3차원 소자 집적을 위한 저온접합 공정 개발을 위해 Cu-Cu 열 압착 접합을 $300^{circ}C$에서 30분간 실시하고 $N_2+H_2$, $N_2$분위기에서 전 후속 열처리 효과에 따른 정량적인 계면접착에너지를 4점굽힘시험법을 통해 평가하였다. 전 열처리는 100, $200^{circ}C$의 $N_2+H_2$ 가스 분위기에서 각각 15분간 처리하였고, 계면접착에너지는 2.58, 2.41, 2.79 $J/m^2$로 전 열처리 전 후에 따른 변화가 없었다. 하지만 250, $300^{circ}C$의 $N_2$ 분위기에서 1시간씩 후속 열처리 결과 2.79, 8.87, 12.17 $J/m^2$으로 Cu 접합부의 계면접착에너지가 3배 이상 향상된 결과를 얻을 수 있었다.
Cu-Cu thermo-compression bonding process was successfully developed as functions of the $N_2+H_2$ forming gas annealing conditions before and after bonding step in order to find the low temperature bonding conditions of 3-D integrated technology where the quantitative interfacial adhesion energy was measured by 4-point bending test. While the pre-annealing with $N_2+H_2$ gas below $200^{circ}C$ is not effective to improve the interfacial adhesion energy at bonding temperature of $300^{circ}C$, the interfacial adhesion energy increased over 3 times due to post-annealing over $250^{circ}C$ after bonding at $300^{circ}C$, which is ascribed to the effective removal of native surface oxide after post-annealing treatment.
