热压键合（thermocompression bonding）是一种晶圆键合工艺，也称为擴散接合、压力接合、热压焊接或固态焊接。两种金属，例如金-金（Au），在施加力和热的同时达到原子接触。这种原子相互作用把界面粘合在一起。
概述
最常用于热压键合的材料是铜（Cu）、金（Au）和铝（Al），因为它们具有较高的扩散速率。此外，铝和铜是相对较软且具有良好延展性的金属。
用Al或Cu进行键合需要温度≥ 400 °C以确保足够的气密封合。此外，铝需要大量沉积并需较高的施加力以穿透表面氧化层，因为铝本身不能穿透氧化层。
当使用金进行扩散时，需要约300 °C左右的温度以实现成功的键合。与Al或Cu相比，金不形成氧化物，这允许在键合前跳过表面清洁程序。它也会立即在表面形成氧化层，然而可以通过甲酸蒸氣清洁去除。去除氧化物同时起表面钝化作用。
这些金属的扩散需要对两片晶圆之间的热膨胀系数（CTE）差异有充分了解以防止由此产生的应力。氧化层的去除可通过各种氧化物刻蚀化学方法实现。基于尽量减少浸入液体及由此对钝化层或粘附层的蚀刻，优先采用工艺，即甲酸蒸气清洁。
诸如等离子体表面预处理的方法能通过增加表面接触来加速扩散速率。超平坦化步骤也被考虑用于减少扩散所需的材料输运，从而改善键合。这种改进基于对铜、金和锡的已定义高度控制。
沉积
金属薄膜可通过蒸镀、溅射或电镀沉积。蒸镀和溅射能产生高质量、杂质受限的薄膜，但速度慢，因此用于微米级和亚微米层厚。电镀通常用于较厚的薄膜，需对膜的粗糙度和层纯度进行精确监控和控制。
对最常用金属的键合设置如下（针对200 mm晶圆）：是一种在金引线与金表面之间形成此类固态键合的独特方法，因为热与压力通过柔性或可变形介质传递。使用柔性介质可通过控制引线的变形程度来保证引线的物理完整性。该工艺还允许同时键合多根不同尺寸的金线，因为柔性介质能确保所有引线接触并发生所需变形。
技术规格
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参考
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