键合技术

键合技术定义：在室温下两个硅片受范德瓦耳斯力作用相互吸引，硅片表面基团发生化学作用而键合在一起的技术。

键合技术广泛应于MEMS 器件领域，是一项充满活力的高新技术，对我国新技术的发展有十分重要的意义。在MEMS 制造中，键合技术成为微加工中重要的工艺之一，它是微系统封装技术中重要的组成部分，主要包括以下几方面：

1、阳极键合技术优点及应用

优点:

具有键合温度较低，与其他工艺相容性较好，键合强度及稳定性高，键合设备简单等优点。

应用:阳极键合主要应用于硅/硅基片之间的键合、非硅材料与硅材料、以及玻璃、金属、半导体、陶瓷之间的互相键合。

1、1 阳极键合机理

阳极静电键合的机理：在强大的静电力作用下，将二个被键合的表面紧压在一起；在一定温度下，通过氧一硅化学价键合，将硅及淀积有玻璃的硅基片牢固地键合在一起。

1、2 阳极键合质量控制的主要因素

（1）在硅片上淀积玻璃的种类

硅-硅基片阳极键合是一种间接键合，间接键合界面需引入材料与硅基片热学性质匹配，否则会产生强大的内应力，严重影响键合质量。因此对硅-硅基片阳极键合时淀积的玻璃种类要认真选择。

（2）高质量的硅基片准备工艺

为了提高硅-硅阳极键合的质量，硅基片表面必须保持清洁，无有机残留物污染，无任何微小颗粒，表面平整度高。

为确保硅基片平整，光滑，表面绝对清洁，为此要采用合适的抛光工艺，然后施以适当的清洗工艺。清洗结束后，应立刻进行配对键合，以免长期搁置产生表面污染。

（3）控制阳极键合工艺参数保证键合质量

阳极键合的主要工艺参数：键合温度，施加的直流电压。

为了使玻璃层内的导电钠离子迁移，以建立必要的静电场。普遍认为键合温度控制在200℃- 500℃较适宜。

推荐的施加电压一般在20V-1000V之间，其范围较宽，具体视玻璃材料性质及所选的键合温度来决定。

1、3 阳极键合技术的应用

硅/硅阳极键合的许多实例是在微电子器件中制造SOI结构，此处介绍一种具体工艺流程，如图1-1所示。

（1）在第一块硅基片上用各向异性刻蚀技术刻出U型沟槽，并作氧化处理。

（2）在上述氧化处理的表面上沉积100μm厚的多晶硅。

图1-1

2、硅-硅基片直接键合技术

硅-硅基片直接键合，就是将两个抛光硅片经化学清洗和活化处理后在室温下粘贴在一起，再经过高温退火处理，使键合界面发生剧烈的物理化学反应，形成强度很大的化学共价键连接，增加键合强度而形成统一整体。当硅片在清洗后提出水面时，表面不沾水为疏水性处理，提出水面时，表面吸附一层水膜为亲水性处理。

应用这种键合技术必须符合两个要求：

（1）抛光的两个基片表面必须紧密接触；

（2）两者界面处的硅原子能形成稳定的键。

前者可能通过精心抛光和精洗两基片，将它们对合并施以一定的机械压力来实现；而后者必须对基片加热。

2、1 硅-硅基片直接键合技术优点及应用

优点：硅-硅直接键合技术工艺简单，两键合片的晶向、电阻率、导电类型可自由选择，且与半导体工艺完全兼容。

应用：硅-硅直接键合技术已经从制备SOI材料发展到亲水键合、疏水键合、低温键合等新技术，广泛应于SOI材料，功率器件和MEMS器件等领域。

2、2 硅-硅直接键合工艺

硅-硅直接键合工艺如下: (1)将两抛光硅片(氧化或未氧化均可)先经溶液浸泡处理; (2)在室温下将两硅片抛光面贴合在一起; (3)贴合好的硅片在氧气或氮气环境中经数小时的高温处理，这样就形成了良好的键合。

2、3 硅-硅直接键合质量控制

键合质量主要受键合界面处空洞存在的影响。因此要控制工艺参数对界面空洞形成及清除。

（1）键合前基片表面预处理工艺

（2）键合温度的控制

（3）键合强度

3、其他硅-硅间接键合工艺

硅-硅间接键合工艺还有多种，如有胶水、低温玻璃、金硅（金锡）共晶及其他金属，用合金中间层来达到键合目的。

3、1金-硅共晶键合

硅-硅共晶键合的基本机理：在超大规模集成电路技术中硅芯片与基片的焊接经常使用金-硅“焊锡”。

3、2 其他间接键合工艺

研究较多的其他硅-硅间接键合工艺是采用具有低软化温度的玻璃作为中间层。

硅-硅间接键合也可应用金属或金属间化合物为中间层，如钛、铂硅等。还有一种最简单的间接键合工艺是利用各种胶水。

4、金属键合技术

金属键合是指通过纯金属或合金，依靠金属键、金属与晶片表面间的扩散、金属熔融等作用使两个晶片面对面地键合在一起。

一般地，晶片键合技术主要分为异质半导体直接键合技术，利用中间层熔融键合技术，表面激活键合技术，阳极键合技术。而金属键合属于通过中间层键合。

良好的金属键合应该达到以下要求：

（1）键合制备的样品表面应平整光滑；

（2）键合工艺过程不减弱器件性能；

（3）键合后的样品能够进行一般器件工艺制作过程,键合强度(即键合的牢固性)大。

金属键合技术可以代替厚外延薄膜材料的外延生长而直接把所需的外延层材料或器件键合到衬底上，从而可简化器件工艺，降低成本，改善器件的导电导热性能等。

4、1金属键合技术优点

与一般的直接键合相比较，金属键合技术主要有以下优点：

（1）金属键合需在晶片上蒸镀金属，这可能有利于改善器件性能。

（2）金属键合区一般远离器件有源区，因而不影响其发光特性，而直接键合则一般都接近光电器件的有源区，键合区的缺陷易延伸到有源区而影响器件性能；

（3）金属键合工艺简单，有着很强的可操作性和可行性；

（4）金属键合层可作导热层，并且利用金属键合可把器件键合到导电导热性能更好的衬底上，从而有利于改善器件热电性能；

（5）可防止高温对器件产生的影响。许多金属键合是一个低温退火过程，不影响外延材料的微结构、光学和电学性能，因为高温很可能导致材料分解。

4、2 金属键合的基本工艺

（1）蒸镀金属膜：对待键合材料先进行表面清洗，使表面、平整、干净无沾

污，并达到后面蒸镀金属膜所需的合适界面能和易于欧姆接触。

（2）键合：蒸镀完金属膜的晶片有时需要快速退火，主要是为了保证待键合材料与金属间形成良好的欧姆接触以及牢靠的黏结。

（3）腐蚀去除衬底：利用化学溶液等腐蚀对金属键合好的晶片去除衬底，以便进行器件制作的后步工序。

4、3 金属键合的选择方法

金属键合的关键是选择合适的金属膜，即选择的金属膜要与晶片材料保持良好的欧姆接触，小的扩散系数，以及低的金属熔点等。在光电器件的金属键合中，有时还需考虑到选择的金属膜能改善光电器件的热学、电学、光学等性能。

