• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.5
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• pp.479-486
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• 2007

Four point bending is used to study the dependences of bond strength of benzocyclobutene(BCB) bonded wafers and BCB thickness, the use of an adhesion promoter, and the materials being bonded. The bond strength depends linearly on BCB thickness, due to the thickness-dependent contribution of the plastic dissipation energy of the BCB and thickness independence of BCB yield strength. The bond strength increases by about a factor of two with an adhesion promoter for both $2.6{\mu}m$ and $0.4{\mu}m$ thick BCB, because of the formation of covalent bonds between adhesion promoter and the surface of the bonded materials. The bond strength at the interface between a silicon wafer with deposited oxide and BCB is about a factor of three higher than that at the interface between a glass wafer and BCB. This difference in bond strength is attributed to the difference in Si-O bond density at the interfaces. At the interfaces between plasma enhanced chemical vapor deposited (PECVD) oxide coated silicon wafers and BCB, and between thermally grown oxide on silicon wafers and BCB, 12~13 and $15{\sim}16bonds/nm^2$ need to be broken. This corresponds to the observed bond energies, $G_0s$, of 18 and $22J/m^2$, respectively. Maximum 7~8 Si-O $bonds/nm^2$ are needed to explain the $5J/m^2$ at the interfaces between glass wafers and BCB.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.382-383
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• 2006

본 연구에서는 열처리 본딩장비를 실제로 개발하여 Al/Sus와 Al/Al의 두 재료를 서로 본딩 하였다. 열처리 본딩 실험을 하기 위해서 열처리시에 온도분포를 정확히 파악하기 위해서 컴퓨터모의실험으로 같은 재료인 Al/Al과 서로 다른 재료인 Al/Sus의 온도분포를 나타내었다. 본딩된 두 가지의 sample들을 FESEM으로 접합부의 표면조직 상태를 측정하였고 인장력측정 장치로 bonding strength를 측정하였다. 접착제를 사용한 본딩 sample 보다는 더 본딩 결합력이 크다는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.3
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• pp.619-625
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• 2008

The effects of thermal cycling on residual stresses in both inorganic passivation/insulating layer that is deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and organic thin film that is used as a bonding adhesive are evaluated by 4 point bending method and wafer curvature method. $SiO_2/SiN_x$ and BCB (Benzocyclobutene) are used as inorganic and organic layers, respectively. A model about the effect of thermal cycling on residual stress and bond strength (Strain energy release rate), $G_c$, at the interface between inorganic thin film and organic adhesive is developed. In thermal cycling experiments conducted between $25^{\circ}C$ and either $350^{\circ}C$ or $400^{\circ}C$, $G_c$ at the interface between BCB and PECVD $ SiN_x $ decreases after the first cycle. This trend in $G_c$ agreed well with the prediction based on our model that the increase in residual tensile stress within the $SiN_x$ layer after thermal cycling leads to the decrease in $G_c$. This result is compared with that obtained for the interface between BCB and PECVD $SiO_2$, where the relaxation in residual compressive stress within the $SiO_2$ induces an increase in $G_c$. These opposite trends in $G_cs$ of the structures including either PECVD $ SiN_x $ or PECVD $SiO_2$ are caused by reactions in the hydrogen-bonded chemical structure of the PECVD layers, followed by desorption of water.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.2
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• pp.389-396
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• 2008

The effect of thermal cycling on bond strength and residual stress at the interface between benzocyclobutene (BCB) and plasma enhanced chemical vapor deposited (PECVD) silicon dioxide ($SiO_2$) coated silicon wafers were evaluated by four point bending and wafer curvature techniques. Wafers were bonded using a pre-established baseline process. Thermal cycling was done between room temperature and a maximum peak temperature. In thermal cycling performed with 350 and $400^{\circ}C$ peak temperature, the bond strength increased substantially during the first thermal cycle. The increase in bond strength is attributed to the relaxation in residual stress by the condensation reaction of the PECVD $SiO_2$: this relaxation leads to increases in deformation energy due to residual stress and bond strength.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.5
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• pp.466-472
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• 2007

A technology platform for wafer-level three-dimensional integration circuits (3D-ICs) is presented, and that uses wafer bonding with low-k polymeric adhesives and Cu damascene inter-wafer interconnects. In this work, one of such technical platforms is explained and characterized using a test vehicle of inter-wafer 3D via-chain structures. Electrical and mechanical characterizations of the structure are performed using continuously connected 3D via-chains. Evaluation results of the wafer bonding, which is a necessary process for stacking the wafers and uses low-k dielectrics as polymeric adhesive, are also presented through the wafer bonding between a glass wafer and a silicon wafer. After wafer bonding, three evaluations are conducted; (1) the fraction of bonded area is measured through the optical inspection, (2) the qualitative bond strength test to inspect the separation of the bonded wafers is taken by a razor blade, and (3) the quantitative bond strength is measured by a four point bending. To date, benzocyclobutene (BCB), $Flare^{TM}$, methylsilsesquioxane (MSSQ) and parylene-N were considered as bonding adhesives. Of the candidates, BCB and $Flare^{TM}$ were determined as adhesives after screening tests. By comparing BCB and $Flare^{TM}$, it was deduced that BCB is better as a baseline adhesive. It was because although wafer pairs bonded using $Flare^{TM}$ has a higher bond strength than those using BCB, wafer pairs bonded using BCB is still higher than that at the interface between Cu and porous low-k interlevel dielectrics (ILD), indicating almost 100% of bonded area routinely.

