KR19980030400A - 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이상범프와 접촉하는 칩상의 본딩패드를 제거함으로써 조기에 범프의 불량여부를 검출할 수 있도록 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법에 관한 것이다.

본 발명의 특징에 의하면 본딩패드가 형성된 웨이퍼 전면에 절연막을 도포하고 포토리소그래피법으로 상기 본딩패드 표면만 드러나도록 에칭하는 단계와, 전면에 장벽금속층을 도포하고 포토레지스트를 도포하여 포토리소그래피법으로 상기 본딩패드에 대응하는 상기 장벽금속층에 개구를 형성하는 단계와, 도금으로 상기 개구내에 범프를 형성시키는 단계와, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계와, 상기 장벽금속층을 에칭하는 단계와, 상기 에칭된 장벽금속층 하부에 있는 상기 본딩패드를 에칭하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법이 개시된다.

Description

이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.

본 발명은 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이상범프와 접촉하는 칩상의 본딩패드를 제거함으로써 조기에 범프의 불량여부를 검출할 수 있도록 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법에 관한 것이다.

최근, 반도체 장치가 다기능화, 다수의 입출력화, 고속화 및 표면실장화되는 추세에 따라 패키지의 소형화, 박막화 및 고기능화되고 있다.

이러한 추세에 따라 TQFP(Thin Quad Flat Package),TSOP(Thin Small Outline Package) 및 TAB 등이 각광받아 있다. 이들 중 TQFP와 TSOP는 기존의 패키지 조립공정을 이용하여 제조가 가능하나, TAB은 리드프레임과 도선 역할을 하는 금속패턴이 형성된 테이프를 금속으로 이루어진 범프(bump)에 개재하여 반도체칩에 본딩하는 표면실장형 기술로 반도체칩과 리드프레임을 직접 본딩하기 때문에 기존의 와이어 본딩방법과는 상이하다.

도 1은 일반적인 TAB 방법에 적용되는 반도체칩을 제조하기 위해 웨이퍼 단계에서 본딩패드 위에 범프가 형성된 단면도이다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼(1)상의 소정부분에 다수의 본딩패드(2)가 형성되어 있고, 나머지 부분은 절연막(3)으로 덮여 있다. 본딩패드(2)의 표면에는 장벽금속층(barrier metal layer; 4)을 개재하여 범프(5)가 형성되어 있다.

이와 같은 범프 구조는 대체로 포토레지스트를 도포하고 포토마스크로 노광, 현상하여 형성한다. 이때, 마스크 상에 파티클이 부착되거나 포토레지스트 도포시 버블이 발생하는 경우 범프가 형성될 영역에 일부 포토레지스트가 잔류하게 됨으로써 범프가 형성되지 않거나 범프의 형상이 불량하게 될 수 있다(이 2가지 형태의 범프를 이하 이상범프라 한다).

이를 도 2 내지 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 2에서 본딩패드(2)가 형성된 웨이퍼(1) 전면에 절연막(3)을 도포하고 포토리소그래피법으로 본딩패드(2) 표면만 드러나도록 에칭한다.

다음에 도 3에서와 같이 전면에 장벽금속층(4)을 도포하고, 도 4와 같이, 포토레지스트(5)를 전면에 도포하고 마스크(미도시)를 이용하여 노광, 현상하여 범프가 형성될 부분에 개구를 형성한다. 이때, 마스크 상에 파티클이 부착되는 경우나 포토레지스트 도포시 버블이 발생하는 경우, 잔류 포토레지스트(5a, 5b)가 상기 개구내에 남게 된다. 포토레지스트가 잔류하는 개구의 형태는 5a와 같이 본딩패드에 대응하는 장벽금속층 상부 전체에 균일하게 포토레지스트가 남는 개구(7; 이하 제 1 개구라 함)와 5b와 같이 본딩패드에 대응하는 장벽금속층 상부 일부가 오픈되는 개구(8; 이하 제 2 개구라 함)가 있다.

이어 도 5와 같이, 도금공정을 실시하여 장벽금속층(4)과 접촉하도록 범프(6)를 형성시킨다. 이때, 상기 제 1 개구(7)에는 범프가 형성되지 않고 제 2 개구(8)에는 일부는 잔류 포토레지스트(5b) 위에 범프(8)가 형성되고 일부는 장벽금속층(4) 위에 형성된다.

