고분자 절연체를 이용한 칩투칩 본딩

Chip-to-chip Bonding with Polymeric Insulators

현재 3D 집적을 위한 하이브리드 본딩 공정에서 산화물을 절연체로 사용하는 경우 박리가 일어나거나 RC 지연이 증가하는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 유전율을 제어할 수 있는 고분자 절연체를 이용한 하이브리드 본딩을 연구하였다. 고분자 계면의 de-wetting 방식의 가능성을 확인하기 위해 기존의 마이크로 범프(micro bump)에 고분자를 코팅후 열 압착 본딩을 진행하여 금속 사이의 고분자가 빠져나가도록 하였다. 본 연구에서 수행된 하이브리드 본딩의 절연체로 고분자를 도입할 경우, 고분자의 저유전율 특성과 미세 피치 금속 본딩으로 RC 지연을 줄여 신호 전달 속도가 향상될것으로 사료된다. 또한 차후 이 기술을 하이브리드 본딩에 적용하여 I/O 단자 수가 증가되어 상용화될 것을 기대한다.

Currently, when oxides are used as insulators in hybrid bonding for 3D integration, they are prone to delamination due to their surface characteristics, and the RC delay value due to the resistance of the metal and the capacitance of the insulator increases as the wiring of the semiconductor chip becomes longer. To solve these problems, we studied the optimization of the conditions of the polymer insulator bonding method for hybrid bonding. To check the possibility of the de-wetting method, we coated a polymer film on the existing micro pillar and conducted hot-press bonding to remove the polymer between the metals. Through this study, it is expected that the introduction of polymers as insulators in hybrid bonding and fine-pitch metal bonding will improve signal transmission speed by reducing RC delay. It is also expected to be commercialized in the future to increase the number of I/O terminals by applying it to hybrid bonding.