NCF Trap이 Cu/Ni/Sn-Ag 미세범프의 Electromigration 특성에 미치는 영향 분석

Effect of NCF Trap on Electromigration Characteristics of Cu/Ni/Sn-Ag Microbumps

Cu/Ni/Sn-Ag 미세범프 접합 공정후 Ni/Sn-Ag접합계면에 잔류한 비전도성 필름(non-conductive film, NCF) trap 형성이 전기적 신뢰성에 미치는 영향을 분석하기 위해 온도 $150^{\circ}C$ 수식 이미지, 전류밀도 $1.5{\times}10^5A/cm^2$ 수식 이미지 조건에서 electromigration (EM) 신뢰성 실험을 진행하였다. EM 신뢰성 실험 결과, NCF trap이 거의 없는 Cu/Ni/Sn-Ag 미세범프가 NCF trap이 형성된 미세범프 보다 약 8배 긴 EM 수명을 보여주고 있다. 저항 변화 및 손상계면에 대한 미세구조 분석결과, Ni/Sn-Ag접합계면에 공정 이슈에 의해 형성된 NCF trap이 Ni-Sn 금속간화합물/Sn-Ag솔더계면에 보이드를 유발하여 EM 원자 확산을 방해하기 때문에 빠른 보이드 성장에 의한 전기적 손상이 일찍 발생하는 것으로 판단된다.

The electromigration (EM) tests were performed at $15 수식 이미지0^{\circ}C$ 수식 이미지 with $1.5{\times}10^5A/cm^2$ 수식 이미지 conditions in order to investigate the effect of non-conductive film (NCF) trap on the electrical reliability of Cu/Ni/Sn-Ag microbumps. The EM failure time of Cu/Ni/Sn-Ag microbump with NCF trap was around 8 times shorter than Cu/Ni/Sn-Ag microbump without NCF trap. From systematic analysis on the electrical resistance and failed interfaces, the trapped NCF-induced voids at the Sn-Ag/Ni-Sn intermetallic compound interface lead to faster EM void growth and earlier open failure.