HBM 반도체 초고집적 하이브리드본딩 스택장비 기술 동향

• 영문명: Trends in Ultra-High Density Hybrid Bonding Stack Equipment Technology for High Bandwidth Memory (HBM) Semiconductors
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 저자명: 주승환(Seung-Hwan Joo) 이종수(Jong-Su Lee) 이명호(Myung-Ho Lee) 송일신(Il-Shin Song) 김영수(Young-Soo Kim) 편경록(Kyoung-Rok Pyun) 노승욱(Seung-Ouk Roh) 정구상(Goo-Sang Jung) 장병록(Byoung-Lok Jang)
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제32권 제1호, 13~28쪽, 전체 16쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.03.31

국문 초록

최근, 산업에서 하이브리드 본딩으로 전환하는 것이 이슈이다. 이는 die to die gap이 10 μm까지 줄어들 경우, 기존 언더필의 기술적 한계로인해 적용이 어렵고, 로직 다이의 열방출 등의 문제로 있어 HBM4 이후에는 하이브리드 본딩으로의 전환이 필수적이기 때문이다. 본 리뷰에서는 산업적 장비라는 측면에 맞춰 하이브리드 본딩의 전반적인 내용보다는 하이브리드 본더의 현황에 대해 자세히 살펴보았다. 하이브리드 본더는 종래의 BEOL 시스템과는 달리 극한 정밀도가 요구되는 최첨단 시스템으로, 10-4 rotation 정밀도 및 정밀 하중 컨트롤이 가능한 본드 헤드, 맞춤형 본딩 노즐, 나노급 위치정밀도 스테이지 및 오차보정 알고리즘, real time bidirectional optics, ISO-3 청정도의 환경제어(이물/ 온도) 등과 같이 반도체 전공정에나 적용되었던 핵심기술 개발이 요구된다. 또한, 본더의 성능을 파악하기 위해 HBM의 Alignment 방안, C-SAM에 의한 본딩 품질 테스트 방안 및 본딩 장비 전반적인 제작 방안에 대해 알아본다.

영문 초록

Recently, the transition to hybrid bonding has been an issue in the industry. This is because when the die to die gap is reduced to 10 μm, it is difficult to apply due to the technical limitations of conventional underfill, and it is essential to switch to hybrid bonding after HBM4 due to problems such as heat dissipation in logic die. In this review, we focus on the current status of hybrid bonders rather than the overall content of hybrid bonding as an industrial equipment. Unlike conventional BEOL systems, hybrid bonders are state-of-the-art systems that require extreme precision and require the development of core technologies that have been applied only to semiconductor majors, such as bondheads with 10-4 rotation precision and precise load control, nano-scale positioning accuracy stages and error correction algorithms, real-time bidirectional optics, and ISO-3 cleanliness environmental control (foreign matter/temperature). In addition, in order to understand the performance of the bonder, the alignment method of HBM, bonding quality test method by C-SAM, and bonding quality test method by bonding quality test by C-SAM, and the overall production of bonding equipment.

목차

1. 서 론

2. 하이브리드 본딩(hybrid bonding) 개요

3. 하이브리드 본딩 공정

4. 하이브리드 본딩 전체 장비

5. D2W 하이브리드 본더의 특징

6. 맞춤형 본딩 툴(bonding tool)

7. 본딩 Force

8. 본딩 정확도 측정

9. 본딩 후의 테스트 방법

10. HBM의 하이브리드 본딩의 적용

11. HBM의 비파괴 검사 방법

12. 결 론

약 어

감사의 글

References

키워드

Chiplet Heterogeneous integration Hybrid bonding High bandwidth memory (HBM)