KR20010048887A - 적외선 검출기 및 그 제조방법 - Google Patents
적외선 검출기 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20010048887A KR20010048887A KR1019990053764A KR19990053764A KR20010048887A KR 20010048887 A KR20010048887 A KR 20010048887A KR 1019990053764 A KR1019990053764 A KR 1019990053764A KR 19990053764 A KR19990053764 A KR 19990053764A KR 20010048887 A KR20010048887 A KR 20010048887A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- pads
- bumps
- layer
- conductive
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 77
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 25
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 19
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 18
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 47
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 24
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 8
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 7
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- QYHNIMDZIYANJH-UHFFFAOYSA-N diindium Chemical compound [In]#[In] QYHNIMDZIYANJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- GPYPVKIFOKLUGD-UHFFFAOYSA-N gold indium Chemical compound [In].[Au] GPYPVKIFOKLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
본 발명은 적외선 검출기 및 그 제조방법을 개시한다. 이에 의하면, 열 영상용 적외선 검출소자를 위한 기판의 패드들을 노출하는 오버행(over hang) 구조의 개구부를 갖는 감광막의 패턴을 마스크로 이용하여 기판 상에 열증착공정에 의해 인듐과 그 위의 금과 같은 도전성 산화방지층을 형성하고 감광막의 패턴을 리프트오프시켜 패드들 상에만 인듐 재질의 범프와 산화방지층을 형성한다.
따라서, 본 발명은 인듐 재질의 범프들의 보관 중이거나 플립칩본딩 중에 범프들의 측면에 산화막을 형성하지만, 범프들의 플립칩본딩할 접촉면 상에 산화막을 형성하는 것을 억제한다. 그 결과, 플립칩본딩한 범프 간의 저항성 접촉성이 향상되고, 접합력이 강화되고 나아가 주변의 온도변화에 따라 하이브리드형 열 영상용 적외선 검출장치가 겪는 열 응력의 변화에 대한 내구성이 강화된다.
Description
본 발명은 적외선 검출기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플립칩본딩된 범프들 간의 저항성 접촉성을 향상시키고, 접합력을 강화하도록 한 적외선 검출기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치의 입, 출력단의 소형화와 고집적화가 진행됨에 따라 기존의 와이어본딩을 대신할 새로운 상호연결(interconnection) 기술이 요구되면서 고집적 본딩기술의 하나인 플립칩본딩(flip chip bonding)이 등장하기 시작하였다. 열 영상용 적외선 검출장치와 같은 반도체장치는 기판 상에 적외선 검출소자를 2차원으로 배열함으로써 별도의 복잡한 스캐너를 필요치 않는 형태로 발전하여 왔다. 열 영상용 적외선 검출장치의 한 예로서 하이브리드형 IRFPA(infrared focal plane array)가 있다. 이는 적외선을 검출하는 다이오드와 같은 적외선 검출소자를 2차원으로 배열한 HgCdTe 재질의 기판과, 적외선 검출소자로부터 출력되는 신호를 처리하여 영상신호를 출력하는 리드아웃회로가 형성된 실리콘기판을 여러 가지 방법에 의해 전기적/기계적으로 결합한 구조를 갖는다. 이러한 하이브리드형태는 각 기판에 형성된 칩의 공정과 성능을 최적화할 수 있다는 장점이 있다. 두 기판이 서로 다른 재질로 만들어지기 때문에 두 기판을 마주 보도록 정렬한 후, 각 기판의 패드에 미리 형성된 범프를 이용하여 접합한다. 범프를 이용한 플립칩본딩에서는 대체로 2가지의 방법이 사용된다. 그 하나는 예를 들어 적외선 검출소자가 형성된 기판을 범프의 용융점 이상으로 가열하여 범프를 용융하고, 그 용융된 범프를 실리콘 재질의 다른 기판의 패드에 접촉한 후 냉각시키는 리플로우(reflow) 방법이다. 다른 하나는 적외선 검출소자가 형성된 기판을 범프의 용융점 이상으로 가열하면 기판이 열화되는 경우에 주로 사용되는 콜드웰딩 서모컴프레션(cold welding thermocompression) 방법이다. 이 방법은 범프 재료의 열화 온도 이하 또는 상온에서 범프를 압착하여 접합시키는 방법이다.
