• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권4호통권37호
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• pp.281-287
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• 2005

공정조성의 SnPb 솔더 선형시편에서 electromigration 현상을 실시간 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 공정조성 SnPb 솔더시편에 대한 electronigration 실험은 ${\times}10^4A/cm^2,\;90^{\circ}C$에서 실시하였다. 주사전자현미경 챔버 내에서 진행되는 electromigration 실험 동안 음극의 보이드 형성과 양극의 힐록 성장을 실시간으로 관찰하였다. 음극에서 일어나는 보이드 크기를 실시간 관찰한 결과, 공정조성 SnPb 솔더의 electromigration 거동은 보이드 형성 전에 가지는 잠복기의 존재를 명확히 알 수 있었고, 본 결과는 electromigration 거동으로 인한 플립칩 솔더 범프의 보이드 생성에 대한 잠복기와 관련이 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권3호
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• pp.67-74
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• 2011

Keys to high wiring density semiconductor packages include flip-chip bonding and build-up substrate technologies. The current issues are the establishment of a fine pitch flip-chip bonding technology and a low coefficient of thermal expansion (CTE) substrate technology. In particular, electromigration and thermomigration in fine pitch flipchip joints have been recognized as a major reliability issue. In this paper, electromigration and thermomigration in Cu/Sn-3Ag-0.5Cu (SAC305)/Cu flip-chip joints and electromigration in Cu/In/Cu flip chip joints are investigated. In the electromigration test, a large electromigration void nucleation at the cathode, large growth of intermetallic compounds (IMCs) at the anode, a unique solder bump deformation towards the cathode, and the significantly prolonged electromigration lifetime with the underfill were observed in both types of joints. In addition, the effects of crystallographic orientation of Sn on electromigration were observed in the Cu/SAC305/Cu joints. In the thermomigration test, Cu dissolution was accelerated on the hot side, and formation of IMCs was enhanced on the cold side at a thermal gradient of about $60^{\circ}C$/cm, which was lower than previously reported. The rate of Cu atom migration was found comparable to that of electromigration under current conditions.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제13권1호통권38호
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• pp.7-15
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• 2006

63Sn-37Pb 솔더의 실시간 electromigration 거동 관찰을 박막형 edge 이동 선형시편과 주사전자현미경을 이용하여 실시하였다. 공정조성 63Sn-37Pb 솔더의 electromigration에 의한 edge 이동 잠복기는 $90{\sim}110^{\circ}C$에서 뚜렷하게 존재하였다. 온도에 따른 electromigration 우선확산원소는 실험온도 $90{\sim}110^{\circ}C$에서 Pb, $25{\sim}50^{\circ}C$에서는 Sn으로 나타났고, $70^{\circ]C$에서는 Sn과 Pb가 거의 동시에 이동하여 우선확산 원소가 관찰되지 않았다. $90{\sim}110^{\circ}C$에서 관찰된 SnPb의 electromigration에 의한 edge 이동 잠복기는 Pb 우선이동에 의해 발생되었다. 이러한 edge 이동 잠복기의 존재는 플립칩 (flip chip) 솔더범프의 수명과 밀접한 관계를 가지는 것으로 보인다. Electromigration에 의해 발생되는 SnPb 솔더의 우선확산원소의 온도 의존성은 Pb와 Sn의 확산계수와 함께 $Z^*$ (전기장내의 유효전하 수)도 크게 영향을 미치는 것으로 생각된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권4호
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• pp.81-86
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• 2003

상부 칩과 하부 기판이 모두 Si으로 구성되어 있는 플립칩 패키지 시편을 제조하여 Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration 거동을 분석하였다. Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration 테스트 초기부터 파단이 일어나기 직전까지는 플립칩 시편의 저항이 거의 변하지 않았으나, 파단이 발생하는 순간 저항값이 크게 증가하였다. 전류밀도 $3\times 10^4$∼$4\times 10^4$A/$\textrm{cm}^2$에서 Sn-3.5Ag 솔더범프의 electromigration에 대한 활성화 에너지는 ∼0.7 eV로 분석되었다. Sn-3.5Ag 솔더범프의 cathode 부위의 솔더/UBM 계면에서 void의 형성 및 전파에 의해 솔더범프의 파단이 발생하였다.

