Program

이 강좌는 반도체 제조 공정의 핵심인 증착(CVD, PVD, ALD 등)과 건식 및 습식 식각 기술의 원리와 응용을 다룬다. 증착 및 식각 공정을 통한 미세 패턴 형성과 공정 조건의 영향을 탐구하며, 최신 기술 동향과 실무 사례를 통해 실질적인 공정 이해를 제공한다. 반도체 기술에 관심 있는 학생과 연구자, 엔지니어를 위한 유익한 학습 기회를 제공한다.

본 강의에서는 반도체 평탄화 공정으로 널리 활용되는 화학적기계연마 (CMP) 기술의 기초원리를 접촉역학이론을 기반으로 학습하고, 최근 반도체 첨단 패키징 분야에서 CMP 기술의 활용 방안을 논의한다. 특히 CMP 기술의 생산성(연마율)을 결정하는 주요 인자들을 논의하고, scratch, dishing, erosion 등 주요 공정 결함 발생 메커니즘을 공학적으로 설명함으로써 결함이 적으면서도 높은 생산성을 달성할 수 있는 CMP 방안을 제시한다. 

• CMP 공정 기초원리 

• scratch, dishing, erosion 등 공정 결함 발생 매커니즘 및 결함율 감소 방안

• 반도체 첨단 패키징 적용을 위한 최신 CMP 공정 개선 사례

• 향후 CMP 공정 기술 혁신을 위한 연구개발 방향

본 강의에서는 3D 적층 패키징 기술에서 핵심적인 역할을 하는 웨이퍼 본딩 공정의 원리와 응용 사례를 다룬다. 먼저 본딩 공정의 주요 기술적 요소와 접합 방식(기계적, 화학적, 물리적 본딩)을 설명하고, 반도체 칩 간 상호 연결을 위한 TSV(Through-Silicon Via)와 같은 구조에서 웨이퍼 본딩의 역할을 탐구한다. 또한, 웨이퍼 본딩 공정에서 발생할 수 있는 주요 결함 메커니즘과 이를 최소화하기 위한 기술적 접근법을 논의한다. 특히, 웨이퍼 본딩 기술을 활용한 3D 패키징 설계 사례를 통해 첨단 반도체 패키징에서의 웨이퍼 본딩의 중요성을 강조한다.

• 웨이퍼 본딩 기술의 기본 원리

• 본딩 접합 방식(기계적, 화학적, 물리적 본딩)

• 3D 패키징에서 TSV 및 웨이퍼 본딩의 역할

• 웨이퍼 본딩 공정 결함 메커니즘 및 감소 방안

• 웨이퍼 본딩의 3D 패키징 응용 사례

본 강좌에서는 반도체 패키징 공정에서의 배선의 3차원화의 중요성에 대해 살펴보고, 3차원 배선을 위한 멀티스케일 공정의 원리와 응용사례를 다룹니다. 특히, 미래 제조기술의 핵심으로 부상하고 있는 적층제조기술의 반도체 패키징으로의 활용성에 대해 논의하고자 합니다.

• 전해도금 기반 3차원 배선 기술

• 무전해도금 기반 3차원 배선 기술

• 나노소재 기반 3차원 배선 기술

• 3차원 배선 응용 사례

본 강의에서는 먼저 차세대 반도체 패키징의 접착 메커니즘을 이해하기 위한 접착 소재 및 접착 기술에 대해 학습한다. 물리, 화학적 접합을 포함하는 다양한 접합 이론 및 접착 조인트의 응력 해석을 통해 이종 소재 간의 접착 메커니즘을 학습하고 이를 첨단 반도체 패키징의 Warpage를 줄이기 위한 EMC 경화 공정에 응용하는 방법에 대해 논의한다.

• 접착 이론

• 접착 조인트의 응력 해석

• EMC 경화 거동 분석

• 반도체 패키징 Warpage 제어를 위한 경화 공정 설계

본 강의에서는 차세대 반도체 및 디스플레이 등 첨단 제품의 제조 및 사용 중에 빈번히 발생하는 박막의 균열 및 박리 발생에 대한 원인과 대처 방안을 논의한다.

• 박막의 인장 물성 측정 및 향상 방법

• 박막의 계면접합력 측정 및 향상 방법

• 박막의 응력 조절 및 신뢰성 향상 전략

• 반도체 첨단패키징의 warpage 발생 원인 및 저감 전략

본 강의는 극미세 나노미터 스케일로 진화하는 반도체 공정과 패키징 기술에서 미세 유체역학적으로 발생하는 주요 물리 현상과, 이러한 현상이 제어 불가능한 상황을 초래할 때 이를 극복하기 위한 기술을 다룹니다. 특히, 계면유동 제어 기술과 그 응용에 초점을 맞추며, 고전적인 계면 불안정성과 제어, 공정 내 박막 및 액적의 거동, 증발, 기포 발생 등 다상 유동과 관련된 문제들을 심층적으로 학습합니다.

