Ni has been considered to be the most under bump metallurgy(UBM) materials for the Sn-based lead-free solders, and generally Ni UBM is fabricated by electroless plating process on the zincated Al pad. This technique, however, has a demerit of poor adhesion strength between the Al pad and the electroless-plated Ni UBM, which can lead to a serious reliability concern.
In this work, Ni seed layer was introduced between the Al pad and electroless-plated Ni layer to enhance the adhesion strength between them. Ni seed layer was deposited by inductively coupled plasma enhanced bias sputtering(ICPBS) process. This newly developed UBM system achieved about 11~25 times improvement comparing with the conventional system in the view of adhesion strength dependently on the substrate bias condition.
We also studied the effects of substrate bias in the ICPBS system on the properties of the Ni seed layer and the effects of the Ni seed layer on the properties of the electroless-plated Ni layer.
납규제로 인하여 주석 기반의 솔더 범프 물질이 개발되고 있다. 이에 따라 하부 금속층에 사용되는 물질은 주석과 반응성이 적어야 하는데 무전해 도금법으로 증착할 수 있는 니켈이 그러한 특성을 가지고 있다. 무전해 도금법으로 니켈 하부 금속층을 형성할 경우 zincation이라는 활성화 공정에 의해 패드와 하부금속층간 접착력이 좋지 않은 단점이 있다.
본 연구에서는 패드와 하부금속층간 접착력을 향상시키기 위해 니켈 씨드층을 도입하였으며 ICP enhanced bias sputtering법으로 증착하였다. 니켈 씨드층을 이용하여 하부 금속층을 증착하였을 경우 기존의 방법에 비해 접착력이 약 11배에서 25배 정도 증가한 결과를 얻을 수 있었다.
또한 ICP enhanced bias sputtering법으로 니켈 씨드층을 증착할 경우 기판에 인가한 바이어스가 니켈 씨드층 및 니켈 도금층의 물성에 미치는 영향도 연구하였다.
