KR100593567B1 - Vertical Interconnect Process for Silicon Segments with Dielectric Insulation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 세그먼트의 수직 상호접속를 위한 장치를 제공한다. 각각의 세그먼트는 반도체 웨이퍼 상에 위치하는 다수의 인접 다이를 갖는다. 세그먼트 상의 다수의 다이가 외부 콘태 포인트용 에지 본딩 패드를 제공하기 위해서 세그먼트의 4개의 모든 면으로 연장되는 하나 이상의 금속 상호접속층을 이용하여 세그먼트 상에 상호접속된다. 다이가 상호접속된 후에, 각각의 세그먼트가 경사 절단을 이용하여 웨이퍼 뒷면으로부터 절단되어 각각의 세그먼트 상에 안쪽으로 경사진 에지벽이 제공된다. 세그먼트가 웨이퍼로부터 절단된 후에, 세그먼트가 서로의 상부에 위치하여 적층부가 형성된다. 적층부의 수직 인접 세그먼트가 적층의 하나 이상의 면에 전기 전도성 에폭시를 제공함으로써 의해 전기적으로 상호접속된다. 적층부의 각각의 세그먼트의 안쪽으로 경사진 에지벽은 전기적으로 전도성인 에폭시가 각각의 세그먼트 상의 측방 회로와 에지 본딩 패드를 액세스하도록 하는 리세스를 제공한다. 절연 코팅이 다이에 부착되어 다이를 보호하고 절연시키는 컨포말한 코팅이 제공되며 레이저가 본딩 패드에 전기적 접속을 제공하기 위해 절연 코팅을 제거하도록 본딩 패드 상의 면적에서 제거될 수 있다.The present invention provides an apparatus for vertical interconnection of silicon segments. Each segment has a plurality of adjacent dies located on a semiconductor wafer. Multiple dies on the segment are interconnected on the segment using one or more metal interconnect layers extending to all four sides of the segment to provide edge bonding pads for external context points. After the dies are interconnected, each segment is cut from the wafer backside using an oblique cut to provide an inwardly inclined edge wall on each segment. After the segments are cut from the wafer, the segments are placed on top of each other to form a stack. Vertically adjacent segments of the stack are electrically interconnected by providing an electrically conductive epoxy on one or more sides of the stack. Inwardly inclined edge walls of each segment of the stack provide a recess for the electrically conductive epoxy to access the lateral circuits and edge bonding pads on each segment. An insulating coating is attached to the die to provide a conformal coating that protects and insulates the die and may be removed from the area on the bonding pads so that the laser removes the insulating coating to provide electrical connection to the bonding pads.
Description
본 발명은 실리콘 세그먼트를 적층하고 상호접속하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 다이 및 경사진 에지벽을 갖는 세그먼트를 적층하고 전기적으로 전도성인 에폭시를 이용하여 상기 적층의 에지 상에 세그먼트를 상호접속하기 위한 장치에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for stacking and interconnecting silicon segments, and more particularly to stacking segments having a plurality of dies and sloped edge walls and segmenting on the edges of the stack using an electrically conductive epoxy. And an apparatus for interconnecting them.
본 발명은 "실리콘 세그먼트의 수직 상호접속 방법(Vertical Interconnect Process for Silicon Segment)"이란 명칭으로 1994년 6월 23일 출원된 공동계류중인 출원 번호 08/265,081호의 부분우선출원이며, 이의 출원인은 본 출원의 출원인과 동일하며 상기 출원은 본 명세서의 참고문헌이 된다.The present invention is a partial priority application of co-pending application No. 08 / 265,081, filed June 23, 1994, entitled "Vertical Interconnect Process for Silicon Segment", the applicant of this application Is the same as the applicant of the above, and the application is incorporated herein by reference.
수년동안 트랜지스터와 집적회로와 같은 전기적 소자는 실리콘과 게르마늄을 포함하는 반도체 물질의 웨이퍼를 이용하여 제조되어 왔다. 집적회로는 에칭, 도핑 및 배선으로 공지된 알려진 다양한 기술을 이용하여 웨이퍼 상에 제공된다. 웨이퍼 상에 제공된 개별 집적회로는 다이라고 불리며, 이는 외부와의 전기적 접속을 위한 본딩 패드라고 불리는 콘택 포인트를 포함한다. 통상, 웨이퍼 상의 다이는 다이를 형성하는 경계를 따라 웨이퍼를 절단함으로써 서로 분리된다. 일단 다이가 웨이퍼로부터 절단되면, 이들은 칩으로 불리며 사용을 위해 패킹된다. 최근에, 하나 이상의 강력한 전자 시스템의 확산에 의해 고밀도 집적 회로 패키지에 대한 필요성이 증가되고 있다.For many years, electrical devices such as transistors and integrated circuits have been fabricated using wafers of semiconductor materials including silicon and germanium. Integrated circuits are provided on a wafer using a variety of techniques known for etching, doping, and wiring. The individual integrated circuits provided on the wafer are called dies, which include contact points called bonding pads for electrical connection with the outside. Typically, the dies on the wafer are separated from each other by cutting the wafer along the boundary that forms the die. Once the dies are cut from the wafer, they are called chips and packed for use. In recent years, the proliferation of one or more powerful electronic systems has increased the need for high density integrated circuit packages.
고밀도 패키지를 제조하기 위한 방법에서는 웨이퍼 스케일 집적(WSI) 기술을 이용하여 전체 컴퓨터 시스템을 단일 웨이퍼 상에 제조하려는 시도를 하고 있다. WSI 기술은 웨이퍼 상의 모든 다이를 와이어를 이용하여 측방으로 배선하여 다이를 상호접속하려고 시도한다. 그러나, 다이 사이에 필요한 상호접속부를 만들기 위해서는 많은 와이어가 극도로 미세하게 제조되어야 하며 이것은 제조하기 곤란하다.Methods for fabricating high density packages are attempting to fabricate the entire computer system on a single wafer using wafer scale integration (WSI) technology. WSI technology attempts to interconnect dies by wiring all dies on the wafer laterally using wires. However, many wires must be made extremely fine to make the necessary interconnects between dies, which is difficult to manufacture.
고밀도 패키지를 제조하기 위한 제 2 방법은 물리적으로 칩을 수직으로 적층함으로써 회로 보드 상에 칩을 위치시키는데 필요한 면적을 감소시키는 것이다. 단일 칩 적층 기술은 세라믹 캐리어상에 개별 다이를 장착하고, 다이와 캐리어를 봉지하고 캐리어를 적층하여 인쇄 회로 보드 상에 적층부를 형성한다. 이 기술에서, 적층부 내의 모든 다이는 금속 핀을 통해 다이의 리드를 인쇄 회로 보드에 접속함으로써 상호접속된다. 이러한 방법은 다수의 핀 개수는 다수의 핀중 하나가 보드로부터 단선될 수 있는 가능성을 증가시키기 때문에, 회로 보드 상의 상당히 많은 핀 개수는 회로의 신뢰성을 감소시키게 된다.A second method for manufacturing a high density package is to physically stack the chips vertically to reduce the area needed to place the chips on the circuit board. Single chip stacking techniques mount individual dies on ceramic carriers, encapsulate the dies and carriers, and stack the carriers to form a stack on a printed circuit board. In this technique, all dies in the stack are interconnected by connecting the leads of the die to the printed circuit board through the metal pins. This approach results in a significant number of pins on the circuit board, reducing the reliability of the circuit, because the number of pins increases the likelihood that one of the plurality of pins may be disconnected from the board.
