤。
三、国内晶圆键合设备厂商-吾拾微电子创业发展历程
2020年吾拾以键合/解键合设备为创业方向进行筹备，同年在苏州正式创办了吾拾微电子。创业伊始，吾拾先从半自动设备入手，紧密联系客户，加深对工艺的理解，夯实技术基础，并在短期内实现设备交付，打造自身的造血能力才能应对更高级别的研发支出。
2021年，吾拾开始发力开发全自动设备，经过前期的积累，在半年内就可以完成设备的设计、组装、调试和交付，并确保客户在生产过程中的顺畅，如没有“溢胶”、“背电极划伤”等原来比较依靠手动解决的问题。
四、吾拾团队主攻的技术方向和特色优势
首先，吾拾团队无论产业环境冷暖变化，始终保持务实的理念和工作态度。“吾拾”音同于“务实”，这也是公司取名“吾拾”的初心。纵观我们国内的半导体产业链发展现状，产业链上要补充的东西太多。我们不能因为一时眼红某个产业热度而去创业，而是应该找到真正适合自己的领域和角色。针对产业真正需要的技术领域中，别人还没看到的或者看不上的，“吾当拾而为之”，贡献我们的一份力量。相反的，但凡有人在做的，只要做得不太差，吾拾就不会涉足。所以吾拾在2020年选择晶圆级临时键合/解键合作为创业方向，是因为看到在这个赛道未来前景可观，但国内从事该领域的友商却很少；
其次，吾拾是坚持对的产品服务（设备设计）对的客户（满足工艺和成本诉求）�？⒐ひ丈璞�，我们不能仅停留在做自动化的层面，亦不能停留在买一些部件回来组装的层面，我们要更能深入地了解客户的工艺需求和材料特点做深度定制开发。
以化合物半导体设备为例。吾拾在早期调研时发现，当时化合物方向没有专门的键合设备方案，国外友商是用8-12吋的设备腔体来服务小尺寸的化合物市场。吾拾当时就决定先以化合物方向为目标客户群，围绕化合物材料的特性、工艺特点、产能效率等维度指标差异，提供定制化的4-6吋设备方案。
总结下来，作为国产键合设备领域的首批创业团队，我们的特色优势在于以市场为导向，去“人少”的地方去补短板。精密围绕客户方向来进行产品的深度定制开发。
五、吾拾已发布的产品以及产品解决方案和市场拓展布局
1.半自动设备：例如半自动临时键合机、半自动解键合机、半自动涂胶键合一体机。
2.全自动设备：例如全自动涂胶键合一体机、全自动解键合清洗一体机。
基于键合设备沿用的技术方向不同，吾拾的方案又可分为：热解、激光和低温放电方案。
基于热解技术，吾拾布局了临时键合和解键合设备的全自动和半自动方案，覆盖砷化镓、碳化硅、磷化铟等包含Bumping厚膜，同尺寸键合等应用场景。
基于激光技术，吾拾开发并交付了6吋半自动激光解键合机8-12吋全自动键合机及激光解键合机。作为键合设备厂商，吾拾紧跟产业趋势，抓住未来8-12吋键合工艺需求会转到以激光方案为主的趋势，在2021年就已躬身入局基于激光解键合技术方向的键合技术方案研究，在2023年底顺利完成首批激光键合样机交付客户验证。
除了完成设备机台的开发交付，吾拾还围绕国产供应链进行同步布局、选择国产激光器进行验证，虽然导入国产零部件会客观上拖慢吾拾整机开发和交付的节奏，但我们认为这是复杂的产业环境下国产设备的必经之路。目前已经完成验证，效果符合预期。
基于低温放电技术，吾拾推出半自动低温放电键合样机交付给客户DEMO验证。
开发所有设备都分为“两步走”的策略：首先是突破工艺，解决键合工艺过程中的技术问题，完成“0→1”的突破，实现半自动机台交付。接下来，我们提升设备产能效率，全自动化，进一步发力实现“1→N”。
吾拾产品布局的思路还是延续“务实”的理念。我们希望找真正有市场需求、且少有人关注的方向去切入。国内半导体行业薄弱之处还不少，能做的设备还很多。作为产业人，吾拾秉承Less confliction, more collaboration.
感谢国内外半导体界优秀前辈对吾拾的青睐，同时也期待国家越来越多的有志之士给予吾拾一些交流机会，大家一起合作、碰撞，共同开创未来更多的可能性。
（图为吾拾现有设备产品概览）
| 上一篇：晶湛与Incize建立深度战... | 下一篇：瑞萨：Q1汽车业务增长1... |
声明：本网站部分文章转载自网络，转发仅为更大范围传播。 转载文章版权归原作者所有，如有异议，请联系我们修改或删除。联系邮箱：lynnw@actintl.com.hk
粤公网安备 44030402004706号