混合键合市场空间巨大，这些设备有机会迎来爆发

电子发烧友综合报道 作为HBM和3D NAND的核心技术之一，混合键合在近期受到很多关注，相关设备厂商尤其是国产设备厂商的市场前景巨大。那么混合键合是什么？

混合键合是一种结合介电层键合和金属直接键合的先进封装技术，其核心目标是实现芯片间高密度、低电阻的垂直互联。

在工艺过程中，需要经过对准和键合、后键合处理等几个流程。在对晶圆表面进行化学机械拋光（CMP）和清洗之后，通过光学或电子束对准系统实现亚微米级（通常<200nm）的芯片间精准对齐，尤其在芯片到晶圆（D2W）键合中，对准误差需接近零。

键合的方式有晶圆到晶圆W2W和芯片到晶圆D2W两种，在键合过程中，铜触点与介电层（如SiO₂）同时接触，通过热压或<400°C的低温退火实现金属-金属和介电层-介电层的同步键合。

在键合后，还需要通过CMP工艺调整铜层高度，确保铜触点略微凹陷于介电层表面（通常为50-100nm），以避免短路并提升键合强度；同时键合过程中产生的热量需通过散热结构（如嵌入式热沉）快速导出，防止局部热应力导致晶圆变形。

其中技术难点，主要有5点。首先从前面的工艺流程可以看到对准精度是非常重要的，混合键合的互联密度可达1000-5000 PPI，要求对准误差小于200nm，这对设备（如高精度对准机）和工艺稳定性提出了极高挑战；

其次是铜触点的凹陷深度需高度均匀，否则会导致键合界面接触不良或介电层破裂，这需要CMP工艺参数和设备的能力去实现；

键合表面的粗糙度需控制在1nm以下，且必须避免任何有机或金属污染，对清洗技术提出极高要求；

键合后的低温退火（通常<400°C）需在保护气氛（如氮气）中进行，以消除界面缺陷并增强键合强度，但过高的热应力可能导致晶圆翘曲或材料疲劳；

最后，多次键合/解键合载体的使用、高精度设备投入及工艺复杂性显著推高成本。此外，微小缺陷可能导致整片晶圆失效，需通过在线检测技术提升良率。

相对应地，混合键合工艺中，涉及到多种关键设备包括CMP、等离子体活化与清洗设备、高精度对准与键合设备、退火设备、检测与分析设备、电镀ECU设备（用于铜柱的电化学沉积）、减薄与研磨设备等。

混合键合工艺对设备的精密性、稳定性和集成度要求极高，尤其在对准、键合、CMP和退火 环节存在显著技术壁垒。目前，此类设备市场主要由日韩厂商，宝库DISCO、东京电子和欧美厂商KLA、应用材料等主导；但国产设备已在CMP和检测领域逐步突破，比如中电科45所、华海清科等。未来，随着存储、高性能计算和异构集成需求的增长，混合键合设备的市场规模将持续扩大。