1992년 4월 14일자로 등록된 미국특허 5,104,820호에 다이를 적층하기 위해 보다 복잡한 프로세스를 사용하는 또다른 칩 적층 방법이 개시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 방법은 개별 칩(10)이 리라우팅(rerouting) 리드라고 불리는 금속화 패턴을 웨이퍼 표면에 부가하여 적층되도록 개별 칩(10)을 변형시킨다. 리라우팅 리드(12)는 칩(10)상의 본딩 패드(14)로부터 새로 형성된 본딩 패드(11)로 연장되며, 모든 리라우팅 리드(12)는 변경된 칩(10)의 한쪽 측면에서 종결되도록 배치된다. 점선으로 표시된 바와 같이 각각의 변경된 칩(10)이 웨이퍼로부터 절단되고, 적층부로(미도시) 조립된다. 변경된 칩(10)의 모든 리드(12)가 적층부의 동일한 측면을 따라 정렬되도록 적층부가 조립된다. 리드(12)를 갖는 적층부 측면이 변경된 각각의 칩(10)상의 리드(12) 단면이 액세스될 수 있도록 에칭되고 연마된다. 리드(12)가 노출된 후에, 금속화층은 적층부 내의 각각 변경된 칩(10)을 전기적으로 접속시키기 위해 적층부 측면을 따라 리드(12)에 부착된다. 적층부가 통상의 회로가 접속되어 있는 기판에 장착되어 접속된다.Another chip stacking method using a more complex process for stacking dies is disclosed in US Pat. No. 5,104,820, filed April 14, 1992. As shown in FIG. 1, the method deforms the
리드를 리라우팅하는 방법은 종래 기술에 비하여 회로 밀도의 향상을 제공하나 복잡하고 고가이다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 리라우팅 리드(12)는 다섯개의 인접 다이(15 내지 19)상에서 연장되며, 이것들은 변경된 칩(10)이 웨이퍼로부터 절단될 때 파괴된다. 이 방법에서, 다섯 개의 다이가 변경된 칩(10) 마다 희생된다.The method of rerouting leads provides an improvement in circuit density over the prior art, but is complex and expensive. In addition, as shown in FIG. 1, the rerouting leads 12 extend on five
고밀도 회로를 제조하는 다른 방법에서는 웨이퍼 어레이를 형성하기 위해서 개별 칩이 아닌 전체 웨이퍼로부터 적층부를 제조한다. 일부 장치에서, 적층부의 웨이퍼가 구리와 같은 금속의 전도성 피드쓰루(feed-through)의 고체 수직 컬럼을 이용하여 전기적으로 상호접속된다. 웨이퍼를 상호접속하기 위한 고체 피드쓰루 이용은 열주기 동안 열팽창 계수의 차에 의해 웨이퍼 어레이에 손상을 야기할 수 있다. 이는 또한 프로세스가 고가이며 수리를 위한 웨이퍼 분리를 곤란하게 한다.Another method of fabricating a high density circuit manufactures stacks from the entire wafer, not individual chips, to form a wafer array. In some devices, wafers of the stack are electrically interconnected using a solid vertical column of conductive feed-through of a metal such as copper. The use of solid feedthroughs to interconnect the wafers can cause damage to the wafer array by the difference in coefficient of thermal expansion during the thermal cycle. This also makes the process expensive and difficult to separate wafers for repair.
예를 들어 1990년 6월 30일 등록된 미국특허 4,897,708호, 및 1990년 9월 4일 등록된 미국특허 4,954,875호에는 웨이퍼 적층부를 상호접속하기 위한 다른 방법이 개시되어 있다. 이들 방법에서는 웨이퍼 상의 본딩 패드를 노출시키는 원추형 쓰루홀(through hole)이 적층부내의 각 웨이퍼에 제공된다. 적층부에서 웨이퍼 본딩 패드는 쓰루홀을 전기적으로 전도성인 액체로 채우거나 쓰루홀에 전기적으로 전도성인 유동성 물질을 삽입함으로써 전기적으로 접속되어, 웨이퍼 간에 연속적인 수직 전기적 접속을 제공한다. 웨이퍼를 상호접속하기 위한 금속의 고체 수직 컬럼의 사용의 단점을 피하는 반면에, 전기적으로 전도성인 액체와 전도성 물질 사용은 쓰루홀을 채우기 위한 특정 도구를 필요로한다. 또한, 일부 응용에서, 전기 장치의 크기 제한으로 인해 전체 웨이퍼 적층부를 사용하는 것이 바람직하지 않을 수 있다.For example, U.S. Patent 4,897,708, registered June 30, 1990, and U.S. Patent 4,954,875, registered September 4, 1990, disclose other methods for interconnecting wafer stacks. In these methods conical through holes are provided in each wafer in the stack to expose the bonding pads on the wafer. Wafer bonding pads in the stack are electrically connected by filling the through holes with an electrically conductive liquid or inserting electrically conductive flowable materials into the through holes, providing continuous vertical electrical connection between the wafers. While avoiding the disadvantages of using solid vertical columns of metal to interconnect wafers, the use of electrically conductive liquids and conductive materials requires specific tools for filling through holes. In addition, in some applications, it may not be desirable to use the entire wafer stack due to the size limitations of the electrical device.
따라서, 본 발명의 목적은 실리콘 세그먼트를 적층하고 상호접속하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an improved apparatus for stacking and interconnecting silicon segments.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명은 실리콘 세그먼트 적층부를 수직으로 상호접속하기 위한 장치를 제공한다. 각각의 세그먼트는 반도체 웨이퍼 상에 다수의 인접한 다이를 포함한다. 세그먼트 상의 다수의 다이는 세그먼트의 모두 네개의 측면으로 연장되는 하나 이상의 금속 상호접속부층을 사용하여 세그먼트 상에 상호접속되어 외부 전기적 접속 포인트를 위한 에지 본딩 패드가 제공된다. 다이가 상호접속된 후에, 각각의 세그먼트는 경사 절단을 이용하여 웨이퍼 뒷면으로부터 절단되어 각각의 세그먼트 상에서 네개의 안쪽으로 경사진 에지벽이 제공된다.In one embodiment of the present invention, the present invention provides an apparatus for vertically interconnecting a silicon segment stack. Each segment includes a plurality of adjacent dies on a semiconductor wafer. Multiple die on the segment are interconnected on the segment using one or more metal interconnect layers extending to all four sides of the segment to provide edge bonding pads for external electrical connection points. After the dies are interconnected, each segment is cut from the wafer backside using oblique cutting to provide four inwardly inclined edge walls on each segment.
웨이퍼로부터 세그먼트가 절단된 후에, 세그먼트는 서로의 상부에 위치하여 개별 칩의 적층부 및 전체 웨이퍼 적층부 양자로 구별되는 적층부를 형성한다. 적층부내에 수직으로 인접하는 세그먼트는 전기적으로 전도성인 에폭시 필라멘트 또는 적층부의 하나 이상의 측면에 라인을 부착시킴으로써 전기적으로 상호접속된다. 일단 세그먼트가 적층되면, 적층부의 각각의 세그먼트 안쪽으로 경사진 에지벽은 전기적으로 전도성인 에폭시가 각각의 세그먼트 상의 주변 회로와 에지 본딩 패드를 액세스하도록 허용하는 리세스를 제공한다. 다음, 전기적으로 상호접속된 세그먼트 적층부는 적층부의 상부 세그먼트상의 본딩 패드 및 회로 보드 사이에 전기적으로 전도성인 에폭시의 트레이스를 부가함으로써 회로 보드의 표면 상부 또는 하부에 장착되며 보드 상의 회로와 전기적으로 접속된다.After the segments have been cut from the wafer, the segments are placed on top of each other to form a stack that is distinguished between the stack of individual chips and the entire wafer stack. Segments vertically adjacent within the stack are electrically interconnected by attaching lines to one or more sides of the electrically conductive epoxy filament or stack. Once the segments are stacked, the edge walls beveled into each segment of the stack provide a recess that allows the electrically conductive epoxy to access the peripheral circuitry and edge bonding pads on each segment. The electrically interconnected segment stack is then mounted on or above the surface of the circuit board and electrically connected to the circuit on the board by adding a trace of electrically conductive epoxy between the bonding pad and the circuit board on the upper segment of the stack. .
본 발명의 또다른 면에 따르면, 절연 유전체 프로세스가 다이 전체 에지를 전기적으로 절연시키는데 사용된다. 절연 유전체 프로세스는 다이의 에지 주변에 컨포멀한 절연 코팅을 제공하여 다이를 보호하고 절연시킨다.According to another aspect of the invention, an insulating dielectric process is used to electrically insulate the entire die edge. An insulating dielectric process provides a conformal insulating coating around the edge of the die to protect and insulate the die.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 도면을 참조한 상세한 설명에 의해 명확해 질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description with reference to the drawings.
본 명세서에 첨부되어 결합되어 있는 도면은 상세한 설명과 함께 본 발명의 주요한 원리를 설명하기 위해 본 발명의 실시예들을 예시한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings, which are attached and combined in the specification, illustrate embodiments of the invention in order to illustrate the main principles of the invention in conjunction with the description.
도 1은 칩의 한쪽 측면을 따르는 리라우팅 리드를 제공하기 위한 종래 기술을 나타낸다.1 shows a prior art for providing a rerouting lead along one side of a chip.
도 2는 다수의 다이를 포함하는 통상의 실리콘 웨이퍼를 나타낸다.2 shows a typical silicon wafer including a plurality of dies.
