KR20020061528A - 반도체장치, 반도체장치의 제조방법 및 반도체장치의제조장치 - Google Patents

반도체장치, 반도체장치의 제조방법 및 반도체장치의제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20020061528A
KR20020061528A KR1020020002128A KR20020002128A KR20020061528A KR 20020061528 A KR20020061528 A KR 20020061528A KR 1020020002128 A KR1020020002128 A KR 1020020002128A KR 20020002128 A KR20020002128 A KR 20020002128A KR 20020061528 A KR20020061528 A KR 20020061528A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solder
layer
metal
semiconductor
alloy
Prior art date
Application number
KR1020020002128A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100541377B1 (ko
Inventor
다고마사모토
니시야마도모히로
다오데투야
미카기가오루
Original Assignee
닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
Priority to JP2001005977 priority Critical
Priority to JPJP-P-2001-00005977 priority
Priority to JPJP-P-2001-00170787 priority
Priority to JP2001170787A priority patent/JP4656275B2/ja
Application filed by 닛본 덴기 가부시끼가이샤 filed Critical 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Publication of KR20020061528A publication Critical patent/KR20020061528A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100541377B1 publication Critical patent/KR100541377B1/ko
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26607656&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20020061528(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/06—Solder feeding devices; Solder melting pans
    • B23K3/0607—Solder feeding devices
    • B23K3/0623—Solder feeding devices for shaped solder piece feeding, e.g. preforms, bumps, balls, pellets, droplets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/741—Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L24/742—Apparatus for manufacturing bump connectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401—Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/0502—Disposition
    • H01L2224/05022—Disposition the internal layer being at least partially embedded in the surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001—Internal layers
    • H01L2224/0502—Disposition
    • H01L2224/05026—Disposition the internal layer being disposed in a recess of the surface
    • H01L2224/05027—Disposition the internal layer being disposed in a recess of the surface the internal layer extending out of an opening
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0556—Disposition
    • H01L2224/05571—Disposition the external layer being disposed in a recess of the surface
    • H01L2224/05572—Disposition the external layer being disposed in a recess of the surface the external layer extending out of an opening
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/11334—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form using preformed bumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/118—Post-treatment of the bump connector
    • H01L2224/11848—Thermal treatments, e.g. annealing, controlled cooling
    • H01L2224/11849—Reflowing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/119—Methods of manufacturing bump connectors involving a specific sequence of method steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00013—Fully indexed content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01007—Nitrogen [N]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01018—Argon [Ar]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01022—Titanium [Ti]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01024—Chromium [Cr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01028—Nickel [Ni]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0103—Zinc [Zn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01051—Antimony [Sb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01075—Rhenium [Re]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01327—Intermediate phases, i.e. intermetallics compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Abstract

종래 사용된 2나 3원계의 솔더를 이용하더라도 접합부의 계면 반응을 제어할 수 있는 매우 신뢰할 만한 반도체칩의 전극구조를 개시한다. 주석이 용융되거나 주석계의 무연솔더로 확산되는 것을 방지하기 위한 솔더합금화층이 얇게 UBM층상에 형성된다. 주석계의 솔더가 솔더페이스트나 솔더볼의 형태로 공급된다. 주석과 솔더합금화층의 금속간화합물 및 주석과 UBM층의 금속간화합물의 복합으로 이루어진 복합솔더합금층이 가열과 용융에 의하여 형성된다.

Description

반도체장치, 반도체장치의 제조방법 및 반도체장치의 제조장치{Semiconductor device, manufacturing method and apparatus for the same}

본 발명은 반도체장치, 반도체장치의 제조방법 및 반도체장치의 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 리드가 없는 솔더범프에 의하여 접속되는 전극구조를 가진 반도체장치, 이 반도체장치의 제조방법, 및 이 반도체장치의 제조방법에 이용되는 제조장치에 관한 것이다.

반도체장치의 증가되는 기능과 증가되는 밀도에 수반하여, 다중핀의 반도체칩을 패키지기판에 솔더범프로 접속하는 반도체패키지와 볼 그리드 어레이(ball grid array;BGA)형 외부전극을 가진 반도체패키지의 수가 증가하고 있다. 이런 유형의 반도체칩 전극에 있어서, 결합부의 표면경계들이 조립시의 가열과정, 반도체패키지의 장착시의 가열과정 및 사용환경에서의 온도변화에 의하여 야기되는 금속들 사이의 반응으로 인하여 조성이 변한다. 이로 인하여 신뢰성이 저하되게 되며, 이 문제를 지적하는 중요한 요인 중의 하나는 신뢰성을 유지하도록 하는 금속조성을 제공하는 각 금속들을 선택하기 위한 것이다.

이렇게 하기 위하여, 도 5에 나타낸 바와 같이, 범프로서 주석과 납으로 구성된 솔더를 이용하는 경우, UBM층(under bump metal layer;5)으로 니켈이나 구리를 이용하고, 적어도 5㎛의 막두께로 형성된 이 UBM층(5)을 이용하여 접합을 하는 것이 일반적으로 실용화되어 있다. 니켈 층의 경우, 솔더 내의 주석과 니켈은 반응하여, 범프를 접합시키는 금속간화합물(金屬間化合物;11)을 형성한다. 구리 층의 경우, 계면은 주석과 구리의 금속간화합물(11)을 형성하여 접합한다.

구리 및 주석의 반응성은 니켈과 주석의 반응성보다 높지만, 접합시의 용융상태에서, 또한 접합 후의 온도환경 하에서도, 확산반응은 신속하며, 솔더를 구성하는 주석은 UBM층(5)인 니켈이나 구리를 부식시킨다. 그 결과, 납 농도가 높은 영역을 형성하는 접합계면에서 주석이 소모되며, 주석의 확산에 의하여 킬켄달 보이드(Kirkendall void)가 생겨 접합력을 약화시키기 쉬운 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 현재, 구리나 니켈의 두꺼운 층을 형성하는 방법이 사용되거나 주석량을 감소시키고 납이 풍부한 고융점의 솔더가 이용된다.

그러나, 최근 몇 년 동안 주로 환경문제로 인하여 납이 없는 솔더 쪽으로 경향이 이동하고 있으며, 이것은 주성분으로서 납을 가진 솔더를 사용할 필요가 있게 한다. 주석을 주성분으로 하는 이런 유형의 솔더로서, 구리나 니켈을 UBM층(5)으로 이용하는 경우, 전술한 문제들이 보다 현저하게 되어 신뢰성에 심각한 영향을 미친다.

일반적으로, 이러한 문제들을 해결하기 위하여, 습윤성(wettability)과 기계적 특성의 관점에서, 주성분인 주석에 첨가된 은, 비스무트, 안티몬이나 아연을 가진 솔더나, 은, 비스무트, 안티몬이나 아연에 첨가된 구리와 니켈로부터 형성된 UBM층(5)의 잠식(eat away)과 확산을 방지하기 위한 원소들을 가진 다원계합금인 솔더가 이용된다.

그러나, 다원계합금은 일반적으로 각 전극에 솔더페이스트나 솔더볼로서 제공되며, 이것은 각 전극의 조성에 있어서 미량의 첨가 원소들을 균일하게 유지하는 것이 어렵다는 것을 의미한다. 미량의 첨가 원소들의 균일성을 유지하는 것은 제조비용을 증가시킨다.

또한, 잠식과 확산을 방지하기 위한 첨가 원소들을 가진 결과, 첨가 원소들이 주성분인 주석에 미리 녹으며, 접합시 UBM층(5)이 솔더로 용융되거나 고체용융되는 것은 낮은 한계에서 정지되지만, 접합온도에 따라 녹도 UBM층(5)의 총량은 변하게 된다. 안정적으로 접합시키기 위하여, 온도를 증가시켜 UBM층(5)을 정상적으로 과도하게 녹일 필요가 있다. 과도하게 UBM층이 녹는 이러한 현상을 방지하기 위하여, 많은 첨가 원소들을 포함할 필요가 있지만, 그 결과, 융점은 높아지게 되어 제조시의 열적 안정도가 고려되어야 하기 때문에 제품설계에 심각한 문제를 제기한다.

또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 솔더를 용융시키고 접합부를 형성하기 위한 리플로우 노(reflow furnace)는 적외선이나 뜨거운 공기에 의하여 온도가 제어되는 예비가열, 및 실제적인 가열과 냉각을 위한 영역을 컨베이어를 이용하여 고정된 속력으로 통과하는 시스템이지만, 이 시스템에 있어서 컨베이어에 의하여 디바이스가 각 영역을 통과할 때 온도제어가 어려우며, 재료설계에 의하여 의도된 대로 접합부의 금속간화합물을 형성할 수 없으며, 노 내에서 운송하는 동안 컨베이어의 진동 때문에, 형성된 솔더의 이동에 의하여 발생하는 솔더 브릿지(solder bridge)로 인하여 반도체 웨이퍼나 반도체칩에 손상이 있으며, 이는 제품수율을 감소시킨다.

일본 특허공개공보 제9-36120호는 금속간화합물이 솔더와 배리어금속의 용융에 의하여 형성되지 못하도록 함으로써 결합력을 향상시키도록 하는 솔더범프전극구조를 개시하고 있다. 보다 자세하게는, 배리어금속층, 제1 UBM층, 제2 UBM층 및 솔더범프가 상기 순서대로 반도체칩의 접합패드상에 적층된다. 제1 UBM층은 솔더범프의 물질과 합금화되도록 된다. 제2 UBM층은 솔더범프에도 포함되고 배리어금속층과 합금화되지 않도록 되는 금속을 포함하며, 제2 UBM층에서의 금속의 농도가 솔더범프에서 동일한 금속의 농도보다 높다.

본 발명의 제1 목적은 종래에 이용되는 2나 3원계 원소의 솔더를 이용하더라도, 첨가된 미량의 많은 원소들을 구비한 다원계합금조성의 솔더를 이용하지 않고 접합부의 계면반응을 제어할 수 있는 매우 신뢰할 만한 반도체칩의 전극구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 전술한 구조의 전극구조를 구비한 매우 신뢰할 만한 반도체장치 및 그러한 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 반도체칩의 온도제어를 용이하게 수행할 수 있으며,솔더의 용융과 금속간화합물의 증착을 제어할 수 있는 반도체 제조장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 2는 솔더볼을 이용하여 솔더범프 형성하기 전에 있어서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 3은 솔더페이스트를 이용하여 솔더범프를 형성하기 전에 있어서, 본 발명의 제1 실시예에 다른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 5는 반도체장치의 종래 구조를 나타내는 단면도;

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 7a는 솔더볼과 습윤성향상층을 이용하여 솔더범프를 형성하기 전에 있어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 7b는 솔더볼을 이용하고 습윤성향상층을 이용하지 않고 솔더범프를 형성하기 전에 있어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 8a는 솔더페이스트와 습윤성향상층을 이용하여 솔더범프를 형성하기 전에있어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 8b는 솔더페이스트를 이용하고 습윤성향상층을 이용하지 않고 솔더범프를 형성하기 전에 있어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도;

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치를 형성하기 위한 리플로우장치의 예를 나타내는 단면도;

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치를 형성하기 위한 리플로우장치의 다른 예를 나타내는 단면도;

도 11a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치에 대한 제조공정을 예를 나타내는 플로우챠트;

도 11b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치에 대한 제조공정의 다른 예를 나타내는 플로우챠트;

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치에 대한 부분적인 제조공정을 나타내는 다이어그램;

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치에 대한 제조공정에 있어서, 가열과 냉각의 타이밍을 나타내는 다이어그램;

도 14는 종래 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도; 및

도 15는 종래 솔더 리플로우장치의 구조를 나타내는 개략도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:반도체칩2:배선

4:콘택트층5:UBM층

6:복합솔더합금층7:솔더범프

8:솔더합금화층9:솔더볼

18:리플로우 영역19:스테이지

20:가열판21:냉각판

22:비접촉형 가열원

전술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 반도체장치는 배선층상에 형성된 제1 금속을 구비한 UBM층상에 합금솔더로 형성된 솔더범프, 및 합금솔더의 주성분인 금속 및 합금솔더의 주성분인 금속과 다른 제2 금속을 구비한 금속간화합물을 적어도 포함하며, 상기 금속간화합물은 솔더범프와 UBM층의 사이에 형성된다.

