Au 본딩 와이어와 Al 패드간의 계면 반응과 접합신뢰성에 있어서의 첨가원소 Cu와 Pd의 영향

Abstract

I/O수의 증가 및 I/O간의 피치의 미세화로 wire bonding 기술 또한 fine wire에 초점을 두고 있다. 그러나 wire의 직경의 감소가 Au-Al 본딩 계면에서의 신뢰성을 저하시키므로 이러한 문제의 해결 방안 중의 하나로 합금원소를 첨가시키는 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 4N Au wire를 기본으로 하여, Cu과 Pd의 합금원소를 첨가한 Au-0.05wt.%Cu wire, Au-0.5wt.%Cu wire, Au-1wt.%Cu wire, Au-0.05wt.%Pd wire, Au-0.5wt.%Pd wire, Au-1wt.%Pd wire를 175도와 200도에서 1000시간까지 고온 aging처리를 하여 이들 wire와 Al pad간의 계면 반응 관찰 및 접합 신뢰성을 측정하였다. 본 연구를 통해 Cu와 Pd의 첨가가 Cu-rich layer와 Pd-rich layer를 Au와 금속간화합물의 계면에 형성시켜 Au-Al 계면 반응을 느리게 하였으며, crack 형성 또한 느리게 함을 알 수 있었다. 또한, Cu와 Pd을 첨가한 합금 Au wire가 비합금 Au wire에 비해 접합신뢰성이 향상되었으며, Cu가 Pd에 비해 접합신뢰성 향상에 더 효과적인 합금원소임이 밝혀졌다.