目前国内外金属键合通常采用的金属有Au、Cu、In、Ti、Pt、Cr、Ge、Ni 等。

4、4 金属键合在光电器件中的应用

金属键合技术大量地应用于光电器件结构的制作中。在国外，金属键合可应用在二极管的器件制作中。

在国内，最近也兴起了把金属键合应用到各种光电器件结构制作中的热潮。孙元平等利用金属In 的低熔点成功地把GaNED 结构键合到新衬底Si上，此金属键合并没有影响GaN 的外延层的光学性质。杨道虹等则运Si/Ti/Au/Au/Ti/Si在420℃左右N2保护下成功地实现了Au/Si共熔键合，成品率达到90%以上，该金属键合方法能选择区域键合，完全避免了由于Si/Si熔融键合过程中高温退火给微机电系统(MEMS) 器件带来的畸变甚至失效，为新型室温红外探测器的研制奠定了良好的工艺基础。

微流控芯片分析法

微流控芯片分析法一、概述微流控分析是指利用微流控芯片或系统对物质的组成、含量、结构和功能进行测定和研究的一类分析方法。它起源于20世纪90年代初由瑞士的ManZ和Widmer提出的以微机电系统（microelectromechanical systems,MEMS）技术为基础的“微全分析系统”(miniaturized total analysis systems，或micro total analysis systems，μTAS）概念[1],其目的是通过化学分析设备的微型化与集成化，最大限度地把分析实验室的功能转移到便携的分析设备中，甚至集成到方寸大小的芯片上。由于这种特征，该领域还有一个更为形象的名称“芯片实验室”（lab a chip）。上述系统的核心是微流控芯片(microfluidic chips)，其结构特征是在方寸大小的散芯片上加工微通道网络，通过对通道内微流体的操纵和控制，实现整个化学和生物实验室区功能[2]。二、微流控分析的基本技术 1.微流控芯片加工技术微流控芯片的基本结构单元是具有微米级深度和宽度的微通道，由其构成微通道网络，并根据不同的需要集成微结构、微阀、微泵、微储液器、微电极、微检测器、微控制和微处理等单元，组成完整的微流控芯片系统。因此，加工微流控芯片需采用特殊的微细加工技术，该技术起源于微电子工业中的微机电加工技术，目前已发展出多种适合不同芯片材质的芯片微加工技术[2-4]。微流控芯片所使用的材料包括无机和有机材料两大类。常用的无机材料包括单晶硅、无定型硅、玻璃、石英、金属等。利用硅材料加工微流控芯片的优点是芯片表面光洁度好，图形复制精准度高，具备三维结构加工能力，工艺成熟，可批量生产。其缺点是材料易碎、不透光、电绝缘性不好。通常被用于加工微泵、微阀和控制元器件，或制作高分子聚合物芯片的模具。玻璃和石英是目前加工微流控芯片中使用较多的材料，其优点是透光性好，机械强度高，微加工工艺较成熟；其表面的电渗和亲水性质适于进行毛细管电泳分析。石英材料可透过紫外光，但其成本是玻璃的十倍。目前，用于制作微流控芯片的高分子聚合物主要有三类：热塑性聚合物、固化型聚合物和溶剂挥发型聚合物。热塑性聚合物包括聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯

光刻和晶圆级键合技术在3D互连中的研究

光刻和晶圆级键合技术在3D互连中的研究作者：Margarete Zoberbier、Erwin Hell、Kathy Cook、Marc Hennemayer、Dr.-Ing. Barbara Neuber t，SUSS MicroTec 日益增长的消费类电子产品市场正在推动当今半导体技术的不断创新发展。各种应用对增加集成度、降低功耗和减小外形因数的要求不断提高，促使众多结合了不同技术的新结构应运而生，从而又催生出诸多不同的封装方法，因此可在最小的空间内封装最多的功能。正因如此，三维集成被认为是下一代的封装方案。本文将探讨与三维互连技术相关的一些光刻挑战。还将讨论三维封装使用的晶圆键合技术、所面临的各种挑战、有效的解决方案及未来发展趋势。多种多样的三维封装技术为了适应更小引脚、更短互连和更高性能的要求，目前已开发出系统封装（SiP）、系统芯片（SoC）和封装系统（SoP）等许多不同的三维封装方案。SiP即“单封装系统”，它是在一个IC封装中装有多个引线键合或倒装芯片的多功能系统或子系统。无源元件、SAW/BA W滤波器、预封装IC、接头和微机械部件等其他元件都安装在母板上。这一技术造就了一种外形因数相对较小的堆叠式芯片封装方案。 SoC可以将所有不同的功能块，如处理器、嵌入式存储器、逻辑心和模拟电路等以单片集成的方式装在一起。在一块半导体芯片上集成系统设计需要这些功能块来实现。通常，So C设计与之所取代的多芯片系统相比，它的功耗更小，成本更低，可靠性更高。而且由于系统中需要的封装更少，因而组装成本也会有所降低。 SoP采用穿透通孔和高密度布线以实现更高的小型化。它是一种将整个系统安装在一个芯片尺寸封装上的新兴的微电子技术。过去，“系统”往往是一些容纳了数百个元件的笨重的盒子，而SoP可以将系统的计算、通信和消费电子功能全部在一块芯片上完成，从而节约了互连时间，减少了热量的产生。最近穿透硅通孔（TSV）得到迅速发展，已成为三维集成和晶圆级封装（WLP）的关键技术之一。三维TSV已显现出有朝一日取代引线键合技术的潜力，因此它可以使封装尺寸进

红外检测晶圆键合质量系统说明书

红外检测晶圆键合质量系统说明书 ? 概述该系统是用于晶圆键合过程后的质量检测系统。能够提供给使用者快速、精确的无损界面检测图像。该系统具有很强的通用性，不仅适用于硅-硅、玻璃-硅或者玻璃-玻璃晶圆键合，还适用于GaAs 、InP 等半导体晶圆。该系统克服了X 射线投射法和扫面声学显微探测法费时费力、系统复杂和成本昂贵的特点。最大能检测的晶圆直径为200mm ，满足绝大多数科研和生产所需。该系统具有高效、实时、无损、低成本、结果清晰的特点，是实时检测空洞和键合过程的理想手段。 ? 特点 1．红外光源以提供高的检测质量 2．键合晶圆对的自动成像 3．高灵敏度CCD 以提供高分辨率、高对比度图像 4．微米级的检测精度 5．可检测的最大晶圆直径为200mm 6．搭载不同波长的滤波片可以检测绝大多数的晶圆材料 7．基于计算机的图像获取软件 8．支持Windows/Linux 系统，集成多种二次开发工具 ? 工作原理图1 检测系统结构图对于理想晶体来说，光是否透射晶体取决于光子的能量和晶体材料的禁带宽度： g E hc />λ 对于硅的禁带宽度为1.12eV ，故其透射光最小波长为1.1μm 。如果两片晶圆的键合界面存在未键合区域，则入射光在上下表面两次反射后形成相干光，经红外摄像机处理后，会在显示器上出现明暗交替的干涉条纹。如果未键合区域面积较大且间隙高度不大，则会出现很多较大的干涉条纹；当键合界面处间隙较大时，入射光无法形成干涉现象，在图片上的对应

