웨이퍼 본딩

Wafer Bonding

두 장 이상의 웨이퍼를 접합해 하나의 적층 구조나 복합 기판을 만드는 공정이다. 반도체 소자와 회로를 수직으로 집적하거나, 웨이퍼를 가공하는 동안 지지 기판에 붙이는 데 쓰인다. 웨이퍼 전체를 맞붙이는 웨이퍼 대 웨이퍼(W2W) 방식과, 잘라낸 개별 칩(다이)을 웨이퍼에 붙이는 다이 대 웨이퍼(D2W) 방식이 있다.

접합 방식에는 직접 접합, 접착제를 이용한 접합, 금속과 절연막을 함께 접합하는 하이브리드 본딩 등이 있다. 하이브리드 본딩은 구리 배선과 절연막을 직접 접합해 범프 없이 미세한 전기적 연결을 만들며, W2W와 D2W 모두에 적용할 수 있다.

메모리 분야에서는 3D 낸드의 셀 어레이와 주변회로 웨이퍼를 각각 만든 뒤 접합하는 데 쓰인다. 차세대 D램에서도 셀과 주변회로를 별도로 최적화해 접합하는 방안이 연구되고 있다. 다만 웨이퍼 본딩으로 두 구조를 접합하는 것과 메모리 셀 자체를 여러 층 쌓는 것은 서로 다른 개념이다. 이미지센서, 메모리·로직 집적, 첨단 패키징에도 활용된다.

접합 품질을 확보하려면 표면의 청정도와 평탄도, 정렬 정확도를 관리해야 하며, 웨이퍼 변형과 접합 불량에 따른 수율 저하도 해결 과제다.