본 발명의 다른 면에 따른 반도체장치는 배선층상에 형성된 제1 금속을 구비한 UBM층상에 합금솔더로 형성된 솔더범프를 적어도 가지며, 및 합금솔더의 주성분인 금속 및 합금솔더의 주성분인 금속과 다른 제2 금속을 구비한 금속간화합물과, UBM층에 포함된 제1 금속 및 합금솔더의 주성분인 금속을 구비한 금속간화합물의 복합으로 구성된 합금층을 포함하며, 상기 합금층은 솔더범프와 UBM층의 사이에 형성된다.

본 발명의 또 다른 면에 따른 반도체장치는 배선층상에 형성된 제1 금속을 구비한 UBM층상에 합금솔더로 형성된 솔더범프를 적어도 가지며, 솔더범프와 UBM층 사이에 형성된 금속간화합물을 포함하며, 상기 금속간화합물은 UBM층상에 일시적으로 배설된 후 솔더범프의 형성시에 합금솔더로 녹는 금속층을 구성하는 제2 금속, 및 합금솔더의 주성분인 금속을 포함한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따른 반도체장치는 배선층상에 형성된 제1 금속을구비한 UBM층상에 합금솔더로 형성된 솔더범프를 적어도 가지며, 솔더범프와 UBM층 사이에 형성된 합금층을 포함하며, 상기 합금층은 UBM층상에 일시적으로 배설된 후 솔더범프의 형성시에 합금솔더로 용융하는 금속층을 구성하는 제2 금속, 및 합금솔더의 주성분인 금속으로 구성된 금속간화합물과, UBM층에 포함된 제1 금속과 합금솔더의 주성분인 금속으로 이루어진 금속간화합물을 포함한다.

본 발명에 있어서, 합금솔더의 주성분인 상기 금속은 주석이며, 주석 다음으로 합금솔더의 제2 주성분인 금속은 은이며, 구리가 합금솔더에 첨가되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 금속층을 구성하는 제2 금속은 구리나 제1 금속과 다른 금속이며, 주석과 함께 금속간화합물을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, UBM층에 포함된 제1 금속은 니켈을 구비하며, UBM층은 니켈이나 다른 막질을 가진 니켈합금, 또는 니켈이나 니켈합금, 및 구리나 구리합금의 적층막을 포함하는 적층막으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 콘택트층이 배선층과 UBM층 사이에 제공되며, 상기 콘택트층은 티탄늄이나 티탄늄/텅스텐합금을 구비하는 것이 바람직하다.

반도체장치를 제조하기 위한 본 발명의 일면에 따른 반도체장치의 제조방법은 제1 금속을 구비한 UBM층을 매개하여 배선층상에 형성된 합금솔더의 솔더범프를 적어도 구비하며, 솔더범프의 형성시, 첨가된 솔더범프의 주성분 금속과 다른 제2 금속을 가진 합금솔더를 일시적으로 용융한 후, 용융된 합금솔더를 냉각하여 UBM층과 솔더범프 사이의 계면에서 합금솔더의 제2 금속과 주성분 금속을 구비한 금속간화합물을 증착한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 반도체장치의 제조방법은 합금솔더와의 반응을 통하여 배선층 상의 계면에서 제1 금속간화합물을 형성하는 제1 금속을 구비한 UBM층을 배선층상에 형성하는 단계, 첨가된 주성분 금속과 다른 제2 금속을 가진 합금솔더를 제공하는 단계, 및 합금솔더를 일시적으로 용융한 후 냉각하여 UBM층과 합금솔더 사이의 계면에 제1 금속간화합물 및 합금솔더의 주성분 금속과 제2 금속으로 이루어진 제2 금속간화합물의 복합인 합금층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 면에 따른 제1 금속을 구비한 UBM층을 매개하여 배선층상에 형성된 합금솔더로 이루어진 솔더범프를 적어도 구비한 반도체장치를 형성하기 위한 반도체장치의 제조방법은 UBM층상에 제2 금속으로 이루어진 금속층과 솔더범프의 형성시, 합금솔더 상의 전 금속층을 일시적으로 용융한 후, 냉각하여 UBM층과 솔더범프 사이의 계면에 제2 금속 및 합금솔더의 주성분 금속을 구비한 금속간화합물을 증착한다.

본 발명의 또 다른 면에 따른 반도체장치의 제조방법은 합금솔더와의 반응을 통하여 계면에서 제1 금속간화합물을 형성하는 제1 금속을 구비하는 UBM층을 배선층상에 형성하는 단계, 합금솔더와의 반응을 통하여 제2 금속간화합물을 형성하는 제2 금속으로 이루어진 금속층을 형성하는 단계, 합금솔더를 공급하는 단계, 및 합금솔더를 일시적으로 용융한 후 냉각에 의하여 UBM층과 합금솔더 사이의 계면에서 제1 금속간화합물과 제2 금속간화합물의 복합인 합금층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 면에 따른 반도체장치의 제조방법은 합금솔더와의 반응을 통하여 계면에서 제1 금속간화합물을 형성하는 제1 금속을 구비한 UBM층을 배선층 상에 형성하는 단계, 합금솔더와의 반응을 통하여 제2 금속간화합물을 형성하는 제2 금속으로 이루어진 금속층을 형성하는 단계, 금속층 상에 주석의 박막을 형성하고 제2 금속과 주석의 합금층을 미리 형성하는 단계, 및 합금솔더를 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명에 있어서, 솔더범프의 형성시, 합금솔더의 용융과 금속간화합물의 증착은 솔더범프와 콘택트층 사이의 계면 온도를 최대 온도보다 낮은 소정의 온도기울기로 설정함으로써 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 솔더범프의 형성시, 상기 합금솔더의 용융과 상기 금속간화합물의 증착은 스테이지 상에 반도체장치를 장착하고, 상기 스테이지의 저부에 이동이 가능하도록 제공된 가열판과 냉각판을 연속적으로 상기 스테이지와 접촉하도록 함으로써 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 가열판을 이용하여 가열시, 상기 반도체장치가 상기 반도체장치의 상부에 제공된 비접촉형 가열수단에 의하여 위로부터도 가열되며, 상기 냉각판을 이용하여 냉각시, 상기 비접촉형 가열 수단을 이용하여 계속해서 가열하면서, 솔더범프의 꼭대기와 콘택트층의 사이 계면의 온도기울기를 증가시켜 상기 금속간화합물과 상기 콘택트층의 계면에서 증착을 촉진시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 가열판을 이용한 가열과 상기 냉각판을 이용한 냉각은 소정 기체의 진공분위기에서 수행되며, 상기 소정 기체는 불활성기체나 환원성기체를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 UBM층은 스퍼터링, 비전해질도금이나 전해질도금, 또는 이들의 적층막에 의하여 형성된 니켈, 니켈합금, 구리, 구리합금의 어느 것인 단일막이나 그 복수개 막의 적층체인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 금속층은 스퍼터법, 비전해질도금법 또는 전해질도금법이나, 복수의 방법에 의하여 형성된 구리박막을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 합금솔더를 용융할 때 상기 금속층이 상기 합금솔더로 전부 용융되도록 하며, 상기 합금솔더를 냉각시, 적어도 상기 금속층의 금속 일부가 상기 합금솔더로부터 적층되도록, 상기 금속층의 막두께를 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 합금솔더가 소정의 량으로 형성되는 볼이나 펠릿을 이용하거나, 솔더페이스트를 이용하여 공급된다.

또한, 본 발명에 따른 반도체제조장치는 적어도 시료를 장착하기 위한 스테이지, 아래에서 상기 시료를 가열하기 위한 가열수단, 및 아래로부터 상기 시료를 냉각하기 위한 냉각수단을 포함한다.

본 발명에 따른 반도체제조장치의 다른 면에 의하면, 솔더를 구비한 반도체장치를 장치하기 위한 스테이지, 상기 반도체장치를 가열하기 위한 가열수단, 및 상기 반도체장치를 아래로부터 냉각시키기 위한 냉각수단을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 가열수단은 내재된 가열원을 구비한 가열판으로 이루어지며, 냉각수단으로 내재된 냉각매체를 구비한 냉각판으로 이루어지며, 가열과 냉각은 연속적으로 상기 가열판과 상기 냉각판을 상기 스테이지의 저면과 접촉하여 열을 전도함으로써 수행된다.

본 발명에 따른 반도체제조장치에 있어서, 접촉하지 않고 위로부터 상기 시료를 가열하기 위하여, 상기 스테이지의 윗 부분에 비접촉형 가열수단을 포함하는 구조를 더 가질 수도 있다.

전술한 반도체칩 전극 구조에 의하면, 주석형 다원소계의 합금솔더가 UBM층에 제공되고, 단일 금속간화합물이 UBM층과 범프 사이의 계면에 있는 주석 및 UBM층을 이용하여 열용융에 의해 형성되는 관련 구조와 비교할 때, 주석의 용융과 확산을 방지하기 위한 솔더합금화층이 얇게 형성되며, 주석형 2원계나 3원계의 합금솔더가 솔더페이스트나 솔더볼의 형태로 제공되며, 각 두 개의 주석과 솔더합금화층 및 주석과 UBM층의 복합인 금속간화합물을 구비한 솔더합금층이 열용융을 수행함으로써 형성된다.

이와 같이, 미리 UBM층상에 솔더합금화층을 얇게 제공함으로써, 얻어진 솔더범프구조는 주성분으로서 주석을 구비한 2나 3원계의 합금솔더, 솔더 내의 합금과 솔더합금화층의 반응으로부터 생긴 제1 금속간화합물, 및 솔더내의 주석과 UBM층의 반응으로부터 생긴 제2 금속간화합물을 포함하며, 복합된 솔더합금층에서 경계면을 구성한다.

