晶圆键合之 粘合剂键合 (Adhesive Bonding)

晶圆键合（Wafer Bonding）或者芯片和晶圆键合，通常是指将两片或多片晶圆（同质 / 异质）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，使界面产生反应共价键、金属键等。用于异质结键合、共晶键合、阳极键合、胶键合等；在CIS、MEMS、NAND、DRAM、先进逻辑和先进封装等领域应用广泛。

键合的方式有很多种，早期的芯片之间通过金线或铜线连接。

晶圆键合中使用的聚酰亚胺（PI）材料主要有以下几种类型及特点：

普通聚酰亚胺（PI）

特性：耐高温（长期使用温度200-400℃）、耐化学腐蚀、力学强度高，可作为中间层实现晶圆键合，通过调整固化周期可实现PI-PI键合或与其他材料（如PDMS）的异质键合。应用：适用于低温键合（温度

光敏聚酰亚胺（PSPI）

特性：引入光敏基团，可通过“涂覆-曝光-显影-固化”工艺实现图形化，精度可达纳米级，兼具PI的耐高温、绝缘性能。应用：用于高密度互连的晶圆键合，尤其在AI芯片、HBM（高带宽存储器）等先进封装中，可精准定义键合区域，减少对准误差。

高耐热性树脂聚酰亚胺

特性：弹性模量更高，晶圆总厚度偏差控制更优（≤1.0μm），不含受监管的有害成分（如NMP、PFAS），耐300℃以上高温工艺。应用：专为超薄晶圆（厚度≤50μm）键合设计，适用于功率器件、3D IC、TSV（硅通孔）等先进工艺，能有效解决晶圆减薄过程中的变形与压力不均问题。

纳米复合聚酰亚胺

特性：通过添加纳米颗粒（如氮化硼纳米管、二氧化硅等）提升热导率、降低介电常数，兼具机械强度与散热性能。应用：适用于高性能计算芯片、异构集成场景，可减少信号延迟，提升键合界面的热管理效率。

这些PI材料的选择需根据具体工艺需求（如键合温度、晶圆厚度、互连密度等）和性能要求（如耐热性、绝缘性、力学强度）进行匹配，以实现可靠的晶圆键合。

使用中间聚合物层（如BCB、聚酰亚胺、光刻胶）作为粘合剂。通过旋涂等方式在晶圆上形成聚合物薄膜，然后在相对较低的温度（通常

高分子键合作为三维集成电路中实现芯片堆叠的关键技术之一，依托高分子材料的黏附与内聚特性构建机械连接，其工艺特性与材料选择深度影响集成系统的性能与可靠性。该技术的核心优势在于低温（通常1μm）受限于材料软化引发的层间滑移，且低热导率（

当前主流高分子键合材料聚焦于热固性树脂体系，其中苯并环丁烯（BCB）与聚酰亚胺（PI）凭借优异的热稳定性（玻璃化转变温度>350℃）、低吸湿性（50MPa）及气体释放量（

对准误差控制是高分子键合的核心挑战，其来源包括键合前初始偏差、上下层CTE失配（