• 미세 유체역학의 기초와 제어 기술

• 표면장력과 모세관 현상

• 접촉각 거동과 액적 증발

• 마랑고니 효과를 이용한 액체 및 계면 제어

• 미세 구조와 유체 흐름간의 상호작용

• 공정 내 기포 발생 및 제거 기술 등의 응용기술

인공지능과 이를 구현하기 위한 첨단 패키징 기술의 발전에 따라 반도체 패키지의 발열량이 급격히 증가하고 있으며, 다수의 고발열 반도체 칩들이 데이터센터 내에 높은 밀도로 배치되고 있다. 본 강좌에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 필요한 기초 열전달 지식과 다양한 냉각 기술의 특성을 이해하고, 실질적인 열설계 기법을 학습한다. 또한 반도체 패키지 및 데이터센터 냉각의 최신 기술 동향을 폭넓게 소개한다. 이 강좌는 열 분야에 대한 사전 지식이 없는 학습자도 쉽게 따라올 수 있도록 설계되어, 반도체 패키징 관련 분야의 여러 연구자들에게 실질적인 도움을 줄 것이다. 

• 패키징 열설계를 위한 열 네트워크 구성

• 전도, 확산, 계면, 대류 열저항 요소 이해, 

• 해석 및 실험기법 소개

• 설계 및 소재 선택에 따른 열저항 변화와 반도체 정션 온도의 영향 분석. 

본 강의에서는 먼저 차세대 반도체 소재 및 소자 구현을 위한 고온 (진공 또는 환원분위기) 어닐링 (high temperature thermal process-annealing) 기술을 학습한다. 전통적인 로 (furnace)를 이용한 균일한 가열, 시편에 전기적인 에너지를 인가하는 줄(Joule) 가열 그리고 레이저를 이용한 광학적인 국소 가열을 비등방 식각으로 패턴된 반도체 시편의 형상 변화 (morphology transformation)에 적용할 때 , 각 가열 방법의 특징(장-단점)을 파악한다. 고온 어닐링 방법으로 구현할 수 있는 다양한 반도체 구조체 및 응용 방안에 대해  논의하고, 이 들의 특성 파악을 위한 측정 기술을 습득한다.

• 고온 어닐링 기반 패턴된 반도체 형상 변화 (morphology transformation) 원리

• 가열로 이용 가열 (furnace heating), 전기적인 가열 (Joule heating), 광학적인 가열 (photothermal heating)

• 고온 어닐링 기술로 구현된 다양한 구조체를 위한 측정 기술

• 향후 고온 어닐링 기반 공정 기술 혁신을 위한 연구개발 방향

본 강의에서는 반도체 첨단패키징의 비파괴 3차원 정밀 이미징(검사) 방법의 기초에 대해 학습한다. 공정관리와 수율 향상을 위해 반도체 첨단패키징에서 어떠한 이미징(검사)가 필요한지, 그리고 이러한 요구를 만족시키기 위해 어떠한 기술들이 개발되고 있는지에 대해 논의한다. 비파괴 3차원 정밀 이미징(검사)를 위해 사용되는 광이미징 기술 중 대표적인 방법들의 기본 원리에 대해 설명하고, 향후 전망에 대해 논의한다.

• 반도체 첨단패키징의 비파괴 3차원 정밀 이미징(검사) 방법

• 반도체 첨단패키징의 비파괴 3차원 정밀 이미징(검사)를 위한 광이미징 기술

• 비간섭 기반 이미징 기술

• 간섭 기반 이미징 기술

• 현재/차세대 반도체 첨단패키징의 비파괴 3차원 정밀 이미징(검사)을 위해 유력한 이미징 기술

본 강의에서는 반도체 패키징의 공정관리 및 수율향상을 위해 요구되는, 다양한 기초 표면측정(AFM, SEM)/분광기술(Raman, FTIR) 들에 대해 먼저 학습하고, 이와 대비하여 반도체 패키징 내부의 특성들에 대해 제한적이지만 일부 접근이 가능한 비파괴 측정/검사기술들에 대해 논의한다. 특히, 기존 가시광선 대역을 벗어나, 반도체 샘플들에 대한 투과특성이 강한 X선, 적외선, 테라헤르츠 및 초음파 등을 활용한 측정/검사기술의 가능성과 한계점들을 학습하고, 세부 측정요구에의 대응을 위한 방안들을 논의한다.

• 반도체 분야의 일반 표면측정/검사/분광기술

• 반도체 패키징에서 요구되는 내부 측정/검사기술

• 전자기파 스펙트럼과 반도체 재료들의 투과 특성

• 각 스펙트럼 대역별의 광원, 빔제어 및 디텍션 시스템

• 광대역 스펙트럼 기반 반도체 패키징 측정/검사기술의 가능성과 한계

본 강의에서는 자기부상 정밀 모션 스테이지의 작동원리 및 제어 기법에 대하여 학습한다. 구동기, 센서, 전력전자, 제어기 등 구성품에 대해 이해하고, 정밀도 (precision), 대역폭 (bandwidth), 가속도 (acceleration), 속도 (speed) 와 같은 시스템 성능 지표들이 구성품의 성능과 어떻게 연관되는지를 이해한다. 또한, 자기부상 구동기의 feedback control을 위한 control allocation 및 loop shaping (i.e., frequency-response method) 기법에 대해 리뷰하고, tracking 성능 향상을 위한 feedforward control기법을 소개한다.

• 자기부상 정밀 모션 스테이지의 하드웨어 구성 및 작동원리

• 스테이지의 성능지표 및 limiting factors 논의

• Feedback control을 위한control allocation 및 loop shaping 기법 소개

• Tracking 성능 향상을 위한 feedforward control 기법 소개