적외선 검출소자를 위한 HgCdTe 재질의 기판은 열에 민감하여 높은 온도로 공정을 진행할 때에 적외선 검출소자의 특성이 악화하므로 공정온도를 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 인듐은 범프 재료로 사용되는 물질 중에서 가장 연질이므로 다른 범프 재료와는 달리 플립칩본딩 때에 온도를 가하지 않고 힘만을 가하여 접합할 수 있는 장점과 함께 저온(cryogenic temperature)에서 범프가 받을 수 있는 스트레스를 다른 범프 재료에 비하여 잘 해소할 수 있는 장점 때문에 HgCdTe 기판의 범프 재료로서 사용된다. 이러한 콜드웰딩 서모컴프레션을 진행할 때에 너무 큰 힘을 가하여 두 기판을 접합하면, 적외선 검출소자에 기계적인 스트레스가 가해지므로 적외선 검출소자의 특성이 악화된다. 또한, 이렇게 하이브리드(hybrid)된 두 칩이 저온에서 동작할 때 HgCdTe 기판과 실리콘기판의 열팽창계수의 차이 때문에 이들 사이의 인듐범프가 기계적인 전단응력(shear strain)을 받아서 본딩 신뢰성을 저하시킨다. 순수 인듐은 다른 범프 재료에 비하여 상대적인 피로수명(fatigue life)이 길지만, 부식에 대한 저항력이 약하기 때문에 대기에 노출된 상태에서도 쉽게 특성이 저하될 수 있다. 그러므로, 세심한 범프 구조의 설계와 범프형성공정 그리고 본딩작업이 필요하다.
종래 기술의 하이브리드 적외선 검출장치에서는 도 1에 도시된 바와 같이, HgCdTe 재질의 기판(10)에 적외선 검출소자인 다이오드(도시 안됨)가 배열하여 형성되고, 상기 다이오드가 형성된 기판(10)의 일부 영역에 인듐(In), 니켈(Ni) 재질의 패드들(11)이 2개 형성되고, 패드들(11)을 제외하고 나머지 영역의 기판(10)에 보호막(13)이 형성된다. 실리콘 재질의 기판(20)에 적외선 검출소자로부터 출력되는 신호를 처리하여 영상신호를 출력하는 리드아웃회로(도시 안됨)가 형성된다. 기판(20)의 일부분에 알루미늄 재질의 패드들(21)이 2개 형성되고, 패드들(21)을 제외하고 나머지 영역의 기판(20)에 산화막과 같은 보호막(23)이 형성된다. 패드들(11),(21) 상에 인듐 재질의 범프들(15),(25)이 각각 형성되고, 기판들(10),(20)이 마주보도록 범프들(15),(25)이 동일 수직선 상에서 상, 하로 대응하여 위치하며 접합된다. 도면에 도시되지 않았으나 UBM(under bump metallurgy)가 패드들(21)과 범프들(25) 사이에 개재되어 있음은 자명한 사실이다. 설명의 편의상 도면에서 각각의 기판에 범프가 2개씩 배치된 것을 도시하고 있으나 실제로는 이보다 훨씬 많은 여러 개 배치된다.
그러나, 종래에는 기판(10)에 형성된 범프들(15)을 리플로우처리하지 않은 채 기판(10)을 정해진 보관장소에 보관하기 때문에 보관기간 동안에 범프들(15)의 표면 전체에 산화막(30)이 형성된다. 또한, 플립칩본딩을 위해 기판(10)을 가열하는 경우에도 범프들(15)의 표면 전체에 산화막(30)이 형성된다. 반면에, 통상적으로 기판(20)의 범프들(25)을 플립칩본딩 직전에 플럭스(flux)를 이용하여 리플로우 처리하기 때문에 범프들(25)의 표면에 산화막이 전혀 존재하지 않는다.