位置将只能出现颜色较暗的图案。因此，根据键合片的红外透射图像，就可以检测到键合圆片的缺陷状态及分布。根据干涉的圈数还可以定量的计算出空洞的大小。产生暗条纹，应满足： λλ21212+= m nd ),2,1,0( =m 其中n 为空洞中介质的折射率，d 为空洞高度，m 为干涉环数，λ为所用红外光的波长。若已知n 、m 、λ，则可得： n n m d 44λλ+ = ),2,1,0( =m 图2 未键合区域光线反射图图3 红外透射干涉图检测系统主要有四个部分：光源部分、工作台部分、红外相机部分和计算机部分。测试系统的结构如图1所示，主要部分包括：底座、盒体、白炽灯、匀光片、待检测圆片、滤光片、放大镜头和红外摄像机。不同尺寸的晶圆成像距离不同，镜头和晶圆间距离的调节可以通过改变横梁的高度和改变摄像机的焦距来实现。盒体设计如图4所示。采用4光源，以获得较为均匀一致的光强分布，避免不均匀光强对观测结果的影响。为了获得较高对比度的图像和适应不同尺寸晶圆的成像，通常需要调节功率调节器以使照明系统提供的光强可控制。低光强的图像对比度较高，而高光强的图像分辨率更高。图4 盒体结构图图5 检测系统实物图红外相机镜头滤光片横梁待检测圆片匀光片盒体白炽灯底座红外相机镜头滤光片横梁待检测圆片匀光片盒体白炽灯底座红外相机镜头滤光片横梁待检测圆片匀光片盒体白炽灯底座红外相机镜头滤光片横梁待检测圆片匀光片盒体白炽灯底座电源供应功率调节器盒体

引线键合工艺

MEMS器件引线键合工艺（wire bonding） 2007-2-1 11:58:29 以下介绍的引线键合工艺是指内引线键合工艺。MEMS芯片的引线键合的主要技术仍然采用IC芯片的引线键合技术，其主要技术有两种，即热压键合和热超声键合。引线键合基本要求有：（1）首先要对焊盘进行等离子清洗；（2）注意焊盘的大小，选择合适的引线直径；（3）键合时要选好键合点的位置；（4）键合时要注意键合时成球的形状和键合强度；（5）键合时要调整好键合引线的高度和跳线的成线弧度。常用的引线键合设备有热压键合、超声键合和热超声键合。（1）热压键合法：热压键合法的机制是低温扩散和塑性流动(Plastic Flow)的结合,使原子发生接触,导致固体扩散键合。键合时承受压力的部位，在一定的时间、温度和压力的周期中，接触的表面就会发生塑性变形(Plastic Deformation)和扩散。塑性变形是破坏任何接触表面所必需的,这样才能使金属的表面之间融合。在键合中,焊丝的变形就是塑性流动。该方法主要用于金丝键合。

（2）超声键合法：焊丝超声键合是塑性流动与摩擦的结合。通过石英晶体或磁力控制，把摩擦的动作传送到一个金属传感器(Metal“HORN”)上。当石英晶体上通电时，金属传感器就会伸延；当断开电压时，传感器就会相应收缩。这些动作通过超声发生器发生，振幅一般在4-5个微米。在传感器的末端装上焊具，当焊具随着传感器伸缩前后振动时，焊丝就在键合点上摩擦，通过由上而下的压力发生塑性变形。大部分塑性变形在键合点承受超声能后发生，压力所致的塑变只是极小的一部分，这是因为超声波在键合点上产生作用时，键合点的硬度就会变弱，使同样的压力产生较大的塑变。该键合方法可用金丝或铝丝键合。（3）热超声键合法这是同时利用高温和超声能进行键合的方法，用于金丝键合。三种各种引线键合工艺优缺点比较： 1、引线键合工艺过程引线键合的工艺过程包括：焊盘和外壳清洁、引线键合机的调整、引线键合、检查。外壳清洁方法现在普遍采用分子清洁方法即等离子清洁或紫外线臭氧清洁。（1）等离子清洁——该方法采用大功率RF源将气体转变为等离子体，高速气体离子轰击键合区表面，通过与污染物分子结合或使其物理分裂而将污染物溅射除去。所采用的气体一般为O2、Ar、N2、80%Ar+20%O2，或80%O2+20%Ar。另外O2/N2等离子也有应用，它是有效去除环氧树脂的除气材料。（2）外线臭氧清洁通过发射184.9ｍｍ和253.7ｍｍ波长的辐射线进行清洁。过程如下： 184.9 nｍ波长的紫外线能打破O2分子链使之成原子态(O+O)，原子态氧又与其它氧分子结合形成臭氧O3。在253.7nｍ波长紫外线作用下臭氧可以再次分解为原子氧和分子氧。水分子可以被打破形成自由的OH-根。所有这些均可以与碳氢化合物反应以生成CO2+H2O，并最终以气体形式离开键合表面。253.7nｍ波长紫外线还能够打破碳氢化合物的分子键以加速氧化过程。尽管上述两种方法可以去除焊盘表面的有机物污染，但其有效性强烈取决于特定的污染物。例如，氧等离子清洁不能提高Au厚膜的可焊性，其最好的清洁方法是O2+Ar 等离子或溶液清洗方法。另外某些污染物，如Cl离子和F离子不能用上述方法去除，因为可形成化学束缚。

