12、3D-IC技术：从芯片集成到测试芯片的全面解析

3D-IC技术：从芯片集成到测试芯片的全面解析

1. 3D集成中的键合技术

在3D集成技术里，键合技术是实现芯片堆叠和电气连接的关键。其中，Cu - Sn/Cu - Sn键合备受关注，这种键合方法中，键合后形成的金属间化合物的热稳定性极为重要。

在晶圆对晶圆（wafer - to - wafer）键合时，即便两片晶圆键合完成，仍需在上层晶圆和下层晶圆之间建立电气连接。通常会使用Cu - Sn或Cu - Sn - Ag等金属微凸块来达成这一目的。为了同时实现晶圆键合和电气连接，还提出了混合键合方法，具体如下表所示：
| 混合键合类型 | 晶圆键合方式 | 电气连接方式 |
| — | — | — |
| 图11.5a | 采用粘性有机材料 | 金属微凸块 |
| 图11.5b | 直接氧化物键合 | 金属微凸块 |

此外，还开发出一种独特的混合键合方法，先使用In - Au微凸块对两片晶圆进行临时键合，再向两片晶圆间的狭窄间隙注入液态粘合剂。通过这种方法，成功实现了高密度、小尺寸（2×2 mm）金属微凸块的晶圆键合。

2. 芯片对晶圆键合的3D集成

基于芯片对晶圆（chip - to - wafer）键合的3D集成技术，适合堆叠已知良好芯片（KGD）和不同尺寸的芯片。其制造流程如下：
1. 将带有硅通孔（TSV）的厚IC晶圆粘贴到支撑材料上。
2. 通过机械研磨和化学机械抛光（CMP）从背面减薄晶圆，使TSV底部暴露。
3. 在TSV底部形成金属微凸块。
4. 将带有TSV和金属微凸块的减薄IC晶圆切割成薄芯片。
5. 利用拾取和放置技术及键合工具，将薄芯片从支