问题是如何把所有的部分连接起来。整体集成依赖于完善的后端流水线(BEOL)金属化流程。当组件分开包装时，制造商就会采取球栅阵列和类似的设计。但当两个或更多的模具组装成一个包时，用于连接它们的工艺位于两者之间的一个模糊的中间地带。
许多系统封装设计依赖于焊接连接。拾取和定位工具将预打仗的单点模放置在中间片上或直接放置在目标晶圆上。回流焊炉在单个高通量步骤中完成焊接键合。较软的焊锡材料也作为一个兼容层，否则可能降落粘结质量。
汶颢微流控芯片加工定制
不幸的是，基于焊料的技能不能扩展到图像传感器、高带宽内存和类似运用所需的高密度连接。焊接过程使焊料凸点变平并挤压，因此终极焊接的占地面积略大于凸点间距。当间距降落时，就没有足够的空间来进行坚固的连接。在2019年国际晶圆级封装会议上展示的事情中，Xperi的高桂莲和同事估计，基于焊料的集成的最小可行间距约为40微米。
铜锡焊点的机器性能较差，进一步限定了焊点的性能，导致了裂纹、疲倦失落效和电迁移。该行业正在探求一种可替代的固态键合技能，以促进进一步的间距缩放，但没有多少工艺能与焊接键合的高速、低本钱和灵巧性相匹配。
例如，无论选择何种键合方案，都必须能够适应键合垫和中间物的高度变革。处理温度也必须足够低，以保护设备堆栈的所有组件。当封装方案涉及多层夹层和附加芯片时，底层面临特殊具有寻衅性的热哀求。每层以上的根本可能须要一个单独的粘接步骤。
也有人提出一种替代方法，铜-铜直接键合，这种方法的上风是非常大略。在没有夹层的情形下，温度和压力将顶部和底部垫片领悟成一块金属，实现了最强的连接。这便是热压键合的事理。一个模具上的铜柱与第二个模具上的垫片相匹配。热和压力驱动界面的扩散形成永久的键。300℃的范例温度软化了铜，使两个表面彼此同等。然而，热压粘合须要15到60分钟，并且须要掌握气氛以防止铜氧化。
清理表面后粘在一起
另一种与之密切干系的技能是稠浊键合，它试图通过将金属埋入电介质层来防止氧化。在一种让人遐想起晶圆互连金属化的大马士革工艺中，电镀铜添补在电介质上的孔中。CMP去除多余的铜，留下相对付电介质凹陷的键合垫。将两个介质表面打仗会产生一个临时的键合。
在2019年IEEE电子元器件和技能会议上，乐提的研究职员演示了利用水点来促进对齐。Xperi集团阐明说，这种键的强度足以让制造商组装一个完全的多芯片堆栈。
电介质键封装铜，防止氧化，并许可键合设备处于常温环境下。为了形成永久的结合，制造商利用铜较大的热膨胀系数进行退火处理。受介电的限定，铜被迫在其自由表面膨胀，弥合两个模具之间的间隙。铜的扩散会形成永久性的冶金键。在一个繁芜的堆栈中，一个单一的退火步骤可以一次连接所有的组成芯片。在没有天然氧化物或其他阻挡物的情形下，相对较低的退火温度就足够了。
结合垫的高度由CMP确定，这是一个成熟的、掌握良好的过程。由于所有这些缘故原由，晶圆对晶圆稠浊键合技能已经在图像传感器等运用领域运用了好几年。晶圆与晶圆之间的键合运用须要晶圆之间的衬垫对齐，并依赖于高的器件产率来最小化损耗。两块晶圆上有缺陷的模具不太可能对齐，因此一块晶圆上的毛病可能导致匹配晶圆上相应的好芯片的丢失。
模对晶圆和模对中间层的稠浊键合有可能打开更大的运用空间，许可在单个封装中实现繁芜的异构系统。然而，这些运用程序还须要更繁芜的流程流。虽然晶片对晶片和模对晶片(或中间层)工艺对CMP步骤和键合本身提出了类似的哀求，但处理CMP后的单晶片更具寻衅性。生产线必须能够掌握由固有的凌乱的接合步骤产生的粒子，避免空洞和其他结合毛病。
免责声明：文章来源汶颢www.whchip.com 以传播知识、有益学习和研究为宗旨。 转载仅供参考学习及通报有用信息，版权归原作者所有，如陵犯权柄，请联系删除