제1 및 제2 금속간화합물의 복합인 복합솔더합금층에 있어서, 솔더를 녹일때, 얇은 솔더합금화층의 전부가 제1 금속간화합물층으로 되고 제2 금속간화합물이 형성됨과 거의 동시에 형성되기 때문에, 제1 금속간화합물은 제2 금속간화합물이 성장되는 확산 경로를 차단하는 작용을 한다.

또한, 복합솔더합금층이 다른 물질들로 형성되기 때문에, 농도기울기가 불연속적이며, 그레인 바운더리가 단일층에 비하여 밀하게 되어, 확산의 진전을 억제할 수 있게 한다. 또한, 증착된 금속간화합물의 융점은 솔더합금의 융점보다 높기 때문에, 솔더가 다시 이후의 제조공정이나 장착 중에 녹더라도, 금속간화합물이 솔더 내에서 녹는 것을 방지하는 효과가 있다.

따라서, 솔더내의 주석과 UBM층이며 정상적인 환경 하에서 확산에 의하여 성장되는 금속간화합물층은 그레인 바운더리 등과 같은 확산경로에 배열되는 제1 금속간화합물에 의하여 성장을 억제하여, 조립 중에 반복되는 가열공정과 조립후의 사용상태에 의한 온도변화에 대하여 시간에 따라 열화가 작은 매우 신뢰할 만한 접합 계면을 얻는 효과를 달성할 수 있다.

본 발명의 반도체제조장치에 의하면, 반도체칩을 장착하기 위한 스테이지, 상기 스테이지를 가열하기 위한 가열원 및 상기 스테이지를 강제적으로 냉각하기 위한 냉각원이 구비된다. 예비가열, 실제 가열 및 냉각단계들의 각각에 대한 가열속도와 냉각속도를 다르게 선택할 수 있으며, 특히, 냉각속도를 극히 빠르게 할 수 있으며, 그 후 솔더와 UBM층의 계면에서 복합된 금속간화합물을 반도체칩 후면으로부터의 냉각에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 이러한 효과들을 보다 현저하게 하기 위하여, 비접촉형 가열원이 반도체칩의 위에 제공되며, 반도체칩은 냉각판으로부터냉각할 때 위로부터도 가열될 수 있으므로, 반도체칩 위아래, 특히 솔더의 꼭대기와 바닥의 온도기울기를 증가시킬 수 있으며, 증착과 솔더의 계면에서 복합금속간화합물의 형성을 더욱 촉진할 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1 실시예

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체장치, 및 그 반도체장치의 제조방법을 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 1은 반도체장치의 범프구조를 나타낸다. 도 2는 솔더볼로 솔더를 제공하는 경우에 있어서 솔더범프를 형성하기 전의 전극구조를 나타내며, 도 3은 솔더페이스트로 솔더를 제공하는 경우에 있어서 솔더범프를 형성하기 전의 전극구조를 나타낸다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 반도체칩(1)의 배선(2) 상에, 배선(2)을 구성하는 금속과 긴밀한 접촉을 얻기 위한 콘택트층(4), 솔더와의 반응을 통하여 합금으로 변하는 UBM층(5), 및 솔더와 합금화되도록 되며 UBM층(5)과 다른 금속을 이용하여 얇게 형성된 솔더합금화층(8)으로 구성되는 전극이 형성된다. 주성분으로서 주석을 구비하고 납을 포함하지 않는 2 원소나 2원소의 솔더볼(9)이 상기 전극에 공급된다.

이 상태에서, 솔더볼(9)이 가열되어 용융될 때, 솔더합금화층(8)은 솔더 내의 주석과 완벽하게 반응하여, 일시적으로 주석 내에서 녹는다. 그 후 솔더 내의 주석은 동시에 UBM층(5)을 녹인다. 솔더 내의 주석에 녹은 모든 양은 용융온도에 의하여 결정되기 때문에, 금속간화합물층이 접합계면에서 형성되는 상태에서 냉각이 시작되더라도, 주석 내에 녹는 솔더합금화층(8)을 구성하는 금속과 UBM층을 구성하는 금속은 모두 동시에 접합계면에서 금속간화합물의 증착처리를 받음으로써, 본 실시예의 경우에 금속간화합물의 복합층인 복합솔더합금층(6)이 형성된다.

여기서, 중요한 점은, 솔더합금화층(8)과 관련하여 주석계의 2나 3원소계 합금솔더볼(9) 내의 주석에 대해 녹을 수 있는 양만이 존재하며, 냉각시에 증착될 것을 고려하여 막두께를 결정할 필요가 있다는 것이다. 녹은 양이 작은 경우, 주석에 직접 녹은 솔더범프(7)는 냉각시에 증착되지 않고 고화되며, 이는 그러한 금속간화합물의 복합막이 형성되지 않는 것을 의미한다.

도 1은 전술한 방법으로 얻어진 솔더범프(7)의 단면을 나타낸다. 복합솔더합금층(6)이 금속간화합물복합층으로 일단 형성되면, 금속간화합물의 융점은 높으므로, 조립시에 솔더용융온도 이상으로 가열과정을 갖더라도, 접합계면에서 UBM층(5)이 녹는 현상은 발생되지 않는다. 또한, 금속간화합물복합층이 그레인(grain) 경계에서 배열되기 때문에 용융온도 이하의 가열과정에 의하여 야기되는 확산현상도 억제된다.

보다 상세히 설명하기 위하여, 납이 없는 솔더로서 주석계의 2원소합금솔더볼(9) 내에 96.5질량%의 주석과 3.5질량%의 은을 포함하는 공융솔더를 이용하는 경우에 있어서, 전형적인 금속조성의 사용에 관하여 이하에서 설명한다.

반도체칩(1)의 배선(2)은 정상적으로 알루미늄이나 알루미늄합금으로 형성된다. 티탄늄이나 티탄늄/텅스텐합금 등의 콘택트층(4), 니켈/바나디움합금 등의 UBM층(5), 및 구리 등의 솔더합금화층(8)은 연속적인 스퍼터링에 의하여 형성되어 전극을 형성한다. 여기서, 솔더합금화층(8)을 구성하는 구리의 막두께는 솔더볼(9) 내에 함유된 주석의 부분에 대하여 녹을 때(dissolve) 완전히 녹게 되고 냉각과 고화시 금속간화합물로서 계면에서 증착될 수 있도록 하는 것, 즉 포화될 수 있는 양으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 공급된 구리량이 과도한 경우, 형성된 솔더범프(7)의 표면상에 심각한 요철이 있을 수 있으며, 용융시 습윤성이 보이드의 발생가능성과 함께 저하될 수 있기 때문에 주의할 필요가 있다.

티탄늄이나 티탄늄/텅스텐합금이 콘택트층(4)에 이용되지만, 크롬이나 크롬/구리합금이 이용될 수도 있으며, 마찬가지로, 니켈/바나디움합금이UBM층(5)에 이용되더라도, 니켈, 니켈/인합금, 니켈/텅스텐합금, 니켈크롬합금, 구리나 구리합금을 이용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 한 특징인 솔더합금화층(8)은 구리를 이용하지만, UBM층(5)과 다른 물질을 이용할 수도 있으며, 솔더의 주석과 함께 금속간화합물을 구성하는 금속이다.

또한, 본 실시예에 의하면, UBM층(5)과 솔더합금화층(8)은 모두 스퍼터링에 의하여 형성되지만, 전해질도금이나 비전해질도금, 또는 스퍼터링과 결합에 의하여 형성될 수도 있으며, 다른 물질을 이용할 수도 있으며, 다른 방법들의 결합에 의하여 형성된 적층구조를 가질 수도 있다. 예를 들면, UBM층(5)으로서, 전해질도금에 의하여 형성된 니켈이 스퍼터링에 의하여 형성된 니켈이나 구리 상에 적층되는 구조를 가질 수 있다. 막의 형성시에 조건을 조정함으로써, 작은 그레인 크기를 가진 입상구조를 가져 막질을 향상시킬 수 있다. 또한, 솔더합금화층(8)은 표면산화를 받기 쉬운 구리와 같은 물질을 이용하기 때문에, 산화를 방지하여 솔더의 습윤성을향상시키기 위하여, 매우 얇은 금이나 산화를 방지하여 솔더의 습윤성을 증가시키기 위한 층이 솔더합금화층(8) 상에 제공될 수 있다.

또한, 본 실시예는 솔더로 이용되는 주석계의 2원소계합금을 나타내고 있지만, 솔더에 첨가된 미량의 구리를 가진 3원소계합금을 이용하거나, 다른 다원소계합금솔더를 이용할 수도 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 솔더합금화층(8)이 UBM층(5)상에 형성되는 구조가 개시되어 있지만, 솔더합금화층(8)을 구성하는 원소가 솔더에 첨가되는 경우에 있어서, 솔더합금화층(8)이 없어도 된다.

제2 실시예

다음, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체장치, 그 반도체장치의 제조방법, 및 그 반도체장치를 제조하는 방법의 장치에 있어서, 도 6 내지 도 13을 참조하면서 이하에서 설명한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 복합솔더합금층(6)이 UBM층(5)과 솔더범프(7) 사이에 형성된다. 복합솔더합금층(6)은 솔더의 주성분인 금속의 금속간화합물과 UBM층(5)을 구성하는 금속으로 이루어진 금속간화합물과, 솔더의 주성분과 합금솔더에 미리 미량 첨가되거나 UBM층(5) 상에 미리 얇게 형성된 금속으로 이루어진 제2 금속간화합물의 복합으로 구성된다. 솔더범프의 형성시 가열과 냉각공정에 있어서, 복합솔더합금층(6)은 솔더범프의 조성과 상태에 따라 계면에 증착되기 때문에, 구조를 제어할 수 있도록 제조된다.

도 9를 참조하면, 전술한 구조를 얻기 위한 가열과 냉각공정들을 포함하는 제조공정, 및 제조장치를 이하에서 상세히 설명한다. 솔더가 공급된 반도체칩(1a)이 리플로우 장치 안의 스테이지(19) 상에 배치되며, 리플로우 영역(18)은 감압될 수 있으며 불활성기체나 환원기체로 채울 수 있게 제조된다. 또한, 스테이지(19)의 후면에는 가열판(20)과 냉각판(21)이 있으며, 온도제어는 이러한 판들 중의 하나를 스테이지(19)의 후면에 접촉시켜 열을 전도함으로써 수행된다. 여기서, 열은 안정하고 효율적으로 전도되기 때문에, 높은 열전도도를 가지며 기계화하기 쉬운 카본을 스테이지(19)와 가열판(20)에 이용하며, 부식에 내성이 있는 스테인레스를 냉각판(21)에 이용한다.

이 실시예에 있어서, 카본은 스테이지(19)와 가열판(20)으로 이용되지만, 높은 열전도도를 가진 물질이라면 다른 물질을 이용할 수 있거나, 적당한 복합 물질을 선택할 수 있다. 또한, 스테이지(19)의 뒤틀림은 가능한 작게 되는 것이 바람직하며, 열용량을 작게 할 수 있도록 얇게 형성되는 것이 바람직하다.