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2012.06a
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• pp.223-223
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• 2012

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.28 no.4
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• pp.109-114
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• 2021

We investigated the effects of atmospheric hydrogen plasma treatment on Cu-Cu direct bonding. Hydrogen plasma was effective in reducing the surface oxide layer of Cu thin film, which was confirmed by GIXRD analysis. It was observed that larger plasma input power and longer treatment time were effective in terms of reduction and surface roughness. The interfacial adhesion energy was measured by DCB test and it was observed to decrease as the bonding temperature decreased, resulting in bonding failure at bonding temperature of 200℃. In case of wet treatment, strong Cu-Cu bonding was observed above bonding temperature of 250℃.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.80.1-80.1
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• 2012

표면에너지 (surface free energy, SFE)는 클래팅, 페인팅, 접합 기술에서 매우 중요한 요인이다. 그 이유는 표면에너지가 복합재료에서 결합특성의 척도이기 때문이다. 비록, 고체에서 표면에너지는 test inks의 의미로 간주될 수 있지만, 그것은 표면에너지의 정확한 측정을 위한 편리한 방법이 아니다. 우리는 기판의 표면에너지를 평평한 고체기판에 액체를 떨어뜨려 생긴 접촉각을 사용하여 측정하였고, 고체 기판에서 표면에너지의 플라즈마 표면처리의 영향에 대해 조사하였다. 증류수와 디오도메탄을 접촉각 측정 용액으로 사용하였고, Soda-lime glass와 Si wafer에서 신뢰성 있는 표면에너지 값을 얻을 수 있었다. 플라즈마 표면처리를 12초간 진행하였을 때 glass와 Si wafer에서 최대의 표면에너지 값인 74 $mJ/m^2$을 얻을 수 있었고 플라즈마 표면처리가 표면에너지에 미치는 영향은 두 기판 모두에서 약 300분 가량 지속되었다. 12초 이상의 플라즈마 표면처리를 통해 증가된 표면에너지는 스퍼터를 통해 증착한 크롬 박막과 기판 사이의 본딩력을 강하게 하였다. 실험의 신뢰성을 위해 기판에 미세 박막을 증착하여 박막의 핵이 생성될 때의 접촉각을 플라즈마 표면처리 전후와 비교하였다. 이 결과로부터 플라즈마 표면처리는 재료의 코팅과 페인팅 공정에서 재현성을 부여해주는 매우 효율적이고 중요한 방법이라 결론지을 수 있다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.9 no.1
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• pp.109-122
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• 1994

소자가 고속, 고주파화 되고 ASIC 칩의 개발이 가속화되면서 패키징과 interconnection 의 중요성이 더욱 증대되고 있다. 소자의 성능에 가장 직접적인 영향을 주는 것이 1차 패키징인데 현재 가장 많이 실행되고 있는 것이 wire 등에 의한 본딩 방법이었다. 이러한 기존의 방법은 소자의 고속화와 입출력 숫자의 증가에 따라 점차 그 한계를 보이고 있는데 이에 대한 방안으로는 플립칩 본딩 방식에 의한 패키징을 들 수 있다. 약 20여년 전에 IBM 에서 개발된 이래 많은 발전을 거듭한 이 기술은 최근 기본 기술에 대한 특허권의 소멸과 함께 많은 응용 분야에서 개발이 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 고에서는 향후의 가장 유력한 패키징 기술로 인정되고 있는 플립칩 본딩 기술의 특징과 제조 관련 사항을 정리함과 동시에 응용 분야, 특히, OEIC(Optoelectronics Integrated Circuit) 분야에서의 이용 및 개발 현황을 분석, 소개함으로써 이 새로운 패키징 기술에 대한 인식을 제고하고자 한다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.28 no.5
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• pp.100-110
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• 2013

플립 칩 본딩 기술은 1960년대에 개발된 기술이지만 가격 경쟁력, 경박단소(輕薄短小)의 부품 구현, 뛰어난 전기적 특성으로 인해 최근에 와서 다시금 주목 받고 있고, 관련 시장이 지속적으로 성장하고 있는 분야이다. 기술 응용 분야로는 스마트 폰, 타블렛 PC 등 개인 휴대 단말기에서 고성능 서버, 게임 컨트롤로 등 다양한 제품을 아우르고 있다. 미세 피치의 경우 관련 시장이 2018년까지 연평균 35%의 폭발적인 성장을 보일 것으로 예측되고 있다. 따라서, 국내외 기업, 연구소, 학계 등에서 활발한 연구 활동이 진행되고 있다. 본고에서는 플립 칩 본딩 기술의 세부 기술을 살펴보며 동시에 피치에 따라 각 세부 기술에 있어 최근에 개발되고 있는 기술 동향을 논의하고자 한다.