이로써, 기판(10),(20)을 플립칩본딩 완료하고 나면, 도면에 도시된 바와 같이, 범프들(15),(25)의 접합면 사이의 계면에 산화막(30)이 잔존하는 경우가 다발하는데, 이는 범프들(15),(25) 사이에서 전기적 신호의 원활한 교환을 방해하여 범프들(15),(25)의 안정된 저항성 접촉을 확보하기 어렵게 만드는 원인으로 작용한다. 또한, 금속간의 상호확산(interdiffusion)되는 인터메털릭(intermetallic) 효과를 감소시키고 나아가 범프들(15),(25)의 접합력을 약화시켜 범프들(15),(25)의 주변 온도변화에 따라 하이브리드 칩이 겪는 열 응력의 변화에 약화시키고 나아가 범프의 접합불량을 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은 플립칩본딩한 범프들 간의 저항성 접촉성을 향상하여 본딩 신뢰성을 향상하도록 한 적외선 검출기 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 플립칩본딩한 범프들 간의 결합력을 강화하여 본딩 신뢰성을 향상하도록 한 적외선 검출기 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 열 영상용 적외선 검출장치의 플립칩본딩된 인듐범프를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 적외선 검출기에 적용된 플립칩본딩 구조를 나타낸 단면도.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 의한 적외선 검출기의 제조방법을 나타낸 단면공정도.
**** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****
10, 20: 기판 11, 21: 패드 13, 23: 보호막
15, 25: 범프 30: 산화막 40: 산화방지층
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 적외선 검출기는
적외선 검출소자가 배열되고 패드들을 갖는 제 1 기판;
상기 제 1 기판의 패드들 상에 각각 형성된, 플립칩본딩을 위한 제 1 도전층;
상기 제 1 도전층 상에 각각 형성된 도전성 산화방지층;
상기 적외선 검출소자로부터의 신호를 처리하여 출력하는 리드아웃회로가 형성되고, 패드들을 갖는 제 2 기판;
상기 제 2 기판의 패드들 상에 각각 형성되며 상기 산화방지층을 사이에 두고 상기 제 1 도전층에 대응하며 접합된 플립칩본딩을 위한 제 2 도전층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
적외선 검출소자가 배열되고, 패드들을 갖는 기판;
상기 패드들 상에 각각 형성된, 플립칩본딩을 위한 도전층들; 그리고
상기 도전층들 상에 각각 형성된 도전성 산화방지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 산화방지층이 금(Au)으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 적외선 검출기의 제조방법은
적외선 검출소자가 배열되고, 패드들을 갖는 기판을 준비하는 단계;
상기 패드들을 노출시키는, 오버행(over hang) 구조의 개구부를 갖는 감광막의 패턴을 상기 기판 상에 형성하는 단계;
상기 감광막의 패턴을 마스크로 이용하여 상기 패드들에 플립칩본딩용 도전층을 각각 형성하는 단계;
상기 도전층 상에 산화막의 형성을 방지하기 위한 도전성 산화방지층을 각각 형성하는 단계; 그리고
상기 감광막의 패턴을 리프트오프하여 상기 패드들 상에 상기 도전층과 산화방지층의 적층 구조를 남기는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 산화방지층을 금(Au) 재질의 층으로 형성 가능하다.
이하, 본 발명에 의한 적외선 검출기 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.
도 2를 참조하면, HgCdTe 재질의 제 1 기판(10)에 적외선 검출소자인 다이오드(도시 안됨)가 배열되고, 상기 다이오드 상에 In, Ni 재질의 패드들(11)이 2개 형성되고, 패드들(11)을 제외하고 나머지 영역의 제 1 기판(10)에 보호막(13)이 형성된다. 패드들(11) 상에 인듐 재질의 제 1 도전층인 제 1 범프들(15)이 각각 형성되고, 제 1 범프들(15)의 상부면에 금(Au)과 같은 도전층인 산화방지층(40)이 각각 형성된다. 한편, 설명의 편의상 도면에서 제 1 기판에 제 1 범프들이 2개 배치된 것을 도시하고 있으나 실제로는 이보다 훨씬 많은 여러 개가 배치된다.
