웨이퍼 본딩(Wafer Bonding): MEMS·NEMS·마이크로일렉트로닉스 핵심 공정

웨이퍼 본딩(Wafer bonding)은 마이크로전자기계시스템(MEMS), 나노전자기계시스템(NEMS), 광전자/마이크로전자 소자 제작의 핵심 공정입니다. '웨이퍼'는 실리콘 등 반도체 소재의 얇은 슬라이스로 회로 등 전자 소자 제작의 기초가 됩니다. 본딩 공정에서 기계/전자 소자가 웨이퍼에 융합돼 완성 칩이 탄생합니다. 환경 의존적 공정으로 엄격히 제어된 조건에서만 수행 가능합니다.

성공적 본딩의 3대 필수 조건

1. 기판 표면 상태: 웨이퍼가 평탄·평활·청정해야 함
2. 본딩 소재 품질: 전기/기계 소재도 결함·불량 없어야 함
3. 공정 환경: 온도(본딩 방식별 정밀 설정), 압력·가압력(크랙·손상 없이 융합되도록 정밀 제어)

주요 본딩 기법

• 직접 본딩(Direct bonding): 중간층 없이 전자 소자와 기판 직접 결합
• 플라즈마 활성화 본딩(Plasma activated bonding): 친수성 표면(물에 끌리고 용해되는 소재)용 직접 본딩 변형
• 열압착 본딩(Thermocompression bonding): 두 금속을 열과 압력으로 '접착'하듯 결합
• 그 외: 접착 본딩(Adhesive), 반응 본딩(Reactive), 유리 프리트 본딩(Glass frit)

본딩 후 검사

배치 수율 일부를 떼어 파괴 시험(전단 강도)과 비파괴 시험(크랙·이상 유무)으로 공정 성공 여부 판정. 결함 없는 완제품 확보가 목적.

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