• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.41-47
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• 2020

비메모리 반도체 미세 Cu배선의 전기적 신뢰성 향상을 위해 SiN_x 피복층(capping layer)과 Cu 배선 사이 50 nm 두께의 Co 박막층 삽입이 계면 신뢰성에 미치는 영향을 double-cantilever beam (DCB) 접착력 측정법으로 평가하였다. DCB 평가 결과 SiN_x/Cu 구조는 계면접착에너지가 0.90 J/㎡이었으나 SiN_x/Co/Cu 구조에서는 9.59 J/㎡으로 SiN_x/Cu 구조보다 약 10배 높게 측정되었다. 대기중에서 200℃, 24시간 동안 후속 열처리 진행한 결과 SiN_x/Cu 구조는 0.93 J/㎡으로 계면접착에너지의 변화가 거의 없는 것으로 확인되었으나 SiN_x/Co/Cu 구조에서는 2.41 J/㎡으로 열처리 전보다 크게 감소한 것을 확인하였다. X-선 광전자 분광법 분석 결과 SiN_x/Cu 도금층 사이에 Co를 증착 시킴으로써 SiN_x/Co 계면에 CoSi₂ 반응층이 형성되어 SiN_x/Co/Cu 구조의 계면접착에너지가 매우 높은 것으로 판단된다. 또한 대기중 고온에서 장시간 후속 열처리에 의해 SiN_x/Co 계면에 지속적으로 유입된 산소로 인한 Co 산화막 형성이 계면접착에너지 저하의 주요인으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권3호
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• pp.7-12
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• 2018

차세대 초미세 Cu 배선 적용을 위한 원자층증착법(atomic layer deposition, ALD)을 이용하여 증착된 Ru확산 방지층과 Cu 박막 사이의 계면 신뢰성을 평가하기 위해, Ru 공정온도 및 $200^{\circ}C$ 후속 열처리 시간에 따라 4점굽힘시험으로 정량적인 계면접착에너지를 평가하였고, 박리계면을 분석하였다. 225, 270, $310^{\circ}C$ 세 가지 ALD Ru 공정온도에 따른 계면접착에너지는 각각 8.55, 9.37, $8.96J/m^2$로 유사한 값을 보였는데, 이는 증착온도 변화에 따라 Ru 결정립 크기 등 미세조직 및 비저항의 차이가 적어서, 계면 특성도 거의 차이가 없는 것으로 판단된다. $225^{\circ}C$의 공정온도에서 증착된 Ru 박막의 계면접착에너지는 $200^{\circ}C$ 후속 열처리시 250시간까지는 $7.59J/m^2$ 이상으로 유지되었으나, 500시간 후에는 $1.40J/m^2$로 급격히 감소하였다. 박리계면에 대한 X-선 광전자 분광기 분석 결과, 500시간 후 Cu 계면 산화로 인하여 계면접착 에너지가 감소한 것으로 확인되었다. 따라서 ALD Ru 박막은 계면신뢰성이 양호한 차세대 Cu 배선용 확산방지층 후보가 된다고 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권3호
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• pp.43-50
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• 2014

전자 제품의 경박 단소화 및 고집적화가 이루어 지면서 실리콘 집과 인쇄회로기판의 인터커넥션의 고신뢰도가 요구되고 있다. 본 연구는 Sn-4.0wt%Ag-0.5wt%Cu (SAC405) 솔더와 다양한 무전해 Ni-P 도금 두께에서의 high speed shear 에너지 및 파괴 모드를 연구하였다. 파괴 모드 분석을 위하여 집속이온빔(FIB) 분석이 이용되었다. 질산 기상 처리하지 않은 $1{\mu}m$ Ni-P 시편에서 낮은 shear 에너지가 나왔으며, 이는 솔더레지스트 선단에서 파단의 원인을 제공하는 것이 확인되었다. 질산 기상 처리한 시편에서 무전해 Ni-P 도금 두께가 커질수록 취성 파괴 모드는 감소한다. 또 Ni-P 도금 두께와 표면 거칠기(Ra)는 반비례 관계를 가진다. 이는 Ni-P 도금의 표면 거칠기를 낮추면 SAC405 솔더 조인트의 신뢰도를 향상시킨다는 사실을 나타낸다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권1호
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• pp.47-53
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• 2012

