| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2010년 가을 (11/11 ~ 11/12, 무주리조트) |
| 권호 |
16권 2호 |
| 발표분야 |
A. Information and Sensor Materials(정보소재 및 센서) |
| 제목 |
웨이퍼 레벨 Cu-Cu 저온 접합 공정 평가 및 접합 계면 분석 |
| 초록 |
최근 전자기기에서의 경박단소화 추세에 따라 고주파화, 고직접화, 소형화된 부품이 요구 되고 있다. Through Silicon Via (TSV)를 이용해 여러 가지 기능의 칩을 수직으로 적층 하는 3차원 System-in-package (SiP) 기술은 기존의 패키지에 비해 부피와 무게를 최소화 할 수 있고, 고성능 및 전력소모를 줄일 수 있는 장점이 있어 최근 활발히 연구 되고 있다. 3차원 SiP 구조에서 금속 접합 방법으로 적층 시 Cu-Solder-Cu 접합 구조가 주로 이용되어 왔다. 하지만 Cu-Sn간 급속한 반응에 의한 금속간 화합물 및 커켄달 보이드 형성은 전기적, 기계적 신뢰성을 저하 시킨다. 기존의 솔더 접합에서의 문제점을 해결하기 위한 대안으로 Cu-Cu 직접 접합이 주목 받고 있다. 하지만 저온에서 Cu를 접합 할 경우 Cu표면의 산화막으로 인해 충분한 확산이 이루어지지 않아 접합특성에 문제를 발생시킨다. 이에 따라 접합 전 Cu 산화막을 충분한 제거가 필요하다고 보고된다. 따라서 본 연구에서는 Cu 표면을 HF-＞H2SO4, HCl:H2O 용액을 이용하여 산화막을 제거 하였고, 웨이퍼 레벨 습식 표면 전처리에 따른 Cu-Cu 접합부의 계면접착에너지를 4점굽힘시험을 통해 정량적으로 평가하였다. 시험편은 Cu 표면 전처리 후 250oC에서 Cu-Cu 열압착 접합을 실시하여 제작하였다. 접합 직 후 FIB를 이용하여 Cu-Cu 접합부의 미세구조를 관찰 하였고, 4점굽힘시험 후 SEM과 EDS 장비를 이용하여 파면을 관찰 하였다. 실험 결과 계면접착에너지는 습식표면 전처리 시간에 의존 하는 것을 알 수 있었고, 이를 통해 최적의 습식 표면전처리 시간이 존재함을 알 수 있었다. |
| 저자 |
김재원1, 정명혁1, 김성동2, 현승민3, 이학주3, 박영배1
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| 소속 |
1안동대, 2서울산업대, 3한국기계(연) |
| 키워드 |
Adhesion; 4-point bending test; 3D Chip Stacking; Cu-Cu thermo-compression bonding; Wet pre-cleaning.
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