다음에 도 6과 같이, 포토레지스트 스트립 공정으로 포토레지스트(5) 및 잔류 포토레지스트(5a, 5b)를 모두 제거한다.

이후 도 7과 같이, 전면에 걸쳐 장벽금속층(4)을 제거함으로써 범프전극(6a)을 완성한다.

이러한 방법에 의해 범프전극을 형성하는 경우, 도 7에서와 같이 상기 제 1 개구 및 제 2 개구에 대응하는 부분(7a, 8a)에는 범프가 형성되지 않았거나 범프형상 불량이 발생한다. 이러한 불량은 범프가 형성된 직후에는 즉시 이를 감지할 수 없고 이후의 공정에서 검출되는 문제점이 있다. 먼저, 제 1 개구에서와 같이 범프가 형성되지 않는 경우에는 EDS(Electric Die Sorting)공정에서 프로우브 팁이 직접 본딩패드에 접촉되기 때문에 정상적인 범프 전극이 있는 것으로 판정한다. 따라서 EDS 단계에서는 불량이 검출되지 않고 패키지 최종 검사공정까지 진행하게 된다. 다음에 제 2 개구와 같이, 범프의 형상이 불량인 경우에는 EDS 공정은 물론, 패키지 최종검사 공정에서도 검출되지 않고 완성된 제품으로 인식되어 출하된다.

따라서 제 1 개구에서와 같이 범프가 형성되지 않은 경우에는 불량으로 판정날 때까지 여러 공정이 진행되기 때문에 원자재의 소모가 많게 되어 제조 코스트가 증가하는 문제점이 있다. 또한 제 2 개구에서와 같이 범프가 불량인 채로 출하되는 경우 제품의 신뢰성이 악화된다.

본 발명의 목적은 제조 코스트를 감소시키고, 제품의 신뢰성을 향상시키기 위해 이상범프를 조기에 검출하도록 이상범프의 본딩패드를 제거하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 의하면 본딩패드가 형성된 웨이퍼 전면에 절연막을 도포하고 포토리소그래피법으로 상기 본딩패드 표면만 드러나도록 에칭하는 단계와, 전면에 장벽금속층을 도포하고 포토레지스트를 도포하여 포토리소그래피법으로 상기 본딩패드에 대응하는 상기 장벽금속층에 개구를 형성하는 단계와, 도금으로 상기 개구내에 범프를 형성시키는 단계와, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계와, 상기 장벽금속층을 에칭하는 단계와, 상기 에칭된 장벽금속층 하부에 있는 상기 본딩패드를 에칭하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법이 개시된다.

도 1은 웨이퍼상의 본딩패드 위에 범프가 형성된 단면도

도 1 내지 도 7은 종래방법에 의한 범프형성 공정도

도 8 내지 도 13은 본 발명의 방법을 이용한 범프형성 공정도

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 방법을 보다 구체적으로 설명한다. 도 8 내지 도 13은 본 발명에 의하여 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법을 나타낸다.

먼저, 도 8과 같이, 본딩패드(2)가 형성된 웨이퍼(1) 전면에 절연막(3)을 도포하고 포토리소그래피법으로 본딩패드(2) 표면만 드러나도록 에칭한다. 이때 절연막(3)은 후공정에서 웨이퍼의 에칭을 방지하기 위한 보호막의 역할을 한다.

다음에 도 9에서와 같이, 전면에 장벽금속층(4)을 도포한다. 장벽금속층(4)으로는 통상 TiW, TiN 등이 사용된다.

이어 도 10과 같이, 포토레지스트(5)를 전면에 도포하고 마스크(미도시)를 이용하여 노광, 현상하여 범프가 형성될 부분에 개구를 형성한다. 이때, 마스크상에 파티클이 부착되는 경우나 포토레지스트 도포시 버블이 발생하는 경우, 잔류 포토레지스트(5a, 5b)가 상기 개구내에 남게 된다. 포토레지스트가 잔류하는 개구의 형태는, 상기한 바, 5a와 같이 본딩패드에 대응하는 장벽금속층 상부 전체에 균일하게 포토레지스트가 남는 제 1 개구(7)와 5b와 같이 본딩패드에 대응하는 장벽금속층 상부 일부가 오픈되는 제 2 개구(8)가 있다.

