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구리기둥범프 용 전해도금 층 제어
Thickness Control of Electroplating Layer for Copper Pillar Tin Bump 원문보기

한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회, 2011 Oct. 26, 2011년, pp.903 - 906  

문대호 (명지대학교 전자공학과) ,  홍상진 (명지대학교 전자공학과) ,  박종대 (명지대학교 전자공학과) ,  황재룡 (한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램) ,  소대화 (한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램)

초록
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고밀도집적을 위한 구리기둥주석범프(CPTB)의 제작공정에 흔히 전기도금무전해도금이 적용된다. CPTB는 약 $100{\mu}m$ 정도의 피치를 갖도록 먼저 구리도금 층을 전착시킨 다음, 구리의 산화 억제를 위하여 구리기둥 주위에 주석을 입혀 제작한다. 이 과정에서 구리도금 층 두께를 균일하게 형성하는 일은 매우 민감하고 어렵지만 중요한 일이다. 이를 위하여 구리도금 전극 사이에 전류분포 제어를 위한 절연 막(절연게이트)을 형성하여 도금 층의 두께분포를 조절하는 실험을 하였다. 원통형 도금 조에서 중심부를 열어 전류를 흘려주고, 그 외 부분은 가장자리 끝까지 막고 전류를 차단하여 두께분포 변화를 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The electroplating and electro-less plating methods have been applied for the high density chip interconnect of the Copper Pillar Tin Bump (CPTB) preparation. The CPTB was prepared, which had been electroplated about $100{\mu}m$ pitch of copper layer firstly, and then the Tin layer was de...

AI 본문요약
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제안 방법

  • 개구전로의 전류밀도 제어 효과를 확인하기 위하여 center hole 전로제어차단막 형의 도금을 수행하여 그 두께를 측정하였다. 그림5]에서 보인 결과와 같이, 중심부 두께가 33.
  • 또한, 도금 조의 형태를 1)중심부 통전을 위한 center hole 전로제어차단막(center hole insulating gate) 구조와, 2)외곽부 통전을 위한 outer open-ring 전로제어차단막(outer open-ring insulating gate) 구조로 나누어 실험을 하였다. 그 중에서 우선 center hole 전로제어 차단막 구조의 실험을 위하여 투명한 PET 병을이용하였으며, center hole 제어차단막 구조를 만들기 위하여 PET 병을 상부를 잘라서 PET 병의 입구가 달린 부분을 center hole로 사용하였다. 이때, center hole 이외의 부분은 전로를 차단시킴으로서 도금 조 내의 전류 흐름은 (+)전극으로 부터 center hole을 통하여 (-)전극으로 흘러 들어가는데, center hole을 경유하여 전로의 중앙부에 밀집된 전류밀도 분포가 웨이퍼의 외곽부 (outer ring)로 분산되어 흐르게 된다.
  • 원통형도금조에서 중심부를 적당한 크기로 열어서 전류를 흘려주고, 그외 부분은 가장자리 끝까지 모두 막고 전류를 차단 하여 주 전류가 중앙의 열린 전로만을 통하여 흐르 도록 하여 피 도금전극의 표면전류분포를 제어하는 방법으로 도금 층 두께의 분포 변화를 유도하여 반도체 웨이퍼의 도금 층 두께를 인위적으로 제어하고, 그 결과를 피드백 시켜 도금 층 두께의 분포를 제어 하고자 하였다. 도금조의 전극과 전로제어차단막 (insulating gate 또는 circular tube) 구조를 변경시킴으로서 도금전류밀도 분포를 변화시켜 제어함으로써 도금 층의 제어 가능성을 확인하였다.
  • 도금 형성과 실험 측정을 위하여 실험에 사용할 실리콘 웨이퍼(4 inch)를 전 처리한 다음, Ti를 500Å증착하고 그 위에 다시 Cu를 500Å증착하여 사용하였다. 또한, 도금 조의 형태를 1)중심부 통전을 위한 center hole 전로제어차단막(center hole insulating gate) 구조와, 2)외곽부 통전을 위한 outer open-ring 전로제어차단막(outer open-ring insulating gate) 구조로 나누어 실험을 하였다. 그 중에서 우선 center hole 전로제어 차단막 구조의 실험을 위하여 투명한 PET 병을이용하였으며, center hole 제어차단막 구조를 만들기 위하여 PET 병을 상부를 잘라서 PET 병의 입구가 달린 부분을 center hole로 사용하였다.
  • 본 논문에서는 헐셀(Hull Cell)도금장치(정도시험기연구소)를 사용하여 전해도금의 기본 조건을 확보하고 전극과 전로제어차단막의 구조물을 이용하여 도금을 수행하였다. 헐셀도금장치는 미국의 R.
  • 이를 위하여 구리도금조의 양극과 음극의 두 전극 사이에 전류분포 제어를 위하여 절연차단막(절연게이트)을 형성하여 도금 층의 두께 분포를 조절하는 실험을 하였다. 원통형도금조에서 중심부를 적당한 크기로 열어서 전류를 흘려주고, 그외 부분은 가장자리 끝까지 모두 막고 전류를 차단 하여 주 전류가 중앙의 열린 전로만을 통하여 흐르 도록 하여 피 도금전극의 표면전류분포를 제어하는 방법으로 도금 층 두께의 분포 변화를 유도하여 반도체 웨이퍼의 도금 층 두께를 인위적으로 제어하고, 그 결과를 피드백 시켜 도금 층 두께의 분포를 제어 하고자 하였다. 도금조의 전극과 전로제어차단막 (insulating gate 또는 circular tube) 구조를 변경시킴으로서 도금전류밀도 분포를 변화시켜 제어함으로써 도금 층의 제어 가능성을 확인하였다.
  • 이 과정에서 구리도금 층 두께를 균일하게 형성하는 일은 매우 민감하고 어렵지만 중요한 일이다. 이를 위하여 구리도금조의 양극과 음극의 두 전극 사이에 전류분포 제어를 위하여 절연차단막(절연게이트)을 형성하여 도금 층의 두께 분포를 조절하는 실험을 하였다. 원통형도금조에서 중심부를 적당한 크기로 열어서 전류를 흘려주고, 그외 부분은 가장자리 끝까지 모두 막고 전류를 차단 하여 주 전류가 중앙의 열린 전로만을 통하여 흐르 도록 하여 피 도금전극의 표면전류분포를 제어하는 방법으로 도금 층 두께의 분포 변화를 유도하여 반도체 웨이퍼의 도금 층 두께를 인위적으로 제어하고, 그 결과를 피드백 시켜 도금 층 두께의 분포를 제어 하고자 하였다.
  • 따라서 구리도금 층이 원활하게 이루어질 때 후속 공정기술도 향상될 수 있다. 이에 도금 층 균일화 모색을 위하여 insulating gate 역할의 전로제어차단막 기법을 제안하였고, 전로제어차단 효과를 실험을 통하여 확인하였다.

대상 데이터

  • 도금 형성과 실험 측정을 위하여 실험에 사용할 실리콘 웨이퍼(4 inch)를 전 처리한 다음, Ti를 500Å증착하고 그 위에 다시 Cu를 500Å증착하여 사용하였다. 또한, 도금 조의 형태를 1)중심부 통전을 위한 center hole 전로제어차단막(center hole insulating gate) 구조와, 2)외곽부 통전을 위한 outer open-ring 전로제어차단막(outer open-ring insulating gate) 구조로 나누어 실험을 하였다.
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