반도체칩(1a)을 가열이나 냉각할 때, 리플로우 영역(18)은 필요에 따라 불활성기체로 채워진다. 리플로우 영역(18)을 채우는 가스로서, 솔더 표면에 산화를 방지하고 산화환원효과를 가진 기체, 예를 들면, 불활성기체로서 질소나 아르곤, 환원기체로서 수소나 수소를 포함하는 기체가 이용된다. 냉각시스템에 있어서, 수냉된 냉각판(21)을 스테이지(19)와 접촉하게 하는 장치뿐만 아니라, 스테이지(19)의 후면에 대하여 냉각된 기체가 유입되는 시스템을 이용할 수 있으며, 사실 본 발명의 효과를 실현할 수 있는 냉각할 수 있는 어떤 시스템이라도 선택할 수 있다.

또한, 적외선과 같은 비접촉형 가열원(22)을 리플로우 영역(18) 상에 제공함으로써, 위로부터 솔더를 가열할 수 있게되며, 후면으로부터 반도체칩(1a)을 냉각할 수 있으며, 반도체칩(1a)의 위아래 사이에서 온도의 기울기를 증가시킴으로써, 솔더접합계면에서 바람직한 금속간화합물을 증착하는 것이 용이하게 되며, 복합솔더합금층(6)을 형성하기 위하여 미세한 온도제어를 수행할 수 있게 된다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 전술한 장치구조와 마찬가지로, 반도체제조장치에 있어서, 열원이나 냉각원 또는 열원과 냉각원 모두를 스테이지(19a)에 조립할 수도 있으며, 가열과 냉각은 히터를 설치하거나 가열 매질과 냉각 매질의 흐름을 통하여 실현될 수 있다. 솔더범프가 형성되는 반도체의 형태는 칩형에 제한되지 않으며, 웨이퍼 상에 집합적으로 형성될 수도 있다.

다음, 본 실시예에 따른 반도체장치의 제조공정을 도 11 및 도 12를 참조하면서 설명한다. 도 11a는 가열판(20)과 냉각판(21)만을 가열원/냉각원으로 이용하여 정상 대기에서 리플로우를 수행하는 경우의 절차를 나타내며, 도 11b는 비접촉형 가열원(22)을 가열원으로 더 이용하고 리플로우 영역(18)을 불활성기체로 채우는 경우의 절차를 나타낸다.

무엇보다, 단계S101과 S201에서, 솔더합금의 소정 량과 플럭스가 반도체칩(1)의 UBM층(5)이나 UBM층(5) 상에 형성된 솔더합금화층(8)에 공급된다. 공급장치로서, 도 7에 나타낸 솔더볼장착시스템처럼, 솔더의 소정 량을 공급할 수 있는 시스템, 도 8에 나타낸 전해질솔더도금시스템, 또는 다른 솔더페이스트프린트시스템을 적당히 선택할 수 있다.

다음, 단계S102와 S202에서, 솔더가 공급된 반도체칩(1a)이 리플로우 장치(도 12a 참조) 내에서 스테이지(19) 상에 장착된다. 리플로우 영역(18)이 차폐되고소정의 압력으로 감압(단계S203)된 후, 리플로우 영역(18)은 질소, 수소나 수소를 함유한 혼합기체로 채운다(단계S204). 이 공정은 리플로우 영역(18)을 저산소 농도나 환원성의 대기로 만듦으로써 솔더의 습윤성을 향상시키기 위하여 수행된다. 습윤성에 의하여 야기되는 불편함이 없다면, 도 11a에 나타낸 바와 같이 상기 공정을 적당히 생략할 수 있다.

다음, 단계S103과 S205에서, 설정된 온도로 가열된 가열판(20)은 스테이지(19)의 후면과 접촉하게 되며, 솔더의 온도는 솔더를 녹이는 용융점보다 높은 소정의 온도로 상승된다(도 12b 참조). 비접촉형 가열원(22)이 제공된 장치의 경우, 마찬가지로 가열은 이 가열원을 작동시킴으로써 수행된다. 이 가열공정에 있어서, UBM층(5)을 구성하는 금속은 용융된 솔더와 함께 접촉계면에서 녹아 솔더로 된다. 또한, 습윤성개선층(17)이 UBM층(5)의 상층으로 형성되는 경우, 습윤성개선층(17)과 UBM층(5)은 연이어 녹아 솔더로 된다.

그 후, 단계S104와 S206에서, 가열판(20)은 스테이지(19)로부터 제거되고 냉각판(21)이 스테이지(19)의 후면에 접촉하여 냉각을 개시한다(도 12c 참조). 여기서, 반도체칩(1a)은 반대면 측으로부터 냉각되기 때문에, 온도는 도 12c의 꼭대기로부터 바닥으로 갑자기 하강하여 온도의 경사를 크게 하며, 용융된 솔더는 UBM층(5)측으로부터 응고된다. 이 응고과정에서, 솔더보다 고융점을 가진 금속간화합물은 증착되는 UBM층(5)에 대하여 코어가 되며, 주석과 UBM층(5)의 원자들의 금속간화합물의 주 위상(primary phase)은 UBM층(5)에 가깝게 증착된다.

증착될 금속간화합물은 솔더의 주성분인 주석을 포함하는 금속과 UBM층(5)의금속간화합물, 및 솔더의 주성분인 주석을 포함하는 금속과 솔더 내의 UBM층(5)과 다른 금속, 예를 들면, 솔더합금화층(8)을 구성하는 금속이거나, 주석을 포함하는 금속과 습윤성개선층(17)을 구성하는 금속의 금속간화합물이다. 이러한 금속간화합물들은 복합솔더합금층(6)의 형성을 야기하는 양 위상으로 UBM층(5)의 근처에서 동시에 증착되어 범프의 형성을 완성한다(단계S105, S208). 냉각공정 중 솔더 내부의 온도 경사(온도기울기)는 매우 빠른 냉각속도를 가지도록 의도되며, 냉각속도가 예를 들면, 바람직하게는 2℃/초 이상으로 빠르게 될 수 있도록, UBM층의 근처에서 주 위상의 증착을 하도록 의도된다.

UBM층(5)의 계면 근처에서 냉각속도를 증가시킬 때, 스테이지(19)의 아래에 있는 가열판을 이용하는 가열과 리플로우 영역(18)의 위에 제공된 적외선과 같은 비접촉형 가열원(22)을 이용하는 가열이 동시에 수행되며, 가열은 단계206에서 냉각판(21)을 이용하여 냉각이 시작된 후에도 비접촉형 가열원(22)을 이용하여 상부로부터 연속적으로 수행된다. 위로부터의 가열과 아래로부터의 냉각의 그러한 결합에 의하여, 솔더가 공급된 반도체칩의 온도차가 증가하여, 금속간화합물의 유효한 증착을 가능하게 한다.

이 방법을 도 13을 참조하면서 설명한다. 도 13은 스테이지(19)의 표면온도, 가열판(20)과 냉각판(21)의 스위칭 타이밍 및 비접촉형 가열원(22)에 대한 온/오프 타이밍을 나타낸다. 비접촉형 가열원(22)은 가열초기화로부터 온상태로 되며, 반도체칩(1a)은 위아래로부터 가열된다. 솔더의 융점보다 높은 소정의 온도에 도달하는 시점에서, 또는 솔더의 융점보다 높은 소정의 온도에 도달한 때로부터 소정의 시간이 지난 때, 스위치는 가열판(20)으로부터 냉각판(21)으로 절환되어 냉각을 시작하지만, 비접촉형 가열원(22)은 온도가 솔더의 융점보다 몇 도 낮은(본 도면에서 ΔT) 온도 T1으로 떨어질 때까지 온의 상태로 유지된다. 이렇게 함으로써, 융점에 가까운 솔더 내의 온도기울기는 더욱 증가하여, UBM층(5) 근처에서 금속간화합물을 신뢰할 수 있게 증착할 수 있다.

이런 유형의 제어를 수행하기 위하여, 스테이지(19)의 온도를 검출하기 위한 온도센서가 제공되며, 판들과 비접촉형 가열원(22)을 온과 오프만로 절환할 필요가 있으며, 작업은 리플로우 장치에서 이러한 작동을 자동적으로 수행하는 제어수단을 제공함으로써 단순화된다. 또한, 본 실시예에 있어서, 솔더칩상의 솔더형성이 개시되었지만, 반도체웨이퍼를 다루더라도 동일한 방법으로 솔더를 형성하는 것이 가능하다.

이렇게 하여, 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법과 그 제조방법에 이용되는 반도체의 제조장치를 이용하여, 반도체칩의 온도 및 가열판(20), 냉각판(21) 및 비접촉형 가열원(22)의 설정 온도, 및 온/오프 타이밍을 조절함으로써 표면의 전면과 후면의 온도기울기를 정확하게 제어할 수 있으며, 솔더범프(7)와 UBM층(5)의 계면에서 금속간화합물을 신뢰할 만하게 증착할 수 있다. 또한, 반도체칩(1a)이나 반도체웨이퍼는 리플로우 공정 동안 컨베이어로 운반될 필요가 없으며, 이것은 형성된 솔더의 이동에 의한 손상이나 브릿지의 가능성이 없으므로 제품의 수율을 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다.

실시예

개시된 본 발명의 실시예를 본 발명의 실시예들을 참조하면서 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

본 발명의 제1 실시예에 나타낸 반도체장치의 특정한 제조방법을 도 2를 참조하면서 설명한다. 무엇보다, 티탄늄과 티탄늄/텅스텐합금이 반도체칩(1a) 상에 형성된 알루미늄합금배선(2) 상에 연속적으로 스퍼터링되어 콘택트층(4)으로 된다. 두께가 1 내지 5㎛로서 UBM층(5)인 니켈/바나디움합금과 솔더합금화층(8)인 구리가 콘택트층(4) 상에 스퍼터법에 의하여 형성된다. 연속적인 스퍼터링에 의하여 형성되어 약 120㎛정도의 직경을 가진 전극과 주석과 은의 공융합금으로 이루어진 직경 150㎛정도의 솔더볼의 경우 이 때 구리막의 두께는 0.8㎛이다.

그렇게 형성된 전극에 96.5질량%의 주석과 3.5질량%의 은을 가진 공융의 솔더볼(9)이 플럭스와 함께 제공되고, 적어도 공유의 솔더볼의 융점인 221℃의 온도로 가열되어, 솔더볼(9)이 녹는다. 솔더볼(9)이 솔더합금화층(8)의 구리를 완전히 녹이며, 솔더를 냉각함에 따라 반구형으로 되며, 니켈/주석의 금속간화합물과 구리/주석의 금속간화합물의 복합물인 복합솔더합금층(6)이 형성되어, 접합이 완성된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 그렇게 형성된 솔더범프의 단면을 나타낼 때, 니켈/주석의 금속간화합물과 구리/은의 금속간화합물의 복합물인 전술한 복합솔더합금층(6)이 계면에서 형성되어, 솔더 내에 구리가 거의 없게 되는 것을 확신할 수 있다.