다음에 도 11과 같이, 도금공정을 실시하여 장벽금속층(4)과 접촉하도록 범프(6)를 형성시키는데 범프(6)의 재료로는 통상 Au가 사용된다. 이때, 상기 제 1 개구(7)에는 범프가 형성되지 않고 제 2 개구(8)에는 일부는 잔류 포토레지스트(5b) 위에 범프(8)가 형성되고 일부는 장벽금속층(4) 위에 형성된다.

다음에 도 12와 같이, 포토레지스트 스트립 공정으로 포토레지스트(5) 및 잔류 포토레지스트(5a, 5b)를 모두 제거한다. 이에 따라 제 1 개구(7) 및 제 2 개구에 대응하는 부분(7a, 8a)에는 범프가 형성되지 않거나 저면의 일부만이 장벽금속층에 접촉하는 불량범프가 형성된다.

이어 도 13과 같이, 장벽금속층(4)을 왕수 등의 에천트를 이용하여 에칭한 후 HF 등의 에천트를 이용하여 본딩패드(2)를 에칭한다. 또는 같은 에천트를 사용하여 장벽금속층(4)을 에칭하면서 에칭시간을 늘려 본딩패드(2)까지 에칭할 수도 있다. 일예로 장벽금속층의 두께가 1,000Å의 경우 에칭시간을 5분 이상으로 설정함으로써 본딩패드(2)를 완전히 제거할 수 있다. 이에 따라 정상적인 범프가 형성된 부분을 제외하고는 모든 장벽금속층이 제거되며, 또한 범프가 형성되지 않거나 저면의 일부만이 장벽금속층에 접촉하는 부분에서는 본딩패드 자체가 완전히 제거된다.

따라서 초기 범프 형성단계에서 불량범프가 형성된 부분의 본딩패드를 제거함으로써, 첫째, EDS(Electric Die Sorting)공정에서 프로우브 팁이 본딩패드에 접촉될 수 없기 때문에 EDS 단계에서 불량이 즉시 검출되며 패키지 최종 검사공정까지 진행되지 않게 된다. 따라서 여러 공정이 진행되기 전에 불량으로 판정나기 때문에 원자재가 소모되지 않아 제조 코스트가 감소한다는 이점이 있다. 또한 이상범프를 가진 채로 제품이 출하되지 않기 때문에 제품의 신뢰성이 향상된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 이상범프를 조기에 검출하도록 이상범프의 본딩패드를 범프 형성단계에서 제거함으로써, EDS 단계에서 불량이 즉시 검출되고 패키지 최종 검사공정까지 진행되지 않게 되어 공정 진행에 따른 원자재의 소모가 없고 제조 코스트가 감소한다는 이점이 있다. 또한 이상범프를 가진 채로 제품이 출하되지 않기 때문에 제품의 신뢰성이 향상된다.

Claims (8)

1. 본딩패드가 형성된 웨이퍼 전면에 절연막을 도포하고 포토리소그래피법으로 상기 본딩패드 표면만 드러나도록 에칭하는 단계와 전면에 장벽금속층을 도포하고 포토레지스트를 도포하여 포토리소그래피법으로 상기 본딩패드에 대응하는 상기 장벽금속층에 개구를 형성하는 단계와 도금으로 상기 개구내에 범프를 형성시키는 단계와 상기 포토레지스트를 제거하는 단계와 상기 장벽금속층을 에칭하는 단계와

   상기 에칭된 장벽금속층 하부에 있는 상기 본딩패드를 에칭하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 장벽금속층을 에칭하는 단계와 상기 본딩패드를 에칭하는 단계는 동일한 에천트에 의해 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 본딩패드를 에칭하는 단계는 상기 장벽금속층의 에칭 시간을 소정시간만큼 연장하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 장벽금속층의 두께가 1000Å일 경우 상기 소정시간은 적어도 5분 이상인 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 에천트는 불화수소인 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 본딩패드의 재질은 알루미늄이고, 상기 장벽금속층의 재질은 TiW인 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 장벽금속층을 에칭하는 단계와 상기 본딩패드를 에칭하는 단계는 상이한 에천트에 의해 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.
8. 반도체 웨이퍼상의 소정부분에 형성된 다수의 본딩패드 각각에 대응하는 부분에 장벽금속층을 개재하여 범프를 형성하는 방법에 있어서, 상기 범프중 이상범프가 형성된 부분에 대응하는 상기 본딩패드를 제거하는 것을 특징으로 하는 이상범프의 본딩패드를 제거하는 범프 형성방법.