• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권3호
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• pp.319-325
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• 2017

Through silicon via (TSV) technology is extensively used in 3D IC integrations. The special structure of the TSV is realized by CMP (Chemically Mechanical Polishing) process with a high Cu removal rate and, low dishing, yielding fine topography without defects. In this study, we investigated the electrochemical behavior of copper slurries with various inhibitors in the Cu CMP process for advanced TSV applications. One of the slurries was carried out for the most promising process with a high removal rate (${\sim}18000{\AA}/Min$ @ 3 psi) and low dishing (${\sim}800{\AA}$), providing good microstructure. The effects of pH value and $H_2O_2$ concentration on the slurry corrosion potential and Cu static etching rate (SER) were also examined. The slurry formula with a pH of 6 and 2% $H_2O_2$, hadthe lowest SER (${\sim}75{\AA}/Min$) and was the best for TSV CMP. A novel Cu TSV CMP process was developed with two CMPs and an additional annealing step after some of the bulk Cu had been removed, effectively improving the condition of the TSV Cu surface and preventing the formation of crack defects by variations in wafer stress during TSV process integration.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.484-484
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• 2009

반도체 소자가 차세대 초미세 공정 기술 도입의 가속화를 통해 고속화 및 고집적화 되어 감에 따라 나노 (nano) 크기의 회로 선폭 미세화를 극복하고자 최적의 CMP (chemical mechanical polishing) 공정이 요구되어지고 있다. 최근, 금속배선공정에서 높은 전도율과 재료의 값이 싸다는 이유로 Cu를 사용하였으나, 디바이스의 구조적 특성을 유지하기 위해 높은 압력으로 인한 새로운 다공성 막(low-k)의 파괴와, 디싱과 에로젼 현상으로 인한 문제점이 발생하게 되었다. 이러한 문제점을 해결 하고자 본 논문에서는 Cu의 ECMP 적용을 위해 LSV (Linear sweep voltammetry)법을 통하여 알칼리 성문인 $NaNO_3$ 전해액과 산성성분인 $HNO_3$ 전해액의 전압 활성화에 의한 active, passive, transient, trans-passive 영역을 I-V 특성 곡선을 통해 알아보았고, 알칼리와 산성 성분의 전해액이 Cu 표면에 미치는 영향을 SEM (Scanning electron microscopy), EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), XRD(X-ray Diffraction)를 통하여 전기화학적 특성을 비교 분석하였다.

• 전기화학회지
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• 제10권2호
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• pp.94-103
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• 2007

반도체 소자의 고속화, 고집적화, 고신뢰성화에 대한 요구는 알루미늄 합금으로부터 구리로의 배선 물질의 변화를 유도하였다. 낮은 비저항과 높은 내열화성을 특징으로 하는 구리는 그 전기적, 재료적 특성이 알루미늄과 상이하여 배선 형성에 있어 새로운 주변 재료와 공법을 필요로 한다. 본 총설에서는 상감공정(damascene process)을 사용하는 다층 구리 배선 공정에 있어 핵심이 되는 구리 전해 도금(electrodeposition) 공정을 중심으로 확산 방지막(diffusion barrier) 및 도전층(seed layer), 바닥 차오름(bottom-up filling)을 위한 전해/무전해 도금용 유기 첨가제, 화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical polishing) 및 표면 보호막(capping layer) 기술 등의 금속화 공정에 대한 개요와 개발 이슈를 소개하고 최근의 연구 결과를 통해 구리 배선 공정의 최신 연구 동향을 소개하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.53-53
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• 2007

