KR100843632B1 - Flip chip mount type of bump, manufacturing method thereof, and bonding method for flip chip using non conductive adhesive - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플립칩 실장형 범프, 그 제조방법, 및 비전도성 접착제를 이용한 플립칩 접합방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 범프의 모양을 구형 또는 버섯 형상으로 만들어 낮은 압력으로 소성 변형 효과를 증대시키고, 범프 내에 비전도성 접착제가 갇히는 현상을 줄여 내구성을 향상시켜 접합부의 신뢰성을 증대시킨 플립칩 실장형 범프, 그 제조방법, 및 비전도성 접착제를 이용한 플립칩 접합방법에 대한 것이다.The present invention relates to a flip chip mounted bump, a method for manufacturing the same, and a flip chip bonding method using a non-conductive adhesive. More specifically, the bump shape is spherical or mushroom shaped to increase the plastic deformation effect at a low pressure. In addition, the present invention relates to a flip chip mounted bump, a method of manufacturing the same, and a flip chip bonding method using a non-conductive adhesive.

구형 범프, 버섯 범프, 리플로, 비전도성 접착제, 플립칩 Spherical Bump, Mushroom Bump, Reflow, Non-Conductive Adhesive, Flip Chip

Description

플립칩 실장형 범프, 그 제조방법, 및 비전도성 접착제를 이용한 플립칩 접합방법{FLIP CHIP MOUNT TYPE OF BUMP, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND BONDING METHOD FOR FLIP CHIP USING NON CONDUCTIVE ADHESIVE}Flip chip mounting bumps, a method of manufacturing the same, and a flip chip bonding method using a non-conductive adhesive {FLIP CHIP MOUNT TYPE OF BUMP, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND BONDING METHOD FOR FLIP CHIP USING NON CONDUCTIVE ADHESIVE}

도 1a 및 도 1b는 비전도성 접착제를 사용하는 경우 발생하는 트래핑 현상을 보여주는 모식도.Figures 1a and 1b is a schematic diagram showing the trapping phenomenon occurs when using a non-conductive adhesive.

도 2a 및 도 2b는 범프 간 높이 차이가 있는 경우 플립칩 접합을 보여주는 모식도.2A and 2B are schematic views showing flip chip bonding when there is a height difference between bumps.

도 3a는 리플로 구형 범프가 형성된 칩을 도시한 단면도이고, 도 3b는 버섯 범프가 형성된 칩을 도시한 단면도.3A is a cross-sectional view of a chip on which a reflow spherical bump is formed, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a chip on which a mushroom bump is formed.

도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 복합 버섯 범프의 단면도.4a and 4b are cross-sectional views of a composite mushroom bump in accordance with the present invention.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따라 기공이 형성된 버섯 범프의 단면도.5a to 5c is a cross-sectional view of the mushroom bump with pores formed in accordance with the present invention.

도 6은 본 발명의 제1 구현예에 따른 리플로 구형 범프의 제조 단계를 개략적으로 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing steps of the reflow spherical bump according to the first embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제2 구현예에 따른 리플로 구형 범프의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도.7 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the reflow spherical bumps according to the second embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제3 구현예에 따른 버섯 범프의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도.8 is a cross-sectional view schematically showing a process for producing a mushroom bump according to a third embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 제4 구현예에 따른 버섯 범프의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도.9 is a cross-sectional view schematically showing a process for producing a mushroom bump according to a fourth embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도.10 is a schematic view showing a flip chip bonding method according to an embodiment of the present invention.

도 11은 기둥 및 머리가 동일 재질로 제조된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도.Figure 11 is a schematic diagram showing a flip chip bonding method using a mushroom bump made of the same material as the pillar and head.

도 12는 기둥 및 머리가 이종 재질로 제조된 복합 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도.12 is a schematic view showing a flip chip bonding method using a composite mushroom bump made of a different material pillars and heads.

도 13은 또 다른 실시예에 따라 머리에 기공이 형성된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도.Figure 13 is a schematic diagram showing a flip chip bonding method using a mushroom bump formed with pores in the head according to another embodiment.

도 14는 또 다른 실시예에 따라 기둥에 기공이 형성된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도.14 is a schematic view showing a flip chip bonding method using a mushroom bump formed with pores in the pillar according to another embodiment.

도 15는 또 다른 실시예에 따라 머리 및 기둥 모두에 기공이 형성된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도.15 is a schematic view showing a flip chip bonding method using a mushroom bump formed with pores in both the head and the pillar according to another embodiment.

도 16의 (a)는 실시예 1에서 제조된 리플로 Sn 구형 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, (b)는 이의 확대 사진. (A) is a scanning electron micrograph showing a reflow Sn spherical bump prepared in Example 1, (b) is an enlarged photograph thereof.

도 17의 (a)는 비교예 1에서 제조된 Sn 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, (b)는 이의 확대 사진.Figure 17 (a) is a scanning electron micrograph showing a Sn bump prepared in Comparative Example 1, (b) is an enlarged photograph thereof.

도 18은 실시예 1의 리플로 Sn 구형 범프를 이용하여 접합된 시편에서 비 전도성 접착제가 범프 계면에 트랩되지 않았음을 보여주는 광학현미경 사진.FIG. 18 is an optical micrograph showing that a non-conductive adhesive was not trapped at the bump interface in a specimen bonded using the Reflow Sn spherical bump of Example 1. FIG.

도 19는 비교예 1에서 제조된 Sn 범프를 이용하여 접합된 시편에서 비전도성 접착제가 범프 계면에 트랩된 것을 보여주는 광학현미경 사진.19 is an optical micrograph showing that the non-conductive adhesive trapped at the bump interface in the specimen bonded using the Sn bump prepared in Comparative Example 1.

도 20은 실시예 1의 리플로 Sn 구형 범프를 이용하여 접합된 시편에서 비전도성 접착제가 범프 계면에 거의 트랩되지 않았음을 보여주는 주사전자현미경 사진.20 is a scanning electron micrograph showing that the nonconductive adhesive hardly trapped at the bump interface in the specimen bonded using the reflow Sn spherical bump of Example 1. FIG.

도 21은 비교예 1에서 제조된 Sn 범프를 이용하여 접합된 시편에서 비전도성 접착제가 범프 계면에 트랩된 것을 보여주는 주사전자현미경 사진.Figure 21 is a scanning electron micrograph showing that the non-conductive adhesive trapped at the bump interface in the specimen bonded using the Sn bump prepared in Comparative Example 1.

도 22의 (a)는 40 MPa의 압력으로 접합하는 경우를 보여주는 주사전자 현미경 사진이고, (b)는 80 MPa의 압력으로 접합하는 경우를 보여주는 주사전자 현미경 사진.(A) is a scanning electron micrograph showing the case of bonding at a pressure of 40 MPa, (b) is a scanning electron micrograph showing the case of bonding at a pressure of 80 MPa.

도 23은 실시예 2에서 형성된 Sn 버섯 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진.FIG. 23 is a scanning electron micrograph showing a Sn mushroom bump formed in Example 2. FIG.

도 24는 실시예 3에서 형성된 Cu 버섯 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진.24 is a scanning electron microscope photograph showing the Cu mushroom bumps formed in Example 3. FIG.

도 25의 (a)는 실시예 4에서 형성된 Sn/Cu 복합 버섯 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, (b)는 이를 확대한 광학현미경 단면 사진.Figure 25 (a) is a scanning electron micrograph showing the Sn / Cu composite mushroom bump formed in Example 4, (b) is an enlarged optical microscope cross-sectional photograph.

도 26은 비교예 2에서 형성된 기둥 형태의 Cu 범프를 보여주는 주사전자 현미경 사진.FIG. 26 is a scanning electron micrograph showing a columnar Cu bumps formed in Comparative Example 2. FIG.

본 발명은 플립칩 실장형 범프, 그 제조방법, 및 비전도성 접착제를 이용한 플립칩 접합방법에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 플립칩 접합 시 낮은 압력으로 소성 변형 효과를 증대시키고, 플립칩의 범프 내에 비전도성 접착제가 갇히는 현상(trap)을 줄여 내구성을 향상시키는 플립칩 실장형 범프, 그 제조방법, 및 플립칩 접합방법에 대한 것이다.The present invention relates to a flip chip mounted bump, a method for manufacturing the same, and a flip chip bonding method using a non-conductive adhesive, and more preferably, to increase the plastic deformation effect at low pressure during flip chip bonding, The present invention relates to a flip chip mounted bump, a method for manufacturing the same, and a flip chip bonding method for improving durability by reducing trapping of non-conductive adhesive.

현대의 디지털화 및 정보화 흐름에 따라 다양한 전자제품의 수요증가 및 전자산업의 소형화, 경량화, 고속화, 및 고성능화가 되어가고 있다. 이에 따라 고 신뢰성을 가지는 전자 소자를 저렴하게 제조하는 기술 개발이 요구되고 있다. 이와 같은 요구 조건을 실현시키기 위한 중요한 기술 중 하나가 전자 패키징(electronic packaging) 기술이다. According to the modern digitalization and information flow, the demand for various electronic products is increasing and the electronic industry is becoming smaller, lighter, faster, and higher in performance. Accordingly, there is a demand for developing a technology for manufacturing an electronic device having high reliability at a low cost. One of the important technologies for realizing this requirement is electronic packaging technology.

현재 반도체 기술은 마이크론 이하의 선폭, 백만 개 이상의 셀(cell), 고속화, 및 많은 열 방출 등을 추구하고 있다. 그런데 상대적으로 이를 패키징하는 기술이 낙후되어 있어, 반도체 성능이 반도체 자체의 성능보다는 패키징과 이에 따른 전기 접속에 의해 결정되고 있는 경우가 많다. 실제로 고속 전자제품의 전체 전기신호 지연은 상당 부분이 칩과 칩 사이에서 발생하는 패키지 지연에 의해 발생하고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 반도체 패키지 기술은 TSOP(thin small outline package)에서 BGA(ball grid array)에 이어 CSP(chip size package)를 걸쳐 플립칩(flip chip) 기술로 발전하고 있다.Currently, semiconductor technology seeks sub-micron line widths, more than one million cells, high speeds, and much heat dissipation. However, since the technology for packaging this is relatively poor, the semiconductor performance is often determined by the packaging and the resulting electrical connection rather than the performance of the semiconductor itself. Indeed, the overall electrical signal delay of high-speed electronics is largely caused by the package delay between chips. In order to solve this problem, the semiconductor package technology has been developed from a thin small outline package (TSOP) to a flip chip technology over a ball grid array (BGA) and a chip size package (CSP).

솔더 범프를 이용하는 플립칩 기술은 1960년대 IBM사에서 제안된 후 다양한 형태로 개발되어 왔다. 이들 중, IBM사의 C4(Controlled-Collapse Chip Connection) 기술은 융점이 높은 95Pb-5Sn 또는 97Pb-3Sn 솔더(solder)를 사용하여 300℃ 이상의 고온에서 솔더를 용융시켜 칩과 기판을 접합하는 기술이다. 그러나, C4 기술은 300℃ 이상의 고온에서 접합공정이 이루어지기 때문에 열에너지에 의해 기판 등이 손상될 수 있다. 또한, 높은 온도 차로 인한 열팽창에 의해 신뢰성이 열화 되는 문제가 발생될 수 있다. 그 후 용융점이 낮은(182 ℃) Pb-Sn 솔더를 리플로하여 칩과 기판을 플립칩하는 기술이 개발되어 사용되고 있다. 이 경우 Pb의 환경 문제가 생긴다. Flip chip technology using solder bumps has been developed in various forms since it was proposed by IBM in the 1960s. Among them, IBM's Controlled-Collapse Chip Connection (C4) technology uses a high melting point 95Pb-5Sn or 97Pb-3Sn solder to melt the solder at a high temperature of 300 ° C or higher to bond the chip and the substrate. However, in the C4 technology, since the bonding process is performed at a high temperature of 300 ° C. or more, the substrate and the like may be damaged by thermal energy. In addition, a problem may occur in that reliability is deteriorated by thermal expansion due to a high temperature difference. Since then, a technology of flipping a chip and a substrate by reflowing a low melting point (182 ° C.) Pb-Sn solder has been developed and used. In this case, an environmental problem of Pb occurs.

이에 따라, Sn-Bi과 같은 저 융점 솔더를 이용하는 방법이 제시되었다. 그러나 이 방법은 솔더의 실장이나 접합과정에서 액상의 솔더와 하부 금속층 간의 반응에 의해 생성되는 금속 화합물로 인해 접합부의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 이런 솔더의 리플로를 이용하는 방법들은 또한, 솔더 플럭스(flux) 도포, 잔여 플럭스의 제거 및 언더필 공정 등이 수반되기 때문에 공정이 복잡하고 제조 단가가 비싸다는 단점이 있다. Accordingly, a method of using a low melting solder such as Sn-Bi has been proposed. However, this method has a problem in that the reliability of the joint is degraded due to the metal compound generated by the reaction between the liquid solder and the lower metal layer during solder mounting or bonding. The methods using the reflow of the solder also have the disadvantage that the process is complicated and expensive to manufacture because it involves the application of solder flux, removal of residual flux and underfill process.

또한 전도성 접착제 또는 전도성 필름(anisotropic conductive adhesive; ACA, anisotropic conductive flim, 또는 isotropic conductive adhesive; 이하 'ACF'라 한다)을 이용하는 방법이 제시되었다. 상기 방법은 물리적인 접합으로 압력과 열을 가하여 전도성 입자들이 범프와 전극 사이에 물려 접합되는 방식이다. In addition, a method using a conductive adhesive or an anisotropic conductive adhesive (ACA), anisotropic conductive flim, or isotropic conductive adhesive (hereinafter referred to as 'ACF') has been proposed. The method is a method in which the conductive particles are clamped between the bump and the electrode by applying pressure and heat by physical bonding.

