• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2001년도 추계 기술심포지움
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• pp.49-54
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• 2001

This paper presents several UBM (Under Bump Metallurgy) systems which are currently used for wafer level solder bumping technology. The advantages and disadvantages of each UBM are summarized from the point of view of process compatability and interface morphological stability.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1998년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.79-79
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• 1998

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권3호
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• pp.43-49
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• 2007

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.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 추계기술심포지움논문집
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• pp.33-37
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• 2002

본 연구에서는 전해도금법을 이용하여 플립칩용 Ni, Ni-Cu 합금 UBM (Under Bump Metallurgy) 및 Sn-Ag 무연 솔더 범프를 형성하였다. 솔더 범프의 전해도금시 고속도금 방법으로 균일한 범프 높이를 갖도록 하는 도금 조건 및 도금 기판의 역할로서의 UBM의 영향을 조사하였다. Cu/Ni-Cu 합금/Cu UBM을 적용한 경우 음극시편의 전극 접점수를 증가시켰을 때 비교적 균일한 솔더 범프를 형성시킬 수 있었던 반면, Ni UBM의 경우는 접점수를 증가시켜도 다소 불균일한 솔더 범프를 형성하였다. 리플로 시간을 변화하여 범프 전단 강도 및 파단 특성을 조사하였는데 Ni UBM의 경우 Cu/Ni-Cu 합금/Cu UBM에 비해 전단강도가 다소 낮은 값을 가졌고 금속막이 웨이퍼에서 분리되는 파괴 거동이 관찰되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권3호
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• pp.19-23
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• 2015

본 연구에서는 COG (Chip On Glass) 패키지 적용을 위해 Au 범프를 전기도금 공정을 사용하여 Al/Si wafer와 SiN/Si wafer 위에 TiW/Au 구조를 갖는 두 종류의 Au범프 시료를 제작하였다. UBM (Under Bump Metallurgy) 물질로서 TiW 박막을 스퍼터링 방법으로 증착하였으며 스퍼터링 입력 파워(500~5000 Watt)에 따른 박리 현상을 관찰하였다. 안정된 계면 접착을 나타내는 스퍼터링 파워는 1500 Watt임을 확인 할 수 있었다. 또한 SAICAS (Surface And Interfacial Cutting Analysis System) 장비를 사용하여 기판 종류에 따른 Au Bump의 접착력을 조사하였다. TiW 증착 조건은 스퍼터링 파워를 1500 Watt로 고정하였다. TiW/Au 계면의 접착력은 두 종류의 wafer (Al/Si과 SiN/Si wafers)에 관계없이 오차 범위 안에서 비슷한 접착력을 보여주었으나, TiW UBM 스퍼터링 박막 계면에서의 접착력은 하부 박막인 Al 금속과 SiN 비금속 박막에서의 접착력 차이가 약 2.2배 크게 나타났다. 즉, Al/Si wafer와 SiN/Si wafer위에 증착된 TiW의 접착력은 각각 0.475 kN/m와 0.093 kN/m 값을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.853-863
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• 2000

Cu 칩의 Cu 패드 위에 솔더 플립칩 공정에 응용하기 위한 무전해 구리/니켈 UBM (Under Bump Metallurgy) 층을 형성하고 그 특성을 조사하였다. Sn-36Pb-2Ag 솔더 범프와 무전해 구리 및 무전해 니켈 충의 사이의 계면 반응을 이해하고, UBM의 종류와 두계에 따른 솔더 범프 접합(joint) 강도 특성의 변화를 살펴보았다. UBM의 종류에 따른 계면 미세 구조, 특히 금속간 화합물 상 및 형태가 솔더 접합 강도에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다. 무전해 구리 UBM의 경우에는 솔더와의 계면에서 연속적인 조가비 모양의 Cu$_{6}$Sn$_{5}$상이 빠르게 형성되어 파단이 이 계면에서 발생하여 낮은 범프 접합 강도 값을 나타내었다. 무전해 니켈/무전해 구리 UBM에서는 금속간 화합물 성장이 느리고, 비정질로 도금되는 무전해 Ni의 륵성으로 인해 금속간 화합물과의 결정학적 불일치가 커져 다각형의 Ni$_3$Sn$_4$상이 형성되어 무전해 구리 UBM의 경우에 비해 범프 접합 강도가 높게 나타났다. 따라서 무전해 도금을 이용하여 Cu 칩의 Cu pad 위에 솔더 플립칩 공정에 응용하기 위한 UBM 제작시 무전해 니켈/무전해 구리 UBM을 선택하는 것이 접합 강도 측면에서 유리하다는 것을 확인하였다.다.

