• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권4호
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• pp.49-53
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• 2011

TSV(through-silicon-via)를 이용한 3차원 Si 칩 패키징 공정 중 전기 도금을 이용한 비아 홀 내 Cu 고속 충전과 범핑 공정 단순화에 관하여 연구하였다. DRIE(deep reactive ion etching)법을 이용하여 TSV를 제조하였으며, 비아홀 내벽에 $SiO_2$, Ti 및 Au 기능 박막층을 형성하였다. 전도성 금속 충전에서는 비아 홀 내 Cu 충전율을 향상시키기 위하여 PPR(periodic-pulse-reverse) 전류 파형을 인가하였으며, 범프 형성 공정에서는 리소그라피(lithography) 공정을 사용하지 않는 non-PR 범핑법으로 Sn-3.5Ag 범프를 형성하였다. 전기 도금 후, 충전된 비아의 단면 및 범프의 외형을 FESEM(field emission scanning electron microscopy)으로 관찰하였다. 그 결과, Cu 충전에서는 -9.66 $mA/cm^2$의 전류밀도에서 60분간의 도금으로 비아 입구의 도금층 과성장에 의한 결함이 발생하였고, -7.71 $mA/cm^2$에서는 비아의 중간 부분에서의 도금층 과성장에 의한 결함이 발생하였다. 또한 결함이 생성된 Cu 충전물 위에 전기 도금을 이용하여 범프를 형성한 결과, 범프의 모양이 불규칙하고, 균일도가 감소함을 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.18-18
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• 2008

3차원 패키징 System In Package (SIP)구조에서 Chip to Chip 단위 Interconnection 역할을 하는 Through Silicon Via(TSV)를 형성하기 위하여 Pulsating RF bias가 장착된 Inductively Coupled Plasma Etcher 장비를 이용하였다. 이 Pulsating 플라즈마 공정 방법은 주기적인 펄스($50{\sim}500Hz$)와 듀티($20{\sim}99%$) cycle 조절이 가능하며, 플라즈마 에칭특성에 영향을 주는 플라즈마즈마 발생 On/Off타임을 조절할 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 발생 Off일 경우에는 이온(SFx+, O+)과 래디컬(SF*, F*, O*)의 농도 및 활성도를 급격하게 줄이는 효과를 얻을 수가 있는데, 이러한 효과는 식각 에칭시, 이온폭격의 손상을 급격하게 줄일 수 있으며, 실리콘 표면과 래디컬의 화학적 반응을 조절하여 에칭 측벽 식각 보호막 (SiOxFy : Silicon- Oxy- Fluoride)을 형성하는데 영향을 미친다. 그리고, TSV 형성에 있어서 큰 문제점으로 지적되고 있는 언더컷과 수평에칭 (Horizontal etching)을 개선하기 위한 방법으로, Black-Siphenomenon을 이번 실험에 적용하였다. 이 Black-Si phenomenon은 Bare Si샘플을 이용하여, 언더컷(Undercut) 및 수평 에칭 (Horizontal etching)이 최소화 되는 공정 조건을 간편하게 평가 할 수 있는 방법으로써, 에칭 조건 및 비율을 최적화하는 데 효율적이었다. 결과적으로, Pulsating RF bias가 장착된 Inductively Coupled Plasma Etcher 장비를 이용한 에칭실험은 펄스 주파수($50{\sim}500Hz$)와 듀티($20{\sim}99%$) cycle 조절이 가능하여, 이온(SFx+, O+)과 래디컬(SF*, F*, O*)의 농도와 활성화를 조절 하는데 효과적이었으며, Through Silicon Via (TSV)를 형성 하는데 있어서 Black-Si phenomenon 적용은 기존의 Continuous 플라즈마 식각 결과보다 향상된 에칭 조건 및 에칭 프로파일 결과를 얻는데 효과적이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.252-252
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• 2010

적외선 센서는 빛의 유무에 관계없이 주 야간 전방의 물체에서 발산하는 미약한 적외선(열선)을 감지하여 영상으로 재현하는 열상시스템은 자동차 야간 운전자 보조용 나이트 비젼, 핵심 시설의 감시 관리, 군수 등의 분야에 적용되어지고 있는 최첨단, 고부가가치를 지니고 있는 기술이다. 양자형은 센서 특성은 좋으나 냉각기(작동온도: $-196^{\circ}C$) 및 고진공 패키지인 dewar를 사용하는 반면에, 열형은 대부분 상온에서 동작되는 온도안정화를 위한 전자냉각모듈만을 구비하면 되므로 저가형으로 제작이 가능한 비냉각형 적외선 센서이다. 본 연구에서는 적외선 센서용 진공패키지 조립공정 및 패키지된 센서의 측정기술을 개발하였다. 금속 메탈패키지를 제작하였으며, 금속 진공패키지는 소자냉각용 TE Cooler와 장수명 진공유지를 위한 getter, 그리고 센서칩, 온도센서를. 장착하여 칩을 조립하였다. Cap ass'y와 base envelop의 솔더링 공정을 수행하였으며, 진공패키지의 진공유지를 위해 TMP를 이용하여 진공을 유지하고, 약 5일동안 패키지 bake-out을 수행하였다. 진공압력은 $10^{-7}\;torr$ 이하를 유지하였으며, getter를 활성화시키고, pinch-off 공정으로 조립 ass'y를 완성하였다. 진공 패키지의 기밀성은 He leak tester를 이용하여 측정하였으며, ${\sim}10^{-9}\;std.cm^3/sec$로 기밀성을 유지하였다. TE cooler를 작동한 온도안정성은 0.05 K 이하였다. 볼로미터 센서의 반응도는 $10^2\;V/W$ 이상을 나타내었으며, 탐지도는 $2{\times}10^8cm-Hz^{1/2}/W$를 나타내었다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 향후 2차원 열영상용 어레이 검출기 및 웨이퍼수준의 패키징 공정에 유용하게 응용될 것으로 판단된다.

• 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.

• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권1호
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• pp.1-12
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• 2021

본 논문에서는 레이저 유도에 의한 그래핀 합성 기술 및 이를 이용한 전기/전자 소자 제조 기술과 다양한 소자 제조 기술을 검토하였다. 최근까지 개발되고 있는 3차원 그래핀 구조 활용으로 설계된 마이크로/나노 패턴화는 효율적인 제조공정으로 인하여 많은 각광을 받고 있으며, 차세대 기판 소재로의 응용까지 다양하게 개발되고 있다. 산업에서 요구하는 실제적인 적용 연구의 예들은, 레이저의 파장대역 선택, 출력 조정 및 광 간섭 기술 응용 등의 점진적인 해결방안 논의를 통해 큰 발전 가능성을 보여주고 있다. 기존의 그래핀의 전기/전자 소자 장치로의 응용 확장성은 이미 검증된 바 있으며, 새로운 합성 방식 및 기판 적용 기술은 마이크로 패키징 기술과의 통합 운용으로, 바이오센서, 슈퍼커패시터, 다공성 전기화학 센서 등 응용분야가 매우 다양하다. 본 논문에서 소개하는 레이저 기반 그래핀 가공 기술은 가까운 미래에 휴대형 소형 전자기기 및 전자 소자에 쉽게 적용 가능하리라 사료된다.