晶圆级键合技术的最新发展

晶圆级键合技术的最新发展 2011-11-24 19:37:28 来源：SUSS MicroTec 评论：0点击：179 晶圆片键合应用于MEMS工业已达数十年时间，业界有责任建立标准规范，设定气密性、键合强度、缺陷检测、批量生产设备。而高级CMP工艺、硅垂直深孔刻蚀、金属填充互联技术的发展将促使CMOS工业继续进步。MEMS 和CMOS生产制造技术的交叉彻底变革了整个市场。 Shari Farrens 博士晶圆键合部-首席科学家 SUSS MicroTec 1. 引言晶圆级MEMS（微电子机械系统）键合技术应用于生产加速度计、压力传感器和陀螺仪等领域已数十年。汽车工业一直以来都是这些MEMS器件的主要最终用户。但近期例如手机和游戏机产业的需求导致MEMS消费类产品市场爆发性增长，使得这一行业发生了巨大变化。最重大的变化可能就是更大的市场和更低的成本要求。同时，集成MEMS 器件和CMOS控制器或其它IC部件的需求，使得该技术研究开始转向关注怎样才能制造这些器件。 MEMS的晶圆级键合方式以往主要为阳极键合和玻璃浆料键合。这两种键合方式在产品使用寿命期间，都具有十分良好的气密性，并且对于上游制造方面的严苛要求如颗粒沾污和表层形貌，都具有相对良好的适应性。然而，这些方法并不能解决极限尺寸、集成度和垂直封装的问题。 2. 高级MEMS 键合要求新型MEMS芯片需要满足更小产品尺寸的要求。实现这一目标最合适的方式应当是金属封装技术。相比其它材料，金属具有更低的透气性，因此可以提供更好的气密等级。金属密封材料在晶圆片上占用更小的面积，晶圆也就可以容纳更多的器件，所以在提高气密性的同时，微机械部件的实际尺寸也减小了。金属密封技术的另一个特点是，它为芯片提供了电通路。所以在设计芯片时可以引入垂直互联金属层，实现晶圆堆叠和先进封装技术，从而进一步减小芯片尺寸，降低成本。 3. 金属键合技术金属键合技术大体上可以分为两类：非熔化型扩散法以及自平坦化（熔化）共熔晶反应。在运用这两种技术时，可以根据所希望的技术参数和要求，分别选取适合的金属系。金属扩散键合，是一种典型的热压力键合。首先，使金或铜沉积到需要连接的部件表面，然后将部件相互对准后置入精密晶圆键合机，如SUSS MicroTec公司的CB200中。键合机控制腔室内气氛，加热加压将部件键合到一起。扩散键合是物质界面间原子相互混合的结果，键合结果气密性极好。对于表面粗糙度和形貌都符合一定要求的器件，扩散键合是一种很好的选择。键合中，金属层并不熔化，因此必须与需要键合的表面紧密接触，对于粗糙表面、表面有颗粒或其它表面缺陷的情况，这种键合方式就不合适了。在共熔晶键合过程中，两种金属熔合为合金并固化。可用于共熔晶键合的金属材料有AuSi,、AuSn、AuGe、CuSn、AlGe，以及其它一些不常用的合金材料。共熔晶键合过程中，基片上的金属层在被称为共熔温度Te的特定温度下相互熔合。合金沉积当量或金属层厚度决定了合金的合金温度Te。金属共熔后发生了数个重要的工艺变化。首先，金属材料熔化会导致金属层在结合面加速混合和消耗。这提供了一个良好的控制反应，可以形成均匀界面。其次，金属形成流体状态，这样在界面上，包括任何表面异形区域都可以自平坦化。最后，共熔晶键合的重点是在重新凝固后使混合物形成晶体结构，从而获得很高的热稳定性。因此在任何时候T>Te 时，晶圆键合中的合金过程并不会由于一定的合金比例成分而结束，而是在界面处形成一个更稳定的熔融金相。

铜丝引线键合技术的发展

铜丝引线键合技术的发展摘要铜丝引线键合有望取代金丝引线键合，在集成电路封装中获得大规模应用。论文从键合工艺﹑接头强度评估﹑键合机理以及最新的研究手段等方面简述了近年来铜丝引线键合技术的发展情况，讨论了现有研究的成果和不足，指出了未来铜丝引线键合技术的研究发展方向，对铜丝在集成电路封装中的大规模应用以及半导体集成电路工业在国内高水平和快速发展具有重要的意义。关键词集成电路封装铜丝引线键合工艺 1.铜丝引线键合的研究意义目前超过90%的集成电路的封装是采用引线键合技术。引线键合（wire bonding）又称线焊，即用金属细丝将裸芯片电极焊区与电子封装外壳的输入/输出引线或基板上的金属布线焊区连接起来。连接过程一般通过加热﹑加压﹑超声等能量借助键合工具（劈刀）实现。按外加能量形式的不同，引线键合可分为热压键合﹑超声键合和热超声键合。按劈刀的不同，可分为楔形键合（wedge bonding）和球形键合(ball bonding)。目前金丝球形热超声键合是最普遍采用的引线键合技术，其键合过程如图1所示。由于金丝价格昂贵﹑成本高，并且Au/Al金属学系统易产生有害的金属间化合物，使键合处产生空腔，电阻急剧增大，导电性破坏甚至产生裂缝，严重影响接头性能。因此人们一直尝试使用其它金属替代金。由于铜丝价格便宜，成本低，具有较高的导电导热性，并且金属间化合物生长速率低于Au/Al，不易形成有害的金属间化合物。近年来，铜丝引线键合日益引起人们的兴趣。但是，铜丝引线键合技术在近些年才开始用于集成电路的封装，与金丝近半个世纪的应用实践相比还很不成熟，缺乏基础研究﹑工艺理论和实践经验。近年来许多学者对这些问题进行了多项研究工作。论文将对铜丝引线键合的研究内容和成果作简要的介绍，并从工艺设计和接头性能评估两方面探讨铜丝引线键合的研究内容和发展方向。

芯片和键合考题

一、粘片 1、芯片质量检验采用目检的方法，可以检验出芯片中存在的掩膜缺陷、金属化层缺陷、绝缘电阻以及在各金属化层布线之间、引线之间或引线与芯片边缘之间的缺陷、扩散和钝化层缺陷、划片和芯片缺陷。 2、芯片粘接剪切强度与器件可靠性的关系 1）芯片剪切强度小，粘接机械强度低，器件的耐机械冲击、耐振动、耐离心加速度的能力就小，严重时在进行上述试验时会使芯片脱落，造成器件致命性失效。 2）器件的内热阻会增大。 3）耐热冲击和温度循环能力差，间歇工作寿命（抗热疲劳、热循环次数）小。4）通常芯片剪切强度差，热阻大，结温高，也会造成器件电性能变差。 3、影响芯片粘接剪切强度的因素芯片在剪切力作用下可能发生断裂的界面和材料如图所示硅片芯片背面金属化层底座镀层底座图1芯片可能发生断裂的界面和材料只有经检验确定剪切试验时断裂面两边材料的性质，才能找到剪切强度低和剪切力分散的原因，继而找出解决办法。可能发生断裂或脱层的材料为下列5种： 1）硅片。脆性材料，易裂。 2）芯片背面多层金属层。很薄的多层金属材料，工艺不良时易分层。 3）芯片焊层（粘接层）。

4）底座镀层。 5）底座。正常情况下，这些材料的抗剪强度都大于芯片粘接剪切强度的要求。可能发生断裂或脱层的材料界面为下列5种： 1）硅芯片与芯片背面多层金属层之间。 2）芯片背面多层金属层内各金属层之间。 3）芯片背面金属层与焊层之间。 4）芯片焊层与底座镀层之间。 5）底座镀层与底座基材之间。剪切强度低的器件，断裂通常发生在材料的界面。 4、芯片装配通用工艺文件和管芯粘片、键合检验工艺文件。二、键合 1、键合线和键合点的形状、位置检测

