펨토초 레이저 버스트 모드를 활용한 비아홀 내벽의 레이저 유도 주기적 표면 구조 제어

• 영문명: Control of Laser-induced Periodic Surface Structures on the Sidewalls of Through Silicon Via Using Femtosecond Laser Burst Mode
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 저자명: 김태식(Taesik Kim) 박지용(Jiyong Park)
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제31권 제4호, 47~56쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2024.12.31

국문 초록

AI 알고리즘의 복잡성 증가로 고대역폭 메모리에서 실리콘 관통전극(through silicon via, TSV) 공정의 중요성이 부각되고 있다. 대표적인 TSV 형성 공정은 습식 식각과 건식 식각으로 나뉘며, 건식 식각 중 DRIE(deep reactive ion etching) 공정은 포토리소그래피(photolithography) 공정이 필요하고 스캘럽(scallop)모양 형성으로 인한 표면 거칠기 문제가 발생하는 단점이 있다. 반면, 레이저 드릴링(laser drilling)은 포토리소그래피 공정 없이 고종횡비 구현이 가능하다. 특히, 펨토초 레이저는 나노초 레이저에 비해 비열적 가공이 가능해 정밀한 가공에 유리하다. 그러나 펨토초 레이저의 단일펄스 모드(single pulse mode)를 사용하여 비아홀(via hole)을 형성할 경우, 홀 내벽에 재응고층(recast layer), 잔여물(debris), 레이저 유도 주기적 표면 구조(laser induced periodic surface structures, LIPSS)가 형성되어 표면 거칠기가 증가한다. 이러한 거칠기는 도금 공정에서 도금성을 저하시키며, 전기 신호 전달 시 노이즈 증가와 성능 저하를 초래하게 된다. 본 연구는 펨토초 레이저의 버스트 모드(burst mode)를 활용하여 재응고층, 잔여물, LIPSS 생성을 제어함으로써 비아홀 가공의 최적 공정 조건을 제시하고자 한다.

영문 초록

With the increasing complexity of AI algorithms, the importance of Through Silicon Via (TSV) processes in High Bandwidth Memory (HBM) is being highlighted. The representative TSV formation processes are divided into wet etching and dry etching. Among the dry etching methods, the Deep Reactive Ion Etching (DRIE) process has the disadvantages of requiring a masking process and causing surface roughness due to scallop formation. On the other hand, laser drilling can achieve a high aspect ratio without the need for photolithography. In particular, femtosecond lasers are advantageous for precision machining because they allow non-thermal processing compared to nanosecond lasers. However, when using the single pulse mode of a femtosecond laser to form via holes, recast layers, debris, and LIPSS (laser induced periodic surface structures) are formed on the inner wall of the hole, increasing surface roughness. This roughness can reduce the plating quality in the via filling process and cause increased noise and performance degradation in signal transmission. This study aims to propose optimal processing conditions for via hole processing by utilizing the burst mode to control the formation of recast layers, debris, and LIPSS.

목차

1. 서 론

2. 실험 방법

3. 결과 및 고찰

4. 결 론

Acknowledgments

References

키워드

Femtosecond laser Burst mode Sidewall roughness LIPSS control Through silicon via