KR102410948B1 - 반도체 칩 접합용 지그, 이러한 지그를 포함하는 반도체 칩의 접합 장치 및 이 장치를 이용한 반도체 칩의 접합 방법 - Google Patents

반도체 칩 접합용 지그, 이러한 지그를 포함하는 반도체 칩의 접합 장치 및 이 장치를 이용한 반도체 칩의 접합 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 칩 접합용 지그는 가압부 및 적어도 하나의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 가압부는 패키지 기판 상에 범프와 플럭스를 매개로 레이저에 의해 접합되는 반도체 칩의 상부면을 가압할 수 있다. 상기 개구부는 상기 가압부에 의해 둘러싸여서 상기 범프와 상기 플럭스를 향해 조사된 상기 레이저를 투과시킬 수 있다. 상기 개구부는 상기 레이저에 의해 상기 플럭스로부터 발생된 증기를 배출시킬 수 있다. 따라서, 증기에 의한 지그의 오염이 근원적으로 방지될 수 있다.

Description

반도체 칩 접합용 지그, 이러한 지그를 포함하는 반도체 칩의 접합 장치 및 이 장치를 이용한 반도체 칩의 접합 방법{JIG FOR BONDING A SEMICONDUCTOR CHIP, APPARATUS FOR BONDING A SEMICONDUCTOR CHIP INCLUDING THE JIG, AND METHOD OF BONDING A SEMICONDUCTOR CHIP USING THE APPARATUS}
본 발명은 반도체 칩 접합용 지그, 이러한 지그를 포함하는 반도체 칩의 접합 장치 및 이 장치를 이용한 반도체 칩의 접합 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 범프와 플럭스를 매개로 패키지 기판에 접합되는 반도체 칩을 가압하기 위한 지그, 이러한 지그를 포함하는 반도체 칩의 접합 장치, 및 이러한 장치를 이용해서 반도체 칩을 패키지 기판에 접합하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 칩은 패키지 기판에 범프를 매개로 전기적으로 연결될 수 있다. 범프는 반도체 칩의 패드와 패키지 기판의 패드 사이에 개재될 수 있다. 반도체 칩과 패키지 기판을 레이저를 이용해서 접합할 때, 반도체 칩의 휨을 방지하기 위한 지그가 반도체 칩의 상부면에 배치될 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 지그는 레이저를 투과시키는 투명 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 레이저는 지그를 투과하여 범프와 플럭스로 조사되어, 범프와 플럭스가 부분적으로 녹을 수 있다. 이러한 접합 동작 중에, 플럭스로부터 발생된 증기가 반도체 칩과 지그 사이로 침투할 수 있다. 침투한 증기는 지그를 오염시킬 수 있다. 오염된 지그 부분으로는 레이저가 투과될 수가 없어서, 반도체 칩의 접합력이 크게 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 지그를 수시로 세척하는 공정이 요구될 수 있다.
본 발명은 플럭스로부터 발생된 증기에 의한 오염을 방지할 수 있는 반도체 칩 접합용 지그를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 지그를 포함하는 반도체 칩의 접합 장치도 제공한다.
