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오사카(阪大)대학 대학원 공학연구과, 벨기에 Interuniversity Micro Electronics Center(IMEC) 등의 국제 공동 연구그룹이 테라헤르츠방사현미경(LTEM)을 이용하여 3차원 회로의 중요 요소인 ‘실리콘 관통 전극(TSVs, Through Silicon Via)’를 비파괴·비접촉 평가하는 데 최초로 성공함.

‘실리콘 관통 전극(TSV)’은 3차원 집적 회로에 있어 2차원적 집적 회로를 입체적으로 연결시키는 데 필수적인 요소이지만, TSV의 전기 전도 특성 등 국소적인 분석을 비파괴·비접촉으로 분석·검사하는 기술은 존재하지 않았음.

연구진은 LTEM이 TSV를 비파괴·비접촉으로 분석·검사 기술에 응용할 수 있음을 입증함. 펨토초 레이저를 TSV에 조사(照射)하고, 이 때 표면 근처에서 발생하는 순간적 광전류에 의한 테라헤르츠파를 검출함으로써, TSV 주변에서의 전하의 움직임이나 전자파의 전반(轉搬)을 관측하고 금속·절연층·실리콘 반도체의 주상 구조를 3차원적으로 분석·평가할 수 있는 가능성을 제시함. 본 연구 성과는 연구진이 오랫동안 독자적으로 개발해온 테라헤르츠방사현미경을 응용한 것으로, 세계에서 가장 뛰어난 반도체 연구 개발 단체인 IMEC와 팀을 이루어 성공시킴.

향후, 반도체 연구 개발에 사용되어 고성능 3차원 반도체 집적 회로의 개발과 제작에 크게 기여하고, 결과적으로 전력 및 수자원의 소비 감소로 이어질 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Nature Electronics(Characterisation of through-silicon vias using laser terahertz emission microscopy)에 게재됨.