最後更新:2026年10月22日CMP・平坦化先進封裝中國大陸:铜凹陷(Cu Recess)

銅凹陷是什麼(Cu Recess,混合鍵合用 CMP)

Copper Recess (for Hybrid Bonding)

銅凹陷是在混合鍵合之前,讓接合面上的銅墊比周圍的絕緣膜低幾 nm 的狀態。先在室溫把絕緣膜彼此貼合,再以熱處理使銅膨脹、填滿間隙,讓銅與銅接合。銅凸出會產生孔洞,凹得太深會導通不良,因此要以 CMP 嚴格控制。

目錄7 項
  1. 定義與原理
  2. 圖解
  3. 常見問題
  4. 相關企業
  5. 相關用語
  6. 比較文章
  7. 資料來源

定義與原理

銅凹陷(Cu Recess)是指在混合鍵合之前,接合面上銅(Cu)電極墊的表面比周圍絕緣膜表面略低(約幾 nm)的狀態,或指這個凹陷的量。混合鍵合是讓2個銅電極與絕緣膜混在一起的平坦表面相對,同時把銅與銅、絕緣膜與絕緣膜接合的技術,這幾 nm 凹陷的控制會左右接合的成敗。

接合分2個階段進行。首先在室溫把2個表面貼合,平坦的絕緣膜之間會以分子間的力黏在一起。此時因為銅略為凹陷,銅與銅之間還留有小間隙。接著進行熱處理,銅受熱膨脹的幅度比絕緣膜大(熱膨脹係數較大),因此會填滿間隙,銅與銅互相壓緊,原子擴散後合為一體。若銅是凸出的,銅會先碰在一起,使絕緣膜之間無法接合,留下間隙(孔洞,void)。

反之,凹陷太深時,即使受熱膨脹,銅與銅也碰不到,無法電性連接。凹陷量會隨 CMP 的研磨條件、銅與絕緣膜的研磨速率比、墊的大小與圖形密度而變化,因此必須在整片晶圓上控制在幾 nm 的範圍內。一般以原子力顯微鏡(AFM)等量測表面高度來管理。電極間距越細,允許的範圍就越窄。

圖解

以 CMP 形成銅凹陷、室溫貼合、熱處理使銅膨脹、銅與銅接合的流程

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適當的凹陷量依墊的大小與熱處理溫度而不同。

銅凹陷(Cu Recess,混合鍵合用 CMP)的常見問題

為什麼銅要刻意凹陷?
如果銅比絕緣膜凸出,2個表面貼合時銅會先碰到,絕緣膜之間就無法黏合而留下間隙。只要讓銅略為凹陷,就能先讓絕緣膜彼此接合,之後的熱處理再讓銅受熱膨脹,一邊填滿間隙一邊讓銅與銅連接。
銅凹陷和碟形凹陷(dishing)有什麼不同?
兩者都是銅表面比周圍低的狀態,但碟形凹陷是指 CMP 時寬大銅圖形的中央意外凹成碟狀的不良。銅凹陷則是為了混合鍵合而刻意凹下預定的量,凹得太多或太少都會造成問題。

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資料來源

  1. arXiv:YAP+: Pad-Layout-Aware Yield Modeling and Simulation for Hybrid Bonding(2026年10月19日確認)