아울러, 본 발명은 상기된 장치를 이용해서 반도체 칩을 접합하는 방법도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 반도체 칩 접합용 지그는 가압부 및 적어도 하나의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 가압부는 패키지 기판 상에 범프와 플럭스를 매개로 레이저에 의해 접합되는 반도체 칩의 상부면을 가압할 수 있다. 상기 개구부는 상기 가압부에 의해 둘러싸여서 상기 범프와 상기 플럭스를 향해 조사된 상기 레이저를 투과시킬 수 있다. 상기 개구부는 상기 레이저에 의해 상기 플럭스로부터 발생된 증기를 배출시킬 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 반도체 칩의 접합 장치는 레이저 조사 유닛 및 지그를 포함할 수 있다. 상기 레이저 조사 유닛은 반도체 칩의 상부에 배치되어, 상기 반도체 칩과 패키지 기판 사이에 개재된 범프와 플럭스로 레이저를 조사할 수 있다. 상기 지그는 가압부 및 적어도 하나의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 가압부는 패키지 기판 상에 범프와 플럭스를 매개로 레이저에 의해 접합되는 반도체 칩의 상부면을 가압할 수 있다. 상기 개구부는 상기 가압부에 의해 둘러싸여서 상기 범프와 상기 플럭스를 향해 조사된 상기 레이저를 투과시킬 수 있다. 상기 개구부는 상기 레이저에 의해 상기 플럭스로부터 발생된 증기를 배출시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 반도체 칩의 접합 방법에 따르면, 패키지 기판의 패드와 반도체 칩의 패드 사이에 범프와 플럭스를 배치할 수 있다. 상기 반도체 칩의 상부면을 가압하는 가압부, 및 상기 가압부에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 개구부를 포함하는 지그를 상기 반도체 칩의 상부면에 배치할 수 있다. 레이저를 상기 개구부를 통해서 상기 범프와 상기 플럭스로 조사하여, 상기 패드들을 상기 범프를 매개로 접합시킬 수 있다. 상기 플럭스로부터 발생된 증기를 상기 개구부를 통해 배출시킬 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 레이저에 의한 접합 공정 중에 플럭스로부터 발생되어 반도체 칩과 지그 사이로 침투한 증기가 개구부를 통해 배출될 수 있다. 따라서, 증기에 의한 지그의 오염이 근원적으로 방지되어, 지그를 통한 레이저의 투과율이 유지될 수 있다. 결과적으로, 반도체 칩과 패키지 기판 간의 접합력이 향상될 수 있다. 특히, 지그의 오염이 근원적으로 방지되므로, 지그 세척 공정도 요구되지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 지그가 반도체 칩과 패키지 기판의 접합 공정에 사용되는 것을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5의 VI-VI' 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 지그가 반도체 칩과 패키지 기판의 접합 공정에 사용되는 것을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 지그가 반도체 칩과 패키지 기판의 접합 공정에 사용되는 것을 나타낸 단면도이다.
도 12는 도 1에 도시된 지그를 포함하는 반도체 칩의 접합 장치를 나타낸 단면도이다.
도 13 내지 도 16은 도 1에 도시된 지그를 이용해서 반도체 칩을 패키지 기판에 접합하는 공정을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
반도체 칩 접합용 지그
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II' 선을 따라 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 지그가 반도체 칩과 패키지 기판의 접합 공정에 사용되는 것을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 지그는 레이저를 이용해서 반도체 칩(C)을 패키지 기판(S)에 접합하는데 사용될 수 있다. 반도체 칩(C)과 패키지 기판(S) 사이에는 범프(B)들과 플럭스(F)들이 개재될 수 있다. 범프(B)와 플럭스(F)는 반도체 칩(C)의 패드들과 패키지 기판(S)의 패드들과 접촉할 수 있다.
지그는 반도체 칩(C)의 상부면에 배치될 수 있다. 지그는 접착 공정 중에 반도체 칩(C)의 상부면을 가압하여, 반도체 칩(C)의 휨을 방지할 수 있다. 또한, 지그는 복수개의 반도체 칩(C)들을 패키지 기판(S)에 동시에 접합하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 지그는 복수개의 반도체 칩(C)들을 동시에 가압할 수 있다. 따라서, 지그는 패키지 기판(S)의 크기와 대응하는 크기를 가질 수 있다.
지그는 가압부(110) 및 복수개의 개구부(120)들을 포함할 수 있다. 가압부(110)는 반도체 칩(C)들 각각의 상부면을 가압할 수 있다. 반도체 칩(C)의 상부로부터 조사되는 레이저는 개구부(120)들을 통해서 범프(B)들과 플럭스(F)들로 조사될 수 있다. 따라서, 개구부(120)들은 반도체 칩(C)들 각각의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 레이저를 이용한 접합 공정 중에, 플럭스(F)로부터 발생된 증기는 개구부(120)들을 통해 배출될 수 있다. 따라서, 증기에 의해 지그가 오염되는 것이 방지될 수 있다. 이러한 개구부(120)들은 지그에 수직 방향을 따라 홀을 형성하는 공정을 통해서 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 개구부(120)들 각각은 반도체 칩(C)들 각각의 위치와 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 하나의 개구부(120)가 하나의 반도체 칩(C)의 연직 상부에 위치할 수 있다. 특히, 개구부(120)는 범프(B)들의 연직 상부에 위치할 수 있다. 범프(B)들이 반도체 칩(C)의 중앙 부위에 배열되어 있으므로, 범프(B)들의 연직 상부에 위치한 반도체 칩(C)의 상부면 부분은 개구부(120)를 통해 노출될 수 있다. 이와 같이, 개구부(120)의 위치는 범프(B)들의 위치에 따라 변경될 수 있다. 또한, 개구부(120)는 대략 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 개구부(120)는 직사각형으로 국한되지 않고 원형이나 다른 다각 형상들을 가질 수도 있다.
