KR100404319B1 - Fabrication method of high density and high uniformity solder bump without Cu cross-contamination in Si-LSI laboratory - Google Patents

Fabrication method of high density and high uniformity solder bump without Cu cross-contamination in Si-LSI laboratory Download PDF

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Abstract

본 발명은 구리 교차오염을 방지할 수 있는 고 밀도/ 고 균일성 솔더 범프(solder bump) 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 고 밀도/고 균일성을 갖는 솔더 볼 형성방법 및 구리 교차오염문제의 해결방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high density / high uniform solder bump forming method that can prevent copper cross-contamination, and more specifically, to a solder ball forming method having high density / high uniformity and copper cross-contamination. It is about how to solve the problem.

상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 대규모 집적회로 칩 기판위에 전기도금용 전극을 스퍼터링(sputtering)한 후, 다중코팅방법으로 감광제막 코팅을 하여 비아(via)를 형성한 다음에 솔더(solder) 도금을 위한 구리 씨드(Cu seed)를 스퍼터링(sputtering)하여 솔더 볼(solder ball)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법이 제공된다.In order to solve the above problem, the present invention sputters the electrode for electroplating on a large scale integrated circuit chip substrate, and then forms a via by coating a photoresist film by a multi-coating method, and then solders. Provided is a solder bump forming method, characterized in that a solder ball is formed by sputtering a copper seed for plating.

Description

실리콘 실험실에서 구리 교차오염을 방지할 수 있는 고 밀도/고 균일성 솔더 범프 형성방법 {Fabrication method of high density and high uniformity solder bump without Cu cross-contamination in Si-LSI laboratory}Fabrication method of high density and high uniformity solder bump without Cu cross-contamination in Si-LSI laboratory}

본 발명은 구리 교차오염을 방지할 수 있는 고 밀도/ 고 균일성 솔더 범프(solder bump) 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 고 밀도/고 균일성을 갖는 솔더 볼 형성방법 및 구리 교차오염문제의 해결방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high density / high uniform solder bump forming method that can prevent copper cross-contamination, and more specifically, to a solder ball forming method having high density / high uniformity and copper cross-contamination. It is about how to solve the problem.

솔더 범프(solder bump)를 이용한 플립 칩(flip chip) 상호접합 (interconnection)기술은 시스템의 소형화, 경량화 및 고속화의 요구에 따라 절실히 필요한 기술로서 향후 1~2년 후에는 10 × 10 mm2칩당 입/출력 핀(input/output pin) 수의 집적도가 1500개 이상 될 것으로 예상되어 플립 칩(flip chip) 접합(interconnection)기술의 중요성은 한층 강조되고 있는 상황이다. 플립 칩 상호접합 기술은 하루 빨리 기술 선점을 확보해야 하고 국내 산업에서도 반듯이 필요한 기술로 인식된다.Flip chip interconnection technology using solder bumps is desperately needed for system miniaturization, light weight, and high speed, and is required for 10 × 10 mm 2 chips after 1 ~ 2 years. As the integration of the number of input / output pins is expected to be more than 1500, the importance of flip chip interconnection technology is being emphasized. Flip chip interconnection technology needs to secure technological preoccupation as soon as possible and is recognized as a necessary technology in domestic industry.

