Femto Science等离子体技术，让混合键合从实验室走

当半导体行业朝着 “更精细、更高集成” 狂奔时，封装技术正迎来一场关键变革 —— 混合键合（Hybrid Bonding）的出现，彻底打破了传统封装的物理局限。

混合键合工艺流程

它无需焊料，就能实现直接的铜 - 铜键合与介质 - 介质键合，不仅支持小于 10 微米的超精细间距，还能***提升 I/O 密度、优化电气性能与热管理。可就是这项被寄予厚望的 “下一代技术”，却面临一个 “反直觉” 的挑战：一项价值数十亿美元的工艺，成败竟取决于肉眼看不见的原子级表面控制。

一、混合键合的 3 大 “隐形敌人”：看不见的缺陷，毁所有的风险

与传统倒装芯片 “大间距、高容忍度” 不同，混合键合对界面缺陷几乎 “零容忍”—— 只要表面存在一丝污染物、氧化层或低表面能状态，就可能引发灾难性后果。而这三大 “隐形敌人”，恰恰是工艺中**容易被忽视的痛点：

1. 微观污染物：湿法清洗也除不掉的 “拦路虎”

即便经过化学清洗，晶圆表面仍会残留纳米级有机残留物与颗粒。这些肉眼不可见的 “小家伙”，会成为键合的物理阻隔，不仅让工艺重复性变差，还会让**终结果依赖于不可控因素 —— 可能同一批次产品，良率天差地别。

2. 原生氧化铜：偷走电气性能的 “隐形电阻”

铜是键合的**材料，但暴露在空气中极易形成原生氧化铜（CuOx）。哪怕只是部分覆盖，这层绝缘氧化层也会***增加界面电阻，直接拖累器件的电气性能。

3. 表面能失控：扛不住高温的 “弱结合”

键合需要强初始附着力，但未经处理的表面往往是化学惰性的 “疏水状态”—— 表面能低、水接触角大于 90°，连基础的粘接都难以实现。更麻烦的是，这种弱结合根本扛不住后续高温退火工艺的应力，分层、空隙等问题会接踵而至。

一旦这三大问题没解决，后果不堪设想：键合直接失效、良率大幅下滑、长期可靠性堪忧，前期投入的研发与生产成本可能瞬间 “打水漂”。

二、等离子体技术：一招解决 3 大难题的 “一体化武器”

面对原子级的表面挑战，常规的清洗或处理方式早已力不从心。而 Femto Science 提出的先进等离子体技术，正是目前***能实现 “原子级清洁 + 表面活化” 的可行方案 —— 它像一把精细的 “手术刀”，在原子层面逐个攻克难题：

1. 清洁：物理 + 化学双重 “去污”

等离子体是由离子与活性物质构成的高能气体，能通过物理剥离作用直接 “刮掉” 表面污染物，同时与有机残留物发生化学反应，将其彻底分解***。经过处理后，晶圆表面能达到真正的 “无杂质” 状态。

2. 还原：让氧化铜变回 “导电铜”

针对原生氧化铜，等离子体可通过还原作用（如使用氢气、氮氢混合气），将绝缘的 CuOx 转化为具有良好导电性的纯铜，从根源上消除界面电阻隐患，确保金属键合的稳定性。

3. 活化：从 “疏水” 到 “亲水” 的关键转变

**关键的是，等离子体能改性介质表面：将原本低表面能的疏水状态，转化为高表面能的亲水状态 —— 水接触角从 > 90° 骤降至 < 10°。这种高表面能状态能提供强初始附着力，足以承受后续高温退火的应力，为键合成功打下基础。

一句话总结：等离子体技术用单一高效的工艺，同时解决了混合键合的三大**痛点，成为从 “预处理” 到 “键合” 的关键桥梁。

初始状态：不利的表面状态

**终状态：理想表面

三、经《自然・电子学》验证：Femto Science 的技术硬实力

技术好不好，得用实践说话。Femto Science 的等离子体技术，早已在前沿研究中得到**认可 —— 在 2022 年《自然・电子学》（Nature Electronics）的一篇论文中，其系统成为 “二维材料集成突破” 的关键推手：

当时研究团队面临的难题是：二维材料 “湿法转移” 时，基底表面的隐形污染物会导致材料褶皱、缺陷，**终损坏器件。而通过 Femto Science 的 CIONE 等离子体设备，*用 5 分钟的氧等离子体处理，就构建出原子级洁净的亲水表面，成功实现了全球***大面积、单晶高 κ 氧化物薄片的完美转移，**终制造出高性能晶体管。

发表于《自然・电子学》（2022 年第 5 卷，第 233 至 240 页）

论文中明确提及：“基底采用氧等离子体进行处理…… 所使用的设备为 Femto Science系统”。这一背书不仅证明了Femto在界面控制领域的技术精通，更说明其**原理可复用于混合键合等更高要求的场景。

四、CIONE 平台：混合键合研发与量产的 “理想搭档”

如果说等离子体技术是 “**武器”，那么 Femto Science 的CIONE 平台就是承载这一武器的 “比较好载体”。针对混合键合的全流程需求，CIONE 系列（CIONE4/CIONE6/CIONE8）具备三大**能力：

1. 精密清洗：温和无损伤，适配脆弱基底

针对化学机械抛光（CMP）后的脆弱晶圆，CIONE 能以 “温和模式” 去除微观污染物，避免对基底造成损伤，确保后续工艺的稳定性。

2. 高效氧化物去除：多气体适配，还原更彻底

支持氢气、氮氢混合气等多种还原性气体，可根据不同工艺需求调整参数，高效***铜氧化层，确保金属键合的完美性。

3. 可控表面活化：灵活调控，比较大化键合强度

通过 PE 模式（等离子体增强化学气相沉积模式），可精细调控介质表面的活化程度，确保表面能处于比较好状态，比较大化初始键合强度。

CIONE 平台

从实验室研发到大批量生产，CIONE 平台的精细度与可重复性，能全程支撑混合键合技术的落地 —— 降低研发风险，缩短周期，帮企业更快抢占市场先机。

五、成为你的混合键合战略伙伴

混合键合的成功，本质是表面工程的胜利。而 Femto Science 不仅提供 “从理论到实践” 的完整解决方案 —— 从等离子体技术到 CIONE 平台，更愿成为你在下一代封装赛道上的合作伙伴：

可开展联合评估，为你的材料定制比较好工艺方案；

从研发到量产，全程提供专业支持，帮你稳固行业**地位。

下一代封装的未来，从原子级的表面控制开始 —— 而你需要的，只是一个靠谱的伙伴。

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