KR102110754B1 - Method for producing semiconductor chip - Google Patents
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Abstract
반도체 칩의 제조 방법은 기판과, 기판 위에 형성된 도전부와, 도전부에 형성된 마이크로 범프를 갖는 반도체 칩의 제조 방법으로서, 마이크로 범프에 평활면을 형성하는 평활면 형성 공정을 구비하고, 평활면 형성 공정은 반도체 칩이 배치된 공간에 대하여 불활성 분위기 내에서 환원성 가스를 유입시키고, 마이크로 범프의 융점 이상의 온도로 가열하는 가열 공정을 구비하고, 가열 공정에서는 마이크로 범프 위에 압력 부여 부재를 올리고, 압력 부여 부재의 주면 중 마이크로 범프와 접하는 주면은 평면이다.A method of manufacturing a semiconductor chip is a method of manufacturing a semiconductor chip having a substrate, a conductive portion formed on the substrate, and a micro bump formed on the conductive portion, comprising a step of forming a smooth surface to form a smooth surface on the micro bump, and forming a smooth surface The process includes a heating process in which a reducing gas is introduced into an inert atmosphere to a space where the semiconductor chip is disposed, and heated to a temperature above the melting point of the micro bump, and in the heating process, a pressure applying member is placed on the micro bump, and a pressure applying member is provided. Of the main surfaces, the main surface contacting the micro bump is flat.
Description
본 발명은 반도체 칩의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor chip.
종래, 반도체 패키지의 3차원 실장에 있어서는 와이어·본딩을 사용하여 반도체 칩과 반도체 칩, 또는 인터포저의 접속이 행하여지고 있었다. 이 와이어·본딩 대신에, 관통 전극과 범프를 통하여 반도체 칩끼리를 접속하는 3차원 실장 기술이 개발되어 있었다. 관통 전극은 표준적으로 짧은 접속선 길이(예를 들면 50㎛)가 되어, 전극간을 잇는 범프도 미세한 것이 요구된다. 이러한 50㎛ 미만의 범프 피치에 대응한 기술은 마이크로 범프라고 불린다. 미국특허 제9136159호 명세서와 같이 반도체 칩과 반도체 칩을 관통 전극과 마이크로 범프로 접속함으로써, 반도체 칩간의 배선 길이를 극적으로 짧게 할 수 있다. 따라서, 미세화에 따라 증대하는 배선 지연 시간을 저감할 수 있다.Conventionally, in the three-dimensional mounting of a semiconductor package, a connection between a semiconductor chip and a semiconductor chip or an interposer is performed using wire bonding. Instead of this wire-bonding, a three-dimensional mounting technique has been developed in which semiconductor chips are connected between through electrodes and bumps. The through electrode has a short connection line length (for example, 50 µm) as a standard, and it is required that the bumps connecting the electrodes are also fine. The technology corresponding to the bump pitch of less than 50 μm is called micro bump. By connecting a semiconductor chip and a semiconductor chip with a through electrode and a micro bump as described in US Patent No. 9136159, the wiring length between the semiconductor chips can be dramatically shortened. Therefore, it is possible to reduce the wiring delay time which increases with miniaturization.
여기서, 반도체 칩과 반도체 칩의 적층은 플립 칩 실장에 의해 행하여진다. 그러나, 반도체 칩과 반도체 칩을 여러 장 적층하여 접합해 가면, 반도체 칩간의 위치 어긋남 등의 문제가 생긴다. 또한, 반도체 칩에 대하여 다른 전자 부품 등을 실장할 때에도, 접합을 더욱 적합하게 행하는 것이 요구된다.Here, lamination of the semiconductor chip and the semiconductor chip is performed by flip chip mounting. However, when a plurality of semiconductor chips and semiconductor chips are stacked and joined, problems such as misalignment between semiconductor chips occur. Further, even when other electronic components or the like are mounted on the semiconductor chip, it is required to perform bonding more suitably.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 반도체 칩과 상대 부재와의 접합을 적합하게 행할 수 있는 반도체 칩의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a semiconductor chip capable of suitably bonding a semiconductor chip to a mating member.
본 발명의 일측면에 따른 반도체 칩의 제조 방법은 기판과, 기판 위에 형성된 도전부와, 도전부에 형성된 마이크로 범프를 갖는 반도체 칩의 제조 방법으로서, 마이크로 범프에 평활면을 형성하는 평활면 형성 공정을 구비하고, 평활면 형성 공정은 반도체 칩이 배치된 공간에 대하여 불활성 분위기 내에서 환원성 가스를 유입시키고, 마이크로 범프의 융점 이상의 온도로 가열하는 가열 공정을 구비하고, 가열 공정에서는 마이크로 범프 위에 압력 부여 부재를 올리고, 압력 부여 부재의 주면 중 마이크로 범프와 접하는 주면은 평면이다.A method of manufacturing a semiconductor chip according to an aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor chip having a substrate, a conductive portion formed on the substrate, and micro bumps formed on the conductive portion, and a step of forming a smooth surface on the micro bumps The smooth surface forming process includes a heating process in which a reducing gas is introduced into an inert atmosphere in a space in which a semiconductor chip is disposed, and heated to a temperature above the melting point of the micro bump, and in the heating process, pressure is applied on the micro bump. The main surface of the main surface of the pressure applying member that is raised is a flat surface.
이 반도체 칩의 제조 방법은 마이크로 범프에 평활면을 형성하는 평활면 형성 공정을 구비하고 있다. 평활면 형성 공정이 구비된 가열 공정에서는, 반도체 칩이 배치된 공간에 대하여 불활성 분위기 내에서 환원성 가스를 유입시켜 가열하고 있다. 이로써, 마이크로 범프의 표면에 형성된 산화막이 환원되어 제거된다. 또한, 가열 공정에서는 마이크로 범프의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 마이크로 범프가 용융하여 유동성을 가지게 된다. 여기서, 가열 공정에서는 마이크로 범프 위에 압력 부여 부재가 올려져 있다. 따라서, 마이크로 범프가 용융하여 유동성을 가짐에 따라, 압력 부여 부재의 압력에 의해 마이크로 범프가 찌부러지도록 변형된다. 압력 부여 부재의 주면 중 마이크로 범프와 접하는 주면은 평면이다. 따라서, 용융한 마이크로 범프 중 압력 부여 부재로 눌려진 부분은 상기 압력 부여 부재의 평면의 형상에 따라 평활면으로서 형성된다. 반도체 칩과 상대 부재를 접합할 때에는, 마이크로 범프의 평활면을 사용하여 접합을 행할 수 있기 때문에, 적합한 접합을 행할 수 있다.The manufacturing method of this semiconductor chip is provided with the smooth surface formation process which forms a smooth surface in a micro bump. In the heating step provided with the smooth surface forming step, a reducing gas is introduced into and heated in an inert atmosphere in a space where the semiconductor chip is disposed. Thereby, the oxide film formed on the surface of the micro bump is reduced and removed. In addition, in the heating step, by heating to a temperature equal to or higher than the melting point of the micro bump, the micro bump melts to have fluidity. Here, in the heating step, a pressure applying member is placed on the micro bump. Therefore, as the micro bump melts and has fluidity, the micro bump is deformed by the pressure of the pressure imparting member. Among the main surfaces of the pressure applying member, the main surface contacting the micro bump is a flat surface. Therefore, the portion of the melted micro bumps pressed by the pressure applying member is formed as a smooth surface according to the shape of the plane of the pressure applying member. When the semiconductor chip and the mating member are joined, bonding can be performed using a smooth surface of the micro bump, so that suitable bonding can be performed.
가열 공정에서는 복수의 마이크로 범프 위에 압력 부여 부재를 올리고, 압력 부여 부재의 주면 중 복수의 마이크로 범프와 접하는 주면은 평면이라도 좋다. 이로써, 압력 부여 부재는 복수의 마이크로 범프에 대하여 동일 평면을 접촉시킨 상태로, 일괄로 압력을 부여할 수 있다. 이 경우, 복수의 마이크로 범프의 평활면은 압력 부여 부재의 평면에 맞추어, 서로 동일 평면을 구성한다. 따라서, 복수의 마이크로 범프의 평활면 사이에서의 높이의 편차를 저감할 수 있다.In the heating step, the pressure applying member is placed on the plurality of micro bumps, and the main surface of the main surface of the pressure applying member contacting the plurality of micro bumps may be a flat surface. As a result, the pressure applying member can apply pressure to the plurality of micro bumps in a state in which the same plane is in contact. In this case, the smooth surfaces of the plurality of micro bumps coincide with the planes of the pressure imparting member and constitute the same planes with each other. Therefore, it is possible to reduce variations in height between smooth surfaces of a plurality of micro bumps.
환원성 가스로서 카복실산을 적용하여도 좋다. 이로써, 마이크로 범프 표면의 산화막을 양호하게 제거할 수 있다.You may apply carboxylic acid as a reducing gas. Thereby, the oxide film on the micro bump surface can be satisfactorily removed.
압력 부여 부재의 중량은 마이크로 범프의 단면적당, 0.0005㎍/㎛2 이상, 0.1㎍/㎛2 이하라도 좋다. 이로써, 압력 부여 부재는 마이크로 범프에 보이드를 제거하기 위한 적절한 압력을 부여할 수 있다.By weight of the pressure-application member is may be a single coating, or less 0.0005㎍ / ㎛ 2 or more, 0.1㎍ / ㎛ 2 of the micro-bump. Thereby, the pressure applying member can apply the appropriate pressure for removing voids to the micro bump.
