KR100235497B1 - Manufacturing method of semiconductor chip bump - Google Patents
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Abstract
이 발명은 반도체 칩 범프의 제조방법에 관한 것으로서, 웨이퍼 상태의 반도체 기판상에 본딩패드가 노출되도록 절연 유리재질로 소정 형상의 댐을 형성한 후, 상기 댐에 의해 노출되어 있는 본딩패드상에 분배기로 도전성 에폭시를 도팅한 다음, 상기 반도체 기판을 열처리하여 상기 범프를 고형화 시키고, 상기 반도체 기판을 다이싱 하여 각각의 반도체 칩으로 분리한 후, 상기 반도체 칩을 열압착 방법으로 탭 패키지의 내부 리이드와 접착시켜 된 것이다. 따라서, 반도체 칩 범프의 제조방법이 간단하여 생산성이 높으며, 웨이퍼 상태에서 불량이 발생된 칩에는 범프를 형성하지 않으므로 범프의 제조 단가를 절감할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor chip bump, wherein a dam having a predetermined shape is formed of an insulating glass material so that a bonding pad is exposed on a semiconductor substrate in a wafer state, and then a distributor is disposed on the bonding pad exposed by the dam. After the conductive epoxy is doped, the semiconductor substrate is heat-treated to solidify the bumps, and the semiconductor substrate is diced and separated into individual semiconductor chips. It was made to adhere. Therefore, since the manufacturing method of the semiconductor chip bump is simple, productivity is high, and since a bump is not formed in the chip | chip which generate | occur | produced in the wafer state, manufacturing cost of a bump can be reduced.
또한 절연 유리재질로 형성되는 댐은 높이 및 형상을 비교적 자유롭게 조절할 수 있으므로 범프의 형상에 의한 탭 패키지 공정시의 불량 발생을 방지할 수 있으며, 상기 본딩패드나 탭패키지의 금속배선의 재질에 따라 접착성이 우수한 재질의 도전성 에폭시로 교체하여 용이하게 바꿀 수 있으므로 탭 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the dam formed of an insulating glass material can adjust the height and shape relatively freely, it is possible to prevent the occurrence of defects during the tap package process due to the shape of the bump, and to bond the metal according to the bonding pad or the metal wiring of the tab package. It can be easily replaced by replacing with conductive epoxy of a material having excellent properties, thereby improving the reliability of the tab package.
Description
제1도는 일반적인 탭패키지의 평면도.1 is a plan view of a typical tab package.
제2a도~제2c도는 종래 기술에 따른 반도체칩 범프의 일실시예의 제조 공정도.2A to 2C are manufacturing process diagrams of one embodiment of a semiconductor chip bump according to the prior art.
제3a도 및 제3c도는 종래 기술에 따른 반도체칩 범프의 다른 실시예의 제조 공정도.3A and 3C are manufacturing process diagrams of another embodiment of a semiconductor chip bump according to the prior art.
제4a도 및 제4b도는 이 발명에 따른 반도체 칩 범프의 실시예의 제조 공정도.4A and 4B are manufacturing process diagrams of an embodiment of a semiconductor chip bump according to the present invention.
제5도는 이 발명에 따른 제조 방법에 의한 범프가 형성된 반도체 칩이 실장되어 있는 탭 패키지의 분리 단면도이다.5 is an exploded cross-sectional view of a tab package on which a semiconductor chip having bumps formed by the manufacturing method according to the present invention is mounted.
이 발명은 반도체 칩 범프와 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탭(TAB ; tape automated bond) 패키지의 내부 리이드 본딩에 사용되는 범프(bump)를 분배기에 의한 도팅 방법으로 형성하여 내부 리이드 본딩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 칩 범프의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor chip bump and a manufacturing method, and more particularly, a bump used for inner lead bonding of a tape automated bond (TAB) package is formed by a dotting method using a dispenser. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor chip bump that can improve reliability.
