• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권4호
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• pp.1-8
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• 2022

TSV 기술을 포함한 고밀도, 고집적 패키징 기술은 IoT, 6G/5G 통신, HPC (high-performance computing)등 여러 분야에서 중요한 기술로 여겨지고 있다. 2차원에서 고집적화를 달성하는 것은 물리적 한계에 도달하게 되었으며, 따라서 3D 패키징 기술을 위하여 다양한 연구들이 진행되고 있다. 본 고에서는 scallop의 형성 원인과 영향, 매끈한 측벽을 만들기 위한 scallop-free 에칭 기술, TSV 표면의 Cu bonding에 대해서 자세히 조사하였다. 이러한 기술들은 고품질 TSV 형성 및 3D 패키징 기술에 영향을 줄 것으로 예상한다.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권4호
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• pp.38-47
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• 2023

Three dimensional (3D) packaging is a next-generation packaging technology that vertically stacks chips such as memory devices. The necessity of 3D packaging is driven by the increasing demand for smaller, high-performance electronic devices (HPC, AI, HBM). Also, it facilitates innovative applications across another fields. With growing demand for high-performance devices, companies of semiconductor fields are trying advanced packaging techniques, including 2.5D and 3D packaging, MR-MUF, and hybrid bonding. These techniques are essential for achieving higher chip integration, but challenges in mass production and fine-pitch bump connectivity persist. Advanced bonding technologies are important for advancing the semiconductor industry. In this review, it was described 3D packaging technologies for chip integration including mass reflow, thermal compression bonding, laser assisted bonding, hybrid bonding.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권3호
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• pp.11-19
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• 2023

최근 Chat GPT와 같은 인공지능 (Artificial Intelligence, AI) 기술의 급격한 발전에 따라 AI 반도체의 중요성이 강조되고 있다. AI 기술은 빅데이터 처리, 딥 러닝, 알고리즘 등의 요구사항으로 인해 대용량 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 능력을 필요로 한다. 그러나 AI 반도체는 대규모 데이터를 처리하는 과정에서 과도한 전력 소비와 데이터 병목현상 문제가 발생한다. 반도체 전공정의 초미세공정이 물리적 한계에 도달함에 따라, AI 반도체의 연산을 위한 최신 패키징 기술이 요구되는 추세이다. 본 고에서는 AI 반도체에 적용가능한 인터포저, TSV, 범핑, Chiplet, 하이브리드 본딩 패키징 기술에 대해서 기술하였다. 이러한 기술들은 AI 반도체의 전력 효율과 연산 속도를 향상시키는데 기여할 것으로 기대된다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권5호
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• pp.531-537
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• 2014

Through-silicon vias (TSVs) are fine, deep holes fabricated for connecting vertically stacked wafers during three-dimensional packaging of semiconductors. Measurement of the TSV geometry is very important because TSVs that are not manufactured as designed can cause many problems, and measuring the critical dimension (CD) of TSVs becomes more and more important, along with depth measurement. Applying white-light scanning interferometry to TSV measurement, especially the bottom CD measurement, is difficult due to the attenuation of light around the edge of the bottom of the hole when using a low numerical aperture. In this paper we propose and demonstrate four bottom CD measurement methods for TSVs: the cross section method, profile analysis method, tomographic image analysis method, and the two-dimensional Gaussian fitting method. To verify and demonstrate these methods, a practical TSV sample with a high aspect ratio of 11.2 is prepared and tested. The results from the proposed measurement methods using white-light scanning interferometry are compared to results from scanning electron microscope (SEM) measurements. The accuracy is highest for the cross section method, with an error of 3.5%, while a relative repeatability of 3.2% is achieved by the two-dimensional Gaussian fitting method.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권4호
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• pp.91-96
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• 2014