도 3은 본 발명에 따른 각각의 세그먼트가 2 ×2 어레이 다이를 포함하는 두개의 세그먼트를 나타낸다.3 shows two segments, each segment comprising a 2 × 2 array die in accordance with the present invention.
도 4는 웨이퍼에 놓인 다수의 세그먼트를 나타낸다.4 shows a number of segments placed on a wafer.
도 5a 내지 도 5h는 웨이퍼의 부분 단면도로서 세그먼트의 다이를 상호접속하기 위해서 웨이퍼에 부착된 물질의 다층을 나타낸다.5A-5H illustrate multiple cross-sectional views of a wafer, showing multiple layers of material attached to a wafer for interconnecting dies of a segment.
도 6a 및 도 6b는 폴리이미드층의 에지벽 프로파일을 나타낸다.6A and 6B show edge wall profiles of polyimide layers.
도 7a 및 도 7b는 웨이퍼 상에 금속 상호접속부를 제공하는 금속 리프트-오프 프로세스를 나타낸다.7A and 7B illustrate a metal lift-off process for providing metal interconnects on a wafer.
도 8a는 세그먼트가 웨이퍼로부터 절단된 후의 네개의 경사진 측벽을 갖는 세그먼트 뒷면을 나타낸다.8A shows the segment backside with four sloped sidewalls after the segment has been cut from the wafer.
도 8b는 웨이퍼로부터 절단된 후의 세개의 세그먼트의 경사진 측벽과 앞면을 나타낸다.8B shows the inclined sidewalls and front side of the three segments after being cut from the wafer.
도 9는 세그먼트가 적층되어 서로 에폭시 접착되는 세그먼트 적층 및 접착 과정을 나타낸다.9 illustrates a segment stacking and bonding process in which segments are laminated and epoxy bonded to each other.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 적층부 세그먼트 사이의 수직 전기적 경로를 제공하기 위한 방법을 나타낸다.10A and 10B illustrate a method for providing a vertical electrical path between stack segments in accordance with the present invention.
도 11은 에폭시 트레이스가 적층부의 에지를 따라 분배되는 메커니즘을 나타낸다.11 shows the mechanism by which epoxy traces are distributed along the edge of the stack.
도 12는 본 발명에 따라 장착된 서브표면인 다수의 적층부을 갖는 신호 전달 기판을 나타낸다.Figure 12 illustrates a signal transfer substrate having a plurality of laminates that are subsurfaces mounted in accordance with the present invention.
도 13은 회로 보드에 서브표면 장착 적층부를 전기적으로 접속시키기 위한 방법을 나타낸다.13 illustrates a method for electrically connecting a subsurface mount stack to a circuit board.
도 14는 컨포멀한 유전체 코팅을 갖는 본 발명에 따른 다이의 부분 단면도이다.14 is a partial cross-sectional view of a die in accordance with the present invention having a conformal dielectric coating.
도 15는 유전체 코팅의 일부를 제거하는 레이저 사용을 나타내는 도14의 단면도이다.FIG. 15 is a cross-sectional view of FIG. 14 illustrating the use of a laser to remove a portion of a dielectric coating. FIG.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 발명은 실시예를 참조하여 상세하게 설명될 것이나 이들 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것으로 이해되어서는 안될 것이다. 그 반대로, 본 발명은 특허청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 다른 변형, 수정 및 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail an embodiment of the present invention. The invention will be described in detail with reference to the examples, but these examples should not be understood as limiting the invention. On the contrary, it is to be understood that the invention includes other modifications, modifications and equivalents that may be included within the spirit and scope of the invention as defined by the claims.
VIP 프로세스VIP process
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 1994년 6월 23일 출원되고, "실리콘 세그먼트용 수직 상호접속 프로세스"란 명칭으로 공동계류중인 미국특허출원 08/265,081호의 부분우선출원이다. 이 VIP 프로세스에 대한 개요가 먼저 상세히 설명될 것이다.As described above, the present invention is a partial priority application of US patent application 08 / 265,081, filed June 23, 1994 and co-pending under the name “vertical interconnect process for silicon segments”. An overview of this VIP process will first be described in detail.
도 2를 참조하여, 제조자에 의해 제공되는 표준 웨이퍼(30)로부터 시작해서 수직 상호접속 프로세스에 대해 상세히 설명하고자 한다. 웨이퍼(30)상의 사각형들은 웨이퍼(30) 상의 개별 다이(32) 위치를 나타낸다. 웨이퍼(30)는 일반적으로 비기능 또는 결함 다이를 나타내는 잉크 점(34)이 표시된 상태로 제조자로부터 도달된다. 본 발명의 실시예에서, 웨이퍼(30)는 실리콘으로 이루어져 있다. 그러나, 웨이퍼(30)는 갈륨아세나이드와 같은 다른 물질을 사용하여 만들어 질 수 있다. 전형적으로, 다이(32)가 웨이퍼(30)로부터 절단되어 예를들어 메모리 칩과 같은 개별 칩이 제공된다. 종래의 VIP 프로세스에 따라, 다이(32)는 웨이퍼(30)로부터 개별적으로 절단되지 않는다. 대신에, 웨이퍼(30)상의 다수의 인접 다이(32)가 그룹화되어 도 3에 도시된 것과 같은 소위 세그먼트(32)를 형성한다. 그러나, 다이는 본 발명과 종래의 VIP 프로세스에 따라 개별적으로 절단될 수 있다. With reference to FIG. 2, the vertical interconnect process will be described in detail, starting from the
도 3은 웨이퍼(30) 상의 두개의 세그먼트(36A,36B)(이하에서는 세그먼트(36)으로 함)를 나타내는 평면도이며, 여기서 각각의 사각형은 하나의 다이(32)를 나타낸다. 각각의 세그먼트(36)는 수직 경계선(38)과 수평 경계선(40)에 의해 정의되며 각각의 세그먼트(36)는 웨이퍼(30) 상의 인접 다이(32) 그룹을 포함하며, 이에 의해 특정 크기와 형태를 갖는 세그먼트(36)가 얻어진다. 본 발명의 실시예에서, 세그먼트(36)는 도시된 바와 같이 2 ×2 행렬로 배치된 인접하는 네개의 다이(32)를 포함한다. 이러한 세그먼트(36)는 2 ×2 세그먼트로 불린다. 그러나, 세그먼트(36)는 예를 들어, 1 ×1 세그먼트, 2 ×1 세그먼트, 2 ×4 세그먼트, 또는 4 ×4 세그먼트 다이(32)와 같은 인접하는 다이(32)의 임의의 패턴 또는 배치를 포함할 수 있다. 각각의 세그먼트(36)에는 세그먼트(36)의 하나 이상의 측면상에 에지 본딩 패드(42)가 제공되어 있으며, 이는 외부 접속을 위한 전기적 접속점으로 사용된다. 이와 유사하게, 각각의 다이(32)는 다이(32)의 내부 회로를 접속시키기 위한 내부 본딩 패드(44)를 포함한다. 개별 세그먼트(36)가 전형적으로 스트리트라고 불리는 수직 경계선(38)과 수평 경계선(40)을 따라 웨이퍼(30)를 절단함에 의해 웨이퍼(30)로부터 분리된다. 웨이퍼(30)로부터 세그먼트(36)를 절단하는 프로세스가 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.3 is a plan view showing two