가압부(110)는 개구부(120)들이 형성되지 않은 지그의 나머지 부분에 해당될 수 있다. 즉, 가압부(110)는 범프(B)들의 연직 상부로부터 벗어난 위치에 배치될 수 있다. 직사각형의 개구부(120)를 둘러싸는 가압부(110)는 반도체 칩(C)의 상부면 가장자리와 접촉할 수 있다. 따라서, 가압부(110)는 반도체 칩(C)의 상부면 가장자리를 패키지 기판(S)을 향해서 가압할 수 있다. 가압부(110)는 자체의 자중으로 반도체 칩(C)을 가압할 수 있다. 부가적으로, 가압부(110)는 자체 자중에 부가하여 별도의 가압 유닛으로부터 제공되는 압력에 의해서 반도체 칩(C)을 가압할 수도 있다.
본 실시예에서, 가압부(110)는 레이저의 투과를 허용하지 않는 재질을 포함할 수 있다. 이러한 재질의 가압부(110)는 반도체 칩(C)의 가열이 필요하지 않는 부분, 즉 범프(B)가 배치되지 않은 부분으로의 열전달을 억제하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어서, 가압부(110)는 개구부(120)를 형성하기가 용이한 금속을 포함할 수 있다. 금속의 예로는 스테인레스 스틸, 알루미늄 등을 들 수 있다.
다른 실시예로서, 가압부(110)는 레이저의 투과를 허용하는 재질을 포함할 수도 있다. 예를 들어서, 가압부(110)는 유리, 석영, 투명 플라스틱 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 지그는 반사 방지막을 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 2에 도시된 지그의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 지그는 금속 재질의 가압부(110)를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 레이저는 금속 재질의 가압부(110)의 상부면으로부터 반사될 수 있다. 반사된 레이저는 개구부(120)를 통과하는 레이저의 투과율에 영향을 줄 수 있다.
따라서, 반사 방지막(130)이 금속 재질의 가압부(110)의 상부면에 배치될 수 있다. 반사 방지막(130)은 금속 재질의 가압부(110)의 상부면으로부터 레이저의 반사를 방지하여, 개구부(120)를 통과하는 레이저의 투과율을 유지시킬 수 있다. 반사 방지막(130)은 레이저의 반사를 방지할 수 있는 특성을 갖는 재질로서, 특정 물질로 국한되지 않을 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 5의 VI-VI' 선을 따라 나타낸 단면도이며, 도 7은 도 6에 도시된 지그가 반도체 칩과 패키지 기판의 접합 공정에 사용되는 것을 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 지그는 가압부(210), 보조 가압부(212) 및 복수개의 개구부(220)들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 범프(B)들은 반도체 칩(C)의 중앙 부위에 배열될 수 있다. 따라서, 개구부(220)들 각각은 범프(B)들의 연직 상부에 위치하여, 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위가 개구부(220)를 통해 노출될 수 있다. 또한, 개구부(220)는 대략 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 개구부(220)는 직사각형으로 국한되지 않고 원형이나 직사각형 이외의 다른 다각 형상들을 가질 수도 있다.
가압부(210)는 개구부(220)들이 형성되지 않은 지그의 나머지 부분에 해당될 수 있다. 직사각형의 개구부(220)를 둘러싸는 가압부(210)는 반도체 칩(C)의 상부면 가장자리와 접촉할 수 있다.
반도체 칩(C)의 중앙 부위가 개구부(220)를 통해서 노출되어 있으므로, 반도체 칩(C)의 중앙 부위는 가압되지 않을 수 있다. 이로 인하여, 반도체 칩(C)의 중앙 부위가 휘어질 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 보조 가압부(212)는 가압부(210)의 내측면으로부터 연장되어, 개구부(220)의 내부에 위치할 수 있다. 보조 가압부(212)는 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위와 접촉하여, 개구부(220)를 통해 노출된 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위를 가압할 수 있다.
