• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1051-1054
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• 2000

We developed the micro CSF (celebrospinal fluid) shunt valve with surface and bulk micromachining technology in polymer MEMS. This micro CSF shunt valve was formed with four micro check valves to have a membrane connected to the anchor with the four bridges. The up-down movement of the membrane made the CSF on & off and the valve characteristic such as open pressure was controlled by the thickness and shape of the bridge and the membrane. The membrane, anchor and bridge layer were made of the $O_2$ RIE (reactive ion etching) patterned Parylene thin film to be about 5~10 microns in thickness on the silicon wafer. The dimension of the rectangular nozzle is 0.2＊0.2 $\textrm{mm}^2$ and the membrane 0.45 mm in diameter. The bridge width is designed variously from 0.04 mm to 0.12 mm to control the valve characteristics. To protect the membrane and bridge in the CSF flow, we developed the packaging system for the CSF micro shunt valve with the deep RIE of the silicon wafer. Using this package, we can control the gap size between the membrane and the nozzle, and protect the bridge not to be broken in the flow. The total dimension of the assembled system is 2.5＊2.5 $\textrm{mm}^2$ in square, 0.8 mm in height. We could precisely control the burst pressure and low rate of the valve varing the design parameters, and develop the whole CSF shunt system using this polymer MEMS fabricated CSF shunt valve.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.12.2-12.2
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• 2010

반도체 소자, 바이오 센서, 태양전지 등에서 집적도 및 소자 성능 향상을 위해서 최근 실리콘 소재를 위주로 한 수직 정렬형 와이어 어레이와 같은 3차원 구조의 소재에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 깊은 반응성 이온 식각법(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)과 같은 건식 식각법으로 종횡비가 높은 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있지만 시간과 공정비용이 많이 소요된다는 단점이 있고 양산성이 없다. 이를 극복하기 위해서 VLS (Vapor-Liquid-Solid)방법이 연구되고 있지만 촉매로 사용되는 금속의 오염으로 인한 소자 성능의 저하를 피할 수가 없다. 본 연구진에서 연구하는 있는 전기화학적 식각법을 사용하면 이러한 문제를 극복하고 매우 정렬이 잘 된 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 최적 조건을 정립하면 균일하고 재현성 있는 다양한 종횡비의 기판 수직형 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있다. 또한, 귀금속 촉매 식각법은 금속 촉매를 사용하여 식각을 하지만 VLS 방법과 달리 Top-down 방법을 사용하기 때문에 최종 공정에서 용액에 담구어 귀금속을 식각하여 제거 하면 귀금속 촉매가 실리콘을 오염시키는 일은 배제할 수 있다. 귀금속 촉매 식각법의 경우 사용되는 촉매의 다양화, 포토리소그래피 방법, 그리고 식각 용액의 조성 변화에 따라 다양한 형상의 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 이에 대한 결과를 소개하고자 한다. 3차원 실리콘 와이어 어레이를 사용하여 동심원형 p-n접합 와이어 어레이를 제작하면 소수캐리어의 확산거리가 짧아도 짧은 동심원 방향으로 캐리어를 포집할 수 있고 태양광의 입사는 와이어 어레이의 수직 방향이므로 태양광의 흡수도 효율적으로 할 수 있기 때문에 실리콘의 효율 향상을 달성할 수 있다. 이에 대한 본 연구진의 연구결과 및 최근 연구 동향을 발표하고자 한다.

• 센서학회지
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• 제22권2호
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• pp.130-135
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• 2013

This study proposed a noble process to fabricate TSV (Through Silicon Via) structure which has lower cost, shorter production time, and more simple fabrication process than plating method. In order to produce the via holes, the Si wafer was etched by a DRIE (Deep Reactive Ion Etching) process. The via hole was $100{\mu}m$ in diameter and $400{\mu}m$ in depth. A dielectric layer of $SiO_2$ was formed by thermal oxidation on the front side wafer and via hole side wall. An adhesion layer of Ti and a seed layer of Au were deposited. Soldering process was applied to fill the via holes with solder paste and metal powder. When the solder paste was used as via hole metal line, sintering state and electrical properties were excellent. However, electrical connection was poor due to occurrence of many voids. In the case of metal powder, voids were reduced but sintering state and electrical properties were bad. We tried the via hole filling process by using mixing solder paste and metal powder. As a consequence, it was confirmed that mixing rate of solder paste (4) : metal powder (3) was excellent electrical characteristics.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권7호
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• pp.667-673
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• 2010