VIP 프로세스의 하나의 특징은, 세그먼트(36) 상의 개별 다이(32)가 다이 상호접속 회로의 다중층을 이용하여 상호접속된다는 것이다. 다이 상호접속 회로는 세그먼트(32)의 표면상에 x와 y 방향으로 배향되는 다수의 금속 트레이스를 포함한다. 금속 트레이스는 x-상호접속부(46) 및 y-상호접속부(48)로 불리며 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42)로부터 개별 다이(32)의 선택된 내부 본딩 패드(44)에 전력과 신호를 통신하는 역할을 한다.One feature of the VIP process is that the individual dies 32 on the
도 4는 웨이퍼(30) 양단에 놓인 다수의 세그먼트(36) 레이아웃을 나타낸다. 웨이퍼(30)의 주변부에서, 개별 다이(32)(도2 및 도3 참조)의 본딩 패드가 적절히 라우팅되어 1 ×1 세그먼트(50)가 만들어진다.4 shows a layout of a number of
도3을 참조하면, 금속 x- 및 y-상호접속부(46, 48)를 웨이퍼(30) 표면 상에 부착하여 개별 다이(32)를 상호접속하기 위해서, 결함 다이를 나타내는 잉크 점 (34)(도2)이 먼저 제거되어 잉크 점(34)이 금속 상호접속부(46, 48)에 영향을 주지 않도록 해야 한다. 잉크 점(34)은 통상의 포지티브 레지스트 스트립퍼를 이용하여 웨이퍼(30)로부터 제거된다. 포지티브 레지스트 스트립퍼는 오리지널 표면에 손상을 주지 않으면서 특정 표면으로부터 원치않는 물질을 용해시켜 제거하는 당업계에 주지된 물질이다. 잉크 점(34)이 제거된 후에, 금속 상호접속부(46, 48)가 웨이퍼 상호접속 프로세스 동안 웨이퍼(30)에 부착된다.Referring to Fig. 3, ink dots 34 (denoting defective dies) are attached to the metal x- and y-
도 5a - 도 5h를 참조하면, 웨이퍼(30)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 상기 설명한 바와 같이, 웨이퍼(30)의 표면에는 개별 다이(32)에 속하는 다수의 내부 본딩 패드(44)(도 2 및 도 3 참조)와 세그먼트(36)에 속하는 다수의 외부 본딩 패드(42)가 포함된다. 다이(32)를 웨이퍼(30) 표면에 부착될 금속 상호접속로부터 절연시키기 위해서, 폴리이미드층(60)이 도 5b에 도시된 바와 같이 먼저 웨이퍼(30) 상에 증착된다. 웨이퍼 제조자가 회로를 절연해야 하는 웨이퍼(30) 표면 상의 보호막을 제공하나, 폴리이미드층(60)은 보호막에 구멍이 존재하지 않는 것을 보장한다. 폴리이미드층(60)은 또한 웨이퍼(30)의 다이(32) 사이에서 스트리트(38, 40)(도 3 참조)를 채우는 것을 돕는다. 본 발명의 실시예에서, 폴리이미드층(60)은 폴리이미드가 웨이퍼(30)의 중앙에 놓이고 웨이퍼(30)가 스핀 모터 상에서 약 2 마이크론 두께로 웨이퍼(30)상에 박형 폴리이미드층(60)을 제공하도록 수평으로 회전하는 표준 스핀 코팅 프로세스에 의해 부착된다.5A-5H, partial cross-sectional views of the
도 5c를 참조하면, 웨이퍼(30) 표면이 폴리이미드층(60) 또는 다른 절연 물질로 코팅된 다음에, 폴리이미드층(60)이 본딩 패드(44, 42) 상의 웨이퍼(30)의 표면으로부터 제거된다. 바람직한 실시예에서, 폴리이미드층(60)은 표준 포토리소그래피 프로세스를 이용하여 본딩 패드(44, 42) 위에서 제거된다.5C, after the surface of the
포토리소그래피 프로세스 동안, 포지티브 포토레지스트로 불리는 감광 물질 층이 폴리이미드층(60)의 표면 상에 부착되어 베이킹된다. 다음, 웨이퍼(30) 상에서 본딩 패드(44, 42)의 위치를 형성하는 개구부를 갖는 마스크가 통상의 정렬 장치를 이용하여 포토레지스트 상에 포개진다. 마스크에는 자외선 조사광이 가해지며 본딩 패드(44, 42) 위의 포토레지스트의 도포되지 않은 부분이 광에 노출된다. 다음, 노출된 포토레지스트가 본딩 패드(44, 42)로부터 벗겨져서 희석된 현상액 내에서 현상된다. 본딩 패드(44, 42)가 노출된 후에, 나머지 포토레지스트가 아세톤 또는 다른 포지티브 포토레지스트 스트립퍼 물질을 이용하여 웨이퍼(30)로부터 제거된다. 아세톤은 포토레지스트를 세정하지만 폴리이미드층(60)에는 손상을 주지않는 물질이다.During the photolithography process, a layer of photosensitive material called positive photoresist is deposited on the surface of the
포토레지스트가 제거된 후에, 웨이퍼(30)는 폴리이미드층(60)이 경화되도록 베이킹된다. 전형적으로, 폴리이미드는 400℃에서 반시간 동안 경화된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 폴리이미드층(60)은 웨이퍼(30) 상의 회로의 손상가능성을 감소시키기 위해서 350℃ 온도에서 6시간 동안 경화된다.After the photoresist is removed, the
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 바람직한 실시예에서, 도6a에 도시된 바와 같이, 폴리이미드층(60)이 제거된 영역에서 라운딩된 에지벽(70)을 만드는 절연층(60)에 폴리이미드가 사용된다. 폴리이미드층(60)의 라운딩된 에지벽(70)은 폴리이미드층(60)에 부착될 금속층(48)의 증착을 용이하게 하는데 바람직하다. 대조적으로, 광이미지형성가능 폴리이미드(61)는 도 6b에 도시된 바와 같이 금속층(49)에 불연속성을 야기하는 각진 모서리(72)를 갖는 에지벽을 제공한다.Referring to FIGS. 6A and 6B, in a preferred embodiment, as shown in FIG. 6A, the polyimide in the insulating
도 5d를 참조하면, 폴리이미드층(60)이 본딩 패드(44, 42) 상에서 개구된 후의, 수직 상호접속 프로세스의 다음 단계는 제 1 금속층(48)이 웨이퍼(30)에 부착되어 세그먼트(36)상에 위치하는 각 다이(32)를 전기적으로 상호접속하는 금속 리프트-오프 프로세스이다. 웨이퍼(30) 상에 증착된 제 1 금속층(48)은 본딩 패드(44, 42)를 접속시키며 이는 도 3의 금속 y-상호접속부(48)에 해당한다. 웨이퍼(30)의 금속 y-상호접속부(48)의 경로는 표준 포토리소그래피 프로세스를 이용하여 정해진다.Referring to FIG. 5D, after the
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 금속 리프트-오프 프로세스의 첫번째 단계는 리프트-오프 포토레지스트층(74)을 폴리이미드층(60) 상에 부착하는 것이다. 바람직한 실시예에서, 상업적으로 구입가능한 이미지 반전 포토레지스트가 공지된 방식으로 웨이퍼(30) 상에 부착된다. 다음, 포토레지스트(74)가 선택된 영역에 제거되어 금속 y-상호접속부(48) 경로를 형성한다. 이미지 반전 포토레지스트(74)가 역행 또는 재진입 에지벽(76)으로 불리는 오버행 에지가 도 7a에 도시된 바와 같이 금속 y-상호접속부(48) 경로를 따라 만들어진다.7A and 7B, the first step of the metal lift-off process is to attach the lift-
포토레지스트(74)의 선택된 영역이 제거되어 금속 y-상호접속부(48) 경로가 형성된 후에, 웨이퍼(30)가 금속층(48)을 전체 웨이퍼(30) 상에 증착하는데 사용하는 표준 스퍼터링 장치(도시되지 않음) 내에 위치시킨다. 바람직한 실시예에서, 금속층(48)은 크롬, 티타늄-텅스텐, 및 금의 샌드위치를 포함한다. 크롬과 티타늄-텅스텐이 접착을 목적으로 금과 먼저 결합되나 다른 금속 샌드위치 사용 또한 가능하다. 종래의 VIP 프로세스에서, 약 2000Å의 크롬, 500Å의 티타늄-텅스텐, 및 약 1200Å의 금이 웨이퍼(30) 상에 증착된다. 본 발명의 실시예에서, 약 6000Å의 금이 웨이퍼(30)상에 증착된다.After the selected region of the
일단 금속 증착이 수행되면, 남아있는 포토레지스트(74)가 웨이퍼(30) 표면으로부터 제거된다. 포토레지스트는 통상 아세톤 또는 포토레지스트(74)를 용해시키는 다른 포지티브 포토레지스트 스트립퍼 내에 웨이퍼(30)를 담금으로써 제거된다. 도 7b를 참조하면, 포토레지스트(74)가 용해됨에 따라, 금속층(48)이 제 1 폴리이미드층(60) 표면에서 제거되어 금속 상호접속부(48)(도3 참조)가 남게 된다. 재진입 에지벽(76)의 목적은 아세톤이 금속 y-상호접속부(48)의 에지 주변을 흘러서 효과적으로 포토레지스트(74)를 용해시키도록 하는 것이다.Once metal deposition is performed, the remaining
