Journal of the Microelectronics and Packaging Society

Fan-out wafer level packaging (FOWLP) 재배선 적용을 위한 Ti 박막과 WPR 절연층 사이의 계면 신뢰성을 평가하기 위해, O2 플라즈마 전처리 및 후속 열처리 시간에 따라 90° 필 테스트를 진행하였다. O2 플라즈마 전처리 시간 이 증가 할수록 계면 접착력이 감소하다가 유지되는 거동을 보였으며, 이는 과도한 O2 플라즈마 전처리가 WPR 절연층 내의 C-O-C 또는 C=O 결합을 끊어 WPR 표면이 손상을 받아 계면 접착력이 저하된 것으로 판단된다. 또한 O2 플라즈 마 전처리를 30초 진행한 시편을 150oC 후속 열처리 진행한 결과, 계면 접착력이 0시간에서 24시간까지는 감소하였으 나, 100시간까지 유지되는 거동을 보였다. 이는 고온에 취약한 WPR 절연층이 과도한 열처리로 인해 손상되어 계면 접 착력이 급격히 감소하다가 유지되는 것으로 판단된다. 따라서, 절연층 소재에 대한 최적의 플라즈마 전처리 조건을 확보 하는 것이 FOWLP 재배선의 계면신뢰성 향상을 위한 핵심요소임을 알 수 있다.
The effects of O2 plasma pre-treatment and post-annealing conditions on the interfacial adhesion of Ti thin film and WPR dielectric were investigated using 90o peel test for fan-out wafer level packaging (FOWLP) redistribution layer (RDL) applications. Peel strength between Ti film and WPR dielectric decreased from 8.9±1.3 g/mm to 2.7±0.9 g/ mm for variation of O2 plasma pre-treatment time from 30s to 300s, which is closely related to C-O-C or C=O bonds breakage at the WPR dielectric surface due to excessive plasma pre-treatment conditions. During post-annealing at 150oC, the peel strength abruptly decreased from 0 h to 24 h, and then maintained constant until 100 h, which is also mainly due to the damage of WPR dielectric which is weak to high temperature. Therefore, the optimum plasma pre-treatment conditions on the surface of dielectric is essential to interfacial reliability of FOWLP RDL.

Keywords Fan-out wafer level packaging, Redistribution layer, Interfacial adhesion, Peel test, O2 plasma pre-treatment, post-annealing