KR0169818B1 - Method for fabricating micropump of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 패키지의 마이크로 범프의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩의 상부에 형성하는 마이크로 범프의 제조방법에 있어서 전극패드의 상부에 절연필름을 형성하여 마이크로 범프를 제조하는 반도체 패키지의 마이크로 범프 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a micro bump of a semiconductor package, and more particularly, in a method of manufacturing a micro bump formed on an upper surface of a semiconductor chip, a semiconductor package for forming a micro bump by forming an insulating film on an electrode pad. The present invention relates to a micro bump manufacturing method.
본 발명은, 반도체 소자의 마이크로 범프를 제조하는 방법에 있어서, 상기 반도체 소자의 상부에 절연 필름이 형성되는 단계와, 상기 절연 필름의 상부에 금속 마스크가 형성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법을 제공한다.The present invention is a method of manufacturing a micro bump of a semiconductor device, the semiconductor device comprising the step of forming an insulating film on the upper portion of the semiconductor device, and the step of forming a metal mask on the insulating film. It provides a micro bump manufacturing method.
따라서, 상기 전술한 바에 의하면, 반도체 칩상의 전극패드와 접속하는 계면의 면적을 증가시켜 주므로써 보다 균일하고 접착강도가 높은 범프형상을 얻을 수 있고, 절연필름에 의한 절연성이 향상되는 장점이 있다.Therefore, according to the foregoing, by increasing the area of the interface connecting to the electrode pad on the semiconductor chip, a bump shape with a more uniform and high adhesive strength can be obtained, and the insulation by the insulating film is improved.
또한, 간단한 공정으로 좋은 금속범프의 제조를 가능하게 해주며, 반도체 칩상에 남아 있는 절연성 폴리머는 기판과의 접합시 절연성을 좋게 하고, 접합응력을 감소시켜 주는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture a good metal bump in a simple process, and the insulating polymer remaining on the semiconductor chip has the effect of improving the insulation when bonding to the substrate, and reduces the bonding stress.
Description
제1a도는 종래의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법을 나타내는 단면도.1A is a cross-sectional view showing a conventional micro bump manufacturing method of a semiconductor device.
제1b도는 종래의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법에 의해 마이크로 범프가 형성된 상태를 보여주는 단면도.1B is a cross-sectional view showing a state in which micro bumps are formed by a conventional method for manufacturing micro bumps of a semiconductor device.
제2a도는 본 발명의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법을 나타내는 단면도.2A is a cross-sectional view showing a method for manufacturing micro bumps of a semiconductor device of the present invention.
제2b도는 본 발명의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법에 의해 마이크로 범프가 형성된 상태를 보여주는 단면도.2b is a cross-sectional view showing a state in which micro bumps are formed by a method for manufacturing micro bumps of a semiconductor device of the present invention.
제3a도는 본 발명의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법의 다른 실시예를 보여주는 단면도.Figure 3a is a cross-sectional view showing another embodiment of a method for manufacturing micro bumps of the semiconductor device of the present invention.
제3b도는 본 발명의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법의 다른 실시예에 의한 마이크로 범프가 형성된 상태를 보여주는 단면도.3b is a cross-sectional view showing a state in which micro bumps are formed in accordance with another embodiment of a method for manufacturing micro bumps of a semiconductor device of the present invention.
제4도는 본 발명의 반도체 소자에 마이크로 범프를 형성한 후 인쇄회로기판을 실장했을 때의 상태를 보여주는 단면도.4 is a cross-sectional view showing a state when a printed circuit board is mounted after forming micro bumps in a semiconductor device of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 반도체 소자 12 : 전극패드10 semiconductor device 12 electrode pad
14 : 보호막 16 : 차단막14: protective film 16: blocking film
18 : 포토레지스터 20 : 금속범프18: photoresist 20: metal bump
22 : 절연필름 24 : 마스크22: insulating film 24: mask
26 : 금속 페이스트 26A : 접착제26: metal paste 26A: adhesive
100 : 인쇄회로기판100: printed circuit board
본 발명은 반도체 패키지의 마이크로 범프의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩의 상부에 형성하는 마이크로 범프의 제조방법에 있어서 전극패드의 상부에 절연필름을 형성하여 마이크로 범프를 제조하는 반도체 패키지의 마이크로 범프 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a micro bump of a semiconductor package, and more particularly, in a method of manufacturing a micro bump formed on an upper surface of a semiconductor chip, a semiconductor package for forming a micro bump by forming an insulating film on an electrode pad. The present invention relates to a micro bump manufacturing method.