실리콘 LSI(large scale integrated circuit: 대규모 집적회로) 공정은 크게 리소그라피(lithography), 임플란테이션(implantation), 메탈리제이션 (metalization) 등으로 구분할 수 있는데, 실리콘 LSI 실험실에서 주로 사용되고있는 금속들은 TiW, TiN, 알루미늄 등이다. 대규모 집적회로의 고집적화를 달성하기 위해서는 배선의 선폭이 좁아져야 하지만, 배선의 선폭이 좁아지게 되면 배선저항도 크게 되어 전기적 신호전달에 장해가 되어 집적회로성능(IC performance)에 영향을 미친다. 구리는 배선저항이 작기 때문에 이러한 문제를 해결을 할 수 있는 물질 후보 중에 하나이다. 따라서 구리는 고집적화, 고속/고주파 성능을 요하는 모듈 및 다층 기판 등의 배선재료로서 각광을 받고 있다. 또한, 구리는 솔더 볼(solder ball)을 형성할 때 구리 완충층 도금을 위한 씨드(seed) 및 솔더(solder)도금을 위한 층으로 사용되어지기 때문에 반듯이 사용해야만 되는 물질이다. 반도체 칩 제작을 위해 사용하는 웨이퍼 트랙(wafer track), 진공 척(vacuum chuck), 감광막 베이킹을 위한 열판(hot plate), 감광막 노광을 위한 마스크 얼라이너 (mask aligner), 현미경(microscope), 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)들은 사용하는 금속을 구분하지 않고 사용함으로서 의도하지 않는 금속 교차오염(cross-contamination)이 유발될 수 있다.Silicon large scale integrated circuit (LSI) processes can be classified into lithography, implantation, and metallization. Metals commonly used in silicon LSI laboratories include TiW, TiN, aluminum and the like. In order to achieve high integration of a large scale integrated circuit, the line width of the wiring must be narrowed, but when the line width of the wiring is narrowed, the wiring resistance becomes large, which interferes with the electrical signal transmission and affects the IC performance. Copper is one of the material candidates that can solve this problem because of its low wiring resistance. Therefore, copper has been in the spotlight as a wiring material for modules and multilayer boards requiring high integration and high speed / high frequency performance. In addition, copper is a material that must be used since it is used as a layer for seeding and solder plating for copper buffer layer plating when forming a solder ball. Wafer track, vacuum chuck, hot plate for photoresist baking, mask aligner for photoresist exposure, microscope, wafer carrier for semiconductor chip fabrication Wafer carriers may cause unintentional metal cross-contamination by using the metal without distinguishing it.

이러한 관점에 비추어 기존의 실리콘 LSI 실험실 공정을 그대로 유지하면서 구리를 포함한 공정을 할 수 있을 뿐만 아니라, 구리 교차오염이 없는 공정이 절실히 요구되어 왔지만, 대부분의 실리콘 LSI공정에서 구리를 배선물질로 사용하지 않는 경우가 많다. 왜냐 하면 구리는 확산이 쉽게 되기 때문에 칩 웨이퍼(chip wafer)에 수 ppm(part per million)정도 교차오염이 되더라도 트랜지스터의 누설전류(leakage current)발생요인으로 작용하여 실리콘 집적회로 성능(IC performance)에 치명적인 영향을 미칠 수 있기 때문이다.In view of this, not only the process including copper can be performed while maintaining the existing silicon LSI lab process, but there is an urgent need for a process without copper cross-contamination, but most silicon LSI processes do not use copper as a wiring material. There are many cases. Because copper is easy to diffuse, even if cross contamination of parts per million (ppm) on the chip wafer acts as a source of leakage current of the transistor, thus affecting the IC performance. This can be fatal.

종래의 솔더 범프(solder bump)형성방법은 구리를 공정할 수 있는 공정 실험실을 실리콘 LSI 실험실외에 독립적으로 보유하면서, 솔더(solder) 도금을 위한 구리 씨드 및 전기도금용 전극을 비아(via)형성을 위한 감광막 코팅 전에 스퍼터링(sputtering)하여 솔더 볼(solder ball)을 형성시켜 왔다[J.D. Mis et al., USA patent No. 5767010]. 그러나 이와 같이 공정하려면 각각의 실험실과 공정장비들을 독립적으로 준비해야 하므로 장비설비, 장비관리 측면에서 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.Conventional solder bump formation method has a via of copper seed and electroplating electrode for solder plating, while independently holding a process laboratory capable of processing copper, outside the silicon LSI lab. Sputtering prior to photoresist coating has resulted in the formation of solder balls [JD Mis et al., USA patent no. 5767010]. However, this process requires a separate preparation of each laboratory and the process equipment, there is a problem that costs a lot in terms of equipment equipment, equipment management.