이와 같이 구성된 제 1 범프의 경우, 제 1 범프들(15)을 형성 완료하고 정해진 장소에 보관하는 기간 중에 제 1 범프들(15)의 측면에 산화막(30)이 형성되나 제 1 범프들(15)의 상부면에 산화막이 형성되지 않는데 이는 제 2 범프들(25)과 접합할 제 1 범프들(15)의 상부면에 형성된, 금(Au)과 같은 도전층인 산화방지층(40)이 제 1 범프들(15)의 상부면에 산화막이 형성되는 것을 방지하기 때문이다.
또한, 제 1 기판(10)을 제 2 기판(20)에 마주보도록 제 1, 2 범프들(15),(25)을 동일 수직선 상에서 상, 하로 대응하여 위치하며 접합한 플립칩본딩 구조에서는 제 1 기판(10)에 플립칩본딩할, 실리콘 재질의 제 2 기판(20)에 제 1 기판(10)의 적외선 검출소자로부터 출력되는 신호를 처리하여 영상신호를 출력하는 리드아웃회로(도시 안됨)가 형성된다. 제 2 기판(20)의 일부분에 알루미늄 재질의 패드들(21)이 2개 형성되고, 패드들(21)을 제외하고 나머지 영역의 제 2 기판(20)에 산화막과 같은 보호막(23)이 형성된다. 패드들(21) 상에 인듐 재질의 제 2 도전층인 제 2 범프들(25)이 각각 형성된다. 제 2 범프들(25)은 플립칩본딩 직전에 플럭스를 이용하여 리플로우 처리함으로써 플립칩본딩 때에 제 2 범프들(25)의 표면에 산화막이 존재하지 않는다. 도면에 도시되지 않았으나 UBM가 패드들(21)과 제 2 범프들(25) 사이에 개재되어 형성됨은 자명한 사실이다. 한편, 설명의 편의상 도면에서 제 1 기판에 제 1 범프들이 2개 배치된 것을 도시하고 있으나 실제로는 이보다 훨씬 많은 여러 개가 배치된다.
따라서, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20)의 플립칩본딩을 위해 제 1 범프들(15)을 가열하더라도 제 1 범프들(15)의 측면에 산화막(30)이 형성되나 산화방지막(40)이 제 1 범프들(15)의 상부면에 산화막이 형성되는 것을 방지한다. 이로써, 접합 완료한 제 1 범프들(15)과 제 2 범프들(25)의 계면에 산화막이 존재하지 않는데 이는 제 1 범프들(15)과 제 2 범프들(25)의 안정된 저항성 접촉을 확보하고, 또한 이들의 접합력을 강화하여 플립칩본딩의 신뢰성을 높이고 나아가 하이브리드형 열 영상용 적외선 검출장치의 내구성을 향상시킨다.
이하, 본 발명에 의한 적외선 검출기의 제조방법을 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에 동일 부호를 부여한다.
도 3을 참조하면, 먼저, HgCdTe와 같은 재질의 제 1 기판(10)에 통상적인 공정에 의해 열 영상용 적외선 검출소자인 다이오드(도시 안됨)를 배열하고 상기 다이오드 상에 도전층인 패드들(11)의 패턴을 2개 형성한다. 여기서, 설명의 편의상 제 1 기판에 패드를 2개씩 형성한 것을 도시하고 있으나 실제로는 이보다 훨씬 많은 여러 개 형성된다.
이어서, 패드들(11)을 포함한 기판(10)의 전면에 보호막(13), 예를 들어 ZnS 재질의 절연막 또는 CdTe 재질의 절연막을 적층하고, 사진식각공정을 이용하여 제 1 범프들(15)의 형성을 위한 패드들(11)의 부분을 보호막(13)을 그 아래의 패드들(11)이 노출될 때까지 식각하여 제 1 기판(10)을 준비 완료한다. 이어서, 패드들(11)의 노출된 부분에 해당하는 오버행 구조의 개구부(61)를 갖는 감광막(60)의 패턴을 보호막(13) 상에 형성한다. 여기서, 오버행 구조의 개구부(61)는 상측부의 폭이 좁고 하측부의 폭이 넓은 구조를 가진다.
