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자료유형
학술저널
저자정보
김재원 (안동대학교 신소재공학부) 정명혁 (안동대학교 신소재공학부) 장은정 (안동대학교 신소재공학부) 박성철 (안동대학교 신소재공학부) 김성동 (서울산업대학교 기계설계자동화공학부 및 서울테크노파크) 박영배 (안동대학교 신소재공학부)
저널정보
한국재료학회 한국재료학회지 한국재료학회지 제20권 제6호
발행연도
2010.1
수록면
319 - 325 (7page)

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3-D IC integration enables the smallest form factor and highest performance due to the shortest and most plentiful interconnects between chips. Direct metal bonding has several advantages over the solder-based bonding, including lower electrical resistivity, better electromigration resistance and more reduced interconnect RC delay, while high process temperature is one of the major bottlenecks of metal direct bonding because it can negatively influence device reliability and manufacturing yield. We performed quantitative analyses of the interfacial properties of Al-Al bonds with varying process parameters, bonding temperature, bonding time, and bonding environment. A 4-point bending method was used to measure the interfacial adhesion energy. The quantitative interfacial adhesion energy measured by a 4-point bending test shows 1.33, 2.25, and $6.44\;J/m^2$ for 400, 450, and $500^{\circ}C$, respectively, in a $N_2$ atmosphere. Increasing the bonding time from 1 to 4 hrs enhanced the interfacial fracture toughness while the effects of forming gas were negligible, which were correlated to the bonding interface analysis results. XPS depth analysis results on the delaminated interfaces showed that the relative area fraction of aluminum oxide to the pure aluminum phase near the bonding surfaces match well the variations of interfacial adhesion energies with bonding process conditions.
#adhesion #Al-Al bond #4-point bending test #bonding temperature #3-D IC integration

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