Via-size Dependance of Solder Bump Formation

비아 크기가 솔더범프 형성에 미치는 영향

We investigate the via-size dependance of as-electroplated- and reflow-bump shapes for realizing both high-density and high-aspect ratio of solder bump. The solder bump is fabricated by subsequent processes as follows. After sputtering a TiW/Al electrode on a 5-inch Si-wafer, a thick photoresist for via formation it obtained by multiple-codling method and then vias with various diameters are defined by a conventional photolithography technique using a contact alinger with an I-line source. After via formation the under ball metallurgy (UBM) structure with Ti-adhesion and Cu-seed layers is sputtered on a sample. Cu-layer and Sn/pb-layer with a competition ratio of 6 to 4 are electroplated by a selective electroplating method. The reflow-bump diameters at bottom are unchanged, compared with as-electroplated diameters. As-electroplated- and reflow-bump shapes, however, depend significantly on the via size. The heights of as-electroplated and reflow bumps increase with the larger cia, while the aspect ratio of bump decreases. The nearest bumps may be touched by decreasing the bump pitch in order to obtain high-density bump. The touching between the nearest bumps occurs during the overplating procedure rather than the reflowing procedure because the mushroom diameter formed by overplating is larger than the reflow-bump diameter. The arrangement as zig-zag rows can be effective for realizing the flip-chip-interconnect bump with both high-density and high-aspect ratio.

5인치 실리콘 기판위에 수 회 코팅기술을 이용하여 두꺼운 감광막을 얻은 후, 전기도금 법으로 솔더범프를 형성하고, 비아크기의 변화에 따른 리플로 전과, 후의 솔더범프 형성에 미치는 영향을 조사하였다. 리플로 전의 범프바닥 (bump bottom) 직경은 리플로 후에도 거의 변화가 없는 반면, 솔더범프 모양은 패턴된 비아직경 크기에 크게 의존했다. 비아직경이 클수록 높은 도금효율을 보였다. 비아직경이 작을수록 리플로 후의 범프는 리플로 전의 범프높이와 비교하여 크게 낮아졌지만, aspect ratio는 크다는 것을 알았다. 고밀도와 고aspect ratio를 갖는 범프를 얻기 위하여 비아직경과 범프피치를 줄여야하지만, 과도금 (overplating), 또는 리플로를 할 때 최인접 간 범프끼리 맞닿을 수 있기 때문에 최인접 간 범프거리 확보는 중요하다. 비아높이(film두께)를 높게 하여 과도금을 하지 않고 비아높이가지만 도금하여 과도금으로 인한 최인접 범프끼리의 맞닿음을 없애는 방법과 범프배열을 zig-zag로 하는 방법을 혼용하면 과도금, 또는 리플로를 할 때 최인접 범프 간에 맞닿는 문제는 어느 정도 해결할 수 있다.