은 알로이 본딩 와이어 개발
PCC wire vs Ag wire…Ag 합금 와이어의 시대 오나
최근 반도체 업계에서는 기존에 사용하던 Au wire에 비해 재료 원가를 90% 절감할 수 있는 Cu wire로 변경하려 한다.
하지만 Cu wire는 산화 문제가 있기 때문에, Cu wire 표면에 Pd를 코팅한 PCC wire 사용할 것을 검토 중인 상황에서 최근 이보다 성능을 개선한 Ag wire가 개발되어 업계의 관심을 끌었다. 이에 대한 내용에 관해 앰코테크놀러지코리아의 성경술 책임연구원이 ‘은 알로이 본딩 와이어 개발’이라는 주제로 발표한 내용을 정리했다.
임재덕 기자(smted@hellot.net)
반도체를 제작함에 있어서 단자나 회로의 전기적 연결에 사용되는 도선인 본딩 와이어는 보통 20∼50㎜ 굵기를 가진 얇은 금(Au)선을 두루마리처럼 말아 놓은 형태로 시중에서 판매되고 있다. 
이를 와이어 본딩 장치에 끼우고 기계가 뽑아가면서 본딩을 하는데, 여기서 와이어를 붙이는 과정을 와이어 본딩(Wire bonding)이라 한다.
하지만 최근 반도체 제조업체에서는 Gold Wire 에 비해 재료 원가를 약 90% 절감할 수 있는 Cu Wire 로 변경하려는 노력을 하고 있다.
순수 Cu 와이어를 사용함에 있어서 가장 문제되는 점은 산화 문제인데, 이를 개선하기 위해 팔라듐(Pd) 머티리얼을 표면에 코팅해 산화를 방지하는 방안을 검토 중이다.
하지만 팔라듐으로 코팅한 Cu wire (PCC)는 Free Air Ball(본딩 와이어의 선단부를 녹인 둥근 형상)의 경도가 높아 IC 칩의 본딩 패드에 손상을 만들어 본딩 접합성과 신뢰성에 문제를 일으킬 수 있다.
또한, 와이어 본딩 공정 조건이 까다로워서 Gold 와이어만큼의 생산성을 얻을 수 없는 단점도 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해 앰코테크놀로지에서 Ag 합금 와이어를 개발했다.
지금부터 PCC wire와 비교해 Ag 합금와이어가 갖는 장점에 대해 설명한다.
① Free Air Ball의 낮은 경도
그림 1과 그림 2에서 확인할 수 있듯이 FAB 경도 값이 낮기 때문에 본딩 패드 손상을 방지할 수 있다.
② Lower Al Pad Splash
PCC 와이어에 비해 본딩 시 발생하는 알루미늄 밀림 현상이 적어 좁은 패드 피치를 갖는 디바이스에 유리하다 (그림 3).
③ Lower Loop Capability
PCC 와이어보다 우수한 Looping Capability를 갖고 있기 때문에 Looping Control이 편리하다(그림 4).
④ Die to Die 본딩
PCC 와 비교해 용이한 공정 조건 적용으로 IC 칩에서 칩으로 본딩 할 수 있다(그림 5).
⑤ Gold wire와 동등한 생산성 실현
Gold 와이어와 거의 같은 조건에서 본딩이 가능해 PCC 와이어 보다 우수한 작업성과 생산성을 보인다.
⑥ 저렴한 머티리얼 가격
PCC 와이어의 경우에는 와이어 직경이 얇아지면 제조공정의 어려움으로 인해 와이어 가격이 상승하지만, Ag 와이어는 직경이 얇아질수록 머티리얼 가격이 저렴해진다.