만약, 구리공정 실험실을 독립적으로 보유하지 않고 실리콘 LSI실험실 장비를 공유하여 사용하는 경우에는, 구리 씨드 및 전기도금용 전극을 솔더 도금을 위한 비아(via)형성 전에 스퍼터링하여 비아형성공정을 하면, 기판 뒷면과 옆면에 구리가 미량존재 할 수 있으므로 비아형성 공정과정에서 공정장비에 구리가 묻어 남을 수 있으므로 그 장비를 사용하는 집적회로 기판은 쉽게 구리 오염이 되기 때문에 실리콘 LSI에서 사용되어지는 열판(hot plate), 마스크 얼라이너(mask aligner), 스퍼터링장비 등은 사용할 수 없는 문제가 있다.If the silicon LSI laboratory equipment is not used independently and the copper process laboratory is shared, the copper seed and electroplating electrodes are sputtered before the via formation for solder plating. Since there may be a small amount of copper on the back and side surfaces, copper may be left on the process equipment during the via forming process, so the integrated circuit board using the equipment is easily contaminated with copper, so the hot plate used in silicon LSI ), Mask aligners, sputtering equipment, etc. cannot be used.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 구리 교차오염(cross-contamination)문제를 새로운 솔더 볼 형성방법을 통하여 해결하고, 저 비용으로 솔더 볼 높이가 60㎛ 이상 되고, 고 밀도/고 균일성을 갖는 플립-칩 상호접합용 볼을 형성하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the present invention solves the copper cross-contamination problem through a new solder ball forming method, the solder ball height 60㎛ at low cost The above object is to form a ball for flip-chip interconnection having high density / high uniformity.

도 1은 수회 코팅방법에 의해 코팅된 두꺼운 감광막(photoresist)에서 형성된 50㎛ 높이와 100㎛ 직경을 갖는 비아 패턴(via pattern)에 대한 전자현미경 사진을 도시한 상태도,1 is a state diagram showing an electron micrograph of a via pattern having a height of 50 μm and a diameter of 100 μm formed from a thick photoresist coated by several coating methods;

도 2는 구리 교차오염문제 해결방법에 의해 형성된 높이 60㎛, 직경 60㎛, 주기 150㎛를 갖는 고 밀도 솔더 볼(solder ball)의 전자현미경 사진을 나타낸 상태도,2 is a state diagram showing an electron micrograph of a high density solder ball having a height of 60 μm, a diameter of 60 μm, and a cycle of 150 μm formed by a copper cross contamination problem solving method;

도 3a 내지 3g는 본 발명의 실시 예에 따른 구리 교차오염문제 해결방법에 의해 형성된 솔더 범프(solder bump)의 제작과정을 도시한 공정도이다,3A to 3G are flowcharts illustrating a manufacturing process of a solder bump formed by a method for solving a copper cross-contamination problem according to an exemplary embodiment of the present invention.

표 1은 고밀도, 고품질의 솔더 범프 형성을 위한 공정 알고리즘이다.Table 1 shows the process algorithms for high density, high quality solder bump formation.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

1 : 칩 기판 2: chip-Al 전극 패드1: chip substrate 2: chip-Al electrode pad

3: 기판 패시베이션 막 4: TiW/Al 도금용 전극3: substrate passivation film 4: electrode for TiW / Al plating

5: 감광막 6: 씨드 층(Cu/Ti under ball metallurgy)5: photosensitive film 6: seed layer (Cu / Ti under ball metallurgy)

7: 솔더 범프7: solder bump

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구리 오염을 방지할 수 있는 고 균일성/고 밀도 솔더 범프 형성방법은 전기도금용 전극을 스퍼터링(sputtering)한 후, 다중코팅 기술로 감광제막 코팅을 하여 비아(via)를 형성한 다음에 솔더(solder) 도금을 위한 구리 씨드(Cu seed)를 스퍼터링하여 솔더 볼(solder ball)을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법이 제공된다.High uniformity / high density solder bump forming method for preventing copper contamination according to the present invention for achieving the above object is by sputtering the electrode for electroplating, and then a photosensitive film coating by a multi-coating technology A method of forming a solder bump is provided, wherein a solder ball is formed by sputtering a copper seed for solder plating after forming a via.