도 4를 참조하면, 감광막(60)의 패턴이 형성 완료되고 나면, 진공열증착장치 (도시 안됨)에서 감광막(60)의 패턴을 마스크로 이용하여 제 1 기판(10)의 전면에 제 1 범프들(15)을 위한 제 1 도전층, 예를 들어 인듐을 10μm 정도의 두께로 적층한다. 이때, 감광막(60)의 패턴과 패드들(11)의 상부면에 인듐이 동일 두께로 적층되나 개구부(61)의 측면에 인듐이 전혀 적층되지 않는데 이는 개구부(61)가 오버행 구조를 갖기 때문이다.
도 5를 참조하면, 인듐의 적층이 완료되고 나면, 시간적인 지체없이 연이어 동일 진공열증착장치에서 제 1 기판(10)의 전면에 산화방지층(40), 예를 들어 금(Au)과 같은 도전층을 0.05∼0.1μm의 두께로 적층한다. 여기서, 금은 연질이고 인듐에 잘 확산될 뿐만 아니라 아주 얇게 증착 가능하므로 콜드웰딩 서모컴프레션에 의해 압착하는 플립칩본딩의 조건에 영향을 주지 않는다. 또한, 플립칩본딩의 후속으로 진행할 열처리공정에서 인듐-인듐/인듐-금 간의 상호확산을 촉진하여 범프간의 접합력을 강화한다.
따라서, 플립칩본딩이 이루어질 제 1 범프들(15)의 상부면에 산화방지층(40)이 형성되므로 제 1 범프들(15)의 형성 완료 후에 제 1 기판(10)을 보관 장소에 보관하거나 플립칩본딩을 위한 제 1 범프들(15)의 가열 때에도 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 범프들(15)의 측면에 산화막(40)이 형성되더라도 플립칩본딩이 실질적으로 이루어지는 제 1 범프들(15)의 상부면에 산화막이 전혀 형성되지 않는다. 한편, 제 1 범프들(15)을 위한 인듐과 산화방지층(40)의 진공 열증착은 액체 질소를 이용한 77도K의 절대온도에서 진행된다.
도 6을 참조하면, 산화방지층(40)의 형성이 완료되고 나면, 통상적인 리프트 오프공정을 이용하여 감광막(60)의 제거함으로써 패드들(11) 상에만 제 1 범프들(15)과 그 위의 산화방지층(40)을 남긴다.
한편, 이와 유사한 방법으로 도 2의 제 2 기판(20)에도 제 2 범프들(25)을 형성한다. 즉, 통상적인 공정에 의해 제 1 기판(10)의 적외선 검출소자로부터 출력되는 신호를 순차적으로 처리하여 영상신호를 출력하는 리드아웃회로(도시 안됨)를 형성하고, 제 2 기판(20)의 일부 영역 상에 도전층인 패드들(21)을 2개 형성한다. 여기서, 설명의 편의상 제 2 기판에 패드를 2개씩 형성한 것을 도시하고 있으나 실제로는 이보다 훨씬 많은 여러 개 형성된다.