그 중 ACF를 이용한 접합방법은 현재 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)를 비롯한 정보 디스플레이 장치의 구동소자의 실장기술에 널리 사용되고 있다. 이 방법은 구동소자의 Au 범프와 LCD 패널(panel)의 전 극(electrode) 사이에 전도성 입자가 접착제(adhesive) 내에 고르게 분포된 ACF를 위치시킨 후 압력과 열을 가하여 전도성 입자들이 범프와 전극 사이에 물려 접합되는 방식이다. Among them, the bonding method using ACF is widely used for mounting technology of driving devices of information display devices, including TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display). This method places an ACF with evenly distributed conductive particles in an adhesive between the Au bumps of the drive element and the electrodes of the LCD panel, and then applies pressure and heat to the conductive particles between the bumps and the electrodes. It is a way to be bonded to the.

일반적으로, ACF 공정에 사용되는 금속 범프는 전해도금으로 형성한 Au 범프, 또는 무전해도금으로 Ni을 형성하고 그 위에 Au을 도금한 Au/Ni 범프가 사용이 되고 있다. 상기 Au 범프의 경우 열전도도와 전기전도도가 우수할 뿐만 아니라 물리적 또는 화학적으로 안전하기 때문에 가장 많이 사용되고 있다. 또한 Au/Ni 범프 경우 사진식각 공정 없이 선택적으로 범프 형성이 가능하고, 진공 증착 공정이 필요 없어 제조가격을 낮출 수 있기 때문에 많이 사용되고 있다. In general, as the metal bumps used in the ACF process, Au bumps formed by electroplating or Au / Ni bumps formed of Ni by electroless plating and plated Au thereon are used. The Au bumps are most used because of their excellent thermal conductivity and electrical conductivity as well as physical or chemical safety. In addition, in the case of Au / Ni bumps, bumps can be selectively formed without a photolithography process, and a vacuum deposition process is not required, and thus manufacturing costs can be lowered.

ACF를 이용하는 방법은 솔더 범프를 이용하는 방법에 비해 환경친화적이고, 저온공정이 가능하고, 공정이 단순하고, 신뢰성이 높은 방법으로서 선호하고 있다. 그러나 범프 면적에 비하여 내부 전도성 입자에 의해 접합되는 면적이 매우 적으므로 접촉 저항이 커지는 문제가 있다. 또한, 극미세 피치로 갈수록 범프 간격의 감소로 범프 간 전기적 단락이 증가하고, 범프 크기의 감소로 접촉 저항이 증가하거나 접합 불량이 발생하는 등의 문제가 발생한다.The method using ACF is preferred as an environment-friendly, low temperature process, simple process, and high reliability method compared to the method using solder bumps. However, there is a problem in that the contact resistance increases because the area bonded by the inner conductive particles is very small compared to the bump area. In addition, as the pitch increases to an extremely fine pitch, short circuits increase electrical short circuits between bumps, and a decrease in bump size may cause problems such as an increase in contact resistance or a failure in bonding.

이러한 단점을 보완하기 위하여 double-layer ACF(히타치), area array ACF(스미토모 사), 절연댐(dielectric dam)을 이용한 방법(삼성), 마이크로 커넥터(microconnector) 등의 개선된 방법(카시오 사)이 개발되어 있으나, 공정이 복잡하고 제조 단가가 높은 이유로 거의 사용되지 않고 있다.In order to make up for these shortcomings, improved methods such as double-layer ACF (Hitachi), area array ACF (Sumitomo), dielectric dam (Samsung) and microconnector (Casio) Although it has been developed, it is rarely used due to the complicated process and high manufacturing cost.

이에 최근에는 금속 범프와 비전도성 접착제(non-conductive adhesive, NCA) 를 이용한 플립칩 접합 기술에 대한 연구가 활발해지고 있다. Recently, research on flip chip bonding technology using metal bumps and non-conductive adhesives (NCA) has been actively conducted.

비전도성 접착제를 이용한 방법은 금속 범프와 금속 패드 간의 기계적인 접촉에 의한 접합방법이다. 상기 접합방법은 비전도성 접착제를 페이스트 형태나 필름 형태로 적용이 가능하고, 접착제의 경화 온도에 맞추어 공정을 수행하기 때문에 공정이 간단하고 비교적 저온에서 수행할 수 있다. 또한 경우에 따라 접착제를 열 외에 자외선으로 경화시키는 경우 가열 공정이 불필요하다. 이와 같은 비전도성 접착제를 이용한 접합방법은 미세 피치를 용이하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 비용이 저렴하고 금속 범프와 금속 패드간 접촉 저항을 낮춰 전기적으로도 매우 우수한 효과를 얻을 수 있는 방법이다.The method using a nonconductive adhesive is a joining method by mechanical contact between a metal bump and a metal pad. The bonding method can be applied in the form of a paste or a film in the form of a non-conductive adhesive, and the process is simple and can be performed at a relatively low temperature because the process is performed according to the curing temperature of the adhesive. In addition, in some cases, when the adhesive is cured by ultraviolet rays in addition to heat, a heating step is unnecessary. Such a bonding method using a non-conductive adhesive is a method that can not only easily form a fine pitch, but also inexpensive and lower the contact resistance between the metal bump and the metal pad to obtain an excellent electrical effect.

그러나 비전도성 접착제를 사용하는 경우 접합시 인가되는 압력에 의해 범프 내로 상기 비전도성 접착제의 일부가 침투하는 트래핑(trapping) 현상이 발생한다.However, when non-conductive adhesive is used, a trapping phenomenon occurs in which a part of the non-conductive adhesive penetrates into the bump due to the pressure applied during bonding.

도 1a 및 도 1b는 비전도성 접착제를 사용하는 경우 발생하는 트래핑 현상을 보여주는 모식도이다. 도 1a를 참조하면, 금속 전극(102)이 형성된 기판(120)과 IC 칩(110)을 접합하기 위해, 범프(101)를 형성하고, 이들 사이에 비전도성 접착제를 도포한다. 접합을 위해 열 및 압력을 인가하면, 도 1b에 나타낸 바와 같이 비전도성 접착제(103)의 일부가 범프(101)와 금속 전극(102) 사이에 침투하여(A 영역) 범프(101)와 금속 전극(102) 간 접촉 저항을 높이고, 심한 경우에 단락이 생긴다. 1A and 1B are schematic diagrams illustrating a trapping phenomenon occurring when using a nonconductive adhesive. Referring to FIG. 1A, a bump 101 is formed to bond the substrate 120 on which the metal electrode 102 is formed to the IC chip 110, and a nonconductive adhesive is applied therebetween. When heat and pressure are applied for bonding, a portion of the nonconductive adhesive 103 penetrates between the bump 101 and the metal electrode 102 (area A), as shown in FIG. (102) raise the contact resistance between, and in severe cases a short circuit occurs.

한편 칩에 사용되는 금속 범프는 전해도금법, 무전해도금법 또는 스터드 범프를 이용한 방법을 통해 제조되고 있으며, 그 재질로는 Au가 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 Au의 경우 항복 강도(yield strength)가 30 MPa, 경도(HB)가 20 정도로 높아 접합을 위해 압력을 인가하는 경우 비교적 높은 압력이 요구된다.Meanwhile, metal bumps used in chips are manufactured by electroplating, electroless plating, or stud bumps, and Au is most widely used. However, in case of Au, the yield strength (yield strength) is 30 MPa and the hardness (H B ) is about 20, so a relatively high pressure is required when applying pressure for bonding.

대표적으로 미국특허 제5,928,458호는 Au 스터드 범프를 제조하고, 이를 80 내지 100 g/bump (784 내지 980 mN/bump)의 높은 압력을 이용하여 소성 변형을 통해 접합하는 방법을 제안하고 있다.Representative US Pat. No. 5,928,458 proposes a method for preparing Au stud bumps and joining them through plastic deformation using a high pressure of 80 to 100 g / bump (784 to 980 mN / bump).

대한민국 공개특허 제2001-104626호에서는 Au 볼 범프를 980 mN/bump (100 g/bump)의 압력으로 접합하고 있다.In Korean Patent Laid-Open No. 2001-104626, Au ball bumps are bonded at a pressure of 980 mN / bump (100 g / bump).

또한, Thin Solid Films에 게재된 논문에서는 무전해 도금 방법으로 Au/Ni 범프를 제조하고, 1000 kgf/㎠ 압력으로 압착을 수행하여 접합하는 기술을 언급하고 있다(Development and reliability of non-conductive adhesive flip-chip packages). In addition, in the paper published in Thin Solid Films, Au / Ni bumps were manufactured by electroless plating, and 1000 kgf / ㎠ It refers to the technique of bonding by performing pressure bonding (Development and reliability of non-conductive adhesive flip-chip packages).

이에 국제공개 WO 제2001-052317호에서는 소성 변형이 용이한 Sn-Pb 합금을 사용하여 범프를 제조하여 이를 이용한 접합방법을 제안하였다. 그러나 최근 환경적인 문제로 납의 규제 방침에 따라 납을 사용하지 않는 무연 솔더의 추세로 바뀌고 있다.Accordingly, WO 2001-052317 proposes a joining method using the same by manufacturing a bump using Sn-Pb alloy which is easily plastically deformed. However, due to environmental issues, the trend of lead-free solder has not changed due to lead regulations.

대표적으로, 대한민국 공개특허 제1998-85069호는 Sn-Ag 합금을 사용하여 범프를 제조하고, 이를 이용한 접합방법을 개시하고 있다. 그리고 일본공개특허 평11-10385호는 Sn-Ag 합금 및 Sn-Cu 합금을 사용하여 범프를 제조하는 방법을 언급하고 있다. 또한 일본공개특허 제2000-77448호는 Sn-Ag-In 합금을 이용한 범프 및 이를 이용한 접합방법을 제시하고 있다. 이런 방법은 Sn 합금의 융점 이상으로 온도를 올려 리플로에 의해 칩과 기판을 접합하는 방법이다. Representatively, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1998-85069 discloses a bump manufacturing method using a Sn-Ag alloy, and discloses a bonding method using the same. And Japanese Patent Laid-Open No. 11-10385 refers to a method for producing bumps using Sn-Ag alloy and Sn-Cu alloy. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-77448 proposes a bump using a Sn-Ag-In alloy and a bonding method using the same. This method raises the temperature above the melting point of the Sn alloy and joins the chip and the substrate by reflow.

이러한 Sn계열의 합금은 소성 변형이 용이한 이점이 있으나, 범프를 형성시키는 데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 소성 변형이 용이한 재료를 이용하여 기하학적으로 소성 변형이 잘 일어날 수 있는 형태로 만들면 효과적이라는 것이 알려져 있다.Such Sn-based alloys have an advantage in that plastic deformation is easy, but there is a limit in forming bumps. In order to overcome this limitation, it is known that it is effective to form a shape in which plastic deformation can occur geometrically using a material that is easily plastically deformed.

IEEE TRANS ON ELECTRONICS PACKAGING MANUFACTURING에 게재된 논문(The flip-chip bump interconnection for millimeter-wave GaAs MMIC)에서는 코이닝(coining) 공정을 하지 않은 뾰족한 범프(acute tail bump)를 이용하여 소성 변형의 효과를 극대화시킬 수 있다고 제안하였다. 그러나, 이 방법의 경우 범프 형성이 느려 범프수가 많은 경우 사용의 제약이 있다. In the paper published in IEEE TRANS ON ELECTRONICS PACKAGING MANUFACTURING (The flip-chip bump interconnection for millimeter-wave GaAs MMIC), the effect of plastic deformation is maximized by using acute tail bumps without the coining process. It is suggested that it be possible. However, in this method, the bump formation is slow and there is a limit to use when the number of bumps is large.

기존에 사용되는 Au 범프의 경우, 제조공정은 전해도금 또는 무전해도금을 이용하여 범프를 제조하므로 도금 특성상 범프의 높이를 균일하게 제조하기가 매우 힘들다.In the case of the existing Au bumps, the manufacturing process is to produce a bump using electroplating or electroless plating, it is very difficult to uniformly manufacture the height of the bump due to the plating characteristics.

도 2a 및 도 2b는 범프 간 높이 차이가 있는 경우 플립칩 접합을 보여주는 모식도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 금속 전극(202)이 형성된 기판(220)과 IC 칩(210)을 접합하기 위해 범프(201)가 형성된다. 이때 상기 각 범프(201)간 높이 편차가 발생하게 되면, 이를 이용하여 접합하는 경우 도 2b의 B 영역으로 표시되는 것처럼 범프(201)와 금속 전극(202)이 접촉하지 않아 기판(220)과 칩(210) 간 접합 불량이 발생한다.2A and 2B are schematic diagrams illustrating flip chip bonding when there is a height difference between bumps. 2A and 2B, bumps 201 are formed to bond the IC 220 to the substrate 220 on which the metal electrode 202 is formed. In this case, when the height deviation between the bumps 201 occurs, the bumps 201 and the metal electrodes 202 do not come into contact with the substrate 220 and the chip as shown in the region B of FIG. A bonding failure between 210 occurs.

