금속 전도 층에 따른 무전해 Ni(P)의 morphology 변화가 Black pad 현상에 미치는 영향에 관한 연구

Abstract

무전해 니켈 치환/금도금 시 발생하는 corrosion 현상인 Black pad 현상을 pure chemicals을 통해 재현하였으며, Ag, Au, Ni 그리고 Co의 다양한 metals을 under layer로 사용하였다. Ag와 Au의 경우 이전의 Cu와 동일한 결과인 불규칙한 Nodule의 형태와 Phosphorus content 차이를 보였다. 하지만 Ni, Co를 UBM(Under bump metallurgy)로 사용시 Uniform한 nodule의 형태와 P content 함량이 Uniform하게 나타났으며, 이에 따라 Corrosion도 일어나지 않았다. 이는 catalytically active한 metal인 Ni, Co의 경우 initial phase 생성시 nucleation rate가 증가 되어 substrate의 surface condition에 영향을 받지 않았기 때문이다. 즉, UBM의 reactivity 가 Nickel-Phosphorus film의 morphology를 결정한다. 또한 Ni/Cu, Co/Cu double-layered UBMs의 실험결과는 UBMs의 top layer의 metal type 이 Ni-P film의 morphology를 결정하며, 즉 Black pad 생성 유무를 결정하게 된다. 게다가, Cu substrate를 사용시에 Substrate의 Roughness 에 따라 Ni-P film의 morphology가 영향을 받았다. Surface finish를 SiC 80 grit, SiC 400 grit, SiC 2000grit, Alumina powder 0.3um 단계적으로 변화시킴에 따라 Ni-P film의 morphology가 변화하며 이에 따라 부식영역의 변화도 보였다. Ni-P films을 열처리 할 경우, 고온에서 Phase transition의 유도됨에 따라 Amorphous 에서 crystals로 transformation 됨에 따라 Black pad의 생성이 줄어들었다. P content의 함량은 EDS를 통해 측정하였으며, 표면 분석을 SEM, 단면과 특성분석은 FIB, TEM 그리고 Roughness의 경우 AFM을 통해 측정하였다.