니켈/주석의 금속간화합물과 구리/은의 금속간화합물의 복합물인 복합솔더합금층(6)이 계면에서 존재하기 때문에, 솔더의 융점보다 높은 가열과정(heat history)이 그 후에 인가되더라도, 이 솔더범프(7)는 UBM층(5)인 니켈의 용융이나 확산에 의하여 신뢰성을 현저하게 낮추는 반응성층의 형성을 억제하는 효과를 나타낸다.

이 효과 및 복합솔더층이 존재하는 상태를 이하에서 설명한다. 니켈/주석의 금속간화합물과 구리/주석의 금속간화합물의 각각에 대한 상호확산경로가 차단되는 상태, 및 주석이 니켈과 구리의 고체용액에 대하여 금속간화합물을 형성하여 3원소의 금속간화합물로 존재하는 상태로 복합솔더합금층(6)이 존재하기 때문에 복합솔더합금층(6)의 확산은 억제되며, 이 3원소의 금속간화합물이 존재하더라도, 복합된 니켈과 구리에 의하여 확산 경로가 차단되어 상호확산을 억제한다.

여기서, 솔더합금화층(8)은 0.8㎛정도로 최적 화되었지만, 이 효과는 0.6 내지 1.2㎛의 막두께를 가진 경우에도 충분히 나타난다. 콘택트층(4)과 UBM층(5)의 막두께는 반도체장치의 제조조건에 따라 적당히 변할 수도 있다.

제2 실시예

다음, 본 발명의 제2 실시예를 이하에서 설명한다. 전술한 제1 실시예와 마찬가지로, 본 실시예에 따른 반도체장치에 있어서, 티탄늄과 티탄늄/텅스텐합금을 반도체칩(1a) 상에 형성된 알루미늄합금배선(2) 상에 연속적으로 스퍼터링하여 콘택트층(4)으로 하고, 이 콘택트층(4) 상에 두께가 1 내지 5㎛로서 UBM층(5)인 니켈/바나디움합금을 형성하고, 또한, 솔더합금화층(8)인 구리를 스퍼터링함으로써전극이 형성된다. 전극이 연속적인 스퍼터링에 의하여 형성되어 약 120㎛정도의 직경을 가지고 솔더볼(9)이 주석과 은의 공융합금으로 이루어져 직경 150㎛정도인 경우 이 때 구리막의 두께는 최적하게 0.8㎛정도이다.

본 실시예는, 이 구리솔더합금화층(8) 상에 주석이 0.5 내지 1.0㎛의 두께로 더 제공되며, 구리와 주석의 금속간화합물과 니켈과 주석의 금속간화합물의 복합인 복합솔더합금층(6)이 적어도 220℃로 가열함으로써 미리 형성되며, 특정한 솔더가 제공되어 그 후 범프가 형성되더라도, 전술한 제1 실시예와 동일한 효과가 달성될 수 있다는데 특징이 있다.

제1 실시예 및 제2 실시예에 있어서, 솔더볼(9)의 형성에 있어서 솔더가 제공되는 것을 나타냈지만, 도 3에 나타낸 바와 같이, 솔더페이스트(10)로 솔더를 제공할 수도 있다.

실시예 3

다음, 본 발명의 제3 실시예를 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에서 나타낸 구조를 가진 반도체칩을 도구화한 반도체장치의 구조를 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 플립칩형 반도체장치는 반도체칩(1) 상에 형성된 알루미늄합금 배선(2) 상에 콘택트층(4)으로서 연속적으로 스퍼터링된 티탄늄 및 티탄늄/텅스텐합금을 가진다. 두께가 1 내지 5㎛정도인 니켈/바나디움합금이 이 콘택트층(4) 상에 스퍼터링에 의하여 UBM층(5)으로서 형성되며, 구리도 솔더합금화층(8)으로서 스퍼터링에 의하여 형성된다. 120㎛정도의 직경을 가지고 연속적인 스퍼터링에 의하여 형성된 전극과 주석과 은의 공융합금으로 이루어진 150㎛정도 직경의 솔더볼(9)을 구비한 경우에는, 이 때 구리막두께는 0.8㎛정도가 최적하다.

96.5질량%의 주석과 3.5질량%의 은을 가지고 형성된 공융솔더볼(9)이 그렇게 형성된 전극에 플럭스와 함께 제공되고, 공융솔더볼의 융점인 적어도 221℃의 온도로 가열되어, 솔더볼(9)이 녹는다. 솔더볼(9)은 솔더합금화층(8)의 구리를 완전히 녹이며, 냉각에 따라 솔더는 반구형이 되며, 니켈/주석 금속간화합물과 구리/주석 금속간화합물의 복합인 솔더합금층(6)이 계면에 형성되어, 솔더범프(7)를 형성한다.

한편, 솔더범프(7)와 동일한 조성을 가진 솔더가 제공되었던 전극을 가진 기판(12)이 미리 준비되고, 반도체칩(1)은 기판(12)의 전극에 위치된 후, 그것들은 가열되고 녹아서 서로 접합한다. 접합 후, 솔더범프(7)들 사이의 갭은, 기계적 강도와 내습성을 향상시키기 위하여 봉함수지(14)로 채워진다. 그 후, 반도체칩(1)의 솔더범프(7)와 동일한 조성을 가진 솔더는 그 후 가열되고 녹아서 BGA외부단자(13)에 부착된다.

여기서, 처음에 부착된 반도체칩(1)의 솔더범프(7)는 이 공정에서 반복적으로 융점보다 높은 온도로 가열처리되지만, 본 발명의 솔더범프(7)에 있어서 UBM층의 용융과 확산을 제어할 수 있기 때문에, 반도체장치의 수율을 상당히 양호하게 제공할 수 있다.

제4 실시예

다음, 본 발명의 제2 실시예에 의하여 나타낸 반도체제조장치를 이용하여 반도체장치의 제조방법을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7 및 도 8은 제4 실시예에 따른 반도체칩의 구조로서, 도 7a 및 도 8a는 UBM층상에 제공된 습윤개선층의 구조를 각각 나타낸 경우이며, 도 7b 및 도 8b는 습윤개선층이 제공되지 않은 구조를 각각 나타낸 경우이다.

도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 반도체칩은 비전해질도금법을 이용하여 알루미늄전극상에 5㎛정도의 두께로 형성된 니켈/인층의 UBM층(5)을 가지며, 0.05㎛정도의 두께로 이 니켈/인층 상에 습윤개선층(17)으로서 금도금이 제공된다. 또한, 솔더는 직경이 150㎛이고 96.5질량%의 주석, 3.0질량%의 은 및 0.5질량%의 구리의 조성을 가진 볼을 이용하여 볼장착법으로 제공된다.

그 후, 솔더가 제공된 반도체칩(1a)은 리플로우 장치 내의 스테이지(19) 상에 장착되고, 리플로우 영역(18) 안은 먼저 10Pa정도로 감압된 후 질소기체로 채워진다. 리플로우 영역(18) 내의 압력이 대기압력으로 되돌 온 후, 질소의 유량은 15리터/분 정도로 설정된다. 다음, 290℃정도로 가열되었던 가열판(20)은 스테이지(19)와 접촉하게 되며, 솔더의 융점인 220℃의 온도에 도달된 다음 75초 정도 후 가열판(20)을 제거한 다음에, 냉각판(21)을 스테이지(19)에 접촉시켜 실온으로 냉각시킨다. 이 경우, 최대 온도는 265±2℃이고, 융점 이상의 시간은 85±2초이고, 냉각속도는 약 4℃/초이다. 본원의 발명에 의하여 수행된 테스트의 결과, 냉각속도가 최소한 2℃/초이면 본 발명의 효과는 달성된다는 것이 확인되었다.

또한, 스테이지(19)와 접촉되는 가열판(20)과 냉각판(21) 사이의 스위칭 타이밍이 온도에 기초하여 제어될 때, 시스템은 위치들 사이에서 온도변화의 영향에 민감할 수 있으므로, 융점보다 높은 온도에서 시간에 기초하여 제어하는 것이 바람직하다.

전술한 방법을 이용하여 형성된 반도체칩에 관하여, 범프단면을 관찰하고 기초적인 분석을 수행하였을 때, UBM층(5)/솔더범프(7)에서 1㎛정도의 주석, 구리 및 니켈로 구성된 금속간화합물이 UBM층(5)을 피복한다는 것이 확인되었다. 이것은, 주석과 구리, 및 주석과 니켈의 금속간화합물의 복합에 의하여 형성된 층으로 고려될 수 있다.

본 발명의 구조를 가진 범프를 구비하여 부착된 반도체칩(도 6)과 종래 리플로우 공정을 이용하여 제조된 범프를 구비하여 부착된 반도체칩(도 14)은 오븐 안에서 150℃로 3000시간 동안 유지되고, UBM층(비전해질의 Ni층;5)이 고상의 확산에 의하여 잠식되는 속도를 각각 비교하였다. 그 결과, 종래 공정으로 형성된 범프를 구비한 반도체칩의 Ni층이 1.2㎛로 잠식된 것에 비하여, 본 발명의 경우 Ni층은 0.1㎛로 잠식되어, UBM층(5)의 용융과 확산에 의한 잠식을 방지하는 효과가 현저하다는 것을 확인하였다.

전술한 제4 실시예에 의하면, 솔더볼(9)의 형태로 솔더가 제공되는 경우를 나타냈지만, 도 8에 나타낸 바와 같이 솔더페이스트(10)로 솔더를 제공할 수도 있다.

제5 실시예

다음, 본 발명의 제5 실시예에 따른 반도체장치를 설명한다. 본 실시예는 비접촉형 가열원이 제공된 리플로우 장치를 이용하는 반도체장치의 제조방법이다.

본 실시예의 반도체칩은 콘택트층을 매개하여 Al전극상에 스퍼터링에 의하여1㎛정도의 두께로 형성된 니켈/바나디움의 UBM층(5)을 구비하며, 습윤성개선층(17)이 스퍼터링에 의하여 이 UBM층(5) 상에 0.4㎛정도의 두께로 형성된다. 전극의 크기는 120㎛정도의 직경을 가지는 것으로서 제 4 실시예와 동일하다. 96.5질량%의 주석과 3.5질량%의 은으로 된 조성을 가지며 직경이 150㎛인 2원소의 공융솔더를 장착하기 위한 볼장착법의 수단으로 반도체칩(1)에 솔더가 제공된다.

