ハイブリッドボンディングはバンプ不要でCu電極を直接接合する先端パッケージング技術。接続ピッチ1〜10μmとフリップチップの1/10以下の高密度を実現。HBM積層・TSMC SoIC・Sony CMOSイメージセンサーに採用。EV Group・SUSS MicroTecが主要装置メーカー。Cu-Cu接合の仕組みとフリップチップとの違いをわかりやすく解説。
ハイブリッドボンディング（Hybrid Bonding）とは、半導体チップやウェーハを接合する際に、銅（Cu）の金属パッドと酸化シリコン（SiO₂）誘電体を同時に直接接合する技術であり、バンプ（はんだ突起）を使用しない超微細ピッチの三次元積層を実現する先進パッケージング技術である。バンプレス接合により電極ピッチを1μm以下まで微細化でき、高密度・低遅延・低消費電力の垂直積層を可能にする。
ハイブリッドボンディングのプロセスは、①表面活性化（プラズマ処理またはSAB：Surface Activated Bonding）、②室温での仮接合（dielectric bonding）、③アニール（150〜400℃）によるCuパッドの熱膨張差を利用した金属接合の完成、というステップで構成される。接合界面の平坦性はサブナノメートルレベルが要求され、CMP精度と洗浄工程の品質が直接接合の歩留まりを左右する。
ハイブリッドボンディングはHBM（High Bandwidth Memory）の次世代スタッキング技術として注目を集めている。現行HBMはマイクロバンプ接合（ピッチ55μm程度）を使用しているが、HBM4世代以降はハイブリッドボンディングによる9μmピッチ以下の接合への移行が検討されている。TSMCのSoIC（System on Integrated Chips）やSamsungのX-Cubeはハイブリッドボンディングを活用した3D積層製品である。
ウェーハ対ウェーハ（W2W）、ダイ対ウェーハ（D2W）、ダイ対ダイ（D2D）の各ボンディング形式があり、製品の特性に応じて使い分けられる。W2Wは高スループットだがダイサイズの一致が必要で歩留まり最適化が困難。D2Wは既知良品ダイ（KGD）のみを選別して接合できるため実用的だが、アライメント精度と生産性のバランスが課題となる。
EV Group（EVG）やACSESSなどのウェーハボンディング装置メーカー、ASMPTなどのダイボンディング装置メーカーがハイブリッドボンディング対応の製品を展開している。接合後の検査（ボンディング界面の評価）には超音波顕微鏡やX線CTが使用される。2025〜2030年にかけてAIチップとメモリの3D統合に向けた主要技術として急速に普及が進んでいる。