3차원 적층 집적회로에서 구리 TSV가 열전달에 미치는 영향

The Effects of Cu TSV on the Thermal Conduction in 3D Stacked IC

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.