• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권2호
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• pp.112-117
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• 2008

3D MEMS 소자 또는 적층형 패키지에 응용하기 위해서 실리콘 관통 비아를 이용한 새로운 수직 접속 방법을 제안하고 그 실효성을 증명하기 위해 제작하였다. 제안된 실리콘 관통 비아는 기존의 관통 비아에서 도전 물질로 사용되던 구리대신 실리콘을 적용하였다. 그 결과 열팽창 계수 차이에 의한 열응력 줄일 수 있어 높은 온도에서 이루어지는 MEMS 공정과 병행 가능하게 되었다. $30{\mu}m$ 두께의 실리콘 기판 2층이 적층되었으며 $40{\mu}m$와 $50{\mu}m$의 간격을 가지는 관통 비아 배열을 제작하였다. 관통 비아의 전기적 특성을 측정하고 분석하였다. 측정된 저항 값은 $169.9\Omega$이었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.343-343
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• 2015

고종횡비의 실리콘 관통전극(TSV)은 반도체 3차원 적층을 실현하기 위한 핵심적인 기술이다. TSV의 충전은 주로 전해도금을 이용하는데 무결함 충전을 위해서 도금액에 몇 가지 첨가제(억제제, 가속제, 평탄제)가 포함된다. 본 연구에서는 첨가제 유무 따른 비아 충전 양상 및 무결함 충전에 대한 연구를 진행하였다. 비아 충전 공정을 위해서 직경 10 um, 깊이 50 um의 TSV가 패터닝된 웨이퍼를 준비하였으며 도금 후 단면을 관찰하여 도금의 양상을 비교하였다. 도금액에 첨가제가 포함되지 않는 조건, 억제제와 가속제만 포함된 조건, 세 가지 첨가제가 모두 포함된 조건으로 비아 충전을 실행하였으며 최종적으로 무결함 충전이 되는 첨가제 조건을 찾을 수 있었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권12호
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• pp.32-40
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• 2009

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.123-123
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• 2012

최근 연구되고 있는 TSV(Through Silicon Via) 기술은 Si 웨이퍼 상에 직접 전기적 연결 통로인 관통홀을 형성하는 방법으로 칩간 연결거리를 최소화 할 수 있으며, 부피의 감소, 연결부 단축에 따른 빠른 신호 전달을 가능하게 한다. 이러한 TSV 기술은 최근의 초경량화와 고집적화로 대표되는 전자제품의 요구를 만족시킬 수 있는 차세대 실장법으로 기대를 모으고 있다. 한편, 납땜 재료의 주 원료인 주석은 주로 반도체 소자의 제조, 반도체 칩과 기판의 접합 및 플립 칩 (Flip Chip) 제조시의 범프 형성 등 반도체용 배선재료에 널리 사용되고 있다. 최근에는 납의 유해성 때문에 대부분의 전자제품은 무연솔더를 이용하여 제조되고 있지만, 주석을 이용한 반도체 소자가 고밀도화, 고 용량화 및 미세피치(Fine Pitch)화 되고 있기 때문에, 반도체 칩의 근방에 배치된 주석으로부터 많은 알파 방사선이 방출되어 메모리 셀의 정보를 유실시키는 소프트 에러 (Soft Error)가 발생되는 위험이 많아지고 있다. 이로 인해, 반도체 소자 및 납땜 재료의 주 원료인 주석의 고순도화가 요구되고 있으며, 특히 알파 방사선의 방출이 낮은 로우알파솔더 (Low Alpha Solder)가 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구는 4인치 실리콘 웨이퍼상에 직경 $60{\mu}m$, 깊이 $120{\mu}m$의 비아홀을 형성하고, 비아 홀 내에 기능 박막증착 및 전해도금을 이용하여 전도성 물질인 Cu를 충전한 후 직경 $80{\mu}m$의 로우알파 Sn-1.0Ag-0.5Cu 솔더를 접합 한 후, 접합부 신뢰성 평가를 수행을 위해 고속 전단시험을 실시하였다. 비아 홀 내 미세구조와 범프의 형상 및 전단시험 후 파괴모드의 분석은 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 관찰하였다. 연구 결과 비아의 입구 막힘이나 보이드(Void)와 같은 결함 없이 Cu를 충전하였으며, 고속전단의 경우는 전단 속도가 증가할수록 취성파괴가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구를 통하여 전해도금을 이용한 비아 홀 내 Cu의 고속 충전 및 로우알파 솔더 볼의 범프 형성이 가능하였으며, 이로 인한 전자제품의 소프트에러의 감소가 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권4호
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• pp.91-96
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• 2014

TSV기술은 실리콘 칩에 관통 홀(through silicon via)을 형성하고, 비아 내부에 전도성 금속으로 채워 수직으로 쌓아 올려 칩의 집적도를 향상시키는 3차원 패키징 기술로서, 와이어 본딩(wire bonding)방식으로 접속하는 기존의 방식에 비해 배선의 거리를 크게 단축시킬 수 있다. 이를 통해 빠른 처리 속도, 낮은 소비전력, 높은 소자밀도를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 웨이퍼 레벨에서의 TSV 충전 경향을 조사하기 위하여, 실리콘의 칩 레벨에서부터 4" 웨이퍼까지 전해 도금법을 이용하여 Cu를 충전하였다. Cu 충전을 위한 도금액은 CuSO4 5H2O, H2SO4 와 소량의 첨가제로 구성하였다. 양극은 Pt를 사용하였으며, 음극은 $0.5{\times}0.5 cm^2{\sim}5{\times}5cm^2$ 실리콘 칩과 4" 실리콘 wafer를 사용하였다. 실험 결과, $0.5{\times}0.5cm^2$ 실리콘 칩을 이용하여 양극과 음극과의 거리에 따라 충전률을 비교하여 전극간 거리가 4 cm일 때 충전률이 가장 양호하였다. $5{\times}5cm^2$ 실리콘 칩의 경우, 전류 공급위치로부터 0~0.5 cm 거리에 위치한 TSV의 경우 100%의 Cu충전률을 보였고, 4.5~5 cm 거리에 위치한 TSV의 경우 충전률이 약 95%로 비아의 입구 부분이 완전히 충전되지 않는 경향을 보였다. 전극에서 멀리 떨어져있는 TSV에서 Cu 충전률이 감소하였으며, 안정된 충전을 위하여 전류를 인가하는 시간을 2 hrs에서 2.5 hrs로 증가시켜 4" 웨이퍼에서 양호한 TSV 충전을 할 수 있었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권10호
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• pp.857-863
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• 2014

In this work, we introduce various bonding technologies for 3D package and suggest Insert-Bump bonding (ISB) process newly to stack multi-layer chips successively. Microstructure of Insert-Bump bonding (ISB) specimens is investigated with respect to bonding parameters. Through experiments, we study on find optimal bonding conditions such as bonding temperature and bonding pressure and also evaluate in the case of fluxing and no-fluxing condition. Although no-fluxing bonding process is applied to ISB bonding process, good bonding interface at $270^{\circ}C$ is formed due to the effect of oxide layer breakage.