반도체 소자의 고집적화, 미세화 화로 인해 반도체의 동작속도를 증가시키기 위하여 Cu를 이용한 금속배선이 주목받게 되었으나, 높은 압력으로 인한 보은 Cu 영역에서 과잉 디슁 현상과 에로젼을 유도하고 반도체 웨이퍼위의 low-k 물질에 손상을 줌에 따라 메탈라인 브리징과 단락을 초래할 있어, Cu의 단락인 islands를 남김으로서 표면 결항을 제거하지 못한다는 단점을 가지고 있었다. 그래서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기존의 CMP에 전기화학을 결합시킴으로서 낮은 하력에서의 Cu평탄화를 달성할 수 있는 ECMP (electrochemical mechanical polishing)기술이 필요하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 전기화학적 기계적 연마(ECMP)작용을 위해, I-V 특성 곡선을 이용하여 패시베이션 막의 active, passive, transient, trans-passive영역의 전기화학적 특성을 비교 분석하였으며, Cu막의 표면 형상을 알아보기 위해 scanning electron microscopy (SEM) 측정과 energy dispersive spectroscopy (EDS)와 X-ray Diffraction (XRD) 분석을 통해 금속 화학적 조성을 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.88-88
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• 2007

Chemical mechanical polishing (CMP) 공정은 그 어원에서 알 수 있듯이 슬러리의 화학적인 요소와 웨이퍼에 가해지는 기계적 압력에 의해 결정되는 평탄화 기술이다. 최근, 금속배선공정에서 높은 전도율과 재료의 값이 싸다는 이유로 Cu률 사용하였으나, 디바이스의 구조적 특성을 유지하기 위해 높은 압력으로 인한 새로운 다공성 막(low-k)의 파괴와, 디싱과 에로젼 현상으로 인한 문제점이 발생하게 되었다. 이러한 문제점을 해결하고자, 본 논문에서는 Cu 표면에 Passivation layer를 형성 및 제거하는 개념으로 공정시 연마제를 사용하지 않으며, 낮은 압력조건에서 공정을 수행하기 위해, 전해질의 농도 변화에 따른 선형추의전압전류법과 순환전압전류법을 사용하여 전압활성화에 의한 전기화학적 반응이 어떤 영향을 미치는지 연구하였다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제16권2호
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• pp.18-32
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• 1991

The purpose of this study was to observe characteristic properties of amalgam through the polarization curves and SEM images from 4 type amalgams (Amalcap, Shofu spherical. Dispersalloy and Tytin) with 3 different surface finish procedures (polishing, burnishing and carving) by using the potentiostats (EG & GPARC) and SEM (Jeol JSM-35). After each amalgam alloy and Hg was triturated as the direction of the manufacturer by means of mechanical amalgamator (Samki), the triturated mass was inserted into the cylndrical metal mold which was 12 mm in diameter and 10 mm in height and was pressed with $100kg/cm^2$. 4 specimens of each type amalgam were burnished with egg burnisher and another 4 specimens of each type amalgam were carved with Hollenback carver. Above 8 specimens and remaining untreated 4 specimens were stored at room temperature for about 7 days. Untreated 4 specimens of each type amalgam were polished with abrasive papers (Deer) from #400 to #1200 and finally on the polishing cloth with $0.5{\mu}m$ and $0.06{\mu}m$ $Al_2O_3 $ powder suspended water. Anodic polarization measurements was employed to compare the corrosion behaviours of the amalgams in 0.9% saline solution at $37^{\circ}C$. The open circuit potential was determined after 30 minutes immersion of specimen in electrolyte. The scan rate was 1 mV/sec and the surface area of amalgam exposed to the solution was $0.64cm^2$ for each specimen. All the potentials reported are with respect to a saturated calomel electrode (SCE). SEM images of each specimen were taken after + 800 mV (SCE) polarization. The results were as follows: 1. The corrosion potential of high copper amalgam was more anodic than that of low copper amalgam. 2. The polished amalgam were more resistant to corrosion than any other burnished and carved amalgam. 3. In the case of polishing, current density of high copper amalgam was lower than that of low copper amalgam.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권3호
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• pp.319-324
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• 2013

본 연구에서는 CNT-Co 복합체를 이용한 전해-자기(EP-MAP) 복합가공 공정을 개발하였다. CNT-Co 복합체는 높은 강도와 뛰어난 전기적 성질을 가지는 소재이기 때문에 전해-자기 복합가공의 연마재 및 전극으로 적합하다. 전해-자기 복합가공의 시너지 효과를 평가하기 위해서 각 실험조건하에서 특성평가 실험이 수행되었으며, 각 실험인자는 자기력, 전해액, 공구의 회전속도, 전해전압, 간극 등이 있다. 그 결과 CNT-Co 복합체와 화학적 반응이 없는 $NaNO_3$ 가 본 공정의 가장 적절한 전해액으로 선정되었다. 그리고 높은 자기력은 가공중의 CNT-Co 복합체내에 전해액 유동을 방해하는 인자이다. 이로 인해 공작물의 표면상의 가공부위에 열에너지가 상승하게 되고 공작물 표면손상과 피팅현상이 발생하여 가공효율성이 떨어지게 된다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제54권5호
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• pp.227-231
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• 2005