기판 위에, 일정한 두께를 갖는 스페이서를 배치하고, 압력 부여 부재는 스페이서와 접촉할 때까지 밀어 넣어져도 좋다. 이로써, 스페이서로 압력 부여 부재가 멈추기 때문에, 마이크로 범프가 너무 찌부러지는 것을 방지할 수 있다.A spacer having a constant thickness is disposed on the substrate, and the pressure applying member may be pushed in until it contacts the spacer. Thereby, since the pressure imparting member is stopped by the spacer, it is possible to prevent the micro bump from being too crushed.
본 발명에 의하면, 상대 부재와의 접합을 적합하게 행할 수 있는 반도체 칩의 제조 방법을 제공할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor chip which can bond suitably with a mating member can be provided.
도 1은 반도체 패키지의 일 실시형태를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 반도체 패키지의 제조 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 반도체 칩을 적층시키고 있는 모양을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4a는 반도체 칩을 적층시키고 있는 모양을 도시한 개략적인 단면도이며, 도 4B는 반도체 칩끼리를 접합한 모양을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 5는 평활면 형성 공정을 실행하기 전의 마이크로 범프, 및 평활면 형성 공정을 실행한 후의 마이크로 범프를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 6은 평활면 형성 공정(보이드 제거 공정)의 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7g는 평활면 형성 공정(보이드 제거 공정)의 순서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 도 8g는 변형예에 따른 평활면 형성 공정(보이드 제거 공정)의 순서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 9는 가열로 내의 온도와 압력의 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 10a 내지 도 10c는 평활면 형성 공정(보이드 제거 공정)의 순서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 11a 내지 도 11b는 평활면 형성 공정(보이드 제거 공정)의 순서를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 발광 소자의 배열을 도시한 개략도이다.
도 13a 내지 도 13c는 마이크로 범프을 형성하는 순서를 도시한 개략도이다.
도 14a 내지 도 14c는 반도체 칩에 발광 소자를 실장하는 순서를 도시한 개략도이다.
도 15a 및 도 15b는 반도체 칩에 발광 소자를 실장할 때의 과제를 도시한 개략도이다.
도 16은 발광 소자의 도전부 및 도금막의 재료, 및 반도체 칩의 도전부 및 도금막의 재료의 조합에 대하여 나타낸 표이다.
도 17은 실시예 및 비교예의 시험 결과를 나타낸 표이다.
도 18은 실시예 및 비교예의 시험 결과를 나타낸 표이다.1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor package.
2 is a flowchart showing a procedure of a method for manufacturing a semiconductor package.
3A and 3B are schematic cross-sectional views showing a shape in which semiconductor chips are stacked.
4A is a schematic cross-sectional view showing a shape in which semiconductor chips are stacked, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing a shape in which semiconductor chips are joined together.
5 is a schematic cross-sectional view showing a micro bump before performing a smooth surface forming process and a micro bump after performing a smooth surface forming process.
6 is a flowchart showing the procedure of a smooth surface forming process (void removal process).
7A to 7G are schematic cross-sectional views showing the sequence of a smooth surface forming process (void removal process).
8A to 8G are schematic cross-sectional views showing the sequence of a smooth surface forming process (void removal process) according to a modification.
9 is a graph showing the profile of the temperature and pressure in the furnace.
10A to 10C are schematic cross-sectional views showing the sequence of a smooth surface forming process (void removal process).
11A to 11B are schematic cross-sectional views showing the sequence of a smooth surface forming process (void removal process).
12A and 12B are schematic views showing an arrangement of light emitting elements.
13A to 13C are schematic views showing a procedure for forming micro bumps.
14A to 14C are schematic diagrams showing a procedure of mounting a light emitting element on a semiconductor chip.
15A and 15B are schematic diagrams showing a problem when mounting a light emitting element on a semiconductor chip.
16 is a table showing a combination of a material of a conductive portion and a plating film of a light-emitting element, and a material of a conductive portion and a plating film of a semiconductor chip.
17 is a table showing test results of Examples and Comparative Examples.
18 is a table showing test results of Examples and Comparative Examples.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 일측면에 따른 반도체 패키지의 제조 방법의 적합한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 사용하기로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of a method for manufacturing a semiconductor package according to an aspect of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same functions, and overlapping descriptions are omitted.
도 1은 반도체 패키지의 일 실시형태를 도시한 개략적인 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 패키지(100)는 3장 이상(여기서는 3장)의 반도체 칩(1)을 적층시킴으로써 구성된 적층체(2)와, 납땜볼(3)을 통하여 적층체(2)와 전기적으로 접속된 유기 기판(4)과, 유기 기판(4) 위에 실장된 적층체(2)를 몰드 수지로 덮음으로써 형성된 몰드부(6)를 구비하고 있다. 또한, 몰드부(6)의 내부 공간은 적층체(2)의 반도체 칩(1) 사이를 메우도록 언더필(7)이 충전되어 있다. 본 실시형태에서는, 적층체(2)는 반도체 칩(1A), 반도체 칩(1B), 및 반도체 칩(1C)을 상하 방향으로 적층시킴으로써 구성되어 있다. 반도체 칩(1A)과 반도체 칩(1B)은 마이크로 범프를 용융시킴으로써 접합된 접합부(8)를 통하여 접합되어 있다. 반도체 칩(1C)과 반도체 칩(1B)은 마이크로 범프를 용융시킴으로써 접합된 접합부(8)를 통하여 접합되어 있다.1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor package. As shown in FIG. 1, the
예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같이 접합 전의 반도체 칩(1)은 기판(11)과, 기판(11) 위에 형성된 도전부(12)와, 도전부(12)에 형성된 마이크로 범프(13)를 갖고 있다. 기판(11)은 예를 들면, 실리콘(Si) 칩 등의 반도체 칩, 실리콘(Si)인터포저 등에 의해 구성되어 있다. 또한, 반도체 칩(1A) 및 반도체 칩(1C)에는 한쪽의 주면에만 도전부(12)가 형성되어 있다. 반도체 칩(1B)에는 양쪽의 주면에 도전부(12)가 형성되어 있다. 또한, 반도체 칩(1B)의 양쪽의 주면에 형성된 도전부(12)는 기판(11)의 두께 방향으로 연장되는 스루홀 전극(19)을 통하여, 서로 접속되어 있다.For example, as shown in FIG. 4A, the
도전부(12)는 기판(11)의 주면 위에 여러개 형성되어 있다. 도전부(12)는 기판(11)의 주면 위에 소정의 피치로 배열되어 있다. 도전부(12)는 기판(11)의 주면 위에 형성된 전극 패드(14)와, 전극 패드(14)의 상면에 형성된 배리어 메탈층(16)을 구비하고 있다. 또한, 기판(11)의 주면 중, 도전부(12)가 형성되어 있지 않은 부분은 절연층(17)으로 덮어져 있다(도 5 참조). 배리어 메탈층(16)의 구성 재료로서는, 예를 들면 Ni 및 Ni 화합물(예를 들면 NiP) 등이 사용된다. 절연층(17)의 구성 재료로서는, 예를 들면 SiO, SiN, 폴리이미드 등이 사용된다.Several
마이크로 범프(13)는 도전부(12)의 배리어 메탈층(16) 위에 형성되어 있다. 마이크로 범프(13)는 Sn, Ag, Cu, Ag-Cu, Bi, In 등을 구성 재료로서 포함하고 있어도 좋고, 이들 중 어느 2 이상의 재료에 의한 합금이 사용되어도 좋다. 특히, 마이크로 범프(13)는 주성분으로서 Sn을 포함하여도 좋다. 마이크로 범프(13)는 예를 들면 도금법으로 형성되어도 좋다. 또는, 마이크로 범프(13)는 납땜 합금으로 이루어지는 미소(微小) 볼을 사용함으로써 형성되어도 좋고, 페이스트를 인쇄하여 형성되어도 좋다. 또한, 위에서 보았을 때의 직경이 50㎛ 미만인 범프를 마이크로 범프라고 칭한다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로 범프(13)는 기판(11)에 형성한 직후에는 구면을 갖는다. 이러한 마이크로 범프(13)에 대하여 소정의 처리가 시행됨으로써 마이크로 범프(13)에는 평활면(13a)이 형성된다. 평활면(13a)은 마이크로 범프(13)의 상단부에서, 수평 방향으로 넓어지는 평면에 의해 구성된다. 또한, 평활면(13a)을 형성하기 위한 처리 내용의 일례에 대해서는 후술한다. 마이크로 범프(13)의 높이, 즉 평활면(13a)과 도전부(12)의 상면 사이의 치수는 5 내지 50㎛의 범위에서 설정 가능하다.As shown in Fig. 5, the
다음에, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 실시형태에 따른 반도체 패키지(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing the
도 2에 나타낸 바와 같이, 우선 기판(11)에 마이크로 범프(13)를 형성함으로써 반도체 칩(1)을 준비하는, 반도체 칩 준비 공정(스텝 S1)이 실행된다. 이로써, 반도체(1A, 1B, 1C)이 준비된다. 다만, 이 단계에서는 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)은 형성되어 있지 않다.As shown in Fig. 2, first, a semiconductor chip preparation process (step S1) in which the
다음에, 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)을 형성하는 평활면 형성 공정(스텝 S2)이 실행된다. 또한, 평활면 형성 공정(S2)은 마이크로 범프(13)의 내부로부터 보이드(22)를 제거하는 보이드 제거 공정에도 해당한다.Next, a smooth surface forming step (step S2) of forming the
여기서, 도 6을 참조하여 평활면 형성 공정(보이드 제거 공정; S2)의 상세한 내용에 대하여 설명한다.Here, the details of the smooth surface forming process (void removal process; S2) will be described with reference to FIG. 6.