바람직하게, 상기 감광제막 표면 위의 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드가 비아(via)와 상기 감광제막 표면의 저항 차이를 이용하여 상기 감광제막 표면 위의 구리 씨드를 상기 구리 도금 중에 선택적으로 에칭(self-etching)하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법이 제공된다.Preferably, the copper / titanium (Cu / Ti) seeds on the surface of the photoresist film selectively etch the copper seeds on the surface of the photoresist film during the copper plating using a difference in resistance between vias and the surface of the photoresist film. A method for forming solder bumps is provided, characterized by self-etching.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 구리 오염을 방지할 수 있는 고 밀도/고 균일성 솔더 범프 형성방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail a high density / high uniform solder bump forming method that can prevent copper contamination according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따라 수회 코팅방법에 의해 코팅된 두꺼운 감광막(photoresist, PR)에서 형성된 50㎛ 높이와 100㎛ 직경을 갖는 비아 패턴(via pattern)에 대한 전자현미경 사진을 도시한 상태도, 도 2는 구리 교차오염문제 해결방법에 의해 형성된 높이 60㎛, 직경 60㎛, 주기 150㎛를 갖는 고 밀도 솔더 볼의 전자현미경 사진을 나타낸 상태도이다.1 is a state diagram showing an electron micrograph of a via pattern having a height of 50 μm and a diameter of 100 μm formed from a thick photoresist (PR) coated by several coating methods according to the present invention; 2 is a state diagram showing an electron micrograph of a high density solder ball having a height of 60 μm, a diameter of 60 μm, and a cycle of 150 μm formed by a copper cross contamination problem solving method.

높은 솔더 볼을 얻기 위해서는 50㎛ - 70㎛ 두께의 감광막을 얻어야 하는데, 상기 두께의 감광제를 얻기 위해서는 감광제를 수회 코팅함으로서 가능하다. 균일하고 고 밀도의 솔더 볼(solder ball)을 얻기 위해서는 전극접점 확보와 액 순환의 균일성 확보, 리플이 없는 정류기 사용 등 장비적인 측면이 무엇 보다 중요하지만, 솔더 도금을 할 때에도 각별히 주의해야 한다. 특히 비아 형성 후에 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드를 스퍼터링하기 때문에 감광제막 표면 위에는 구리 및 솔더가 도금되지 않도록 하기 위하여 상기 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드를 얇게 스퍼터링할 필요가 있다.In order to obtain a high solder ball, a photosensitive film having a thickness of 50 µm-70 µm must be obtained. In order to obtain a photosensitive agent having the thickness, the photosensitive agent can be coated several times. In order to obtain a uniform and dense solder ball, the equipment aspects such as securing electrode contacts, uniformity of liquid circulation, and the use of a ripple-free rectifier are important, but special care should be taken when soldering. In particular, since copper / titanium (Cu / Ti) seeds are sputtered after via formation, it is necessary to thinly sputter the copper / titanium (Cu / Ti) seeds so as not to plate copper and solder on the photoresist film surface.

솔더를 전기도금하기 전에 얇게 구리도금을 하면 상기 감광제막(5) 표면 위의 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드는 비아(via)와 상기 감광제막 표면의 저항 차이 때문에 상기 감광제막 표면 위의 구리 씨드를 구리 도금 중에 선택적으로 에칭(self-etching)할 수 있다. 따라서 구리를 적절하게 도금한 후, 구리/티타늄 층(6)을 에칭하고, 연속하여 구리와 솔더(7)를 도금하면 실리콘 LSI 공정에서 구리 오염문제를 해결할 수 있고, 저 비용으로 범프 높이가 높고, 고 밀도의 솔더 볼을 형성할 수 있다.If the copper is thinly plated before the electroplating of the solder, the copper / titanium (Cu / Ti) seeds on the surface of the photoresist film 5 may be deposited on the surface of the photoresist film due to the difference in resistance between the vias and the surface of the photoresist film. The seeds can be selectively etched during copper plating. Therefore, after proper plating of copper, etching the copper / titanium layer (6) and subsequently plating copper and solder (7) can solve the copper contamination problem in the silicon LSI process, and the bump height is high at low cost. It is possible to form solder balls of high density.