일반적으로 반도체 칩은 패키지에 밀봉되어 인쇄회로기관(print circuit board ; 이하 PCB라 칭함)에 장착된다. 이러한 반도체 패키지의 기본형은, 사각형상의 방열용 금속판인 다이패드상에 반도체 칩이 실장되어 있으며, 상기 다이패드의 주변에 형성되어 있는 리이드들이 반도체 칩의 본딩패드와 본딩와이어에 의해 접속되어 있고, 상기 반도체 칩과 와이어를 감싸 보호하는 패키지 몸체가 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy moulding compound)로 형성되어 있다.In general, a semiconductor chip is sealed in a package and mounted on a printed circuit board (hereinafter, referred to as a PCB). In the basic type of such a semiconductor package, a semiconductor chip is mounted on a die pad, which is a rectangular heat dissipating metal plate, and leads formed around the die pad are connected by bonding pads and bonding wires of the semiconductor chip. The package body surrounding and protecting the semiconductor chip and the wire is formed of an epoxy molding compound.
이러한 수시 봉지형 반도체 패키지는 큐.에프.피(Thin Quad Flat Package; 이하 QFP라 칭함), 에스.오.피(Small Outline Package; 이하 SOP라 칭함) 및 탭패키지 등이 연구 및 실행되어 왔다. 이들중 QFP와 SOP의 방식은 기존의 피키지 제조 공정, 예를 들어 다이본딩, 와이어 본딩 및 몰딩 등을 이용하여 제조될 수 있다.Such occasional encapsulated semiconductor packages have been studied and executed by Thin Quad Flat Package (hereinafter referred to as QFP), Small Outline Package (hereinafter referred to as SOP) and tab package. Of these, the method of QFP and SOP can be manufactured using existing package manufacturing processes, for example, die bonding, wire bonding and molding.
그러나 탭 패키지는 리이드 프레임과 와이어의 역할을 수행하는 박막금속배선이 절연필름상에 형성되어 있으며, 상기 금속배선의 일측에 반도체 칩이 실장된다. 이때 상기 반도체 칩의 입출단자인 본딩 패드에는 도전 물질로 이루어진 범프가 형성되어 있어 상기 금속 배선과 본딩(bonding)되는 표면 실장형 패키지 기술의 일종이다.However, in the tab package, a thin film metal wire serving as a lead frame and a wire is formed on an insulating film, and a semiconductor chip is mounted on one side of the metal wire. In this case, a bump made of a conductive material is formed on the bonding pad, which is an input / output terminal of the semiconductor chip, which is a type of surface mount package technology bonded to the metal wire.
따라서 종래 본딩 와이어(bonding wire)를 사용하는 방식과는 전혀 다른 기술이며 초기에 시계, 계산기 등의 로우 핀(Low Pin), 소형 칩등에 적용되었으나, 최근에는 액정표시장치(liquid crystal display; 이하 LCD라 칭함) 드라이버(Driver), 에이직(ASIC), 마이콤(MICOM), 다핀-대형 메모리소자 및 노트북형 컴퓨터등의 적용 분야에 이르기까지 응용범위가 확대되고 있다.Therefore, this technology is completely different from the conventional method of using a bonding wire, and was initially applied to low pins and small chips, such as a clock and a calculator, but recently, a liquid crystal display (LCD) The scope of application is expanding to the fields of application such as driver, ASIC, MICOM, da-pin-large memory devices and notebook computers.
제1도는 일반적인 탭패키지의 평면도이다.1 is a plan view of a general tab package.
반도체 칩(11)이 실장되는 테이프 케리어는 절연재질의 베이스필름(12)과, 상기 베이스 필름(12)의 중앙부에 형성되어 있는 디바이스 구멍(13)과, 상기 베이스 필름(12)의 하부에 형성되어 있는 금속배선(16)과, 상기 디바이스 구멍(13)에서 소정 간격을 갖고 상기 금속배선(16)의 일축이 노출되도록 형성되어 있는 슬로트(17)와, 상기 슬로트(17)의 외곽에 형성되어 있는 관통공(18)으로 구성되어 있다.The tape carrier on which the semiconductor chip 11 is mounted is formed in the base film 12 made of an insulating material, the device hole 13 formed in the center of the base film 12, and the lower portion of the base film 12. In the metal wiring 16, the slot 17 formed so that one axis of the metal wiring 16 may be exposed at predetermined intervals from the device hole 13, and the outside of the slot 17. It consists of the through-holes 18 formed.