아세톤이 포토레지스트(74)에서 제거된 후, 웨이퍼(30)는 폴리이미드층(60)에 흡수된 아세톤을 증발시키도록 베이킹된다. 이 단계 후에, 한 층의 금이 도 5d에 도시된 바와 같이 본딩 패드(44, 42)와 접촉하는 y-상호접속부(48)를 형성하는 폴리이미드층(60) 표면 상에 남게 된다.After acetone is removed from the
금속 y-상호접속부(48)가 웨이퍼(30) 표면상에 제공된 후에, 제 2 금속층(46)이 위에서 설명된 프로세스를 본질적으로 반복함에 의해 웨이퍼 상에 형성된다. 제 2 금속층(46)은 도 3에 도시된 x-상호접속부(46)에 대응된다.After the metal y-
도 5e를 참조하면, 웨이퍼(30)상의 폴리이미드층(80)을 형성하기 위해 제 2 폴리이미드 증착이 수행된다. 제 2 폴리이미드층(80)은 제 1 폴리이미드층(60)에서와 같은 방식으로 부착되나 두꺼울 필요는 없다. 제 2 폴리이미드층(80)이 부착된 후에, 홀이 도 5f에 도시된 바와 같이 금속 x-상호접속부(46)를 전기적으로 접속시키는 금속 y-상호접속부(48)상의 지점의 제 2 층(80) 상에 개구된다. 일단, 세그먼트(36)가 적층되면, 제 2 폴리이미드층(80) 또한 제 2 금속 상호접속부(46) 층이 에지 본딩 패드(42)를 전기적으로 접속시키도록 각각의 세그먼트(36) 상의 에지 본딩 패드(42)로부터 제거된다.Referring to FIG. 5E, second polyimide deposition is performed to form the
다른 실시예에서, 제 1 금속층(48)이 제 2 금속층(46) 대신에 에지 본딩 패드(42)를 접속시키는데 사용된다. 제 2 폴리이미드층(80)이 웨이퍼(30) 상의 선택된 지점에서 제거된 후에, 제 2 폴리이미드층(80)이 금 상호접속부(48)와 알루미늄 본딩 패드(44, 42) 사이에 바람직하지 않은 절연 물질 생성할 수 있는 상호작용을 방지하기 위해서 낮은 온도에서 경화된다.In another embodiment, the
제 2 폴리이미드 증착 후에, 제 2 금속 리프트-오프 프로세스가 도 5g에 도시된 바와 같이 제 2층의 상호접속부(46)를 형성하도록 수행된다. 다시, 이미지 반전 포토레지스트가 웨이퍼(30) 상에 부착되며 이 포토레지스트가 웨이퍼(30) 상의 제 2 층의 금 상호접속부(48) 경로를 형성하는 위치에서 제거된다. 위에서 설명한 바와 같이, 이 프로세스는 재진입 에지벽을 갖는 경로를 형성하는 포토레지스트 층을 만든다. 바람직한 실시예에서, 크롬, 티타늄-텅스텐, 및 금 샌드위치를 포함하는 금속층이 포토레지스트 상에 스퍼터 증착된다. 크롬은 제 2 층(48)에서 불필요하나 제조 프로세스의 표준화를 위해 사용될 수 있다. 제 2 금 증착이 행해진 후에, 리프트-오프 단계가 원치않는 포토레지스트 및 금속을 제거하여, 도 3의 x-상호접속부(46)가 남도록 수행된다.After the second polyimide deposition, a second metal lift-off process is performed to form the
제 2 금속층(46)이 증착된 후에, 제 3 폴리이미드층(90)이 도 5h에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(30) 상에 부착되어 스크레치로부터 금속 x-상호접속부(46)를 보호하고 외부 세계에 대한 기계적 보호막으로 작용한다. 제 3 폴리이미드층(90)이 각각의 세그먼트(36)의 에지 주변에서 제거되어 후에 다른 세그먼트의 에지 본딩 패드와 전기적으로 접속되는 에지 본딩 패드(42)를 노출시킨다. 통상의 광이미지형성가능 폴리이미드(90) 또는 무-광이미지형성가능 물질이 금속 x-상호접속부(46)를 보호하는데 사용될 수 있다.After the
도 5h에 도시된 바와 같이, 제 1 금속 상호접속부(48) 층이 본딩 패드(44, 42)와 접촉하는 상태에서 제 1 폴리이미드층(60)이 웨이퍼(30) 상의 회로를 보호한다. 제 2 폴리이미드층(80)은 제 2 층의 금속 상호접속부(48)를 두 개의 층이 접촉하는 부분을 제외하고 제 1 층의 금속 상호접속부(36)로부터 절연한다. 마지막으로, 제 3 폴리이미드층(90)은 제 2 층의 금속 상호접속부(48)를 절연하여 보호한다.As shown in FIG. 5H, the
웨이퍼 상호접속 프로세스(VIP)에 의해 제공된 2개의 금속 상호접속부(46, 48)층은 웨이퍼(30)를 따라 라인을 라우팅하는데 신축성을 부가시켜서 각각의 세그먼트(36)상에 다이(32)를 상호접속한다. 세그먼트(36) 상에 다이 (32)를 상호접속한 다음 세그먼트(36)를 적층하는 것은 웨이퍼(30)로부터 개별 칩을 절단하고, 이 칩을 적층하고, 회로 보드 상에 칩을 상호접속하는 종래기술의 방법보다 훨씬 저렴하고 신뢰성이 있다.Two layers of
웨이퍼(30) 상호접속 프로세스 후에, 세그먼트 형성 프로세스가 웨이퍼(30) 상에 행해진다. 도 3을 다시 참조하면, 웨이퍼(30)가 세그먼트(36) 사이의 수직 및 수평 스트리트(38, 40)를 따라 절단됨으로써 개별 세그먼트(36)로 분리된다. 세그먼트(36)가 웨이퍼(30)으로부터 절단된 후에, 세그먼트는 적층된 구조로 놓일 것이다. 이 구조의 전체 크기를 축소하기 위해서, 세그먼트(36)의 뒷면으로부터 물질이 연마되어 먼저 박형화된다. 이 박형화 프로세스를 돕기 위해, 세그먼트(36)가 웨이퍼(30)로부터 절단되기 이전에 전체 웨이퍼(30)가 박형화된다. 박형화 프로세스는 웨이퍼(30)와 세그먼트(36) 높이를 25 밀리미터에서 약 8 내지 10 밀리미터로 감소시킨다.After the
통상, 웨이퍼(30)는 소잉(sawing) 프로세스에서 회로가 용이하게 보이고 손상되지 않도록 회로가 놓이는 앞면으로부터 절단된다. 그러나, 본 발명에서는 웨이퍼(30)가 경사 절단을 이용하여 웨이퍼(30) 뒷면 상에서 스트리트(38,40)를 따라 절단된다. 도 8a는 세그먼트(36)가 경사 절단(bevel cut)을 이용하여 웨이퍼로부터 절단된 후 세그먼트(36) 뒷면(100)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 경사 절단은 세그먼트(36)의 모두 네개의 측면에서 안쪽으로 경사진 에지벽(102)을 세그먼트(36)에 제공한다.Typically, the
종래의 VIP 프로세스에서, 웨이퍼를 뒷면(100)에서 절단하기 위해서, 세그먼트 경계를 형성하는 스트리트(38, 40)의 패턴이 쏘(saw)를 유도하기 위해서 웨이퍼(30) 뒷면(100)상에 제공된다. 세그먼트 경계의 패턴이 비디오 카메라를 포함하는 장치 및 말단 감지(felt-tipped) 쓰기 장치에서 웨이퍼(30)를 위치시키는 뒷면(100) 상에 제공된다. 웨이퍼는 쓰기 장치가 웨이퍼(30) 뒷면(100)과 접촉하여 위치하는 상태에서 상기 장치에 웨이퍼(30) 앞면이 카메라에 대향되도록 실장된다. 웨이퍼(30)의 앞면의 이미지가 모니터에 표시되며 조작자가 세그먼트 경계의 패턴을 따라서 쓰기 장치 하부에서 웨이퍼(30)을 이동시켜서 웨이퍼(30) 뒷면(100) 상에 패턴을 그린다.In a conventional VIP process, to cut the wafer at the
선택적으로, 종래의 VIP 프로세스에서, 세그먼트 경계의 패턴이 또한 종래의 기술을 사용하여 웨이퍼(30)의 뒷면(100) 상에 제공될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 웨이퍼(30)의 뒷면(100)이 포토레지스트로 코팅되고, 웨이퍼(30)의 앞면이 적외선으로 조사되어 회로가 웨이퍼(30) 뒷면(100)상에 나타나고, 세그먼트 경계의 패턴이 정렬되어 쏘가 유도될 수 있도록 웨이퍼(30) 뒷면(100)의 표면 상에 현상된다.Optionally, in a conventional VIP process, a pattern of segment boundaries may also be provided on the
세그먼트 경계의 패턴이 웨이퍼(30) 뒷면(100) 상에 제공된 후와 웨이퍼가 소잉되기 전에, 테이프 층이 소잉 동안에 세그먼트(36)을 지지하기 위해서 웨이퍼(30)의 앞면에 부착된다. 웨이퍼(30) 앞면이 테이핑된 후에, 경사 절단이 웨이퍼(30)의 뒷면(100) 상의 세그먼트 경계를 따라 행해진다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 경사 절단에 의해 45도 각도를 갖는 세그먼트 에지벽(102)이 만들어진다. 세그먼트(36)가 절단된 후에, 테이프는 웨이퍼(30)의 앞면으로부터 조심스럽게 제거되며 세그먼트(36)는 소잉 프로세스와 테이핑에 의한 잔류물이 제거되도록 세정된다.After the pattern of segment boundaries is provided on the