현재 여러 형태의 패키지 형태는 각각의 필요성에 따라 상황에 맞게 개발되고 발전되어 왔으며, 지금도 계속하여 새로운 형태의 반도체 패키지 형태가 개발중에 있다.Currently, various types of packages have been developed and developed according to their needs, and new types of semiconductor packages are still being developed.
상기와 같은 반도체 패키지를 인쇄회로기판에 접속하는 방법에는 양전극을 금속와이어로 연결하는 와이어 본딩에 의한 접속방법이 일반적이다.As a method of connecting the semiconductor package as described above to a printed circuit board, a connection method by wire bonding connecting positive electrodes with metal wires is common.
상기와 같은 접속 방법에 대하여는 반도체 패키지의 입출력수가 증가함에 따라 보다 접합 밀도를 증가시키거나 반도체 칩의 특성을 개선하기 위한 방법으로는 반도체 칩의 전극상에 금속범프를 제조하여 인쇄회로기판에 접속하는 방법으로 TAB, 플립 칩 본딩 등이 제안되어 실용화되고 있다.In the above connection method, as the input / output number of the semiconductor package increases, a method for increasing the bonding density or improving the characteristics of the semiconductor chip is to manufacture metal bumps on the electrodes of the semiconductor chip and connect them to the printed circuit board. As a method, TAB, flip chip bonding, and the like have been proposed and put into practical use.
상기 전술한 바와같은 접합공정에 중요한 역할을 하는 금속 범프의 제조방법에는 전해도금을 이용하는 방법, 리플로우를 이용하는 방법, 금속 와이어를 이용하는 방법 및 스크린 프린터를 이용하는 방법등이 있으며, 일반적으로는 도금방법이나 리플로우에 의한 방법이 많이 사용되고 있다.The method of manufacturing the metal bumps that play an important role in the bonding process as described above includes a method using an electroplating method, a method using a reflow method, a method using a metal wire, a method using a screen printer, and the like. Many methods of reflow are used.
제1a도는 종래의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법을 나타내는 단면도이고, 제1b도는 종래의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법에 의해 마이크로 범프가 형성된 상태를 보여주는 단면도이다.1A is a cross-sectional view showing a micro bump manufacturing method of a conventional semiconductor device, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing a state in which micro bumps are formed by a conventional micro bump manufacturing method of a semiconductor device.
먼저, 제1a도를 참조하면, 반도체 소자(10)의 상면에 전극패드(12)가 형성되어 있고, 상기 전극패드(12)의 상면에는 보호막(14)이 형성되어 있으며, 상기 보호막(14)의 상면에는 차단막(16)이 형성되어 있다.First, referring to FIG. 1A, an electrode pad 12 is formed on an upper surface of the semiconductor device 10, a protective film 14 is formed on an upper surface of the electrode pad 12, and the protective film 14 is formed. The blocking film 16 is formed on the upper surface of the substrate.
또한, 상기 차단막(16)의 상면에는 포토레지스터(18)가 형성되어 있고, 상기 포토레지스터(18)의 일부분을 제가한 후 상기 금속범프(20)가 형성되어 있다.In addition, a photoresist 18 is formed on an upper surface of the blocking film 16, and the metal bump 20 is formed after removing a portion of the photoresist 18.
이때, 제1b도를 참조하면, 상기 금속범프(20)의 외측으로 형성되어 있던 상기 포토레지스터(18)가 제거되어 있고, 상기 포토레지스터(18)의 하면에 형성되어 있던 차단막(16)이 제거되어 있다.In this case, referring to FIG. 1B, the photoresist 18 formed outside the metal bump 20 is removed, and the blocking film 16 formed on the bottom surface of the photoresist 18 is removed. It is.
그러나, 이러한 방법들은 공정이 복잡하고 가격이 비싼 단점이 있으며, 와이어 본딩을 이용하는 방법은 와이어 절단을 위한 전용설비가 필요하고 생산성이 떨어지는 단점이 있고, 상기 단점을 보완하여 간단한 공정으로 저가의 금속범프를 제조하는 방법으로 스크린 프린터에 의한 방법이 제안되고 있으나 상기 스크린 프린터법은 원부자재로써 메탈 마스크와 금속 접착제를 사용하므로 그 제작에 한계가 있고 전극의 파인 피치화에 대응하는 것이 어려운 단점이 있으며, 또한 스크린된 금속 접착제의 양에 따라 리플로우 후 형성되는 범프 크기가 달라지게 되어 균일한 범프의 형상을 얻기가 어려운 단점이 있다.However, these methods have a disadvantage in that the process is complicated and expensive, and the method of using wire bonding requires a dedicated facility for cutting wires and has a disadvantage in that productivity is inferior. Although a screen printer method has been proposed as a method of manufacturing the above method, the screen printer method uses a metal mask and a metal adhesive as raw and auxiliary materials, and thus has a limitation in manufacturing and difficult to cope with fine pitch of electrodes. In addition, the bump size formed after the reflow varies depending on the amount of the screened metal adhesive, which makes it difficult to obtain a uniform bump shape.