이에 미합중국특허 제6,930,399호에서는 Au 스터드 범프를 형성한 후 코이닝 공정을 통해 범프 높이를 균일하게 형성하였으나, 이 기술은 코이닝 공정에서 높은 압력을 필요로 할 뿐만 아니라 공정이 복잡하다는 단점이 있다.Accordingly, in US Pat. No. 6,930,399, after forming the Au stud bump, the bump height is uniformly formed through the coining process, but this technique requires a high pressure in the coining process and has a disadvantage in that the process is complicated.

미합중국특허 제6,791,195호에서는 기존 공정의 문제점을 해결하기 위해 스터드 범핑 방법으로 Au 볼 범프를 형성하여 접합을 하였다. 그러나, 리플로 공정 없이 스터드 범핑 방법만으로 범프를 형성하기 때문에 구형 범프를 제조하기가 어렵다. 더욱이 와이어 본더를 이용하여 범프를 하나씩 형성하므로 범프의 개수가 많아지면 공정 시간이 장시간 소요되는 문제가 있다.In US Pat. No. 6,791,195, in order to solve the problems of the existing process, the Au ball bumps were formed by the stud bumping method and joined. However, it is difficult to manufacture spherical bumps because bumps are formed only by the stud bumping method without a reflow process. Furthermore, since bumps are formed one by one using a wire bonder, when the number of bumps increases, there is a problem that the process takes a long time.

따라서, 본 발명은 간단한 공정에 의해 저압에 의한 기하학적 소성 변형이 가능할 뿐 아니라 접합부의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플립칩 실장형 범프, 그 제조방법, 및 비전도성 접착제를 이용한 플립칩 접합방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a flip chip-mounted bump, a manufacturing method thereof, and a flip chip bonding method using a non-conductive adhesive, which can be geometrically deformed by low pressure by a simple process and can improve the reliability of the joint. Its purpose is to.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 In order to achieve the above object, in the present invention

칩; chip;

상기 칩 상에 형성된 복수의 패터닝된 하부 금속층; 및A plurality of patterned lower metal layers formed on the chip; And

상기 하부 금속층 상에 형성된 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프를 포함하는 플립칩 실장형 범프를 제공한다.Provided is a flip chip mounted bump including a reflow spherical bump or a mushroom bump formed on the lower metal layer.

이때 상기 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프는 Au, Cu, Sn, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질로 형성된다. 바람직하기로, 상기 범프는 단일 금속 범프, 또는 Sn 단독, Sn과 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금 중에서 선택된 1종의 합금을 포함하는 무연 솔더 범프를 포함한다.In this case, the reflow spherical bump or mushroom bump is formed of one material selected from the group consisting of Au, Cu, Sn, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof. Preferably, the bumps include single metal bumps or lead-free solder bumps comprising Sn alone, Sn and Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn and one alloy selected from alloys thereof.

바람직하기로 상기 버섯 범프는 기둥(column)과 머리(head)로 구분되며, 이때 기둥과 머리 부분은 동일 재질을 사용하거나, 서로 다른 재질로 형성한다. 더욱 바람직하기로, 상기 버섯 범프의 기둥 및 머리는 Sn 단독; Sn 및 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속과 합금된 Sn-금속 합금; 및 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 가장 바람직하기로 상기 기둥은 Sn 단독, 또는 Sn을 포함하는 Sn-금속 합금이 가능하고, 상기 머리는 Sn을 포함하는 합금, 또는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속이 가능하다.Preferably the mushroom bump is divided into a column (column) and the head (head), wherein the column and the head portion using the same material, or formed of different materials. More preferably, the pillar and head of the mushroom bump is Sn alone; Sn-metal alloys alloyed with one metal selected from the group consisting of Sn and Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof; And one kind selected from the group consisting of one metal selected from the group consisting of Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof. Most preferably the pillar is Sn alone or a Sn-metal alloy comprising Sn and the head is an alloy comprising Sn, or Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn and alloys thereof One kind of metal selected from the group consisting of is possible.

이때 필요에 따라 상기 버섯 범프는 범프 내 기공을 포함하도록 형성한다. 상기 버섯 범프는 기둥, 머리, 또는 기둥 및 머리에 기공을 형성한다.At this time, if necessary, the mushroom bump is formed to include pores in the bump. The mushroom bumps form pores in the pillar, head, or pillar and head.

추가로 상기 리플로 구형 범프 및 버섯 범프는 산화 방지막을 더욱 포함하고, 상기 산화 방지막은 Ag, Au 및 Pt로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 포함한다.In addition, the reflow spherical bump and mushroom bump further include an antioxidant film, and the antioxidant film includes one material selected from the group consisting of Ag, Au, and Pt.

또한 본 발명은 In addition, the present invention

a) 칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계;a) forming a plurality of patterned bottom metal layers on the chip;

b) 상기 하부 금속층 상에 포토레지스트를 도포 후 식각하여 상기 하부 금속층의 일부가 노출되는 개구부를 갖는 감광층을 형성하는 단계; 및b) forming a photosensitive layer having an opening through which a portion of the lower metal layer is exposed by etching after applying photoresist on the lower metal layer; And

c) 상기 개구부 내 노출된 하부 금속층 상에 금속, 무연 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 증착하고, 이를 리플로하여 리플로 구형 범프를 제조하는 단계;를 포함하고,c) depositing one material selected from the group consisting of metals, lead-free metals, and combinations thereof on the exposed lower metal layer in the openings, and reflowing to produce a reflow spherical bump;

상기 단계 c)의 리플로 이전 또는 이후에 감광층을 제거하는 단계를 포함하는Removing the photosensitive layer before or after the reflow of step c).

플립칩 실장형 범프의 제조방법을 제공한다. Provided is a method of manufacturing flip chip mounted bumps.

이때 상기 리플로 구형 범프는 감광층의 높이 미만으로 금속, 무연 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 증착시켜 제조된다.In this case, the reflow spherical bump is manufactured by depositing one material selected from the group consisting of metals, lead-free metals, and combinations thereof below the height of the photosensitive layer.

또한 본 발명은In addition, the present invention

a') 칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계;a ') forming a plurality of patterned bottom metal layers on a chip;

b') 상기 하부 금속층 상에 포토레지스트를 도포 후 식각하여 상기 하부 금속층의 일부가 노출되는 개구부를 갖는 감광층을 형성하는 단계; b ') applying a photoresist on the lower metal layer and then etching to form a photosensitive layer having an opening through which a portion of the lower metal layer is exposed;

c') 상기 개구부 내 노출된 하부 금속층 상에 금속, 무연 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 증착하는 단계; 및c ') depositing one material selected from the group consisting of metals, lead-free metals, and combinations thereof on the exposed lower metal layer in the openings; And

d') 상기 감광층을 제거하여 버섯 범프를 제조하는 단계를 포함하는 d ') removing the photosensitive layer to produce mushroom bumps.

플립칩 실장형 범프의 제조방법을 제공한다. Provided is a method of manufacturing flip chip mounted bumps.

이때 상기 버섯 범프는 감광층의 높이를 초과하여 금속, 무연 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 증착시켜 제조된다. 이때 증착은 동일 재질을 증착시켜 기둥과 머리 부분을 형성하거나, 2종 이상의 다른 재질을 사용하여 기둥과 머리 부분을 서로 다른 재질로 형성한다.At this time, the mushroom bump is prepared by depositing one material selected from the group consisting of metals, lead-free metals, and combinations thereof, exceeding the height of the photosensitive layer. In this case, the deposition is performed by depositing the same material to form a pillar and a head, or by using two or more different materials to form the pillar and the head with different materials.

또한 본 발명은 In addition, the present invention

칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계Forming a plurality of patterned lower metal layers on the chip

상기 하부 금속층 상에 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프를 형성하는 단계;Forming a reflow spherical bump or mushroom bump on the lower metal layer;

기판 상에 금속 전극을 형성하는 단계;Forming a metal electrode on the substrate;

상기 금속 전극을 포함하도록 비전도성 접착제를 도포하는 단계; 및Applying a nonconductive adhesive to include the metal electrode; And

상기 칩과 기판을 대면시켜 열 압착하는 단계를 포함하는 Thermally pressing the chip and the substrate to face each other;

플립칩 접합방법을 제공한다.Provided is a flip chip bonding method.

이때 상기 열 압착은 200 ℃ 이하, 바람직하기로 80 내지 200 ℃에서 20 내지 100 MPa, 바람직하기로 30 내지 50 MPa의 압력을 인가하여 수행한다.At this time, the thermal compression is performed by applying a pressure of 20 to 100 MPa, preferably 30 to 50 MPa at 200 ° C. or lower, preferably 80 to 200 ° C.

이하, 본 발명에 따른 플립칩 실장형 범프, 및 그 제조방법에 대한 바람직한 하나의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a flip chip mounted bump according to the present invention, and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

플립칩Flip chip 실장형Mount 범프Bump

본 발명에 따른 플립칩 실장형 범프는 그 형태를 구형 또는 버섯 형태로 제조한 것이다. 본 명세서에서 "리플로 구형 범프"란 용어는 리플로 공정으로 처리 된 구형 범프를 일컫는다. 그리고, "버섯 범프"란 용어는 리플로 공정 없이 도금 공정에 의해서 버섯 형태로 형성된 범프를 일컫는다. Flip chip mounted bumps according to the present invention is prepared in the form of a spherical or mushroom form. As used herein, the term "reflow spherical bump" refers to a spherical bump treated with a reflow process. In addition, the term "mushroom bump" refers to a bump formed in a mushroom form by a plating process without a reflow process.

본 발명에 따른 플립칩 실장형 범프는Flip chip mounted bump according to the present invention

칩;chip;

상기 칩 상에 형성된 복수의 패터닝된 하부 금속층; 및A plurality of patterned lower metal layers formed on the chip; And

상기 하부 금속층 상에 형성된 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프를 포함한다.And a reflow spherical bump or mushroom bump formed on the lower metal layer.

도 3a는 리플로 구형 범프가 형성된 칩을 도시한 단면도이고, 도 3b는 버섯 범프가 형성된 칩을 도시한 단면도이다.3A is a cross-sectional view of a chip on which a reflow spherical bump is formed, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a chip on which a mushroom bump is formed.

도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 플립칩 실장형 범프는 칩(10)과, 상기 칩(10) 상에 형성된 복수의 패터닝된 하부 금속층(11)과, 상기 하부 금속층(11) 상에 형성된 리플로 구형 범프(30)를 포함한다.Referring to FIG. 3A, a flip chip mounted bump according to the present invention may include a chip 10, a plurality of patterned lower metal layers 11 formed on the chip 10, and formed on the lower metal layer 11. And a reflow spherical bump 30.

도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 플립칩 실장형 범프는 칩(10)과, 상기 칩(10) 상에 형성된 복수의 패터닝된 하부 금속층(11)과, 상기 하부 금속층(11) 상에 형성된 버섯 범프(50)를 포함한다.Referring to FIG. 3B, a flip chip mounted bump according to the present invention may include a chip 10, a plurality of patterned lower metal layers 11 formed on the chip 10, and a lower metal layer 11. Mushroom bumps 50.

상기 리플로 구형 범프(30) 또는 버섯 범프(50)는 금속 범프 또는 무연 솔더 범프가 가능하다.The reflow spherical bump 30 or the mushroom bump 50 may be a metal bump or a lead-free solder bump.

상기 하부 금속층의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 반도체 분야에 사용되는 금속이면 그 어느 것이든 가능하다.The material of the lower metal layer is not particularly limited in the present invention, and any metal may be used as long as it is a metal used in the semiconductor field.

특히 본 발명에 따른 범프는 Au, Cu, Sn, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질로 형성된다. 바람직하기로, 상기 범프는 단일 금속 범프, 또는 Sn 단독, Sn과 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금 중에서 선택된 1종의 합금을 포함하는 무연 솔더 범프를 포함한다.In particular, the bump according to the present invention is formed of one material selected from the group consisting of Au, Cu, Sn, Ni, Bi, In, Ag, Zn and alloys thereof. Preferably, the bumps include single metal bumps or lead-free solder bumps comprising Sn alone, Sn and Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn and one alloy selected from alloys thereof.

이때 Sn에 포함되는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금 중에서 선택된 1종은 전체 범프 조성에 대해 5 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하기로 상기 Sn을 포함하는 합금은 Sn-Ni 또는 Sn-Cu가 가능하다. 이렇게 첨가되는 합금 성분은 Sn의 용융점 및 표면 장력을 낮춰 연성을 향상시켜 소성 변형을 통한 접합 특성을 높인다. In this case, one selected from Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof included in Sn is preferably included in an amount of 5 wt% or less based on the total bump composition. More preferably, the alloy containing Sn may be Sn-Ni or Sn-Cu. The alloying component thus added lowers the melting point and surface tension of Sn to improve ductility, thereby improving bonding properties through plastic deformation.

상기 버섯 범프(50)는 기둥(column)과 머리(head)로 구분되며, 이때 기둥과 머리 부분은 동일 재질을 사용하거나, 서로 다른 재질로 형성된 복합 버섯 범프(composite mushroom bump) 형태로 제조 및 사용이 가능하다. 바람직하기로, 상기 복합 버섯 범프는 기둥 및 머리는 Sn 단독, Sn과 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, 및 Zn으로 이루어진 Sn-금속 합금, 또는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, 또는 Zn 중에서 선택된 1종의 금속으로 제조한다. 이때 기둥 및 머리는 서로 다른 재질을 사용한다. 일예로 기둥을 Sn으로 제조하고, 머리는 Cu 또는 Ni로 제조하여 Sn/Cu, Sn/Ni (기둥/머리)로 제조한다. 또한 이와 반대로 기둥을 Cu 또는 Ni로 제조하고, 머리는 Sn으로 제조하여 Cu/Sn, Ni/Sn (기둥/머리)로 제조한다.The mushroom bump 50 is divided into a column and a head, wherein the column and the head are made of the same material or manufactured and used in the form of a composite mushroom bump formed of different materials. This is possible. Preferably, the composite mushroom bump is a pillar and the head is Sn alone, Sn and a metal alloy consisting of Sn, Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, and Zn, or Au, Cu, Ni, Bi, In, It is made of one metal selected from Ag or Zn. At this time, the pillar and the head are made of different materials. In one example, the pillar is made of Sn, and the head is made of Cu or Ni, and made of Sn / Cu and Sn / Ni (pillar / head). On the contrary, the pillar is made of Cu or Ni, and the head is made of Sn, and made of Cu / Sn and Ni / Sn (pillar / head).