무연 리플로우 공정 횟수에 따른 organic solderability preservative(OSP) 표면처리 두께변화 및 열화현상을 분석하였다. 무연솔더 접합부의 접합강도에 미치는 OSP 표면처리의 열화특성을 SnPb 표면처리 경우와 비교하여 조사하였다. 또한 리플로우 pass에 따른 무연솔더 접합강도 열화분석을 위해 OSP 및 SnPb 표면처리된 FR-4 재질 PCB를 각각 1-6회 리플로우 처리하였다. 이후 각 리플로우를 거친 PCB 위에 2012 칩 저항기를 실장한 후 접합강도 변화를 측정하였다. 그 결과, 리플로우 공정 중 열 노출에 의해 OSP 코팅두께가 감소되는 것이 관찰되었고, 코팅두께의 변화 및 OSP 코팅 층의 산화를 유발함으로써, 솔더의 젖음성이 감소될 수 있음을 확인할 수 있었다. OSP 열화에 따른 솔더 접합강도는 SnPb 표리처리시 평균 62.2 N 이였으며, OSP의 경우는 약 58.1 N 이였다. 리플로우 공정 노출에 따라 OSP 코팅 층은 열분해 되지만, 솔더 접합부의 접합강도 측면에서는 산업적으로 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.81-89
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• 2022

비전도성 필름(non-conductive film, NCF)의 적용이 Cu/Ni/Sn-2.5Ag 미세범프의 금속간화합물(intermetallic compound, IMC) 성장 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 110, 130, 150℃의 온도 조건과 1.3×10⁵ A/cm²의 전류밀도 조건에서 실시간 열처리 및 electromigration(EM) 실험을 진행하였다. 그 결과, NCF 적용 유무와 열처리 및 EM 실험과 관계없이 Ni₃Sn₄ IMC 성장에 필요한 활성화에너지는 약 0.52 eV로 큰 차이는 보이지 않았다. 이는 Ni-Sn IMC의 성장속도가 Cu-Sn IMC 성장 속도보다 매우 느리며, 또한 Ni-Sn IMC의 성장 거동은 시간의 제곱근에 선형적으로 증가하므로 확산이 지배하는 동일한 반응기구를 가지며 NCF 적용에 따른 역응력(back stress)의 EM 억제 효과가 크지 않기 때문에 Ni₃Sn₄ IMC 성장에 필요한 활성화에너지는 차이가 나지 않는 것으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.52-59
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• 2023

팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키지의 Cu 재배선층 적용을 위해 Ti 확산방지층과 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole, PBO) 절연층 사이의 계면 신뢰성을 평가하였다. PBO 경화 온도 및 고온/고습 시간에 따라 4점 굽힘 시험으로 정량적인 계면접착에너지를 평가하였고, 박리계면을 분석하였다. 175, 200, 및 225℃의 세 가지 PBO 경화 온도에 따른 계면접착에너지는 각각 16.63, 25.95, 16.58 J/m² 로 200℃의 경화 온도에서 가장 높은 값을 보였다. 박리표면에 대한 X-선 광전자 분광분석 결과, 200℃에서 PBO 표면의 C-O 결합의 분율이 가장 높으므로, M-O-C 결합이 Ti/PBO 계면접착 기구와 연관성이 높은 것으로 판단된다. 200℃에서 경화된 시편을 85℃/85% 상대 습도에서 500시간 동안 고온/고습 처리 하는 동안 계면접착에너지는 3 .99 J/m²까지 크게 감소하였다. 이는 고온/고습 처리동안 Ti/PBO 계면으로의 지속적인 수분 침투로 인해 계면 근처 PBO의 화학결합이 약해져서 weak boundary layer를 형성하기 때문으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제31권3호
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• pp.24-37
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• 2024

반도체 패키지의 초박형화로 인해 작은 열하중에서도 Warpage가 크게 발생하며, 이는 제품 신뢰성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 특히 몰드 경화 공정에서의 Warpage 예측은 복합적인 열-화학-기계적 현상으로 인해 어려운 문제이다. 본 연구는 몰드 경화 공정에서 Warpage를 예측하기 위한 비용 절감형 머신러닝 모델 구축 방법을 분석하였다. 경화 공정에서 시간과 온도에 따른 경화도를 특성화하고, 이를 통해 재료의 기계적 특성을 수치화하였다. ABAQUS UMAT을 사용해 특성화된 재료 특성으로 FEM 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 패키지의 적층 구조에 따른 Local Warpage를 예측하는 Warpage formula를 제안하고 FEM 시뮬레이션 결과와 비교하여 검증하였다. 개발된 모델과 이론식을 통해 다양한 설계 인자를 고려한 몰드 경화 공정에서 Warpage를 저비용으로 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 이 방법은 머신러닝 입력 변수로 Warpage formula를 사용하고, 훈련 데이터 세트를 효율적으로 구축하여 Single IC 패키지 기준으로 98% 이상의 예측 정확도와 96.5%의 시뮬레이션 시간 절약을 가능하게 한다.