도 2는 이와 같은 공정으로 만들어진 상기 고 밀도의 솔더 볼의 형상을 도시한 상태도로서, 좌측도면은 평면도이고, 우측도면은 고 분해능으로 촬영한 측면도이다. 고 밀도/고 균일성의 상기 솔더 볼 형성 공정순서 및 형성방법은 다음 실시예와 같다.Figure 2 is a state diagram showing the shape of the high-density solder ball made by such a process, the left side is a plan view, the right side is a side view taken with high resolution. The solder ball forming process sequence and forming method of high density / high uniformity are as follows.

[실시예 1]Example 1

도 3a 내지 도 3g는 구리 교차오염문제 해결방법에 의해 형성된 솔더 범프(solder bump)의 제작 공정도이다. 도 3a 및 3b는 도금용 전극 스퍼터링 및 감광막 코팅 공정으로서, 상기 도면들은 실리콘 LSI 실험실에서 LSI 칩 패드(chip pad, 2) 형성 및 다이 패시베이션(die passivation, 3)된 실리콘 기판(1) 위에 TiW(2200Å)/Al(4000Å) 도금용 전극(4)을 스퍼터링(sputtering)한 후, 50㎛ - 70㎛ 두께의 감광제막(5)을 얻기 위하여 AZ4000 시리즈 감광제(photoresist)를 1000rpm에서 수 차례 코팅한 것을 도시하고 있다. 낮은 회전속도(low spin speed)에서 상기 감광제막(5)을 코팅하면 웨이퍼 에지(wafer edge) 부분에서 코팅된 감광제막(5)이 두꺼워져 마스크 얼라이너(mask aligner)에서 마스크를 강하게 누를 때(hard contact) 웨이퍼가 불균일하게 힘을 받는 것을 방지하기 위하여 감광제막(5) 코팅 후, 감광제막(5) 에지(edge) 부분을 제거해 주었다. 감광제막(5) 베이킹(baking)은 재코팅시 감광제막(5)이 벗겨지는 것을 방지하기 위하여 감광제막(5)을 코팅할 때마다 110℃ 에서 3분간 수행되었다.3A to 3G are manufacturing process diagrams of solder bumps formed by the copper cross-contamination problem solving method. 3A and 3B show an electrode sputtering and photoresist coating process for plating, wherein the figures show TiW (TiW) on a silicon substrate 1 formed and die passivated by an LSI chip pad 2 in a silicon LSI laboratory. After sputtering the 2200 kPa) / Al (4000 kPa) plating electrode 4, the AZ4000 series photoresist was coated several times at 1000 rpm to obtain a photoresist film 5 having a thickness of 50 µm to 70 µm. It is shown. Coating the photoresist film 5 at a low spin speed causes the coated photoresist film 5 to be thickened at the wafer edge so that the mask is strongly pressed against the mask aligner ( hard contact) After the photoresist film 5 was coated to prevent the wafer from being unevenly applied, the edge portion of the photoresist film 5 was removed. Baking of the photoresist film 5 was performed at 110 ° C. for 3 minutes every time the photoresist film 5 was coated to prevent the photoresist film 5 from peeling off during recoating.

[실시예 2]Example 2

도 3c는 접촉 얼라이너(contact aligner)에 의한 비아 형성공정으로서, 본 공정은 강한 빛을 순간적으로 노광함으로서 발생할 수 있는 감광제막(5)의 변형을 막기 위하여 상기 접촉 얼라이너(contact aligner)를 사용했으며 감광제막(5) 현상시간을 단축시키기 위하여 충분한 빛을 노광시켜 주었고, 노광(exposure)시간이 길기 때문에 순간적으로 마스크 얼라이너(mask aligner)가 진동에 영향을 받는 것을방지하고, 빛이 마스크에서 회절되는 것을 최소화하기 위하여 중(경) 접촉(hard contact)방법을 사용하였다.FIG. 3C shows a via forming process using a contact aligner, which uses the contact aligner to prevent deformation of the photoresist film 5 which may be generated by instantaneous exposure of strong light. Sufficient light is exposed to shorten the development time of the photoresist film 5, and because the exposure time is long, the mask aligner is momentarily prevented from being affected by vibration, and light is emitted from the mask. The hard contact method was used to minimize diffraction.