본 실시예에서, 보조 가압부(212)는 직사각형의 개구부(220) 내부에 십자형으로 배치될 수 있다. 보조 가압부(212)는 직사각형의 개구부(220)의 중심을 지나는 십자 형상을 가질 수 있다. 보조 가압부(212)는 직사각형의 개구부(220)의 측면들과 평행을 이룰 수 있다. 이에 따라, 하나의 개구부(220)는 십자형의 보조 가압부(212)에 의해서 4개의 직사각형 형상의 영역들로 구분될 수 있다. 4개의 직사각형 영역들은 대략 동일한 면적을 가질 수 있다. 아울러, 개구부(220)의 4개의 직사각형 영역들은 지그에 홀을 형성하는 것에 의해서 구현되므로, 보조 가압부(212)는 가압부(210)와 일체일 수 있다. 다른 실시예로서, 보조 가압부(212)는 가압부(210)에 연결된 별도의 부재일 수도 있다.
보조 가압부(212)가 레이저의 투과를 허용하지 않는 재질을 포함하는 경우, 레이저는 보조 가압부(212)의 연직 하부에 위치한 반도체 칩(C)의 상부면 부위로는 직접적으로 인가되지 않을 수 있다. 그러나, 레이저는 4개의 직사각형 영역들을 통해 노출된 반도체 칩(C)의 상부면 부위들을 가열할 수 있다. 반도체 칩(C)의 상부면 부위들에서 발생된 열은 반도체 칩(C)의 내부에서 반도체 칩(C)의 두께 방향을 따라 등방으로 전달되므로, 보조 가압부(212)의 연직 하부에 위치한 범프(B)에도 열전달이 효과적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 보조 가압부(212)의 연직 하부에 위치한 범프(B)도 반도체 칩(C)과 패키지 기판(S)에 견고히 접합될 수 있다.
보조 가압부(212)의 폭이 너무 넓으면, 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위의 보조 가압부(212)의 가압력은 높아지지만, 개구부(220)의 레이저 투과율이 낮아질 수 있다. 반면에, 보조 가압부(212)의 폭이 너무 좁으면, 개구부(220)의 레이저 투과율은 상승되지만, 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위의 보조 가압부(212)의 가압력은 저하될 수 있다. 따라서, 보조 가압부(212)의 폭은 견고한 접합력을 부여할 수 있는 개구부(220)의 레이저 투과율과 반도체 칩(C)의 휨을 방지할 수 있는 가압력을 고려하여 설정될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 반도체 칩(C)의 상부면으로부터 범프(B)로의 열전달은 반도체 칩(C)의 두께에 의존되므로, 보조 가압부(212)의 폭은 반도체 칩(C)의 두께에 따라 설정될 수 있다. 본 실시예에서, 보조 가압부(212)는 대략 0.1mm 내지 1.5mm 정도의 폭을 가질 수 있다. 상기된 보조 가압부(212)의 폭 범위는 반도체 칩(C)의 두께에 따라 변경될 수 있다. 즉, 반도체 칩(C)의 두께가 얇아질수록, 보조 가압부(212)의 최소폭은 더 줄어들 수 있다. 반면에, 반도체 칩(C)의 두께가 두꺼워질수록, 보조 가압부(212)의 최대폭은 더 증가할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 지그는 가압부(310), 보조 가압부(312) 및 복수개의 개구부(320)들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 범프(B)들은 반도체 칩(C)의 중앙 부위에 배열될 수 있다. 따라서, 개구부(320)들 각각은 범프(B)들의 연직 상부에 위치하여, 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위가 개구부(320)를 통해 노출될 수 있다. 또한, 개구부(320)는 대략 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 개구부(320)는 직사각형으로 국한되지 않고 원형이나 다른 다각 형상들을 가질 수도 있다.
가압부(310)는 개구부(320)들이 형성되지 않은 지그의 나머지 부분에 해당될 수 있다. 직사각형의 개구부(320)를 둘러싸는 가압부(310)는 반도체 칩(C)의 상부면 가장자리와 접촉할 수 있다.