【CN110047911A】一种半导体晶圆、键合结构及其键合方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910324533.8 (22)申请日 2019.04.22 (71)申请人武汉新芯集成电路制造有限公司地址 430205 湖北省武汉市东湖开发区高新四路18号 (72)发明人周云鹏　郭万里　胡杏　黄宇恒　 (74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人党丽　王宝筠 (51)Int.Cl. H01L 29/06(2006.01) H01L 23/544(2006.01) H01L 21/18(2006.01) (54)发明名称一种半导体晶圆、键合结构及其键合方法 (57)摘要本发明提供一种半导体晶圆、键合结构及其键合方法，该半导体晶圆将与其他晶圆进行晶圆级键合，在该晶圆中，在顶层覆盖层中形成有与互连结构电连接的键合垫，同时，在该顶层覆盖层中形成有键合对准图形，该键合对准图形的图案由设置于顶层覆盖层中的点阵组成。这样，由于键合对准图形设置于顶层覆盖层中，顶层覆盖层之上将不再覆盖其他的材料层，提升键合设备对键合对准图形的识别能力，增大了键合制程工艺对准窗口，同时，键合对准图形的图案由点阵组成，更易于键合孔工艺集成，且避免制造工艺中碟陷等缺陷的产生。权利要求书1页说明书6页附图2页CN 110047911 A 2019.07.23 C N 110047911 A

权　利　要　求　书1/1页CN 110047911 A 1.一种半导体晶圆，其特征在于，包括：半导体衬底；衬底上的器件结构，以及所述器件结构的互连结构；覆盖所述互连结构的顶层覆盖层；设置于所述顶层覆盖层中且与所述互连结构接触连接的键合垫；设置于所述顶层覆盖层中的键合对准图形，所述键合对准图形的图案由设置于顶层覆盖层中的点阵组成。 2.根据权利要求1所述的晶圆，其特征在于，所述键合对准图形的图案由多个子图形组成，且所述键合对准图形为中心对称图形。 3.根据权利要求2所述的晶圆，其特征在于，多个所述子图形中的一部分构成环绕图案，另一部分构成内置图案，所述内置图案设置于环绕图案中。 4.根据权利要求3所述的晶圆，其特征在于，所述环绕图案为一个多边形的子图形。 5.根据权利要求3所述的晶圆，其特征在于，所述环绕图案为多个条形子图形构成的多边形图案。 6.根据权利要求2所述的晶圆，其特征在于，所述键合对准图形包括多个区域，相邻区域中的子图形具有不同的延伸方向。 7.根据权利要求1-6中任一项所述的晶圆，其特征在于，所述晶圆包括阵列排布的芯片区，所述器件结构形成于所述芯片区，所述键合对准图形形成于所述芯片区之间的切割道上。 8.根据权利要求1-6中任一项所述的晶圆，其特征在于，所述点阵中的各点为圆形柱、椭圆形柱或方形柱。 9.一种键合结构，其特征在于，包括多个晶圆，所述多个晶圆沿垂直于晶圆方向键合在一起，所述多个晶圆中的至少一个为权利要求1-8中任一项所述的晶圆。 10.一种晶圆的键合方法，其特征在于，包括：提供待键合晶圆，所述待键合晶圆为如权利要求1-8中任一项所述的半导体晶圆；利用所述待键合晶圆中的键合对准图形进行对准；进行待键合晶圆与另一晶圆的键合。 2

芯片和键合考题

一、粘片 1、芯片质量检验采用目检的方法，可以检验出芯片中存在的掩膜缺陷、金属化层缺陷、绝缘电阻以及在各金属化层布线之间、引线之间或引线与芯片边缘之间的缺陷、扩散和钝化层缺陷、划片和芯片缺陷。 2、芯片粘接剪切强度与器件可靠性的关系 1）芯片剪切强度小，粘接机械强度低，器件的耐机械冲击、耐振动、耐离心加速度的能力就小，严重时在进行上述试验时会使芯片脱落，造成器件致命性失效。 2）器件的内热阻会增大。 3）耐热冲击和温度循环能力差，间歇工作寿命（抗热疲劳、热循环次数）小。4）通常芯片剪切强度差，热阻大，结温高，也会造成器件电性能变差。 3、影响芯片粘接剪切强度的因素芯片在剪切力作用下可能发生断裂的界面和材料如图所示硅片芯片背面金属化层底座镀层底座图芯片可能发生断裂的界面和材料只有经检验确定剪切试验时断裂面两边材料的性质，才能找到剪切强度低和剪切力分散的原因，继而找出解决办法。可能发生断裂或脱层的材料为下列种： 1）硅片。脆性材料，易裂。 2）芯片背面多层金属层。很薄的多层金属材料，工艺不良时易分层。 3）芯片焊层（粘接层）。

4）底座镀层。 5）底座。正常情况下，这些材料的抗剪强度都大于芯片粘接剪切强度的要求。可能发生断裂或脱层的材料界面为下列种： 1）硅芯片与芯片背面多层金属层之间。 2）芯片背面多层金属层内各金属层之间。 3）芯片背面金属层与焊层之间。 4）芯片焊层与底座镀层之间。 5）底座镀层与底座基材之间。剪切强度低的器件，断裂通常发生在材料的界面。 4、芯片装配通用工艺文件和管芯粘片、键合检验工艺文件。二、键合、键合线和键合点的形状、位置检测

铜丝在引线键合技术的发展及其合金的应用

铜丝在引线键合技术的发展及其合金的应用一、简介目前超过90%的集成电路的封装是采用引线键合技术,引线键合,又称线焊。即用金属细丝将裸芯片电极焊区与电子封装外壳的输入，输出引线或基板上的金属布线焊区连接起来。连接过程一般通过加热、加压、超声等能量，借助键合工具“劈刀”实现。按外加能量形式的不同，引线键合可分为热压键合、超声键合和热超声键合。按劈刀的不同，可分为楔形键合和球形键合。引线键合工艺中所用导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝，由于金丝价格昂贵、成本高，并且Au/Al金属学系统易产生有害的金属间化合物，使键合处产生空腔，电阻急剧增大，导电性破坏甚至产生裂缝，严重影响接头性能。因此人们一直尝试使用其它金属替代金，由于铜丝价格便宜、成本低、具有较高的导电导热性，并且Cu/Al金属间化合物生长速于Au/Al，不易形成有害的金属间化合物。近年来，铜丝引线键合日益引起人们的兴趣。二、铜丝键合的工艺当今，全球的IC制造商普遍采用3种金属互连工艺，即：铜丝与晶片铝金属化层的键合工艺，金丝与晶片铜金属化层的键合工艺以及铜丝与晶片铜金属化层的键合工艺。近年来第一种工艺用得最为广泛，后两者则是今后的发展方向。 1. 铜丝与晶片铝金属化层的键合工艺近年来，人们对铜丝焊、劈刀材料及新型的合金焊丝进行了一些新的工艺研究，克服了铜易氧化及难以焊接的缺陷。采用铜丝键合不但使封装成本下降，更主要的是作为互连材料，铜的物理特性优于金。特别是采用以下’3种新工艺，更能确保铜丝键合的稳定性。（1）充惰性气体的EFO工艺：常规用于金丝球焊工艺中的EFO是在形成焊球过程中的一种电火花放电。但对于铜丝球焊来说，在成球的瞬间，放电温度极高，由于剧烈膨胀，气氛瞬时呈真空状态，但这种气氛很快和周围的大气相混合，常造成焊球变形或氧化。氧化的焊球比那些无氧化层的焊球明显坚硬，而且不易焊接。新型EFO工艺是在成球过程中增加惰性气体保护功能，即在一个专利悬空管内充入氮气，确保在成球的一瞬间与周围的空气完全隔离，以防止焊球氧化，焊球质量极好，焊接工艺比较完善。这种新工艺不需要降低周围气体的含氧量，用通用的氮气即可，因此降低了成本。

