Imec en EV Group hebben wafer-to-wafer hybrid bonding gedemonstreerd met een pitch van 200 nanometer tussen de koperen interconnectpads. De resultaten werden vorige week gepresenteerd op ECTC 2026. Het procedé is geschikt om logic op logic te stapelen, alsook memory op logic.
Het Leuvense onderzoekscentrum meldt dat het een post-bond overlay van minder dan 40 nanometer tussen koperen pads wist te behalen voor alle dies op een 300-millimeterwafer. Ter vergelijking: vorig jaar rapporteerde Imec wafer-to-wafer hybrid bonding met een pitch van 300 nanometer en een overlayfout van minder dan 25 nanometer voor 95 procent van de dies. Toen stelde het instituut al dat verdere opschaling naar een pitch van 250 nanometer haalbaar was.
Een kleinere interconnectpitch maakt het mogelijk meer verticale verbindingen tussen gestapelde chips aan te leggen. Dat verhoogt de bandbreedte en verlaagt de latency. Naarmate de pitch verder afneemt, worden de eisen aan de uitlijning van de twee te verbinden koperpads echter strenger. In het algemeen moet de nauwkeurigheid van het bondingproces ongeveer een kwart van de pitch bedragen.
‘Deze doorbraak in fine-pitch hybrid bonding is bereikt door alle kritieke elementen in Imecs hybrid bonding-proces te optimaliseren’, zegt Zsolt Tokei, Imec-fellow en programmadirecteur voor 3D-systeemintegratie. Volgens hem omvatten die verbeteringen onder meer het gebruik van SiCN als diëlektrisch materiaal en een chemisch-mechanische polijststap voorafgaand aan het bondingproces.
Die polijststap werd geoptimaliseerd om uiterst vlakke diëlektrische oppervlakken te creëren, met daarin koperpads slechts enkele nanometers verzonken. De hoge overlaynauwkeurigheid, mogelijk gemaakt door de waferbondingapparatuur van EVG, werd daarnaast ondersteund door een verbeterd ontwerp van de koperpads en correcties in de lithografie voorafgaand aan het bondingproces.