도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 복합 버섯 범프의 단면도이다. 4A and 4B are cross-sectional views of the composite mushroom bumps according to the present invention.

도 4a를 참조하면, 복합 버섯 범프는 칩(10) 상에 버섯 범프가 형성되고, 상기 버섯 범프는 기둥 부분(7a)은 Cu 또는 Ni가 사용되고, 이때 머리 부분(8a)은 Sn이 사용된다. 도 4b에 따른 복합 버섯 범프는 칩(10) 상에 기둥 부분(7b)으로 Sn이 사용되며, 머리 부분(8b)은 Cu 또는 Ni가 사용된다.Referring to FIG. 4A, a mushroom bump is formed on the chip 10, and the mushroom bump is Cu or Ni as the pillar part 7a, and Sn is used as the head part 8a. 4B, Sn is used as the pillar portion 7b on the chip 10, and Cu or Ni is used for the head portion 8b.

또한 본 발명에 따른 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프는 필요에 따라 상기 범프 내 기공을 포함하도록 형성한다. 상기 기공은 칩과 기판 접합시 인가되는 압력에 의해 기공 부위에 응력이 집중이 되어 낮은 압력으로도 소성 변형의 효과를 증대시킨다. 이렇게 기공이 포함된 범프는 전해 도금할 때 전류밀도, 도금용액의 pH, 전처리 등의 도금 조건을 바꿈에 따라 하기 도 5a 내지 도 5c와 같은 여러 가지 형태로 제조할 수 있다.In addition, the reflow spherical bump or mushroom bump according to the invention is formed to include pores in the bump as necessary. The pores increase the effect of plastic deformation even at low pressure due to the concentration of stress in the pores by the pressure applied when bonding the chip and the substrate. The bumps containing pores may be manufactured in various forms as shown in FIGS. 5A to 5C according to changing plating conditions such as current density, pH of a plating solution, and pretreatment when electroplating.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따라 기공이 형성된 버섯 범프의 단면도이다.5A to 5C are cross-sectional views of mushroom bumps with pores formed in accordance with the present invention.

도 5a에 따른 버섯 범프는 기둥 부분(7)과 머리 부분(8)으로 구성되고, 상기 기둥 부분(7)이 기공(21)을 포함한다. 도 5b에 따른 버섯 범프는 기둥 부분(7)과 머리 부분(8)으로 구성되고, 상기 머리 부분(8)이 기공(21)을 포함한다. 도 5c 에 따른 버섯 범프는 기둥 부분(7)과 머리 부분(8)으로 구성되고, 상기 기둥 부분(7) 및 머리 부분(8) 모두에 기공(21)을 포함한다.The mushroom bump according to FIG. 5a consists of a pillar portion 7 and a head portion 8, the pillar portion 7 comprising pores 21. The mushroom bump according to FIG. 5b consists of a pillar part 7 and a head part 8, the head part 8 comprising pores 21. The mushroom bump according to FIG. 5c consists of a pillar part 7 and a head part 8 and comprises pores 21 in both the pillar part 7 and the head part 8.

이렇게 소성 변형이 가능한 금속 재료를 사용하여 범프를 구 형태 또는 버섯 형태로 제조하여 범프 높이 편차에 의한 접합 불량을 개선한다.Thus, by using a metal material capable of plastic deformation, the bumps are manufactured in the form of a sphere or a mushroom to improve the bonding failure due to the bump height deviation.

추가로 상기 리플로 구형 범프 및 버섯 범프는 산화 방지막을 더욱 포함하고, 상기 산화 방지막은 Ag, Au 및 Pt로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 포 함한다. In addition, the reflow spherical bump and mushroom bump further include an antioxidant film, and the antioxidant film includes one material selected from the group consisting of Ag, Au, and Pt.

플립칩Flip chip 실장형Mount 범프의Bump 제조방법 Manufacturing method

전술한 바의 리플로 구형 범프를 포함하는 플립칩 실장형 범프는Flip chip mounted bumps comprising the reflow spherical bumps as described above

a) 칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계;a) forming a plurality of patterned bottom metal layers on the chip;

b) 상기 하부 금속층 상에 포토레지스트를 도포 후 식각하여 상기 하부 금속층의 일부가 노출되는 개구부를 갖는 감광층을 형성하는 단계; 및b) forming a photosensitive layer having an opening through which a portion of the lower metal layer is exposed by etching after applying photoresist on the lower metal layer; And

c) 상기 개구부 내 하부 금속층 상에 금속, 무연 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 증착한 후, 리플로 처리하여 리플로 구형 범프를 제조하는 단계;를 포함하고, c) depositing at least one material selected from the group consisting of metals, lead-free metals, and combinations thereof on the lower metal layer in the openings, and then reflowing to produce a reflow spherical bump;

상기 단계 c)의 리플로 이전 또는 이후에 감광층을 제거하는 단계를 포함한다.Removing the photosensitive layer before or after the reflow of step c).

먼저, 단계 a)에서는 칩 상에 하부 금속층을 형성한 다음, 통상의 식각 공정을 통해 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성한다.First, in step a), a lower metal layer is formed on a chip, and then a plurality of patterned lower metal layers are formed through a conventional etching process.

이때 하부 금속층의 형성을 위한 증착 방법은 본 발명에서 한정하지 않으며, 대표적으로 CVD(Chemical Vapor Deposition)법, PVD(Physical Vapor Deposition)법, 무전해도금법(electroless plating), 및 전해도금법(electroplating)으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 방법이 가능하다.At this time, the deposition method for forming the lower metal layer is not limited in the present invention, and is typically represented by a chemical vapor deposition (CVD) method, a physical vapor deposition (PVD) method, an electroless plating method, and an electroplating method. One method selected from the group consisting of is possible.

단계 b)에서는 상기 패터닝된 하부 금속층 상에 포토레지스트를 도포 후 식각하여 하부 금속층의 일부가 노출되는 개구부를 갖도록 감광층을 형성한다.In step b), a photoresist is applied to the patterned lower metal layer and then etched to form a photosensitive layer having an opening through which a portion of the lower metal layer is exposed.

상기 포토레지스트는 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트를 하부 금속층 상에 도포한 다음, 베이킹 및 패터닝 공정을 통해 개구부를 갖는 감광층을 형성한다. 이때 감광층의 두께 및 개구부의 크기는 최종적으로 제조되는 범프의 형태를 결정한다. The photoresist applies a positive or negative photoresist on the lower metal layer, and then forms a photosensitive layer having openings through a baking and patterning process. At this time, the thickness of the photosensitive layer and the size of the opening determine the shape of the finally produced bumps.

일예로 감광층의 높이 미만으로 범프를 형성하기 위한 재질을 증착시키는 경우 구형의 범프가 제조되며, 상기 감광층의 높이를 초과하여 증착하는 경우 버섯 범프가 제조된다. 이때 경우에 따라 감광층을 2단 이상 사용하여 버섯 범프의 형태를 변화시킬 수 있다.For example, when depositing a material for forming bumps below the height of the photosensitive layer, a spherical bump is manufactured. When depositing more than the height of the photosensitive layer, a mushroom bump is manufactured. In this case, the shape of the mushroom bump may be changed by using two or more stages of the photosensitive layer.

단계 c)에서는 상기 개구부 내 하부 금속층 상에 금속, 무연 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 증착하고, 이를 리플로하여 리플로 구형 범프를 제조한다. 이때 상기 리플로를 수행하기 이전 또는 이후에 감광층을 제거하여 범프의 형태를 변화시킬 수 있다.In step c), one material selected from the group consisting of metals, lead-free metals, and combinations thereof is deposited on the lower metal layers in the openings, and reflowed to prepare a reflow spherical bump. In this case, the shape of the bump may be changed by removing the photosensitive layer before or after performing the reflow.

상기 개구부에 증착되는 재질은 Au, Cu, Sn, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질이 사용하여 단일 금속 범프를 형성하거나, Sn 단독, 또는 Sn과 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금 중에서 선택된 1종의 합금을 포함하는 무연 솔더 범프를 포함한다. 또한 경우에 따라 Sn과 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금 중에서 선택된 1종을 사용하는 합금 형태의 무연 솔더 범프도 가능하며, 바람직하기로 Sn-Ni 또는 Sn-Cu가 가능하다.The material deposited in the opening is Au, Cu, Sn, Ni, Bi, In, Ag, Zn and one of the materials selected from the group consisting of alloys to form a single metal bump, Sn alone, or Sn alone And lead-free solder bumps comprising one alloy selected from Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof. In addition, in some cases, lead-free solder bumps in an alloy form using one selected from Sn, Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof, and preferably Sn-Ni or Sn-Cu Is possible.

이때 증착 방법은 금속 마스크를 하부 금속층과 정렬시킨 후 진공 증착하거나, 전해도금 또는 무전해 도금하거나, 와이어 본더를 이용하는 스터드 범핑하거 나, 스크린(screen) 또는 스텐실(stencil) 프린팅 방법을 통해 수행한다.In this case, the deposition method is performed by aligning the metal mask with the lower metal layer and vacuum deposition, electroplating or electroless plating, stud bumping using a wire bonder, or screen or stencil printing.

상기 리플로는 공정은 통상적으로 사용되는 방법이 가능하며, 리플로 공정을 통해 표면 장력에 의해 증착된 층이 변화되고, 감광층이 댐 역할을 하여 원호 형상인 구형의 범프를 가능하게 한다. 이러한 리플로 공정은 구형 범프를 제작하는 목적 이외에 균일한 범프의 조성을 얻고, 범프 간 높이를 균일하게 하고, 하부 금속층과 범프 간의 접합 강도를 증가시킨다.The reflow process may be a conventionally used method, and the deposited layer may be changed by surface tension through the reflow process, and the photosensitive layer may serve as a dam to enable spherical bumps having an arc shape. This reflow process achieves a uniform bump composition in addition to the purpose of fabricating spherical bumps, makes the height between bumps uniform, and increases the bond strength between the lower metal layer and the bumps.

바람직하기로 상기 리플로 공정은 150 내지 300 mtorr의 진공 조건 하에 85 내지 95%의 Ar 및 5 내지 15%의 H2 혼합 기체에서 0.1 내지 120초의 리플로 시간 범위에서 수행한다. 일예로 Sn 재질의 범프를 형성하는 경우, Sn의 융점 온도인 232℃ 이상에서, 바람직하게는 주석의 융점 온도보다 20 내지 30 ℃ 높은 온도에서, 더욱 바람직하게는 232 내지 280 ℃에서 리플로 단계를 통해 볼(ball) 모양의 리플로 구형 범프를 형성한다.Preferably the reflow process is carried out in a reflow time range of 0.1 to 120 seconds in 85 to 95% Ar and 5 to 15% H 2 mixed gas under vacuum conditions of 150 to 300 mtorr. For example, when forming bumps of Sn, the reflow step is performed at a melting point temperature of Sn of 232 ° C. or higher, preferably at a temperature of 20 to 30 ° C. higher than the melting point temperature of tin, and more preferably at 232 to 280 ° C. A ball-shaped reflow spherical bump is formed through.

이때 감광층의 제거 또한 본 발명에서 한정하지 않으며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 공지의 방법을 선택하여 수행한다.At this time, the removal of the photosensitive layer is not limited in the present invention, and a person skilled in the art selects and performs a known method.

추가로 상기 리플로 구형 범프는 산화 방지막을 형성하는 단계를 더욱 수행한다.In addition, the reflow spherical bump further performs a step of forming an antioxidant film.

상기 산화 방지막은 Ag, Au 및 Pt로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 포함하며, 통상의 증착 방법을 이용하여 수행한다. The antioxidant film includes one material selected from the group consisting of Ag, Au, and Pt, and is performed by using a conventional deposition method.

도 6은 본 발명의 제1 구현예에 따른 리플로 구형 범프의 제조 단계를 개략적으로 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing steps of the reflow spherical bump according to the first embodiment of the present invention.

도 6의 (a)에서는 복수의 패터닝된 하부 금속층(11)이 형성된 칩(10) 상에 개구부를 갖는 감광층(4)을 형성한다.In FIG. 6A, a photosensitive layer 4 having an opening is formed on a chip 10 on which a plurality of patterned lower metal layers 11 are formed.

도 6의 (b)에서는 상기 개구부 내 노출된 하부 금속층(11) 상에 범프 형성을 위한 재질을 증착시켜 층(30a)을 형성한다.In FIG. 6B, a layer 30a is formed by depositing a material for forming bumps on the lower metal layer 11 exposed in the opening.

도 6의 (c)에서는 감광층(4)을 제거하여 칩(10) 상에 하부 금속층(11) 및 범프 형성을 위한 층(30a)을 남겨둔다.In FIG. 6C, the photosensitive layer 4 is removed to leave the lower metal layer 11 and the layer 30a for bump formation on the chip 10.