We have developed a microsystem with a capillary electrophoresis (CE) and an electrochemical detector (ECD). The microfabricated CE-ECD systems are adequate for a disposable type and the characteristics are optimized for an application to the electrochemical detection. The system was realized with polydimethylsiloxane (PDMS)-glass chip and indium tin oxide electrode. The injection and separation channels (80 um wide$\ast$40 um deep) were produced by moulding a PDMS against a microfabricated master with relatively simple and inexpensive methods. A CE-ECD systems were fabricated on the same substrate with the same fabrication procedure. The surface of PDMS layer and ITO-coated glass layer was treated with UV-Ozone to improve bonding strength and to enhance the effect of electroosmotic flow. For comparing the performance of the ITO electrodes with the gold electrodes, gold electrode microchip was fabricated with the same dimension. The running buffer was prepared by 10 mM 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) titrated to PH 6.5 using 0.1 N NaOH. We measured olectropherograms for the testing analytes consisted of catechol and dopamine with the different concentrations of 1 mM and 0.1 mM, respectively. The measured current peaks of dopamine and catechol are proportional to their concentrations. For comparing the performance of the ITO electrodes with the gold electrodes, electropherograms was measured for CE-ECD device with gold electrodes under the same conditions. Except for the base current level, the performances including sensitivity, stability, and resolution of CE-ECD microchip with ITO electrode are almost the same compared with gold electrode CE-ECD device. The disposable CE/ECD system showed similar results with the previously reported expensive system in the limit of detection and peak skew. When we are using disposable microchips, it is possible to avoid polishing electrode and reconditioning.

• 센서학회지
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• 제11권1호
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• pp.54-59
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• 2002

본 논문은 Si기판 직접접합기술과 전기화학적 식각정지를 이용하여 마이크로 시스템용 매몰 공동을 갖는 SOI 구조물의 일괄제조에 대한 새로운 공정기술에 관한 것이다. 저비용의 전기화학적 식각정지법으로 SOI의 정확한 두께를 제어하였다. 핸들링 기판 위에서 Si 이방성 습식식각으로 공동을 제조하였다. 산화막을 갖는 두 장의 Si기판을 직접접합한 후, 고온 열처리($1000^{\circ}C$, 60분)를 시행하고 전기화학적 식각정지로 매몰 공동을 갖는 SDB SOI 구조를 박막화하였다. 제조된 SDB SOI 구조물 표면의 거칠기는 래핑과 폴리싱에 의한 기계적인 방법보다도 우수했다. 매몰 공동을 갖는 SDB SOI 구조는 새로운 마이크로 센서와 마이크로 엑츄에이터에 대단히 효과적이며 다양한 응용이 가능한 기판으로 사용될 것이다.

• 전기화학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-6
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• 2017

본 연구에서는 구리 배선 공정에서 구리 씨앗층 표면에 형성되는 구리 자연산화물을 제거하는 표면 전처리가 후속 구리 전착에 미치는 영향을 살펴보았다. 구리 배선 공정의 화학적 기계적 연마 공정에서 사용하는 citric acid 기반의 용액을 구리 표면 전처리 과정에 적용하여 표면에 존재하는 구리 자연 산화물을 제거하였고, 용액 조성 변화를 통해 산화물 제거의 선택성을 높여 구리 씨앗층의 손실을 최소화하였다. 또한 표면 전처리 후 구리 전해 전착과 무전해 전착을 시도하여 전착한 박막의 비저항, 표면 거칠기 등의 성질을 비교하고, 이를 통해 선택적으로 구리 산화물을 제거한 이후에 전착된 박막의 비저항과 표면 거칠기가 가장 낮게 나타남을 확인하였다.