플립칩 공정시 반응생성물이 계면반응 및 접합특성에 미치는 영향

Effects of Intermetallic Compounds Formed during Flip Chip Process on the Interfacial Reactions and Bonding Characteristics

플립칩 접합시 발생하는 계면반응 거동과 접합특성을 계면에 생성되는 금속간화합물의 관점에서 접근하였다. 이를 위하여 Al/Cu와 Al/Ni의 under bump metallization(UBM) 층과 Sn-Cu계 솔더(Sn-3Cu, Sn-0.7Cu)와의 반응에 의한 금속간화합물의 형성거동 및 계면접합성을 분석하였다. Al/Cu UBM 상에서 Sn-0.7Cu 솔더를 리플로우한 경우에는 솔더/UBM 계면에서 금속간화합물이 형성되지 않았으며, Sn-3Cu를 리플로우한 경우에는 계면에서 생성된 Cu₆Sn₅ 금속간화합물이 spalling 되어 접합면이 분리되었다. 반면에 Al/Ni UBM 상에서 Sn-Cu계 솔더를 리플로우한 경우에는 0.7 wt% 및 3 wt%의 Cu 함량에 관계없이 (Cu,Ni)6Sn5 금속간화합물이 계면에 형성되어 있었으며, 계면접합이 안정적으로 유지되었다.

We studied interfacial reaction and bonding characteristics of a flip chip bonding with the viewpoint of formation behavior of intermetallic compounds. For this purpose, Sn-0.7Cu and Sn-3Cu solders were reflowed on the Al/Cu and Al/Ni UBMs. When Sn-0.7Cu was reflowed on the Al/Cu UBM, no intermetallic compounds were formed at the solder/UBM interface. The Cu₆Sn₅ intermetallic compounds formed by reflowing Sn-3Cu solder on the Al/Cu UBM were spalled from the interface, resulting in delamination of the solder/UBM interface. On the other hand, the (Cu,Ni)6Sn5 intermetallic compounds were formed by reflowing of Sn-0.7Cu and Sn-3Cu on the Al/Ni UBM and the interfacial bonding between the Sn-Cu solders and the Al/Ni UBM was kept stable.