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마준성,김성동,김은경 한국마이크로전자및패키징학회 2014 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.20 No.2
One of the important developments in next generation electronic devices is the technology for power deliveryand heat dissipation. In this study, the Cu-to-Cu flip chip bonding process was evaluated using the square ABL powerbumps and circular I/O bumps. The difference in bump height after Cu electroplating followed by CMP process was about0.3~0.5 μm and the bump height after Cu electroplating only was about 1.1~1.4 μm. Also, the height of ABL bumpswas higher than I/O bumps. The degree of Cu bump planarization and Cu bump height uniformity within a die affectedsignificantly on the misalignment and bonding quality of Cu-to-Cu flip chip bonding process. To utilize Cu-to-Cu flipchip bonding with ABL bumps, both bump planarization and within-die bump height control are required. 차세대 전자 소자 기술에서 전력전달은 소자의 전력을 낮추고 발열로 인한 문제 해결을 위해서 매우 중요한기술로 대두되고 있다. 본 연구에서는 직사각형 ABL 전력 범프를 이용한, Cu-to-Cu 플립 칩 본딩 공정의 신뢰성 문제에대해 살펴보았다. 다이 내 범프 높이 차이는 전기도금 후 CMP 공정을 진행했을 경우 약 0.3~0.5 μm 이었고, CMP 공정을 진행하지 않았을 경우는 약 1.1~1.4 μm으로 나타났다. 또한 면적이 큰 ABL 전력 범프가 입출력 범프 보다 높이가 높게 나타났다. 다이 내 범프 높이 차이로 인해 플립 칩 본딩 공정 시 misalignment 문제가 발생하였고, 이는 본딩 quality에도 영향을 미쳤다. Cu-to-Cu 플립 칩 공정을 위해선 다이 내 범프 높이 균일도와 Cu 범프의 평탄도 조절이 매우 중요한 요소라 하겠다.
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마준성,김성동,김사라은경,Ma, Junsung,Kim, Sungdong,Kim, Sarah Eunkyung 한국마이크로전자및패키징학회 2014 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.21 No.2
차세대 전자 소자 기술에서 전력전달은 소자의 전력을 낮추고 발열로 인한 문제 해결을 위해서 매우 중요한 기술로 대두되고 있다. 본 연구에서는 직사각형 ABL 전력 범프를 이용한, Cu-to-Cu 플립 칩 본딩 공정의 신뢰성 문제에 대해 살펴보았다. 다이 내 범프 높이 차이는 전기도금 후 CMP 공정을 진행했을 경우 약 $0.3{\sim}0.5{\mu}m$ 이었고, CMP 공정을 진행하지 않았을 경우는 약 $1.1{\sim}1.4{\mu}m$으로 나타났다. 또한 면적이 큰 ABL 전력 범프가 입출력 범프 보다 높이가 높게 나타났다. 다이 내 범프 높이 차이로 인해 플립 칩 본딩 공정 시 misalignment 문제가 발생하였고, 이는 본딩 quality 에도 영향을 미쳤다. Cu-to-Cu 플립 칩 공정을 위해선 다이 내 범프 높이 균일도와 Cu 범프의 평탄도 조절이 매우 중요한 요소라 하겠다. One of the important developments in next generation electronic devices is the technology for power delivery and heat dissipation. In this study, the Cu-to-Cu flip chip bonding process was evaluated using the square ABL power bumps and circular I/O bumps. The difference in bump height after Cu electroplating followed by CMP process was about $0.3{\sim}0.5{\mu}m$ and the bump height after Cu electroplating only was about $1.1{\sim}1.4{\mu}m$. Also, the height of ABL bumps was higher than I/O bumps. The degree of Cu bump planarization and Cu bump height uniformity within a die affected significantly on the misalignment and bonding quality of Cu-to-Cu flip chip bonding process. To utilize Cu-to-Cu flip chip bonding with ABL bumps, both bump planarization and within-die bump height control are required.
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3차원 적층 집적회로에서 구리 TSV가 열전달에 미치는 영향
마준성,김사라은경,김성동,Ma, Junsung,Kim, Sarah Eunkyung,Kim, Sungdong 한국마이크로전자및패키징학회 2014 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.21 No.3
본 연구에서는 3차원 적층 집적회로 구조에서 Cu TSV를 활용한 열관리 가능성에 대해 살펴보았다. Cu TSV가 있는 실리콘 웨이퍼와 일반 실리콘 웨이퍼 후면부를 점열원을 이용하여 가열한 후 전면부의 온도 변화를 적외선 현미경을 이용하여 관찰하였다. 일반 실리콘 웨이퍼의 경우 두께가 얇아지면서 국부적인 고온영역이 관찰됨으로서 적층 구조에서 층간 열문제의 가능성을 확인할 수 있었다. TSV 웨이퍼의 경우 일반 실리콘 웨이퍼보다 넓은 영역의 고온 분포를 나타내었으며, 이는 Cu TSV를 통한 우선적인 열전달로 인한 것으로 적층 구조에서 Cu TSV를 이용한 효과적인 열관리의 가능성을 나타낸다. In this study, we investigated the effects of Cu TSV on the thermal management of 3D stacked IC. Combination of backside point-heating and IR microscopic measurement of the front-side temperature showed evolution of hot spots in thin Si wafers, implying 3D stacked IC is vulnerable to thermal interference between stacked layers. Cu TSV was found to be an effective heat path, resulting in larger high temperature area in TSV wafer than bare Si wafer, and could be used as an efficient thermal via in the thermal management of 3D stacked IC.
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전력전달 및 분배 향상을 위한 Interconnect 공정 기술
오경환,마준성,김성동,김사라은경,Oh, Keong-Hwan,Ma, Jun-Sung,Kim, Sungdong,Kim, Sarah Eunkyung 한국마이크로전자및패키징학회 2012 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.19 No.3
전자 소자의 기술이 발달함에 따라 전력은 증가하고, 전압은 낮아지고, 입출력 범프 수가 증가하는 반면, 범프 피치는 크게 줄어들지 못하기 때문에 전력전달과 분배 문제는 점점 심각해지고 있다. 그동안 전력전달 문제를 해결하기 위해선 대부분 회로나 아키텍처 차원에서 에너지를 적게 소모하는 방법을 주로 연구해 왔으나, 최근 회로분야와 동시에 새로운 공정설계를 통해서 전력전달 및 분배를 높이고 발열 문제도 처리하는 interconnect 공정 기술이 중요시 되고 있다. Robust power delivery and distribution are considered one of the major challenges in electronic devices today. As a technology develops (i.e. frequency and complexity, increase and size decreases), both power density and power supply noise increase, and voltage supply margin decreases. In addition, thermal problem is induced due to high power and poor power distribution. Until now most of studies to improve power delivery and distribution have been focused on device circuit or system architecture designs. Interconnect process technologies to resolve power delivery issues have not greatly been explored so far, but recently it becomes of great interest as power increases and voltage specification decreases in a smaller chip size.
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