• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권2호
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• pp.111-119
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• 2005

직경 $75{\mu}m$ 높이 $90{\mu}m$및 $150{\mu}m$ 피치의 Cu via를 통한 삼차원 배선구조를 갖는 스택 시편을 deep RIE를 이용한 via hole 형성공정 , 펄스-역펄스 전기도금법에 의한 Cu via filling 공정, CMP를 이용한 Si thinning 공정, photholithography, 금속박막 스퍼터링, 전기도금법에 의한 Cu/Sn 범프 형성공정 및 플립칩 공정을 이용하여 제작하였다. Cu via를 갖는 daisy chain 시편에서 측정한 접속범프 개수에 따른 daisy chain의 저항 그래프의 기울기로부터 Cu/Sn 범프 접속저항과 Cu via 저항을 구하는 것이 가능하였다. $270^{\circ}C$에서 2분간 유지하여 플립칩 본딩시 $100{\times}100{\mu}m$크기의 Cu/Sn 범프 접속저항은 6.7 m$\Omega$이었으며, 직경 $75 {\mu}m$, 높이 $90{\mu}m$인 Cu via의 저항은 2.3m$\Omega$이었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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• pp.171-172
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• 2009

TSV(through via silicon)를 이용한 Via의 Cu 충전에서 Seed 층의 역할은 전류의 흐름을 가능하게 하는 중요한 역할을 하고 있다. Via에 각각 Ti/Au, Ti/Cu를 증착한 후 Ti/Cu가 Ti/Au를 대체 할 수 있는지를 알아보기 위해 먼저 실리콘 웨이퍼에 via를 형성하고, 형성된 via에 기능성 박막층으로 절연층(SiO2) 및 시드층을 형성하였다. 전해도금을 이용하여 Cu를 충전한 결과 Ti/Au 및 Ti/Cu를 증착한 두 시편 모두 via와 seed층 접합면에 박리 등의 결함이 없었고, via 내부 또한 void나 seam 등이 관찰되지 않고 우수하게 충전된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.128-128
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• 2016

Cu 배선폭 미세화 기술은 반도체 디바이스의 성능 향상을 위한 핵심 기술이다. 현재 배선 기술은 lithography, deposition, planarization등 종합적인 공정 기술의 발전에 따라 10x nm scale까지 감소하였다. 하지만 지속적인 feature size 감소를 위하여 요구되는 높은 공정 기술 및 비용과 배선폭 미세화로 인한 재료의 물리적 한계로 인하여 배선폭 미세화를 통한 성능의 향상에는 한계가 있다. 배선폭 미세화를 통한 2차원적인 집적도 향상과는 별개로 chip들의 3차원 적층을 통하여 반도체 디바이스의 성능 향상이 가능하다. 칩들의 3차원 적층을 위해서는 별도의 3차원 배선 기술이 요구되는데, TSV(through-Si-via)방식은 Si기판을 관통하는 via를 통하여 chip간의 전기신호 교환이 최단거리에서 이루어지는 가장 진보된 형태의 3차원 배선 기술이다. Si 기판에 $50{\mu}m$이상 깊이의 via 및 seed layer를 형성 한 후 습식전해증착법을 이용하여 Cu 배선이 이루어지는데, via 내부 Cu ion 공급 한계로 인하여 일반적인 공정으로는 void와 같은 defect가 형성되어 배선 신뢰성에 문제를 발생시킨다. 이를 해결하기 위해 각종 유기 첨가제가 사용되는데, suppressor를 사용하여 Si 기판 상층부와 via 측면벽의 Cu 증착을 억제하고, accelerator를 사용하여 via 바닥면의 Cu 성장속도를 증가시켜 bottom-up TSV filling을 유도하는 방식이 일반적이다. 이론적으로, Bottom-up TSV filling은 sample 전체에서 Cu 성장을 억제하는 suppressor가 via bottom의 강한 potential로 인하여 국부적 탈착되고 via bottom에서만 Cu가 증착되어 되어 이루어지므로, accelerator가 없이도 void-free TSV filling이 가능하다. Accelerator가 Suppressor를 치환하여 오히려 bottom-up TSV filling을 방해한다는 보고도 있었다. 본 연구에서는 유기 첨가제의 치환으로 인한 TSV filling performance 저하를 방지하고, 유기 첨가제 조성을 단순화하여 용액 관리가 용이하도록 하기 위하여 suppressor만을 이용한 TSV filling 연구를 진행하였다. 먼저, suppressor의 흡착, 탈착 특성을 이해하기 위한 연구가 진행되었고, 이를 바탕으로 suppressor만을 이용한 bottom-up Cu TSV filling이 진행되었다. 최종적으로 $60{\mu}m$ 깊이의 TSV를 1000초 내에 void-free filling하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.27-27
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• 2007