도 6의 (d)에서는 리플로 공정을 수행하여 상기 범프 형성을 위한 층(30a)이 표면 장력에 의해 구형으로 변화되어 리플로 범프(30)가 형성된 플립칩 실장형 범프를 제조한다.In FIG. 6 (d), a reflow process is performed to change the layer 30a for the bump formation into a spherical shape by surface tension, thereby manufacturing a flip chip mounted bump in which the reflow bump 30 is formed.

도 7은 본 발명의 제2 구현예에 따른 리플로 구형 범프의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view schematically illustrating a manufacturing process of a reflow spherical bump according to a second embodiment of the present invention.

도 7의 (a)에서는 복수의 패터닝된 하부 금속층(11)이 형성된 칩(10) 상에 개구부를 갖는 감광층(4)을 형성한다.In FIG. 7A, a photosensitive layer 4 having an opening is formed on a chip 10 on which a plurality of patterned lower metal layers 11 are formed.

도 7의 (b)에서는 상기 개구부 내 노출된 하부 금속층(11) 상에 범프 형성을 위한 재질을 증착시켜 층(40a)을 형성한다.In FIG. 7B, a layer 40a is formed by depositing a material for forming a bump on the lower metal layer 11 exposed in the opening.

도 7의 (c)에서는 리플로 공정을 수행하여 범프 형성을 위한 층(40a)이 원호 형상의 구형의 범프(40a)가 제조된다.In FIG. 7C, the bump 40a having an arc shape is manufactured by performing a reflow process to form the bumps 40a.

도 7의 (d)에서는 감광층(4)을 제거하여 칩(10) 상에 하부 금속층(11) 및 구 형의 범프(40)가 형성된 플립칩 실장형 범프를 제조한다.In FIG. 7D, the photosensitive layer 4 is removed to fabricate a flip chip mounted bump in which a lower metal layer 11 and a spherical bump 40 are formed on the chip 10.

또한 본 발명에 따른 버섯 범프를 포함하는 플립칩 실장형 범프는In addition, a flip chip mounted bump comprising a mushroom bump according to the present invention is

a') 칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계;a ') forming a plurality of patterned bottom metal layers on a chip;

b') 상기 패터닝된 하부 금속층 상에 포토레지스트를 도포 후 식각하여 상기 하부 금속층의 일부가 노출된 개구부를 갖는 감광층을 형성하는 단계; b ') applying photoresist on the patterned lower metal layer and then etching to form a photosensitive layer having an opening in which a portion of the lower metal layer is exposed;

c') 상기 개구부 내 하부 금속층 상에 금속, 무연 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 증착하여 버섯 범프를 제조하는 단계; 및c ') manufacturing a mushroom bump by depositing one material selected from the group consisting of a metal, a lead-free metal, and a combination thereof on the lower metal layer in the opening; And

d') 감광층을 제거하는 단계를 포함한다.d ') removing the photosensitive layer.

상기 단계 a') 내지 c')는 전술한 리플로 구형 범프의 제조단계에서 언급한 바를 따른다. Steps a ') to c') follow the steps mentioned above for the manufacturing of the reflow spherical bumps described above.

이때 버섯 범프를 형성하기 위해선 단계 c')의 증착시 감광층의 높이를 초과하여 금속, 무연 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 재질을 전해도금 또는 무전해 도금 방법을 이용하여 증착한다. 상기 증착은 동일 재질을 증착시켜 기둥과 머리 부분을 형성하거나, 2종 이상의 다른 재질을 사용하여 기둥과 머리 부분을 서로 다른 재질로 형성한다.In this case, in order to form the mushroom bumps, one type of material selected from the group consisting of metals, lead-free metals, and combinations thereof is deposited by using an electroplating or electroless plating method exceeding the height of the photosensitive layer during the deposition of step c '). do. The deposition forms the pillar and the head by depositing the same material, or forms the pillar and the head with different materials using two or more different materials.

도 8은 본 발명의 제3 구현예에 따른 버섯 범프의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.8 is a schematic cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a mushroom bump according to a third embodiment of the present invention.

도 8의 (a)에서는 복수의 패터닝된 하부 금속층(11)이 형성된 칩(10) 상에 개구부를 갖는 감광층(4)을 형성한다.In FIG. 8A, a photosensitive layer 4 having an opening is formed on the chip 10 on which the plurality of patterned lower metal layers 11 are formed.

도 8의 (b)에서는 상기 개구부 내 하부 금속층(11) 상에 범프 형성을 위한 재질을 증착시켜 층(50a)을 형성한다.In FIG. 8B, a layer 50a is formed by depositing a material for forming bumps on the lower metal layer 11 in the opening.

도 8의 (c)에서는 감광층(4)을 제거하여 칩(10) 상에 하부 금속층(11) 및 버섯 범프(50)가 형성된 플립칩 실장형 범프를 제조한다.In FIG. 8C, the photosensitive layer 4 is removed to manufacture a flip chip mounted bump in which the lower metal layer 11 and the mushroom bump 50 are formed on the chip 10.

도 9는 본 발명의 제4 구현예에 따른 버섯 범프의 제조 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.9 is a schematic cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a mushroom bump according to a fourth embodiment of the present invention.

도 9의 (a)에서는 복수의 패터닝된 하부 금속층(11)이 형성된 칩(10) 상에 개구부를 갖는 감광층(4a, 4b)을 형성한다. 이때 감광층(4a, 4b)은 서로 단차를 갖도록 형성한다.In FIG. 9A, photosensitive layers 4a and 4b having openings are formed on the chip 10 on which the plurality of patterned lower metal layers 11 are formed. At this time, the photosensitive layers 4a and 4b are formed to have a step with each other.

도 9의 (b)에서는 상기 개구부의 하부 금속층(11) 상에 범프 형성을 위한 재질을 증착시켜 층(60a)을 형성한다.In FIG. 9B, a layer 60a is formed by depositing a material for forming bumps on the lower metal layer 11 of the opening.

도 9의 (c)에서는 감광층(4a, 4b)을 제거하여 칩(10) 상에 하부 금속층(11) 및 버섯 범프(60)가 형성된 플립칩 실장형 범프를 제조한다.In FIG. 9C, the photosensitive layers 4a and 4b are removed to fabricate flip chip mounted bumps in which the lower metal layer 11 and the mushroom bumps 60 are formed on the chip 10.

플립칩Flip chip 실장형Mount 범프를Bump 이용한  Used 플립칩Flip chip 접합방법 Joining method

이렇게 제조된 플립칩 실장형 범프를 이용한 플립칩 접합방법은The flip chip bonding method using the manufactured flip chip mounted bumps is

칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계Forming a plurality of patterned lower metal layers on the chip

상기 하부 금속층 상에 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프를 형성하는 단계;Forming a reflow spherical bump or mushroom bump on the lower metal layer;

기판 상에 금속 전극을 형성하는 단계;Forming a metal electrode on the substrate;

상기 금속 전극을 포함하도록 비전도성 접착제를 도포하는 단계; 및Applying a nonconductive adhesive to include the metal electrode; And

상기 칩과 기판을 대면시켜 열 압착하는 단계를 포함한다.And thermally compressing the chip and the substrate to face each other.

먼저, 칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하고, 상기 하부 금속층 상에 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프를 형성한다. 이러한 하부 금속층 및 범프의 형성은 전술한 바를 따른다.First, a plurality of patterned lower metal layers are formed on a chip, and a reflow spherical bump or mushroom bump is formed on the lower metal layer. The formation of such lower metal layers and bumps is as described above.

다음으로, 기판 상에 금속 전극을 형성한다. 상기 기판은 세라믹, 유리, 플라스틱, 인쇄 회로 기판 및 유연 기판으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 플립칩 접합이 요구되는 모든 기판이 가능하다. 이때 금속 전극 또한 반도체 분야에서 사용되는 모든 금속 재질이 가능하다.Next, a metal electrode is formed on a substrate. The substrate may be one selected from the group consisting of ceramics, glass, plastics, printed circuit boards, and flexible substrates, and any substrate requiring flip chip bonding may be used. In this case, the metal electrode may be any metal material used in the semiconductor field.

다음으로, 상기 칩 상의 하부 금속층에 범프를 형성한다. 상기 범프는 전술한 바에 따른 금속 범프 또는 무연 솔더 범프가 가능하다.Next, bumps are formed in the lower metal layer on the chip. The bumps may be metal bumps or lead-free solder bumps as described above.

다음으로, 상기 기판 상에 금속 전극을 포함하도록 비전도성 접착제를 도포한다. 상기 비전도성 접착제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 비전도성 접착제가 가능하며, 대표적으로 에폭시 수지가 가능하다.Next, a non-conductive adhesive is applied to the substrate to include a metal electrode. The nonconductive adhesive may be a nonconductive adhesive commonly used in the art, and typically an epoxy resin.

다음으로, 상기 범프와 금속 전극이 기계적 전기적으로 서로 연결되도록 상기 기판과 칩을 대면한 다음, 열 압착한다.Next, the substrate and the chip face each other such that the bump and the metal electrode are mechanically and electrically connected to each other, and then are thermally compressed.

상기 열 압착 조건은 범프를 형성하는 금속의 종류에 따라 조정되나, 바람직하게는 200 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 80 내지 200 ℃, 가장 바람직하게는 150 내지 200 ℃의 온도 범위에서 수행한다. 만약 열 압착시 온도가 상기 범위 미만이면 접착제가 완전히 경화되지 않아 불량이 발생하고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 칩이나 기판이 열화 되거나 비용이 증가하게 되므로 경제적이지 못하다.The thermal compression conditions are adjusted according to the type of metal forming the bumps, but are preferably carried out at a temperature range of 200 ° C. or lower, more preferably 80 to 200 ° C., and most preferably 150 to 200 ° C. If the temperature during the thermal compression is less than the above range, the adhesive is not completely cured and a defect occurs. On the contrary, if the temperature exceeds the above range, the chip or the substrate is degraded or the cost is not economical.

또한 이때 인가되는 압력은 20 내지 100 MPa, 바람직하게는 30 내지 50 MPa의 접합 압력 범위에서 조절된다. 만약 인가되는 압력이 상기 범위 미만이면 범프가 금속 전극과 미 접촉될 문제가 발생하고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 칩이나 기판이 손상되거나 경제적으로 비용이 증가하는 문제가 있다. 본 발명에서는 열 압착을 상기한 범위에서 수행하여 플립칩 접합부의 신뢰성을 높인다.In addition, the pressure applied at this time is adjusted in the bonding pressure range of 20 to 100 MPa, preferably 30 to 50 MPa. If the pressure applied is less than the above range, the bump may not come into contact with the metal electrode. On the contrary, if the pressure exceeds the above range, the chip or the substrate may be damaged or the cost may be increased. In the present invention, the thermal compression is performed in the above-described range to increase the reliability of the flip chip joint.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도이다. 이때 범프는 구형 범프가 사용된다. 10 is a schematic view showing a flip chip bonding method according to an embodiment of the present invention. In this case, a bump is used as a spherical bump.

도 10의 (a) 및 (b)에서는 칩(10) 상에 하부 금속층(11)과 리플로 구형 범프(30)를 형성한다.10A and 10B, the lower metal layer 11 and the reflow spherical bump 30 are formed on the chip 10.

도 10의 (c) 및 (d)를 참조하면, 기판(20) 상에 금속 전극(22)을 형성하고, 상기 금속 전극(22)을 포함하도록 상기 기판(20) 상에 비전도성 접착제(70)를 도포한다.Referring to FIGS. 10C and 10D, a metal electrode 22 is formed on a substrate 20, and a nonconductive adhesive 70 is formed on the substrate 20 to include the metal electrode 22. ) Is applied.

도 10의 (e) 및 (f)를 참조하면, 칩(10)과 기판(20)을 대면시킨 후, 열 압착하여 리플로 구형 범프(30)를 이용하여 플립칩을 접합한다.Referring to FIGS. 10E and 10F, after the chip 10 and the substrate 20 are faced to each other, the chips are thermally compressed and bonded to the flip chip using the reflow spherical bump 30.

도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도이다. 이때 편의를 위해 각 부분에 대해 별도로 부호를 기재하지 않았으며, 하부 금속층 및 비전도성 접착제는 도시하지 않았다. 11 and 12 are schematic views showing a flip chip bonding method using a mushroom bump according to another embodiment of the present invention. In this case, for convenience, the parts are not separately indicated, and the lower metal layer and the non-conductive adhesive are not shown.

먼저, 도 11은 기둥 및 머리가 동일 재질로 제조된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도이다.First, Figure 11 is a schematic diagram showing a flip chip bonding method using a mushroom bump made of the same material and the pillar.

도 11의 (a)에서는 칩 상에 버섯 범프를 형성하고, 이를 금속 전극이 형성된 기판과 대면 시킨다. 도 11의 (b)에서는 칩과 기판을 열 압착시켜 접합한다. 이때 버섯 범프를 소성 변형이 가능한 재질로 제조함에 따라 버섯 범프 간 높이 차이가 있더라도 압력에 의해 소성 변형되어 칩과 기판 간 접합을 가능케 한다.In Figure 11 (a) to form a mushroom bump on the chip, it is faced with a substrate on which a metal electrode is formed. In FIG. 11B, the chip and the substrate are bonded by thermal compression. At this time, since the mushroom bump is made of a material capable of plastic deformation, even if there is a difference in height between the mushroom bumps, plastic deformation by pressure enables bonding between the chip and the substrate.

도 12는 기둥 및 머리가 이종 재질로 제조된 복합 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도이다.12 is a schematic diagram showing a flip chip bonding method using a composite mushroom bump made of a different material pillars and heads.

