• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권2호
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• pp.69-74
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• 2017

인쇄전자소자 금속 배선의 고온 신뢰성 평가를 위해 스크린 프린팅 기법으로 도포된 Ag 박막과 폴리이미드 기판 사이의 계면접착력을 $200^{\circ}C$ 후속 열처리 시간에 따라 $180^{\circ}$ 필 테스트를 통해 평가하였고, 박리 계면 미세구조를 분석하였다. 후속 열처리 전 필 강도는 약 16.7 gf/mm 이었고, 열처리 24 시간 후 필 강도는 29.4 gf/mm까지 증가하였는데, 이는 초기 열처리에 의해 접합계면에서 Ag-O-C 화학 결합의 증가와 바인더의 organic bridges 효과가 주 원인인 것으로 판단된다. 한편, 열처리 시간이 48, 100, 250, 500 시간으로 더욱 증가함에 따라 필 강도는 각각 22.3, 3.6, 0.6, 0.1 gf/mm으로 급격히 감소하는 거동을 보였다. 이는 $200^{\circ}C$의 고온에서 장시간 노출되었을 때 Cu/Ag 계면 산화막 형성이 주 원인인 것으로 판단된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.205-208
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• 2016

본 논문에서는 서로 다른 터치스크린용 실버페이스트를 본딩 방식으로 ITO 필름(ITO : Indium Tin Oxide film)위에 전도성 패턴을 형성하고 5장씩 본딩하여 건조 하였다. 여기서 건조 조건은 ITO 필름( ITO film)이 산화가 발생하지 않는 조건 이다. 신뢰성 테스트는 열 충격테스트와 고온 고습테스트를 진행한다. 각 테스트는 5장씩의 전도성 패턴 본딩상태를 확인한다. 전도성 패턴본딩을 각 240, 480, 615 시간 마다 상태를 확인하였다. 이러한 신뢰성 테스트 통해 서로 다른 실버페이스트의 접착력, 전도성의 변화 등을 알 수 있으므로 품질 저하를 막을 수 있다. 그리고 저온경화 실버페이스트는 표면에 변색이 빨리 올 수 있음을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.29-36
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• 2008

본 연구에서는 MEMS 소자의 직접화 및 소형화에 필수적인 through-wafer via interconnect의 신뢰성 문제를 연구하였다. 이를 위하여 Au-Sn eutectic 접합 기술을 이용하여 밀봉(hermetic) 접합을 한 웨이퍼 레벨 MEMS 패키지 소자를 개발하였으며, 전기도금법을 이용하여 수직 through-hole via 내부를 구리로 충전함으로써 전기적 연결을 시도하였다. 제작된 MEMS 패키지의 크기는 $1mm{\times}1mm{\times}700{\mu}m$이었다. 제작된 MEMS패키지의 신뢰성 수행 결과 비아 홀(via hole)주변의 크랙 발생으로 패키지의 파손이 발생하였다. 구리 through-via의 기계적 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들에 대해서 수치적 해석 및 실험적인 연구를 수행하였다. 분석 결과 via hole의 크랙을 발생시킬 수 있는 파괴 인자로서 열팽창 계수의 차이, 비아 홀의 형상, 구리 확산 현상 등이 있었다. 궁극적으로 구리 확산을 방지하고, 전기도금 공정의 접합력을 향상시킬 수 있는 새로운 공정 방식을 적용함으로써 비아 홀 크랙으로 인한 패키지의 파괴를 개선할 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제25권4호
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• pp.247-251
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• 2016

Au/PDMS membranes are widely used to fabricate strain sensors which can detect input signals. An interfacial adhesion between metal films and polydimethylsiloxane (PDMS) substrates is one of the important factors determining the performance of strain sensors, in terms of robustness, reliability, and sensitivity. Here, we fabricate Au/PDMS membranes with (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTMS) treatment. PDMS membranes were fabricated by spin-coating and the thickness was controlled by varying the spin rates. Au electrodes were deposited on the PDMS membrane by metal sputtering and the thickness was controlled by varying sputtering time. Owing to the MPTMS treatment, the interfacial adhesion between the Au electrode and the PDMS membrane was strengthened and the membrane was highly transparent. The Au electrode, fabricated with a sputtering time of 50 s, had the highest gauge factor at a maximum strain of ~0.7%, and the Au electrode fabricated with a sputtering time of 60 s had the maximum strain range among sputtering times of 50, 60, and 120 s. Our technique of using Au/PDMS with MPTMS treatment could be applied to the fabrication of strain sensors.

