Study of micro flip-chip process using ABL bumps

One of the important developments in next generation electronic devices is the technology for power delivery and heat dissipation. In this study, the Cu-to-Cu flip chip bonding process was evaluated using the square ABL power bumps and circular I/O bumps. The difference in bump height after Cu electroplating followed by CMP process was about $0.3{\sim}0.5{\mu}m$ and the bump height after Cu electroplating only was about $1.1{\sim}1.4{\mu}m$. Also, the height of ABL bumps was higher than I/O bumps. The degree of Cu bump planarization and Cu bump height uniformity within a die affected significantly on the misalignment and bonding quality of Cu-to-Cu flip chip bonding process. To utilize Cu-to-Cu flip chip bonding with ABL bumps, both bump planarization and within-die bump height control are required.

ABL 범프를 이용한 마이크로 플립 칩 공정 연구

차세대 전자 소자 기술에서 전력전달은 소자의 전력을 낮추고 발열로 인한 문제 해결을 위해서 매우 중요한 기술로 대두되고 있다. 본 연구에서는 직사각형 ABL 전력 범프를 이용한, Cu-to-Cu 플립 칩 본딩 공정의 신뢰성 문제에 대해 살펴보았다. 다이 내 범프 높이 차이는 전기도금 후 CMP 공정을 진행했을 경우 약 $0.3{\sim}0.5{\mu}m$ 이었고, CMP 공정을 진행하지 않았을 경우는 약 $1.1{\sim}1.4{\mu}m$으로 나타났다. 또한 면적이 큰 ABL 전력 범프가 입출력 범프 보다 높이가 높게 나타났다. 다이 내 범프 높이 차이로 인해 플립 칩 본딩 공정 시 misalignment 문제가 발생하였고, 이는 본딩 quality 에도 영향을 미쳤다. Cu-to-Cu 플립 칩 공정을 위해선 다이 내 범프 높이 균일도와 Cu 범프의 평탄도 조절이 매우 중요한 요소라 하겠다.