도 12의 (a)에서는 칩 상에 복합 버섯 범프를 형성하고, 이를 금속 전극이 형성된 기판과 대면시킨다. 이때 상기 복합 버섯 범프는 기둥과 머리를 다른 재질로 제조하며, 상기 기둥이나 머리 중 어느 하나가 Sn을 포함하도록 한다.In FIG. 12A, a composite mushroom bump is formed on a chip and faces the substrate on which the metal electrode is formed. At this time, the composite mushroom bump is made of a different material from the pillar and the head, so that any one of the pillar or head comprises Sn.

도 12의 (b)에서는 칩과 기판을 열 압착시켜 접합한다. 이때 상기 복합 버섯 범프는 기둥과 머리 중 어느 하나가 소성 변형이 가능한 재질로 제조함에 따라 버섯 범프 간 높이 차이가 있더라도 압력에 의해 소성 변형되어 칩과 기판 간 접합을 가능케 한다.In FIG. 12B, the chip and the substrate are bonded by thermal compression. In this case, the composite mushroom bump is plastically deformed by pressure even when there is a difference in height between the mushroom bumps as one of the pillars and the head is made of a material capable of plastic deformation, thereby enabling bonding between the chip and the substrate.

도 13 내지 도 15는 또 다른 실시예에 따라 기공이 형성된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도이다.13 to 15 is a schematic view showing a flip chip bonding method using a mushroom bump formed pores according to another embodiment.

도 13은 또 다른 실시예에 따라 머리에 기공이 형성된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도이다.13 is a schematic view showing a flip chip bonding method using a mushroom bump with pores formed on the head according to another embodiment.

도 13의 (a)에서는 칩 상에 머리에 기공이 형성된 버섯 범프를 형성하고, 이를 금속 전극이 형성된 기판과 대면시킨다. 이때 상기 버섯 범프의 머리는 소성 변형이 용이한 Sn 또는 Sn을 포함하는 합금으로 제조한다.In FIG. 13A, a mushroom bump having pores formed in a head is formed on a chip, and is faced with a substrate on which a metal electrode is formed. At this time, the head of the mushroom bump is made of an alloy containing Sn or Sn easy plastic deformation.

도 13의 (b)에서는 칩과 기판을 열 압착시켜 접합한다. 이때 상기 버섯 범 프는 머리가 소성 변형이 가능한 재질로 제조함에 따라 버섯 범프 간 높이 차이가 있더라도 칩과 기판 간 접합을 가능케 한다. 또한 머리 내 형성된 기공의 크기가 압력에 의해 축소가 일어나 상기 버섯 범프 간 높이 차이를 보상한다.In FIG. 13B, the chip and the substrate are bonded by thermal compression. At this time, the mushroom bump is made of a material capable of plastic deformation of the head, even if there is a difference in height between the mushroom bumps to enable bonding between the chip and the substrate. In addition, the size of the pores formed in the head is reduced by the pressure to compensate for the height difference between the mushroom bumps.

도 14는 또 다른 실시예에 따라 기둥에 기공이 형성된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도이다.14 is a schematic diagram showing a flip chip bonding method using a mushroom bump formed with pores in the pillar according to another embodiment.

도 14의 (a)에서는 칩 상에 기둥에 기공이 형성된 버섯 범프를 형성하고, 이를 금속 전극이 형성된 기판과 대면시킨다. 이때 상기 버섯 범프의 기둥은 소성 변형이 용이한 Sn 또는 Sn을 포함하는 합금으로 제조한다.In FIG. 14A, a mushroom bump having pores formed on a pillar is formed on a chip, and is faced with a substrate on which a metal electrode is formed. At this time, the pillar of the mushroom bump is made of an alloy containing Sn or Sn easy plastic deformation.

도 14의 (b)에서는 칩과 기판을 열 압착시켜 접합한다. 이때 상기 버섯 범프는 기둥이 소성 변형이 가능한 재질로 제조함에 따라 버섯 범프 간 높이 차이가 있더라도 칩과 기판 간 접합을 가능케 한다. 또한 기둥 내 형성된 기공의 크기가 압력에 의해 축소가 일어나 상기 버섯 범프 간 높이 차이를 보상한다.In Fig. 14B, the chips and the substrate are bonded by thermal compression. At this time, the mushroom bump is made of a material capable of plastic deformation of the pillar, even if there is a difference in height between the mushroom bumps to enable bonding between the chip and the substrate. In addition, the size of the pores formed in the column is reduced by the pressure to compensate for the height difference between the mushroom bumps.

도 15는 또 다른 실시예에 따라 머리 및 기둥 모두에 기공이 형성된 버섯 범프를 사용한 플립칩 접합방법을 보여주는 모식도이다.15 is a schematic diagram showing a flip chip bonding method using a mushroom bump in which pores are formed in both the head and the pillar according to another embodiment.

도 15의 (a)에서는 칩 상에 기둥 및 머리에 기공이 형성된 버섯 범프를 형성하고, 이를 금속 전극이 형성된 기판과 대면시킨다. 이때 상기 버섯 범프의 기둥 및 머리는 소성 변형이 용이한 Sn 또는 Sn을 포함하는 합금으로 제조한다.In FIG. 15 (a), mushroom bumps having pores formed on pillars and heads are formed on a chip, and are faced with a substrate on which metal electrodes are formed. At this time, the pillar and the head of the mushroom bump is made of an alloy containing Sn or Sn easy plastic deformation.

도 15의 (b)에서는 칩과 기판을 열 압착시켜 접합한다. 이때 상기 버섯 범프는 열 압착시 인가되는 압력에 의해 소성 변형이 가능한 재질로 제조된 머리 및 기둥이 소성 변형되고, 상기 머리 및 기둥에 형성된 기공이 축소되어 버섯 범프 간 높이 차이를 보상하여 칩과 기판 간 접합을 가능케 한다.In Fig. 15B, the chips and the substrate are bonded by thermal compression. At this time, the mushroom bump is plastically deformed head and pillar made of a material that can be plastically deformed by pressure applied during thermocompression, and the pores formed in the head and the pillar are reduced to compensate for the height difference between the mushroom bumps and the chip and the substrate. It allows for interconjugation.

이와 같이 본 발명에서는 칩과 기판의 접합을 위해 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프를 형성하고, 그 재질로 소성 변형이 가능한 재질을 사용하여 플립칩 접합부의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 더욱이 플립칩 접합 시 범프 당 받는 평균 접합 압력은 15 내지 100 mN/bump, 바람직하기로 약 20 mN/bump (2 g/bump, 범프 크기: 25㎛×25㎛)을 가진다. 이는 미국특허 제5,928,458호에서의 980 mN/bump (100g/bump, 범프 크기(직경): 85㎛), 및 한국 공개특허 제2001-0104626호에서의 980 mN/bump (100g/bump)보다 매우 낮은 값임을 알 수 있다.As described above, in the present invention, a reflow spherical bump or a mushroom bump is formed to bond the chip and the substrate, and a material capable of plastic deformation may be used to improve the reliability of the flip chip joint. Moreover, the average bonding pressure received per bump during flip chip bonding has a range of 15 to 100 mN / bump, preferably about 20 mN / bump (2 g / bump, bump size: 25 μm × 25 μm). This is much lower than 980 mN / bump (100 g / bump, bump size (diameter): 85 μm) in US Pat. No. 5,928,458, and 980 mN / bump (100 g / bump) in Korean Patent Publication No. 2001-0104626. It can be seen that the value.

이러한 플립칩 접합은 칩-온 글라스(Chip On Glass, COG), 칩-온 플라스틱(Chip On Plastic, COP)를 이용한 디스플레이, 영상 센서의 패키지 및 저온 플립칩 본딩용 패키지 분야 등 다양한 분야에 적용된다.Such flip chip bonding is applied to various fields such as chip on glass (COG), display using chip on plastic (COP), package of image sensor and package for low temperature flip chip bonding. .

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited to the examples.

[실시예]EXAMPLE

실시예Example 1:  One: 리플로Reflow SnSn 구형  rectangle 범프의Bump 제조 Produce

ITO 기판 상에 Au를 10 ㎛의 두께로 증착시켜 하부 금속층을 형성하였다. 상기 하부 금속층의 상부에 폴리아크릴계 포토레지스트를 도포 후 자외선 조사시켜 감광층을 형성하고, 이를 식각하여 하부 금속층이 노출되도록 개구부를 형성하였다. 상기 개구부 내 하부 금속층 상에 Sn을 30 ㎛의 두께로 형성하였다.Au was deposited to a thickness of 10 μm on the ITO substrate to form a lower metal layer. After the polyacrylic photoresist was applied on the lower metal layer, ultraviolet rays were irradiated to form a photosensitive layer, and the opening was formed to be exposed by etching the lower metal layer. Sn was formed on the lower metal layer in the opening to have a thickness of 30 μm.

이어서 270 mtorr의 진공 및 250 ℃의 온도에서 및 Ar/H2 (9:1의 가스 분압)의 혼합 가스를 주입하면서 50 초 동안 리플로 공정을 수행하였다. 이어서 감광층을 제거하여 ITO 기판 상에 Au 하부 금속층 및 리플로 Sn 구형 범프를 제조하였다. 이때 범프는 30 ㎛ 피치로 형성하였다.The reflow process was then performed for 50 seconds at a vacuum of 270 mtorr and a temperature of 250 ° C. and injecting a mixed gas of Ar / H 2 (gas partial pressure of 9: 1). Subsequently, the photosensitive layer was removed to form an Au lower metal layer and a reflow Sn spherical bump on the ITO substrate. At this time, the bumps were formed in a 30 μm pitch.

비교예Comparative example 1: 기둥  1: pillar SnSn 범프의Bump 제조 Produce

리플로 공정을 수행하지 않고 Sn을 전기 도금(electroplate)시켜 범프를 제조한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.The same process as in Example 1 was performed except that a bump was prepared by electroplating Sn without performing a reflow process.

실험예Experimental Example 1:  One: 범프Bump 형태 분석 Shape analysis

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 범프의 형태를 알아보기 위해 주사전자현미경을 이용하여 측정하였고, 얻어진 결과를 도 16 및 도 17에 나타내었다.In order to determine the shape of the bumps prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was measured using a scanning electron microscope, the results obtained are shown in Figures 16 and 17.

도 16의 (a)는 실시예 1에서 제조된 리플로 Sn 구형 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, (b)는 이의 확대 사진이다. 또한 도 17의 (a)는 비교예 1에서 제조된 Sn 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, (b)는 이의 확대 사진이다.Figure 16 (a) is a scanning electron micrograph showing a reflow Sn spherical bump prepared in Example 1, (b) is an enlarged photograph thereof. In addition, (a) of Figure 17 is a scanning electron micrograph showing a Sn bump prepared in Comparative Example 1, (b) is an enlarged photograph thereof.

도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 의해 구형의 Sn 범프가 균일하게 제조됨을 알 수 있으며, 리플로 공정을 수행하지 않는 경우 기둥 형태의 범프가 형성됨을 알 수 있다.16 and 17, it can be seen that according to the first embodiment of the present invention, the spherical Sn bumps are uniformly manufactured, and when the reflow process is not performed, the bumps of the columnar shape are formed.

실험예Experimental Example 2: 접착 특성 분석 2: Adhesion Characterization

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 범프의 접합 후 형태를 알아보기 위해 광학현미경을 이용하여 측정하였고, 얻어진 결과를 도 18 및 도 19에 나타내었 다. 이때 접합은 유리 기판을 이용하여 비전도성 접착제로 에폭시 수지를 사용하여 도포한 후, 100 ℃에서 80 MPa의 압력을 인가하여 270 초 동안 수행하였다.In order to determine the shape after the bonding of the bumps prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was measured using an optical microscope, the results obtained are shown in Figures 18 and 19. At this time, the bonding was performed by using an epoxy resin as a non-conductive adhesive using a glass substrate, and then applied at a pressure of 80 MPa at 100 ° C. for 270 seconds.

도 18은 실시예 1의 리플로 Sn 구형 범프를 이용하여 접합된 시편에서 비전도성 접착제가 범프 계면에 트랩 되지 않았음을 보여주는 광학현미경 사진이고, 도 19는 비교예 1에서 제조된 Sn 범프를 이용하여 접합된 시편에서 비전도성 접착제가 범프계면에 트랩된 것을 보여주는 광학현미경 사진이다.18 is an optical micrograph showing that the non-conductive adhesive was not trapped at the bump interface in the specimen bonded by using the reflow Sn spherical bump of Example 1, and FIG. 19 using the Sn bump prepared in Comparative Example 1 The optical micrograph shows that the nonconductive adhesive is trapped in the bump interface in the bonded specimen.

도 18을 참조하면, 실시예 1의 리플로 Sn 구형 범프를 이용하는 경우 접착제가 트랩되지 않는 깨끗한 접착을 보여주고 있다. 이와 비교하여 도 19에서 보여지는 비교예 1의 경우 매우 불균일한 접합 특성을 나타냄을 알 수 있다. 이러한 결과는 리플로 공정을 통해 Sn 구형 범프를 사용하는 경우 칩과 기판과의 접착능을 높일 수 있음을 의미한다.Referring to FIG. 18, when the reflow Sn spherical bump of Example 1 is used, the adhesive does not trap and shows a clean adhesion. In comparison, it can be seen that the comparative example 1 shown in FIG. 19 shows very uneven bonding characteristics. This result means that the adhesion between the chip and the substrate can be increased when using the Sn spherical bump through the reflow process.