[실시예 3]Example 3

감광제막(5) 현상은 되도록 짧은 시간에 하기 위하여 약한 전력(power)의 초음파를 사용하였고, 비아(via) 수직각도는 85°이상을 얻을 수 있었다(도 1 참조). 비아(via) 형성상태와 현상시간은 초음파를 쓰지 않았을 경우보다 상당히 개선되었다.In order to develop the photoresist film 5 in a short time, ultrasonic power of weak power was used, and a vertical angle of the via was obtained by 85 ° or more (see FIG. 1). Via formation and development time were significantly improved compared to without the use of ultrasound.

[실시예 4]Example 4

도 3d는 구리/티타늄(Cu/Ti) 스퍼터링 공정으로서, 본 공정은 솔더 범프를 형성시키기 위하여 시험 패턴(test pattern)으로 크기가 40, 60, 80, 100㎛인 상기 비아(via)를 실리콘 LSI 실험실에서 형성한 후, 실리콘 LSI 실험실 밖에서(fab-out) 얇은 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드(6)를 스퍼터링하였다.FIG. 3D shows a copper / titanium (Cu / Ti) sputtering process, in which a silicon LSI is used to form the vias of 40, 60, 80, and 100 μm in a test pattern to form solder bumps. After formation in the laboratory, thin copper / titanium (Cu / Ti) seeds 6 were fab-outed out of the silicon LSI lab.

전기도금을 위한 전극접점 확보와 상기 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드(6) 층이 감광제막(5) 표면 위에서 도통 효율을 최소화하기 위하여 웨이퍼 테두리 부분을 분리하여 상기 감광제막(5) 표면 위에서 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드(6)의 전극으로서의 역할을 최소화시켜, 상기 비아(via)와 상기 감광막 표면과의 도금속도 차를 확보하였다. 따라서 이러한 도금속도의 차를 이용하여 상기 감광제막(5) 표면의 구리 씨드(6) 층은 도금 중에 에칭되게 함으로서 상기 비아(via)에만 구리가 선택적으로도금(선택적 도금방법)되도록 하였다. 이 선택적 도금방법 본 발명에서 처음 고안되었다.In order to secure electrode contacts for electroplating and the copper / titanium (Cu / Ti) seed layer 6 to minimize conduction efficiency on the surface of the photoresist film 5, the wafer edge is separated so as to be on the surface of the photoresist film 5. The role of the electrode of the copper / titanium (Cu / Ti) seed 6 was minimized to secure the plating rate difference between the via and the surface of the photosensitive film. Therefore, by using this difference in plating speed, the copper seed 6 layer on the surface of the photoresist film 5 was etched during plating so that copper was selectively plated (selective plating method) only on the vias. This selective plating method was first devised in the present invention.