도 6 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 마이크로 범프(13)에 대하여 압력 부여 부재(21)를 설치하는 압력 부여 부재 설치 공정(스텝 S20)이 실행된다. 이렇게, 압력 부여 부재(21)가 올려진 상태로, 반도체 칩(1)은 가열로의 내부에 배치된다. 또한, 이후의 설명에서는 도 9에 나타낸 가열로 내의 온도와 압력의 프로파일을 적절히 참조하면서 설명한다. 또한, 도 9에서는 실선이 가열로 내의 온도를 나타내고, 파선이 가열로 내의 압력을 나타낸다.6 and 7A, a pressure applying member installation process (step S20) for installing the
도 10a에 도시된 바와 같이, 압력 부여 부재 설치 공정(S20)에서는 복수의 마이크로 범프(13) 위에 압력 부여 부재(21)가 올려져도 좋다. 이때, 압력 부여 부재(21)의 주면 중 복수의 마이크로 범프(13)와 접하는 주면(21a)은 평면이다. 즉, 동일 평면을 구성하는 주면(21a)이 복수의 마이크로 범프(13)에 걸쳐 접촉한다. 또한, 마이크로 범프(13)는 도 10a의 지면의 좌우 방향 및 지면의 전후 방향으로, 복수 배열되어 있다. 따라서, 압력 부여 부재(21)는 지면의 좌우 방향 및 지면의 전후 방향으로 복수 배열되어 있는 마이크로 범프(13) 위에 올려진다. 압력 부여 부재(21)는 하나의 반도체 칩(1)에 대하여 하나 사용되어도 좋고, 복수 사용되어도 좋다. 즉, 압력 부여 부재(21)는 반도체 칩(1) 내의 모든 마이크로 범프(13)에 대하여 올려져도 좋다. 또는 반도체 칩(1)이 복수의 구획으로 나뉘어져서, 압력 부여 부재(21)는 각 구획에 대하여 1장씩 올려져도 좋다. 다만, 압력 부여 부재(21)는 하나의 마이크로 범프(13)에 대하여 하나씩 올려져도 좋다.As shown in FIG. 10A, in the pressure applying member installation process (S20), the
마이크로 범프(13) 위에 올려지는 압력 부여 부재(21)의 구성 재료로서, 마이크로 범프(13)와 반응하지 않는 재료가 채용되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 압력 부여 부재(21)의 구성 재료로서 Si, SiO2, SiN 등이 채용된다. 또한, 압력 부여 부재(21)의 주면 중, 마이크로 범프(13)와 접하는 주면(21a)은 평면으로서 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 주면(21a)에 돌기 등이 형성되어 있는 경우, 마이크로 범프(13)와 걸리기 때문에, 압력 부여 부재(21)를 제거할 때에 벗어나기 어려워지기 때문이다. 압력 부여 부재(21)가 마이크로 범프(13)에 부여하는 압력은 압력 부여 부재(21) 자신의 자중만으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 압력은 마이크로 범프의 단면적당 0.0005㎍/㎛2 이상, 0.1㎍/㎛2 이하로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 플립 칩 실장과 같은 수법으로 압력 부여 부재(21)에 의한 압력, 또는 높이를 제어하면, 고체에서 액체로 마이크로 범프(13)가 변화될 때(도 7b에서 도 7c로 변화될 때)에 압력 부여 부재(21)에 가해지는 압력이 저하되기 때문에, 압력 부여 부재(21)의 위치에 어긋남이 생긴다. 마이크로 범프(13)와 같이 작은 범프에 대하여는 약간의 어긋남으로 과잉으로 압력이 가해진다.As a constituent material of the
다음에, 반도체 칩(1)이 배치된 가열로의 공간을 감압하는 감압 공정(스텝 S21)이 실행된다. 감압 공정(S21)에서는 가열로 내를 진공 처리하여 감압 분위기로 한다. 가열로 내에 잔류하는 산소는 마이크로 범프(13)를 산화시키는 원인이 된다. 따라서, 가열로 내를 대기압 상태(1.01×10^5Pa에서 1×10^3Pa 이하, 특히 5Pa 이하)의 감압 상태까지 배기하는 것이 바람직하다. 이로써, 가열로 내의 압력이 저하된다(도 9의 그래프 P1 부분을 참조). 이러한 감압 분위기의 가열로 내에 불활성 가스를 도입한다. 이로써, 가열로 내의 압력이 상승한다(도 9의 그래프 P2 부분을 참조). 불활성 가스는 가열로 내를 마이크로 범프(13)의 용융 온도 이상 (융점 이상)의 온도 영역까지 상승시킬 때에, 마이크로 범프(13) 표면의 산화를 더 방지하면서, 마이크로 범프(13)의 용융을 실현하는 것이며, 가열로 내의 열 매체로서 기능시키는 것이다. 이러한 불활성 가스로서는, 예를 들면 질소(N2) 가스나 아르곤(Ar) 가스 등을 사용할 수 있다.Next, a decompression step (step S21) is performed to depressurize the space of the heating furnace in which the
다음에, 가열로에 대하여 불활성 분위기 내에서 환원성 가스를 유입시키고, 마이크로 범프(13)의 융점 이상의 온도로 가열하는 가열 공정(스텝 S22)이 실행된다. 가열 공정(S22)은 가열로 내에 불활성 가스를 도입한 후, 또는 불활성 가스의 도입과 거의 동시에 실행된다. 가열 공정(S22)에서는 소정의 승온 속도(예를 들면 35 내지 45℃/분)로 가열로 내를 승온하고, 불활성 가스가 도입된 상태의 가열로 내의 온도를 마이크로 범프(13)의 융점 이상의 온도 영역까지 상승시킨다. 예를 들면, 범프를 Sn-Ag-Cu 합금으로 구성한 경우, 융점은 합금의 조성에 따라 다르지만, 대략 220 내지 230℃이기 때문에, 그러한 온도 이상의 온도 영역까지 가열로 내의 온도를 상승시킨다.Next, a heating process (step S22) is performed in which a reducing gas is introduced into the inert atmosphere to the heating furnace and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the
환원성 가스의 도입은 산화막(23)의 환원 반응이 시작되는 온도의 전후에서 실시되는 것이 바람직하다. 가열로 내의 온도(도 9의 온도(T1))를 환원 반응이 시작되는 온도 이상으로 유지하면서 적당한 농도와 유량의 환원성 가스를 계속 공급한다. 이로써 마이크로 범프(13)의 표면에 존재하는 산화막(23)을 환원 제거할 수 있다. 환원성 가스로서, 예를 들면, 카복실산(포름산)이 적용된다. 카복실산의 예로서, 포름산, 아세트산, 아크릴산, 프로피온산 등의 저급 카복실산을 들 수 있다. 포름산을 환원 가스로서 사용할 경우, 가열로 내의 온도가 110℃ 정도가 되었을 때에 포름산을 도입하는 것이 바람직하다. 환원 반응이 시작되는 온도 이하에서 포름산을 도입하여도 반응은 진행되지 않고, 온도가 너무 높으면 표면의 산화막(23)을 남긴 채 마이크로 범프(13)가 가열되기 때문에, 보이드(22) 내부의 압력이 상승한다. 보이드(22)의 내부 압력이 과잉으로 오른 상태로 산화막(23)을 제거하면 보이드(22)의 압력이 단숨에 해방(解放)되어, 액화된 마이크로 범프(13)가 비산(飛散)할 가능성도 있다. 따라서, 환원 반응이 시작되는 온도(T1)에서 소정 시간 유지하고, 산화막(23)이 충분히 제거된 단계에서, 가열로의 온도를 마이크로 범프(13)의 융점 이상의 온도(T2)로 유지하여도 좋다(도 9 참조).It is preferable that introduction of the reducing gas is performed before or after the temperature at which the reduction reaction of the
마이크로 범프(13)가 용융하고, 보이드(22)가 제거되고, 평활면(13a)이 형성되면, 가열로의 온도를 강온(降溫)하는 강온 공정(스텝 S23)이 실행된다. 구체적으로는, 마이크로 범프(13)의 용융 온도 이상의 온도(T2)로 유지된 가열로 내에서, 마이크로 범프(13)를 포름산에 소정 시간(예를 들면 0.5 내지 3분) 노출한 후, 가열로 내에 도입한 포름산을 진공 처리하여 배기한다. 가열로 내의 포름산을 배기한 후, 또는 포름산의 배기와 거의 동시에, 소정의 강온 속도(예를 들면 -5 내지 -40℃/분)로 가열로 내를 강온한다. 또한, 도 9에서는 가열로의 온도가 내려가기 전에 진공 처리하고 있다. 그러나, 가열로 내의 온도가, 용융한 범프가 어느 정도 고화(固化)하는 온도 영역까지 강온된 곳에서, 가열로 내에 질소 가스나 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 도입하여 대기압까지 되돌려도 좋다.When the
상기한 바와 같은 가열 공정(S22) 및 강온 공정(S23)이 실행됨으로써 도 7b 내지 도 7g에 도시된 바와 같이, 마이크로 범프(13)로부터 보이드(22)가 제거되는 동시에, 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)이 형성된다. 즉, 환원성 가스의 분위기 내에서 가열이 행하여짐으로써, 마이크로 범프(13)의 표면에 형성되어 있던 산화막(23)이 환원되어 제거된다(도 7b 참조). 그리고, 마이크로 범프(13)의 융점 이상의 온도로 가열됨으로써 마이크로 범프(13)가 용융한다. 이로써, 압력 부여 부재(21)의 압력에 의해 마이크로 범프(13)가 찌부러지도록 변형된다. 이로써, 압력 부여 부재(21)의 주면(21a)의 형상에 따라, 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)에 대응하는 형상이 형성된다(도 7c 내지 도 7f 참조). 또한, 용융한 마이크로 범프(13)가 압력 부여 부재(21)에 눌려 유동함으로써, 마이크로 범프(13) 내의 보이드(22)가 상승하여 외부로 빠진다(도 7c 내지 도 7f 참조). 가열로의 온도가 되돌아감으로써 마이크로 범프(13)가 냉각되어 경화한다. 이로써, 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)이 형성된다(도 7g 참조).As shown in FIGS. 7B to 7G, the void 22 is removed from the