红外检测晶圆键合质量系统说明书

待检测圆片白炽灯图1 检测系统结构图对于理想晶体来说，光是否透射晶体取决于光子的能量和晶体材料的禁带宽度： g E hc />λ 对于硅的禁带宽度为1.12eV ，故其透射光最小波长为1.1μm 。如果两片晶圆的键合界面存在未键合区域，则入射光在上下表面两次反射后形成相干光，经红外摄像机处理后，会在显示器上出现明暗交替的干涉条纹。如果未键合区域面积较大且间隙高度不大，则会出现很多较大的干涉条纹；当键合界面处间隙较大时，入射光无法形成干涉现象，在图片上的对应位置将只能出现颜色较暗的图案。因此，根据键合片的红外透射图像，就可以检测到键合圆片的缺陷状态及分布。根据干涉的圈数还可以定量的计算出空洞的大小。产生暗条纹，应满足： λλ21212+=m nd ),2,1,0( =m 其中n 为空洞中介质的折射率，d 为空洞高度，m 为干涉环数，λ为所用红外光的波长。若已知n 、m 、λ，则可得： n n m d 44λλ+= ),2,1,0( =m

绝缘引线键合技术的应用

绝缘引线键合技术的应用作者：()、() ，公司随着半导体封装持续朝着多引脚、小间距及多列多层叠的方向发展，引线键合技术正面临越来越大的挑战。被称为的绝缘引线键合技术已经在2006年路线图上被提出，作为一种可行的、经济的解决方案实现复杂封装，提高封装性能和高密度封装的成品率。要成功实施绝缘引线键合技术，必须做到将此技术以低成本集成到现有的封装基础设备中。具体来说，就要求绝缘引线键合技术能在现有的引线键合平台上达到现有的标准、规范和性能。绝缘引线键合的优势电子连接重要的第一步是芯片级别连接，也被称为第一级连接。这一连接将在很大程度上决定可以从芯片上获得多少性能。性能虽然很关键，但是产品经理也不会因此就忽视其他经济因素。对封装技术而言一个全面的利益/成本分析必须包括以下几个方面，即对成本、性能、尺寸/密度、和上市时间的评估。芯片到芯片或芯片到基板的第一级连接技术中，有两种方式一直在工业中占主导地位，即引线键合和倒装芯片。其中引线键合，由于其灵活性和经济性，在市场中占90%以上。但是，在绝缘引线键合出现之前，引线键合的局限性在于连接被限制在芯片的四周，当芯片数量增加时，就需要使用区域阵列技术，使芯片的不再被局限在芯片的四周。引线键合的另外一个问题是长的、平行的引线之间的自感应，这点可以通过使用交叉和紧密排放的绝缘引线得以缓解。绝缘引线键合有人们熟知的众多优点。从整体利益/成本分析，绝缘引线键合可以提供最优的成本，即能够使用最低成本的引线键合设备；从性能方面分析，绝缘引线键合能够在芯片单位面积上提供更多的连接点，使用低成本的更小的芯片，降低键合点的限制。另外，绝缘引线键合能够以最高的带宽将芯片直接连接起来，降低了芯片的叠层和基板

晶片键合基础介绍

晶片键合基础介绍选择键合技术的程序通常依赖于一系列要求，如温度限制、密闭性要求和需要的键合后对准精度。键合的选择包括标准工业工艺，如阳极键合、玻璃浆料键合和黏着键合，以及新发展的低温共晶键合，金属扩散（共熔晶）键合和特定应用中的硅熔融键合。探索每一种方法的优势和劣势可以帮助我们对于某种应用采用何种键合技术做出更合理地决策。表1概括了晶片级键合的可供选项。玻璃浆料键合广泛应用于加速度计的制造和微机电系统的生产。玻璃浆料是一种浆状物质，由铅硅酸玻璃颗粒、钡硅酸盐填充物、浆料和溶剂组成。常见的应用方法是通过丝网印刷技术。通常情况下，图形化后的浆料在每个芯片周围，覆盖30-200微米宽的环形区域，厚度为10-30微米。多余的溶剂在图形化后通过烘烤浆料去除。在晶片对准后进行热压键合。在实际的玻璃浆料键合过程中，玻璃融化并与其中的填充物熔合，从而形成了具有极好密闭性的无空洞封接。玻璃浆料键合的优势是人们熟悉的它的工艺流程和键合界面特性。融化的浆料和浆状的初始状态使工艺可以允许颗粒或者其他微小的表面缺陷。通过键合机上所加力的不同可以控制浆料线的压缩，通常是40%。浆料键合两个最大的缺点是洁净度较低、密封圈占用面积较大。也许，浆料键合最主要的缺点还在于不能实现高精度的对准，因为在键合过程中，玻璃浆料软化并开始黏性流动从而引起晶片发生滑动。阳极键合与玻璃浆料键合两种方法，占生产中微机电系统键合应用的80%。阳极键合的机理决定了它只能应用于玻璃和硅片键合。其机理是在穿过玻璃和硅片的界面的电场辅助作用下，离子向界面发生扩散。这种技术可以用于表面为多晶硅层或玻璃层的基底。有一些键合设备也支持三层的叠层键合。阳极键合的优势包括有成熟的工艺和可接受的密封寿命，玻璃可以和很多种基底实现热匹配可用于对器件实现真空封装或者压力封装，并可以接受5nm或更差的微粗糙度。它的劣势是工艺过程中采用了电压而不能兼容CMOS电路，同时具有可移动的Na+离子的应用，当钠聚集在阳极上及其外表面时会污染对离子敏感的其他电路。金属键合属于基于扩散的和共晶的方法。扩散键合在390-450℃的温度下完成，需要相对较大的压力来实现表面的紧密接触。在金属键合中，必须控制表面的粗糙度以及晶片的翘曲度。金属合金在键合过程中会熔解并实现界面的平坦化。液态的界面使共晶键合需要施加相对较小却要一致的压力。在不同的冶金学系统中，如铜-锡，金-锡或金-硅，共晶合金形成