[실시예 5]Example 5

도 3e 내지 도 3f는 솔더 범프 도금 및 감광막 및 전극에칭 공정으로서, 본 공정들은 상기 솔더를 도금할 때 감광제막(5) 표면에 남아 있는 구리/티타늄 층(6)에 의해 발생 될 수 있는 전류 손실과 상기 감광제막(5) 표면 위에 솔더 석출(7)을 막기 위하여 구리 버퍼(buffer)를 도금한 후에, FA:FB:DI 용액에 웨이퍼를 살짝 담근 후, 버퍼 불화수소(HF) 용액에 구리/티타늄 층(6)을 완전히 에칭하였다. 상기 구리/티타늄 층(6)을 에칭하는 동안 구리가 산화될 수 있기 때문에 구리 도금 표면의 산화막을 제거시켜주기 위하여 유기산 용액에서 세정을 한 후에 조성비 6:4인 솔더 도금(7)을 낮은 전류밀도에서 높은 전류 밀도로 서서히 높여줌으로서 균일한 조직의 솔더 도금(7)이 되도록 하였다. 또한, 높은 범프를 형성시키기 위하여 상기 비아 높이보다 높게 상기 솔더 도금(over-plating, 7)하였다. 상기와 같은 공정을 통하여 도 2와 같이 솔더 볼 직경이 40㎛, 볼 피치(ball pitch)가 100㎛인 고 밀도의 솔더 볼도 어렵지 않게 형성시킬 수 있었다.3E-3F are solder bump plating and photoresist and electrode etch processes, which are current losses that may be caused by the copper / titanium layer 6 remaining on the surface of the photoresist film 5 when plating the solder. After plating a copper buffer to prevent solder precipitation (7) on the surface of the photoresist film (5), after slightly immersing the wafer in a FA: FB: DI solution, copper / buffer in a buffered hydrogen fluoride (HF) solution The titanium layer 6 was completely etched. Since copper may be oxidized during etching of the copper / titanium layer 6, the solder plating 7 having a composition ratio of 6: 4 after cleaning in an organic acid solution to remove the oxide film on the copper plating surface has a low current density. By gradually increasing to a high current density at to obtain a uniform plating of the solder (7). In addition, the solder was over-plated 7 above the via height to form a high bump. Through the above-described process, as shown in FIG. 2, a high density solder ball having a solder ball diameter of 40 μm and a ball pitch of 100 μm could be easily formed.

상기 솔더(7)가 도금된 웨이퍼를 아세톤으로 상기 감광제막(5)을 벗겨낸 후에 TiW/Al 전극(4)을 에칭해 주었다(도 3f).The TiW / Al electrode 4 was etched after peeling off the photoresist film 5 with acetone from the wafer on which the solder 7 was plated (FIG. 3F).

[실시예 6]Example 6

도 3g는 상기 솔더 범프 재형성 공정으로서, 본 공정은 상기 솔더(7)가 도금된 웨이퍼를 공 모양의 솔더 볼로 형성시켜주기 위하여 질소 분위기에서 리플로우(reflow) 하였다.FIG. 3G illustrates the solder bump reforming process. In this process, the solder 7 is reflowed in a nitrogen atmosphere to form a ball-shaped solder ball.

표 1은 상기 도 3a 내지 3g의 고밀도, 고품질의 솔더 범프 형성을 위한 공정 알고리즘으로서, 실리콘 LSI실험실에서의 공정과 실리콘 LSI실험실을 fab.-out하여 하는 공정을 쉽게 이해할 수 있도록 하였다.Table 1 is a process algorithm for the formation of high density, high quality solder bumps of FIGS. 3A to 3G, and the process in the silicon LSI laboratory and the fab.-out of the silicon LSI laboratory can be easily understood.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술 사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로 이 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.

상기한 바와 같이 구리 오염에 의해 칩 웨이퍼(chip wafer)에 수 ppm 정도가 오염되더라도 트랜지스터의 누설전류(leakage current)발생 요인으로 작용하여 실리콘 집적회로 성능(IC performance)에 치명적인 영향을 줄 수 있는 것을 본 발명을 통하여 해결 할 수 있고, 기존장비를 최대한 활용할 수 있도록 함으로서 저설비 투자로 볼(ball) 높이가 높고, 고밀도의 솔더 볼(solder ball)을 형성할 수 있어 생산비용을 크게 줄일 수 있다.As described above, even if several ppm are contaminated on the chip wafer due to copper contamination, it may act as a source of leakage current of the transistor, which may have a fatal effect on the IC performance. The present invention can be solved, and by making the most of the existing equipment, the ball height is high due to low facility investment, and a high density solder ball can be formed, thereby greatly reducing the production cost.