상기 테이프 캐리어의 각 부분을 상세히 살펴보면, 상기 베이스 필름(12)은 폴리이미드, 폴리에스텔, 폴리에테르술폰(PES), 폴리파라아닉산(PPA) 등에서 선산택되는 하나의 절연 재질로 형성되며, 상기 디바이스 구멍(13)은 실장되는 반도체 칩(11)의 크기보다 약간 크게 펀칭 가공되어 사각 형상으로 형성되어 있다. 또한 상기 금속 배선(16)들은 내부 리이드(14) 및 외부 리이드(15)로 구성되며, 18~35㎛㎕ 두께의 구리(Cu) 박막이 사진 식각되어 형성되며, 상기 슬로트(17)는 펀칭 또는 화학식각등의 방법으로 상기 베이스 필름(12)을 폭 1~2mm 정도 제거하여 된 것이다. 상기 내부 리이드(14)들의 끝단이 상기 디바이스 구멍(13)의 주변에 노출되어 있으며, 상기 슬로트(17)에는 외부 리이드(15)들의 일측이 노출되어 있다. 상기 관통공(18)은 탭 패키지(10)의 실장공정시의 정렬 및 자동화된 공정에서 탭 패키지(10)의 운반에 사용되는 것이다.Looking at each part of the tape carrier in detail, the base film 12 is formed of one insulating material selected from polyimide, polyester, polyether sulfone (PES), polyparanic acid (PPA), etc. The device holes 13 are punched out slightly larger than the size of the semiconductor chip 11 to be mounted, and are formed in a rectangular shape. In addition, the metal wires 16 are formed of an inner lead 14 and an outer lead 15, and a copper (Cu) thin film having a thickness of 18 μm to 35 μm is formed by photo etching, and the slot 17 is punched. Alternatively, the base film 12 may be removed by about 1 to 2 mm in width by a method such as chemical angle. Ends of the inner leads 14 are exposed to the periphery of the device hole 13, and one side of the outer leads 15 is exposed to the slot 17. The through hole 18 is used to transport the tab package 10 in an alignment and automated process during mounting of the tab package 10.
상기 디바이스 구멍(13)의 주변에 노출되어 있는 내부 리이드(14)들의 끝단에 반도체 칩(11)이 실장되어 있다. 상기 반도체 칩(11)은 내부 리이드(14)와의 사이에 금(Au)등의 도전 물질로 형성된 범프(도시되지 않음)가 개재되어 열압착(thermo-compression) 방식으로 실장되어며, 내부 리이드(14), 범프 및 반도체 침(11)의 표면을 감싸 보호하는 보호 수지층(도시되지 않음)이 절연 에폭시 등으로 형성되어 있다.The semiconductor chip 11 is mounted at the ends of the inner leads 14 exposed to the periphery of the device hole 13. The semiconductor chip 11 is mounted in a thermo-compression manner with a bump (not shown) formed of a conductive material such as gold (Au) interposed between the inner lead 14 and an inner lead. 14), a protective resin layer (not shown) that covers and protects the bumps and the surfaces of the semiconductor needles 11 is formed of an insulating epoxy or the like.
도시되어 있지는 않으나, 상기 탭 패키지(10)는 이송장치에 의해 솔더 또는 도전성 에폭시가 도포되어 있는 PCB나 LCD의 배선 상부에 정렬되어 상기 외부 리이드(15)를 배선상에 올려놓는다. 그다음 상기 탭 패키지(10)를 압착할 수 있도록 탭 패키지(10) 형상의 요부가 하부 표면에 형성되어 있는 본드장치(bond tool)로 상기 탭 패키지(10)의 외부 리이드(15)를 압착하여 상기 배선과 완전하게 본딩시킨 후, 상기 본드장치가 분리된다.Although not shown, the tab package 10 is arranged on the wiring of the PCB or LCD to which the solder or conductive epoxy is applied by a transfer device to place the outer lead 15 on the wiring. Then, the outer package 15 of the tab package 10 may be pressed by using a bond tool in which a recess in the shape of the tab package 10 is formed on the lower surface so as to press the tab package 10. After bonding completely with the wiring, the bonding device is separated.
