TRC開發半導體混合接合界面強度直接評估技術,提升3D封裝可靠性

 

刊登日期:2026/7/8
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日本Toray Research Center (TRC)推出可直接定量評估半導體混合接合(Hybrid Bonding)實際元件內部接合強度的分析服務,可望藉此解決過去難以掌握微細接合界面可靠性的問題。混合接合技術可同時實現金屬配線(主要為銅電極)間的電氣連接,以及周圍絕緣層(如SiO₂等)間的接合,是實現高密度、低電阻連接的關鍵技術。隨著AI與高效能運算(HPC)需求提升,半導體朝向高性能化與高密度化發展,晶片堆疊型3D封裝的重要性日益增加,而混合接合正是其中的核心技術。
 
然而,由於接合界面尺寸僅奈米至微米等級,且埋藏於元件內部,一般方法難以在實際元件結構下直接評估其接合強度。以往常用的雙懸臂樑法(Double Cantilever Beam; DCB)等評估方式,大多限於簡化模型試片或晶圓邊緣分析,難以反映包含多層結構與緩衝層的實際元件狀態,因此無法充分掌握接合界面的真實可靠性。TRC以奈米壓痕法(Nanoindentation)的界面強度分析技術為基礎,開發出適用於實際半導體元件的評估方法。
 
此技術透過鑽石壓頭施加負載,並根據荷重與位移關係分析材料特性;同時結合研磨與蝕刻製程,建立可依據元件堆疊結構與材料特性選擇性暴露目標接合界面的前處理技術,使原本難以觀察的內部接合區域得以直接評估。在分析過程中,TRC對於暴露出的接合界面進行奈米壓痕測試,使界面產生剝離,再透過觀察與量化剝離區域的形狀與尺寸評估接合強度。接合強度較低時,剝離範圍會擴大;強度較高時,剝離則受到抑制,藉此可直觀掌握不同元件結構中的接合可靠性差異。
 
新服務可應用於接合強度變異量化、接合缺陷位置與形成機制分析,以及製程條件最佳化等領域。今後TRC將透過此技術支援半導體與材料廠商開發先進封裝技術,並推動界面分析技術的進一步提升。

資料來源: https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2606/12/news045.html
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