TSV기술은 실리콘 칩에 관통 홀(through silicon via)을 형성하고, 비아 내부에 전도성 금속으로 채워 수직으로 쌓아 올려 칩의 집적도를 향상시키는 3차원 패키징 기술로서, 와이어 본딩(wire bonding)방식으로 접속하는 기존의 방식에 비해 배선의 거리를 크게 단축시킬 수 있다. 이를 통해 빠른 처리 속도, 낮은 소비전력, 높은 소자밀도를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 웨이퍼 레벨에서의 TSV 충전 경향을 조사하기 위하여, 실리콘의 칩 레벨에서부터 4" 웨이퍼까지 전해 도금법을 이용하여 Cu를 충전하였다. Cu 충전을 위한 도금액은 CuSO4 5H2O, H2SO4 와 소량의 첨가제로 구성하였다. 양극은 Pt를 사용하였으며, 음극은 $0.5{\times}0.5 cm^2{\sim}5{\times}5cm^2$ 실리콘 칩과 4" 실리콘 wafer를 사용하였다. 실험 결과, $0.5{\times}0.5cm^2$ 실리콘 칩을 이용하여 양극과 음극과의 거리에 따라 충전률을 비교하여 전극간 거리가 4 cm일 때 충전률이 가장 양호하였다. $5{\times}5cm^2$ 실리콘 칩의 경우, 전류 공급위치로부터 0~0.5 cm 거리에 위치한 TSV의 경우 100%의 Cu충전률을 보였고, 4.5~5 cm 거리에 위치한 TSV의 경우 충전률이 약 95%로 비아의 입구 부분이 완전히 충전되지 않는 경향을 보였다. 전극에서 멀리 떨어져있는 TSV에서 Cu 충전률이 감소하였으며, 안정된 충전을 위하여 전류를 인가하는 시간을 2 hrs에서 2.5 hrs로 증가시켜 4" 웨이퍼에서 양호한 TSV 충전을 할 수 있었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권5호
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• pp.388-394
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• 2011

High speed copper filling into TSV (through-silicon-via) for three dimensional stacking of Si chips was investigated. For this study, a tapered via was prepared on a Si wafer by the DRIE (deep reactive ion etching) process. The via had a diameter of 37${\mu}m$ at the via opening, and 32${\mu}m$ at the via bottom, respectively and a depth of 70${\mu}m$. $SiO_2$, Ti, and Au layers were coated as functional layers on the via wall. In order to increase the filling ratio of Cu into the via, a PPR (periodic pulse reverse) wave current was applied to the Si chip during electroplating, and a PR (pulse reverse) wave current was applied for comparison. After Cu filling, the cross sections of the vias was observed by FE-SEM (field emission scanning electron microscopy). The experimental results show that the tapered via was filled to 100% at -5.85 mA/$cm^2$ for 60 min of plating by PPR wave current. The filling ratio into the tapered via by the PPR current was 2.5 times higher than that of a straight via by PR current. The tapered via by the PPR electroplating process was confirmed to be effective to fill the TSV in a short time.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권1호
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• pp.61-66
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• 2021

SnO2는 3.6 eV를 갖는 반도체 물질로 광촉매 특성을 보유하고 있는 물질이다. 광촉매 특성을 극대화하기 위해 3차원 에어로겔 화를 통하여 높은 비표면적을 확보하고자 epoxide-initiated sol-gel method를 기반으로 하여 주석 산화물 에어로겔을 합성하였다. 좀더 향상된 비표면적을 구현하고자 합성공정 중 겔화전에 graphene oxide (GO) flake의 첨가를 통해 정렬된 기공구조와 결과적으로 높은 비표면적을 확보할 수 있었다. 0.5 wt%의 GO flake의 첨가로 에어로겔 복합체의 비표면적을 약 1.7배 향상시키는 결과를 도출하였다. 이렇게 향상된 비표면적을 기반으로 Rhodamine B 염료의 분해효과를 흡수광 intensity 변화를 관찰하여 정성적으로 광촉매 효율을 비교 분석하였다. 가장 높은 비표면적을 갖는 0.5 wt%의 복합체는 120분에 67.3%의 분해 효율을 확보하였다. 또한, GO를 첨가하지 않은 SnO2 에어로겔 보다 약 2배 향상된 reaction rate를 보유하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권3호
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• pp.79-84
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• 2010

