Cu-Cu 열압착 웨이퍼 접합부의 계면접합강도에 미치는 N2+H2 분위기 열처리의 영향
Effect of N2+H2 Forming Gas Annealing on the Interfacial Bonding Strength of Cu-Cu thermo-compression Bonded Interfaces
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초록
3차원 소자 집적을 위한 저온접합 공정 개발을 위해 Cu-Cu 열 압착 접합을 300℃에서 30분간 실시하고 N2+H2, N2 분위기에서 전·후속 열처리 효과에 따른 정량적인 계면접착에너지를 4점굽힘시험법을 통해 평가하였다. 전 열처리 는 100, 200℃의 N2+H2 가스 분위기에서 각각 15분간 처리하였고, 계면접착에너지는 2.58, 2.41, 2.79 J/㎡로 전 열처리 전·후에 따른 변화가 없었다. 하지만 250, 300℃의 N2 분위기에서 1시간씩 후속 열처리 결과 2.79, 8.87, 12.17 J/㎡으 로 Cu 접합부의 계면접착에너지가 3배 이상 향상된 결과를 얻을 수 있었다.
Abstract
Cu-Cu thermo-compression bonding process was successfully developed as functions of the N2+H2 forming gas annealing conditions before and after bonding step in order to find the low temperature bonding conditions of 3-D integrated technology where the quantitative interfacial adhesion energy was measured by 4-point bending test. While the pre-annealing with N2+H2 gas below 200℃ is not effective to improve the interfacial adhesion energy at bonding temperature of 300℃, the interfacial adhesion energy increased over 3 times due to post-annealing over 250℃ after bonding at 300℃, which is ascribed to the effective removal of native surface oxide after post-annealing treatment.
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