보조 가압부(312)는 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위와 접촉하여, 개구부(320)를 통해 노출된 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위를 가압할 수 있다.
본 실시예서, 보조 가압부(312)는 직사각형의 개구부(320) 내부에 대각선 방향들을 따라 배치될 수 있다. 이에 따라, 하나의 개구부(320)는 보조 가압부(312)에 의해서 4개의 이등변 삼각형 형상의 영역들로 구분될 수 있다. 4개의 이등변 삼각형 영역들은 대략 동일한 면적을 가질 수 있다. 아울러, 개구부(320)의 4개의 이등변 삼각형 영역들은 지그에 홀을 형성하는 것에 의해서 구현되므로, 보조 가압부(312)는 가압부(310)와 일체일 수 있다. 다른 실시예로서, 보조 가압부(312)는 가압부(310)에 연결된 별도의 부재일 수도 있다.
보조 가압부(312)가 레이저의 투과를 허용하지 않는 재질을 포함하는 경우, 보조 가압부(312)의 폭은 견고한 접합력을 부여할 수 있는 개구부(320)의 레이저 투과율, 반도체 칩(C)의 휨을 방지할 수 있는 가압력, 및 반도체 칩(C)의 두께에 따라 설정될 수 있다. 본 실시예에서, 보조 가압부(312)는 대략 0.1mm 내지 1.5mm 정도의 폭을 가질 수 있다.
다른 실시예로서, 보조 가압부(212, 312)들은 전술한 형상들 이외에도 다른 여러 가지 형상들을 가질 수도 있다. 예를 들어서, 보조 가압부(212, 312)들은 개구부(220, 320)들의 중심을 지나지 않는 형상를 가지거나 또는 동심원 형태로 배열될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 지그는 가압부(410), 보조 가압부(412) 및 복수개의 개구부(420)들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 범프(B)들은 반도체 칩(C)의 중앙 부위에 배열될 수 있다. 따라서, 개구부(420)들 각각은 범프(B)들의 연직 상부에 위치하여, 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위가 개구부(420)를 통해 노출될 수 있다. 또한, 개구부(420)는 대략 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 개구부(420)는 직사각형으로 국한되지 않고 원형이나 다른 다각 형상들을 가질 수도 있다.
가압부(410)는 개구부(420)들이 형성되지 않은 지그의 나머지 부분에 해당될 수 있다. 직사각형의 개구부(420)를 둘러싸는 가압부(410)는 반도체 칩(C)의 상부면 가장자리와 접촉할 수 있다.
보조 가압부(412)는 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위와 접촉하여, 개구부(420)를 통해 노출된 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위를 가압할 수 있다.
본 실시예서, 보조 가압부(412)는 직사각형의 개구부(320) 내부에 십자형 방향과 대각선 방향들을 따라 배치될 수 있다. 이에 따라, 하나의 개구부(420)는 보조 가압부(412)에 의해서 8개의 직각 삼각형 형상의 영역들로 구분될 수 있다. 8개의 직각 삼각형 영역들은 대략 동일한 면적을 가질 수 있다. 아울러, 개구부(320)의 8개의 직각 삼각형 영역들은 지그에 홀을 형성하는 것에 의해서 구현되므로, 보조 가압부(412)는 가압부(410)와 일체일 수 있다. 다른 실시예로서, 보조 가압부(412)는 가압부(410)에 연결된 별도의 부재일 수도 있다.
보조 가압부(412)가 레이저의 투과를 허용하지 않는 재질을 포함하는 경우, 보조 가압부(412)의 폭은 견고한 접합력을 부여할 수 있는 개구부(420)의 레이저 투과율, 반도체 칩(C)의 휨을 방지할 수 있는 가압력, 및 반도체 칩(C)의 두께에 따라 설정될 수 있다. 본 실시예에서, 보조 가압부(412)는 대략 0.1mm 내지 1.5mm 정도의 폭을 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 칩 접합용 지그를 나타낸 평면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 지그가 반도체 칩과 패키지 기판의 접합 공정에 사용되는 것을 나타낸 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 지그는 가압부(510) 및 복수개의 개구부(520)들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 범프(B)들은 반도체 칩(C)의 모서리 부위들에 배열될 수 있다. 즉, 범프(B)들은 반도체 칩(C)의 중앙 부위에는 배열되지 않을 수 있다. 따라서, 개구부(520)들 각각은 범프(B)들의 연직 상부에 위치하여, 반도체 칩(C)의 상부면 모서리 부위들이 개구부(420)를 통해 노출될 수 있다. 또한, 개구부(520)는 상기 모서리 부위에서 90°로 절곡된 형상을 가질 수 있다.