• 한국재료학회지
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• 제9권3호
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• pp.288-294
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• 1999

솔더 범프를 사용하는 플립 칩 접속기술에서 범프와 칩 사이에 위치하는 금속 충들의 조합을 UBM(Under Bump Metallurgy)라고 부르며 이 UBM을 어떤 조합으로 사용하는 가에 따라 접속의 안정성이 크게 좌우된다. 본 연구에서는 UBM중에서 솔더 접착 층으로 사용되는 구리 층의 두께를 $1\mu\textrm{m}와 5\mu\textrm{m}$로 하는 한편 barrier 층으로 사용되는 금속 층을 Ti, Ni, Pd으로 변화시키면서 이들 UBM과 공정 납-주석 사이의 계면반응을 살펴보았다. 이를 위해 $100\mu\textrm{m}$ 크기의 솔더 범프를 전해도금법을 사용하여 제작하고 리플로 횟수와 시효시간에 따른 각 UBM에서의 금속간 화합물의 성장을 관찰하였다. $Cu_6Sn_5 \eta'$-상 금속간 화합물이 모든 조건에서 형성되었고 Cu층의 두께가 $5\mu\textrm{m}$로 두꺼운 경우에는 $Cu_3Sn \varepsilon$-상도 관찰되었다. Pd을 사용한 UBM 구조에서는 시효 처리시에 $Cu_6Sn_5$ 상 아래쪽에 $PdSn_4$상이 형성되었다. 또한 이들 계면에서의 금속간 화합물의 성장은 솔더 범프의 접속강도 값과 밀접한 관계를 가진다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1998년도 IUMRS-ICEM ABSTRACT BOOK
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• pp.139.2-139
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• 1998

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권2호
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• pp.95-103
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• 2005

42Sn-58Bi 솔더(이하 wt.$\%$에 의한 표기)와 무전해 Ni-P/치환 Au under bump metallurgy (UBM) 간의 계면 반응을 intermetallic compound (IMC)의 형성과 성장, UBM의 감소, 그리고 범프 전단강도의 영향 관점에서 시효 처리 전 후에 어떠한 변화가 생기는 지를 알아보고자 하였다. 치환 Au 층을 $5{\mu}m$ 두께의 무전해 Ni-P ($14{\~}15 at.\%$ P)위에 세 가지 각기 다른 두께, 즉 $0{\mu}m$(순수한 무전해 Ni-P UBM), $0.1{\mu}m$, $1{\mu}m$로 도금하였다. 그 후 42Sn-58Bi 솔더 범프를 세 가지 다른 UBM 구조에 스크린프린팅 방식으로 형성하였다. 범프 형성 직후에는 세 가지 다른 UBM구조에서 솔더와 UBM 사이에 공통적으로 $Ni_3Sn_4$ IMC (IMC1) 만이 형성됐다. 하지만, 이를 $125^{\circ}C$에서 시효 처리를 할 경우 특이하게 Au를 함유한 UBM 구조에서는 $Ni_3Sn_4$ 위로 또 다른 4원계 화합물 (IMC2)이 관찰되었다. 원자 비로 $Sn_{77}Ni{15}Bi_6Au_2$인 4원계 화합물로 확인되었다. $Sn_{77}Ni{15}Bi_6Au_2$ 층은 솔더 조인트의 접합성에 매우 치명적인 영향을 미쳤다. 시효 처리를 거친 Au를 함유한 UBM 구조에서 솔더 범프의 전단 강도 값은 시효 처리 전에 비해 $40\%$ 이상의 감소를 보였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제5권1호
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• pp.7-18
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• 1998

In the flip chip interconnection on organic substrates using eutectic Pb/Sn solder bumps highly reliable Under Bump Metallurgy (UBM) is required to maintain adhesion and solder wettability. Various UBM systems such as 1$\mu$m Al/0.2$\mu$m Pd/1$\mu$m Cu, laid under eutectic Pb/Sn solder were investigated with regard to their interfacial reactions and adhesion proper-ties. The effects of numbers of solder reflow and aging time on the growth of intermetallic compounds (IMCs) and on the solder ball shear strength were investigated. Good ball shear strength was obtained with 1$\mu$m Al/0.2$\mu$m Ti/5$\mu$m Cu and 1$\mu$m Al/0.2$\mu$m ni/1$\mu$m Cu even after 4 solder reflows or 7 day aging at 15$0^{\circ}C$. In contrast 1$\mu$m Al/0.2$\mu$m Ti/1$\mu$m Cu and 1$\mu$mAl/0.2$\mu$m Pd/1$\mu$m 쳐 show poor ball shear strength. The decrease of the shear strength was mainly due to the direct contact between solder and nonwettable metal such as Ti and Al resulting in a delamination. In this case thin 1$\mu$m Cu and 0.2$\mu$m Pd diffusion barrier layer were completely consumed by Cu-Sn and pd-Sn reaction.