도 10에 도시된 바와 같이, 가열 공정(S22)에서는 복수의 마이크로 범프(13) 위에 압력 부여 부재(21)를 올린 상태가 된다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 압력 부여 부재(21)는 복수의 마이크로 범프(13)에 대하여 동일 평면을 접촉시킨 상태로, 일괄로 압력을 부여한다. 이로써, 복수의 마이크로 범프(13)가 압력 부여 부재(21)에 일괄로 찌부러지도록 변형된다. 이로써, 압력 부여 부재(21)의 주면(21a)의 형상에 따라, 복수의 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)에 대응하는 형상이 형성된다. 가열로의 온도가 되돌아감으로써 마이크로 범프(13)가 냉각되어 경화한다. 이로써, 복수의 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)이 형성된다. 그 후, 도 10c에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 범프(13)로부터 압력 부여 부재(21)가 제거된다.As shown in FIG. 10, in the heating step (S22), the
도 2로 되돌아가서, 각 반도체 칩(1)에 대한 평활면 형성 공정(S2)이 완료된 후, 하나의 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)에, 다른 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)를 포갬으로써, 반도체 칩(1)을 3장 이상 적층하는 적층 공정(스텝 S3)이 실행된다. 본 실시형태에 있어서, 적층 공정(S3)에서는 하나의 반도체 칩(1)과 다른 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)이 형성되어 있다. 그리고, 한쪽의 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)는 평활면(13a)에서 다른 한쪽의 마이크로 범프(13)와 접촉한다. 적층 공정(S3)에서는 모든 반도체 칩(1)에 대하여, 서로의 마이크로 범프(13)가 접합되어 있지 않은 상태로 포개져 있다.2, after the smooth surface forming process (S2) for each
구체적으로는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 가장 아래의 반도체 칩(1C)의 마이크로 범프(13)에, 반도체 칩(1B)의 마이크로 범프(13)가 포개진다. 이때, 반도체 칩(1C)의 마이크로 범프(13)의 평활면(13a) 위에, 반도체 칩(1B)의 마이크로 범프(13)의 평활면(13a)이 올려진다. 또한, 반도체 칩(1C)의 마이크로 범프(13)와, 반도체 칩(1B)의 마이크로 범프(13)는 서로 접합되어 있지 않고, 단지 접촉한 상태일 뿐이다.Specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
다음에, 도 3b 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 아래에서 두번째의 반도체 칩(1B)의 마이크로 범프(13)에, 가장 위의 반도체 칩(1C)의 마이크로 범프(13)가 포개진다. 이때, 반도체 칩(1B)의 마이크로 범프(13)의 평활면(13a) 위에, 반도체 칩(1C)의 마이크로 범프(13)의 평활면(13a)이 올려진다. 또한, 반도체 칩(1B)의 마이크로 범프(13)와, 반도체 칩(1C)의 마이크로 범프(13)는 서로 접합되어 있지 않고, 단지 접촉한 상태일 뿐이다.Next, as shown in FIGS. 3B and 4A, the
적층 공정(S3)이 완료된 후, 마이크로 범프(13)를 가열하여 용융시킴으로써, 상기 마이크로 범프(13)를 통하여 반도체 칩(1)끼리를 접합하는 접합 공정(스텝 S4)이 실행된다. 접합 공정(S4)에서는 한번의 가열에 의해, 모든 마이크로 범프(13)를 일괄로 용융시키고, 모든 반도체 칩(1)을 일괄로 접합한다. 또한, 접합 공정(S4)에서는 환원 분위기 내에서 각 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)를 용융시킨다.After the lamination process (S3) is completed, by heating and melting the
구체적으로는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(1A, 1B, 1C)이 마이크로 범프(13)를 통하여 적층된 상태의 적층체를 가열로 내에 배치한다. 그리고, 가열로에서 상기 적층체를 가열함으로써, 적층체 내의 모든 마이크로 범프(13)가 용융하는 동시에, 서로 접촉하고 있던 마이크로 범프(13)가 일괄로 접합된다. 이로써, 도 4B에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(1A, 1B, 1C)은 2개의 마이크로 범프(13)가 용융하여 서로 접합된 접합부(8)를 통하여 접합된다.Specifically, as shown in FIG. 4A, a stacked body in which
접합 공정(S4)이 완료된 후, 반도체 패키지(100)를 작성하는 반도체 패키지 작성 공정(스텝 S5)이 실행된다. 반도체 패키지 작성 공정(S5)에서는 접합 공정(S5)에서 얻어진 적층체(2)를 유기 기판(4)에 접속하는 동시에, 몰드부(6)로 적층체(2)를 덮는다. 이상으로써, 반도체 패키지(100)가 완성되고, 도 2에 나타낸 제조 방법이 종료한다.After the bonding process S4 is completed, a semiconductor package creation process (step S5) for creating the
다음에, 본 실시형태에 따른 반도체 패키지(100)의 제조 방법의 작용·효과에 대하여 설명한다.Next, the operation and effects of the manufacturing method of the
반도체 칩(1)의 제조 방법은 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)을 형성하는 평활면 형성 공정(S2)을 구비하고 있다. 평활면 형성 공정(S2)이 구비된 가열 공정(S22)에서는 반도체 칩(1)이 배치된 공간에 대하여 불활성 분위기 내에서 환원성 가스를 유입시켜 가열하고 있다. 이로써, 마이크로 범프(13)의 표면에 형성된 산화막(23)이 환원되어 제거된다. 또한, 가열 공정(S22)에서는 마이크로 범프(13)의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 마이크로 범프(13)가 용융하여 유동성을 가지게 된다. 여기서, 가열 공정(S22)에서는 마이크로 범프(13) 위에 압력 부여 부재(21)가 올려져 있다. 따라서, 마이크로 범프(13)가 용융하여 유동성을 가짐에 따라, 압력 부여 부재(21)의 압력에 의해 마이크로 범프(13)가 찌부러지도록 변형된다. 압력 부여 부재(21)의 주면(21a) 중 마이크로 범프(13)와 접하는 주면(21a)은 평면이다. 따라서, 용융한 마이크로 범프(13) 중, 압력 부여 부재(21)로 눌린 부분은 상기 압력 부여 부재(21)의 평면의 형상에 따라 평활면(13a)으로서 형성된다. 반도체 칩(1)과 상대 부재를 접합할 때에는, 마이크로 범프(13)의 평활면(13a)을 사용하여 접합을 행할 수 있기 때문에, 적합한 접합을 행할 수 있다.The method of manufacturing the
가열 공정(S22)에서는 복수의 마이크로 범프(13) 위에 압력 부여 부재(21)를 올리고, 압력 부여 부재(21)의 주면 중 복수의 마이크로 범프(13)와 접하는 주면(21a)은 평면이다. 이로써, 압력 부여 부재(21)는 복수의 마이크로 범프(13)에 대하여 동일 평면을 접촉시킨 상태로, 일괄로 압력을 부여할 수 있다. 이 경우, 복수의 마이크로 범프(13)의 평활면(13a)은 압력 부여 부재(21)의 평면에 맞추어, 서로 동일 평면을 구성한다. 따라서, 복수의 마이크로 범프(13)의 평활면(13a) 사이에서의 높이의 편차를 저감할 수 있다.In the heating step (S22), the
연마에 의해 평활면(13a)을 형성할 경우, 마이크로 범프(13) 및 도전부(12)에 힘이 작용하는 것에 의한 데미지가 발생할 가능성이 있다. 한편, 상기한 실시형태와 같이 압력 부여 부재(21)를 사용하여 평활면(13a)을 형성할 경우, 마이크로 범프(13) 및 도전부(12)에 대한 데미지를 억제할 수 있다.When the
반도체 패키지(100)의 제조 방법에 있어서, 가열 공정(S22)에서는, 반도체 칩(1)이 배치된 공간에 대하여 불활성 분위기 내에서 환원성 가스를 유입시켜 가열하고 있다. 이로써, 마이크로 범프(13)의 표면에 형성된 산화막(23)이 환원되어 제거된다. 또한, 마이크로 범프(13)의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 마이크로 범프(13)가 용융함으로써 유동성을 가지게 된다. 여기서, 가열 공정(S22)에서는 마이크로 범프(13) 위에 압력 부여 부재(21)가 올려져 있다. 따라서, 마이크로 범프(13)가 용융하여 유동성을 가짐에 따라, 압력 부여 부재(21)의 압력에 의해 마이크로 범프(13)가 찌부러지도록 변형된다. 상기 변형에 의해 마이크로 범프(13) 내에 흐름이 발생하고, 보이드(22)가 마이크로 범프(13) 내를 유동한다. 이로써, 마이크로 범프(13) 내를 유동한 보이드(22)는 상기 마이크로 범프(13) 내로부터 외부로 빠져 제거된다. 이상으로써, 마이크로 범프(13) 내의 보이드(22)를 용이하게 제거할 수 있다.In the manufacturing method of the
