KR100587296B1 - Wire Bonding Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 와이어 본딩 방법에 관한 것으로, SPM(Scanning Probe Microscope)을 통해 측정한 시료의 표면 요철 정보를 기반으로 와이어 본딩을 실시하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a wire bonding method, characterized in that wire bonding is performed based on surface irregularities information of a sample measured by a scanning probe microscope (SPM).
따라서, 광학 현미경이 갖는 위치 공차(Image Resolution)에 따른 한계를 극복하고 나노 스케일의 와이어 본딩 또는 나노 스케일의 정밀 본딩을 제작할 수 있는 효과가 있다. Therefore, it is possible to overcome the limitations due to the positional tolerance of the optical microscope and to manufacture nanoscale wire bonding or nanoscale precision bonding.
와이어(wire), 본딩(bonding), 나노(nano)Wire, bonding, nano
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래의 신호 접속 방식 나타낸 위한 도면1a to 1c is a view for showing a conventional signal connection method
도 2는 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법을 나타낸 플로우차트2 is a flowchart illustrating a wire bonding method according to the present invention.
도 3은 SPM 스캔 과정을 나타낸 도면3 is a diagram illustrating an SPM scanning process
본 발명은 와이어 본딩(Wire Bonding)에 관한 것으로 특히, 고집적화되고 미세화된 3차원 구조에서 신호 및 전기적 접속 형성을 위한 와이어 본딩 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wire bonding, and more particularly to a method of forming wire bonding for the formation of signals and electrical connections in highly integrated and refined three-dimensional structures.
이하, 첨부됨 도면을 참조하여 종래 기술을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 신호 접속 방식 나타낸 위한 도면이다.1A to 1C are diagrams for illustrating a conventional signal connection method.
기존에는 미세 구조물간 신호 접속 및 전기적 접속을 위하여 다음의 방법들을 사용하고 있다.Conventionally, the following methods are used for signal and electrical connections between microstructures.
첫째는, 도 1a에 도시된 브릿지(Bridge) 기술로 에칭(Etching)법을 이용하여 구조물간 브릿지(Bridge)를 형성하는 것이다.First, an inter-structure bridge is formed by using an etching method using the bridge technique illustrated in FIG. 1A.
그러나, 이 방법은 구조물들이 복잡한 3차원 형상이거나 대상물간 위치에 따 라 접속 형성이 어렵거나 불가능한 단점이 있다.However, this method has the disadvantage that the structures are complicated three-dimensional shapes or difficult to form a connection depending on the position between the objects.
둘째는, 도 1b에 도시된 숄더 볼 접착(Solder Ball Attach) 기술로 반도체 패키지(Package)에서 많이 사용되는 방식이며 전달 경로가 짧아 시그널 딜레이(Signal delay)면에서는 유리하다.Second, the shoulder ball attach technique shown in FIG. 1B is a method widely used in semiconductor packages, and a short transmission path is advantageous in terms of signal delay.
하지만, 수직 방향 이외의 3차원적 연결을 불가능하고, 접속의 크기가 수십~수백 마이크론(Micron)에 불과하여 나노(nano) 단위의 송형 구조물의 접속에는 적합하지 않다.However, three-dimensional connection other than the vertical direction is impossible, and the size of the connection is only a few tens to hundreds of microns, so it is not suitable for the connection of a nano-structured structure.
셋째는, 도 1c에 도시된 와이어 본딩 기술로 광학 현미경을 이용한 영상 인식(Vision Sensing) 방식에 의해 기준 마크(fiducial mark)를 인식하고 이 기준 마크를 기반으로 와이어 본딩을 형성하는 것이다.Third, a fiducial mark is recognized by a vision sensing method using an optical microscope using the wire bonding technique illustrated in FIG. 1C, and a wire bonding is formed based on the fiducial mark.
그러나, 광학 현미경이 갖는 위치 공차(Image Resolution)가 수 마이크론(Micron)에 불과하므로 와이어 본딩 위치의 정확성 및 재현성에 한계가 있다.However, since the image resolution of the optical microscope is only a few microns, there is a limit in the accuracy and reproducibility of the wire bonding position.
따라서, 상기한 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.Therefore, the above conventional technology has the following problems.
첫째, 광학 현미경이 갖는 위치 공차(Image Resolution)가 최대 수 마이크론에 불과하여 위치 정확성 및 재현성에 한계가 있다.First, the positional resolution (Image Resolution) of the optical microscope is only a few microns maximum, there is a limit in position accuracy and reproducibility.
둘째, 광학 현미경을 이용하는 경우 대상물의 x, y축 좌표만을 인식할 수 있고 z축 좌표는 정확히 인식하지 못하는데 이로 인해 와이어 본딩을 위해 가하는 힘을 조절하기 어려워 대상물이 깨지거나 변형되는 불량이 유발되게 된다. Second, when using an optical microscope, only the x- and y-axis coordinates of the object can be recognized and the z-axis coordinates are not accurately recognized, which makes it difficult to control the force applied for wire bonding, which causes the object to be broken or deformed. .
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로 나노 스케일의 미세한 접속을 제작하기 위한 와이어 본딩 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method of forming a wire bond for fabricating nanoscale fine connections.
본 발명의 다른 목적은 3차원의 와이어 본딩이 가능하도록 하여 공간 집약도를 향상시키는데 있다.Another object of the present invention is to improve space density by enabling wire bonding in three dimensions.
본 발명의 일 특징에 따른 와이어 본딩 형성 방법은 SPM(Scanning Probe Microscope)을 통해 측정한 시료의 표면 요철 정보를 기반으로 와이어 본딩을 실시하는 것을 특징으로 한다.The wire bonding forming method according to an aspect of the present invention is characterized in that wire bonding is performed based on surface irregularities information of a sample measured through a scanning probe microscope.
본 발명의 다른 특징에 따른 와이어 본딩 형성 방법은 광학 현미경을 이용하여 와이어 본딩을 실시할 위치를 선정하는 단계와, SPM을 이용하여 상기 선정된 위치의 표면 요철 정보를 구하는 단계와, 상기 표면 요철 정보를 기반으로 와이어 본딩할 지점을 지정하는 단계와, 상기 지정된 지점에 와이어 본딩을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a wire bonding method including selecting a position to perform wire bonding using an optical microscope, obtaining surface uneven information at the selected position by using an SPM, and providing the surface uneven information Designating a point to be wire bonded based on the step, and forming a wire bonding at the designated point.
바람직하게, 상기 와이어 본딩을 실시할 위치를 선정하는 단계는 상기 광학 현미경으로 인식 가능한 최소 사이즈 단위로 와이어 본딩을 실시할 위치를 선정하는 단계임을 특징으로 한다.Preferably, the step of selecting the position for the wire bonding is characterized in that the step of selecting the position to perform the wire bonding in units of the minimum size recognizable by the optical microscope.
바람직하게, 상기 와이어 본딩할 지점을 지정하는 단계는 사용자가 수동으로 와이어 본딩할 지점을 지정하는 단계임을 특징으로 한다.Preferably, the step of designating the point to be wire bonded is characterized in that the user manually specifies the point to be wire bonded.
바람직하게, 상기 와이어 본딩할 지점을 지정하는 단계는 CAM 데이터와 연계-비교하여 자동으로 와이어 본딩할 지점을 지정하는 단계임을 특징으로 한다.Preferably, the step of specifying the point to be wire bonded is characterized in that the step of automatically specifying the point to be wire-bonded in comparison with the CAM data.
바람직하게, 상기 와이어 본딩은 아크 본딩(arc-pressure bonding), 나노 스케일 솔더 파우더를 이용한 솔더 본딩(solder reflow bonding), 소재간 원자 확산을 이용한 디퓨젼 본딩(diffusion bonding)인 것을 특징으로 한다.Preferably, the wire bonding is arc-bonding, solder reflow bonding using nanoscale solder powder, or diffusion bonding using atomic diffusion between materials.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명하기 전에 본 발명에서 이용되는 주사형 프로브 현미경(Scanning Probe Microscope : SPM)에 대해 살펴보면 다음과 같다.Before describing the present invention, a scanning probe microscope (SPM) used in the present invention will be described.
SPM은 나노 스케일(nano scale)로 시료의 표면을 분석 및 평가할 수 있는 현미경으로, 크게 2가지로 구별된다.SPM is a microscope that can analyze and evaluate the surface of a sample on a nano scale, and is classified into two types.
하나는 도전성을 갖는 시료 표면과 금속의 침(이하, 탐침이라 한다) 사이에 흐르는 터널 전류를 계측해서 2차원면내를 조작하므로써 시료 표면의 정보를 3차원으로 표시하는 STM(Scanning Tunneling Microscope)이다. One is an STM (Scanning Tunneling Microscope) which displays information on the sample surface in three dimensions by measuring the tunnel current flowing between the conductive sample surface and a metal needle (hereinafter, referred to as a probe) and manipulating a two-dimensional surface.
그리고, 다른 하나는 탐침 선단부와 시료 표면 사이에 작용하는 원자 사이의 힘을 미소한 판 스프링의 변위로부터 측정하고 2차원면 내를 조작함으로써 시료 표면의 요철 정보를 3차원적으로 표시하는 AFM(Atomic Force Microscope)이다.The other is AFM (Atomic), which measures uneven information on the surface of the sample three-dimensionally by measuring the force between atoms acting between the tip of the probe and the surface of the sample from the displacement of the small leaf spring and manipulating the two-dimensional surface. Force Microscope).
상기 AFM은 STM과 달리 절연 재료의 평가도 가능하고 원리적으로는 시료에 대한 제한이 없다.Unlike the STM, the AFM can evaluate the insulating material and in principle, there is no limitation on the sample.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 본딩 방법을 나타낸 플로우차트이고, 3은 SPM 스캔을 설명하기 위한 도면이다.2 is a flowchart illustrating a wire bonding method according to the present invention, and 3 is a diagram for explaining an SPM scan.
도 2에 나타난 바와 같이, 와이어 본딩을 위해서는 우선 SPM에 부착된 광학 현미경을 이용하여 와이어 본딩을 실시할 위치를 선정한다(도 3의 좌측 사진 참조)(S301).As shown in FIG. 2, for wire bonding, a position for wire bonding is first selected using an optical microscope attached to the SPM (see the left photograph of FIG. 3) (S301).
이때, 상기 선정된 위치가 작을수록 SPM 스캔 시간(Scan time)이 줄어들고 피조(Piezo)에 의해 해당 위치로 정확히 되돌아 올 수 있는 재현성이 증가되므로 가능한 작게 위치를 선정하여 수~ 수십 마이크론 이내가 되도록 한다.At this time, as the selected position is smaller, the SPM scan time decreases and the reproducibility of returning to the corresponding position accurately by Piezo increases, so select a position as small as possible to be within a few to several tens of microns. .
이어, 도 3에 도시된 바와 같이 SPM을 적용하여 해당 영역에 대한 x. y, z축의 위치정보로 구성된 영상 및 수치 정보를 구한다(S302).Then, as shown in Figure 3 by applying the SPM x. The video and numerical information including the position information of the y and z axes are obtained (S302).
그리고, 이 영상 및 수치 정보를 기반으로 와이어 본딩(Wire Bonding)할 두 지점을 지정한다(S303).Then, two points to be wire bonded are designated based on the image and the numerical information (S303).
이때, 사용자에 의해 수동(Manual)으로 와이어 본딩(Wire Bonding)할 지점을 지정하거나, CMA 데이터와 연계-비교하여 자동(Automatic)으로 와이어 본딩할 위치를 인식할 수도 있다.In this case, the user may designate a point to be wire bonded manually, or may recognize the position to be automatically bonded by linking with the CMA data.
마지막으로, 상기 SPM에 부착된 특수 제작된 팁(Tip)을 이용하여 수십~수백 나노의 위치 정밀도로 상기 두 지점에 와이어 본딩을 실시하여(S304) 본 발명의 실시예에 따른 와이어 본딩을 완료한다.Finally, wire bonding is performed to the two points with a positional precision of tens to hundreds of nanometers using a specially manufactured tip attached to the SPM (S304) to complete wire bonding according to an embodiment of the present invention. .
여기서, 상기 와이어 본딩에는 아크 본딩(arc-pressure bonding), 나노 스케일 솔더 파우더를 이용한 솔더 본딩(solder reflow bonding), 소재간 원자 확산을 이용한 디퓨젼 본딩(diffusion bonding) 등이 있다.The wire bonding may include arc-pressure bonding, solder reflow bonding using nanoscale solder powder, diffusion bonding using atomic diffusion between materials, and the like.
상기와 같은 본 발명의 와이어 본딩은 다음과 같은 효과가 있다.The wire bonding of the present invention as described above has the following effects.
첫째, 광학 현미경이 갖는 위치 공차(Image Resolution)에 따른 한계를 극복하고 나노 스케일의 와이어 본딩을 제작할 수 있으므로 와이어 본딩 위치의 정확성 및 재현성을 나노 스케일로 향상시킬 수 있다. First, nanoscale wire bonding can be fabricated by overcoming limitations due to positional resolution of the optical microscope and improving the accuracy and reproducibility of the wire bonding position to nanoscale.
둘째, x, y축 좌표뿐만 아니라 z축 좌표도 정확히 인식할 수 있어 대상의 높이를 정확히 산출할 수 있다. 따라서, 와이어 본딩시 작업에 필요한 최소한의 힘을 가하기 때문에 대상물의 깨어짐이나 변형 등을 방지할 수 있다.Secondly, not only the x and y axis coordinates but also the z axis coordinates can be accurately recognized, so that the height of the target can be accurately calculated. Therefore, since the minimum force required for the work at the time of wire bonding is applied, the cracking or deformation of the object can be prevented.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구범위에 의해서 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the examples, but should be defined by the claims.
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- 2003-03-11 KR KR1020030015110A patent/KR100587296B1/en not_active IP Right Cessation
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