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초록
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열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프 내 금속간화합물의 성장거동을 비교하기 위해서 각각 $150^{\circ}C$$150^{\circ}C,\;5{\times}10^4\;A/cm^2$의 조건에서 실험을 실시하였다. 또한 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점굽힘강도실험을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하였다. 리플로우 후에 Cu pillar/Sn 계면에서는 $Cu_6Sn_5$만이 관찰되었지만, 열처리 및 electromigration 실험 시간이 경과함에 따라 $Cu_3Sn$이 Cu pillar와 $Cu_6Sn_5$ 사이의 계면에서 생성되어 $Cu_6Sn_5$와 함께 성장하였다. 전체($Cu_6Sn_5+Cu_3Sn$)금속간화합물의 성장거동은 Cu pillar 범프 내 Sn이 모두 소모될 때 변화하였고, 이러한 금속간화합물 성장거동의 변화는 electromigration의 경우가 열처리의 경우보다 훨씬 빠르게 나타났다. 열처리 전 시편의 계면접착에너지는 $3.37J/m^2$이고, $180^{\circ}C$에서 24시간동안 열처리한 시편의 계면접착에너지는 $0.28J/m^2$로 평가되었다. 따라서 금속간화합물의 성장은 접합부의 기계적 신뢰성에 영향을 주는 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Thermal annealing and electromigration test were performed at $150^{\circ}C$ and $150^{\circ}C,\;5{\times}10^4\;A/cm^2$ conditions, respectively, in order to compare the growth kinetics of intermetallic compound(IMC) in Cu pillar bump. The quantitative interfacial adhesion ener...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 내었다. 준비된 시 편을 180。<2에서 24시 간동안 열처리 한 다음, LLOYD Instruments 사 인장 시험기의 4점굽힙강도시험 기를 통해 계면접착에너지를 평가하였고, 열처리를 하지 않은 시편의 계면 접착에너지와의 비교를 통하여 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프의 기계적 신뢰성에 미치는 영향에 대해 평가하였다.
  • 비교 분석하였다. 또한 금속간화합물의 형성 및 성장이 Cu piUar 범프 내 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 알아보기 위해 4점굽힙 강도실험 (4-point bending strength test)을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하여 비교하였다.
  • 2(b)에 나타내었다. 먼저 Sit》가 도포된 500|im두께의 4인치 Si 웨이퍼에 스퍼터 (sputter) 공정을 통하여 Cr과 Cu를 각각 200 nm로증착한 후, 전기 도금을 실시하여 5 nm두께 의 Cu 박막을 형성 하였다. 형성된 Cu 박막위에 Sn을 2|xm의 두께로 증
  • 본 연구에서는 Cu pillar/Sn 범프 구조에서 열처리 및 electromigration 실험을 실시하여 온도 및 전류인가에 따른 Cu piHar 범 프 내 금속간화합물의 성장 거동을 비교 분석하였다. 또한 금속간화합물의 형성 및 성장이 Cu piUar 범프 내 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 알아보기 위해 4점굽힙 강도실험 (4-point bending strength test)을 실시하여 열처리에 따른 계면접착에너지를 평가하여 비교하였다.
  • 상부 칩과 하부 기판은 전기도금 된 약 5 |im 두께 의 Sn 솔더 를 사용하여 플립 칩 본딩 (bonding)하였다. 열처리 및 electromigration에 따른 금속간화합물의 성장을 실시간으로 관찰하기 위해 2개의 시편을 #2000의 연마지와 1~3 皿1의 연마천을 이용하여 단면 폴리 싱 한 毛 각각 15(FC와 150℃, 5x10* A/cn?의 조건에서 실험을 실시하였다.
  • 열처리 및 electromigration에 따른 금속간화합물의 성장을 실시간으로 관찰하기 위해 2개의 시편을 #2000의 연마지와 1~3 皿1의 연마천을 이용하여 단면 폴리 싱 한 毛 각각 15(FC와 150℃, 5x10* A/cn?의 조건에서 실험을 실시하였다. 열처리 및 electromigi沛on에 따른 금속간화합물 형성과 성장은 주사전자현미경 (scanning electron microscopy, SEM) 의 BSE(back scattered electron)사진과 EDS(eneigy dispersive x-ray spectroscopy)를 이용하여 분석 하였고, image analyzer를 이용하여 정 량화한 온도 및 전류인가 시간에 따른 금속간화합물의 두께 변화를 통해 열처리 및 electromigmtion에 따른 금속간화합물의 성장거동을 평가하였다.
  • 열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프내 의 금속간화합물의 성 장거 동과 4점굽힙강도실험을 통한 열처리에 따른 Cu pillar 범프 접합부의 기계적 신뢰성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 열처리 및 electromigration에 따른 Cu pillar 범프내의 금속간화합물 형성과 성장거동을 실시간으로 연구하였다. 본 연구에 사용된 Cu pillar 범 프의구조를 Fig.
  • 열처리 에 따른 금속간화합물의 성 장이 Cu pillar bump 접합부의 기계적 신뢰성에 미치는 영향을 평가하기 위해 4점굽힙강도실험을 실시하여 계면접착에너지의 거동을 평가하였다. 이 시험법은 Fig.

대상 데이터

  • 연구하였다. 본 연구에 사용된 Cu pillar 범 프의구조를 Fig. 1에 나타내었다. Si로 구성 되어 있는 상부 칩의 A1 배선 위에 전기도금을 통하여 패드에 약 40 nm 두께의 Cu pillar를 형성 하였고, 하부인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)에 역시 전기 도금을 통하여 약 20 呻 두께의 Cu 배선을 형성하였다.
  • 본딩된 웨이퍼는 다이싱(dicing) 장비에서 다이아몬드 블레 이드로 30mmx3mm의 크기로 조각을 내었고, 아래쪽 Si 웨이퍼의 중심에는 초기 균열 진전을 유도하기 위해 450gm 깊이의 노치 (notch)> 내었다. 준비된 시 편을 180。<2에서 24시 간동안 열처리 한 다음, LLOYD Instruments 사 인장 시험기의 4점굽힙강도시험 기를 통해 계면접착에너지를 평가하였고, 열처리를 하지 않은 시편의 계면 접착에너지와의 비교를 통하여 금속간화합물의 성장이 Cu pillar 범프의 기계적 신뢰성에 미치는 영향에 대해 평가하였다.
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