하이브리드 본딩과 마이크로 범프의 차이: 피치·접속 밀도·평탄도 비교
둘 다 칩과 칩, 또는 칩과 웨이퍼를 다수의 단자로 수직 연결하는 기술입니다. 마이크로 범프는 구리 기둥 끝 등에 붙인 작은 솔더를 녹여 접합하므로, 솔더가 삐져나와 이웃과 연결되지 않도록 간격이 필요하며 피치는 수십 µm가 기준입니다. 하이브리드 본딩은 솔더를 사용하지 않고 평평하게 연마한 구리 전극과 절연막의 면끼리 직접 접합하므로, 피치를 10 µm 미만으로 할 수 있어 접속 밀도를 자릿수가 다르게 높일 수 있습니다. 그 대신 접합면에는 나노미터 수준의 평탄도와 청정도가 요구됩니다.
| 비교 항목 | 하이브리드 본딩 | 마이크로 범프 |
|---|---|---|
| 접합 방법 | 구리 전극끼리와 절연막끼리를 면으로 직접 접합함 | 구리 기둥 등에 붙인 솔더 범프를 가열해 접합함 |
| 솔더 | 사용하지 않음 | 사용함 |
| 접속 피치 기준 | 10 µm 미만. 수 µm까지 좁힐 수 있음 | 수십 µm. 좁아도 약 20 µm 정도 |
| 접속 밀도(1 mm²당) | 약 1만(10 µm 피치)~십수만(3 µm 피치) | 수백(40 µm 피치)~수천(20 µm 피치) |
| 표면 평탄도·청정도 | 나노미터 수준의 평탄도가 필요. 작은 파티클로도 접합되지 않는 보이드가 생김 | 솔더가 높이 편차를 흡수하므로 그다지 엄격하지 않음 |
| 칩 사이 | 틈이 없어 언더필이 불필요 | 틈이 생기므로 언더필이나 수지 필름으로 메움 |
| 주요 공정 | CMP로 평탄화 → 세정·플라즈마로 활성화 → 정렬 후 접합 → 어닐(대표적으로 수백 ℃)로 구리끼리 접합 | 도금으로 범프 형성 → 정렬 → 열압착(TCB)이나 리플로로 접합 → 언더필 |
| 접합 단위 | 웨이퍼 대 웨이퍼, 또는 칩 대 웨이퍼 | 칩 단위(칩 대 웨이퍼, 칩 대 칩)가 중심 |
| 전기 특성 | 접합부가 매우 짧고 기생 용량이 작음. 1비트 전송에 필요한 에너지가 작음 | 범프만큼 기생 용량이 커서 하이브리드 본딩보다 불리함 |
| 주요 용도 | 적층형 이미지 센서, 프로세서 위에 캐시용 SRAM 적층 등 | HBM의 DRAM 적층, 인터포저 위 칩의 접속 등 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.