• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권3호
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• pp.63-66
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• 2014

본 연구에서는 3차원 적층 집적회로 구조에서 Cu TSV를 활용한 열관리 가능성에 대해 살펴보았다. Cu TSV가 있는 실리콘 웨이퍼와 일반 실리콘 웨이퍼 후면부를 점열원을 이용하여 가열한 후 전면부의 온도 변화를 적외선 현미경을 이용하여 관찰하였다. 일반 실리콘 웨이퍼의 경우 두께가 얇아지면서 국부적인 고온영역이 관찰됨으로서 적층 구조에서 층간 열문제의 가능성을 확인할 수 있었다. TSV 웨이퍼의 경우 일반 실리콘 웨이퍼보다 넓은 영역의 고온 분포를 나타내었으며, 이는 Cu TSV를 통한 우선적인 열전달로 인한 것으로 적층 구조에서 Cu TSV를 이용한 효과적인 열관리의 가능성을 나타낸다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제17권4호
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• pp.86-90
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• 2018

Standards related to express the non-flatness of a wafer are reviewed and discussed, for example, bow, warp, and sori. Novel wafer warpage measurement method is proposed for 3D stacked IC application. The new way measures heat transfer from a heater to a wafer, which is a function of the contact area between these two surfaces and in turn, this contact area depends on the wafer warpage. Measurement options such as heating from room temperature and cooling from high temperature were experimentally examined. The heating method was found to be sensitive to environmental conditions. The cooling technique showed more robust and repeatable results and the further investigation for the optimal cooling condition is underway.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권1호
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• pp.7-13
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• 2013

3D 적층 IC 개발을 위한 본딩 기술의 현황에 대해 알아보았다. 실리콘 웨이퍼를 본딩하여 적층한 후 배선 공정을 진행하는 wafer direct bonding 기술보다는 배선 및 금속 범프를 먼저 형성한 후 금속 본딩을 통해 웨이퍼를 적층하는 공정이 주로 연구되고 있다. 일반적인 Cu 열압착 본딩 방식은 높은 온도와 압력을 필요로 하기 때문에 공정온도와 압력을 낮추기 위한 연구가 많이 진행되고 있으며, 그 가운데서 Ar 빔을 조사하여 표면을 활성화 시키는 SAB 방식과 실리콘 산화층과 Cu를 동시에 본딩하는 DBI 방식이 큰 주목을 받고 있다. 국내에서는 Cu 열압착 방식을 이용한 웨이퍼 레벨 적층 기술이 현재 개발 중에 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권2호
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• pp.5-9
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• 2015

3차원 적층 반도체에서의 열관리를 위한 연구 동향에 대해서 살펴보았다. 적층 구조는 평면구조와 달리 단위 패키지당 발열량 증가, 단위 바닥면적당 전력 소비량 증가, 이웃 칩의 영향으로 과열 가능성의 증가, 냉각구조 추가의 어려움, 국부 열원의 발달 등으로 발열 문제가 매우 심각해질 수 있으며, 특히 국부 열원은 적층을 위해 칩 두께가 얇아짐으로 더욱 심화되고 있어 이를 고려한 발열관리가 필요하다. 구리 TSV는 높은 열전도도를 이용하여 열원의 열을 효과적으로 주변으로 배출하는 역할을 하며 범프 및 gap 충진 재료, 적층 순서와 함께 적층 반도체의 열확산에 큰 영향을 미친다. 이는 실험으로나 수치해석으로 확인되고 있으며, 향후 적층 구조의 각 구성 요소들의 열 특성을 반영한 회로 설계가 이루어질 것으로 예상된다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제12권2호
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• pp.139-149
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• 2012

A 3D stacked IC is made by multiple dies (possibly) with heterogeneous process technologies. Therefore, die-to-die variation in 2D chips renders on-package variation (OPV) in a 3D chip. In spite of the different variation effect in 3D chips, generally, 3D die stacking can produce high yield due to the smaller individual die area and the averaging effect of variation on data path. However, 3D clock network can experience unintended huge clock skew due to the different clock propagation routes on multiple stacked dies. In this paper, we analyze the on-package variation effect on 3D clock networks and show the necessity of a post silicon management method such as body biasing technique for the OPV induced 3D clock skew control in 3D stacked IC designs. Then, we present a parametric yield improvement method to mitigate the OPV induced 3D clock skew.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제14권1호
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• pp.40-44
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• 2016

