열처리 및 전류인가 조건에서 Cu/Ni/Sn-2.5Ag 미세범프의 Ni-Sn 금속간화합물 성장 거동에 미치는 비전도성 필름의 영향 분석

Non-conductive Film Effect on Ni-Sn Intermetallic Compounds Growth Kinetics of Cu/Ni/Sn-2.5Ag Microbump during Annealing and Current Stressing

비전도성 필름(non-conductive film, NCF)의 적용이 Cu/Ni/Sn-2.5Ag 미세범프의 금속간화합물(intermetallic compound, IMC) 성장 거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 110, 130, 150℃의 온도 조건과 1.3105 A/㎠의 전류밀도조건에서 실시간 열처리 및 electromigration(EM) 실험을 진행하였다. 그 결과, NCF 적용 유무와 열처리 및 EM 실험과관계없이 Ni₃Sn₄ IMC 성장에 필요한 활성화에너지는 약 0.52 eV로 큰 차이는 보이지 않았다. 이는 Ni-Sn IMC의 성장속도가 Cu-Sn IMC 성장 속도보다 매우 느리며, 또한 Ni-Sn IMC의 성장 거동은 시간의 제곱근에 선형적으로 증가하므로 확산이 지배하는 동일한 반응기구를 가지며 NCF 적용에 따른 역응력(back stress)의 EM 억제 효과가 크지 않기 때문에 Ni₃Sn₄ IMC 성장에 필요한 활성화에너지는 차이가 나지 않는 것으로 판단된다.

The in-situ electromigration(EM) and annealing test were performed at 110, 130, and 150℃ with a current density of 1.3105 A/㎠ conditions to investigate the effect of non-conductive film (NCF) on growth kinetics of intermetallic compound (IMC) in Cu/Ni/Sn-2.5Ag microbump. As a result, the activation energy of the Ni₃Sn₄ IMC growth in the annealing and EM conditions according to the NCF application was about 0.52 eV, and there was no significant difference. This is because the growth rate of Ni-Sn IMC is much slower than that of Cu-Sn IMC, and the growth behavior of Ni-Sn IMC increases linearly with the square root of time, so it has the same reaction mechanism dominated by diffusion. In addition, there is no difference in the activation energy of the Ni₃Sn₄ IMC growth because the EM resistance effect of the back stress according to the NCF application is not large.