Cu via fill 도금 시, void, seam과 같은 내부 defects는 공정 중 신뢰성을 떨어뜨리며, 전기신호 전달속도를 느리게 한다. 또한 Cu via fell 도금 공정 중 발생하는 과도한 Cu 표면 도금층은 wafer thenning 공정의 생산성 저하와 공정 비용 상승을 유발한다. 3D Interconnection용 직경 30${\mu}$m, 깊이 120${\mu}$m (Aspect Ratio : 4) Via를 이용하여 정류방법, 전류 parameter, 첨가제 조성에 따른 Cu via felling 특성과 overburden두께 변화를 실험적으로 검증하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권4호
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• pp.117-123
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• 2014

써멀비아나 수직 배선으로 사용하기 위한 Cu 관통비아를 열린 비아 hole의 top-down filling 도금공정과 bottom-up filling 도금공정으로 형성 후 미세구조를 관찰하였다. 직류도금전류를 인가하면서 열린 비아 홀 내를 top-down filling 도금하거나 bottom-up filling 도금함으로써 내부기공이 없는 건전한 Cu 관통비아를 형성하는 것이 가능하였다. 열린 비아 홀의 top-down filling 공정에서는 Cu filling 도금 후 시편의 윗면과 밑면에서 과도금된 Cu 층을 제거하기 위한 chemical-mechanical polishing(CMP) 공정이 요구되는데 비해, 열린 비아 홀의 bottom-up filling 공정에서는 과도금된 Cu층을 제거하기 위한 CMP 공정이 시편 윗면에서만 요구되는 장점이 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제7권4호
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• pp.23-29
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• 2000

사용되는 metal구분 없이 반도체 공정장비들을 사용함으로써 cross-contamination을 유발시킬 수 있다. 특히, copper(Cu)는 확산이 쉽게 되어 cross-contamination에 의해 수 ppm정도가 wafer에 오염되더라도 트랜지스터의 leakage current발생 요인으로 작용할 수 있기 때문에 Si-IC성능에 치명적인 영향을 미칠 수 있는데, Si-LSI 실험실에서 할 수 있는 공정과 Si-LSI 실험실을 나와 할 수 있는 공정으로 구분하여 최대한 Si-LSI 장비를 공유함으로써 최소한의 장비로 Cu cross-contamination문제를 해결할 수 있다. 즉, 전기도금을 할 때 전극으로 사용되어지는 TiW/Al sputtering, photoresist (PR) coating, solder bump형성을 위한 via형성까지는 Si-LSI 실험실에서 하고, 독립적인 다른 실험실에서 Cu-seed sputtering, solder 전기도금, 전극 etching, reflow공정을 하면 된다. 두꺼운 PR을 얻기 위하여 PR을 수회 도포(multiple coaling) 하고, 유기산 주석과 유기산 연의 비를 정확히 액 조성함으로서 Sn:Pb의 조성비가 6 : 4인 solder bump를 얻을 수 있었다. solder를 도금하기 전에 저속 도금으로 Cu를 도금하여, PR 표면의 Cu/Ti seed층을 via와 PR표면과의 저항 차를 이용하여 PR표면의 Cu-seed를 Cu도금 중에 etching 시킬 수 있다. 이러한 현상을 이용하여 선택적으로 via만 Cu를 도금하고 Ti층을 etching한 후, solder를 도금함으로써 저 비용으로 folder bump 높이가 60 $\mu\textrm{m}$ 이상 높고, 고 균일/고 밀도의 solder bump를 형성시킬 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.123-124
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• 2005

