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구리 기둥 미세 범프의 리플로우

Monday, June 10, 2013

지난 10년 동안 웨이퍼범핑 프로세스는 진화해 왔습니다. 반도체 어셈블리 업계는 땜납 페이스트 프린팅(및 보이딩, 동일 평면성, 스텐슬 수명 및 스패터에 관련된 모든 우려 포함)을 이용하던 웨이퍼범핑 프로세스로부터 도금된 땜납 범프를 거쳐서 도 1에 예시된 바와 같이 현재는 도금된 구리 기둥 및 미세 범프(땜납 앤드캡)으로 진화했습니다.

도 1: 플립칩 범프 금속화 및 구조의 진화

표준 땜납 범프로부터 구리 기둥으로 진화한 주요 이유는

· 땜납 브리징 없이 높은 I/O 울트라파인 피치(<80미크론)을 가능하게 하고

· 칩 표면의 스트레스를 줄이기 위해 높은 스탠드오프(칩과 기판 사이 간극)을 유지할 수 있게 하고

· UBM 근처 땜납의 전류 과밀에 의해 기인된 전자거동 문제를 제거하거나 저감합니다.

구리 기둥/미세 범프 형성을 위한 기본 프로세스 플로우는 도 2에 예시되어 있습니다.

도 2: 구리-기둥 땜납: 도금에서 미세 범프 완성까지

최종적으로 리플로우 접합에서 동공을 제거하기 위해 리플로우 땜납 미세 범프 표면이 중요하며 이 표면은 완벽한 반구형이고 매끈하고 유기물이며 무기물 잔여물이 없어야 하며 일산화 주석(포토레지스트)의 반부동태화 박막층으로 코팅되어 있습니다. 땜납 범프 또는 미세 범프를 리플로우해야 하는 다음 두 가지 사례가 있습니다.

1. 포토레지스트 및 시드층이 벗겨진 후 전기도금된 거친 범프는 주석의 여러 가지 산화물 및 수산화물(내부식성이 강한 스트립 물질과의 반응으로부터), 뿐만 아니라 도금된 범프의 거친 표면에 갖힌 유기물 파편에 의해 오염됩니다.

2. 웨이퍼를 땜납 범프의 상단을 코인하는(손상시키는) 방식으로 탐촉자를 이용한 시험을 할 경우 또한 이 범프를 그 코인된 상태에서 오염되지 않은 상태의 반구로 되돌리기 위해 리플로우할 필요가 있을 수 있습니다. 이는 그 결과로 생긴 플립칩 접합의 코인 관련 동공을 제거합니다.