真乄科技業的頂尖投資團隊

EV集團（簡稱：EVG）與Leti合作率先實現全球300mm晶圓間的混合鍵合，間距達1µm。這一突破也使得500nm銅墊（Cu Pad）變為現實。EVG為MEMS、納米技術及半導體市場的晶圓鍵合和光刻設備的供應商，Leti則為CEA Tech的技術研究所。

此次展示在Leti的潔淨室中進行，使用EVG全自動的GEMINI FB XT熔合晶圓鍵合系統來演示銅/氧化物混合鍵合的過程，該工藝是3D高密度集成電路（IC）應用成功的關鍵因素。此成果來自於Leti領導的IRT Nanoelec矽光子項目的技術框架。EVG於2016年2月加入Leti的3D集成聯盟。

晶圓鍵合是3D器件堆疊的關鍵工藝

半導體器件的垂直堆疊已日益可行成為一種提高器件密度和持續改進性能的方法。晶圓鍵合是實現3D堆疊器件的關鍵工藝。然而，實現互連器件間良好的電氣接觸以及減少鍵合界面的互連面積，都需要晶圓間的精確對準及套刻精度，以便在晶圓上製造器件留出更多空間。間距的不斷縮小有利於元器件按摩爾定律路線圖發展，並促進對晶圓鍵合規範更嚴苛的新一代產品。

成果展示

在Leti的展示中，上下兩片300mm晶圓可在GEMINI FB XT的自動熔合鍵合系統中直接鍵合，該系統結合了EVG專利SmartView NT面對面光刻機和對準校驗模塊，以實現現場鍵合後的紅外定位測量（IR alignment measurement）。該系統實現了195nm（3 sigma）範圍內的套刻對位精度，平均對準誤差小於±15nm。對300mm鍵合晶圓堆疊和特定芯片採用後烘工藝，再使用聲學掃描顯微鏡進行檢測，確認1µm到4µm的間距為最佳銅密度，其鍵合界面無缺陷。

使用EVG的GEMINI® FB XT自動熔合鍵合系統，對兩片300 mm晶圓、Pad間距1µm的晶圓進行鍵合，圖為FIB-SEM下的橫切面照片（圖片來源：Leti）
Leti鍵合工藝工程主管Frank Fournel說，“據我們所知，這是小於1.5µm間距的銅混合鍵合可行性研究的首次報告展示。此次最新展示意味著在實現高密度3D芯片堆疊及最終商業化中真正的突破和重要的進步。”

Leti合著的論文總結了此次展示，標題為《1 µm Pitch Direct Hybrid Bonding with with<300nm Wafer-to-wafer Overlay Accuracy》，同時在2017年IEEE S3S會議上做了報告。

EVG的企業技術開發及知識產權（IP）部門總監Markus Wimplinger聲明，“從下一代CMOS圖像傳感器和MEMS到高性能計算，3D集成有望提高器件的密度和帶寬，並降低各類應用的功耗。作為3D集成研究及開發的領軍者，Leti一直走在將此關鍵技術應用於工業及商業化的前列。EVG分享了這一願景，我們很高興在實現Leti的3D集成方面最新成果中發揮了重要作用。”

GEMINI FB XT自動熔合鍵合系統利用了EVG的高產量的XT框架平台和設備前端模塊（EFEM），並為超高產量和生產率進行了優化。SmartView NT 光刻機也集成入該系統中，並提供了行業領先的晶圓間套刻對位精度（200nm以下，3 sigma）。此外，GEMINI FB XT還可容納6個預處理和後處理模塊，用於表面處理、調整和測量步驟，例如晶圓清洗、等離子體激活對準校驗、剝離（允許預處理晶圓的自動分離並在必要時重新處理）及熱壓鍵合。