감압 및 리플로우 장치의 스테이지(19) 상에 반도체칩을 장착한 후의 질소기체의 유량은 제4 실시예와 동일하다. 본 실시예에 있어서, 리플로우 영역(18) 위에 비접촉형 가열원(적외선 가열원; 22)이 제공된 장치가 이용되며, 가열은 가열판(20)과 비접촉형 가열원(22)을 이용하여 수행된다. 가열판(20)의 온도는 285℃로 설정되며, 가열판(20)으로부터 냉각판(21)으로 스위칭하는 타이밍은 제4 실시예와 같이, 즉, 220℃의 융점을 초과한 후 75초이다. 비접촉형 가열원(22)은 스테이지(19)의 후면 온도가 솔더의 융점보다 5℃ 낮은 215℃일 때 오프된다. 이 경우, 최대 온도는 262±2℃이며, 융점 이상의 시간은 84±2초이며, 냉각속도는 4℃/초이다. 전술한 제4 실시예와 마찬가지로, 냉각속도는 2℃/초 이상이면 충분하다.

전술한 방법을 이용하여 형성된 범프가 부착되었던 반도체칩의 단면을 관찰하고 기초적인 분석을 수행하였을 때, 제4 실시예와 마찬가지로 주석, 구리 및 니켈로 이루어진 금속간화합물이 UBM층(5)/솔더범프(7)의 계면에서 0.8㎛의 두께로 형성된다는 것이 확인되었다.

제4 실시예에 있어서, 주석/은/구리의 3원소계 솔더가 UBM층(Ni;5) 상에 제공되기 때문에, 전해질도금법을 이용하는 솔더제공은 가능하지 않지만, 본 실시예에 의하면, 구리층이 미리 UBM층(Ni;5) 상에 형성되기 때문에 주석/은의 2원소계 솔더를 이용할 수 있으며, 전해질도금법을 이용하는 솔더제공도 가능하다.

전술한 바와 같이, 주석의 용융과 확산을 방지하기 위한 솔더합금화층이 얇게 형성되며, 합금솔더가 솔더페이스트나 솔더볼의 형태로 제공되며, 솔더합금층이 가열과 용융에 의하여 형성된다. 솔더합금층은 솔더와 솔더합금화층을 구성하는 금속으로부터 형성되는 하나의 금속간화합물과 솔더와 UBM층을 구성하는 금속으로부터 형성된 다른 금속간화합물인 두 개의 금속간화합물의 복합으로 구성된다. 솔더합금화층을 미리 UBM층의 윗부분에 얇게 제공함으로써, 얻어진 솔더범프의 구조는 합금솔더, 및 솔더와 솔더합금화층을 구성하는 금속들 사이의 반응에 의하여 형성된 제1 금속간화합물과 솔더와 UBM층을 구성하는 금속들 사이의 반응에 의하여 형성된 제2 금속간화합물을 복합화 함으로써 형성된 복합금속간화합물에 의하여 형성된 접합계면을 가진다. 제1 및 제2 금속간화합물의 복합인 복합금속간화합물층이 형성될 때, 제1 금속간화합물은 제2 금속간화합물과 거의 동시에 전체적으로 얇은 솔더합금화층에 의하여 형성된다.

본 발명은 전술한 실시예들 및 예들에 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 개념으로부터 벗어낫지 않으면서 첨부된 청구항의 범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 이해해야 한다.

따라서, 제1 금속간화합물층은 제2 금속간화합물의 성장을 가능케 하는 확산경로를 차단하는 기능을 가진다. 정상적인 환경 하에서 솔더 안에 있는 주석의 금속간화합물층과 UBM층은 확산에 의하여 성장하려고 한다. 그러나, 제2 금속간화합물의 성장은 제1 금속간화합물이 그레인 바운더리(grain boundary)와 같은 확산경로에서 배설되어, 조립공정 중에 반복되는 가열과정에 대하여 시간 또는 패키징된 후 사용상태에 의한 온도변화에 따라 거의 열화되지 않는 매우 신뢰할 만한 접합계면을 얻을 수 있으며, 종래 주석계의 2원소합금을 이용하여 저비용으로 형성될 수 있는 솔더범프 구조를 가진 반도체장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하여 제안된 반도체칩의 전극 상에 형성된 솔더범프의 접속단면 구조는 UBM층 계면에서 복합금속간화합물을 형성함으로써 솔더로 UBM층의 용융과 확산을 억제하며, 실제의 사용 조건하에서의 패키징 작업이나 가열과정시에 융점보다 높은 가열과정이 있더라도 금속간화합물층의 비정상적인 성장에 의하여 강도가 저하되지 않는 매우 신뢰할 수 있는 반도체장치를 제공할 수 있다. 이것은, 주석/납의 공융솔더에 비하여 함유된 주석의 비가 증가하여 신뢰성에 있어서 많은 문제점을 가진 무연(납이 없는)솔더의 경우에 특히 현저한 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 의하면, 아래로부터 반도체칩을 가열하고 냉각하기 위한 가열판과 냉각판 및 위로부터 반도체칩을 가열하기 위한 비접촉형 가열원도 리플로우 장치에 제공된다는 사실에 의하여 반도체장치의 미세한 온도제어가 가능하며, 가열판으로부터 냉각판으로 스위칭을 한 후에도 비접촉형 가열원을 이용하여 위로부터 반도체칩을 가열함으로써, 반도체칩의 전면과 후면의 온도기울기를 증가시킬 수 있으며, 재료의 설계로부터 기대되는 바와 같이 UBM층의 금속간화합물층을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 리플로우 장치에 의하면, 반도체칩이나 반도체 웨이퍼를 공정 중에 컨베이어로 이동할 필요가 없기 때문에, 형성된 솔더볼의 이동에 의하여 발생되는 반도체칩의 손상이나 브릿지가 발생될 가능성이 없게 되어 제품수율을 향상시킨다.

Claims (47)

