Technique qui assemble directement les surfaces d'électrodes en cuivre et d'isolant, sans micro-billes (bumps). Elle permet un très grand nombre de connexions à pas extrêmement fin.
Nom japonais: ハイブリッドボンディング
« Collage hybride (hybrid bonding) » apparaît dans 10 questions d'entraînement réparties sur 2 thèmes, dont Packaging avancé (3D et chiplets), Photonique sur silicium.
Domaine: Packaging avancé (3D et chiplets)
Chaque surface est planarisée par polissage mécano-chimique (CMP) de façon que les plots de cuivre se trouvent quelques nanomètres sous le diélectrique environnant. Les surfaces sont nettoyées et activées par plasma, alignées et pressées l'une contre l'autre, et les diélectriques se collent à une température proche de l'ambiante. Un recuit ultérieur renforce ce collage, tandis que la dilatation thermique pousse les plots de cuivre en retrait au contact les uns des autres, où la diffusion atomique les soude. On obtient ainsi simultanément un collage diélectrique-diélectrique et cuivre-cuivre, sans soudure, sans bosses et sans underfill, d'où le qualificatif d'hybride.
Les microbosses de soudure, assemblées par exemple par thermocompression, nécessitent de l'espace pour que la soudure fondue ne forme pas de pont avec les voisines, ce qui maintient leur pas à quelques dizaines de micromètres, environ 20 µm au mieux. Le collage hybride descend sous les 10 µm, jusqu'à quelques micromètres. Comme le nombre de connexions varie comme l'inverse du carré du pas, passer de 40 µm à 4 µm donne 100 fois plus de connexions par unité de surface. Les jonctions sont aussi très courtes, ce qui réduit la capacité et l'inductance parasites, augmente la bande passante et diminue l'énergie par bit transféré entre puces.
Le collage plaquette sur plaquette (W2W) assemble des plaquettes entières en une seule fois, ce qui donne une productivité élevée et le meilleur alignement, mais il associe des puces bonnes à des puces défectueuses et exige des tailles de puce identiques : le rendement de l'empilement est donc le produit des rendements des deux plaquettes. Le collage puce sur plaquette (C2W) place sur une plaquette cible des puces singularisées, testées et reconnues bonnes (known good die), ce qui améliore le rendement de l'empilement et autorise des tailles de puce différentes, au prix d'un placement plus lent. Les deux exigent une rugosité inférieure au nanomètre et une propreté extrême : une seule particule d'environ 100 nm peut laisser une cavité non collée de plusieurs millimètres.
Les capteurs d'image CMOS empilés, qui collent une plaquette de pixels à une plaquette logique, ont été la première grande application commerciale. Des processeurs empilent désormais une puce de SRAM de cache directement sur la puce de calcul, multipliant la capacité de cache sans agrandir le processeur, et le collage hybride est en cours d'extension aux piles de mémoire HBM. Il relie aussi des puces photoniques et électroniques avec un minimum de parasites. Il s'agit de boîtiers 3D, qui empilent les puces verticalement, par opposition aux boîtiers 2.5D qui placent les puces côte à côte sur un interposeur ; les deux sont souvent combinés dans un même produit.
Réponse : C. Une technique qui, sans bossages, colle directement les surfaces d'électrodes en cuivre et de film isolant pour obtenir des connexions à très haute densité
Le collage hybride consiste à aplanir par CMP la surface des puces ou des plaquettes, puis à coller directement et simultanément les électrodes en cuivre entre elles et les films isolants entre eux. Sans bossages de brasure, le pas de connexion peut descendre sous 10 µm, voire à quelques µm, ce qui multiplie le nombre de connexions par mm² de plusieurs ordres de grandeur. Il est industrialisé dans les capteurs d'image empilés, et son application à l'empilement processeur-cache et à la HBM progresse.
Réponse : B. Collage puce sur plaquette (C2W)
Le collage W2W assemble les plaquettes en une seule fois et excelle en productivité et en précision d'alignement, mais il colle aussi ensemble des puces défectueuses, ou une bonne puce avec une défectueuse. Le collage C2W permet de ne coller sur la plaquette cible que des puces testées, découpées et bonnes ; il est donc avantageux pour le rendement après empilement et permet de combiner des puces de tailles différentes. Les puces étant placées une à une, sa cadence est toutefois inférieure à celle du W2W.
Les microbosses assemblent les puces avec de petites bosses de soudure au pas de quelques dizaines de micromètres. Le collage hybride soude directement les plots de cuivre et le diélectrique environnant sans brasure, atteignant des pas inférieurs à 10 µm et une densité de connexions bien plus élevée.
Le collage hybride en production fonctionne sous 10 µm de pas, jusqu'à quelques micromètres, contre environ 20 µm ou plus pour les microbosses de soudure.
Le collage plaquette sur plaquette assemble des plaquettes entières en une fois pour la rapidité et la précision d'alignement, mais ne peut pas exclure les puces défectueuses. Le collage puce sur plaquette ne place que des puces reconnues bonnes, ce qui améliore le rendement et autorise des tailles de puce différentes, mais il est plus lent.
Le collage hybride consiste à aplanir par CMP la surface des puces ou des plaquettes, puis à coller directement et simultanément les électrodes en cuivre entre elles et les films isolants entre eux.
Quelle définition du collage hybride (hybrid bonding) est c…Le collage hybride assemblant directement, sans bossages, les surfaces d'électrodes en cuivre et de film isolant, les surfaces doivent présenter des aspérités inférieures au nanomètre et être exemptes de particules et de contamination.
Quelle condition est exigée des surfaces à assembler en col…En collage hybride, les surfaces de film isolant (oxyde, etc.) aplanies et activées, par exemple par plasma, sont collées vers la température ambiante, puis un recuit (chauffage) renforce la liaison entre isolants.
Dans le collage hybride cuivre-isolant, quelle description …En les empilant ensuite par micro-bossages (microbumps) ou collage hybride, on obtient des connexions très courtes, avec des capacités et inductances parasites réduites, ce qui contribue à la montée en vitesse et à la baisse de la consommation.
Pour quelle raison correcte utilise-t-on une configuration …Lorsqu'un pas encore plus fin est requis, on recourt au collage hybride.
Comment appelle-t-on les bossages, beaucoup plus petits que…HBM TSV (via traversant le silicium) CMP Rendement (yield) Plasma Recuit CMOS SiGe (silicium-germanium) BGA Intégration 2.5D