상기 반도체 칩의 범프는 반도체 칩의 패드상에 전기 도금법이나, 전사법에 의해 형성되는 것으로서, 종래 반도체 칩 범프의 제조공정들을 상세히 살펴본다.The bump of the semiconductor chip is formed on the pad of the semiconductor chip by an electroplating method or a transfer method, and looks at the manufacturing processes of the conventional semiconductor chip bump in detail.
제2a~c도는 종래 기술에 따른 반도체칩 범프의 일실시예의 제조 공정도로서, 감광막 패턴을 이용한 전기도금법에 의한 제조 방법이다.2A to 2C are manufacturing process diagrams of an embodiment of a semiconductor chip bump according to the prior art, which is a manufacturing method by an electroplating method using a photosensitive film pattern.
제2a도에 있어서, 회로 및 금속배선들이 형성되어 있는 반도체 기판(21)상에 금속배선과 연결되어 있는 A1 또는 그 합금 재질의 본딩패드(22)가 형성되어 있으며, 상기 반도체 기판(21) 상에 본딩패드(22)가 노출되도록 페시베이션 층(passivation layer; 23)이 비.피.에스.지(Boro Phospho Silicate Glass; 이하 BPSG라 칭함), 피.에스.지(Phospho Silicate Glass; 이하 PSG라 칭함) 또는 유.에스.지(Undoped silicate glass ; 이하 USG라 칭함)등의 절연물질로 형성되어 있다.In FIG. 2A, a bonding pad 22 made of A1 or an alloy thereof, which is connected to the metal wiring, is formed on the semiconductor substrate 21 on which the circuit and the metal wirings are formed, and on the semiconductor substrate 21. The passivation layer 23 is a B.P.G. (BPSG), Phospho Silicate Glass (hereinafter PSG) so that the bonding pad 22 is exposed. It is formed of an insulating material such as) or US doped (Undoped silicate glass (hereinafter referred to as USG)).
상기 페시베이션 층(23)에 의해 노출되어 있는 본딩패드(22)상에 상기 본딩패드(22)와의 밀착 및 확산 방지를 위한 베리어 메탈(barrier metal) 층(24)을 가공성이 우수하며, 접착이 용이한 금속, 예를 들어 크롬(Cr) 및 구리(Cu)층 또는 금(Au) 및 텅스턴 티타늄(Tiw)층으로 순차적으로 형성한다.On the bonding pad 22 exposed by the passivation layer 23, the barrier metal layer 24 for adhesion and diffusion prevention with the bonding pad 22 is excellent in workability and adhesiveness. It is formed sequentially from an easy metal, for example a chromium (Cr) and copper (Cu) layer or a gold (Au) and tungsten titanium (Tiw) layer.
제2b도에 있어서, 상기 본딩패드(22)상의 베리어 메탈층(24)이 노출되도록 통상 사진(photo) 공정으로 감광막 패턴(25)을 소정두께, 예를 들어 약 10㎛ 정도의 두께로 형성한다.In FIG. 2B, the photoresist pattern 25 is formed to have a predetermined thickness, for example, about 10 μm by a general photo process so that the barrier metal layer 24 on the bonding pad 22 is exposed. .
여기서 일반적인 사진 공정을 살펴보면, 감광제 및 레진(resin)등이 솔벤트에 일정비율로 용해된 감광액을 스핀도포 방법으로 반도체 기판상에 균일하게 도포한 후, 패턴 마스크를 통하여 빛을 선택적으로 조사한 후, 현상 공정을 거쳐 패턴을 형성한다. 이때 상기 현상 공정에서는 티.엠.에이.에이치(TMAH; Tetra Methy 1 Ammonium Hydroxide)를 주원료로 하는 수용액 상태의 약알카리성 현상액으로 상기 노광부 또는 비노광부를 선택적으로 제거하여 감광막 패턴을 형성한 후, 반도체 기판을 열처리하여 상기 감광막 패턴을 고형화 한다.In the general photographic process, a photoresist in which a photoresist and a resin are dissolved in a solvent at a predetermined ratio is uniformly coated on a semiconductor substrate by a spin coating method, and then irradiated with light selectively through a pattern mask. The process forms a pattern. At this time, in the developing step, after forming the photoresist pattern by selectively removing the exposed part or the non-exposed part with a weakly alkaline developer having an aqueous solution containing TAH. Tetra Methy 1 Ammonium Hydroxide (TMAH) as a main raw material, The semiconductor substrate is heat-treated to solidify the photoresist pattern.
