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晶圆键合是利用不同的物理或化学机制实现两片晶圆,乃至不同材料或功能层相互结合的技术,以提高器件的性能和可靠性,目前在CIS、MEMS、NAND、DRAM、先进逻辑和先进封装等领域应用广泛。
晶圆键合分为:
- 直接晶圆键合
- 阳极晶圆键合
- 粘合剂晶圆键合
- 玻璃料晶圆键合
- 共晶晶圆键合
- 瞬态液相 (TLP) 晶圆键合
- 金属热压晶圆键合
晶圆键合从键合方式上,可分为永久键合和临时键合+解键合。
晶圆键合从界面材料上,可分为直接键合和带中间层的键合
以下主要对熔融键合(fusion bonding)、阳极键合(anodic bonding)、混合键合(hybrid bonding)进行介绍
1. 熔融键合(fusion bonding)
熔融键合是一种不使用粘结剂,通过光滑表面的直接接触实现晶圆结合的方法。
(1)亲水键合
(2)疏水键合

2. 阳极键合(anodic bonding)
阳极键合是一种将电子导电材料(如硅)与离子导电材料(如含钠玻璃)结合的方法,通常用于制造气密封装的MEMS器件。
3. 混合键合(hybrid bonding)
随着 2.5D、3D 和扇出封装技术的发展,铜微凸块可以实现器件与器件的垂直互连。通常,铜微凸块的pitch为40μm(凸块CD为25μm,Space为15μm),目前pitch已缩小到10μm。然而,当pitch<10μm时,微凸块开始遇到良率和可靠性挑战。
采用Cu-Cu混合键合技术可以解决此类问题,混合键合是在异质或同质芯片之间形成永久键合的过程。键合是“混合”的,既包括电介质-电介质的键合,还包括Cu-Cu的键合。混合键合可以提供1000倍于微凸块的连接数量,并将信号延迟降低到接近零的水平,可提供更高的内存密度以及更高的功率和速度效率。
晶圆键合力测试方法
在半导体键合工艺中,键合力是验证键合能力和良率的重要技术指标。键合力不足会导致键合后的晶圆出现剥离,造成良率损失。传统的键合力测试方法包括裂纹传播扩散法、静态液体油压法、四点弯曲分层法和直拉法等,其中裂纹扩散法是最常用的方法。然而,这些传统方法存在一些局限性,例如需要购置专门的键合力测试机台,增加了设备成本,且红外光测量方法容易受到晶圆掺杂浓度和金属布线的干扰,导致测量数据存在误差。
晶圆键合力测试方法步骤
晶圆准备
- 选取晶圆:选取两张晶圆,其中一张晶圆需要有氧化层,另一张晶圆无氧化层。有氧化层的晶圆通过气相沉积方法生长氧化层,厚度在1μm至3μm之间,然后使用化学机械抛光机台将氧化层研磨至0.5μm至2μm,厚度均匀性在1000Å至5000Å之间。另一张晶圆不需要生长氧化层,作为键合载片。
- 清洗晶圆:使用氨水、双氧水和去离子水混合液对两张晶圆进行清洗,然后在盐酸、双氧水和去离子水混合液中再次清洗。清洗后,测试晶圆表面颗粒度,确保0.12μm的颗粒数量少于10颗。测量晶圆翘曲度,确保其在0μm至50μm范围内,并检查晶圆表面有无划伤或破损等缺陷。
键合过程
- 键合操作:使用自动键合机台将两张晶圆进行键合,其中有氧化层的晶圆设置在无氧化层晶圆的下方。通过等离子体激活(功率设置在10瓦至60瓦之间)打开晶圆表面的价键,并通过对准台面进行精确对准,形成Si-O或Si-OH键。
空洞检测
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超声波扫描:使用超声波扫描机对键合后的晶圆进行空洞检测。扫描参数包括频率50赫兹至100赫兹、最大移动速度1.5m/s、加速度20m/s²、移动重复精度±0.05μm、扫描分辨率在3μm至300μm之间。确保晶圆边缘和内部无空洞,键合良率在99%以上。
退火处理
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退火操作:将键合后的晶圆放置在金属载筐内,通过烘箱或炉管进行退火。退火温度设置在300℃至450℃之间,退火时间设置为1小时至3小时,温度上升或下降速率为5℃/min,内部环境为氮气或压缩空气。退火后再次通过超声波扫描机检测键合空洞,确保键合良率。
制造裂纹
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插刀制造裂纹:在需要测量的晶圆键合界面处迅速插入刃形刀片,制造键合裂纹。刀片厚度选择在0.15mm至0.5mm之间,可插入长度为1cm至2.5cm,刀片宽度为2cm至4cm。插入后等待一分钟,确保裂纹扩展范围稳定。
注入溶液
