1. Bumping 공정 이란?
2. Evaporator Deposition Bumping Flow - UBM Lift-off 방식
3. Evaporator Deposition Bumping Flow - UBM Etch 방식
1. Bumping 공정 이란?
-. 반도체 후공정(패키징)에서 'Bumping(범핑)' 공정이란
C2C(Chip to Chip) 또는 C2W(Chip to Wafer) Bonding을 하기 위해서
Chip을 붙이면서 회로를 전기적으로 연결시켜주는 '접속단자(Bump)'를 형성하는 공정이에요.
'Bump'를 쉽게 비유하면 전자회로에서 도선, 전선과 같은 역할을 해요.
Bump를 'Al pad(Aluminum Pad)' 위에 형성하는데
보통 안정적으로 형성하기 위해서 'UBM(Under Bump Metalurgy)'를 깔고
그 위에 Bump를 형성해요.
이전 포스팅에서 Bumping 공정에 대해서 정리해봤는데 참고하세요.
이번 포스팅에서는 Bumping 공정의 흐름(Flow), Sequence를 정리해봤는데요.
Bump를 Evaporator 방식으로 증착(Deposition) 한다고 했을 때 흐름으로 해봤어요.
그리고 UBM을 형성할 때 '리프트오프(Lift-off)' 방식, '에치(Etch)' 방식
2가지로 나눠서 정리했어요.
2. Evaporator Deposition Bumping Flow
- UBM Lift-off 방식
2.1) Cleaning
-. Bumping 공정을 진행하기 전에 먼저 '기판(Wafer)' 표면을 '세정(Cleaning)' 해야 돼요.
Wafer 위에 Particle과 같은 불순물이 붙어있으면 Bump를 형성할 때 Defect이 생길 수 있어요.
2.2) UBM PR Pattern (Photo)
-. '노광 공정(Photolithography)'을 통해서 '감광액(PR, Photo Resist)'로 UBM Pattern을 형성해요. UBM을 형성해야되는 영역만 Open 시켜요.(Al Pad 위)
**이전 포스팅에서 '노광 공정(Photo)'에 대해서 정리해 봤어요. 필요하시면 참고하세요.
2.3) UBM Deposition
-. UBM Layer을 '증착(Deposition)' 해줘요.
UBM Layer를 증착하기 전에 Al Pad 위의 '자연 산화막(Al2O3)'를 제거해야 돼요.
'Aluminum'은 '자연 산화막(Native Oxide)'가 생성되기 쉬운데
산화막 층이 있는 상태에서 UBM을 증착하면 전기적으로 연결되지 않아요.
그래서 UBM을 증착하기 전에 'Dry Etch(Sputtering)'로 제거해요.
자연 산화막은 매우 얇기 때문에 'Cleaning'이라고 부른다네요.
증착 방법은 Evaporator, Sputtering 방식 둘 다 가능한데
UBM Pattern을 '리프트오프(Lift-off)' 방식으로 만들 경우
'Evaporator' 증착 방식이 유리할 수 있어요.
그 이유는 'Lift-off'를 할 때 UBM Layer 아래 깔려있는 PR Layer를 제거하기 위해서는
유기용액이 패턴 사이사이에 침투해서 닿아야 되는데
Sputtering 방식은 Evaporator 방식보다 Grain size가 작고 Film이 치밀하게 증착되서 용액이 침투하기 어려울 수 있어요.
2.4) Lift-off (UBM)
-. '아세톤(Acetone)'과 같은 '유기용액(Organic Solvent)'를 패턴 사이사이에 침투시켜 PR Layer를 녹이면서 제거해요.
Lift-off 공정은 PR Layer를 희생물질로써 제거하면서 PR Layer 위에 증착된 다른 Layer도 같이 벗겨져서 제거돼요.
PR Layer가 제거되면서 위 증착되어있던 필요없는 영역의 UBM Layer도 같이 벗겨져 제거돼요. 필요 없는 영역의 UBM Film이 제거되면 Wafer 위에 UBM Pattern이 형성이 돼요.
2.5) Bump PR Patterning (Photo)
-. '노광 공정(Photo)'을 통해서 UBM Pattern 위에 PR로 Bump Pattern을 형성해요.
Bump 물질을 증착해야 할 영역만 PR Layer를 Open해요. (UBM Pattern 위)
2.6) Bump Deposition (Evaporator)
-. Bump 물질을 Wafer 위에 증착해요.
2.7) Lift-off (Bump)
-. UBM Pattern을 형성할 때와 동일하게 'Lift-off' 공정을 통해 PR층을 제거하면서 불필요한 영역의 Bump Layer를 제거해요.
2.8) Reflow
-. Reflow 공정을 통해서 Ball Bump 형태로 만들어 줘요.
Bump 위에 'Flux'라는 물질을 도포하고 Bump의 녹는점까지 가열하면 Ball Bump 형태로 만들어져요.
3. Evaporator Deposition Bumping Flow
- UBM Etch 방식
3.1) Cleaning
-. 위와 동일하게 Wafer 표면을 Cleaning 해요
3.2) UBM Deposition
-. UBM Etch 방식에서는 Wafer 전체에 UBM Layer를 먼저 증착해요.
이때 Sputtering 방식도 괜찮아요.
3.3) UBM PR Patterning (Photo)
-. UBM Layer 위에 PR로 UBM Pattern을 만들어요.
UBM Etch 단계에서 남겨야 될 영역을 PR로 Block해줘요.
Al Pad 위에 PR을 남겨야 돼요.
3.4) UBM Etch
-. Etching 공정을 통해서 불필요한 영역의 UBM Layer를 제거해요. (PR Open 영역)
만약 불필요한 영역이 제대로 제거가 안되면
이후 Chip이 동작할 때 전기 신호에 '잡음(Noise)'가 발생하거나 회로의 '단락(Short)'이 발생해요.
3.5) PR Strip
-. Etch 공정이 끝나면 UBM PR Pattern을 제거해요.
3.6) Bump PR Patterning (Photo)
-. 위와 동일하게 PR로 Bump Patterning을 해요.
3.7) Bump Deposition (Evaporator)
-. 위와 동일하게 Bump layer를 증착해요.
3.8) Lift-off (Bump)
-. 위와 동일하게 PR 층을 제거하면서 불필요한 영역의 Bump Layer를 벗겨 제거해요.
3.9) Reflow
-. 위와 동일하게 Reflow 공정을 통해서 Ball Bump로 만들어요.
**공부하면서 정리했는데 오류가 있으면 댓글로 알려주세요.
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