제2c도에 있어서, 상기 반도체 기판(21)을 금(Au) 전해 용액속에 담궈 상기 감광막 패턴(25)에 의해 노출되어 있는 베리어 메탈층(24)상에 소정 높이, 예를 들어 10㎛정도 높이의 범프(26)를 Au 전기 도금법으로 형성한 후, 상기 감광막 패턴(25)을 제거한다.In FIG. 2C, the semiconductor substrate 21 is immersed in a gold (Au) electrolytic solution, and a predetermined height, for example, about 10 μm, is formed on the barrier metal layer 24 exposed by the photosensitive film pattern 25. After the bumps 26 are formed by Au electroplating, the photosensitive film pattern 25 is removed.
상기 전기도금법으로 범프(26)를 형성하는 방법은 생산성이 높은 이점이 있으나, 베리어 메탈층(24)과 범프(26)를 형성하기 위하여 수차례의 사진식각 공정을 수행하여야 하므로 범프의 제조 공정이 복잡하며, 범프의 재질을 베리어 메탈층(24)이나 내부 리이드의 재질에 따라 바꿀 수 없어 접촉성이 떨어지는 문제점이 있다.The method of forming the bumps 26 by the electroplating method has the advantage of high productivity, but the process of manufacturing the bumps is required because the photolithography process has to be performed several times to form the barrier metal layer 24 and the bumps 26. It is complicated and the material of the bump cannot be changed depending on the material of the barrier metal layer 24 or the inner lead, so there is a problem of poor contactability.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 금속마스크를 이용하는 전사법에 의한 범프 제조 방법이 사용되고 있다.In order to solve the above problems, a bump manufacturing method using a transfer method using a metal mask is used.
제3a~b도는 종래 기술에 따른 범프의 다른 실시예의 제조 공정도로서, 전사법에 의한 범프 제조 방법이다.3A to 3B are manufacturing process diagrams of another embodiment of the bump according to the prior art, which is a bump manufacturing method by a transfer method.
제3a도에 있어서, 반도체 기판(31)상에 페시베이션 층(33)에 의해 노출되어 있는 본딩패드(32)상에 베리어 메탈층(34)을 형성한다.In FIG. 3A, the barrier metal layer 34 is formed on the bonding pad 32 exposed by the passivation layer 33 on the semiconductor substrate 31.
제3b도에 있어서, 베이스 필름(37)상에 형성되어 있는 금속배선(39)의 상부에 펌프 부분이 열려있는 패턴의 금속마스크(35)를 정렬한 후, 상기 금속 마스크(35)의 상부에 도전성 에폭시를 스프레이 하여 상기 금속배선(39)의 내부 리이드 상에 소정 높이의 범프(36)를 형성한다.In FIG. 3B, after aligning the metal mask 35 of the pattern in which the pump part is opened on the upper part of the metal wiring 39 formed on the base film 37, the upper part of the metal mask 35 is arranged. Conductive epoxy is sprayed to form bumps 36 of a predetermined height on the inner leads of the metallization 39.
상기 전사법에 의한 범프 제조 방법은 웨이퍼 상태에서 각각의 반도체 칩의 불량 여부와 무관하게 모든 반도체 칩에 범프가 형성되므로 생산성은 양호하나 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다.In the bump manufacturing method using the transfer method, since bumps are formed on all semiconductor chips regardless of whether each semiconductor chip is defective in a wafer state, productivity is good but manufacturing cost increases.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 일본국 특허 공개공보 평 3-18030호에는 본딩패드가 노출되어 있는 반도체 기판을 X-Y 테이블 상에 탑재한 후, 액상의 도전성 에폭시를 본딩패드상에 노즐로 도팅하고, 열처리 하여 도전성 에폭시를 고형화 시켜 범프를 형성하는 방법을 개시하고 있다.In order to solve the above problem, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-18030 mounts a semiconductor substrate on which an bonding pad is exposed on an XY table, and then, liquid conductive epoxy is doped onto the bonding pad with a nozzle, and heat treatment is performed. A method of solidifying a conductive epoxy to form a bump is disclosed.
