新しい技術を導入する際に最初に頭に浮かぶのは、新しい故障メカニズムの副次的な影響によって、歩留まりが低下する可能性である。しかしながら、米SEMATECHの3次元インテグレーションのプロジェクト・マネージャであるSusan Vitkavage氏は、最近行った講演で、3次元インテグレーションによって歩留りを改善できる可能性があると述べ聴衆を驚かせた。その理由は、ウェーハtoウェーハ・ボンディングによって、メモリーのリペアが可能となり、自由度が増すことによるという。

　SEMATECH の第一目標の1つに、コストモデリングがある。特定部分の製造をモデリングするには、原料物質(基板)、マウンティング方向、ダイtoウェーハ・マウンティングまたはウェーハtoウェーハ・マウンティングのどちらが適切か、電気的ボンディングの成形方法、貫通Siビアを使用するか否かなどについて、いくつかの仮定を行わなければならない(図1)。「ダイ・toウェーハ・ボンディングではKGD(Known Good Die)を使用するため歩留まりが向上するが、300mmウェーハに小さなダイを乗せるため、選別して配置するという工程が絶えず必要になり、桁違いの費用がかかってしまう」とVitkavage 氏は述べた。

　同氏は、最後の金属レベルが、ボンドレイヤを形成するよう設計されていると仮定した、メタルボンディングを用いた低コストで低電力の部品の例を示した。ドナーウェーハは、先ダイシング(DBG：dice-before-grind)プロセスでダイシングしてから研磨して薄くし、分割した。ドナーウェーハは、裏返しにして、周囲にボンディングパッドが設けられているボトムウェーハにボンディングした。ダイの取り付け時間やKGDの歩留まりは変化に富んでいた。ダイの取り付け時間が長くなり(高精度の位置合わせまたはボンディングに時間がかかる)、しかもウェーハ1枚当たりのダイの数が多くなる(ダイが小さくなるまたは歩留まりの高い部品になる)ため、ウェーハレベルのコストは飛躍的に増加した。

　SEMATECHは、パッケージングの専門家、デバイス製造業者、および材料とツールの供給業者を集め、ツールの開発、測定学、プロトタイピング能力、熱モデリングなどの分野で、どの程度の努力が必要か調査した(図2)。12のカテゴリのうち11で、著しい努力または極めて重要な努力が必要であると考えている。別な言い方をすれば、まだまだ課題が山積しているのである。

　SEMATECHがこれまで行ってきたコストモデリングの結果によれば、ウェーハ to ウェーハ・ボンディングを行うと、全体的な歩留まりが下がるのが一般的である。ダイの面積が小さいほど歩留まり面で有利であるが、この問題は、不良品のダイを良品のダイにボンディングすることによって十分に克服でき、プロセスフローを単純化できる可能性がある。しかしながら、3次元内部接続によって修復可能性を改善できる可能性は、まだ立証されていないし、定量化もされていない。