따라서, 일반적인 금속범프 제조방법과 마찬가지로 스크린 프린터법에 의한 방법도 전극패드면과 접속되는 면적이 한정되어 있기 때문에 금속범프가 형성된 후 접착강도가 약해지는 문제점이 있었다.Therefore, like the general metal bump manufacturing method, the method by the screen printer method has a problem in that the adhesive strength is weakened after the metal bumps are formed because the area connected to the electrode pad surface is limited.
따라서, 본 발명의 목적은, 반도체 소자의 상면에 형성된 전극패드에 절연성 폴리이미드 필름을 형성한 후, 금속 마스크를 이용하여 스크린 프린터를 하므로써 저가의 균일하고 접착성을 높이기 위한 금속범프를 형성하는 반도체 소자의 마이크로 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to form an insulating polyimide film on an electrode pad formed on an upper surface of a semiconductor device, and then to form a metal bump for improving low-cost uniformity and adhesion by using a metal mask for a screen printer. It is to provide a micro fabrication method of the device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 소자의 상부에 마이크로 범프를 제조하는 방법에 있어서, 상기 마이크로 범프는 전극패드의 상부에 절연 필름을 형성하는 단계와, 상기 절연 필름의 상부에 금속 마스크가 형성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 범프의 제조방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object, in the method of manufacturing a micro bump on the semiconductor device, the micro bump is to form an insulating film on the upper portion of the electrode pad, and a metal mask on the insulating film It provides a method for producing a micro bump, characterized in that consisting of the step of forming.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 마이크로 범프의 제조방법을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the micro bumps of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2a도는 본 발명의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법을 나타내는 단면도이고, 제2b도는 본 발명의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법에 의해 마이크로 범프가 형성된 상태를 보여주는 단면도이다.FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing micro bumps of a semiconductor device of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a state in which micro bumps are formed by a method of manufacturing micro bumps of a semiconductor device of the present invention.
먼저, 반도체 소자(10)의 상면에 전극패드(12)가 형성되어 있고, 상기 전극패드(12)의 상면에는 보호막(14)이 형성되어 있으며, 상기 보호막(14)의 상면에는 차단막(16)이 형성되어 있다.First, an electrode pad 12 is formed on an upper surface of the semiconductor device 10, a protective film 14 is formed on an upper surface of the electrode pad 12, and a blocking film 16 is formed on an upper surface of the protective film 14. Is formed.
또한, 상기 차단막(16)의 상면에는 포토레지스터(18)가 형성되어 있고, 상기 포토레지스터(18)에는 금속범프(20)가 형성되어 있다.In addition, a photoresist 18 is formed on an upper surface of the blocking film 16, and a metal bump 20 is formed on the photoresist 18.
상기 형성되어 있는 금속범프(20)의 외측으로 형성되어 있던 상기 포토레지스터(18)가 제거되어 있고, 상기 포토레지스터(18)의 하면에 형성되어 있던 차단막(16)이 제거되어 있다.The photoresist 18 formed on the outside of the formed metal bump 20 is removed, and the blocking film 16 formed on the lower surface of the photoresist 18 is removed.
이때, 상기 반도체 소자(10)의 상면에 일정한 높이(50㎛)의 절연성을 갖는 절연필름(예를들어, 폴리이미드 필름, 드라이 필름 절연 테이프 등)(22)을 도포한다.At this time, an insulating film (eg, polyimide film, dry film insulating tape, etc.) 22 having a predetermined height (50 μm) is coated on the upper surface of the semiconductor device 10.
이때, 막두께를 높이기 위해서는 반복도포를 하게 된다.At this time, to increase the film thickness is repeated coating.
계속해서, 반도체 소자(10)상의 전극부를 열어준다.Subsequently, the electrode portion on the semiconductor element 10 is opened.
상기와 같이 형성된 반도체 소자(10)의 웨이퍼를 웨이퍼 상의 전극패드에 맞추어 마스크(24)와 정렬한다.The wafer of the semiconductor element 10 formed as described above is aligned with the mask 24 in accordance with the electrode pads on the wafer.
