배선 및 본딩 접합 구조에서 정렬 오차에 따른 전기 신호 전달 효율 변화에 대한 분석

Analysis of the Impact of Alignment Errors on Electrical Signal Transmission Efficiency in Interconnect and Bonding Structures

반도체 제조에서 정렬 공정은 모든 제조 공정의 기본이며, 정렬 오차는 필연적으로 발생한다. 정렬 오차는 저항 증가, 신호 지연, 열화 등의 문제를 유발할 수 있다. 본 연구에서는 금속 배선 및 본딩 구조에서 정렬 오차가 발생할때 접합면의 전기적 특성 변화에 대해 체계적으로 분석하였다. 연구 결과, 접합면의 모서리 부분에 전류 밀도가 집중되고, 특히 경계면 가운데 부분의 전류 밀도가 취약한 것을 확인할 수 있었다. 정렬 오차가 증가함에 따라 전류 경로가 재분배되어 기존에 전류가 집중되었던 특정 부분이 사라지고 접촉 면적이 증가하는 효과가 나타나, 특정 취약 부분의 저항이 감소하는 현상이 관찰되었다. 이러한 결과를 통해 본딩 접합면의 취약한 부분을 제거할 수 있는 구조적 개선 방안이 제시된다면, 기존 배선보다 저항 성능이 크게 향상된 배선을 구현할 수 있음을 시사한다. 본 연구는 정렬 오차가 전기적 특성에 미치는 영향을 명확히 규명함으로써, 반도체 소자의 전기적 성능을 최적화하고 제조 공정의 효율성을 높이는 데 중요한 기여를 할 것으로 기대된다.

In semiconductor manufacturing, the alignment process is fundamental to all manufacturing steps, and alignment errors are inevitably introduced. These alignment errors can lead to issues such as increased resistance, signal delay, and degradation. This study systematically analyzes the changes in the electrical characteristics of the bonding interface when alignment errors occur in metal interconnect and bonding structures. The results show that current density tends to concentrate at the edges of the bonding interface, with the middle part of the interface being particularly vulnerable. As alignment errors increase, the current path redistributes, causing previously concentrated current areas to disappear and an effect similar to an increase in contact area, resulting in a decrease in resistance in certain vulnerable parts. These findings suggest that proposing structural improvements to eliminate the vulnerable parts of the bonding interface could lead to interconnect with significantly improved resistance performance compared to existing structure. This study clarifies the impact of alignment errors on electrical characteristics, which is expected to play a crucial role in optimizing the electrical performance of semiconductor devices and enhancing the efficiency of the manufacturing process.