환원성 가스로서 카복실산을 적용하여도 좋다. 이로써, 마이크로 범프(13) 표면의 산화막(23)을 양호하게 제거할 수 있다.You may apply carboxylic acid as a reducing gas. Thereby, the
압력 부여 부재(21)의 중량은 마이크로 범프(13)의 단면적당, 0.0005㎍/㎛2 이상, 0.1㎍/㎛2 이하라도 좋다. 이로써, 압력 부여 부재(21)는 마이크로 범프(13)에 보이드(22)를 제거하기 위한 적절한 압력을 부여할 수 있다.By weight of the
반도체 패키지(100)의 제조 방법에 있어서, 적층 공정(S3)에서는 하나의 반도체 칩(1)과 다른 반도체 칩(1) 중, 적어도 한쪽의 마이크로 범프(13)에 평활면(13a)이 형성되고, 한쪽의 마이크로 범프(13)는 평활면(13a)에서 다른 한쪽의 마이크로 범프(13)와 접촉한다. 이렇게, 평활면(13a)을 이용하여 서로의 마이크로 범프(13)를 포갬으로써 하나의 반도체 칩(1)과 다른 반도체 칩(1)을 위치 정밀도 좋게 적층시킬 수 있다. 이로써, 3장 이상의 다수의 반도체 칩(1)을 적층하는 경우에도, 서로의 반도체 칩(1) 사이의 위치 정밀도가 좋은 상태로 적층할 수 있다. 이러한 상태로 접합 공정(S4)을 실행함으로써, 반도체 칩(1)과 반도체 칩(1)을 위치 정밀도 좋게 접합할 수 있다.In the manufacturing method of the
적층 공정(S3)에서는 모든 반도체 칩(1)에 대하여, 서로의 마이크로 범프(13)가 접합되어 있지 않은 상태로 포개져 있고, 접합 공정(S4)에서는 한번의 가열에 의해, 모든 마이크로 범프(13)를 일괄로 용융시키고, 모든 반도체 칩(1)을 일괄로 접합하여도 좋다. 이로써, 한번 마이크로 범프(13)가 용융하여 접합된 접합부(8)가 반복 가열되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 접합부(8)의 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.In the lamination process (S3), all of the semiconductor chips (1) are stacked in a state where the micro bumps (13) of each other are not bonded, and in the bonding process (S4), all the micro bumps (13) are heated by one heating. ) May be melted in a batch, and all the
하나의 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13), 및 다른 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)는 모두 Sn을 포함하고, 접합 공정(S4)에서는 환원 분위기 내에서 하나의 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13), 및 다른 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)를 용융시켜도 좋다. 이로써, 서로의 마이크로 범프(13)의 표면에 형성되어 있던 산화막(23)이 환원되어 제거된다. 또한, 서로의 마이크로 범프(13)는 Sn을 포함하고 있기 때문에, 용융에 따라 서로 섞여서 일체화된다. 이에 따라, 액화된 마이크로 범프(13)의 표면 장력의 작용에 의해, 하나의 반도체 칩(1)과 다른 반도체 칩(1) 사이의 위치 어긋남이 수정된다(셀프 얼라인먼트 효과).The micro bumps 13 of one
본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.The present invention is not limited to the above-described embodiment.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(11) 위에 일정한 두께를 갖는 스페이서(26)를 배치하고, 압력 부여 부재(21)는 스페이서(26)와 접촉할 때까지 밀어 넣어져도 좋다. 이로써, 스페이서(26)로 압력 부여 부재(21)가 멈추기 때문에, 마이크로 범프(13)가 너무 찌부러지는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 가열 전에, 마이크로 범프(13)의 양측에 스페이서(26)를 배치하고, 마이크로 범프(13)에 압력 부여 부재(21)를 올린다(도 8a 참조). 이 상태로, 환원 분위기에서 가열하여, 산화막을 제거한다(도 8b 참조). 그리고, 마이크로 범프(13)를 용융시키면, 압력 부여 부재(21)가 내려가고, 스페이서(26)의 상면과 접촉한다(도 8c 참조). 이로써, 압력 부여 부재(21)는 스페이서(26)로 지지되어 더 이상 내려가지 않는다. 한편, 용융한 마이크로 범프(13) 내에서는 압력 부여 부재(21)의 영향으로 흐름이 발생하고, 보이드(22)가 상승하여 제거된다(도 8d 내지 도 8g 참조).For example, as shown in FIG. 8, a
도 11a에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 범프(13) 위에 압력 부여 부재(21)가 올려지는 경우, 스페이서(26)는 압력 부여 부재(21)의 가장자리부에 대응하는 위치에만 배치되어도 좋다. 또는, 도 11b에 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로 범프(13) 사이의 틈새에 스페이서(26)가 배치되어도 좋다. 또한, 도 11b와 같이, 모든 틈새에 스페이서(26)가 배치되어 있지 않더라도, 일부의 틈새에 스페이서(26)가 배치되어도 좋다.As shown in Fig. 11A, when the
또한, 상기한 실시형태에서는, 하측의 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)는 평활면(13a)을 갖고 있고, 상측의 반도체 칩(1)의 마이크로 범프(13)는 평활면(13a)을 갖고 있었다. 따라서, 하측의 마이크로 범프(13)의 평활면(13a) 위에, 상측의 마이크로 범프(13)의 평활면(13a)이 올려져 있었다. 다만, 상측의 마이크로 범프(13)와 하측의 마이크로 범프(13) 중 어느 한쪽에만 평활면(13a)이 형성되고, 다른 쪽에는 평활면(13a)이 형성되어 있지 않아도 좋다.Further, in the above-described embodiment, the
상기한 실시형태에서는, 반도체 칩의 접합의 상대 부재는 다른 반도체 칩이었다. 이것 대신에, 접합의 상대 부재로서 다른 것을 채용하여도 좋다. 예를 들면, 접합의 상대 부재로서 전자 부품이 채용되어도 좋다. 전자 부품으로서 발광 소자가 채용되어도 좋다.In the above-described embodiment, the mating member for joining the semiconductor chips was another semiconductor chip. Instead of this, other members may be employed as mating mating members. For example, electronic components may be employed as mating mating members. A light emitting element may be employed as an electronic component.
반도체 칩에 복수의 발광 소자를 접합함으로써, LED 디스플레이의 부품을 구성할 수 있다. 예를 들면, LCD(액정 디스플레이)와 같이 백라이트의 빛을 투과형 액정으로 제어하는 방법에 대하여, LED(발광 소자 디스플레이)는 자연발광 소자인 발광 소자로 화소를 구성하고 있다. 이로써 LED 디스플레이는 고휘도, 고수명, 고시야각과 같은 특징을 가진다. 이러한 LED 디스플레이에 있어서 화소수를 올리기 위해서는 발광 소자 그 자체를 작게 하면 좋다. 반도체 칩에 발광 소자를 실장할 때에는, 발광 소자를 하나씩 실장하는 수법이 채용되고 있었다. 그러나, 상기 수법에서는, 발광 소자를 작게 할수록 실장의 리드 타임은 증가한다. 이 때문에 발광 소자를 일괄로 실장하는 수법이 검토되고 있다.By bonding a plurality of light-emitting elements to a semiconductor chip, components of an LED display can be configured. For example, with respect to a method of controlling the light of a backlight with a transmissive liquid crystal, such as an LCD (liquid crystal display), an LED (light emitting element display) comprises pixels with light emitting elements that are natural light emitting elements. Thus, the LED display has characteristics such as high brightness, high lifespan, and high viewing angle. In order to increase the number of pixels in such an LED display, the light emitting element itself may be made small. When mounting light emitting elements on a semiconductor chip, a method of mounting light emitting elements one by one has been adopted. However, in the above method, as the light emitting element is made smaller, the lead time of mounting increases. For this reason, a method of mounting the light-emitting elements collectively has been studied.