Claims (10)

솔더범프 형성방법에 있어서,In the solder bump forming method, 고집적회로 칩 기판 상에 전기도금용 전극을 스퍼터링하는 제1 단계;A first step of sputtering an electrode for electroplating on a highly integrated circuit chip substrate; 상기 전극도금용 전극 상에서 감광제를 수회 코팅하여 두께가 50㎛ 내지 70㎛ 두께의 감광제막을 형성하는 제2 단계;A second step of forming a photoresist film having a thickness of 50 μm to 70 μm by coating a photosensitive agent on the electrode plating electrode several times; 상기 감광제막 상에서 접촉 얼라이너를 이용하여 중접촉(hard contact) 방식으로 노광함으로써 상기 감광제막과 상기 전기도금용 전극을 관통하는 비아를 형성하는 제3 단계;A third step of forming a via penetrating the photoresist film and the electroplating electrode by exposing the photoresist film in a hard contact manner using a contact aligner on the photoresist film; 솔더 도금을 위한 구리/티타늄 씨드를 상기 감광제막 상에 스퍼터링하는 제4 단계;A fourth step of sputtering copper / titanium seeds for solder plating onto the photoresist film; 상기 비아와 상기 감광제막과의 도금 속도차를 이용한 선택적 도금 방법으로 상기 구리/티타늄 씨드에 구리도금을 한 후, 상기 비아에 솔더 도금을 하여 솔더 범프를 형성하는 제5 단계;A fifth step of forming a solder bump by soldering the copper / titanium seed by a selective plating method using a plating speed difference between the via and the photoresist film, and then soldering the via; 상기 감광제막을 제거한 후 상기 솔더 범프간의 도통을 방지되도록 상기 전기도금용 전극을 에칭하는 제6 단계; 및A sixth step of etching the electroplating electrode to prevent conduction between the solder bumps after removing the photoresist film; And 상기 솔더 범프를 리플로우하여 솔더볼을 형성하는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더범프 형성방법.And forming a solder ball by reflowing the solder bumps. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제4 단계는 감광제막 표면 위에 상기 구리 및 솔더가 도금되지 않도록 하기 위하여 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드를 얇게 스퍼터링하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법.And the fourth step is to sputter a thin copper / titanium (Cu / Ti) seed in order to prevent the copper and solder from being plated on the surface of the photoresist film. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제5 단계는 상기 감광제막 표면 위의 구리/티타늄(Cu/Ti) 씨드가 비아(via)와 상기 감광제막 표면의 저항 차이를 이용하여 상기 감광제막 표면 위의 구리 씨드를 상기 구리 도금 중에 선택적으로 에칭(self-etching)하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법.In the fifth step, the copper / titanium (Cu / Ti) seeds on the surface of the photoresist film may be selectively selected during the copper plating on the copper seeds on the surface of the photoresist film by using a difference in resistance between vias and the surface of the photoresist film. Solder bump forming method characterized in that the etching (self-etching). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 단계는 상기 50㎛-70㎛ 두께의 감광제막을 얻기 위하여 상기 감광제막을 다중코팅 기술로 코팅하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법.The second step is a solder bump forming method, characterized in that to coat the photoresist film by a multi-coating technique to obtain a photoresist film of 50㎛-70㎛ thickness. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제4 단계 이후에, 상기 구리/티타늄 씨드에 의해 발생 될 수 있는 전류 손실과 상기 감광제막 표면 위에 솔더가 석출되는 것을 방지하기 위하여 구리 버퍼(buffer)를 도금한 후에 상기 구리/티타늄 층을 완전히 에칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법.After the fourth step, the copper / titanium layer is completely covered after plating a copper buffer to prevent current loss that may be caused by the copper / titanium seed and deposition of solder on the photoresist film surface. Solder bump forming method further comprising the step of etching. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제5 단계는 솔더 도금을 낮은 전류밀도에서 높은 전류밀도로 서서히 높여줌으로서 균일한 조직의 상기 솔더 도금이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법.The fifth step is a solder bump forming method, characterized in that to gradually increase the solder plating from a low current density to a high current density to form the solder plating of a uniform structure. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제5 단계는 높은 상기 솔더 범프를 형성시키기 위하여 상기 비아 높이보다 높게 상기 솔더 도금을 하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프 형성방법.The fifth step is a solder bump forming method, characterized in that the solder plating to be higher than the via height to form the high solder bump. 삭제delete
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