이 방법은 공정이 간단하며, 양호한 반도체 칩에만 범프를 선택적으로 형성할 수 있으므로 생산성이 높고, 제조 단가도 절감할 수 있으나, 범프가 액상의 에폭시로 형성되므로 펌프의 형상을 일정하게 유지하기 어려우며, 범프의 높이를 어느정도 이상으로 형성하기 어려운 문제점이 있다.This method is simple, and the bumps can be selectively formed only on good semiconductor chips, so that the productivity is high and the manufacturing cost can be reduced, but since the bumps are formed of liquid epoxy, it is difficult to keep the shape of the pump constant. There is a problem in that it is difficult to form the bump height to some extent.
또한 전기도금법으로 범프가 형성하는 방법은 생산성이 높은 이점이 있으나, 범프의 제조 공정이 복잡하며, 범프의 재질을 베리어 메탈층이나 내부 리이드의 재질에 따라 바꿀 수 없어 접촉성이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, the method of forming the bump by the electroplating method has the advantage of high productivity, but the manufacturing process of the bump is complicated, there is a problem in that the material of the bump can not be changed depending on the material of the barrier metal layer or the inner lead inferior contact.
또한 상기 범프는 탭 패키지의 내부 리이드와의 본딩공정시 반도체 기판과 내부 리이드 사이의 접촉을 방지하기 위하여 어느정도, 예를 들어 20㎛ 이상의 높이를 가져야 하는데 전기 도금법에 의한 범프 제조 방법은 감광막 패턴을 마스크로 사용하므로 범프의 높이 및 형상이 감광막 패턴의 열린 부분에 의해 결정된다. 그러나 상기 감광막은 레진등의 재질상, 어느정도 이상 두껍게 형성하거나, 균일하게 열린 부분을 형성하기 곤란하여 범프가 어느 정도 이상의 높이를 갖기가 어려운 문제점이 있다.In addition, the bumps should have a height, for example, 20 μm or more, in order to prevent contact between the semiconductor substrate and the inner leads during the bonding process with the inner leads of the tab package. Since the height and shape of the bumps are determined by the open portion of the photoresist pattern. However, the photoresist has a problem in that it is difficult to form the bumps more than a certain height because it is difficult to form a thicker or more uniformly open portion due to the material of the resin or the like.
이 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것이므로 이 발명의 목적은, 제조 공정이 간단하며, 범프를 높게 형성하여 탭패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 칩 범프의 제조 방법을 제공함에 있다.Since the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor chip bump that can simplify the manufacturing process, improve the reliability of the tab package by forming a high bump.
이 발명의 다른 목적은 웨이퍼 상태에서 불량이 발생한 반도체 칩에는 선택적으로 범프를 형성하지 않아 제조 단가를 절감할 수 있는 반도체 칩 범프의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor chip bump that can reduce manufacturing costs by not forming a bump selectively on a semiconductor chip in which a defect occurs in a wafer state.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 이 발명에 따른 반도체 칩 범프 제조 방법의 특징은 금속배선 및 본딩패드가 형성되어 있는 반도체 기판의 전표면에 소정 두께의 절연층을 형성하는 공정과, 상기 본딩패드가 노출되도록 절연층을 제거하여 본딩패드의 주변에 댐을 형성하는 공정과, 상기 노출되어 있는 본딩패드 주변의 댐의 내부를 분배기에 의해 토출되는 도전성 에폭시로 메꾸는 공정과, 상기 반도체 기판을 열처리 하여 상기 도전성 에폭시내의 유기물을 제거하여 고형화 하여 범프를 형성하는 공정을 구비하는 점에 있다.The semiconductor chip bump manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is a step of forming an insulating layer having a predetermined thickness on the entire surface of the semiconductor substrate on which metal wiring and bonding pads are formed, Forming a dam around the bonding pad by removing the insulating layer so as to be exposed, filling the inside of the exposed dam around the pad with conductive epoxy discharged by a distributor, and heat treating the semiconductor substrate. It is a point which comprises the process of removing and solidifying the organic substance in the said conductive epoxy, and forming a bump.