We investigated the effect of a Ta/TaN Cu diffusion barrier existence on the reliability and the electrical performance of Cu dual-damascene interconnects. A high EM performance in Cu dual-damascene structure was observed the BCV(barrier contact via) interconnect structure to remain Ta/TaN barrier layer. Via resistance was decreased DCV interconnect structure by bottomless process. This structure considers that DCV interconnect structure has lower activation energy and higher current density than BCV interconnect structure. The EM failures by BCV via structure were formed at via hole, but DCV via structure was formed EM fail at the D2 line. In order to improve the EM characteristic of DCV interconnect structure by bottomless process, after Ta/TaN diffusion barrier layer in via bottom is removed by Ar+ resputtering process, it is desirable that Ta thickness is thickly made by Ta flash process.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권4호
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• pp.1-5
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• 2004

다층 연성기판은 높은 전기 전도성과 낮은 절연상수로 잘 알려진 구리와 폴리이미드로 구성되어 있다. 본 연구에서는 이러한 다층연성기판을 패턴된 스테인리스 스틸 위에 구리선을 전기도금하고 폴리이미드를 코팅함에 의해서 균일한 형태의 $5{\mu}m$-pitch의 전도선을 제조하는데 성공하였다. 또한, 다층기판 형성시 비아흘은 UV 레이저로 형성시켰으며 구리와 주석을 전기 도금함으로 이를 채웠다. 그런다음 비아와 전도선이 붙은 채로 스테인리스 스틸에서 벗겨냈다. 이렇게 형성된 각각의 층을 한번에 적층하여 다층연성기판을 완성하였다. 적층시 주석과 구리사이에 고체상태 반응(Solid state reaction)이 발생하여 $Cu_6Sn_5$ and $Cu_3Sn$을 형성하였으며 비아패드에 비아가 수직으로 위치한 완전한 형태의 층간 연결을 형성하였다. 이러한 비아 형성 공정은 V형태의 비아나 페이스트 비아와 비교할 때 좋은 전기적 특성, 저가공정등의 여러 장점을 가지고 있다.

• 한국재료학회지
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• 제22권7호
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• pp.335-341
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• 2012

Recently, the demand for the miniaturization of printed circuit boards has been increasing, as electronic devices have been sharply downsized. Conventional multi-layered PCBs are limited in terms their use with higher packaging densities. Therefore, a build-up process has been adopted as a new multi-layered PCB manufacturing process. In this process, via-holes are used to connect each conductive layer. After the connection of the interlayers created by electro copper plating, the via-holes are filled with a conductive paste. In this study, a desmear treatment, electroless plating and electroplating were carried out to investigate the optimum processing conditions for Cu via filling on a PCB. The desmear treatment involved swelling, etching, reduction, and an acid dip. A seed layer was formed on the via surface by electroless Cu plating. For Cu via filling, the electroplating of Cu from an acid sulfate bath containing typical additives such as PEG(polyethylene glycol), chloride ions, bis-(3-sodiumsulfopropyl disulfide) (SPS), and Janus Green B(JGB) was carried out. The desmear treatment clearly removes laser drilling residue and improves the surface roughness, which is necessary to ensure good adhesion of the Cu. A homogeneous and thick Cu seed layer was deposited on the samples after the desmear treatment. The 2,2'-Dipyridyl additive significantly improves the seed layer quality. SPS, PEG, and JGB additives are necessary to ensure defect-free bottom-up super filling.

• 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.