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溶液注入与拔刀:当裂纹扩展范围稳定后,向裂纹处注入去离子水或其他溶液。由于虹吸现象,裂纹处会被溶液填满。然后缓慢匀速地拔出刀片,并使用氮气或无尘纸将晶圆表面的溶液去除,将干净的晶圆放入自动载片盒中。
测量裂纹长度
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超声波扫描测量:使用超声波扫描仪进行自动扫描,设置分辨率为50μm,测量时间为8分钟,测量键合裂纹距离晶圆边缘的长度。
多点测试
- 多点测量:为实现多点键合力测试,重复裂纹制造、溶液注入、拔刀和测量步骤。通常选取晶圆的3点钟、6点钟、9点钟和12点钟方向进行测量,计算键合能的平均值。
- 其中,t为晶圆厚度,y为刀厚度,L为裂纹长度,E为杨氏模量,n为测量键合能的点数。
计算多点键合能的平均值,公式如下:
优势
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成本低:利用生产车间现有的超声波扫描仪,无需额外购置设备,降低设备成本。
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精度高:超声波测量避免了红外光测量的局限性,适用于实际生产片,提供更高的测量精度和准确度。
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高效:自动化测量提高产能,减少人工操作误差。
本文提出的晶圆键合力测试方法通过优化晶圆准备、键合、退火、裂纹制造和测量流程,提供了一种高效、低成本的键合力测试方案。该方法适用于半导体制造中的实际生产片,能够有效提高键合力测试的精度和效率,降低生产成本,确保键合良率。通过多点测量和自动化扫描,该方法能够提供可靠的键合能数据,为半导体制造工艺的优化提供重要支持。
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保健食品功效宣称:27类功能获官方认可
根据《中华人民共和国食品安全法》及市场监管总局发布的《允许保健食品声称的保健功能目录(非营养素补充剂)》,保健食品可依法宣称以下27类功能,但需满足严格条件:
- 基础健康功能:增强免疫力、抗氧化、辅助降血脂、辅助降血糖、辅助降血压、改善睡眠、促进泌乳、缓解体力疲劳、提高缺氧耐受力、对辐射危害有辅助保护功能。
- 特定人群健康支持:改善生长发育、增加骨密度、改善营养性贫血、对化学性肝损伤的辅助保护作用、祛黄褐斑、改善皮肤水分、改善皮肤油分。
- 消化系统功能:调节肠道菌群、促进消化、通便、对胃黏膜损伤有辅助保护功能。
- 其他功能:清咽、减肥、促进排铅。
合规要求:
- 科学依据:所有宣称需通过人体试食试验、动物实验等科学验证,并提交权威机构报告。
- 标签规范:必须标注“保健食品不是药物,不能代替药物治疗疾病”警示语,且不得夸大功能范围。
- 审批流程:需经国家市场监管总局注册或备案,取得“蓝帽子”标识后方可销售。
普通食品功效宣称:严格受限,仅限基础营养与感官描述
普通食品(非保健食品)的功效宣称受到《食品安全法》《广告法》等法规严格限制,禁止宣称保健功能或疾病治疗功能,仅允许以下描述:
- 营养信息:
- 可标注“高钙”“低脂”“无糖”等,但需符合GB 28050-2011《预包装食品营养标签通则》要求,并在营养成分表中标示具体含量及NRV%值。
- 示例:某牛奶标注“高钙”,需满足每100ml含钙量≥120mg,且NRV%≥15%。
- 感官特性:
- 可描述口感、风味等,但需避免误导消费者。例如,“口感鲜美”需与实际体验一致,不得使用“精神满满”“元气满满”等暗示健康功效的词汇。
- 原料来源与品质:
- 可标注“澳大利亚奶源”“非转基因大豆”等,但需提供进口证明、检测报告等文件支持。
- 示例:某食用油标注“非转基因”,需提供第三方认证机构出具的转基因成分检测报告。
企业合规建议:三步规避功效宣称风险
- 明确产品定位:
- 普通食品:仅描述基础营养与感官特性,避免使用“增强免疫力”“改善睡眠”等保健功能词汇。
- 保健食品:严格依据注册或备案功能进行宣称,不得超范围宣传。
- 科学验证与标签规范:
- 保健食品需提供人体试食试验报告、动物实验报告等科学依据。
- 普通食品营养声称需符合GB 28050-2011标准,并在标签中标注具体含量。
- 广告内容审查:
- 避免使用“最佳”“最有效”等绝对化用语,以及“治疗”“康复”等医疗术语。
- 参考市场监管总局发布的《广告绝对化用语执法指南》,确保用语合规。
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