3차원 Si 칩 패키징 공정을 위한 비아 홀(TSV: Through-Si-Via) 및 Au 시드층 형성, 전기 도금을 이용한 Cu 충전기술과 범핑 공정 단순화에 관하여 연구하였다. 비아 홀 형성을 위하여 $SF_6$ 와 $C_4F_8$ 플라즈마를 교대로 사용하는 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 법을 사용하여 Si 웨이퍼를 에칭하였다. 1.92 ks동안 에칭하여 직경 40 ${\mu}m$, 깊이 80 ${\mu}m$의 비아 홀을 형성하였다. 비아 홀의 옆면에는 열습식 산화법으로 $SiO_2$ 절연층을, 스퍼터링 방법으로 Ti 접합층과 Au 시드층을 형성하였다. 펄스 DC 전기도금법에 의해 비아 홀에 Cu를 충전하였으며, 1000 mA/$dm^2$ 의 정펄스 전류에서 5 s 동안, 190 mA/$dm^2$의 역펄스 조건에서 25 s 동안 인가하는 조건으로 총 57.6 ks 동안 전기도금하였다. Si 다이 상의 Cu plugs 위에 리소그라피 공정 없이 전기도금을 실시하여 Sn 범프를 형성할 수 있었으며, 심각한 결함이 없는 범프를 성공적으로 제조할 수 있었다.

• 대한인간공학회지
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• 제25권2호
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• pp.85-94
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• 2006

The purpose of this study is to extract typical body shapes of Korean adults based on the three-dimensional Korean anthropometric data measured through 5th national anthropometric survey and to examine the suitability of the 3-D human shape data for the interior packaging. 36 three-dimensional anthropometric variables related to the design of vehicle interior were considered for the appraisal of typical body shapes. Four major factors were extracted by the factor analysis and factor scores were calculated for all subjects. Typical or standard drivers of Korean adults were selected by the minimum deviation criteria for the four factor scores with respect to 5th, 50th, and 95th percentiles, respectively. Typical drivers of Korean adults were visualized by the CATIA-HUMAN program due to the absence of proper application software for three-dimensionally scanned human body data. There are considerable differences between the anthropometric data of Korean adults and those provided by CATIA-HUMAN program, which shows that the modeling data provided by CATIA-HUMAN should not be directly applied to the ergonomic evaluation for the vehicle design. This suggests the necessity for the development of suitable software for scanned human shape data. It is also expected that the anthropometric data of typical drivers extracted from this study help design package layouts and improve the suitability of ergonomic evaluation for Korean customers.

• 한국포장학회지
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• 제19권2호
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• pp.61-65
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• 2013

Modified atmosphere (MA) of reduced $O_2$ and elevated $CO_2$ concentrations has been used for keeping the quality of fresh produce and extending the shelf life. As a way to attain the beneficial MA package around the produce, a gas diffusion tube or perforation can be attached onto the container and controlled on real time in its opening/closing responding to $O_2$ and $CO_2$ concentrations measured by gas sensors. The timely-controlled opening of the gas diffusion tube can work in harmony with the produce respiration and help to create the desired MA. By use of the mathematical modeling, the effect of tube dimension on the controlled container atmosphere was figured out in this study. Spinach and king oyster mushroom were used as typical commodities for designing the model container system (0.35 and 0.9 kg in 13 L, respectively) because of their respiration characteristics and the optimal MA condition ($O_2$ 7~10%/$CO_2$ 5~10% for spinach; $O_2$ 2~5%/$CO_2$ 10~15% for mushroom). With a control logic for the gas composition to stay as close as possible to optimum MA window without invading injurious low $O_2$ and/or high $CO_2$ concentrations, the atmosphere of the sensor-controlled container could stay at its lower $O_2$ boundary or upper $CO_2$ limit under certain tube dimensional conditions. There were found to be the ranges of the tube diameter and length allowing the beneficial MA. The desired range of the tube dimension for spinach consisted of combinations of larger diameter and shorter length in the window of 0.3~2 cm diameter and 0.2~10 cm length. Similarly, that for king oyster mushroom was combinations of larger diameter and shorter length in the window of 0.9~2 cm diameter and 0.2~3 cm in length. Clear picture on generally affordable tube dimension range may be formulated by further study on a wide variety of commodity and pack conditions.