• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권2호
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• pp.27-31
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• 2015

고성능 소자의 전력밀도가 증가함에 따라 소자의 열 관리는 주요 핵심 기술로 부각되었고, 기존의 heat sink나 TIM(thermal interface material)으로는 소자의 열 문제를 해결하는데 한계가 있다. 이에 최근에는 열 유속(heat flux)을 증가시키고자 액체 냉각 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 본 연구에서는 TSV(through Si via)와 microchannel을 이용하여 칩 레벨 액체 냉각 시스템을 제작하고 시스템의 냉각 특성을 분석하였다. TSV와 microchannel은 Si 웨이퍼에 DRIE(deep reactive ion etching)을 이용하여 공정하였고, 3가지 다른 형상의 TSV를 제작하여 TSV 형상이 냉각 효율에 미치는 영향을 분석하였다. TSV와 microchannel 내 액체흐름 형상은 형광현미경으로 관찰하였고, 액체 냉각에 대한 효율은 실온에서 $300^{\circ}C$까지 시편을 가열하면서 적외선현미경을 이용하여 온도를 측정 분석하였다.

• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권2호
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• pp.73-78
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• 2016

집적회로(Integrated Circuit) 소자의 트랜지스터(transistor) 밀도 증가는 소자에서 발생하는 열 방출(heat dissipation)의 급격한 상승을 초래하여 열 문제를 발생시키고, 이는 소자의 성능과 열적 신뢰성에 영향을 크게 미친다. 열문제의 해결방안 중 본 연구에서는 냉매를 이용한 액체 냉각방법을 연구하였으며, 실리콘 웨이퍼에 관통실리콘비아(through Si via)와 마이크로 채널(microchannel)을 딥 반응성 이온 애칭(deep reactive ion etching)로 구현한 후 유리기판과 어노딕본딩을 통하여 액체 냉각 구조를 제작하였다. 제작된 마이크로 채널 위에 Ag, Cu 또는 Cr/Au/Cu bump를 스크린프린팅(screen printing) 방법으로 형성하였고, 범프의 유무를 통해 액체 냉각 전후의 냉각 모듈의 실리콘 표면온도의 변화를 적외선현미경으로 분석하였다. Cr/Au/Cu bump가 탑재된 액체 냉각 모듈의 경우 가열온도 $200^{\circ}C$에서 냉각 전후의 실리콘 표면 온도 차이는 약 $45.2^{\circ}C$이고, 전력밀도 감소는 약 $2.8W/cm^2$ 이었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권4호
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• pp.20-25
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• 2010

평판형 rib 도파로의 설계 및 공정기술을 바탕으로 632.8 nm에서 동작하는 집적 마흐젠더 간섭계 센서(Mach-Zehnder interferometric sensor)를 제작하였다. 단일모드와 높은 감도의 두 가지 조건을 고려하여 실리카 계열($SiO_2-SiO_xN_y-SiO_2$) rib 도파로를 설계하였고 박막증착, 사진제판, RIE (Reactive Ion Etching)와 같은 반도체 공정들을 이용해 그 기하학적 구조를 구현하였다. 제작된 rib 도파로의 광출력을 cut-back방법으로 분석한 결과, 약 4.82 dB/cm의 전파손실을 측정하였다. 동시에 크롬 식각방지 층 공정을 도입하여 마흐젠더 간섭계 칩 위에 감지영역(sensing zone)을 형상화할 때 발생하는 코어 층 손상을 방지하였다. 제작된 마흐젠더 간섭계 센서를 이용한 증류수/에탄올 혼합물 굴절률 측정실험을 통해 약 $\pi$/($4.04{\times}10^{-3}$)의 소자 감도(sensitivity)를 최종 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.9-15
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• 2004

본 논문에서는 드레인 부근의 채널 영역에서 접합 전계를 줄이는 WSW(Wrap Side Wall) 구조의 소자를 제안하였다. WSW구조의 소자 제작은 첫 번째 게이트를 식각한 후에 NM1(N-type Minor1) 이 온주입을 하고 다시 질화막을 덮어 식각함으로서 만들어진다. 새로운 WSW구조는 전계를 줄이기 위한 버퍼층으로 되어 있으며 WSW소자와 LDD구조의 소자 수명을 비교하였으며 핫-캐리어 열화 특성도 분석하였다. 또한 AC 핫-캐리어 열화를 칩 상에서 평가하기 위해 펄스 발생기, 레벨 시프터, 주파수 분배기를 포함한 테스트 패턴 회로를 설계하였다. 이러한 것은 AC와 DC 스트레스간의 핫-캐리어 열화 조건이 AC와 DC 스트레스 모두 동일한 물리적 메커니즘을 지닌다는 것을 알 수 있었다. 따라서 일반적으로 회로 동작 조건 하에서 DC 핫-캐리어 열화 특성을 토대로 AC 소자 수명도 예측할 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권8호
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• pp.847-852
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• 2014

반도체 소자 제조에서 비용 절감을 위한 공정기술의 스케일링 가속화 경향에 따라 축소기술에 대한 요구가 증가되고 있다. 축소에 따른 또 다른 가장 큰 문제점의 하나는 Hot Carrier Injection (HCI) 특성의 열화이다. 이는 축소 과정에서 생기는 불가피한 가장 큰 이슈중의 하나이며, 특히 입출력 소자에 있어 극복하기 어려운 부분이다. 이의 개선을 위해 유효 채널 길이를 늘이고자 LDD 임플란트 공정 이전에 산화막이 추가되었고, 또한 I/O LDD 임플란트 공정의 이온 입사 각도를 최적화함으로써, LDD 영역에서 E-field 열화 없이 HCI 규격을 만족할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권1호
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• pp.27-33
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• 2014

거대억새에 폐목재 칩과 펄프슬러리를 첨가하여 제작한 식생기반재의 특성에 대해서 검토하였다. 공극률은 펄프슬러리의 첨가량 증가와 함께 증가하였지만, 목재칩과 펄라이트 첨가량 증가와 함께 다소 감소하였다. 투수계수는 각 다른 원료를 이용하여 혼합한 조건에서 거대억새 첨가량이 적을수록 낮게 나타났다. 토양경도는 거대억새 첨가비율이 낮을수록, 펄프슬러리, 목재 칩, 펄라이트의 첨가비율이 높아질수록 높게 나타났다. 박리강도는 모든 조건에서 거대억새 첨가량의 적을수록 낮았다. 수소이온농도(pH)는 전반적으로 약알칼리성으로 나타났다. 휨파괴계수는 전체적으로 각 조건별로 거대억새의 첨가율이 적을수록 높게 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제20권2호
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• pp.215-222
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• 2011

The adsorption behavior of nitrate nitrogen was investigated from aqueous solution using char prepared from oak chip. The removal rate of nitrate nitrogen was found to be dependent on temperature and it is increased as the temperature increase. Adsorption equilibrium data of nitrate nitrogen on oak char. reasonably fitted Langmuir and Freundlich isotherm models. The adsorption energy obtained from D-R model was 12.5 kJ/mole at $20^{\circ}C$ indicating an ion exchange process as primary adsorption mechanism. Thermodynamic parameters such as ${\Delta}G^o$, ${\Delta}H^o$, and ${\Delta}S^o$ were -23.76 kJ/mole, 26.1 kJ/mole and 89.7 J/K mole at $20^{\circ}C$, respectively, indicated that the nature of nitrate nitrogen adsorption is spontaneous and endothermic.