도 8b는 세그먼트가 웨이퍼(30)로부터 절단된 후, 그리고 세그먼트가 영구적으로 조립되어 적층되기 직전에, 서로의 위에 수직으로 정렬되어 위치하는 세개의 세그먼트(36)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 각각의 세그먼트(36) 앞면(104)은 금속 상호접속부(48, 46)와, 에지 본딩 패드(42)를 포함한다. 일단 세그먼트(36)가 적층부로 조립되면, 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42)는 적층부에 수직으로 인접하는 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42)와 전기적으로 접속될 것이다. 경사진 에지벽(102)의 목적은 하나의 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42)와 제 1 적층부 바로 아래의 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42) 사이에 수직의 전기적 접속부를 위해 적절한 클리어런스를 제공하는데 있다.FIG. 8B shows three
위에서 설명한 종래의 VIP 프로세스에서와 같이, 전기적 접속을 명확히 한 후, 세그먼트(36) 뒷면(100)과 경사진 에지(102)는 스퍼터된 질화물 프로세스를 사용하여 절연된다. 스퍼터된 질화물 프로세스는 금속 대신에 질화실리콘이 세그먼트(36) 뒷면(100) 상에 스퍼터링된다는 점을 제외하고는 금속 막 스퍼터링과 유사하다. 질화실리콘 절연은 세그먼트(36) 상의 다이(32)의 실리콘 기판 베이스로 잡음 및 간섭 신호가 흡수되지 않도록 하기 위해서 필요하다.As with the conventional VIP process described above, after clarifying the electrical connections, the
세그먼트(36)가 웨이퍼(30)로부터 절단되고 절연된 후에, 세그먼트(36) 상의 회로의 기능이 검사된다. 종래기술에서 웨이퍼(30) 상태의 다이(32)의 일부분은 동작하지 않고 결함있는 다이는 웨이퍼(30)로부터 절단되지 않고 버려지기 때문에, 결함있는 다이는 다이(32) 기능 검사에 있어서 단선되어야 한다. 결함있는 다이는 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42)와 결함있는 다이의 회로 사이에 접속된 금속 상호접속부(46)의 상부 층을 레이저를 사용하여 기화시킴으로써 의해 단선될 수 있다. 결함있는 다이가 금속 상호접속부(46)의 상부 층을 기계적 연마 또는 전기적 용융에 의해 접속이 끊어질 수 있다. 일단 금속 상호접속부(46)의 상부 층이 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42)와 결함있는 다이의 회로 사이에서 개구되면, 결함있는 다이는 더 이상 세그먼트(36)에 전기적으로 접속되지 않게 된다.After the
결함있는 다이의 단선과 별도로, 각각의 세그먼트(36)는 완성된 적층부와 접속될 수 있는 디코딩 회로가 각각의 세그먼트(36)를 액세스할 수 있도록 특정하게 만들어진다. 종래의 VIP 프로세스에서, 각각의 세그먼트(36)는 레이저를 이용하여 다수의 제어 신호가 각각의 세그먼트 상에서 버닝(burning)되는 레벨 프로그래밍이라 불리는 프로세스 동안에 특정하게 만들어진다. 도 3을 다시 참조하면, 다수의 제어 신호가 각각의 세그먼트(36) 상의 제어 본딩 패드(106) 상에 특정 패턴을 버닝(burning)함으로써 각각의 세그먼트 상에 제공되나, 특정 패턴은 또한 전기적 블로잉 퓨즈에 의해 형성될 수 있다.Apart from disconnection of the defective die, each
각각의 세그먼트(36)가 서로에 대해 특정하게 만들어진 후에, 세그먼트(36)가 프로그램된다. 개시를 위한 목적으로, 프로그래밍에 대해 리던던트(redundant) 기능 다이(32)가 단선된 결함있는 다이로 대체되도록 프로그래밍은 라우팅(routing) 회로의 프로세스를 참조한다. 이것은 단선된 다이에 대해 원래 의도된 신호를 적절히 제어하는 교체 다이(32)를 제공함으로써 달성된다. 프로그래밍은 일단 세그먼트(36)가 적층되어 동작하게 되면, 컴퓨터와 같은 것이 적층부내의 단선된 다이를 액세스할 수 있도록 하기 위해 필요하다. 따라서, 결함있는 다이를 갖는 세그먼트(36)는 적층부내의 결함있는 다이를 액세스하려는 시도가 있을 때, 기능 다이(32)가 대신 액세스되도록 프로그램되어야 한다. 세그먼트(36)의 실제 프로그래밍은 이하에서 설명되는 바와 같이, 적층부를 제조하는 동안 일어난다.After each
도 9를 참조하면, 세그먼트(36)가 적층되어 서로 접착되는 적층 과정동안 적층부(112)가 조립되는 세그먼트 접착 고정부(110)가 도시되어 있다. 종래의 VIP 프로세스에서, 적층 과정 동안, 적층부(112)가 6개의 인접 세그먼트(36)를 사용하여 조립하여 6개의 로직 레벨이 제공된다. 적층부(112)는 인접하는 세그먼트(36)의 각각의 쌍 사이에 에폭시(114) 막을 제공하고, 다음 세그먼트(36) 앞면(104)을 정렬 고정부(116) 상에 위치시킴으로써 조립된다. 정렬 고정부(116)는 고정부의 고정된 벽에 대해 수평면에 대해 적층부를 압착하고 세개의 폐쇄된-셀 우레탄 고무 스템프(118, 119, 120)를 사용하여 고정부의 베이스에 대해 수직평면으로 적층부(112)를 압착한다. 다음, 적층부(112)는 120°에서 경화되어 고정부에 남아있는 것이 적층부(112)를 고형화시킨다. 경화 주기는 15분의 안정화 기간, 60분의 경화, 및 10분의 냉각으로 이루어진다. VIP 프로세스에서, 본 발명의 적층부(112)를 형성하는 세그먼트(36)가 다양한 두께를 가질 수 있고 임의의 순서로 적층될 수 있기 때문에 개별 다이(32)가 적층되는 종래 기술에 비하여 이점을 갖는다.Referring to FIG. 9, there is shown a
적층부(112)가 고형화된 후에, 각각의 세그먼트(36) 상의 에지 본딩 패드 (42)(도 8b 참조)가 전기적 기능 적층부(112)를 제공하도록 적층부(112)에 전기적으로 수직 접속된다. 적층을 위한 수직 접속 엘리먼트의 종래 방법에는 금속 봉을 갖는 엘리먼트를 접속시키고, 엘리먼트 내의 다수의 비아를 제공하고 비아 내에 전기 전도성 물질을 삽입하거나 비아를 전도성 액체로 채워 적층부 엘리먼트 사이에 전기적 경로를 제공하는 방법이 포함된다.After the
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 적층부(112)의 세그먼트(36) 사이에 수직 전기적 경로를 제공하기 위한 본 발명에 따른 방법이 도시되어 있다. 도10a는 적층부가 측면상에 위치하는 상태에서의 세그먼트(36) 뒷면(100)으로부터의 적층부(112)을 나타낸다. 도 10b는 적층이 수직으로 위치하는 세그먼트(36)의 앞면(104)로부터의 적층부(112)의 모습을 나타낸다. 적층부(112)의 세그먼트(36) 사이에 수직 전기적 경로를 제공하기 위해서, 은이 채워진 전도성 에폭시 트레이스(130)가 세그먼트(36)의 경사진 에지벽(102)를 따라 분배 메커니즘(132)에 의해 분배된다. 분배 메커니즘(132)은 x 및 y 방향으로 이동하며 세그먼트(36)의 외부 본딩 패드(42)와 정렬되어 적층부(112)상에 에폭시 트레이스를 위치시킨다. 에폭시 트레이스(130)는 적층부(112)의 모두 네 개 에지의 미리 프로그램된 위치에 부착되며 에폭시 트레이스(130)가 흘러서 본딩 패드(42)의 노출된 금속을 수직으로 접속시킨다. 세그먼트(36)의 경사진 에지벽(102)이 에폭시 트레이스(130)에 의해 외부 본딩 패드(42)에 대한 액세스를 용이하게 한다. VIP 프로세스의 경사진 에지벽(102) 및 에폭시 트레이스(130)를 사용하는 것은 종래 기술에서의 적층부에 수직 전기적 접속을 제공하는데 금속화층을 사용하는 것에 비해서 장점이 된다.10A and 10B, a method according to the present invention for providing a vertical electrical path between
도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 에폭시 트레이스(130)는 예비 프로그래밍에 따라 적층부(112)의 서로 다른 층에 선택적으로 분배된다. 다양한 에폭시 트레이스(130)가 특정 소자의 회로 경로를 형성하며 단선된 결함있는 다이 주변에서 회로를 라우팅한다. 세그먼트(36)가 서로의 상부에 적층되어 조립된 적층부(112)를 형성하는 경우에, 세그먼트(36) 상에 있는 각각의 다이(32) 위치는 적층부(112)의 수직 열을 형성한다. 예를 들어, 적층부(112)내의 각각의 세그먼트(36)에 6개의 다이(32)를 포함하는 경우에, 적층부(112)는 다이(32)의 6개 수직 열을 포함한다. 예를 들어 메모리 회로와 같은 기능 회로를 포함하기 위해서, 소정 갯수의 기능 다이(32)가 세그먼트(36)의 각 수직 열에 요구된다. 위에서 설명한 바와 같이 종래의 VIP 프로세스에서, 여섯개의 세그먼트를 포함하는 적층부(112)의 회로가 적층의 각 열에 4개의 기능 다이(32)를 제공하도록 프로그래밍 중에 라우팅된다. 그러나, 본 발명에 따라 또다른 구성이 가능하다. 예를 들어, 8-12개의 인접한 세그먼트 적층부가 적층부의 각 열의 다이의 8개의 로직 레벨을 형성하도록 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 10A and 10B, the epoxy traces 130 are selectively distributed to different layers of the