이어서, 패드들(21)을 포함한 기판(20)의 전면에 보호막(23), 예를 들어 산화막을 적층하고, 사진식각공정을 이용하여 패드들(21)을 노출하기 위한 부분의 보호막(23)을 그 아래의 패드들(21)이 노출될 때까지 식각하여 제 2 기판(20)을 준비 완료한다. 그런 다음, 제 2 범프들(25)의 형성을 위한 패드들(21)의 부분을 노출하는 오버행 구조의 개구부를 갖는 감광막(도시 안됨)의 패턴을 보호막(23) 상에 형성하고 상기 감광막의 패턴을 마스크로 이용하여 진공열증착장치 내에서 제 2 기판(20)의 전면에 제 2 범프들(25)을 위한 제 2 도전층, 예를 들어 인듐을 10μm 정도의 두께로 적층한다. 이때, 감광막의 패턴과 패드들(21)의 상부면에 인듐이 동일 두께로 적층되나 개구부의 측면에 인듐이 전혀 적층되지 않는데 이는 개구부가 오버행 구조를 갖기 때문이다. 인듐의 적층이 완료되고 나면, 감광막의 패턴을 리프트오프하여 패드들(21) 상에 제 2 범프들(25) 만을 남긴다. 한편, 제 2 범프들(25)을 플럭스를 이용하여 후속의 리플로우공정으로 처리하여 반구형으로 형성한다. 이때, 제 2 범프들(25) 상에 존재하던 산화막이 제거된다.
물론, 제 2 범프들을 리플로우 처리하지 않는 대신에 인듐의 적층 후에 시간적인 지체없이 연이어 동일 진공열증착장치 제 2 기판(20)의 전면에 산화방지층(40), 예를 들어 금(Au)과 같은 도전층을 0.05∼0.1μm의 두께로 적층하는 것도 가능하다.
제 1, 2 범프들(15),(25)의 형성이 완료되고 나면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(10)을 제 2 기판(20)에 마주보도록 제 1, 2 범프들(15),(25)을 동일 수직선 상에서 상, 하로 대응하여 위치하며 접합한다. 이때, 산화방지층(40)이 제 1 범프들(15)의 상부면에 존재하기 때문에 제 1 범프들(15)을 가열하더라도 제 1 범프들(15)의 측면에 산화막(30)이 형성되지만, 제 1 범프들(15)의 상부면에 산화막이 전혀 형성되지 않는다.
제 1, 2 범프들(15),(25)의 본딩 완료되고 나면, 이를 70∼80도의 온도에서 열처리하여 본 발명의 공정을 완료한다. 상기 열처리는 인듐-인듐/인듐-금 간의 상호확산을 촉진하여 제 1, 2 범프들(15),(25) 간의 접합력을 강화한다.
따라서, 본 발명은 본딩된 제 1, 2 범프들 사이의 계면에 산화막이 존재하는 것을 방지하여 제 1, 2, 범프의 저항성 접촉성을 향상시키고 접합력을 강화한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 열 영상용 적외선 검출소자를 위한 기판의 패드들을 노출하는 오버행 구조의 개구부를 갖는 감광막의 패턴을 마스크로 이용하여 기판 상에 열증착공정에 의해 인듐과 그 위의 금과 같은 도전성 산화방지층을 형성하고 감광막의 패턴을 리프트오프시켜 패드들 상에만 인듐 재질의 범프와 산화방지층을 형성한다.
따라서, 본 발명은 인듐 재질의 범프들의 보관 중이거나 플립칩본딩 중에 범프들의 측면에 산화막을 형성하지만, 범프들의 플립칩본딩할 접촉면 상에 산화막을 형성하는 것을 억제한다. 그 결과, 플립칩본딩한 범프 간의 저항성 접촉성이 향상되고, 접합력이 강화되고 나아가 주변의 온도변화에 따라 하이브리드형 열 영상용 적외선 검출소자가 겪는 열 응력의 변화에 대한 내구성이 강화된다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.
Claims (4)
- 적외선 검출소자가 배열되고, 패드들을 갖는 제 1 기판;상기 제 1 기판의 패드들 상에 각각 형성된, 플립칩본딩을 위한 제 1 도전층;상기 제 1 도전층 상에 각각 형성된 도전성 산화방지층;상기 적외선 검출소자로부터의 신호를 처리하여 출력하는 리드아웃회로가 형성되고, 패드들을 갖는 제 2 기판; 그리고상기 제 2 기판의 패드들 상에 각각 형성되며 상기 산화방지층을 사이에 두고 상기 제 1 도전층에 대응하며 접합된 플립칩본딩을 위한 제 2 도전층을 포함하는 적외선 검출기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 산화방지층이 금(Au) 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 적외선 검출기.