  1. 배선층상에 형성된 제1 금속을 구비한 UBM층상에 합금솔더로 형성된 솔더범프를 적어도 구비한 반도체장치에 있어서,
    합금솔더의 주성분인 금속 및 합금솔더의 주성분인 금속과 다른 제2 금속을 구비한 금속간화합물을 포함하며, 상기 금속간화합물은 솔더범프와 UBM층의 사이에 형성되는 반도체장치.
  2. 배선층상에 형성된 제1 금속을 구비한 UBM층상에 합금솔더로 형성된 솔더범프를 적어도 구비한 반도체장치에 있어서,
    합금솔더의 주성분인 금속 및 합금솔더의 주성분인 금속과 다른 제2 금속을 구비한 금속간화합물과, UBM층에 포함된 제1 금속 및 합금솔더의 주성분인 금속을 구비한 금속간화합물의 복합으로 구성된 합금층을 포함하며, 상기 합금층은 솔더범프와 UBM층의 사이에 형성되는 반도체장치.
  3. 배선층상에 형성된 제1 금속을 구비한 UBM층상에 합금솔더로 형성된 솔더범프를 적어도 구비한 반도체장치에 있어서,
    솔더범프와 UBM층 사이에 형성된 금속간화합물을 포함하며, 상기 금속간화합물은:
    UBM층상에 일시적으로 배설된 후 솔더범프의 형성시에 합금솔더로 녹는 금속층을 구성하는 제2 금속; 및
    합금솔더의 주성분인 금속을 포함하는 반도체장치.
  4. 배선층상에 형성된 제1 금속을 구비한 UBM층상에 합금솔더로 형성된 솔더범프를 적어도 구비한 반도체장치에 있어서,
    솔더범프와 UBM층 사이에 형성된 합금층을 포함하며,
    상기 합금층은 UBM층상에 일시적으로 배설된 후 솔더범프의 형성시에 합금솔더로 녹는 금속층을 구성하는 제2 금속, 및 합금솔더의 주성분인 금속으로 구성된 금속간화합물; 및
    UBM층에 포함된 제1 금속과 합금솔더의 주성분인 금속으로 이루어진 금속간화합물을 포함하는 반도체장치.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 합금솔더의 주성분인 상기 금속은 주석인 반도체장치.
  6. 제5항에 있어서, 주석 다음으로 합금솔더의 제2 주성분인 금속은 은인 반도체장치.
  7. 제5항에 있어서, 구리가 합금솔더에 첨가된 반도체장치.
  8. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 제2 금속은 구리 및 제1 금속과 다른 금속 중의 하나이며, 주석과 함께 금속간화합물을 형성하도록 된 반도체장치.
  9. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, UBM층에 포함된 제1 금속은 니켈을 구비하는 반도체장치.
  10. 제9항에 있어서, UBM층이 니켈 및 다른 막질을 가진 니켈합금 중의 하나로부터 형성된 적층막인 반도체장치.
  11. 제9항에 있어서, UBM층이 니켈과 니켈합금 중의 하나 및 구리와 구리합금 중의 하나로부터 형성된 적층막인 반도체장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 니켈합금은 니켈/바나디움합금, 니켈/인합금 및 니켈/티탄늄합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 합금을 구비하는 반도체장치
  13. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 콘택트층이 배선층과 UBM층 사이에 제공된 반도체장치.
  14. 제13항에 있어서, 콘택트층은 티탄늄 및 티탄늄/텅스텐합금 중의 하나를 구비한 반도체장치.
  15. 제1 금속을 구비한 UBM층을 매개하여 배선층상에 형성된 합금솔더의 솔더범프를 적어도 구비한 반도체장치에 있어서,
    첨가된 솔더범프의 주성분 금속과 다른 제2 금속을 가진 합금솔더를 용융하는 단계; 및
    용융된 합금솔더를 냉각하여 UBM층과 솔더범프 사이의 계면에서 합금솔더의 제2 금속과 주성분 금속을 구비한 금속간화합물을 증착하는 단계를 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  16. 합금솔더와의 반응을 통하여 계면에서 제1 금속간화합물을 형성하는 제1 금속을 구비한 UBM층을 배선층상에 형성하는 단계;
    첨가된 주성분 금속과 다른 제2 금속을 가진 합금솔더를 제공하는 단계; 및
    냉각 전에 합금솔더를 일시적으로 용융하여 UBM층과 합금솔더 사이의 계면에 합금층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 합금층이 제1 금속간화합물 및 합금솔더의 주성분 금속과 제2 금속으로 이루어진 제2 금속간화합물의 복합인 반도체장치의 제조방법.
  17. 제1 금속을 구비한 UBM층을 매개하여 배선층상에 형성된 합금솔더로 이루어진 솔더범프를 적어도 구비한 반도체장치에 있어서,
    UBM층상에 제2 금속의 금속층을 형성하는 단계;
    솔더범프를 형성시, 전 금속층을 용융하여 합금솔더로 용융한 후 냉각하여 UBM층과 솔더범프 사이의 계면에 제2 금속 및 합금솔더의 주성분 금속을 구비한 금속간화합물을 증착하는 단계를 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  18. 합금솔더와의 반응을 통하여 계면에서 제1 금속간화합물을 형성하는 제1 금속을 구비하는 UBM층을 배선층상에 형성하는 단계;
    합금솔더와의 반응을 통하여 제2 금속간화합물을 형성하는 제2 금속으로 이루어진 금속층을 형성하는 단계;
    합금솔더를 공급하는 단계; 및
    합금솔더를 일시적으로 용융한 후 냉각에 의하여 UBM층과 합금솔더 사이의 계면에서 합금층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 합금층은 제1 금속간화합물과 제2 금속간화합물의 복합인 반도체장치의 제조방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 금으로 이루어진 산화방지막이 상기 금속층상에 얇게 더 형성되는 반도체장치의 제조방법.
  20. 합금솔더와의 반응을 통하여 계면에서 제1 금속간화합물을 형성하는 제1 금속을 구비한 UBM층을 배선층 상에 형성하는 단계;
    합금솔더와의 반응을 통하여 제2 금속간화합물을 형성하는 제2 금속으로 이루어진 금속층을 형성하는 단계;
    금속층 상에 주석의 박막을 형성하고 제2 금속과 주석의 합금층을 형성하는 단계; 및
    합금솔더를 공급하는 단계를 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  21. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 상기 배선층상에 상기 UBM층의 형성 전, 상기 배선층과 상기 UBM층의 접합을 유지하기 위한 콘택트층을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  22. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 솔더범프의 형성시, 합금솔더의 용융과 금속간화합물의 증착은 솔더범프와 UBM층 사이의 계면 온도를 소정의 온도기울기로 솔더범프 꼭대기에서의 온도보다 낮게 설정함으로써 수행되는 반도체장치의 제조방법.
  23. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 솔더범프의 형성시, 상기 합금솔더의 용융과 상기 금속간화합물의 증착은 스테이지 상에 반도체장치를 장착하고, 상기 스테이지의 저부에 이동이 가능하도록 제공된 가열판과 냉각판을 연속적으로 상기 스테이지와 접촉하도록 함으로써 수행되는 반도체장치의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 가열판을 이용하여 가열시, 상기 반도체장치는 상기 반도체장치의 상부에 제공된 비접촉형 가열원에 의하여 위로부터도 가열되며, 상기 냉각판을 이용하여 냉각시, 상기 비접촉형 가열원을 이용하여 계속해서 가열하면서, 솔더범프의 꼭대기와 솔더범프의 계면 사이의 온도기울기를 증가시켜 상기 UBM층과 상기 금속간화합물의 계면에서 증착을 촉진시키는 반도체장치의 제조방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 냉각판을 이용한 냉각은 적어도 2℃/초 의 냉각속도로 수행되는 반도체장치의 제조방법.
  26. 제23항 내지 제25항의 어느 한 항에 있어서, 상기 가열판을 이용한 가열과 상기 냉각판을 이용한 냉각은 소정 기체의 진공분위기에서 수행되는 반도체장치의 제조방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 소정 기체는 불활성기체와 환원성기체를 구비하는 반도체장치의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 불활성기체는 질소와 아르곤을 포함하며, 상기 환원성기체는 수소 및 수소를 구비한 혼합기체 중의 하나를 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  29. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 상기 UBM층은 스퍼텅링에 의하여 형성되는 니켈, 니켈합금, 구리 및 구리합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것으로 이루어진 단일막과 그 복수개 막의 적층체 중의 하나로부터 형성되는 반도체장치의 제조방법.
  30. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 상기 UBM층은 비전해질도금 및 전해질도금 중의 하나에 의하여 형성되는 니켈, 니켈합금, 구리 및 구리합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것으로 이루어진 단일막과 그 복수개 막의 적층체 중의 하나로부터 형성되는 반도체장치의 제조방법.
  31. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 상기 UBM층은 스퍼터링에 의하여 형성되는 니켈, 니켈합금, 구리 및 구리합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것으로 이루어진 막과, 비전해질도금과 전해질도금 중의 하나에 의하여 형성되는 니켈, 니켈합금, 구리 및 구리합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것으로 이루어진 막의 적층막으로서 형성되는 반도체장치의 제조방법.
  32. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 상기 금속층은 적어도 스퍼터링, 비전해질도금 및 전해질도금 중의 하나에 의하여 형성된 구리박막을 구비하는 반도체장치의 제조방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 합금솔더를 용융할 때 상기 금속층이 상기 합금솔더로 전부 용융되도록 하며, 상기 합금솔더를 냉각시, 적어도 상기 금속층의 금속 일부가 상기 합금솔더로부터 적층되도록, 상기 금속층의 막두께를 설정하는 반도체장치의 제조방법.
  34. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 상기 합금솔더가 소정의 량으로 형성되는 볼과 펠릿의 하나로 공급되는 반도체장치의 제조방법.
  35. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 상기 합금솔더가 솔더페이스트로 공급되는 반도체장치의 제조방법.
  36. 제15항 내지 제18항 및 제20항의 어느 한 항에 있어서, 상기 합금솔더의 주성분은 주석인 반도체장치의 제조방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 합금솔더의 주석 다음으로 주성분은 은인 반도체장치의 제조방법.
  38. 제36항 또는 제37항에 있어서, 구리가 상기 합금솔더에 첨가되는 반도체장치의 제조방법.
  39. 시료를 장착하기 위한 스테이지;
    상기 시료를 가열하기 위한 가열부; 및
    아래로부터 상기 시료를 냉각하기 위한 냉각부를 포함하는 반도체의 제조장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 시료는 솔더를 구비한 반도체장치인 반도체의 제조장치.
  41. 제39항 또는 제40항에 있어서, 상기 가열부는 내재된 가열원을 구비한 가열판을 포함하며, 내재된 냉각매체를 구비한 냉각판을 포함하며, 가열과 냉각은 연속적으로 상기 가열판과 상기 냉각판을 상기 스테이지의 저면과 접촉하여 열을 전도함으로써 수행되는 반도체의 제조장치.
  42. 제39항 또는 제40항에 있어서, 상기 가열부와 상기 냉각부 중의 적어도 하나는 상기 스테이지에 장착되는 반도체의 제조장치.
  43. 제39항에 있어서, 접촉하지 않고 위로부터 상기 시료를 가열하기 위하여, 상기 스테이지의 윗부분에 제공된 비접촉형 가열부를 더 포함하는 반도체의 제조장치.
  44. 제40항에 있어서, 접촉하지 않고 위로부터 반도체장치를 가열하기 위하여, 상기 스테이지의 윗부분에 제공된 비접촉형 가열부를 더 포함하는 반도체의 제조장치.
  45. 제43항에 있어서, 상기 스테이지와 상기 시료 표면의 온도를 측정하기 위한 온도센서; 및
    상기 시료의 윗 표면과 아랫 면의 온도기울기가 소정의 값이 되도록 상기 온도센서로부터의 출력을 참조하여 냉각부와 비접촉형 가열부를 독립적으로 제어하기 위한 제어장치를 더 포함하는 반도체의 제조장치.
  46. 제44항에 있어서, 상기 스테이지와 상기 반도체 표면의 온도를 측정하기 위한 온도센서; 및
    상기 반도체의 윗 표면과 아랫 면의 온도기울기가 소정의 값이 되도록 상기 온도센서로부터의 출력을 참조하여 냉각부와 비접촉형 가열부를 독립적으로 제어하기 위한 제어장치를 더 포함하는 반도체의 제조장치.
  47. UBM층;
    솔더범프; 및
    상기 UBM층과 상기 솔더범프 사이에 형성된 금속간화합물을 포함하는 전극구조.
KR1020020002128A 2001-01-15 2002-01-14 반도체장치, 반도체장치의 제조방법 및 반도체장치의 제조장치 KR100541377B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001005977 2001-01-15
JPJP-P-2001-00005977 2001-01-15
JPJP-P-2001-00170787 2001-06-06
JP2001170787A JP4656275B2 (ja) 2001-01-15 2001-06-06 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020061528A true KR20020061528A (ko) 2002-07-24
KR100541377B1 KR100541377B1 (ko) 2006-01-16

Family

ID=26607656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020002128A KR100541377B1 (ko) 2001-01-15 2002-01-14 반도체장치, 반도체장치의 제조방법 및 반도체장치의 제조장치

Country Status (7)

Country Link
US (4) US6969915B2 (ko)
EP (1) EP1223613B1 (ko)
JP (1) JP4656275B2 (ko)
KR (1) KR100541377B1 (ko)
DE (1) DE60238152D1 (ko)
SG (1) SG114520A1 (ko)
TW (1) TW527675B (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100599407B1 (ko) * 2004-05-28 2006-07-13 한국과학기술원 다원계 솔더범프의 제조방법
KR101122492B1 (ko) * 2004-11-16 2012-02-29 강준모 솔더 범프를 구비한 반도체 장치 및 그 제조방법
KR101488580B1 (ko) * 2013-01-11 2015-02-02 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지의 제조 방법 및 이에 따른 반도체 패키지
US8970037B2 (en) 2012-08-24 2015-03-03 Tdk Corporation Terminal structure, and semiconductor element and module substrate comprising the same
US9070606B2 (en) 2012-08-24 2015-06-30 Tdk Corporation Terminal structure and semiconductor device
US9257402B2 (en) 2012-08-24 2016-02-09 Tdk Corporation Terminal structure, and semiconductor element and module substrate comprising the same
US9640500B2 (en) 2012-08-24 2017-05-02 Tdk Corporation Terminal structure and semiconductor device