도 11을 참조하면, 에폭시 트래이스(130)가 분배되는 메커니즘이 도시되어 있다. 분배 메커니즘(140)은 회전 인덱싱 진공 척(134), 분배 메커니즘(132), 밀봉된 회전 진공 조인트(138), 모터(142), 및 90°인덱싱 메커니즘(144)을 포함한다. 밀봉된 회전 진공 조인트(138)는 진공 펌프(도시되지 않음)와 결합되어 분배 메커니즘(132) 하부에 위치하는 진공 척(134) 말단에 진공을 만들도록 동작한다. 적층부(112)가 진공 척(134) 상에 수평으로 위치하며, 척(134)은 진공에 의해 적층부 앞면(104) 상에서 적층부(112)를 지지한다. 적층부(112)가 척(134)에 대해 위에 위치된 후에, 분배 메커니즘(132)이 적층부(112)의 하나의 에지 위로 이동하여 위에서 설명한 바와 같이 적층부(112)의 하나의 측면 하부로 에폭시 트레이스(130)의 예비 프로그램된 채널을 분배한다. 분배 메커니즘(132)이 이동하고, 진공 척(134)은 에폭시가 적층부(112)의 다른 에지를 따라 분배될 수 있도록 90°인덱싱 메커니즘(144)에 의해 90°회전한다. 이 프로세스가 적층부(112)의 모든 에지가 에폭시 도포될 때까지 반복된다. 실시예에서, 에폭시 분배 메커니즘(132)은 1/1000 인치 해상도를 갖는 30 게이지(gage), 루어(Luer)-팁 5cc 피하주사기이며, 프로그램가능 로봇(도시되지 않음) 상에 실장된다.Referring to FIG. 11, the mechanism by which the epoxy traces 130 are distributed is shown. Dispensing mechanism 140 includes a rotating
에폭시 트레이스(130)가 분배된 후에, 에폭시(130)가 젖어있기 때문에, 적층부(112)가 척(134)로부터 제거되고 특정 핸들링을 갖는 지지 영역에 위치한다. 다음, 에폭시 결합된 세그먼트 적층부(112)가 경화를 위해 대류식 오븐 내에 위치하며, 이 경화는 15분 예비가열, 60분 경화, 10분의 냉각으로 이루어진다. 적층부(112)의 전기적 기능이 테스트되면, 적층부(112) 프로세스가 완결되고 적층부(112)는 예를 들어 인쇄 회로 보드과 같은 회로 수용 기판 상에 장착하기 위해 준비된다.After the epoxy traces 130 have been dispensed, because the epoxy 130 is wet, the
종래의 VIP 프로세스에서, 회로 보드에 적층부(112)를 장착하는 서브표면에 의해 회로 보드에 적층부(112)가 접속될 수 있다. 도 12를 참조하면, VIP 프로세스에 따라 서브표면에 장착된 다수의 적층부(112)를 갖는 회로 보드(150) 단면도가 도시되어 있다. 회로 보드(150)에 적층부(112)를 서브표면 장착하기 위해서, 적층부(112)의 둘레보다 약간 큰 다수의 홀(154)이 회로 보드(150)에 개구된다. 홀(154)이 회로 보드(150)에 개구된 후에, 회로 보드(150)가 클램핑 고정체(152)에 위치한다. 다음, 적층부(112)가 적층부(112)의 상부 세그먼트(36) 앞면(104)이 도시된 바와 같이 인쇄 회로 보드(150)와 동일 평면을 이루도록 회로 보드(150)의 홀(154)에 위치하게 된다. 적층부(112)는 적층부(112) 주변의 다양한 위치에서 소량의 급속 경화 위치 에폭시(도시되지 않음)를 인가하는 다음 조작에 의해 정위치에 고정된다. In a conventional VIP process, the
적층부(112)가 에폭시에 의해 회로 보드의 상부 상에 장착될 수 있으나, 서브표면 장착에 의해 적층부(112) 둘레의 회로 보드에 에폭시를 부착하고 적층부(112)의 수직 측면까지 에폭시를 부착시킬때 발생할 수 있는 문제점들이 해결된다. 회로 보드(150)내의 적층부(112)의 서브표면 장착은 열팽창 계수를 허용하고, 회로 보드(150) 상의 적층부(112)의 전체 높이를 감소시켜서 적층부(112)가 증가된 밀도에서 높이가 높아져, 이하에서 설명되는 바와 같이 적층부(112)와 회로 보드(150) 사이의 전기적 접속을 단순화할 수 있다는 점을 포함하는 많은 이점을 제공한다.The
도 13을 참조하면, 적층부(112)를 회로 보드(150)에 전기적으로 접속시키기 위한 방법이 종래의 VIP 프로세스에 대해 도시되어 있다. 위치결정 에폭시(158)를 적층부(112)가 회로 보드(150)에 고정되도록 부착한 후에, 적층부(112)는 컴퓨터 회로가 적층부(112)의 각 레벨상의 다이(32)에 액세스될 수 있도록 회로 보드(150) 상의 금속 트레이스(160)에 전기적으로 접속된다. 각각의 적층부(112)는 상부 세그먼트(36) 주변의 에지 본딩 패드(42)가 회로 보드(150) 상의 금속 트레이스(160)의 위치와 부합하도록 위치된다. 본딩 패드(42)와 회로 보드(150) 상의 금속 트레이스(160) 사이의 갭을 연결하기 위해서, 은으로 채워진 전도성 에폭시 위스커(whisker)(162)가 분배 메커니즘(132)을 이용하여 각 본딩 패드(42)로부터 회로 보드(150) 상의 대향 금속 트레이스(160)까지 부착된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 적층부(112)를 회로 보드(150)에 고정시키는데 사용되는 위치결정 에폭시(158)가 전도성 에폭시 위스커(162)와 간섭되지 않도록 부착된다. VIP 프로세스의 하나의 특징은 적층부(112)와 회로 보드(150) 상의 금속 트레이스(160) 사이의 전기적 접속이 회로 보드(150)와 실질적으로 동일한 평면을 이루는 전도성 에폭시 위스커(162)에 의해 만들어진다는 것이다.Referring to FIG. 13, a method for electrically connecting the
종래의 VIP 프로세스의 수평 에폭시 위스커(162)가 회로 보드(150)와 적층부(112)의 상부 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42) 사이와, 상부 세그먼트(36)의 에지 본딩 패드(42)와 세그먼트(36)를 상호접속하기 위해서 적층부(112)의 에지 하부에 부착된 수직 에폭시 트레이스(130) 사이의 전기적 접속을 제공한다. 적층부(112)에 부착된 수평 및 수직 전도성 에폭시 트레이스(160, 132)에 의해 회로 보드(150)의 회로가 적층부(112)의 임의의 세그먼트(36)에 액세스되는 것을 가능하게 한다.The horizontal
종래의 VIP 프로세스에서, 세그먼트가 에폭시 트레이스(130)(도10A 및 도10B 참조)를 사용하여 수직으로 상호접속된 후에, 다른 프로그램 레벨이 세그먼트(36) 상의 임의의 다이의 오류를 수정하기 위해 회로 보드 레벨(150)에 채용될 수 있다. 다이 오류가 회로 보드 레벨에서의 결함 다이에 대한 제어 신호를 비선택하고 적층부(112)에 있는 기능 다이(32)의 제어 신호와 상기 신호를 치환함에 의해 수정된다. 이것은 회로 보드(150) 상의 적절한 금속 트레이스(160)를 전도성 에폭시 위스커(162)와 상호접속함에 의해 달성된다.In a conventional VIP process, after segments are vertically interconnected using epoxy traces 130 (see FIGS. 10A and 10B), different program levels may be used to correct errors on any die on
에폭시 위스커(162)가 회로 보드(150)에 부착된 후에, 보드(150) 어셈블리가 최종 경화를 위해 대류 오븐 내에 위치하게 된다. 이 경화는 15분의 예비가열, 60분의 경화, 15분의 냉각으로 이루어진다. 경화 후에, 보드(150) 어셈블리가 테스트되고 폴리이미드 층으로 캡슐화된다. 종래의 VIP 프로세스에서, 본 발명의 완성된 회로 보드(150) 어셈블리가, 개인용 컴퓨터 메모리 카드 국제 협회(PCMCIA) 카드와 같은 다양한 목적으로 사용될 수 있다. PCMCIA 카드는 노트북과 포터블 컴퓨터에 삽입되어 추가 입력/출력 기능과 증가된 기억용량을 제공하는 소형 신용 카드 크기의 장치이다. VIP 프로세스에서의 적층은 PCMCIA 카드에 장착되어 예를 들어 노트북 컴퓨터의 외부 메모리 회로로 사용될 수 있다.After the
유전체 절연 프로세스Dielectric insulation process
지금까지 서로 관련된 특허출원에서 설명된 수직 상호접속 프로세스(VIP)의 상세한 국면에 대해 설명하였으므로, 이하에서 본 발명의 유전체 절연에 대해 상세히 설명하고자 한다.Having described the detailed aspects of the vertical interconnection process (VIP) described so far in the related patent applications, the dielectric insulation of the present invention will be described in detail below.