• 한국표면공학회지
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• 제48권5호
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• pp.211-217
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• 2015

To fabricate white LED having a high color rendering index value, red color phosphor mixed with the green color phosphor together in the blue chip, namely the blue chips with RG phosphors packaging is most favorable for high power white LEDs. In our previous papers, we reported on successful syntheses of $Sr_{2-}$ $Si_5N_8:Eu^{2+}$ and $CaAlSiN_3$ phosphors for red phosphor. In this work, for high power green phosphor, greenemitting ternary nitride $Ba_3Si_6O_{12}N_2:Eu^{2+}$ phosphor was synthesized in a high frequency induction furnace under $N_2$ gas atmosphere at temperatures up to $1400^{\circ}C$ using $EuF_3$ as a raw material for $Eu^{2+}$ dopant. The effects of molar ratio of component and experimental conditions on luminescence property of prepared phosphors have been investigated. The structure and luminescence properties of prepared $Ba_3Si_6O_{12}N_2:Eu^{2+}$ phosphors were investigated by XRD and photoluminescence spectroscopy. The excitation spectra of $Ba_3Si_6O_{12}N_2:Eu^{2+}$ phosphors indicated broad excitation wavelength range of 250 - 500 nm, namely from UV to blue region with distinct enhanced emission spectrum peaking at ${\approx}530nm$.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.65-75
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• 2009

반도체 생산공정은 다양한 장비들이 복잡하게 서로 연관된 일련의 작업들로 구성되어 있다. 이들 장비들은 공학적 또는 환경적 요인들을 고려하여 직렬 또는 병렬의 혼합구조로 배치되어 있다. 따라서 많은 비용이 발생하고, 동시에 고려해야할 사항이 복잡하므로 한 번 설치되면 레이아웃 변경이 거의 불가능한 실정이다. 따라서 생산량의 변동이나 신제품의 개발과 같은 상황에서 새로운 설비의 투자나 레이아웃의 변경은 매우 신중하게 결정되어야 한다. 본 논문은 반도체의 부품을 생산하는 공장에 대해 시뮬레이션을 적용한 사례연구다. 시뮬레이션 모델은 $QUEST^{(R)}$라는 도구를 이용하여 개발되었으며, 시뮬레이션을 통하여 생산환경의 변화에 대응하는 다양한 전략을 검토하였다. 또한 본 연구에서는 결정인자가 다수인 대안에서 최적안을 도출해 내기 위하여 AHP 기법을 사용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.261-267
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• 2020

휴대용기기에 대한 경박단소 및 빠른 속도에 대한 요구는 반도체 패키징 기술에도 변화를 가져왔다. 이에 대한 대응의 하나로 stacked chip scale package(SCSP)가 업계에서 사용되고 있다. SCSP를 구현하기 위한 핵심소재 중의 하나가 die attach film(DAF)이다. 특히, 다이와 기판을 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 경우, DAF의 접착필름은 기판의 단차나 본딩 와이어 사이를 기공의 발생 없이 채우기 위해 우수한 고온 유동성이 요구된다. 그러나 이 경우 경화 크랙의 발생을 최소화하기 위해 2단계 경화가 종종 요구되나, 공정시간 단축을 위해서는 1단계 경화가 바람직하다. 본 연구에서는 DAF 접착필름의 조성물을 경화 성분(에폭시 수지), 유연 성분(고무성분), 딱딱한 성분(페녹시수지, 실리카), 3개 군으로 분류하고, 조성물의 변화에 따른 1단계 경화시 경화 크랙, 고온 유동성, die attach (DA) 기공발생에 대한 영향을 혼합물 실험 설계법를 통해 살펴보았다. 경화 크랙은 딱딱한 성분 함량에 가장 크게 영향을 받았으며, 함량이 증가할수록 경화 크랙이 감소하였다. DA 기공의 발생은 딱딱한 성분의 함량이 감소할수록 감소하였으며, 특히, 딱딱한 성분의 함량이 적은 경우는 경화 성분의 함량이 감소할수록, 기공의 발생이 억제되었다. 고온 유동성은 100℃ 저장탄성 계수와 120℃에서의 블리드 아웃(BL-120)으로 평가되었다. 100℃의 고온 저장탄성률은 딱딱한 성분의 감소가 중요하였고, 유동성 지표인 BL-120의 경우는 경화 성분의 함량의 증가와 딱딱한 성분의 감소가 동시에 중요하였다.