FOWLP 재배선 적용을 위한 감광성 폴리이미드 도포층과 Cu 도금층의 고온/고습 처리가 계면 신뢰성에 미치는 영향
Effects of Temperature/Humidity Treatment on the Interfacial Reliability of Photosensitive Polyimide Capping Layer and Electroplated Cu Layer for RDL Applications in FOWLP
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초록
팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키지의 Cu 재배선 적용을 위한 감광성 폴리이미드 (photosensitive polyimide, PSPI) 도포층과 Cu 도금층 사이의 계면신뢰성을 평가하기 위해 고온/고습 처리 시간에 따라 4점 굽힘 시험으로 정량적인 계면접착에너지를 평가하였고, 박리 파면을 분석하였다. 85°C/85% 상대습도(relative humidity)에서 고온/고습 처리를 진행한 결과, 계면접착에너지는 고온/고습 처리 전 16.35 ± 1.43 J/m2이었으나초반 100시간까지 8.96 ± 1.94 J/m2로 급격히 감소하였고, 이후 1,000시간까지는 6.16 ± 1.67 J/m2로 완만하게 감소하였다. X-선 광전자 분광법 분석 결과 100시간 동안 고온/고습 처리 시 PSPI/Cu 계면으로 침투한 산소와 수분으로 인해 Cu 산화층이 형성되어 계면접착에너지가 급격히 감소된 것으로 판단된다. 그 이후 1,000시간까지 PSPI/Cu 계면으로 지속적인 수분 침투가 일어나면서 계면 근처 PSPI의 화학결합이 점차적으로 분해되고, 약한 손상층(weak boundary layer)이 형성되어 계면접착에너지도 완만히 감소한 것으로 판단된다.
Abstract
The effect of temperature/humidity (T/H) treatment conditions on the interfacial adhesion energies between photosensitive polyimide (PSPI) capping layer/electroplated Cu layer was systematically investigated for Cu redistribution layer applications of fan-out wafer level package. Interfacial adhesion energy decreased sharply at the beginning stage before 100 h and then decreased gradually until 1,000 h after T/H treatment at 85°C/85% relative humidity (R.H.). The interfacial adhesion energy decreased sharply after T/H treatment at 85°C/85% R.H. for 100 h due to Cu oxidation at PSPI/Cu interface. The gradual decrease in interfacial adhesion energy during 1,000 h seems to be strongly related to the formation of weak boundary layer inside PSPI near PSPI/Cu interface by hydrolytic degradation of PSPI due to long-term moisture penetration into the PSPI/Cu interface.