반도체 패키지 재료 Ⅲ

2. 웨이퍼 레벨 패키지 재료

(1) 포토 레지스트

   

 1) 구성

    ① Sensitizer (PAC/PAG) : 빛과 반응해 이미지 형성 

    ② 수지 (Resin) : 에칭이나 전해도금시 배리어 역할

    ③ 솔벤트 (Solvent) : PR에서 점도 만들어 도포 가능하게

   

  2) 종류 (Positive 기준)

    ① 용액 억제형 (Photo Active Compound, PAC)

        a) 노광부 : PAC 분해로 용해 촉진

                         ㄴ PAC는 알칼리 불용성 => 빛 받으면 알칼리 가용성 (산)    

        b) 비노광부 : PAC 수지 가교로 용해 방해

                            ㄴ Resin은 알칼리 가용성 => 분해 안된 PAC와 반응 : 가교

    ② 화학 증폭형 (Photo Acid Generator, PAG) 

        a) 노광부 : PAG의 H+ 반응으로 용해 촉진

                         ㄴ 빛 받아 방출된 H+ => 열처리(PEB)로 확산

                              : 억제제가 알칼리 가용성됨

        b) 비 노광부 : PAG 반응 없어 용해 X

                             ㄴ 억제제로 인해 알칼리 불용성

 

※ PAC : g-line, i-line용 PR    

    PAG : 더 작은 파장용 PR

    WLCSP : i-line stepper용 PR 주로 이용

 

  3) 요구 조건

    ① 레지스트 조건

         원하는 형상 형성, DOF 마진, 밀착성/박리성, 내열성

    ② 공정 마진 조건

         도포 균일성, 노광 마진, 현상 마진

    ③ 웨이퍼 레벨 기준

         전해도금 용액에 내화학성 ↑ (녹으면 X)

          ㄴ 패턴 모양 유지 및 오염 문제

 

  (2) 도금 용액

     

    1) 구성

     ① 도금될 금속 이온 : Ni, Au, Cu, Sn, SnAg

     ② 용매 (산) : 황산, 메탈술폰산

     ③ 첨가제 : 레벨러(표면 평탄), 입자 미세제(도금 입자 미세화) 

 

  (3) PR 스트립퍼

   

     1) 원리

 

      ① 스트립퍼내 Solvent :  PR표면에 반응 => Swollen(부풀어오름)

      ② 알칼리 : 부풀어오른 PR 표면을 분해 

      ③ 반복

  

     2) 구성성분 및 역할

구성성분	역할
① 알칼리 (TMAH, AMine)	PR에 침투 극성용매에 활성화됨 => Polymer 제거
② Polar solvent (DMSO, NMP)	알칼리 활성화  PR 팽창, 용해
③ 기타 (Inhibitor)	Metal Damage 방지

 

   (4) 에천트 

         

       1) 요구 조건 

          ① Etch Selectivity : 타겟 금속만 선택적으로 녹여야           

          ② Etch 속도 ↑: 공정 효율을 위함

          ③ Uniformity : 웨이퍼내 위치에 관계 없이 균일하게 

          

       2) 주요성분 및 역할

에천트 주요 성분 및 역할(반도체의 부가가치를 올리는 패키지와 테스트)

 

   (5) 스퍼터 타겟 

         스퍼터링 금속층과 동일 조성의 원재료 원기둥 제작 

         단조 -> 압착 -> 열처리 -> 타겟 형태로 제작

 

   (6) 언더필

       

        1) 종류 

          ① Post filling : 본딩(bump) -> 언더필

               a) CUF(Capillary Underfill)

                   캐필러리로 칩 옆에 Underfill 재료 분사

                   Underfill 재료들이 Chip-Substrate사이 표면장력으로 채움            

               b) MUF(Molded Underfill) 

                   : 몰딩 EMC 재료가 Underfill 기능도 수행        

          ② Pre-application : 언더필 -> 본딩

                a) 칩단위

                    NCP(Non-Condutive Paste) : 페이스트로 접합부 채움

                    NCF(Non-Conductive Film) : 필름으로 채움

                b) 웨이퍼 단위 

                    : NCF 주로 이용

 

          2) 공정

언더필 종류와 공정(반도체의 부가가치를 올리는 패키지와 테스트)

 

         3) 요구 조건

          Flip chip, TSV 칩적층 접합부 신뢰성 확보에 이용 

          => 충진성, 계면 접착력, 열팽창 계수, 열전도도, 내열성

              

※NCF 구성성분 및 역할

NCF 주요 구성성분 및 역할 (반도체의 부가가치를 올리는 패키지와 테스트)

 

    (7) 캐리어와 접착제, 마운팅 테이프 

         : WSS(Wafer Support System)공정

        

         1) 캐리어 : 얇은 웨이퍼 지지 

              ① Backside 공정중 변형 X

              ② Stress 견뎌야함

              ③ Si, Glass 이용

                        ㄴ디본딩시 레이저등 빛을 이용할 경우

       

        2) TBA(Temporary Bonding Adhesive) : 접착제 역할

              ① Bump에 데미지를 주면 X

              ② Backside 공정중 캐리어와 웨이퍼 강하게 접합

              ③ 박리시 잔존물 X

              ④ 열적안정성, 내화학성

              ⑤ Outgassing, Void Trap, Delamination이 없어야함

              ⑥ Bleed out 없어야함 (본딩시 웨이퍼 옆으로 접착제 빠져 나오는) 

       

        3) 마운팅 테이프 : 웨이퍼를 원형틀에 고정시킴 (범프형성 이후)

              ㄴ 캐리어 디본딩 공정에서 웨이퍼를 원형틀에 붙이는 역할

 

 

출처 : 반도체의 부가가치를 올리는 패키지와 테스트(서민석)