Interfacial Reactions of Sn Solder with Variations of Under-Bump-Metallurgy and Reflow Time

Under Bump Metallurgy의 종류와 리플로우 시간에 따른 Sn 솔더 계면반응

Thickness of intermetallic compounds and consumption rates of under bump metallurgies (UBMs) were investigated in wafer-level solder bumping with variations of UBM materials and reflow times. In the case of Cu UBM, $0.6\;{\mu}m-thick$ intermetallic compound layer was formed before reflow of Sn solder, and the average thickness of the intermetallic compound layer increased to $4\;{\mu}m$ by reflowing at $250^{\circ}C$ for 450 sec. On the contrary, the intermetallic layer had a thickness of $0.2\;{\mu}m$ on Ni UBM before reflow and it grew to $1.7\;{\mu}m$ thickness with reflowing for 450 sec. While the consumption rates of Cu UBM were 100nm/sec fur 15-sec reflow and 4.50-sec for 450-sec reflow, those of Ni UBM decreased to 28.7 nm/sec for 15-sec reflow and 1.82 nm/sec for 450-sec reflow.

웨이퍼 레벨 솔더범핑시 under bump metallurgy (UBM)의 종류와 리플로우 시간에 따른 Sn 솔더범프의 평균 금속간화합물 층의 두께와 UBM의 소모속도를 분석하였다. Cu UBM의 경우에는 리플로우 이전에 $0.6\;{\mu}m$ 두께의 금속간화합물 층이 형성되어 있었으며, $250^{\circ}C$에서 450초 동안 리플로우함에 따라 금속간화합물 층의 두께가 $4\;{\mu}m$으로 급격히 증가하였다. 이에 반해 Ni UBM에서는 리플로우 이전에 $0.2\;{\mu}m$ 두께의 금속간화합물 층이 형성되었으며, 450초 리플로우에 의해 금속간화합물의 두께가 $1.7\;{\mu}m$으로 증가하였다. Cu UBM의 소모속도는 15초 리플로우시에는 100 nm/sec, 450초 리플로우시에는 4.5 nm/sec이었으나, Ni UBM에서는 소모속도가 15초 리플로우시에는 28.7 nm/sec, 450초 리플로우시에는 1.82 nm/sec로 감소하였다.