가압부(510)는 개구부(520)들이 형성되지 않은 지그의 나머지 부분에 해당될 수 있다. 가압부(510)는 반도체 칩(C)의 상부면 가장자리와 중앙 부위와 접촉할 수 있다.
반도체 칩의 접합 장치
도 12는 도 1에 도시된 지그를 포함하는 반도체 칩의 접합 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 칩의 접합 장치는 레이저 조사 유닛(610), 지그, 가압 유닛(620) 및 배기 유닛(630)을 포함할 수 있다.
지그는 반도체 칩(C)의 상부면에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 접합 장치는 도 1에 도시된 지그를 포함할 수 있다. 따라서, 지그에 대한 반복 설명은 생략할 수 있다. 다른 실시예로서, 접합 장치는 도 4에 도시된 지그, 도 5에 도시된 지그, 도 8에 도시된 지그, 도 9에 도시된 지그, 또는 도 9에 도시된 지그를 포함할 수도 있다.
레이저 조사 유닛(610)의 지그의 상부에 배치될 수 있다. 레이저 조사 유닛(610)은 지그를 통해서 반도체 칩(C)과 패키지 기판(S) 사이에 위치한 범프(B)와 플럭스(F)로 레이저를 조사할 수 있다. 특히, 레이저는 지그의 개구부(120)를 통해서 범프(B)와 플럭스(F)로 조사될 수 있다.
가압 유닛(620)은 지그의 상부면에 배치될 수 있다. 특히, 가압 유닛(620)은 지그의 가압부(110)의 상부면에 배치될 수 있다. 가압 유닛(620)은 가압부(110)의 상부면을 눌러서, 가압부(110)와 함께 반도체 칩(C)을 가압할 수 있다. 가압 유닛(620)은 특정 구조로 국한되지 않고 가압부(110)를 누를 수 있는 다양한 구조들을 가질 수 있다. 다른 실시예로서, 지그의 자중만으로 반도체 칩(C)을 휨을 방지할 수 있는 충분한 가압력이 제공된다면, 접합 장치는 가압 유닛(620)을 포함하지 않을 수도 있다.
배기 유닛(630)은 지그의 개구부(120)들로 진공을 부여할 수 있다. 접합 공정 중에 플럭스(F)로부터 발생된 증기는 개구부(120)들을 통해서 배출될 수 있다. 이러한 증기가 레이저 조사 유닛(610)을 오염시킬 수도 있다. 배기 유닛(630)은 증기를 접합 장치의 외부로 배출시켜서, 증기에 의한 레이저 조사 유닛(610)의 오염을 방지할 수 있다.
반도체 칩의 접합 방법
도 13 내지 도 16은 도 1에 도시된 지그를 이용해서 반도체 칩을 패키지 기판에 접합하는 공정을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에서는, 복수개의 반도체 칩(C)들을 하나의 패키지 기판(S)에 동시에 접합시킬 수 있다. 다른 실시예로서, 하나의 반도체 칩(C)을 패키지 기판(S)에 개별적으로 접합시킬 수도 있다.
범프(B)와 플럭스(F)를 복수개의 반도체 칩(C)들과 패키지 기판(S) 사이에 개재시킬 수 있다. 범프(B)와 플럭스(F)는 반도체 칩(C)의 패드와 패키지 기판(S)의 패드와 접촉될 수 있다.
도 14를 참조하면, 도 1에 도시된 지그를 반도체 칩(C)의 상부면에 배치할 수 있다. 범프(B)들이 배열된 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위는 개구부(120)를 통해 노출될 수 있다. 가압부(110)는 반도체 칩(C)의 상부면 가장자리 부위와 접촉할 수 있다. 다른 실시예로서, 도 4에 도시된 지그, 도 5에 도시된 지그, 도 8에 도시된 지그, 도 9에 도시된 지그, 또는 도 9에 도시된 지그를 반도체 칩(C)의 상부면에 배치할 수도 있다.