• 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.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.84-84
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• 2012

소자가 고집적화 됨에 따라, 비저항이 낮고 electro migration (EM), Stress Migration (SM) 특성이 우수한 구리(Cu)를 배선재료로서 사용하고 있다. 그러나, 구리는 Si과 $SiO_2$의 내부로 확산이 빠르게 일어나, Si 소자 내부에 deep donor level을 형성하고, 누설 전류를 증가시키는 등 소자의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다. 그러나, electroplating 을 이용하여 증착한 Cu 박막은 일반적으로 확산 방지막으로 쓰이는 TiN, TaN, 등의 물질과의 접착 (adhesion) 특성이 나쁘다. 따라서, Cu CMP 에서 증착된 Cu 박막의 벗겨지거나(peeling), EM or SM 저항성 저하 등의 배선에서의 reliability 문제를 야기하게된다. 따라서 Cu 와 접착 특성이 좋은 새로운 확산방지막 또는 adhesion layer의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 이러한 Cu 배선에서의 접착성 문제를 해결하고자 Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)을 이용하여 제조한 코발트(Co) 박막을 $Cu/TaN_x$ 사이의 접착력 개선을 위한 adhesion layer로 적용하려는 시도를 하였다. Co는 비저항이 낮고, Cu 와 adhesion이 좋으며, Cu direct electroplating 이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 수소 분위기에서 $C_{12}H_{10}O_6(Co)_2$ (dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene, CCTBA) 전구체에 의한 MOCVD Co 박막의 경우 탄소, 산소와 같은 불순물이 다량 함유되어 있어, 비저항, surface roughness 가 높아지게 된다. 따라서 구리 전착 초기에 구리의 핵 생성(nucleation)을 저해하고 핵 생성 후에도 응집(agglomeration)이 발생하여 연속적이고 얇은 구리막 형성을 방해한다. 이를 해결하기 위해, MOCVD Co 박막 증착 시 수소 반응 가스에 암모니아를 추가로 주입하여, 수소/암모니아의 분압을 1:1, 1:6, 1:10으로 변화시켜 $Co/TaN_x$ 박막의 특성을 비교 분석하였다. 각각의 수소/암모니아 분압에 따른 $Co/TaN_x$ 박막을 TEM (Transmission electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), AES (Auger electron spectroscopy)를 통해 물성 및 조성을 분석하였고, AFM (Atomic force microscopy)를 이용하여, surface roughness를 측정하였다. 실험 결과, $Co/TaN_x$ 박막은 수소/암모니아 분압 1:6에서 90 ${\mu}{\Omega}-cm$의 낮은 비저항과 0.97 nm 의 낮은 surface roughness 를 가졌다. 뿐만 아니라, MOCVD 에 의해 증착된 Co 박막이4-6 % concentration 의 탄소 및 산소 함량을 가지는 것으로 나타났고, 24nm 크기의 trench 기판 위에 약 6nm의 $Co/TaN_x$ 박막이 매우 균일하게 형성된 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들은, 향후 $Co/TaN_x$ 박막이 Cu direct electroplating 공정이 가능한 diffusion barrier로서 성공적으로 사용될 수 있음을 보여준다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.75-81
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• 2017