用于下一代3DIC的晶圆熔融键合技术

用于下一代3DIC的晶圆熔融键合技术在晶圆熔融键合技术上的最新进展已显示了它在提升键合对准精度上的能力在过去的30年中，尺寸缩小和摩尔定律已成为硅平面工艺领域推动成本降低的主要动力。在这期间，主要的技术进步都已在CMOS工艺中获得了应用。最近的一些技术进展已经变得极其复杂，包括有多重光刻图形化、新的应变增强材料和金属氧化物栅介质等。尽管在工程和材料科学上已经取得了这些重大的成就，经常被预测的所谓阻碍半导体产业发展的“红砖墙”还是很快会再一次出现，需要采取措施来加以应对。事实上，一些半导体供应商指出经济性上的“红砖墙”在采用22nm技术节点时就已经出现，继续缩小尺寸已经不能降低单位晶体管的成本。如今，越来越难以找到一种解决方案来满足在增加器件性能的同时又能降低成本的要求。光刻尺寸的进一步缩小会相应增加IC制造的复杂性，并且必须要使用日益昂贵的光刻设备，同时也会引入更多的图形化工序。3DIC集成提供了一种能在满足下一代器件性能/成本需求的同时，又避免了采用进一步缩小光刻尺寸的解决路径。在另一方面，3DIC集成还使半导体业界可以继续使用具有较低复杂性的工艺，在保持一个较为宽松栅长的情况下来提升芯片的性能，而这些都不需要增加额外的成本。尽管对于3DIC集成的初步展望还是有些模糊，但还是对它的一些集成途径来进行了分类，以在第三个维度上对未来的发展做出清晰的观察。目前3DIC集成所处的状态有点类似于穿越阿尔卑斯山脉，可以有不同的选项来越过山脉区域：明智地利用山谷；更加直接但也更危险地攀登和翻越；花大力气修建隧道来进行穿越。最终最为经济的工艺路线将会是组合了所有这三种途径的结合体。在3DIC 领域我们看到现在正在出现一种类似的工艺过程，一些3D器件是在工艺制造过程的中期(MEOL)来形成立体结构的，而另一些是在工艺制造过程的后期（BEOL）通过芯片叠层来实现的。在未来，一些3D堆叠工序也将会向工艺上游推进而在工艺制造过程的前期（FEOL）中来完成。制造商会依据目标器件的类型、市场的规模和工艺的复杂程度来选择究竟采用何种工艺路线。3DIC集成最具有成本优势的方法应该是上述这三种工艺路线的结合。这就是说，未来对于很多应用场合，在前道制造工艺（FEOL）中实现实现3DIC集成将具有更大的潜力来帮助降低成本、提升性能和提高能耗效率。前道工艺（FEOL）目前仍然被看作为一个纯粹的平面工艺，它是在硅衬底材料上实现器件的功能/性能。然而，许多具有创新性的工艺和材料，例如SiGe和其他材料的外延层，已经引入到前道工艺（FEOL）中来提升器件的性能。因此，平面和3D堆叠的界限已经开始变得模糊，并且这也为异质器件集成（例如制作在存储器上的存储器，制作在逻辑器件上的存储器等等）的广泛应用和发展铺平了道路。图1. 在前道工艺（FEOL）中实现不同3D集成结构的对比图1列出了在前道工艺（FEOL）中实现不同3D集成结构的概览。第一种集成方案是逐层进行外

键合技术

键合技术键合技术定义：在室温下两个硅片受范德瓦耳斯力作用相互吸引，硅片表面基团发生化学作用而键合在一起的技术。键合技术广泛应于MEMS 器件领域，是一项充满活力的高新技术，对我国新技术的发展有十分重要的意义。在MEMS 制造中，键合技术成为微加工中重要的工艺之一，它是微系统封装技术中重要的组成部分，主要包括以下几方面： 1、阳极键合技术优点及应用优点: 具有键合温度较低，与其他工艺相容性较好，键合强度及稳定性高，键合设备简单等优点。应用:阳极键合主要应用于硅/硅基片之间的键合、非硅材料与硅材料、以及玻璃、金属、半导体、陶瓷之间的互相键合。 1、1 阳极键合机理阳极静电键合的机理：在强大的静电力作用下，将二个被键合的表面紧压在一起；在一定温度下，通过氧一硅化学价键合，将硅及淀积有玻璃的硅基片牢固地键合在一起。 1、2 阳极键合质量控制的主要因素（1）在硅片上淀积玻璃的种类硅-硅基片阳极键合是一种间接键合，间接键合界面需引入材料与硅基片热学性质匹配，否则会产生强大的内应力，严重影响键合质量。因此对硅-硅基片阳极键合时淀积的玻璃种类要认真选择。（2）高质量的硅基片准备工艺

为了提高硅-硅阳极键合的质量，硅基片表面必须保持清洁，无有机残留物污染，无任何微小颗粒，表面平整度高。为确保硅基片平整，光滑，表面绝对清洁，为此要采用合适的抛光工艺，然后施以适当的清洗工艺。清洗结束后，应立刻进行配对键合，以免长期搁置产生表面污染。（3）控制阳极键合工艺参数保证键合质量阳极键合的主要工艺参数：键合温度，施加的直流电压。为了使玻璃层内的导电钠离子迁移，以建立必要的静电场。普遍认为键合温度控制在200℃- 500℃较适宜。推荐的施加电压一般在20V-1000V之间，其范围较宽，具体视玻璃材料性质及所选的键合温度来决定。 1、3 阳极键合技术的应用硅/硅阳极键合的许多实例是在微电子器件中制造SOI结构，此处介绍一种具体工艺流程，如图1-1所示。（1）在第一块硅基片上用各向异性刻蚀技术刻出U型沟槽，并作氧化处理。（2）在上述氧化处理的表面上沉积100μm厚的多晶硅。图1-1 2、硅-硅基片直接键合技术硅-硅基片直接键合，就是将两个抛光硅片经化学清洗和活化处理后在室温下粘贴在一起，再经过高温退火处理，使键合界面发生剧烈的物理化学反应，形成强度很大的化学共价键连接，增加键合强度而形成统一整体。当硅片在清洗后提出水面时，表面不沾水为疏水性处理，提出水面时，表面吸附一层水膜为亲水性处理。

金线键合工艺的质量控制-KSY版-2012

金线键合工艺的质量控制孙伟（沈阳中光电子有限公司辽宁沈阳）摘要：本文介绍引线（Au Wire）键合的工艺参数及其作用原理，技术要求和相关产品品质管控规范，讨论了劈刀、金线等工具盒原材料对键合质量的影响。关键词：半导体器件(LED),键合金丝；键合功率；键合时间；劈刀；引线支架一引言半导体器件（光电传感器）LED芯片是采用金球热超声波键合工艺，即利用热能、压力、超声将芯片电极和支架上的键合区利用Au线及Ag线试作中（Cu 线也在试验中）对应键合起来，完成产品内、外引线的连接工作。也是当今半导体IC行业的主要技术课题，因为在键合技术中，会出现设备报警NSOP/NSOL等常规不良，焊接过程中的干扰性等不良，在半导体行业中，键合工艺仍然需要完善，工艺参数需要优化等，键合工艺技术在随着全球经济危机下，随着原材料工艺变革和价格调整下不断探索Bonding新领域的发展。已经建立了相对晚上的Bonding优化条件的体系中，在原材料的经济大战中，工艺技术将进一步推动优化Bonding条件体系二技术要求 2.1 键合位置及焊点形状要求（1）键合第一焊点金球Ball不能有1/4的Bonding到芯片电极之外，不能触及到P型层与N型层分界线。如下图1所示为GaAs单电极芯片Bonding 状态对比