Copper filling into TSV (through-silicon-via) and reduction of the filling time for the three dimensional chip stacking were investigated in this study. A Si wafer with straight vias - $30\;{\mu}m$ in diameter and $60\;{\mu}m$ in depth with $200\;{\mu}m$ pitch - where the vias were drilled by DRIE (Deep Reactive Ion Etching) process, was prepared as a substrate. $SiO_2$, Ti and Au layers were coated as functional layers on the via wall. In order to reduce the time required complete the Cu filling into the TSV, the PPR (periodic pulse reverse) wave current was applied to the cathode of a Si chip during electroplating, and the PR (pulse-reverse) wave current was also applied for a comparison. The experimental results showed 100% filling rate into the TSV in one hour was achieved by the PPR electroplating process. At the interface between the Cu filling and Ti/ Au functional layers, no defect, such as a void, was found. Meanwhile, the electroplating by the PR current showed maximum 43% filling ratio into the TSV in an hour. The applied PPR wave form was confirmed to be effective to fill the TSV in a short time.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권2호
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• pp.152-158
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• 2012

The effect of current waveform on Cu filling into TSV (through-silicon via) and the bottom-up ratio of Cu were investigated for three dimensional (3D) Si chip stacking. The TSV was prepared on an Si wafer by DRIE (deep reactive ion etching); and its diameter and depth were 30 and $60{\mu}m$, respectively. $SiO_2$, Ti and Au layers were coated as functional layers on the via wall. The current waveform was varied like a pulse, PPR (periodic pulse reverse) and 3-step PPR. As experimental results, the bottom-up ratio by the pulsed current decreased with increasing current density, and showed a value of 0.38 on average. The bottom-up ratio by the PPR current showed a value of 1.4 at a current density of $-5.85mA/cm^2$, and a value of 0.91 on average. The bottom-up ratio by the 3-step PPR current increased from 1.73 to 5.88 with time. The Cu filling by the 3-step PPR demonstrated a typical bottom-up filling, and gave a sound filling in a short time.

• 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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권11호
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• pp.1-5
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• 2010

본 논문에서는 외팔보 배열 구조를 가지는 MEMS 테스트 소켓을 SOI 웨이퍼를 이용하여 개발하였다. 외팔보는 연결부분의 기계적 취약점을 보완하기 위해 모서리가 둥근 형태를 가지고 있다. 측정에 사용 된 BGA IC 패키지는 볼 수 121개, 피치가 $650{\mu}m$, 볼 직경 $300{\mu}m$, 높이 $200{\mu}m$ 을 가지고 있다. 제작된 외팔보는 길이 $350{\mu}m$, 최대 폭 $200{\mu}m$, 최소 폭 $100{\mu}m$, 두께가 $10{\mu}m$인 곡선 형태의 외팔보이다. MEMS 테스트 소켓은 lift-off 기술과 Deep RIE 기술 등의 미세전기기계시스템(MEMS) 기술로 제작되었다. MEMS 테스트 소켓은 간단한 구조와 낮은 제작비, 미세 피치, 높은 핀 수와 빠른 프로토타입을 제작할 수 있다는 장점이 있다. MEMS 테스트의 특성을 평가하기 위해 deflection에 따른 접촉힘과 금속과 팁 사이의 저항과 접촉저항을 측정하였다. 제작된 외팔보는 $90{\mu}m$ deflection에 1.3 gf의 접촉힘을 나타내었다. 신호경로저항은 $17{\Omega}$ 이하였고 접촉저항은 평균 $0.73{\Omega}$ 정도였다. 제작된 테스트 소켓은 향 후 BGA IC 패키지 테스트에 적용 가능 할 것이다.

• 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.