• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.35-43
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• 2017

The three-dimensional integrated circuit (3D-IC) is a general trend for the miniaturized and high-performance electronic devices. The through-silicon-via (TSV) is the advanced interconnection method to achieve 3D integration, which uses vertical metal via through silicon substrate. However, the TSV based 3D-IC undergoes severe thermo-mechanical stress due to the CTE (coefficient of thermal expansion) mismatch between via and silicon. The thermo-mechanical stress induces mechanical failure on silicon and silicon-via interface, which reduces the device reliability. In this paper, the thermo-mechanical reliability of TSV based 3D-IC is reviewed in terms of mechanical fracture, heat conduction, and material characteristic. Furthermore, the state of the art via-level and package-level design techniques are introduced to improve the reliability of TSV based 3D-IC.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권2호
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• pp.112-117
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• 2008

3D MEMS 소자 또는 적층형 패키지에 응용하기 위해서 실리콘 관통 비아를 이용한 새로운 수직 접속 방법을 제안하고 그 실효성을 증명하기 위해 제작하였다. 제안된 실리콘 관통 비아는 기존의 관통 비아에서 도전 물질로 사용되던 구리대신 실리콘을 적용하였다. 그 결과 열팽창 계수 차이에 의한 열응력 줄일 수 있어 높은 온도에서 이루어지는 MEMS 공정과 병행 가능하게 되었다. $30{\mu}m$ 두께의 실리콘 기판 2층이 적층되었으며 $40{\mu}m$와 $50{\mu}m$의 간격을 가지는 관통 비아 배열을 제작하였다. 관통 비아의 전기적 특성을 측정하고 분석하였다. 측정된 저항 값은 $169.9\Omega$이었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-6
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• 2009

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권1호
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• pp.23-28
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• 2023

This paper demonstrates a novel NAND flash memory structure and annealing configuration including through-silicon via (TSV) inside the silicon substrate to improve annealing efficiency using an electro-thermal annealing (ETA) technique. Compared with the conventional ETA which utilizes WL-to-WL current flow, the proposed annealing method has a higher annealing temperature as well as more uniform heat distribution, because of thermal isolation on the silicon substrate. In addition, it was found that the annealing temperature is related to the electrical and thermal conductivity of the TSV materials. As a result, it is possible to improve the reliability of NAND flash memory. All the results are discussed based on 3-dimensional (3-D) simulations with the aid of the COMSOL simulator.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제16권6호
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• pp.312-316
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• 2015

Through silicon via (TSV) technology holds the promise of chip-to-chip or chip-to-package interconnections for higher performance with reduced signal delay and power consumption. It includes high aspect ratio silicon etching, insulation liner deposition, and seamless metal filling. The desired etch profile should be straightforward, but high aspect ratio silicon etching is still a challenge. In this paper, we investigate the use of etch hard mask for finer TSVs etching to have clear definition of etched via pattern. Conventionally employed photoresist methods were initially evaluated as reference processes, and oxide and metal hard mask were investigated. We admit that pure metal mask is rarely employed in industry, but the etch result of metal mask support why hard mask are more realistic for finer TSV etching than conventional photoresist and oxide mask.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.21-22
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• 2008

$SF_6/O_2$ 플라즈마 에칭을 통한 반도체 칩의 3차원 집적에 응용되는 through-silicon-via (TSV) 구조형성 연구를 수행하였다. Si via 형상은 $SF_6$, $O_2$의 가스 비율과 에칭이 되는 Silicon 기판의 온도에 의존함을 알수 있었다. 또한 Si via 형상에서 최소의 언더컷 (undercut) 과 측벽에칭 (local bowing) 은 black Si이 나타나는 공정조건에서 나타남을 확인하였다. 더 나아가 저온을 이용한 via 형성시 via 측벽에 형성되는 passivation layer와 mask의 성질이 저온으로 인해 high-aspect-ratio를 갖는 via를 형성할 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.88-97
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• 1989

본 논문에서 제안하는 switch-box 배선기는 greedy poly-jog 배선기와 via 최소화기로 나누어진다. Greedy poly-jog 배선기는 Luk의 greedy swich-box 배선 알고리듬을 기본으로 하며, 수평track에 metal을 수직track에 poly-silicon을 배선하는 제한을 완화하여 필요한 경우에는 수평 track에 poly-silicon을 배선함으로써 배선영역의 수평track을 증가시키지 않고 배선할 수 있다. Via 최소화기는 배선된 wire의 각 corner를 펴거나 wire 선분을 평행이동하거나 metal을 poly-silicon 및 poly-silicon을 metal로 바꿈으로써 via와 배선길이를 줄이는 과정을 수행한다. 본 배선기는 column 방향으로 배선영역을 scan함으로써 배선을 완료하며, 시간복잡도는 O(M(N+ Nnet)) 이다. 여기서, M, N, Nnet은 각각 배선 column의 수, 배선 row의 수, net의 수이다.

• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권2호
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• pp.65-74
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• 2013

Through-Silicon Via (TSV) 기술은 3차원 적층 패키징를 위한 핵심 기술로서 큰 관심을 받고 있다. 그러나 TSV 기술은 아직 다양한 공정상의 문제와 신뢰성 문제를 해결해야 하는 난제가 남아 있다. 특히 구리 비아(via)와 실리콘 기판의 큰 열팽창계수의 차이로 인한 열응력은 계면 박리, 크랙 발생, 구리 protrusion 등 다양한 신뢰성 문제를 발생시킨다. 본 연구에서는 구리 TSV 구조의 열응력을 수치해석을 이용하여 분석하였으며, 3차원 TSV 비아와 실리콘 기판의 응력 및 변형을 해석하였다. 비아의 크기, 비아와 비아 사이의 간격 및 비아의 밀도가 TSV 구조의 응력에 미치는 영향을 분석하였으며, 또한 어닐링(annealing) 온도 및 비아의 크기가 구리 protrusion에 미치는 영향을 관찰하였다. 구리 TSV 구조의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 적절한 비아와 비아 사이의 간격을 유지한 상태에서, 비아의 크기 및 비아의 밀도는 작아야 한다. 또한 구리 protrusion을 감소시키기 위해서는 비아의 크기 및 어닐링 공정과 같은 공정의 온도를 낮추어야 한다. 본 연구의 결과는 TSV 구조의 열응력과 관련된 신뢰성 이슈를 이해하고, TSV 구조의 설계 가이드라인을 제공하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.659-660
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• 2010