이것의 특징 중의 하나는 유전체 절연 프로세스를 이용한다는 것이다. 향상된 VIP 프로세스는 다이의 전체 에지를 전기적으로 절연시키기 위해서 유전체를 사용한다. 위에서 설명한 종래의 VIP 프로세스에서, 질화실리콘이 절연 유전체로서 사용된다.One of its features is the use of a dielectric isolation process. The enhanced VIP process uses a dielectric to electrically isolate the entire edge of the die. In the conventional VIP process described above, silicon nitride is used as the insulating dielectric.
폴리머로 이루어진 보다 나은 유전체가 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해 사용될 수 있는 한가지 적절한 절연체로는 ParyleneTM가 있다. 본 발명에 따른 유전체 절연 에칭 프로세스는 다이를 보호하고 절연하기 위해서 다이 에지 주변에 위치되는 컨포멀한 코팅을 제공한다. 실시예에서, 폴리머 코팅이 진공 증착된다.Better dielectrics made of polymers can be used. One suitable insulator that can be used for this purpose is Parylene TM . The dielectric insulation etch process according to the present invention provides a conformal coating located around the die edge to protect and insulate the die. In an embodiment, the polymer coating is vacuum deposited.
도 14는 ParyleneTM와 같은 절연 폴리머 코팅(204)으로 코팅된 다이(200)와 본딩 패드(208)의 단면도를 나타낸다. 다음, 개선된 프로세스에서는 폴리머를 제거하기 위해서 레이저가 사용된다. 도 15는 전기적 접속이 만들어지는 본딩 패드(208) 상에서 코팅(204)을 제거하기 위한 제거 영역(212)을 나타낸다. 종래의 VIP 프로세스는 깨지기 쉽고 다른 문제점들을 가질수 있는 질화실리콘을 사용한다. 14 shows a cross-sectional view of the
본 발명에 따른 유전체 절연 프로세스는 완전히 다이(200) 에지 주변에 컨포멀한 코팅(204)을 제공한다. 질화실리콘이 보다 방향성을 갖는 방식으로 증착되며 컨포멀한 방식으로 다이의 에지는 코팅되지 않는다. 한 가지 문제점은 질화실리콘이 유리의 경질(hard) 부분과 같고 다이의 에지 주변에서 굽혀지는 경우에 깨질 수 있기 때문에 질화실리콘이 코너 부분에서 깨지기 쉽다는 것이다. 본 발명에 따른 컨포멀한 코팅은 다이의 에지 부분에서 휘어질 수 있다.The dielectric insulation process according to the present invention provides a
개선된 VIP 프로세스와 관련된 또다른 특징은 도 14의 다이(200)가 일단 코팅(204)을 갖도록 컨포멀하게 코팅되면, 본딩 패드(208)에 대한 전기적 접속이 바람직한 위치 또는 개구에서 컨포멀한 코팅 부분을 선택적으로 제거하는 수단이라는 것이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 레이저 (210)가 본딩 패드(208)를 갖는 전기적 접속용 개구를 만드는데 요구되는 영역에서 컨포멀한 코팅(204)을 제거하기 위한 목적으로 사용될 수 있다. 도 15는 전기적 접속이 만들어지는 본딩 패드(208)상의 코팅(204)을 제거하기 위한 제거 영역(212)을 나타낸다. 위에서 설명한 바와 같이, 유전체 절연 에칭 프로세스의 바람직한 특징은 다이를 절연시키고 보호하기 위해 에지 주변에 위치하는 컨포멀한 코팅을 제공하는 것이다.Another feature associated with the improved VIP process is that once the die 200 of FIG. 14 is conformally coated to have a
이상의 본 발명의 특정 실시예들에 대한 설명은 예시와 설명을 위한 목적으로 개시된 것이다. 이들 설명은 개시된 정확한 형태대로 본 발명을 제한 하거나 배타적으로 하기 위한 것이 아니며, 본 발명으로부터 많은 변형과 수정이 가능하다는 것이 이해되어야 할 것이다. 실시예들은 본 발명의 원리와 실제 응용을 가장 잘 설명하는 것으로서 선택되고 설명되었고, 이에 의해 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 의도하는 특정 용도에 적절하도록 다양한 변형을 가하여 본 발명과 실시예를 이용하는 것이 가능해 진다. 본 발명의 범위는 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 정해진다.The foregoing description of specific embodiments of the present invention has been disclosed for purposes of illustration and description. It is to be understood that these descriptions are not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, and that many modifications and variations are possible in the present invention. The embodiments have been selected and described as best illustrating the principles and practical application of the invention, whereby various modifications may be made to suit a particular use intended by one of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It is possible to use the embodiment. The scope of the invention is defined by the claims and their equivalents.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4835593A (en) * | 1986-05-07 | 1989-05-30 | International Business Machines Corporation | Multilayer thin film metallurgy for pin brazing |
US5445994A (en) * | 1994-04-11 | 1995-08-29 | Micron Technology, Inc. | Method for forming custom planar metal bonding pad connectors for semiconductor dice |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4877752A (en) * | 1988-10-31 | 1989-10-31 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | 3-D packaging of focal plane assemblies |
US5675180A (en) * | 1994-06-23 | 1997-10-07 | Cubic Memory, Inc. | Vertical interconnect process for silicon segments |
US5657206A (en) * | 1994-06-23 | 1997-08-12 | Cubic Memory, Inc. | Conductive epoxy flip-chip package and method |
US5653019A (en) * | 1995-08-31 | 1997-08-05 | Regents Of The University Of California | Repairable chip bonding/interconnect process |
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1998
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4835593A (en) * | 1986-05-07 | 1989-05-30 | International Business Machines Corporation | Multilayer thin film metallurgy for pin brazing |
US5445994A (en) * | 1994-04-11 | 1995-08-29 | Micron Technology, Inc. | Method for forming custom planar metal bonding pad connectors for semiconductor dice |
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