- 적외선 검출소자가 배열되고, 패드들을 갖는 기판을 준비하는 단계;상기 패드들을 노출시키는, 오버행(over hang) 구조의 개구부를 갖는 감광막의 패턴을 상기 기판 상에 형성하는 단계;상기 감광막의 패턴을 마스크로 이용하여 상기 패드들에 플립칩본딩용 도전층을 각각 형성하는 단계;상기 도전층 상에 산화막의 형성을 방지하기 위한 도전성 산화방지층을 각각 형성하는 단계; 그리고상기 감광막의 패턴을 리프트오프하여 상기 패드들 상에 상기 도전층과 산화방지층의 적층 구조를 남기는 단계를 포함하는 적외선 검출기의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 산화방지층을 금(Au) 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 검출기의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990053764A KR100311980B1 (ko) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 적외선 검출기 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990053764A KR100311980B1 (ko) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 적외선 검출기 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010048887A true KR20010048887A (ko) | 2001-06-15 |
| KR100311980B1 KR100311980B1 (ko) | 2001-11-05 |
Family
ID=19622626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990053764A KR100311980B1 (ko) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 적외선 검출기 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100311980B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100808648B1 (ko) * | 2007-07-26 | 2008-02-29 | 아이쓰리시스템 주식회사 | 확산 방지막을 가지는 하이브리드형 적외선 검출기 및 그제조방법 |
| US7635649B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-12-22 | Dongbu Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
| CN109455664A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-12 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种微桥组件、红外探测器及其制造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101709275B1 (ko) | 2015-12-07 | 2017-02-23 | 장남권 | 적정유속 확보가 가능한 복단면 삽입관 |
-
1999
- 1999-11-30 KR KR1019990053764A patent/KR100311980B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7635649B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-12-22 | Dongbu Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
| KR100808648B1 (ko) * | 2007-07-26 | 2008-02-29 | 아이쓰리시스템 주식회사 | 확산 방지막을 가지는 하이브리드형 적외선 검출기 및 그제조방법 |
| CN109455664A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-12 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种微桥组件、红外探测器及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100311980B1 (ko) | 2001-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4403424B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| US7122459B2 (en) | Semiconductor wafer package and manufacturing method thereof | |
| US20020171152A1 (en) | Flip-chip-type semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2001338947A (ja) | フリップチップ型半導体装置及びその製造方法 | |
| TWI261330B (en) | Contact structure on chip and package thereof | |
| US20070164447A1 (en) | Semiconductor package and fabricating method thereof | |
| US10515919B2 (en) | Bump-on-trace design for enlarge bump-to-trace distance | |
| TWI523175B (zh) | 半導體裝置，製造半導體裝置的方法，以及電子裝置 | |
| JP2005019493A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2010199148A (ja) | 半導体センサデバイス及びその製造方法、パッケージ及びその製造方法、モジュール及びその製造方法、並びに電子機器 | |
| US7612456B2 (en) | Electronic device, semiconductor device using same, and method for manufacturing semiconductor device | |
| US20070045848A1 (en) | Wafer structure | |
| JP5975040B2 (ja) | 撮像装置およびその製造方法 | |
| CN107507809B (zh) | 倒装芯片 | |
| JP5060038B2 (ja) | 電子回路装置およびその製造方法 | |
| JP2546407B2 (ja) | ハイブリッド素子及びその製造方法 | |
| US5996221A (en) | Method for thermocompression bonding structures | |
| KR100311980B1 (ko) | 적외선 검출기 및 그 제조방법 | |
| TWI524487B (zh) | 結合基板通孔與金屬凸塊之半導體晶片之製程方法 | |
| JP5136515B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JPH09186199A (ja) | ボンディング方法及びそれに従って製造されたアセンブリ | |
| JP3397265B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2002305215A (ja) | 半導体装置およびこれを用いた積層構造体 | |
| KR100311979B1 (ko) | 적외선 검출기 및 그 제조방법 | |
| JP3261912B2 (ja) | バンプ付き半導体装置およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20040924 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |