KR100746824B1 - 반도체 소자의 패드 구조 및 그 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 반도체 기판 상에 형성된 다수의 금속층들, 금속층들 사이를 절연하는 층간 절연층들, 층간 절연층들을 관통하여 금속층들을 전기적으로 연결시키는 비아들 및 금속층들의 최상층 금속층 표면에 형성된 관통홀을 포함하는 반도체 소자의 패드 구조를 제시한다.
패드, 프로브 밀림, 관통홀
Description
도 1 및 도 2는 각각 종래의 반도체 소자의 패드 구조 및 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 패드 구조 및 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 후속 공정에 유리한 구조의 패드(pad) 구조 및 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 패드는 칩을 외부와 전기적으로 연결시키는 와이어 본딩(wire bonding) 또는 범프(bump) 등에 연결되는 본딩 패드(bonding pad)로 형성되게 된다. 이러한 패드에는 또한 칩의 테스트(test) 시 프로브(probe)가 접점되고 있다.
도 1 및 도 2는 각각 종래의 반도체 소자의 패드 구조 및 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 패드 구조는 삼층의 금속층들(11, 13, 15) 및 비아들(21, 25)을 포함하여 구성되고 있다.
구체적으로, 반도체 기판(30) 상에 하부 절연층(31) 상에 제1금속층(11)이 사각 패턴으로 형성되고, 제1층간 절연층(33)이 형성된다. 제1층간 절연층(33)을 관통하는 제1비아(21)들이 상호 간에 이격되어 다수 개가 형성되고, 제2금속층(13)이 사각 패턴으로 제1금속층(11)의 사각 패턴에 대해 90도 틀어지게 형성되고, 제2층간 절연층(35)이 형성된다. 제2층간 절연층(35)을 관통하는 제2비아(25)들이 제1비아(21)에 중첩되지 않는 위치에 상호 이격되어 다수 개가 형성되고, 제3금속층(15)이 사각 패턴으로 제2금속층(13)의 사각 패턴에 대해 90도 틀어지게 형성되고 있다.
그런데, 이러한 종래의 패드 구조 및 형성 방법은 금속층들(11, 13, 15) 사이에 층간 절연층들(33, 35)이 겹쳐지지 않는 부분이 생기게 되어, 평탄화 공정이 불안정할 경우 제품 제조 시에 포토레지스트(photoresist)나 폴리머(polymer) 등이 이 부분에 이상 발생으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 패드 구조에 이물질의 잔류 발생이나 색 차이가 발생되어 패드 불량 현상을 유발할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 패드 공정 시 공정 불량을 방지할 수 있고 후속 패키지(package) 가공 공정에 유리한 특성을 가지는 반도체 소자의 새로운 패드 구조 및 형성 방법을 제시하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 위한 본 발명의 일 실시예는, 반도체 기판 상에 형성된 다수의 금속층들; 상기 금속층들 사이를 절연하는 층간 절연층들; 상기 층간 절연층들을 관통하여 상기 금속층들을 전기적으로 연결시키는 비아들; 및 상기 금속층들의 최상층 금속층 표면에 형성된 관통홀을 포함하는 반도체 소자의 패드 구조를 제시한다.
상기 금속층들은 상호 간에 대등한 사각 패턴들로 형성되되 상호 간에 틀어지지 않고 정렬된 것일 수 있다.
상기 최상층 금속층을 노출하는 영역을 가지는 패시베이션층을 더 포함하되 상기 패시베이션층의 잔류 부분이 상기 관통홀 내에 잔류하되 상기 최상층 금속층의 표면을 노출하게 잔류하는 것일 수 있다.
상기의 기술적 과제를 위한 본 발명의 다른 일 실시예는, 반도체 기판 상에 다수의 금속층들, 상기 금속층들 사이를 절연하는 층간 절연층들 및 상기 층간 절연층들을 관통하여 상기 금속층들을 전기적으로 연결시키는 비아들의 패드 구조를 형성하는 단계; 및 상기 금속층들의 최상층 금속층 표면에 관통홀을 형성하는 반도체 소자의 패드 구조 형성 방법을 제시한다.
상기 최상층 금속층을 노출하는 영역을 가지는 패시베이션층을 형성하는 단계 및 상기 패시베이션층의 잔류 부분이 상기 관통홀 내에 잔류하되 상기 최상층 금속층의 표면이 노출되게 상기 잔류 부분을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 패드 공정 시 공정 불량을 방지할 수 있고 후속 패키지(package) 가공 공정에 유리한 특성을 가지는 반도체 소자의 새로운 패드 구조 및 형성 방법을 제시할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 패드 구조 및 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 패드 구조는, 반도체 기판(300) 상의 하부 절연층(310) 상에 형성된 다수의 금속층들(110, 130, 150), 금속층들(110, 130, 150) 사이를 절연하는 층간 절연층들(330, 350), 층간 절연층들(330, 350을 관통하여 금속층들을 전기적으로 연결시키는 비아들(210, 230)을 포함하여 구성되고, 이때, 금속층들(110, 130, 150)의 최상층 금속층(150) 표면에 형성된 관통홀(151))들을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1금속층(110)은 사각 패턴으로 형성되고, 제1층간 절연층(330)이 형성된다. 제1층간 절연층(330)을 관통하는 제1비아(210)들이 상호 간에 이격되어 다수 개가 형성되고, 제2금속층(130)이 역시 대등한 사각 패턴으로 제1금속층(110)의 사각 패턴에 정렬되게 형성되고, 제2층간 절연층(350)이 형성된다. 제2층간 절연층(350)을 관통하는 제2비아(230)들이 제1비아(210)에 중첩되지 않는 위치에 상호 이격되어 다수 개가 형성되고, 제3금속층(150)이 사각 패턴으로 제2금속층(130)의 사각 패턴에 대해 정렬되게 형성된다.
이때, 비아들(210, 230)은 패드 구조의 특성에 따라 금속층들(110, 130, 150)들을 연결할 수도 있지만 연결하지 않을 수도 있다. 연결할 경우 제품의 문제점을 확인하기 위한 테스트(test) 시 받게 되는 스트레스(stress)를 비아들(210, 230)은 완화하는 역할을 하고, 금속층들(110, 130, 150)들 간에 들뜸 현상을 막는 역할을 한다. 또한, 이후 제품을 패키지 하는 경우 패드와 패키지의 리드 프레임(lead frame)을 서로 연결하는 본딩(bonding) 시 발생하는 물리적인 스트레스에 대해 완충 역할을 하게 된다.
최상위층인 제3금속층(150)의 표면에 관통홀(151)들을 형성하는데, 이러한 관통홀(151)들은 규칙성을 갖게 배열되고, 하부의 제2비아(230)가 노출되지 않게 형성된다. 이러한 관통홀(151)에 의해 후속 프로브 테스트(probe test) 시 프로브의 밀림을 방지하고, 프로브에 의한 물리적인 스트레스를 줄일 수 있다.
상기 관통홀(151)은 슬릿(Slit) 형태로 형성되는 것이 좋다.
상기 관통홀(151)은 슬릿(Slit) 형태로 형성되는 것이 좋다.
한편, 후속 최상층 제3금속층(150)을 노출하는 영역을 가지는 패시베이션층(400)을 형성할 때, 패시베이션층(400)의 잔류 부분(401)이 관통홀(151)을 덮을 수 있으나, 최상층 제3금속층(150)의 표면을 노출하게 잔류하도록, 이러한 잔류 부분(401)을 선택적으로 식각하는 과정을 추가로 도입할 수 있다. 이러한 추가 식각 과정에 의해서 잔류 부분(401)은 어는 정도 식각 제거되고, 관통홀(151)은 일부 노출될 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 최상위 금속층에 관통홀 패턴을 형성하여, 후속 진행되는 제품의 양호를 확인하는 테스트 과정에서 패드가 받게 되는 물리적 스트레스를 이 관통홀이 완화시켜 줄 수 있다. 이에 따라, 테스트를 보다 원활하게 수행할 수 있고, 완제품을 패키지할 때 발생할 수 있는 물리적인 스트레스도 크게 줄일 수 있다. 프로브 테스트 시 프로브의 밀림 현상을 완화할 수 있다. 따라서, 패드 크기를 보다 작게 할 수 있어 제품 칩 크기 또한 줄일 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예들을 통하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명은 여러 형태로 변형될 수 있다.
Claims (5)
- 반도체 기판 상에 형성된 다수의 금속층들;상기 금속층들 사이를 절연하는 층간 절연층들;상기 층간 절연층들을 관통하여 상기 금속층들을 전기적으로 연결시키는 비아들; 및상기 금속층들의 최상층 금속층 표면에 형성된 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패드 구조.
- 제1항에 있어서,상기 금속층들은 상호 간에 대등한 사각 패턴들로 형성되되 상호 간에 틀어지지 않고 정렬된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패드 구조.
- 제1항에 있어서,상기 최상층 금속층을 노출하는 영역을 가지는 패시베이션층을 더 포함하되상기 패시베이션층의 잔류 부분이 상기 관통홀 내에 잔류하되 상기 최상층 금속층의 표면을 노출하게 잔류하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패드 구조.
- 반도체 기판 상에 다수의 금속층들, 상기 금속층들 사이를 절연하는 층간 절연층들 및 상기 층간 절연층들을 관통하여 상기 금속층들을 전기적으로 연결시키는 비아들의 패드 구조를 형성하는 단계; 및상기 금속층들의 최상층 금속층 표면에 관통홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패드 구조 형성 방법.
- 제4항에 있어서,상기 최상층 금속층을 노출하는 영역을 가지는 패시베이션층을 형성하는 단계 및상기 패시베이션층의 잔류 부분이 상기 관통홀 내에 잔류하되 상기 최상층 금속층의 표면이 노출되게 상기 잔류 부분을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패드 구조 형성 방법.
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