• Advances in materials Research
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• 제1권1호
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• pp.83-92
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• 2012

The effect of under-bump-metallization (UBM) on electromigration was investigated at temperatures ranging from $135^{\circ}C$ to $165^{\circ}C$. The UBM structures were examined: 5-${\mu}m$-Cu/3-${\mu}m$-Ni and $5{\mu}m$ Cu. Experimental results show that the solder joint with the Cu/Ni UBM has a longer electromigration lifetime than the solder joint with the Cu UBM. Three important parameters were analyzed to explain the difference in failure time, including maximum current density, hot-spot temperature, and electromigration activation energy. The simulation and experimental results illustrate that the addition 3-${\mu}m$-Ni layer is able to reduce the maximum current density and hot-spot temperature in solder, resulting in a longer electromigration lifetime. In addition, the Ni layer changes the electromigration failure mode. With the $5{\mu}m$ Cu UBM, dissolution of Cu layer and formation of $Cu_6Sn_5$ intermetallic compounds are responsible for the electromigration failure in the joint. Yet, the failure mode changes to void formation in the interface of $Ni_3Sn_4$ and the solder for the joint with the Cu/Ni UBM. The measured activation energy is 0.85 eV and 1.06 eV for the joint with the Cu/Ni and the Cu UBM, respectively.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권2호
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• pp.53-58
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• 2004

63Sn-37Pb 공정솔더의 electromigration 현상을 용이하게 관찰하기 위해 63Sn-37Pb 공정솔 더를 증착하여 스트립 형태의 시편을 제작 후 electromigration 테스트를 실시하였다. $80{\sim}150^{\circ}C$의 온도 및 $1{\times}10^4{\sim}1{\times}10^5\;A/cm^2$의 전류밀도에서 electromigration 테스트시 스트립 형상의 63Sn-37Pb 솔더 합금에서 hillock과 void의 발생이 관찰되었으며, 온도와 전류밀도가 높아질수록 void의 형성이 빨라져서 평균파괴시간이 단축되었다. 평균파괴시간을 이용하여 Black의 식으로부터 구한 63Sn-37Pb 솔더 스트립의 electromigration에 대한 활성화 에너지는 $0.16{\sim}0.5\;eV$이었다.

• Advances in materials Research
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• 제1권2호
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• pp.109-113
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• 2012

Electromigration-induced void evolutions in typical upper and lower layer dual-inlaid Copper (Cu) interconnect structures were simulated by applying a phenomenological model resorting to Monte Carlo based simulations, which considers redistribution of heterogeneously nucleated voids and/or pre-existing vacancy clusters at the Copper/dielectric cap interface during electromigration. The results indicate that this model can qualitatively explain the electromigration-induced void evolutions observations in many studies reported by several researchers heretofore. These findings warrant need to re-investigate technologically important electromigration mechanisms by developing rigorous models based on similar concepts.

• 한국진공학회지
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• 제1권3호
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• pp.382-388
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• 1992

Electromigration은 인가된 전계하에서 발생하는 전자풍력에 의한 금속 이온의 현 상이며, 반도체 디바이스의 주요 결함 원인으로 보고되어 왔다. 선폭 1$mu extrm{m}$의 Al-1%Si 금속 박막전도체에 대한 electromigration 수명 실험을 위해 인가된 d.c. 전류밀도는 10MA/cm2 이었고, electromigration에 대한 활성화 에너지 측정을 위한 분위기 온도는 $80^{\circ}C$, 10$0^{\circ}C$ 그리고 $120^{\circ}C$이었다. 평균수명 및 신뢰성에 대한 보호 절연막 효과를 위해 두께 3000 $\AA$의 SiO2 산화막을 sputtering 진공증착기를 사용하여 Al-1%Si 금속 박막 전도체 위에 증착하였 다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. Al-1%Si 금속 박막 전도체의 electromigration에 대한 활성화 에너지값은 0.75eV이었고 온도가 증가함에 따라 Al-1%Si의 수명은 감소하였고 신 뢰성은 향상되었다. SiO2 보호막은 electromigration에 대한 저항성을 크게 함으로써 평균수 명을 향상시켰으며, electromigration failure는 lognormal failure distribution은 갖는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1265-1270
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• 2008

Electromigration is a one of a critical failure mechanism in microelectronic devices. Minimizing the thin film interconnections in microelectronic devices make high current densities at electrrical line. Under high current densities, an electromigration becomes critical problems in a microelectronic device. This phenomena under DC conditions was investigated with high temperature. The current density of 1.5MA/cm2 was stressed in interconnections under DC condition, and temperature condition $150^{\circ}C,\;175^{\circ}C,\;200^{\circ}C$. By increasing of thin film interconections, microelectronic devices durability is decreased and it gets more restriction by temperature. Electromigration makes electronic open by void induced, and hillock induced makes electronic short state.

• 한국재료학회지
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• 제17권7호
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• pp.371-375
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• 2007

In-situ observation of electromigration behavior of eutectic SnPb solder was performed as a function of line length at $100^{\circ}C$, $6{\times}10^4A/cm$ condition in a scanning electron microscope chamber. The incubation time for edge drift and the edge drift velocity increase as line length increases, which are discussed with the void nucleation stage of solder bump and the electromigration back flux force, respectively. Finally, the existence of electromigration product (jL) and its line length dependency are also discussed.