구체적으로는, 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자(50)는 고정 치구(51)의 상면에 원하는 배열로 고정된다. 고정 치구(51)에는 미리 정해진 배열 패턴으로, 적색의 발광 소자(50A)와, 녹색의 발광 소자(50B)와, 청색의 발광 소자(50C)가 고정된다. 발광 소자(50)는 도전부(53)와, 도전부(53) 위에 형성된 도금막(52)을 구비한다. 고정 치구(51)는, 예를 들면 고정면에 UV 박리 시트를 구비한 유리 플레이트 등에 의해 구성된다. 이로써, 발광 소자(50)를 반도체 칩에 실장한 후에는, 고정 치구(51)에 UV를 조사함으로써 고정 치구(51)로부터 발광 소자를 박리할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 12, the plurality of
수십㎛의 미세한 발광 소자의 실장은 종래의 납땜 페이스트의 인쇄가 곤란하다. 따라서, 도금법에 의해 반도체 칩의 도전부 위에 도금을 형성하고, 상기 도금을 통하여 반도체 칩과 발광 소자를 접합하는 방법이 채용된다. 구체적으로는, 도 13a에 도시된 바와 같이, 기판(61) 위에 도전부(62)가 형성된 반도체 칩(60)을 준비한다. 다음에, 도 13b에 도시된 바와 같이, 도전부(62)에 도금막(63)을 형성한다. 그 후, 반도체 칩(60)을 환원 분위기에서 가열을 행함으로써 도금막(63)을 용융시킨다. 이로써, 도 13c에 도시된 바와 같이, 접합 전극으로서의 복수의 마이크로 범프(64)가 형성된다.It is difficult to print a conventional solder paste when mounting a fine light emitting element of several tens of µm. Therefore, a method of forming a plating on a conductive portion of a semiconductor chip by a plating method and bonding the semiconductor chip and a light emitting element through the plating is adopted. Specifically, as shown in FIG. 13A, a
여기서, 도 15a에 도시된 바와 같이, 복수의 마이크로 범프(64)의 두께에는 편차가 있다. 이러한 마이크로 범프(64)에 대하여 발광 소자(50)를 일괄로 실장한 경우, 도 15b에 도시된 바와 같이, 일부의 발광 소자(50)는 두께가 두꺼운 마이크로 범프(64)에 접합되는 한편, 두께가 얇은 마이크로 범프(64)에 대하여 접합되지 않는 발광 소자(50)가 발생한다.Here, as shown in Fig. 15A, there are variations in the thickness of the plurality of
이에 대하여, 반도체 칩(60)의 제조 방법은 상기한 반도체 칩(1)의 제조 방법과 같은 취지의 평활면 형성 공정을 구비하고 있다. 평활면 형성 공정이 구비된 가열 공정에서는, 반도체 칩(60)이 배치된 공간에 대하여 불활성 분위기 내에서 환원성 가스를 유입시켜 가열하고 있다. 이로써, 마이크로 범프(64)의 표면에 형성된 산화막이 환원되어 제거된다. 또한, 가열 공정에서는 마이크로 범프(64)의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 마이크로 범프(64)가 용융하여 유동성을 가지게 된다. 여기서, 가열 공정에서는 도 14a에 도시된 바와 같이, 마이크로 범프(64) 위에 압력 부여 부재(70)가 올려져 있다. 따라서, 마이크로 범프(64)가 용융하여 유동성을 가짐에 따라, 압력 부여 부재(70)의 압력에 의해 마이크로 범프(64)가 찌부러지도록 변형된다. 압력 부여 부재(70)의 주면 중 마이크로 범프(64)와 접하는 주면(70a)은 평면이다. 따라서, 용융한 마이크로 범프(64) 중, 압력 부여 부재(70)로 눌린 부분은 상기 압력 부여 부재(70)의 평면의 형상에 따라 평활면(64a)으로서 형성된다. 도 14b 및 도 14c에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(60)과 발광 소자(50)를 일괄로 접합할 때에는, 마이크로 범프(64)의 평활면(64a)을 사용하여 접합을 행할 수 있기 때문에, 적합한 접합을 행할 수 있다.On the other hand, the manufacturing method of the
또한, 가열 공정에서는 복수의 마이크로 범프(64) 위에 압력 부여 부재(70)를 올리고, 압력 부여 부재(70)의 주면 중 복수의 마이크로 범프(64)와 접하는 주면(70a)은 평면이다. 이로써, 압력 부여 부재(70)는 복수의 마이크로 범프(64)에 대하여 동일 평면을 접촉시킨 상태로, 일괄로 압력을 부여할 수 있다. 이 경우, 복수의 마이크로 범프(64)의 평활면(64a)은 압력 부여 부재(70)의 평면에 맞추어, 서로 동일 평면을 구성한다. 따라서, 복수의 마이크로 범프(64)의 평활면(64a) 사이에서의 높이의 편차를 저감할 수 있다. 이로써, 도 14c에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 소자(50)를 일괄로 반도체 칩(60)에 접합할 때에, 발광 소자(50)에 대하여 미접속 마이크로 범프(64)가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 환원 분위기 내에서 가열을 행함으로써 마이크로 범프(64)는 용융한다. 이로써, 저가중으로 마이크로 범프(64)의 평활면을 형성할 수 있다.In addition, in the heating step, the
도 16은 발광 소자(50)의 도전부(53) 및 도금막(52)의 재료, 및 반도체 칩(60)의 도전부(62) 및 도금막(63)의 재료의 조합에 대하여 나타낸 표이다. 양호한 접속성을 얻을 수 있었던 경우에 「○」를 표시하였다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(50)의 도금막(52)에 Sn이 함유되어 있는 경우, 반도체 칩(60)의 도금막(63)은 재료에 관계없이, 발광 소자(50)와 반도체 칩(60)의 접속성을 향상시킬 수 있다. 또한, 반도체 칩(60)의 도금막(63)에 Sn이 함유되어 있는 경우, 발광 소자(50)의 도금막(52)은 재료에 관계없이, 발광 소자(50)와 반도체 칩(60)의 접속성을 향상시킬 수 있다.16 is a table showing a combination of the material of the
[실시예][Example]
다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Next, examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following examples.
(실시예 1 내지 7)(Examples 1 to 7)
실시예 1로서, 다음과 같은 마이크로 범프를 갖는 반도체 칩을 제조하였다. 우선, 기판에 대하여, 전해 도금법으로 Cu 도금, Ni 도금, 및 Sn 도금을 행하였다. 이것을 가열로 내에 배치한 후, 가열로 내의 분위기압을 조정하고, 가열로에 공급하는 질소나 포름산 가스의 농도 및 유량을 조정하였다. 이로써 도금막이 용융하여 마이크로 범프가 형성된 반도체 칩의 샘플을 작성하였다. Cu 도금층의 높이는 17㎛, Ni 도금층의 높이는 3㎛, 마이크로 범프의 높이는 15㎛이고, 마이크로 범프의 직경은 35㎛이었다. 이 샘플을 투과 X선으로 관찰한 바 마이크로 범프 내에 보이드가 관찰되었다. 이 샘플과, 압력 부여 부재를 준비하였다. 압력 부여 부재는 SiO2막을 갖는 Si 웨이퍼였다. SiO2면을 범프와 접하도록 하여 Si 웨이퍼를 마이크로 범프 위에 올렸다. 압력 부여 부재 중량은 마이크로 범프의 단면적당, 0.0005㎍/㎛2이었다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같은 스페이서는 설치하지 않았다. 압력 부여 부재가 올려진 상태의 반도체 칩을 가열로 내에 배치한 후, 가열로 내를 5Pa 이하까지 진공 처리하였다. 그 후의 가열로 내의 분위기압을 조정하고, 가열로에 공급하는 질소나 포름산 가스의 농도, 및 유량을 조정하였다. 구체적으로는, 승온 속도 45℃/min, 예열 195℃(6분), 최대 260℃(1분)라는 조건으로 가열을 행하였다. 마이크로 범프는 압력 부여 부재에 압력을 부여받아, 평활면이 형성되었다. 이렇게 하여, 실시예 1에 따른 마이크로 범프가 얻어졌다.As Example 1, a semiconductor chip having the following micro bumps was manufactured. First, Cu plating, Ni plating, and Sn plating were performed on the substrate by electrolytic plating. After placing this in a heating furnace, the atmospheric pressure in the heating furnace was adjusted, and the concentration and flow rate of nitrogen or formic acid gas supplied to the heating furnace were adjusted. Thus, a sample of a semiconductor chip in which a micro bump was formed by melting a plated film was prepared. The height of the Cu plating layer was 17 μm, the height of the Ni plating layer was 3 μm, the height of the micro bumps was 15 μm, and the diameter of the micro bumps was 35 μm. When this sample was observed with transmission X-rays, voids were observed in the micro bumps. This sample and a pressure applying member were prepared. The pressure imparting member was a Si wafer having an SiO 2 film. The Si wafer was placed on the micro bump with the SiO 2 side in contact with the bump. The weight of the pressure imparting member was 0.0005 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bumps. In addition, a spacer as shown in Fig. 8 was not provided. After the semiconductor chip in the state where the pressure applying member was raised was placed in the heating furnace, the inside of the heating furnace was vacuum treated to 5 Pa or less. The atmospheric pressure in the subsequent heating furnace was adjusted, and the concentration and flow rate of nitrogen and formic acid gas supplied to the heating furnace were adjusted. Specifically, heating was performed under the conditions of a heating rate of 45 ° C / min, preheating of 195 ° C (6 minutes), and a maximum of 260 ° C (1 minute). The micro bump was pressurized to the pressure applying member to form a smooth surface. In this way, a micro bump according to Example 1 was obtained.
마이크로 범프의 단면적당, 0.002㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하여 형성한 마이크로 범프를 실시예 2로 하였다. 마이크로 범프의 단면적당, 0.003㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하여 형성한 마이크로 범프를 실시예 3으로 하였다. 마이크로 범프의 단면적당, 0.01㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하여 형성한 마이크로 범프를 실시예 4로 하였다. 마이크로 범프의 단면적당, 0.03㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하여 형성한 마이크로 범프를 실시예 5로 하였다. 마이크로 범프의 단면적당, 0.06㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하여 형성한 마이크로 범프를 실시예 6으로 하였다. 실시예 2 내지 6의 다른 조건은 모두 실시예 1과 동일하였다. 또한, 30㎛의 SUS316제 스페이서를 압력 부여 부재와 기판 사이에 삽입하여 형성한 마이크로 범프를 실시예 7로 하였다. 실시예 7에서는 마이크로 범프의 단면적당, 0.03㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하였다. 실시예 7의 다른 조건은 모두 실시예 1과 동일하였다.The micro bump formed using the pressure imparting member of 0.002 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used as Example 2. The micro bump formed using the pressure imparting member of 0.003 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used as Example 3. A micro bump formed using a pressure imparting member of 0.01 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used as Example 4. A micro bump formed using a pressure imparting member of 0.03 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used as Example 5. A micro bump formed using a pressure applying member of 0.06 μg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used as Example 6. All other conditions of Examples 2 to 6 were the same as in Example 1. Further, a micro bump formed by inserting a 30 µm SUS316 spacer between the pressure applying member and the substrate was used as Example 7. In Example 7, a pressure applying member of 0.03 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used. All other conditions of Example 7 were the same as in Example 1.
