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Eine der Herausforderungen in der Stapel-Technik von Halbleiterchips ist nicht nur eine möglichst hohe Dichte in den Kontaktpunkten und die Präzision, mit der diese übereinander platziert werden müssen, sondern auch die thermische Belastung durch die notwendige Lötverbindung. Aktueller Stand der Technik ist das Hybrid Bonding, bei dem die Chips mit TSVs versehen und übereinander platziert werden.
Der Name "Hybrid" ergibt sich aus der Tatsache, dass es hier einerseits eine Dielektrische-Dielektrische-Verbindung (Dielectric-Dielectric Bond) und eine direkte Kupfer-Kupfer-Verbindung (Copper-to-Copper Bond) gibt. Die Dielektrische Kontaktfläche soll nur per "van der Waals"-Kräfte, also der Wechselwirkungen zwischen Atomen oder Molekülen, zueinander halten. Für die Kupfer-Verbindungen der zwei Chips wird einerseits Druck, aber auch eine gewisse Wärme angewendet (Thermokompressionsverfahren). Dies sind zusätzliche Schritte, die einerseits Zeit kosten und andererseits auch Stress auf das Material ausüben.
Prominentester Nutzer des Hybrid Bonding ist AMD für seine 3D-V-Cache-Technologie. Für andere Methoden einer Chipverbindung kommt eine klassische Lötverbindung zum Einsatz.
Forscher des Forschungsinstituts der Wissenschaften in Tokio haben auf der 75. IEEE Electronic Components and Technology Conference (ECTC) ihre Forschungsergebniss präsentiert. Ziel der Forschung ist die Entwicklung des sogenannten Bbcube (Bumpless Build Cube). Dabei handelt es sich um einen neuen Typ an gestapeltem DRAM. Neben der höheren Bandbreite und Effizienz gegenüber HBM sticht besonders die Fertigung hervor.
Statt des Hybrid Bonding, bzw. eines Thermokompressionsverfahrens wollen die Forscher einen DPAS300 genannten Klebstoff entwickelt haben, der ohne Haftvermittler auskommt. Statt bis zu 20 Minuten einen Druck auf die zu verbindenden Chips auszuüben, soll der Klebstoff die stabile Verbindung innerhalb von wenigen Millisekunden herstellen können. Auf ein Aufheizen kann gänzlich verzichtet werden.
Ob und in welcher Form der DPAS300-Klebstoff beim zukünftigen Stacking von Chips eine Rolle spielen wird, wird davon abhängig sein, inwieweit die Unternehmen, die das Packaging übernehmen, dies in ihren Fertigungsprozess einbinden können.
