어플라이드머티어리얼즈(어플라이드)가 후공정 하이브리드 본딩 신규 장비 2종을 공개했다. 어플라이드는 신규 장비를 통해 하이브리드 본딩의 구조적 안정성 개선과 디싱 현상을 줄일 수 있다고 설명했다. 하이브리드 본딩은 솔더볼이나 범프가 아닌 구리(Cu) 연결을 통해 IO를 늘리는 기술이다.

어플라이드는 30일 성남 분당구 사옥에서 하이브리드 본딩 신기술 브리핑을 진행했다. 이날 소개한 장비는 인세프라(Insepra) 실리콘탄소질화물(SiCN) 증착 시스템과 카탈리스트 화학기계적연마(CMP) 솔루션이다. 

인세프라 SiCN 증착 시스템은 기존 사용되던 유전체(실리카, SIO2)가 아닌 SiCN을 증착하기 위해 개발됐다. SiCN은 4족 원소(C, Si)와 5족 원소(N)으로 구성돼 SIO2(O는 2족 원소) 대비 결합력이 강하다는 장점이 있다. 어플라이드는 SiCN 유전체가 SiO2 대비 40% 이상 결합력이 강하다고 강조했다.

결합은 SiO2와 동일하게 반데르발스 힘(van der Waals force)과 어닐링을 통해 진행된다. 반데르발스 힘은 가까운 거리에서 분자 간 발생하는 인력이나 척력을 뜻한다. 어플라이드는 SiCN 유전체 사용 시 결합력 증가 외에도 Cu 확산 방지 등의 장점이 있다고 전했다. SiO2 유전체 사용 시 Cu 확산 등의 제어 어려움이 있다.  

어플라이드는 인세프라 SiCN 증착 시스템 외에도 카탈리스트 CMP 솔루션도 선보였다. 해당 장비는 다이 표면 가공 시 발생하는 디싱을 제어하기 위한 장비다. CMP 공정은 다이와 웨이퍼 부착 전 유전체(SiCN) 및 Cu 표면을 평탄화하는 공정이다. 평탄화 과정 중 Cu 표면이 오목하게 파이는 디싱이 발생하는데, 이로 인해 Cu-Cu 결합 강도가 감소하는 문제가 생긴다. 카탈리스트 CMP 솔루션은 CMP 슬러리 온도를 조절해 디싱을 최소화한다.

박흥락 어플라이드 패키지 기술 총괄은 "두 신기술을 통해 하이브리드 본딩 수율을 높일 수 있을 것으로 기대한다"며 "향후에도 이종 접합을 위한 다양한 기술 개발에 힘쓰겠다"고 말했다.

한편, 어플라이드는 네덜란드 후공정 장비 기업 베시와 지난 2020년 10월부터 싱가포르에 엑설런스 센터(CoE)를 구축해 하이브리드 본딩 기술 공동 개발을 시작했다. 어플라이드와 베시의 하이브리드 본딩용 제품 포트폴리오를 살펴보면, 어플라이드는 유전체 증착 장비부터 플라즈마 장비, CMP 장비 등을 생산한다. 베시는 하이브리드 본딩용 다이 어태치 장비를 양산한다.

디일렉=노태민 기자 [email protected]
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