이하, 이 발명에 따른 반도체 칩 범프의 제조 방법의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one preferred embodiment of the manufacturing method of the semiconductor chip bump which concerns on this invention is described in detail with reference to an accompanying drawing.
제4a도 및 제4b도는 이 발명에 따른 반도체 칩 범프의 제조 공정도이다.4A and 4B are manufacturing process diagrams of a semiconductor chip bump according to the present invention.
제4a도에 있어서, 회로를 보호하기 위한 패시베이션 층(43) 및 상기 패시베이션층(43)이 제거되어 노출되는 본딩패드(42)가 형성되어 있는 웨이퍼 상태의 반도체 기판(41)의 전표면에 BPSG, PSG 및 USG 등의 절연 유리물질을, 예를 들어 10㎛ 이상의 두께가 되도록 스핀도포 방법으로 도포한 후, 통상의 사진식각 방법으로 상기 본딩패드(42)를 노출시켜 본딩패드(42)의 주변에 댐(45)을 형성한다. 이때 상기 본딩패드(42)는 알루미늄(A1) 또는 그 합금으로 형성되어 외부와 연결되는 단자이다.In FIG. 4A, a BPSG is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 41 in a wafer state in which a passivation layer 43 for protecting a circuit and a bonding pad 42 through which the passivation layer 43 is removed are exposed. And insulating glass materials such as PSG and USG, for example, by applying a spin coating method so as to have a thickness of 10 μm or more, and then exposing the bonding pads 42 by a conventional photolithography method to expose the surroundings of the bonding pads 42. The dam 45 is formed. At this time, the bonding pad 42 is a terminal formed of aluminum (A1) or an alloy thereof and connected to the outside.
제4b도에 있어서, 상기 반도체 기판(41)을 X-Y 테이블(40)상에 정렬시켜 탑재한 후, 상기 댐(45)에 의해 노출되어 있는 본딩패드(42)상에 도전성 에폭시(47)를 분배기(48)로 도팅(dotting)하여 범프(46)를 형성하고, 상기 분배기(48)가 다음의 본딩패드(42)로 이동하여 반복적으로 도팅을 계속한다. 그 다음 상기 반도체 기판(41)을 가열로(furnace)에서 열처리(bake and cure)하여 상기 범프(46)내의 유기물을 제거하여 고형화시킨 후, 상기 댐(45)을 제거한다.In FIG. 4B, after the semiconductor substrate 41 is aligned and mounted on the XY table 40, the conductive epoxy 47 is distributed on the bonding pads 42 exposed by the dam 45. Dotting to 48 forms bump 46, and the dispenser 48 moves to the next bonding pad 42 to continue dotting repeatedly. Then, the semiconductor substrate 41 is heated and heated in a furnace to remove organic matter in the bumps 46 and solidified, and then the dam 45 is removed.
이때 상기 댐(45)은 상기 도전성 에폭시(47)의 흘러내림 및 확산을 방지하며, 상기 도전성 에폭시(47)는 땜납, 은(Ag) 또는 금(Au)등의 도전물질을 포함하는 페이스트(paste)이다. 또한 상기 분배기(48)는 상기 도전성 에폭시(47)를 공급하는 금속튜브(49)와, 공기압에 의해 본딩패드(42)상에 도전성 에폭시(47)를 토출시키는 바늘(50)로 구성되어 X-Y 테이블(40)상의 좌표를 인식하여 동작된다.At this time, the dam 45 prevents the conductive epoxy 47 from flowing down and diffusion, and the conductive epoxy 47 includes a paste including a conductive material such as solder, silver (Ag), or gold (Au). )to be. The distributor 48 is composed of a metal tube 49 for supplying the conductive epoxy 47 and a needle 50 for discharging the conductive epoxy 47 onto the bonding pad 42 by air pressure. It operates by recognizing the coordinate on 40.