또한, 상기 마스크(24)상의 전극패드(12)크기는 웨이퍼상의 전극보다 크거나 같게 형성하고 두께를 가능한 얇게(0.1㎜이하)하여 금속 접착제의 빠짐량을 많게 하므로써 빠짐성을 극대화 한다.In addition, the size of the electrode pad 12 on the mask 24 is greater than or equal to that of the electrode on the wafer, and the thickness of the electrode pad 12 is made as thin as possible (0.1 mm or less) to increase the amount of the metal adhesive to be removed.
그리고, 상기 정렬된 마스크를 제거하고 가용성이 좋은 금속 접착제를 고무롤러로 밀어 마스크를 채운 다음 마스크를 제거하고, 리플로우 시킴으로써 마이크로 범프를 형성한다.Then, the aligned mask is removed and the soluble metal adhesive is pushed with a rubber roller to fill the mask, and then the mask is removed and reflowed to form micro bumps.
제3a도는 본 발명의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법의 다른 실시예를 보여주는 단면도이고, 제3b도는 본 발명의 반도체 소자의 마이크로 범프 제조방법의 다른 실시예에 의한 마이크로 범프가 형성된 상태를 보여주는 단면도이며, 제4도는 본 발명의 반도체 패키지에 마이크로 범프를 형성한 후 인쇄회로기판을 실장했을 때의 상태를 보여주는 단면도이다.3A is a cross-sectional view showing another embodiment of a method for manufacturing micro bumps of a semiconductor device of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing a state in which micro bumps are formed according to another embodiment of a method for manufacturing micro bumps of a semiconductor device of the present invention. 4 is a cross-sectional view illustrating a state when a printed circuit board is mounted after forming micro bumps in a semiconductor package of the present invention.
우선, 반도체 소자(10)의 상면에 전극패드(12)가 형성되어 있고, 상기 전극패드(12)의 상면에는 보호막(14)이 형성되어 있으며, 상기 보호막(14)의 상면에는 차단막(16)이 형성되어 있다.First, an electrode pad 12 is formed on an upper surface of the semiconductor element 10, a protective film 14 is formed on an upper surface of the electrode pad 12, and a blocking film 16 is formed on an upper surface of the protective film 14. Is formed.
또한, 상기 차단막(16)의 상면에는 포토레지스터(18)가 형성되어 있고, 상기 포토레지스터(18)에는 금속범프(20)가 형성되어 있다.In addition, a photoresist 18 is formed on an upper surface of the blocking film 16, and a metal bump 20 is formed on the photoresist 18.
상기 형성되어 있는 금속범프(20)의 외측으로 형성되어 있던 상기 포토레지스터(18)가 제거되어 있고, 상기 포토레지스터(18)의 하면에 형성되어 있던 차단막(16)이 제거되어 있다.The photoresist 18 formed on the outside of the formed metal bump 20 is removed, and the blocking film 16 formed on the lower surface of the photoresist 18 is removed.
반도체 소자(10)의 상면에 일정한 높이(50㎛)의 절연성을 갖는 절연필름(예를들어, 폴리이미드 필름, 절연 테이프 등)(22)을 접착시킨다.An insulating film (for example, polyimide film, insulating tape, etc.) 22 having a predetermined height (50 μm) is adhered to the upper surface of the semiconductor element 10.
이때, 절연필름(22)은 미세가공으로 반도체 소자(10)상의 전극부를 열어 놓은 것을 사용한다.At this time, the insulating film 22 is used to open the electrode portion on the semiconductor element 10 by fine processing.
상기 제2a 및 제2b도에서 사용한 방법에서와 같이, 스퀴져로 밀어 스크린 처리한 후 제공정하여 금속범프(20)을 형성한다.As in the method used in FIGs. 2A and 2B, the metal bumps 20 are formed by pushing the screen with a squeegee and then providing the tablets.
따라서, 상기 전술한 바에 의하면, 반도체 소자상의 전극패드와 접속하는 계면의 면적을 증가시켜 주므로써 보다 균일하고 접착강도가 높은 마이크로 범프의 형상을 얻을수 있고, 절연필름에 의한 절연성이 향상되는 장점이 있다.Therefore, according to the foregoing, by increasing the area of the interface to be connected to the electrode pad on the semiconductor element, it is possible to obtain the shape of the micro bumps with more uniform and high adhesive strength and to improve the insulation by the insulating film. .
또한, 간단한 공정으로 양호한 품질의 금속범프 제조를 가능하게 해주며, 반도체 소자상에 남아 있는 절연성 폴리머는 기판과의 접합시 절연성을 좋게 하고, 접합응력을 감소시켜주는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture a metal bump of good quality in a simple process, and the insulating polymer remaining on the semiconductor device has the effect of improving the insulation when bonding to the substrate, and reduces the bonding stress.
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