The device coupling between the stacked top/bottom field-effect transistors (FETs) in two types of monolithic 3D inverter (M3INV) with/without a metal layer in the bottom tier is investigated, and then the regime of the thickness T_ILD and dielectric constant ε_r of the inter-layer distance (ILD), the doping concentration N_d (N_a), and length L_g of the channel, and the side-wall length L_SW where the stacked FETs are coupled are studied. When N_d (N_a) < 10¹⁶ cm^-3 and L_SW < 20 nm, the threshold voltage shift of the top FET varies almost constantly by the gate voltage of the bottom FET, but when N_d (N_a) > 10¹⁶ cm^-3 or L_SW > 20 nm, the shift decreases and increases, respectively. M3INVs with T_ILD ≥ 50 nm and ε_r ≤ 3.9 can neglect the interaction between the stacked FETs, but when T_ILD or ε_r do not meet the above conditions, the interaction must be taken into consideration.

• 전자공학회논문지
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• 제50권1호
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• pp.131-136
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• 2013

칩 적층기술의 발달로 TSV(Through Silicon Via) 기반 3D IC가 개발되었다. 3D IC의 높은 신뢰성과 수율을 얻기 위해서는 pre-bond 와 post-bond 수준에서 다양한 TSV 테스트가 필수적이다. 본 논문에서는 pre-bond 다이의 TSV 연결부에서 발생하는 미세한 고장과 post-bond 적층된 3D IC의 TSV 연결선에서 발생하는 다양한 고장을 테스트할 수 있는 설계기술을 소개한다. IEEE 1500 표준 기반의 래퍼셀을 보완하여 TSV 기반 3D IC pre-bond 및 post-bond의 at speed test를 통하여 known-good-die와 무결점의 3D IC를 제작하고자 한다.

• ETRI Journal
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• 제34권5호
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• pp.706-712
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• 2012

In previous work, novel maskless bumping and no-flow underfill technologies for three-dimensional (3D) integrated circuit (IC) integration were developed. The bumping material, solder bump maker (SBM) composed of resin and solder powder, is designed to form low-volume solder bumps on a through silicon via (TSV) chip for the 3D IC integration through the conventional reflow process. To obtain the optimized volume of solder bumps using the SBM, the effect of the volumetric mixing ratio of resin and solder powder is studied in this paper. A no-flow underfill material named "fluxing underfill" is proposed for a simplified stacking process for the 3D IC integration. It can remove the oxide layer on solder bumps like flux and play a role of an underfill after the stacking process. The bumping process and the stacking process using the SBM and the fluxing underfill, respectively, for the TSV chips are carefully designed so that two-tier stacked TSV chips are sucessfully stacked.

• 한국재료학회지
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• 제17권7호
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• pp.347-351
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• 2007

Vertical interconnect technology called 3D stacking has been a major focus of the next generation of IC industries. 3D stacked devices in the vertical dimension give several important advantages over conventional two-dimensional scaling. The most eminent advantage is its performance improvement. Vertical device stacking enhances a performance such as inter-die bandwidth improvements, RC delay mitigation and geometrical routing and placement advantages. At present memory stacking options are of great interest to many industries and research institutes. However, these options are more focused on a form factor reduction rather than the high performance improvements. In order to improve a stacked device performance significantly vertical interconnect technology with wafer level stacking needs to be much more progressed with reduction in inter-wafer pitch and increases in the number of stacked layers. Even though 3D wafer level stacking technology offers many opportunities both in the short term and long term, the full performance benefits of 3D wafer level stacking require technological developments beyond simply the wafer stacking technology itself.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권3호
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• pp.1-6
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• 2013

TSV는 그동안 3D IC 적층을 하는데 핵심 기술로 많이 연구되어 왔고, RC delay를 줄여 소자의 성능을 향상시키고, 전체 시스템 사이즈를 줄일 수 있는 기술로 각광을 받아왔다. 최근에는 TSV를 전기적 연결이 아닌 소자의 열관리를 위한 구조로 연구되고 있다. TSV를 이용한 liquid cooling 시스템 개발은 TSV 제조, TSV 디자인 (aspect ratio, size, distribution), 배선 밀도, microchannel 제조, sealing, 그리고 micropump 제조까지 풀어야 할 과제가 아직 많이 남아있다. 그러나 TSV를 이용한 liquid cooling 시스템은 열관리뿐 아니라 신호 대기시간(latency), 대역폭(bandwidth), 전력 소비(power consumption), 등에 크게 영향을 미치기 때문에 3D IC 적층 기술의 장점을 최대로 이용한 차세대 cooling 시스템으로 지속적인 개발이 필요하다.