도 15를 참조하면, 레이저 조사 유닛(610)이 레이저를 반도체 칩(C)의 상부면을 향해서 조사할 수 있다. 레이저는 개구부(120)를 통해서 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위로 조사되어, 반도체 칩(C)의 상부면 중앙 부위를 가열할 수 있다.
상기 열은 범프(B)와 플럭스(F)로 전달되어, 범프(B)와 플럭스(F)가 녹을 수 있다. 녹은 범프(B)와 플럭스(F)에 의해서 반도체 칩(C)의 패드와 패키지 기판(S)의 패드가 접합될 수 있다.
이러한 접합 공정 중에, 가압 유닛(620)이 가압부(110)와 함께 반도체 칩(C)의 상부면 가장자리를 가압하여, 반도체 칩(C)의 휨이 방지될 수 있다.
도 16을 참조하면, 접합 공정 중에 플럭스(F)로부터 발생된 증기는 반도체 칩(C)과 지그 사이로 침투할 수 있다. 침투한 증기는 개구부(120)를 통해서 배출될 수 있다. 따라서, 증기에 의해서 지그가 오염되는 것이 방지될 수 있다. 결과적으로, 지그를 통한 레이저의 투과율 저하가 방지되어, 범프(B)를 매개로 한 반도체 칩(C)과 패키지 기판(S) 사이의 접합력이 향상될 수 있다.
또한, 배기 유닛(630)이 개구부(120)로 진공을 부여하여, 증기는 접합 장치의 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 개구부(120)를 통해 배출된 증기에 의해서 레이저 조사 유닛(610)이 오염되지 않을 수 있다.
상기된 본 실시예들에 따르면, 레이저에 의한 접합 공정 중에 플럭스로부터 발생되어 반도체 칩과 지그 사이로 침투한 증기가 개구부를 통해 배출될 수 있다. 따라서, 증기에 의한 지그의 오염이 근원적으로 방지되어, 지그를 통한 레이저의 투과율이 유지될 수 있다. 결과적으로, 반도체 칩과 패키지 기판 간의 접합력이 향상될 수 있다. 특히, 지그의 오염이 근원적으로 방지되므로, 지그 세척 공정도 요구되지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110, 210, 310, 410, 510 ; 가압부
212, 312, 412 ; 보조 가압부
120, 220, 320, 420, 520 ; 개구부
610 ; 레이저 조사 유닛 620 ; 가압 유닛
630 ; 배기 유닛
B ; 범프 F ; 플럭스
C ; 반도체 칩 S ; 패키지 기판

Claims (10)

  1. 패키지 기판 상에 범프와 플럭스를 매개로 레이저에 의해 접합되는 반도체 칩의 상부면을 가압하는 가압부; 및
    상기 가압부에 의해 둘러싸여서 상기 범프와 상기 플럭스를 향해 조사된 상기 레이저를 투과시키고, 상기 레이저에 의해 상기 플럭스로부터 발생된 증기를 배출시키는 적어도 하나의 개구부를 포함하고,
    상기 개구부는 상기 범프의 연직 상부에 배치된 반도체 칩 접합용 지그.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가압부는 상기 범프의 연직 상부로부터 벗어난 위치에 배치된 반도체 칩 접합용 지그.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 가압부는 상기 반도체 칩의 상부면 가장자리와 접촉하는 형상을 갖는 반도체 칩 접합용 지그.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가압부로부터 연장되어 상기 개구부 내에 배치된 적어도 하나의 보조 가압부를 더 포함하는 반도체 칩 접합용 지그.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 보조 가압부는 상기 개구부의 대각선을 따라 배열된 반도체 칩 접합용 지그.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 보조 가압부는 상기 개구부의 측면과 평행을 이루는 방향을 따라 배열된 반도체 칩 접합용 지그.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 가압부는 상기 레이저를 투과시키는 투명 재질을 포함하는 반도체 칩 접합용 지그.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 가압부는 상기 레이저의 투과를 허용하지 않는 금속을 포함하는 반도체 칩 접합용 지그.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 가압부의 상부면에 배치되어, 상기 레이저의 반사를 방지하기 위한 반사 방지막을 더 포함하는 반도체 칩 접합용 지그.

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