• 한국정밀공학회지
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• 제31권10호
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• pp.865-871
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• 2014

Paradigm shift to 3-D chip stacking in electronic packaging has induced a lot of integration challenges due to the reduction in wafer thickness and pitch size. This study presents a hybrid bonding technology by self-alignment effect in order to improve the flip chip bonding accuracy with ultra-thin wafer. Optimization of Cu pillar bump formation and evaluation of various factors on self-alignment effect was performed. As a result, highly-improved bonding accuracy of thin wafer with a $50{\mu}m$ of thickness was achieved without solder bridging or bump misalignment by applying reflow process after thermo-compression bonding process. Reflow process caused the inherently-misaligned micro-bump to be aligned due to the interface tension between Si die and solder bump. Control of solder bump volume with respect to the chip dimension was the critical factor for self-alignment effect. This study indicated that bump design for 3D packaging could be tuned for the improvement of micro-bonding quality.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권3호
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• pp.31-37
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• 2009

3차원 소자 집적을 위한 저온접합 공정 개발을 위해 Cu-Cu 열 압착 접합을 $300^{\circ}C$에서 30분간 실시하고 $N_2+H_2$, $N_2$분위기에서 전 후속 열처리 효과에 따른 정량적인 계면접착에너지를 4점굽힘시험법을 통해 평가하였다. 전 열처리는 100, $200^{\circ}C$의 $N_2+H_2$ 가스 분위기에서 각각 15분간 처리하였고, 계면접착에너지는 2.58, 2.41, 2.79 $J/m^2$로 전 열처리 전 후에 따른 변화가 없었다. 하지만 250, $300^{\circ}C$의 $N_2$ 분위기에서 1시간씩 후속 열처리 결과 2.79, 8.87, 12.17 $J/m^2$으로 Cu 접합부의 계면접착에너지가 3배 이상 향상된 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.726-729
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• 2010

고밀도집적을 위하여 전기도금과 무전해도금법을 적용하여 구리기둥주석범프(CPTB)를 제작하고, 그 특성을 분석하였다. CPTB는 ${\sim}100{\mu}m$의 피치를 갖도록 KM-1250 건식감광필름(DFR)을 사용하여 먼저 구리 기둥범프(CPB)를 도금 전착시킨 다음, 구리의 산화억제를 위하여 그 위에 주석을 무전해 도금하였다. 열-압력에 따른 산화효과와 접합특성을 위하여 전기저항계수와 기계적 층밀림전단강도를 측정하였다. 전기저항계수는 산화두께의 증가에 따라서 증가하였고, 전단강도는 $330^{\circ}C$에서 500 N의 열-압력일 때 최고치를 나타냈다. 시뮬레이션 결과에 따르면, CPTB는 크기 감소의 결과를 나타냈으며, 그것은 구리의 산화에 의해 크게 영향을 받는 것으로 확인되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제23권12호
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• pp.919-923
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• 2010

Copper pillar tin bump (CPTB) was developed for high density chip interconnect technology. Copper pillar tin bumps that have $100{\mu}m$ pitch were introduced with fabrication process using a KM -1250 dry film photoresist (DFR), copper electroplating method and Sn electro-less plating method. Mechanical shear strength measurements were introduced to characterize the bonding process as a function of thermo-compression. Shear strength has maximum value with $330^{\circ}C$ and 500 N thenno-compression process. Through the simulation work, it was proved that when the copper pillar tin bump decreased in its size, it was largely affected by the copper oxidation.

• 한국재료학회지
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• 제18권4호
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• pp.204-210
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• 2008

$1.5\;{\mu}m$-thick copper films deposited on silicon wafers were successfully bonded at $415^{\circ}C$/25 kN for 40 minutes in a thermo-compression bonding method that did not involve a pre-cleaning or pre-annealing process. The original copper bonding interface disappeared and showed a homogeneous microstructure with few voids at the original bonding interface. Quantitative interfacial adhesion energies were greater than $10.4\;J/m^2$ as measured via a four-point bending test. Post-bonding annealing at a temperature that was less than $300^{\circ}C$ had only a slight effect on the bonding energy, whereas an oxygen environment significantly deteriorated the bonding energy over $400^{\circ}C$. This was most likely due to the fast growth of brittle interfacial oxides. Therefore, the annealing environment and temperature conditions greatly affect the interfacial bonding energy and reliability in Cu-Cu bonded wafer stacks.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.759-764
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• 2012

고밀도집적을 위하여 전기도금과 무전해도금법을 적용하여 구리기둥주석범프(CPTB)를 제작하고, 그 특성을 분석하였다. CPTB는 ${\sim}100{\mu}m$의 피치를 갖도록 KM-1250 건식감광필름(DFR)을 사용하여 먼저 구리기둥범프(CPB)를 도금 전착시킨 다음, 구리의 산화억제를 위하여 그 위에 주석을 무전해 도금하였다. 열-압력에 따른 산화효과와 접합특성을 위하여 전기저항계수와 기계적 층밀림 전단강도를 측정하였다. 전기저항계수는 산화두께의 증가에 따라서 증가하였고, 전단강도는 $330^{\circ}C$에서 500 N의 열-압력일 때 최고치를 나타냈다. 시뮬레이션 결과에 따르면, CPTB는 시간이 경과됨에 따라 통전면적의 크기 감소의 결과를 나타냈으며, 그것은 구리의 산화에 의해 크게 영향을 받는 것으로 확인되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권4호
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• pp.61-66
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• 2010

3차원 TSV 접합 시접합 두께 및 전, 후 추가 공정 처리가 Cu-Cu 열 압착 접합에 미치는 영향을 알아보기 위해 0.25, 0.5, 1.5, 3.0 um 두께로 Cu 박막을 제작한 후 접합 전 $300^{\circ}C$에서 15분간 $Ar+H_2$, 분위기에서 열처리 후 $300^{\circ}C$에서 30분 접합 후 후속 열처리 효과를 실시하여 계면접착에너지를 4점굽힘 시험법을 통해 평가하였다. FIB 이미지 확인 결과 Cu 두께에 상관없이 열 압착 접합이 잘 이루어져 있었다. 계면접착에너지 역시 두께에 상관없이 $4.34{\pm}0.17J/m^2$ 값을 얻었으며, 파괴된 계면을 분석 한 결과 $Ta/SiO_2$의 약한 계면에서 파괴가 일어났음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권4호
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• pp.265-271
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• 2015

스마트폰을 비롯한 고성능 모바일 전자기기의 발전에 따라서 경박단소한 전자부품의 요구가 커지고 있으며 이를 위해서 새로운 패키징 방법이 탄생하고 있다. 이러한 새로운 패키징 공정에서 웨이퍼 본딩 공정이 많이 요구되고 있다. 웨이퍼 본딩에서 많이 활용되는 방법이 열 압착 방법으로 가열된 헤드로 웨이퍼에 압력을 가하여 본딩하는 방법이다. 열 압착 방법에서 요구되는 공정조건은 온도 균일성과 Uniform Press이다. 온도 균일성은 마이크로 히터와 열 해석을 통한 설계로 비교적 쉽게 요구조건을 만족 시킬 수 있지만 Uniform Press를 가공과 조립으로만 요구조건을 만족시키기 위해서는 매우 높은 정밀도가 요구된다. 열 압착 방법은 고온에서 동작되므로 열 변형에 대한 기계적인 오차를 고려하여 설계, 가공, 조립이 진행되어야하므로 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 Air 스프링과 Metal Form의 자가 보정장치를 이용하여 가공, 조립, 열 변형으로 발생하는 기계적 오차를 보상하여 성능과 신뢰성을 향상시켰다.