연성인쇄회로기판에서 금속 배선 도포층 에폭시수지와 폴리이미드 기판 사이의 계면접착력과 신뢰성 확보를 위해 3가지 폴리이미드 표면처리 및 열처리 조건에 따라 계면접착력 평가를 하였다. 또한 고온고습처리 조건에 따른 에폭시수지와 폴리이미드 사이의 계면 신뢰성을 $180^{\circ}$ 필 테스트를 통해 정량적으로 측정하였다. 폴리이미드 표면 KOH 전처리 전의 에폭시수지와 폴리이미드 사이의 필 강도는 29.4 g/mm이지만, $85^{\circ}C/85%$상대습도의 고온고습 환경에서 100 시간이 지난 후 10.5 g/mm로 감소하였다. 그러나, 폴리이미드 표면처리 후 열처리를 한 경우 29.6 g/mm의 필강도값을 가지며, 고온고습 환경 후에도 27.5 g/mm로 유지되었다. 파면 미세구조 분석 및 박리면 X-선 광전자 분광법 분석 결과, 폴리이미드 표면 습식 개질전처리 후 적절한 열처리를 하는 경우 폴리이미드 표면 잔류 불순물들의 효과적인 제거 및 습식공정에 의한 폴리이미드 손상 회복으로 인해, 고온고습환경에서도 계면접착력이 높게 유지되는 것으로 생각된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.17-24
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• 2008

열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프 내 금속간화합물의 성장거동을 비교하기 위해서 각각 $150^{\circ}C$와 $150^{\circ}C,\;5{\times}10^4\;A/cm^2$의 조건에서 실험을 실시하였다. 또한 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점굽힘강도실험을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하였다. 리플로우 후에 Cu pillar/Sn 계면에서는 $Cu_6Sn_5$만이 관찰되었지만, 열처리 및 electromigration 실험 시간이 경과함에 따라 $Cu_3Sn$이 Cu pillar와 $Cu_6Sn_5$ 사이의 계면에서 생성되어 $Cu_6Sn_5$와 함께 성장하였다. 전체($Cu_6Sn_5+Cu_3Sn$)금속간화합물의 성장거동은 Cu pillar 범프 내 Sn이 모두 소모될 때 변화하였고, 이러한 금속간화합물 성장거동의 변화는 electromigration의 경우가 열처리의 경우보다 훨씬 빠르게 나타났다. 열처리 전 시편의 계면접착에너지는 $3.37J/m^2$이고, $180^{\circ}C$에서 24시간동안 열처리한 시편의 계면접착에너지는 $0.28J/m^2$로 평가되었다. 따라서 금속간화합물의 성장은 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주는 것으로 판단된다.

• 한국진공학회지
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• 제18권2호
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• pp.79-84
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• 2009

삼극형(triode type) 전자 방출원을 프린팅된 CNT(Carbon Nanotube) 에미터를 이용하여 제작하였다. 후면노광(Back Exposure)방법으로 CNT 에미터의 높이를 균일하게 하고, 나노 Ag를 첨가하여 CNT와 전극 사이의 접착력 및 전기전도성을 높임으로써 고전압, 고전류 구동 시 신뢰성을 확보하였다. 게이트 높이가 에미터 길이에 비해 비교적 높은 매크로 게이트 구조를 사용하여 누설 전류가 적고 안정적인 구동이 가능하였다. 제작된 삼극형 전자 방출원은 DC 전압이 인가된 상태에서 일정시간동안 전계방출 전류를 측정하여 신뢰성을 평가하였다. 가열 배기 에이징(Aging) 과정을 거친 경우 약 12 시간동안 안정적인 전계방출 특성을 보였다. 이 때 게이트 누설전류는 약 10 % 미만이었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.1479-1487
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• 2011

모바일 IT기기 등의 전자부품 분야에서 다기능, 고용량 메모리를 가능하게 하는 패키지의 중요성이 점차 증대되고 있다. 이러한 목적으로 여러개의 칩을 하나의 패키지에 실장하여 다기능, 고용량을 구현하는 Multi Chip Package(MCP)가 활용되고 있다. 이러한 MCP에서 칩과 칩간 접합 혹은 칩과 지지부재(substrate)간 접합을 구현하기위해 에폭시계 필름형 접착제가 사용되고 있다. 에폭시, 아민, 머캡탄, 아이소시아네이트 등의 유기 반응기를 가진 실란커플링제를 적용하여 에폭시계 필름형 접착제에 대한 점착성과 신뢰성을 확인하였다. 결과로부터 에폭시계 반응기를 가진 실란커플링제를 적용한 시료의 점착성과 필특성이 가장 뛰어났으며, 내습 테스트에서 계면파괴가 억제되어 가장 좋은 신뢰성을 나타내었다.