Photo： (2) 第二焊点不得超过支架键合区域范围之内，如图2所示. (3)第一焊点球径A约是引线丝直径?的3.5倍（现行1.2MIL金线使用，Ball Size 中心值控制在105um）左右，金球Ball形变均匀良好，引线与球同心，第二焊点形状如楔形，其宽度D约是引线直径?的4倍（即目标值：120um）左右，球型厚度H为引线直径?的0.6~0.8倍。金球根部不能有明显的损伤或者变细的现象，第二焊点楔形处不能有明显裂纹。图3为劈刀作用金球形变Ball形态的示意图。图4 第二焊点形状：

创唯星实习-铝带键合技术

创唯星实习总结学校：中南大学班级：微电子0802班姓名：孙显帅学号：0806081719 指导老师：李建平老师实习地点：深圳创唯星自动化设备有限公司实习时间：2011年8月1日-2011年8月12日时光如梭，回顾我在创唯星实习的生活，感触很深，收获颇丰。实习2周，在领导和师傅的悉心关怀和指导下，通过我自身的不懈努力学习和钻研，我很快掌握了超声金丝球焊机和点胶机的装配和使用技术，学习了公司的铝带键合技术和LED、大功率管和Cob的工艺流程，并且和同学互相合作，成功组装了公司安排给我们的点胶机30台。这些都是我在书本上学不到的知识，从体验公司的文化，到亲身接触公司的每个部门的人员，从公司的宣传栏，从领导和其他员工的言谈中，有好的信息，也有深刻的见解。总之，我的感觉，公司还是在不断的前进发展。深圳市创唯星自动化设备有限公司是一家专业从事半导体封装设备研发、制造和销售的高新技术企业。现有大专以上学历的技术人员约占企业职工总数的40%，其中有50%专门从事高新技术产品的研究开发。他们自行研发的、制造的系列超声波金丝球焊机、系列超声波铝丝压焊机、系列超声波粗铝丝压焊机、系列LED自动点胶等设备，在某些方面处于国内领先地位。其中他们最新研制的铝带键合技术，更是国内首创。加上他们的价值服务，得到了广大客户的肯定和大力推荐。一直以来，他们在超声波焊接技术和自动点胶技术上不断地创新与突破，以满足客户日新月异的需求，为LED产业提供了专业的解决方案，更为国内半导体行业的快速发展注入了新的血液和动力。当然，创唯星公司更是我们学校即中南大学的实习教学基地。我在公司指导师傅的热心指导下，积极参与公司日常技术相关工作，把书本上的知识学到的理论对照实际工作，用理论知识加深对实际工作的认识，用实际验证所学的理论知识，让自己更快更好的融入到实习工作中去。刚来公司的时候，公司就给我们介绍CS26系列超声波金丝球焊机给我们进行学习，而这也是我在公司的第一门技术课程。现在就对我目前的了解的进行一个简单的介绍和回顾。CS26系列超声波金丝球焊机是用于发光二极管、功率三极管、集成电路及特殊半导体器件内引线的焊接。当我看到球焊机的时候，我才知道机械器件自动化离我如此的接近。机器的焊头、位移、夹具等运动机构均采用步进电机驱动，精密导轨导向，动作灵活，定位准确，速度快，特别适用于微米级电极的精密焊接。一二焊瞄准高度及跨度、弧形、照明灯亮度等参数均可在面板上用旋钮调节，功能设定、温度调节均采用液晶屏显示，操作直观、方便。它的原理是通过超声源与换能器共同作用产生的超声波，通过变幅杆把能量聚集在瓷嘴尖端，引线在瓷嘴的带动下做高频振动，与待焊金属表面相互摩擦，表面

引线键合

引线键合(wire bonding，WB) 引线键合的定义：用金属丝将芯片的I/O端（内侧引线端子）与相对应的封装引脚或者基板上布线焊区（外侧引线端子）互连，实现固相焊接过程，采用加热、加压和超声能，破坏表面氧化层和污染，产生塑性变形，界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点，键合区的焊盘金属一般为Al或者Au等，金属细丝是直径通常为20~50微米的Au、Al或者Si—Al丝。历史和特点 1957 年Bell实验室采用的器件封装技术，目前特点如下： ? 已有适合批量生产的自动化机器； ? 键合参数可精密控制，导线机械性能重复性高； ? 速度可达100ms互连（两个焊接和一个导线循环过程）； ? 焊点直径：100 μｍ↘50μｍ，↘30 μｍ； ? 节距：100 μm ↘55 μm，↘35 μm ； ? 劈刀(Wedge,楔头)的改进解决了大多数的可靠性问题； ? 根据特定的要求，出现了各种工具和材料可供选择； ?已经形成非常成熟的体系。应用范围低成本、高可靠、高产量等特点使得它成为芯片互连的主要工艺方法，用于下列封装（适用于几乎所有的半导体集成电路元件，操作方便，封装密度高，但引线长，测试性差） 1.陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片 2.陶瓷和塑料(CerQuads and PQFPs) 3.芯片尺寸封装(CSPs) 4.板上芯片(COB) 两种键合焊盘 1.球形键合球形键合第一键合点第二键合点2.楔形键合

楔形键合第一键合点第二键合点三种键合（焊接、接合）方法引线键合为IC晶片与封装结构之间的电路连线中最常使用的方法。主要的引线键合技术有超音波接合（Ultrasonic Bonding, U/S Bonding）、热压接合(Thermocompression Bonding,T/C Bonding)、与热超音波接合(Thermosonic Bonding, T/S Bonding)等三种。机理及特点 1.超声焊接：超音波接合以接合楔头(Wedge)引导金属线使其压紧于金属焊盘上，再由楔头输入频率20至60KHZ，振幅20至200μm，平行于接垫平面之超音波脉冲，使楔头发生水平弹性振动，同时施加向下的压力。使得劈刀在这两种力作用下带动引线在焊区金属表面迅速摩擦，引线受能量作用发生塑性变形，在25ms内与键合区紧密接触而完成焊接。常用于Al丝的键合。键合点两端都是楔形。铝合金线为超音波最常见的线材；金线亦可用于超音波接合，它的应用可以在微波元件的封装中见到。特点：1.适合细丝、粗丝以及金属扁带。 2.不需外部加热，对器件无热影响 3.可以实现在玻璃、陶瓷上的连接 4.适用于微小区域的连接步骤： 2.热压焊：金属线过预热至约300至400℃的氧化铝(Al 2 O 3 )或碳化钨（WC）等耐火材料所制成的毛细管状键合头（Bonding Tool/Capillary,也称为瓷嘴或焊针），再以电火花或氢焰将金属线烧断并利用熔融金属的表面张力效应使