또한 상기 범프(46)의 높이와 형상은 댐(45)의 높이 및 형상과 상기 도전성 에폭시(47)의 사출량, 바늘(50)의 안지름 및 분배기(48)의 토출압 등의 영향을 받는다. 또한 상기 도전성 에폭시(47)의 사출량은 도전성 에폭시(47)의 점도 및 사출 공기압의 영향을 받으며, 상기 분배기(48)를 추가로 다수개가 동시에 동작되도록 설치하여 작업 효율을 향상 시킨다.In addition, the height and shape of the bump 46 are affected by the height and shape of the dam 45, the injection amount of the conductive epoxy 47, the inner diameter of the needle 50, and the discharge pressure of the distributor 48. In addition, the injection amount of the conductive epoxy 47 is affected by the viscosity of the conductive epoxy 47 and the injection air pressure, and further installs a plurality of distributors 48 to operate simultaneously to improve the work efficiency.
제5도는 이 발명에 따른 제조 방법에 의해 범프가 형성된 반도체 칩이 실장되어 있는 탭 패키지의 분리 단면도이다.5 is an exploded cross-sectional view of a tab package in which a semiconductor chip having bumps is mounted by a manufacturing method according to the present invention.
절연재질의 베이스 필름(67)상에 접착층(68)에 의해 접착되어 있는 금속박막이 사진 식각되어 금속배선(69)이 형성되어 있는 테이프 캐리어의 디바이스 구멍에 의해 노출되어 있는 내부 리이드를 상기 반도체 칩(61)의 범프(66)상에 정렬한, 후, 상기 금속배선(69)과 범프(66)를 본딩장치로 열압착시켜 반도체 칩(61)을 실장한다.The semiconductor chip is exposed to an internal lead exposed by a device hole of a tape carrier on which a metal thin film adhered by an adhesive layer 68 on an insulating base film 67 is etched to form a metal wiring 69. After aligning on the bump 66 of 61, the semiconductor wire 61 is mounted by thermocompression bonding the metal wiring 69 and the bump 66 with a bonding apparatus.
이상에서 설명한 바와 같이 이 발명에 따른 반도체 칩 범프의 제조 방법에 의하면, 웨이퍼 상태의 반도체 기판의 본딩패드 주변에 절연 유리재질의 댐을 형성한 후, 상기 댐에 의해 노출되어 있는 본딩패드상에 분배기로 도전성 에폭시를 도팅한 다음, 상기 반도체 기판을 열처리 하여 에폭시를 고형화 시켜 범프를 형성하므로, 범프의 제조 방법이 간단하여 생산성이 높으며, 웨이퍼 상태에서 불량이 발생된 칩에는 범프를 형성하지 않으므로 범프의 제조 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor chip bump according to the present invention, after forming a dam of insulating glass material around the bonding pad of the semiconductor substrate in the wafer state, the distributor on the bonding pad exposed by the dam The semiconductor substrate is heat-treated, and then the semiconductor substrate is heat-treated to solidify the epoxy to form bumps. Therefore, the bump manufacturing method is simple and the productivity is high. It is effective to reduce the manufacturing cost.
또한 절연 유리재질로 형성되는 댐은 높이 및 형상을 비교적 자유롭게 조절할 수 있으므로 범프의 형상에 의한 탭 패키지 공정시의 불량 발생을 방지 할 수 있으며, 상기 본딩패드나 탭패키지의 금속배선의 재질에 따라 접착성이 우수한 재질의 도전성 에폭시로 교체하여 용이하게 바꿀 수 있으므로 탭 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the dam formed of an insulating glass material can adjust the height and shape relatively freely, it is possible to prevent the occurrence of defects during the tap package process due to the shape of the bumps, and to adhere according to the material of the metal wiring of the bonding pad or the tab package. Since it can be easily changed by replacing with a conductive epoxy of a material having excellent properties, there is an effect of improving the reliability of the tab package.
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KR1019930006679A KR100235497B1 (en) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | Manufacturing method of semiconductor chip bump |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100819795B1 (en) * | 2002-04-04 | 2008-04-07 | 삼성테크윈 주식회사 | Forming method of metal bump |
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1993
- 1993-04-21 KR KR1019930006679A patent/KR100235497B1/en not_active IP Right Cessation
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