(비교예 1 내지 7)(Comparative Examples 1 to 7)
대기중에서 가열을 행함으로써 비교예 1 내지 7에 따른 마이크로 범프를 형성하였다. 비교예 1에서는 마이크로 범프의 단면적당, 0.001㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하였다. 비교예 2에서는 마이크로 범프의 단면적당, 0.002㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하였다. 비교예 3에서는 마이크로 범프의 단면적당, 0.003㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하였다. 비교예 4에서는 마이크로 범프의 단면적당, 0.010㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하였다. 비교예 5에서는 마이크로 범프의 단면적당, 0.03㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하였다. 비교예 6에서는 마이크로 범프의 단면적당, 0.06g/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하였다. 비교예 7에서는 마이크로 범프의 단면적당, 0.10㎍/㎛2의 압력 부여 부재를 사용하였다. 비교예 1 내지 7의 다른 조건은 모두 실시예 1과 같았다.The micro bumps according to Comparative Examples 1 to 7 were formed by heating in the air. In Comparative Example 1, a pressure imparting member of 0.001 μg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used. In Comparative Example 2, a pressure imparting member having a pressure of 0.002 μg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used. In Comparative Example 3, a pressure imparting member having a pressure of 0.003 μg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used. In Comparative Example 4, a pressure imparting member of 0.010 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used. In Comparative Example 5, a pressure applying member of 0.03 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used. In Comparative Example 6, a pressure imparting member having a micro bump of 0.06 g / µm 2 per cross-sectional area was used. In Comparative Example 7, a pressure imparting member of 0.10 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bump was used. All other conditions of Comparative Examples 1 to 7 were the same as in Example 1.
(평가)(evaluation)
각 실시예 및 각 비교예의 마이크로 범프의 높이를 도 17의 「마이크로 범프 높이(㎛)」에 표시하였다. 또한, 각 실시예 및 각 비교예 중, 리플로우 후에 보이드가 감소한 것에 대해서는 도 10의 「보이드」에 「○」를 표시하고, 보이드가 감소하지 않은 것에 대해서는 「×」를 표시하였다. 각 실시예 및 각 비교예 중, 리플로우 후에 압력 부여 부재를 마이크로 범프로부터 떼어내어, 마이크로 범프가 쓰러지지 않은 것에 대해서는, 도 10의 「전극의 쓰러짐」에 「○」를 표시하고, 마이크로 범프가 쓰러진 것에 대해서는 「×」를 표시하였다.The height of the micro bumps of each example and each comparative example is shown in "micro bump height (mu m)" in FIG. In addition, in each of the Examples and Comparative Examples, “○” was indicated in “Void” in FIG. 10 for the decrease in voids after reflow, and “X” was indicated for the void not decreased. In each of the Examples and Comparative Examples, the pressure imparting member was removed from the micro bumps after the reflow, and when the micro bumps were not collapsed, “○” was indicated in “Fall of Electrodes” in FIG. 10 and the micro bumps were collapsed. "X" was indicated for this.
도 17에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 6에서는 보이드 감소의 효과가 확인되고, 마이크로 범프의 쓰러짐도 없었다. 다만, 실시예 6에서는 용융한 Sn이 전극 패드로 흘러들어가고 있기 때문에, 「△」로 하였다. 실시예 7에서는 스페이서를 넣음으로써 범프의 높이가 스페이서의 두께와 같아지기 때문에, 과잉으로 밀어 넣어지는 것을 방지하는 효과가 있었다. 따라서, 실시예 7은 실시예 6과 비교하여, 용융한 Sn이 전극 패드까지 흐르는 것을 방지하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 비교예 1 내지 6에서는 보이드 감소의 효과를 얻을 수 없는 것이 확인되었다. 이것은, 마이크로 범프 표면의 형성된 산화막의 영향에 의해 마이크로 범프가 변형되기 어려운 것, 및 표면의 단단한 산화막이 내부의 유동성을 저해하고 있기 때문이라고 추정되었다. 또한, 비교예 7에서는 압력 부여 부재의 무게가 과잉임으로써 마이크로 범프의 쓰러짐이 확인되었다.As shown in Fig. 17, in Examples 1 to 6, the effect of void reduction was confirmed, and there was no collapse of the micro bumps. However, in Example 6, since molten Sn flows into the electrode pad, it was set to "Δ". In Example 7, since the height of the bump is the same as the thickness of the spacer by inserting the spacer, there was an effect of preventing excessive push-in. Therefore, it was confirmed that Example 7 prevented the molten Sn from flowing to the electrode pad as compared with Example 6. On the other hand, it was confirmed that in Comparative Examples 1 to 6, the effect of void reduction could not be obtained. This was presumed to be due to the fact that the micro bumps are hardly deformed by the influence of the formed oxide film on the surface of the micro bumps, and that the rigid oxide film on the surface inhibits the fluidity of the interior. In addition, in Comparative Example 7, it was confirmed that the micro bump collapsed because the weight of the pressure imparting member was excessive.
(실시예 8 내지 11)(Examples 8 to 11)
실시예 8로서, 다음과 같은 마이크로 범프를 갖는 반도체 칩을 제조하였다. 우선, 기판에 대하여, 전해 도금법으로 Cu도금, Ni 도금, 및 Sn 도금을 행하였다. 이것을 가열로 내에 배치한 후, 가열로 내의 분위기압을 조정하고, 가열로에 공급하는 질소나 포름산 가스의 농도 및 유량을 조정하였다. 이로써 도금막이 용융하여 마이크로 범프가 형성된 반도체 칩의 샘플을 작성하였다. Cu 도금층의 높이는 17㎛, Ni 도금층의 높이는 3㎛, 마이크로 범프의 높이는 15㎛이고, 마이크로 범프의 직경은 35㎛이었다. 이 샘플과, 압력 부여 부재를 준비하였다. 압력 부여 부재는 SiO2막을 갖는 Si 웨이퍼였다. SiO2면을 범프와 접하도록 Si 웨이퍼를 마이크로 범프 위에 올렸다. 압력 부여 부재 중량은 마이크로 범프의 단면적당, 0.0005㎍/㎛2이었다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같은 스페이서는 설치하지 않았다. 압력 부여 부재가 올려진 상태의 반도체 칩을 가열로 내에 배치한 후, 가열로 내를 5Pa 이하까지 진공 처리하였다. 그 후의 가열로 내의 분위기압을 조정하고, 가열로에 공급하는 질소나 포름산 가스의 농도, 및 유량을 조정하였다. 구체적으로는, 승온 속도 45℃/min, 예열 195℃(6분), 최대 260℃(1분)라는 조건으로 가열을 행하였다. 마이크로 범프는 압력 부여 부재에 압력을 부여받아, 평활면이 형성되었다. 이러한 마이크로 범프를 갖는 반도체 칩을 준비하고, 3장의 반도체 칩을 적층하여 서로 접합시켰다. 또한, 접합시에서의 리플로우 횟수는 1회로 하고, 리플로우를 대기중에서 행하였다. 이렇게 하여 얻어진 반도체 칩의 적층체를 실시예 1로 하였다.As Example 8, a semiconductor chip having the following micro bumps was manufactured. First, Cu plating, Ni plating, and Sn plating were performed on the substrate by electrolytic plating. After placing this in a heating furnace, the atmospheric pressure in the heating furnace was adjusted, and the concentration and flow rate of nitrogen or formic acid gas supplied to the heating furnace were adjusted. Thus, a sample of a semiconductor chip in which a micro bump was formed by melting a plated film was prepared. The height of the Cu plating layer was 17 μm, the height of the Ni plating layer was 3 μm, the height of the micro bumps was 15 μm, and the diameter of the micro bumps was 35 μm. This sample and a pressure applying member were prepared. The pressure imparting member was a Si wafer having an SiO 2 film. The Si wafer was placed on the micro bump so that the SiO 2 side was in contact with the bump. The weight of the pressure imparting member was 0.0005 µg / µm 2 per cross-sectional area of the micro bumps. In addition, a spacer as shown in Fig. 8 was not provided. After the semiconductor chip in the state where the pressure applying member was raised was placed in the heating furnace, the inside of the heating furnace was vacuum treated to 5 Pa or less. The atmospheric pressure in the subsequent heating furnace was adjusted, and the concentration and flow rate of nitrogen and formic acid gas supplied to the heating furnace were adjusted. Specifically, heating was performed under the conditions of a heating rate of 45 ° C / min, preheating of 195 ° C (6 minutes), and a maximum of 260 ° C (1 minute). The micro bump was pressurized to the pressure applying member to form a smooth surface. A semiconductor chip having such a micro bump was prepared, and three semiconductor chips were stacked and bonded to each other. In addition, the number of reflows at the time of joining was performed once, and the reflow was performed in the air. The layered product of the semiconductor chip thus obtained was referred to as Example 1.
