长光圆辰成功突破12寸Hybrid Bonding工艺
导言
随着5G、人工智能、高性能计算（HPC）等技术的迅猛发展，半导体行业对芯片性能、集成度和能效的要求日益严苛。Hybrid Bonding（混合键合）作为下一代先进封装的核心工艺，通过金属与介电材料的直接键合实现高密度互连，能够有效提升 CMOS 图像传感器的性能和集成度，成为3D芯片堆叠和异构集成的关键解决方案。
正文
一、Hybrid Bonding技术原理及特点
Hybrid Bonding（混合键合），是一种将芯片或晶圆直接键合的技术，通过铜-铜（Cu-Cu）互连与介电材料（如SiO₂）键合同步完成，实现无凸点（Bump-less）的垂直连接，实现高密度、低延迟的三维集成。
Hybrid Bonding作为半导体封装领域的革命性技术，在提升芯片性能、降低功耗及实现高密度集成方面展现出显著优势。
1. 高密度互连
通过铜-铜（Cu-Cu）直接键合，可以实现更小的键合间距（pitch），从而提高芯片间的互连密度，助力芯片实现3D堆叠与异构集成。
2. 低电阻与低延迟
直接铜互连减少焊料或氧化层导致的电阻，可以有效降低信号传输的延迟，提高芯片速度。
3. 高可靠性与散热效率
Hybrid bonding键合强度高，介电层与铜层同步键合，芯片具备更高的可靠性；紧凑结构缩短热传导路径，芯片工作温度有效降低，散热性能效率进一步得到优化。
二、 Hybrid Bonding技术的市场应用
随着Hybrid Bonding工艺成熟度提升和成本下降，该技术有望成为后摩尔时代半导体创新的核心驱动力。
Hybrid Bonding技术不仅应用于3D封装，还广泛应用于CMOS图像传感器（CIS）、3D NAND、HBM、AI芯片等领域。
l CMOS图像传感器：从消费电子到工业视觉
a) 背照式BSI升级：采用Hybrid Bonding技术，将像素层与逻辑层直接键合，有效提升动态范围，减少低光噪点，为智能手机、工业相机、医疗内窥镜等终端应用，提供超清成像。
b) 新兴应用拓展：Hybrid Bonding技术可以实现存储单元与逻辑电路的3D集成，推动高分辨率传感器在自动驾驶和医疗影像中的应用。
l 3D NAND闪存：提升存储效率与速度
3D NAND的层数竞赛依赖Hybrid Bonding技术突破物理极限，Hybrid Bonding替代传统TSV（硅通孔），实现存储单元与逻辑电路的垂直堆叠，显著提升读写速度并有效降低功耗。
l 高带宽存储器（HBM）：突破堆叠限制的关键
高带宽内存（HBM）是AI芯片与高性能计算的核心组件，其堆叠层数和互连密度直接影响性能。Hybrid Bonding技术通过无凸块设计和晶圆级键合，显著提升了HBM的堆叠能力。作为技术迭代的关键，HBM5（第五代高带宽内存）需要Hybrid Bonding来满足性能需求，以突破16层堆叠限制。
l 高性能计算（HPC）与AI芯片：驱动算力升级
在AI算力需求爆发式增长的背景下，AI大模型对算力的需求推动Hybrid Bonding技术成为芯片堆叠的首选方案。Hybrid Bonding通过3D堆叠可以实现多芯片系统的高效互联，在AI芯片系统中，如无人机、工业机器人等AI设备领域中扮演重要角色。
三、长光圆辰在Hybrid Bonding领域的技术开发成果
长光圆辰作为一家专注于 CMOS 图像传感器晶圆加工的半导体制造企业，我们凭借着卓越的技术实力和不懈的创新精神，依托自主建设的CMOS图像传感器先进生产线，成功攻克了 12寸 hybrid bonding 工艺，主要技术指标实现：
1. 12寸对准精度：均值≤100nm，3σ≤500nm。
2. 键合空洞率≤1%。
3. 具备Ta/TaN溅射，Cu溅射，Cu电镀，Cu CMP能力，Cu pillar dish深度控制在10nm以内，Rq控制在0.5nm以内。
图1：12寸hybrid bonding对准精度
图2：12寸hybrid bonding对准精度-测试结果
图3：12寸hybrid bonding CSAM图
图4：12寸hybrid bonding 减薄后表面
长光圆辰依托全链条工艺能力与先进的技术指标，已成功搭建12寸hybrid bonding工艺平台，可以快速响应客户的定制化需求，支持BSI、3D堆叠CIS等图像传感器的验证、开发与量产落地，满足市场对高性能图像传感器的需求，助力客户抢占技术制高点。
长光圆辰12寸Hybrid Bonding工艺平台，已开放客户验证通道，如需深入探讨混合键合工艺在贵公司产品中的应用，欢迎联系我们的技术团队，获取定制化解决方案与工艺验证支持。
联系方式：0431-86708357
结语
在半导体技术迈向“后摩尔时代”的今天，长光圆辰将以12寸Hybrid Bonding工艺为支点，继续深耕CMOS 图像传感器晶圆加工领域，为CIS市场提供更多高性能、高品质的技术支持。同时，我们也期待与更多的合作伙伴携手共进，共同推动半导体行业的发展，为数字化时代的进步贡献我们的力量。
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