실험예Experimental Example 3:  3: 비전도성Non-conductive 접착제의  Adhesive 트래핑Trapping 현상 분석 Phenomenon analysis

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 범프의 접합 후 비전도성 접착제의 트랩 정도를 알아보기 위해 주사전자현미경을 이용하여 측정하였고, 얻어진 결과를 도 20 및 도 21에 나타내었다. 이때 접합은 상기 실험예 2와 동일하게 수행하였다.In order to determine the trapping degree of the non-conductive adhesive after bonding of the bumps prepared in Example 1 and Comparative Example 1, it was measured using a scanning electron microscope, and the obtained results are shown in FIGS. 20 and 21. At this time, the bonding was performed in the same manner as in Experiment 2.

도 20은 실시예 1의 리플로 Sn 구형 범프를 이용하여 접합된 단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이고, 도 21은 비교예 1에서 제조된 Sn 범프를 이용하여 접합된 단면을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.20 is a scanning electron micrograph showing a cross section bonded using the reflow Sn spherical bump of Example 1, Figure 21 is a scanning electron micrograph showing a cross section bonded using the Sn bump prepared in Comparative Example 1. .

도 20을 참조하면, 실시예 1의 리플로 Sn 구형 범프를 이용하는 경우 비전도 성 접착제가 범프 내로 전혀 침투하지 않아 트랩핑 현상이 발생하지 않음을 알 수 있다. 이와 비교하여 도 21의 비교예 1의 경우 비전도성 접착제가 범프 내에 과도하게 갇혀(검은색 영역) 트랩핑 현상이 심각하게 발생함을 알 수 있다.Referring to FIG. 20, when using the reflow Sn spherical bump of Example 1, it can be seen that the non-conductive adhesive does not penetrate into the bump at all and thus no trapping phenomenon occurs. In comparison, in Comparative Example 1 of FIG. 21, the non-conductive adhesive is excessively trapped in the bumps (black areas), so that the trapping phenomenon occurs seriously.

실험예Experimental Example 4: 접촉저항 및 침투도 분석 4: Contact resistance and penetration analysis

상기 실시예 1의 리플로 Sn 구형 범프를 이용하여 기판과 접합시 인가되는 압력을 변화시켜 이때의 접촉 저항, 표준편차, 비전도성 접착제의 갇힘에 의한 접합의 불량률을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 1 및 도 22에 나타내었다. By using the reflow Sn spherical bump of Example 1 was changed the pressure applied when bonding to the substrate was measured the contact resistance, standard deviation, the failure rate of the bonding due to the trapping of the non-conductive adhesive, and the results obtained are shown in the following table 1 and FIG. 22.

압력pressure 40 MPa40 MPa 80 MPa80 MPa 접촉 저항(mΩ)Contact resistance (mΩ) 80.7080.70 21.2121.21 표준편차Standard Deviation 40.5640.56 5.795.79 불량률(%)% Defective 00 00

도 22의 (a)는 40 MPa의 압력으로 접합한 단면을 보여주는 주사 현미경 사진이고, (b)는 80 MPa의 압력으로 접합한 단면을 보여주는 주사 현미경 사진이다.(A) is a scanning microscope photograph showing the cross section bonded by the pressure of 40 MPa, (b) is a scanning microscope picture showing the cross section bonded by the pressure of 80 MPa.

상기 표 1 및 도 22를 참조하면, 40 MPa 및 80 MPa로 인가하는 경우 비교적 낮은 접촉 저항을 나타내었으며, 두 가지 경우 모두 범프 내로 비전도성 접착제의 갇힘이 발생하지 않았다. 특히 80 MPa로 보다 높은 압력으로 접합하는 경우 기판과 칩간 접촉하는 표면적이 증가함에 따라 접촉 저항이 낮아짐을 알 수 있다. Referring to Table 1 and FIG. 22, when applied at 40 MPa and 80 MPa, the contact resistance was relatively low. In both cases, the non-conductive adhesive was not trapped into the bumps. In particular, when the bonding at a higher pressure of 80 MPa, the contact resistance decreases as the surface area of contact between the substrate and the chip increases.

실시예Example 2:  2: SnSn 버섯  mushroom 범프의Bump 제조 Produce

ITO 기판 상에 Au를 10 ㎛의 두께로 증착시켜 하부 금속층을 형성하였다. 상기 하부 금속층 상에 폴리아크릴계 포토레지스트를 도포 후 자외선 조사시켜 감광층을 형성하고, 이를 식각하여 하부 금속층이 노출되도록 개구부를 형성하였다. 상기 개구부 내 Sn을 증착하되, 감광층 상부의 일부 표면을 덮도록 수행하여 35 ㎛ 두께의 Sn을 증착하였다. Au was deposited to a thickness of 10 μm on the ITO substrate to form a lower metal layer. After applying the polyacrylic photoresist on the lower metal layer to form a photosensitive layer by ultraviolet irradiation, it was etched to form an opening to expose the lower metal layer. Sn was deposited in the opening, but Sn was deposited to cover a portion of the upper surface of the photosensitive layer to have a thickness of 35 μm.

이어서 감광층을 제거하여 ITO 기판 상에 Au 하부 금속층 및 Sn 버섯 범프를 제조하였다.Subsequently, the photosensitive layer was removed to form an Au lower metal layer and Sn mushroom bumps on the ITO substrate.

실시예Example 3:  3: CuCu 버섯  mushroom 범프의Bump 제조 Produce

Sn 대신 Cu를 사용하여 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 ITO 기판 상에 Au 하부 금속층 및 Cu 버섯 범프를 제조하였다.Cu instead of Sn was performed in the same manner as in Example 2 to prepare an Au lower metal layer and Cu mushroom bumps on an ITO substrate.

실시예Example 4:  4: SnSn /Of CuCu 복합 버섯  Composite mushroom 범프의Bump 제조 Produce

ITO 기판 상에 Au를 10 ㎛의 두께로 증착시켜 하부 금속층을 형성하였다. 이의 상부에 폴리아크릴계 포토레지스트를 도포 후 자외선 조사시켜 감광층을 형성하고, 이를 식각하여 하부 금속층이 노출되도록 개구부를 형성하였다. 이어서, 그 상부에 감광층과 동일 높이가 되도록 Sn을 20 ㎛의 두께로 증착하고, Cu를 Sn과 감광층의 일부를 덮도록 15 ㎛의 두께로 Cu를 증착시켰다.Au was deposited to a thickness of 10 μm on the ITO substrate to form a lower metal layer. After coating a polyacrylic photoresist on the upper portion thereof, ultraviolet light was irradiated to form a photosensitive layer, and the openings were formed to be etched to expose the lower metal layer. Subsequently, Sn was deposited to a thickness of 20 mu m so as to have the same height as the photosensitive layer, and Cu was deposited to a thickness of 15 mu m so as to cover Sn and part of the photosensitive layer.

이어서 감광층을 제거하여 ITO 기판 상에 Au 하부 금속층 및 Sn/Cu(기둥/머리)의 복합 버섯 범프를 제조하였다.The photosensitive layer was then removed to prepare a composite mushroom bump of Au bottom metal layer and Sn / Cu (pillar / head) on the ITO substrate.

비교예Comparative example 2: 기둥  2: pillar CuCu 범프의Bump 제조 Produce

상기 실시예 2와 동일하게 수행하되, 감광층의 높이까지 Cu를 증착시킨 후, 감광층을 제거하여 기둥 형태의 Cu 범프를 제조하였다.In the same manner as in Example 2, Cu was deposited to the height of the photosensitive layer, and then the photosensitive layer was removed to form a columnar Cu bump.

실험예Experimental Example 5:  5: 범프Bump 형태 분석 Shape analysis

상기 실시예 2 내지 4와 비교예 2에서 제조된 범프의 형태를 주사전자현미경을 이용하여 측정하였고, 얻어진 결과를 도 23 내지 도 26에 나타내었다.The bumps prepared in Examples 2 to 4 and Comparative Example 2 were measured using a scanning electron microscope, and the obtained results are shown in FIGS. 23 to 26.

도 23은 실시예 2에서 형성된 Sn 버섯 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, 도 24는 실시예 3에서 형성된 Cu 버섯 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, 도 25의 (a)는 실시예 4에서 형성된 Sn/Cu 복합 버섯 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, (b)는 이의 확대 사진이며, 도 26은 비교예 2에서 형성된 기둥 형태의 Cu 범프를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.23 is a scanning electron micrograph showing a Sn mushroom bump formed in Example 2, Figure 24 is a scanning electron micrograph showing a Cu mushroom bump formed in Example 3, Figure 25 (a) is formed in Example 4 Scanning electron micrograph showing a Sn / Cu composite mushroom bump, (b) is an enlarged picture thereof, Figure 26 is a scanning electron micrograph showing a columnar Cu bump formed in Comparative Example 2.

도 23 내지 도 26을 참조하면, 각각의 범프 모두 균일하게 형성됨을 알 수 있다.23 to 26, it can be seen that each bump is uniformly formed.

실험예Experimental Example 6: 접촉저항 및  6: contact resistance and 트래핑Trapping 현상 분석 Phenomenon analysis

상기 실시예 2 내지 4와 비교예 2에서 제조된 범프를 이용하여 접합 후 인가되는 압력에 따른 접촉 저항 및 불량률을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때 접합은 Ti가 전면에 걸쳐 증착된 유리 기판을 이용하여 상기 Ti층의 상부에 비전도성 접착제로 에폭시 수지를 사용하여 도포한 후, 150 ℃에서 압력을 인가하여 90 초 동안 수행하였다. 상기 불량률은 전체 범프당 비전도성 접착제가 침투되어 불량이 일어난 범프의 개수에 대한 백분율을 의미한다.Using the bumps prepared in Examples 2 to 4 and Comparative Example 2 was measured the contact resistance and the failure rate according to the pressure applied after bonding, the results obtained are shown in Table 2 below. At this time, the bonding was performed by using an epoxy resin as a non-conductive adhesive on the top of the Ti layer by using a glass substrate on which Ti was deposited over the entire surface, and then a pressure was applied at 150 ° C. for 90 seconds. The defective rate refers to a percentage of the number of bumps in which a defect occurs due to penetration of non-conductive adhesive per total bump.

실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 2Comparative Example 2 범프Bump Sn 버섯 범프Sn Mushroom Bump Cu 버섯 범프Cu Mushroom Bump Sn/Cu 복합 버섯 범프Sn / Cu Composite Mushroom Bump 기둥 Cu 범프Pillar Cu Bump 인가 압력Applied pressure 35 MPa35 MPa 80 MPa80 MPa 50 MPa50 MPa 80 MPa80 MPa 접촉 저항(mΩ)Contact resistance (mΩ) 11.911.9 12.812.8 16.516.5 18.218.2 불량률(%)% Defective 00 00 00 3030

상기 표 2를 참조하면, 실시예 3과 비교예 2의 접촉 저항의 경우 동일 압력을 인가하는 경우 범프를 버섯 형태로 제조하는 경우 접촉 저항을 줄일 수 있음을 알 수 있다. 또한 기둥 형태의 범프 보다 버섯 범프를 사용하였을 경우 낮은 압력으로 접합이 가능함을 알 수 있다. 더욱이 그 재질에 있어서도 Cu 보다는 Sn을 포함하는 경우 보다 낮은 접촉 저항 수치를 가짐을 알 수 있다.Referring to Table 2, in the case of applying the same pressure in the case of the contact resistance of Example 3 and Comparative Example 2 it can be seen that the contact resistance can be reduced when the bump is manufactured in a mushroom form. In addition, it can be seen that when the mushroom bumps are used rather than the columnar bumps, the bonding is possible at a lower pressure. In addition, it can be seen that the material also has a lower contact resistance than Sn when Cu is included.

그리고 실시예 4의 Sn/Cu 복합 버섯 범프의 경우 낮은 압력으로 인가하더라도 충분히 접합이 가능함을 알 수 있다.And in the case of Sn / Cu composite mushroom bump of Example 4 it can be seen that even if applied at a low pressure can be sufficiently bonded.

더욱이 본 발명에 따른 실시예 2 내지 4의 범프는 비전도성 접착제의 트래핑 현상이 전혀 나타나지 않았다. 이와 반면에, 비교예 2의 기둥 범프의 경우, 접합의 불량률이 30%로 매우 심각하게 발생하였다.Moreover, the bumps of Examples 2 to 4 according to the present invention showed no trapping phenomenon of the nonconductive adhesive. On the other hand, in the case of the column bump of Comparative Example 2, the failure rate of the joining occurred very seriously at 30%.

실시예Example 5 5

상기 실시예 4와 동일하게 수행하되, 표면에 Ag를 이용하여 산화 방지막을 형성하여 Sn/Cu(기둥/머리) 복합 버섯 범프를 제조하였다.In the same manner as in Example 4, but using an Ag to form an antioxidant film on the surface to prepare a Sn / Cu (pillar / head) composite mushroom bump.

실시예Example 6 6

상기 실시예 5와 동일하게 수행하되, Cu 대신 Ni를 증착하여 Sn/Ni(기둥/머리) 복합 버섯 범프를 제조하였다.In the same manner as in Example 5, Ni was deposited instead of Cu to prepare a Sn / Ni (pillar / head) composite mushroom bump.

본 발명에 따르면 간단한 공정으로 범프의 모양을 구형 또는 버섯(mushroom) 형상으로 만들어 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프의 제조가 가능하다. 이에 상기 범프의 저압에 의한 기하학적 소성 변형이 가능할 뿐 아니라 플립칩 접합부의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to manufacture a reflow spherical bump or mushroom bump by making the shape of the bump into a spherical or mushroom shape by a simple process. Accordingly, not only geometric plastic deformation due to the low pressure of the bumps is possible, but also reliability of the flip chip joint may be improved.