반도체 칩끼리를 접합할 때에, 질소 및 포름산의 분위기 중에서 리플로우를 행한 것을 실시예 9로 하였다. 반도체 칩의 적층 매수를 5장으로 한 것을 실시예 10으로 하였다. 반도체 칩의 적층 매수를 5장으로 하고, 반도체 칩끼리를 접합할 때에, 질소 및 포름산의 분위기 중에서 리플로우를 행한 것을 실시예 11로 하였다. 실시예 9 내지 11의 다른 조건은 모두 실시예 1과 같았다.When the semiconductor chips were joined together, Example 9 was obtained by reflowing in an atmosphere of nitrogen and formic acid. The number of stacked semiconductor chips was set to 5, and Example 10 was used. The number of stacked semiconductor chips was set to 5, and Example 11 was performed when reflowing was performed in an atmosphere of nitrogen and formic acid when bonding the semiconductor chips. All other conditions of Examples 9 to 11 were the same as in Example 1.
(비교예 8, 9)(Comparative Examples 8 and 9)
평활면이 형성되어 있지 않은 마이크로 범프를 포갠 것을 비교예 8로 하였다. 반도체 칩의 적층 매수를 5장으로 하고, 평활면이 형성되어 있지 않은 마이크로 범프를 포갠 것을 비교예 9로 하였다. 비교예 8, 9의 다른 조건은 모두 실시예 8과 같았다.A micro bump having no smooth surface formed thereon was used as Comparative Example 8. The number of stacked semiconductor chips was set to 5, and a micro bump having no smooth surface was formed as Comparative Example 9. All other conditions of Comparative Examples 8 and 9 were the same as in Example 8.
(평가)(evaluation)
마이크로 범프의 탑재 정밀도를 평가하기 위해서, 3장째의 반도체 칩을 포갰을 때에 1장째와 2장째의 반도체 칩의 마이크로 범프 중심의 위치 어긋남을 측정하였다. 실시예 8 내지 11 및 비교예 8, 9 중, 위치 어긋남이 5㎛ 미만인 것에 대해서는, 도 18의 「적층 정밀도」에 「○」를 표시하고, 5㎛ 이상인 것에 대해서는 「×」를 표시하였다. 마이크로 범프의 박리 모드를 측정하기 위해서, 접합 후의 기판과 기판을 떼어내었다. 실시예 8 내지 11 및 비교예 8, 9 중, 마이크로 범프의 내부에서 파탄된 것에 대해서는, 도 18의 「범프 박리 모드」에 「○」를 표시하고, 마이크로 범프와 Ni 도금층의 계면에서 박리, 또는 크랙이 발생하고 있는 것에 대해서는 「×」를 표시하였다. 접합 정밀도를 평가하기 위해서, 용융 접합 후에서의 마이크로 범프의 중심의 어긋남을 측정하였다. 실시예 8 내지 11 및 비교예 8, 9 중, 어긋남이 5㎛ 미만인 것에 대해서는, 도 18의 「접합 정밀도」에 「○」를 표시하고, 5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것에 대해서는 「△」을 표시하고, 10㎛보다 큰 것에 대해서는 「×」를 표시하였다.In order to evaluate the mounting accuracy of the micro bumps, the positional displacement of the centers of the micro bumps of the first and second semiconductor chips was measured when the third semiconductor chip was stacked. In Examples 8 to 11 and Comparative Examples 8 and 9, "○" was displayed for "stacking accuracy" in FIG. 18, and "x" was displayed for 5 µm or more for a position shift of less than 5 µm. In order to measure the peel mode of the micro bumps, the substrate after bonding and the substrate were removed. In Examples 8 to 11 and Comparative Examples 8 and 9, for those broken inside the micro bump, "○" was indicated in "Bump Peeling Mode" in FIG. 18, and peeling was performed at the interface between the micro bump and the Ni plating layer, or "X" was indicated for cracks. In order to evaluate the bonding precision, the displacement of the center of the micro bump after melt bonding was measured. In Examples 8 to 11 and Comparative Examples 8 and 9, for deviations of less than 5 μm, “○” was indicated for “joint precision” in FIG. 18, and “△” was indicated for 5 μm or more and 10 μm or less. , For larger than 10 μm, “×” was indicated.
비교예 8에서는 3장째의 칩을 포갰을 때에, 아래의 칩이 어긋나버렸다. 즉, 비교예 8은 적층 정밀도가 낮고, 이 때문에 접합 정밀도도 저하되는 것이 확인되었다. 비교예 9에서는 1장씩 접합함으로써 적층의 정밀도, 접합 정밀도도 향상되었다. 그러나, 비교예 9에서는 리플로우를 반복함으로써 Ni와 Sn의 합금층이 성장하고, 접합부의 강도가 저하되는 것이 확인되었다. 실시예 8에서는 마이크로 범프가 평활면을 갖고 있기 때문에 포갰을 때에 어긋남이 적고, 접합 정밀도도 높아지는 것이 확인되었다. 실시예 9에서는 환원 분위기 내에서 리플로우를 행함으로써 산화막이 제거되고, 용융한 Sn의 표면 장력에 의한 셀프 얼라인먼트의 효과에 의해, 접합 정밀도는 더욱 향상되었다. 실시예 10, 11에서는 리플로우 횟수를 1회로 행하고 있기 때문에, 접합부의 강도 저하가 적은 것이 확인되었다.In Comparative Example 8, when the third chip was stacked, the following chips were shifted. That is, in Comparative Example 8, it was confirmed that the lamination accuracy was low, and the joining accuracy was also lowered for this reason. In Comparative Example 9, the lamination accuracy and the bonding accuracy were also improved by bonding one sheet at a time. However, in Comparative Example 9, it was confirmed that the alloy layer of Ni and Sn grew by repeating the reflow, and the strength of the joint decreased. In Example 8, it was confirmed that since the micro bumps have a smooth surface, there is little misalignment at the time of enveloping, and the bonding precision is also increased. In Example 9, the oxide film was removed by reflowing in a reducing atmosphere, and the bonding precision was further improved by the effect of self-alignment due to the surface tension of the molten Sn. In Examples 10 and 11, since the number of reflows was performed once, it was confirmed that there was little decrease in strength of the joint.
1…반도체 칩, 2…적층체, 11…기판, 12…도전부, 13…마이크로 범프, 13a…평활면, 21…압력 부여 부재, 22…보이드, 23…산화막, 26…스페이서.One… Semiconductor chip, 2 ... Laminate, 11 ... Substrate, 12 ... Challenge Department, 13… Micro bump, 13a… Smooth surface, 21… Pressure imparting member, 22 ... Boyd, 23 ... Oxide film, 26 ... Spacer.
Claims (5)
상기 마이크로 범프에 평활면을 형성하는 평활면 형성 공정을 구비하고,
상기 평활면 형성 공정은 상기 반도체 칩이 배치된 공간에 대하여 불활성 분위기 내에서 환원성 가스를 유입시키고, 상기 마이크로 범프의 융점 이상의 온도로 가열하는 가열 공정을 구비하고,
상기 가열 공정에서는 상기 마이크로 범프 위에 압력 부여 부재를 올리고,
상기 가열 공정 후, 상기 마이크로 범프 위에서 상기 압력 부여 부재가 제거되고,
상기 압력 부여 부재의 주면 중 마이크로 범프와 접하는 주면은 평면인, 반도체 칩의 제조 방법.A method of manufacturing a semiconductor chip having a substrate, a conductive portion formed on the substrate, and a micro bump formed on the conductive portion,
It has a smooth surface forming process for forming a smooth surface on the micro bump,
The smooth surface forming process includes a heating process in which a reducing gas is introduced into an inert atmosphere in a space in which the semiconductor chip is disposed, and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the micro bump,
In the heating step, a pressure applying member is placed on the micro bump,
After the heating process, the pressure applying member is removed on the micro bump,
A method of manufacturing a semiconductor chip, wherein a main surface of the main surface of the pressure applying member that contacts the micro bump is a flat surface.
상기 가열 공정에서는 복수의 상기 마이크로 범프 위에 압력 부여 부재를 올리고,
상기 압력 부여 부재의 주면 중 복수의 마이크로 범프와 접하는 주면은 평면인, 반도체 칩의 제조 방법.According to claim 1,
In the heating step, a pressure applying member is placed on the plurality of micro bumps,
A method of manufacturing a semiconductor chip, wherein a main surface of the main surface of the pressure applying member that comes into contact with a plurality of micro bumps is a flat surface.
상기 환원성 가스로서 카복실산이 적용되는, 반도체 칩의 제조 방법.The method of claim 1 or 2,
A method for manufacturing a semiconductor chip, in which carboxylic acid is applied as the reducing gas.
상기 압력 부여 부재의 중량은 상기 마이크로 범프의 단면적당, 0.0005㎍/㎛2 이상, 0.1㎍/㎛2 이하인, 반도체 칩의 제조 방법.The method of claim 1 or 2,
By weight of the pressure application member is a method for producing a single coating, 0.0005㎍ / ㎛ 2 or more, 0.1㎍ / ㎛ 2 or less, the semiconductor chip of the micro-bump.
상기 기판 위에, 일정한 두께를 갖는 스페이서를 배치하고, 상기 압력 부여 부재는 상기 스페이서와 접촉할 때까지 밀어 넣어지는, 반도체 칩의 제조 방법.The method of claim 1 or 2,
A method of manufacturing a semiconductor chip, wherein a spacer having a constant thickness is disposed on the substrate, and the pressure applying member is pushed until it contacts the spacer.
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