[논문]3D IC 패키지를 위한 TSV요소기술

현승민; 이창우

doi:10.5781/kwjs.2009.27.3.004

3D IC 패키지를 위한 TSV요소기술
TSV Core Technology for 3D IC Packaging 원문보기

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구는 Via Filling 후 Bonding에 관한연구로 TSV에 사용되는 Cu to Cu^3-7), direct oxide⁸⁾, eutectic^9-10), polymer adhesive bonding^11-13) 등의 Bonding방법에 대해 소개하고 Bonding의 요소기술인 Thin Wafer Handler와 Bonding Head 개발에 대해 설명한다.
Bonding Force와 Bonding 면이 수직을 유지하는 것은 기계정밀도에 의해서 좌우된다. 본 연구에서는 기계정밀도에 영향을 받지 않고 일정한 Bonding Force와 Bonding 면에 수직을 유지할 수 있는 기구를 설계하였다. Fig.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 정전기를 이용한 방법이 제안되었으나 신뢰성 문제로 잘 사용되지 못하고 있다. 본 연구에서는 기존의 진공 방식을 그대로 사용하되 웨이퍼의 변형이나 파손을 방지하기 위해서 다공질 Picker를 제안하였다. 다공질 Picker는 국부적으로 힘이 집중되는 진공 Groove를 많은 기공을 이용하여 Picking Force를 유지하면서 힘을 분산시켜 응력집중을 해소하였다.

제안 방법

TSV Bonding 공정에 사용되는 4가지 Bonding 공정의 특성과 Bonding 장비의 요소기술인 Thin Wafer Handling 기술과 Uniform Bonding Head의 설계와 성능 평가를 소개하였다. Thin Wafer Handlig 기술과 Uniform Bonding Head 기술은 기본적인 성능은 만족한 수준으로 상용화를 위한 연구를 수행할 것이다.
3개의 Load Cell을 장착하고 있으며 Load Cell은 나사에 의해서 높이를 조절할 수 있어 상판의 각도를 조절할 수 있다. 그리고 Lade Cell 위쪽에 Ball을 이용한 Kinematic Base를 구성하였다.
다공질 Picker는 국부적으로 힘이 집중되는 진공 Groove를 많은 기공을 이용하여 Picking Force를 유지하면서 힘을 분산시켜 응력집중을 해소하였다. 다공질을 형성하는 방법에 따라서 금속입자를 소결시켜 만드는 방법과 기계 가공에 의한 방법으로 제작하였다.
13은 기존 방법을 사용하여 압력을 가했을 때 실험결과를 나타낸다. 실험방법은 3개의 Load Cell에서 중앙에 있는 Load Cell을 5 Kgf 단위로 증가시켰을 때 나머지 두개의 Load Cell에 나타나는 힘을 Load Cell의 높이를 조정하여 임의의 5가지 경우를 측정하였다. Fig.

성능/효과

4) 얼라인·Bonding 문제가 모두 해결되어야 한다.
Force Sensor는 200 N까지 측정가능한데 8 inch Wafer Sear Force의 경우는 단축 스테이지의 모터에 과부하가 걸려 측정이 어려운 상태로 150 N 이상의 Picking Force를 나타내었고 Normal Force의 경우는 Wafer 가 실험도중 파손될 만큼 충분한 Picking Force를 나타내었다. 또한 다공질 Picker의 내부 Chamber의 성능을 평가하기위해서 Picker와 Wafer의 정렬시키지 않고 외부의 공기가 진공 Chamber로 유입되도록 실험하여도 Picker와 Wafer가 분리되지 않고 만족할 만한 Picking Force를 유지하여 유용성을 확인하였다.
Cu는 표면에 두꺼운 Cu 산화막이 존재하는데 Bonding 을 하기 위해서는 Cu 산화막 아래에 있는 Cu 원자가 Cu 산화막을 뚫고 다른 Cu 층으로 확산이 되어야하는데, 실제 Cu 산화막은 400℃이하의 온도에서는 충분한 활성화 에너지를 제공 받지 못함으로 추가적인 전․후 공정 처리 없이는 완벽한 Bonding을 이루기 어렵다. 실제 실험과 예측한 데이터를 바탕으로 온도에 따른 Cu Bonding 정도와 Bonding된 웨이퍼를 다이싱 (dicing) 할 경우 수율과의 상관관계를 보면⁵⁾ 300℃이하에서는 완전한 Bonding이 되지 않음을 나타내고 있다. 350℃에서 Bonding이 가능하다고 보고되고 있지만, 안정한 Bonding 강도 등을 고려할 때 400℃ 이상의 고온 Bonding 공정이 요구된다.