또한, 본 발명의 플립칩 접합방법은 COG(Chip On Glass), COP(Chip On Plastic)를 이용한 디스플레이, 영상센서의 패키지, 및 저온 플립칩 본딩용 패키지 분야 등에 유용하게 이용될 수 있다.In addition, the flip chip bonding method of the present invention may be usefully used in the field of a display using a chip on glass (COG), a chip on plastic (COP), a package of an image sensor, and a package for low temperature flip chip bonding.

Claims (33)

칩; chip; 상기 칩 상에 형성된 복수의 패터닝된 하부 금속층; 및A plurality of patterned lower metal layers formed on the chip; And 상기 하부 금속층 상에 형성되며, 기공이 형성된 리플로 구형 범프 또는 머리와 기둥이 서로 다른 재질로 이루어진 버섯 범프를 포함하고,It is formed on the lower metal layer, the pores are formed of a reflow spherical bump or mushroom bump made of a different material, the head and the pillar, 상기 리플로 구형 범프, 버섯 범프의 머리, 또는 기둥이 Sn 단독; 또는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속과 Sn으로 이루어진 Sn-금속 합금;을 포함하는 플립칩 실장형 범프.Said reflow spherical bump, head of mushroom bump, or pillar is Sn alone; Or a Sn-metal alloy consisting of Sn and at least one metal selected from the group consisting of Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 Sn-금속 합금은 전체 범프 조성 내 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금 중에서 선택된 1종의 금속을 5 중량% 이하로 포함하는 것인 플립칩 실장형 범프.The Sn-metal alloy is a flip chip mounted bump comprising less than 5% by weight of one metal selected from Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn and their alloys in the overall bump composition. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버섯 범프는 기둥이 Sn 단독 또는 Sn-금속 합금을 포함하고, 상기 머리가 Sn-금속 합금 또는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속을 포함하는 것인 플립칩 실장형 범프.The mushroom bump has one pillar selected from Sn alone or a Sn-metal alloy, and the head is selected from the group consisting of Sn-metal alloy or Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn and alloys thereof. A flip chip mounted bump comprising a metal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 버섯 범프는 기둥, 머리 또는 기둥 및 머리에 기공을 포함하는 것인 플립칩 실장형 범프.The mushroom bump is a flip chip mounted bump comprising a pore in the column, head or column and the head. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 추가로 상기 리플로 구형 범프 및 버섯 범프는 표면에 산화 방지막을 더욱 포함하는 것인 플립칩 실장형 범프.In addition, the reflow spherical bump and mushroom bump further comprises an anti-oxidation film on the surface flip chip mounted bump. a) 칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계;a) forming a plurality of patterned bottom metal layers on the chip; b) 상기 패터닝된 하부 금속층 상에 포토레지스트를 도포 후 식각하여 하부 금속층의 일부가 노출되는 개구부를 갖는 감광층을 형성하는 단계; 및b) applying a photoresist on the patterned lower metal layer and then etching to form a photosensitive layer having an opening through which a portion of the lower metal layer is exposed; And c) 상기 개구부 내 하부 금속층 상에 Sn 단독; 또는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속과 Sn으로 이루어진 Sn-금속 합금을 증착한 후, 232 내지 280 ℃에서 리플로 처리하여 리플로 구형 범프를 제조하는 단계;를 포함하고, c) Sn alone on the lower metal layer in the opening; Or after depositing a Sn-metal alloy consisting of Sn and a metal selected from the group consisting of Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof, and then reflowing at 232 to 280 ° C Manufacturing a spherical bump into a furnace; 상기 단계 c)의 리플로 이전 또는 이후에 감광층을 제거하는 단계를 포함하는 Removing the photosensitive layer before or after the reflow of step c). 리플로 구형 범프의 제조방법.Method for producing a reflow spherical bump. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 하부 금속층은 CVD(Chemical Vapor Deposition)법, PVD(Physical Vapor Deposition)법, 무전해도금법(electroless plating), 및 전해도금법(electroplating)으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 방법으로 수행하여 형성하는 것인 리플로 구형 범프의 제조방법.The lower metal layer is formed by performing one method selected from the group consisting of CVD (Chemical Vapor Deposition), PVD (Physical Vapor Deposition), electroless plating, and electroplating. Method for producing a reflow spherical bump. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 Sn 단독 또는 Sn-금속 합금은 진공 증착, 전해도금, 무전해 도금, 와이어 본더를 이용하는 스터드범핑, 스크린(screen) 프린팅, 및 스텐실(stencil) 프린팅법으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 방법으로 수행하여 형성하는 것인 리플로 구형 범프의 제조방법.The Sn alone or Sn-metal alloy is performed by one method selected from the group consisting of vacuum deposition, electroplating, electroless plating, stud bumping using a wire bonder, screen printing, and stencil printing. Method for producing a reflow spherical bump that is formed by. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 리플로는 150 내지 300 mtorr의 진공 조건 하에 85 내지 95%의 Ar 및 5 내지 15%의 H2 혼합 기체에서 0.1 내지 120초의 리플로 시간 범위에서 수행하는 것인 리플로 구형 범프의 제조방법.Wherein the reflow is carried out in a reflow time range of 0.1 to 120 seconds in 85 to 95% Ar and 5 to 15% H 2 mixed gas under a vacuum condition of 150 to 300 mtorr. 삭제delete 제9항에 있어서,The method of claim 9, 추가로 리플로 구형 범프 제조 후 그 표면에 산화 방지막을 형성하는 단계를 수행하는 것인 리플로 구형 범프의 제조방법.The method for producing a reflow spherical bump further comprising the step of forming an antioxidant film on the surface after the manufacture of the reflow spherical bumps. a') 칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계;a ') forming a plurality of patterned bottom metal layers on a chip; b') 상기 패터닝된 하부 금속층 상에 포토레지스트를 도포 후 식각하여 상기 하부 금속층의 일부가 노출된 개구부를 갖는 감광층을 형성하는 단계; b ') applying photoresist on the patterned lower metal layer and then etching to form a photosensitive layer having an opening in which a portion of the lower metal layer is exposed; c') 상기 개구부 내 하부 금속층 상에 Sn 단독; Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속과 Sn으로 이루어진 Sn-금속 합금; 또는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속을 이용하여 기둥과 머리를 서로 다른 재질로 증착하여 버섯 범프를 제조하는 단계; 및c ') Sn alone on the lower metal layer in the opening; Sn-metal alloy consisting of Sn and one metal selected from the group consisting of Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn and alloys thereof; Or preparing mushroom bumps by depositing pillars and heads with different materials using one metal selected from the group consisting of Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof; And d') 감광층을 제거하는 단계를 포함하는d ') removing the photosensitive layer. 버섯 범프의 제조방법.Method of making mushroom bumps. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 하부 금속층은 CVD(Chemical Vapor Deposition)법, PVD(Physical Vapor Deposition)법, 무전해도금법(electroless plating), 및 전해도금법(electroplating)으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 방법으로 수행하여 형성하는 것인 버섯 범프의 제조방법.The lower metal layer is formed by performing one method selected from the group consisting of CVD (Chemical Vapor Deposition), PVD (Physical Vapor Deposition), electroless plating, and electroplating. Method of making mushroom bumps. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 버섯 범프는 전해도금 또는 무전해 도금 중에서 선택된 1종의 방법으로 수행하여 증착하는 것인 버섯 범프의 제조방법.The mushroom bump is a method of producing a mushroom bump that is deposited by performing by one method selected from electroplating or electroless plating. 삭제delete 제15항에 있어서,The method of claim 15, 추가로 버섯 범프 제조 후 그 표면에 산화 방지막을 형성하는 단계를 수행하는 것인 버섯 범프의 제조방법.The method of producing a mushroom bump is to perform the step of forming an antioxidant film on the surface after the production of the mushroom bump further. 칩 상에 복수의 패터닝된 하부 금속층을 형성하는 단계Forming a plurality of patterned lower metal layers on the chip 상기 하부 금속층 상에 Sn 단독; 또는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속과 Sn으로 이루어진 Sn-금속 합금;을 포함하는 리플로 구형 범프 또는 버섯 범프를 형성하는 단계;Sn alone on the lower metal layer; Or forming a reflow spherical bump or mushroom bump comprising a Sn-metal alloy consisting of Sn and one metal selected from the group consisting of Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn and alloys thereof. ; 기판 상에 금속 전극을 형성하는 단계;Forming a metal electrode on the substrate; 상기 금속 전극을 포함하도록 비전도성 접착제를 도포하는 단계; 및Applying a nonconductive adhesive to include the metal electrode; And 상기 칩과 기판을 대면시켜 열 압착하는 단계를 포함하는 Thermally pressing the chip and the substrate to face each other; 플립칩 실장형 범프를 이용한 플립칩 접합방법.Flip chip bonding method using flip chip mounted bumps. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 기판은 세라믹, 유리, 플라스틱, 인쇄 회로 기판 및 유연 기판으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것인 플립칩 접합방법.The substrate is a flip chip bonding method that is one selected from the group consisting of ceramic, glass, plastic, printed circuit board and flexible substrate. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 열 압착은 200 ℃ 이하에서 수행하는 것인 플립칩 접합방법.Wherein the thermal compression is carried out at 200 ℃ or less flip chip bonding method. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 열 압착은 80 내지 200 ℃에서 수행하는 것인 플립칩 접합방법.Wherein the thermal compression is carried out at 80 to 200 ℃ flip chip bonding method. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 열 압착시 인가되는 압력은 20 내지 100 MPa인 것인 플립칩 접합방법.The pressure applied during the thermal compression is a flip chip bonding method of 20 to 100 MPa. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 열 압착시 인가되는 압력은 30 내지 50 MPa인 것인 플립칩 접합방법.The pressure applied during the thermal compression is a flip chip bonding method of 30 to 50 MPa. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 플립칩 접합 시 범프 당 받는 평균 접합 압력은 15 내지 100 mN/bump인 것인 플립칩 접합방법.The flip chip bonding method is an average bonding pressure received per bump during the flip chip bonding is 15 to 100 mN / bump. 삭제delete 삭제delete 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 Sn-금속 합금은 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금 중에서 선택된 1종의 금속을 전체 범프 조성 내 5 중량% 이하로 포함하는 것인 플립칩 접합방법.The Sn-metal alloy is a flip-chip bonding method comprising a metal selected from Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn and alloys of 5% by weight or less in the total bump composition. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 버섯 범프는 기둥(column)과 머리(head)로 이루어지고, 상기 기둥과 머리가 서로 다른 재질로 이루어진 것인 플립칩 접합방법.The mushroom bump is made of a column (column) and the head (head), the pillar and the head is a flip chip bonding method that is made of different materials. 제30항에 있어서,The method of claim 30, 상기 버섯 범프의 기둥은 Sn 단독 또는 Sn-금속 합금을 포함하고, 상기 머리는 Sn-금속 합금 또는 Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속을 포함하는 것인 플립칩 접합방법.The pillar of the mushroom bump includes Sn alone or a Sn-metal alloy, and the head is a Sn-metal alloy or one selected from the group consisting of Au, Cu, Ni, Bi, In, Ag, Zn, and alloys thereof. Flip chip bonding method comprising a metal. 제30항에 있어서,The method of claim 30, 상기 버섯 범프는 기둥, 머리 또는 기둥 및 머리에 기공을 포함하는 것인 플립칩 접합방법.The mushroom bump is a flip chip bonding method comprising a pore in the pillar, head or pillar and the head. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 추가로 상기 리플로 구형 범프 및 버섯 범프는 표면에 산화 방지막을 더욱 포함하는 것인 플립칩 접합방법.In addition, the reflow spherical bump and mushroom bump further comprises an anti-oxidation film on the surface flip chip bonding method.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100912606B1 (en) * 2007-07-25 2009-08-19 서울시립대학교 산학협력단 Method of fine pitch bumps formation at silicon wafer with via using electroplating
KR100924818B1 (en) * 2007-11-13 2009-11-03 성균관대학교산학협력단 Method for manufacturing a solder ball
KR101712459B1 (en) * 2010-11-29 2017-03-22 삼성전자 주식회사 Method of fabricating stacked package, and method of mounting stacked package fabricated by the same
KR101422524B1 (en) * 2012-12-24 2014-07-24 주식회사 심텍 PCB having fine pitch connection and method of manufacturing the same
CN112466765A (en) * 2020-11-26 2021-03-09 安徽光智科技有限公司 Focal plane array flip interconnection process method and focal plane array detector
CN114420798A (en) * 2021-12-07 2022-04-29 深圳市思坦科技有限公司 Preparation method of contact electrode, Mirco-LED array device and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0152559B1 (en) * 1995-10-11 1998-10-01 김광호 Method for manufacturing solder bump
KR20010098699A (en) * 2000-04-19 2001-11-08 추후제출 Method of forming lead-free bump interconnections
KR20050054834A (en) * 2003-12-05 2005-06-10 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Semiconductor device, semiconductor chip, method for manufacturing semiconductor device, and electronic apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0152559B1 (en) * 1995-10-11 1998-10-01 김광호 Method for manufacturing solder bump
KR20010098699A (en) * 2000-04-19 2001-11-08 추후제출 Method of forming lead-free bump interconnections
KR20050054834A (en) * 2003-12-05 2005-06-10 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Semiconductor device, semiconductor chip, method for manufacturing semiconductor device, and electronic apparatus

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