후속연구

TSV Bonding 공정에 사용되는 4가지 Bonding 공정의 특성과 Bonding 장비의 요소기술인 Thin Wafer Handling 기술과 Uniform Bonding Head의 설계와 성능 평가를 소개하였다. Thin Wafer Handlig 기술과 Uniform Bonding Head 기술은 기본적인 성능은 만족한 수준으로 상용화를 위한 연구를 수행할 것이다. 향후계획으로는 다공질을 이용한 Thin Wafer Handling 기술은 진공과 공압을 사용하여 무 마찰 상태로 Picking 하는 연구를 수행하여 Wafer에 손상이 없는 Picker를 개발하고 Uniform Bonding Head는 소형화를 통하여 Adhesive를 이용한 Flip Chip Bonding에도 적용할 계획이다.
Thin Wafer Handlig 기술과 Uniform Bonding Head 기술은 기본적인 성능은 만족한 수준으로 상용화를 위한 연구를 수행할 것이다. 향후계획으로는 다공질을 이용한 Thin Wafer Handling 기술은 진공과 공압을 사용하여 무 마찰 상태로 Picking 하는 연구를 수행하여 Wafer에 손상이 없는 Picker를 개발하고 Uniform Bonding Head는 소형화를 통하여 Adhesive를 이용한 Flip Chip Bonding에도 적용할 계획이다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

TSV 기술이란?

3차원 공정중에서 TSV 공정 기술이 향후 3차원 공정기술로 각광받고 있다. TSV 기술은 칩 내부의 Via 를 뚫고 금속을 채운 뒤 기판을 수십 마이크로 레벨로 얇게 폴리싱 후 칩 간의 전기적, 기계적 연결을 이루는 방법이며, 수평적 2차원 회로 구조와 비교했을 때 신호 지연이 많이 감소되는 것으로 예측된 바가 있다. 3차원 소자의 연속적인 공정을 위해서는 1) TSV 형성, 2) IC 웨이퍼 폴리싱 3) Via Filling 4) 얼라인․ Bonding 문제가 모두 해결되어야 한다.

3차원 적층은 어디에 사용되는가?

3차원 적층은 System On Chip(SOC), System In Package (SIP), Wafer Level Package (WLP), System On Package (SOP), System On Board (SOB) 등의 새로운 Advanced Package에 사용된다. 3차원 소자 집적을 위해서 Fig.

3차원 공정의 연속성을 위해서 어떤 문제들이 모두 해결되어야 하나?

TSV 기술은 칩 내부의 Via 를 뚫고 금속을 채운 뒤 기판을 수십 마이크로 레벨로 얇게 폴리싱 후 칩 간의 전기적, 기계적 연결을 이루는 방법이며, 수평적 2차원 회로 구조와 비교했을 때 신호 지연이 많이 감소되는 것으로 예측된 바가 있다. 3차원 소자의 연속적인 공정을 위해서는 1) TSV 형성, 2) IC 웨이퍼 폴리싱 3) Via Filling 4) 얼라인․ Bonding 문제가 모두 해결되어야 한다.

원문 URL 링크

DOI : 10.5781/KWJS.2009.27.3.004 [무료]
대한용접접합학회 : 저널
Korea Open Access Journals : 저널
DBPia : 저널
AccessON : 저널

*원문 PDF 파일 및 링크정보가 존재하지 않을 경우 KISTI DDS 시스템에서 제공하는 원문복사서비스를 사용할 수 있습니다.

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내

내보내기 메뉴

내보내기 구분

파일저장
인쇄
메일전송

구성항목

기본정보
상세정보

관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관

저장형식

Text(ASCII format)
Excel format
RefWorks Direct Export
RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley

메일정보

받는사람 (필수): @
보내는사람 (선택): @
제목
내용: KISTI 검색결과 이메일 서비스

안내

총 건의 자료가 검색되었습니다.

다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000)

검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다.

데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요)

다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다.
파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오.

Text(ASCII format)
Excel format

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

AI-Helper ※ AI-Helper는 을 사용합니다.

AI-Helper

안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

연합인증

3D IC 패키지를 위한 TSV요소기술
TSV Core Technology for 3D IC Packaging 원문보기