Families Citing this family (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6642078B2 (en) * 2000-08-28 2003-11-04 Transpo Electronics, Inc. Method for manufacturing diode subassemblies used in rectifier assemblies of engine driven generators
US7242099B2 (en) * 2001-03-05 2007-07-10 Megica Corporation Chip package with multiple chips connected by bumps
JP2003051671A (ja) * 2001-06-01 2003-02-21 Nec Corp 実装構造体の製造方法および実装構造体
TW518700B (en) * 2002-01-07 2003-01-21 Advanced Semiconductor Eng Chip structure with bumps and the manufacturing method thereof
SG107587A1 (en) * 2002-04-23 2004-12-29 Agency Science Tech & Res A solder interconnection having a layered barrier structure and method for forming same
TW546794B (en) * 2002-05-17 2003-08-11 Advanced Semiconductor Eng Multichip wafer-level package and method for manufacturing the same
TW558809B (en) * 2002-06-19 2003-10-21 Univ Nat Central Flip chip package and process of making the same
US7547623B2 (en) 2002-06-25 2009-06-16 Unitive International Limited Methods of forming lead free solder bumps
TW546805B (en) * 2002-07-18 2003-08-11 Advanced Semiconductor Eng Bumping process
JP4758614B2 (ja) * 2003-04-07 2011-08-31 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． 電気めっき組成物および方法
TWI239620B (en) * 2003-09-05 2005-09-11 Advanced Semiconductor Eng Method for forming ball pads of ball grid array package substrate
JP4726409B2 (ja) * 2003-09-26 2011-07-20 京セラ株式会社 半導体素子及びその製造方法
US7410833B2 (en) * 2004-03-31 2008-08-12 International Business Machines Corporation Interconnections for flip-chip using lead-free solders and having reaction barrier layers
US20060024943A1 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Kang Sung K Prevention and control of intermetallic alloy inclusions that form during reflow of Pb free, Sn rich, solders in contacts in microelectronic packaging in integrated circuit contact structures where electroless Ni(P) metallization is present
US8105932B2 (en) * 2004-08-19 2012-01-31 Infineon Technologies Ag Mixed wire semiconductor lead frame package
US7325716B2 (en) * 2004-08-24 2008-02-05 Intel Corporation Dense intermetallic compound layer
CN100452372C (zh) * 2004-09-08 2009-01-14 株式会社电装 具有锡基焊料层的半导体器件及其制造方法
JP4882229B2 (ja) * 2004-09-08 2012-02-22 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法
US7367486B2 (en) * 2004-09-30 2008-05-06 Agere Systems, Inc. System and method for forming solder joints
US20060076677A1 (en) * 2004-10-12 2006-04-13 International Business Machines Corporation Resist sidewall spacer for C4 BLM undercut control
JP4868379B2 (ja) * 2004-12-14 2012-02-01 カシオマイクロニクス株式会社 半導体素子およびその製造方法
JP4843229B2 (ja) * 2005-02-23 2011-12-21 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
CN100593232C (zh) * 2005-02-24 2010-03-03 艾格瑞系统有限公司 制造倒装芯片器件的结构和方法
US7239517B2 (en) * 2005-04-11 2007-07-03 Intel Corporation Integrated heat spreader and method for using
DE102005051857A1 (de) * 2005-05-25 2007-02-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. UBM-PAD, Lötkontakt und Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung
US20060291674A1 (en) * 2005-06-14 2006-12-28 Merry Electronics Co. Ltd. Method of making silicon-based miniaturized microphones
US7767493B2 (en) * 2005-06-14 2010-08-03 John Trezza Post & penetration interconnection
US7969015B2 (en) 2005-06-14 2011-06-28 Cufer Asset Ltd. L.L.C. Inverse chip connector
JP4613708B2 (ja) * 2005-06-23 2011-01-19 ブラザー工業株式会社 回路基板及びインクジェットヘッド
JP4569423B2 (ja) 2005-08-31 2010-10-27 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
DE102005049977B3 (de) * 2005-10-17 2007-04-05 Infineon Technologies Ag Temperverfahren für einen Nutzen und Vorrichtung zur Durchführung des Temperverfahrens
DE102005055280B3 (de) * 2005-11-17 2007-04-12 Infineon Technologies Ag Verbindungselement zwischen Halbleiterchip und Schaltungsträger sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung des Verbindungselements
US7655553B2 (en) * 2006-01-11 2010-02-02 Texas Instruments Incorporated Microstructure sealing tool and methods of using the same
KR100859641B1 (ko) * 2006-02-20 2008-09-23 주식회사 네패스 금속간 화합물 성장을 억제시킨 솔더 범프가 형성된 반도체칩 및 제조 방법
US20070238283A1 (en) * 2006-04-05 2007-10-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Novel under-bump metallization for bond pad soldering
CN102157458B (zh) * 2006-05-29 2012-10-17 日本电气株式会社 电子部件、半导体封装件和电子器件
US7923836B2 (en) * 2006-07-21 2011-04-12 International Business Machines Corporation BLM structure for application to copper pad
US8143722B2 (en) * 2006-10-05 2012-03-27 Flipchip International, Llc Wafer-level interconnect for high mechanical reliability applications
JP4939891B2 (ja) * 2006-10-06 2012-05-30 株式会社日立製作所 電子装置
US7700476B2 (en) * 2006-11-20 2010-04-20 Intel Corporation Solder joint reliability in microelectronic packaging
US8314500B2 (en) * 2006-12-28 2012-11-20 Ultratech, Inc. Interconnections for flip-chip using lead-free solders and having improved reaction barrier layers
US20080180856A1 (en) * 2007-01-31 2008-07-31 Toshiki Hirano Method and apparatus for a microactuator bonding pad structure for solder ball placement and reflow joint
JP5194471B2 (ja) * 2007-02-06 2013-05-08 パナソニック株式会社 半導体装置
FR2913145B1 (fr) * 2007-02-22 2009-05-15 Stmicroelectronics Crolles Sas Assemblage de deux parties de circuit electronique integre
US20080251927A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Texas Instruments Incorporated Electromigration-Resistant Flip-Chip Solder Joints
US7674637B2 (en) * 2007-05-17 2010-03-09 International Business Machines Corporation Monitoring cool-down stress in a flip chip process using monitor solder bump structures
WO2009027888A2 (en) * 2007-08-24 2009-03-05 Nxp B.V. Solderable structure
JP2009054790A (ja) * 2007-08-27 2009-03-12 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP5331322B2 (ja) 2007-09-20 2013-10-30 株式会社日立製作所 半導体装置
US8232655B2 (en) * 2008-01-03 2012-07-31 International Business Machines Corporation Bump pad metallurgy employing an electrolytic Cu / electorlytic Ni / electrolytic Cu stack
US20090200675A1 (en) 2008-02-11 2009-08-13 Thomas Goebel Passivated Copper Chip Pads
US7868453B2 (en) * 2008-02-15 2011-01-11 International Business Machines Corporation Solder interconnect pads with current spreading layers
US7994043B1 (en) 2008-04-24 2011-08-09 Amkor Technology, Inc. Lead free alloy bump structure and fabrication method
JP5115349B2 (ja) * 2008-06-13 2013-01-09 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品およびその製造方法
JP5438114B2 (ja) * 2008-09-18 2014-03-12 アイメックＩｍｅｃ 材料ボンディングのための方法およびシステム
CN101930804A (zh) * 2008-12-01 2010-12-29 日立电线株式会社 表面处理金属材料及其制造方法
US8592995B2 (en) * 2009-07-02 2013-11-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and structure for adhesion of intermetallic compound (IMC) on Cu pillar bump
US8378485B2 (en) * 2009-07-13 2013-02-19 Lsi Corporation Solder interconnect by addition of copper
JP2011044624A (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 Hitachi Ltd 半導体装置および車載用交流発電機
US8569897B2 (en) * 2009-09-14 2013-10-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Protection layer for preventing UBM layer from chemical attack and oxidation
US20110115074A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Broadcom Corporation Wafer bumping using printed under bump metalization
JP5357784B2 (ja) * 2010-01-05 2013-12-04 パナソニック株式会社 半導体装置及びその製造方法
US8232643B2 (en) * 2010-02-11 2012-07-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lead free solder interconnections for integrated circuits
EP2654075B1 (de) 2010-03-31 2016-09-28 EV Group E. Thallner GmbH Verfahren zum permanenten Verbinden zweier Metalloberflächen
US8518815B2 (en) 2010-07-07 2013-08-27 Lam Research Corporation Methods, devices, and materials for metallization
TW201208007A (en) * 2010-08-02 2012-02-16 Advanced Semiconductor Eng Semiconductor package
US8227333B2 (en) 2010-11-17 2012-07-24 International Business Machines Corporation Ni plating of a BLM edge for Pb-free C4 undercut control
US8308052B2 (en) * 2010-11-24 2012-11-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Thermal gradient reflow for forming columnar grain structures for solder bumps
JP2012119637A (ja) 2010-12-03 2012-06-21 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 光半導体装置の製造方法
TWI430377B (zh) * 2011-08-09 2014-03-11 Univ Nat Chiao Tung 用於減緩介金屬化合物成長之方法
TWI449141B (zh) * 2011-10-19 2014-08-11 Richtek Technology Corp 晶圓級晶片尺度封裝元件以及其製造方法
JP6165411B2 (ja) * 2011-12-26 2017-07-19 富士通株式会社 電子部品及び電子機器
US8444043B1 (en) * 2012-01-31 2013-05-21 International Business Machines Corporation Uniform solder reflow fixture
TWI451547B (zh) * 2012-03-02 2014-09-01 矽品精密工業股份有限公司 Substrate structure and its preparation method
JP6111584B2 (ja) * 2012-03-06 2017-04-12 三菱マテリアル株式会社 はんだバンプの製造方法
JP5893528B2 (ja) * 2012-07-27 2016-03-23 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 無鉛はんだバンプ接合構造
US8970026B2 (en) 2013-02-12 2015-03-03 Freescale Semiconductor, Inc. Methods and structures for reducing stress on die assembly
US9425160B1 (en) * 2013-03-14 2016-08-23 Maxim Integrated Products, Inc. Wafer-level package device with solder bump reinforcement
CN104668792B (zh) * 2013-11-28 2017-01-11 中国科学院金属研究所 一种锡铟互连焊点金属间化合物的可控制备方法
JP6197619B2 (ja) 2013-12-09 2017-09-20 富士通株式会社 電子装置及び電子装置の製造方法
US9147661B1 (en) 2014-02-03 2015-09-29 Xilinx, Inc. Solder bump structure with enhanced high temperature aging reliability and method for manufacturing same
DE112014006271T5 (de) * 2014-03-27 2016-12-01 Intel Corporation Hybride Zwischenverbindung für Niedertemperatur-Befestigung
JP6061276B2 (ja) 2014-08-29 2017-01-18 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 金属層間のはんだ接合の形成方法
JP6398499B2 (ja) * 2014-09-09 2018-10-03 富士通株式会社 電子装置及び電子装置の製造方法
US10115703B2 (en) * 2015-03-17 2018-10-30 Toshiba Memory Corporation Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP6431442B2 (ja) * 2015-03-17 2018-11-28 東芝メモリ株式会社 半導体装置およびその製造方法
US20160380126A1 (en) * 2015-06-25 2016-12-29 David Aaron Randolph Barkhouse Multi-layer barrier for metallization
JP2017183571A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US10547282B2 (en) * 2016-10-31 2020-01-28 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Filter including bulk acoustic wave resonator
TWI636533B (zh) 2017-09-15 2018-09-21 Industrial Technology Research Institute 半導體封裝結構

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3839727A (en) * 1973-06-25 1974-10-01 Ibm Semiconductor chip to substrate solder bond using a locally dispersed, ternary intermetallic compound
EP0068091B1 (en) * 1981-06-30 1988-08-10 International Business Machines Corporation Method for connecting a semiconductor chip to a substrate and such connection
JP3181283B2 (ja) * 1989-08-07 2001-07-03 株式会社日立製作所 はんだ接続された電子回路装置とはんだ接続方法並びに金メッキ接続端子用はんだ
JP2638668B2 (ja) 1990-09-03 1997-08-06 大日本スクリーン製造株式会社 基板搬送方法および基板搬送装置
US5489803A (en) * 1991-03-22 1996-02-06 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Solder-bonded structure
US5162257A (en) * 1991-09-13 1992-11-10 Mcnc Solder bump fabrication method
JPH07105586B2 (ja) * 1992-09-15 1995-11-13 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 半導体チップ結合構造
US5411703A (en) * 1993-06-16 1995-05-02 International Business Machines Corporation Lead-free, tin, antimony, bismtuh, copper solder alloy
KR960012516B1 (ko) * 1993-09-28 1996-09-20 대우전자 주식회사 의류 건조기의 물받이통 구조
US5470787A (en) * 1994-05-02 1995-11-28 Motorola, Inc. Semiconductor device solder bump having intrinsic potential for forming an extended eutectic region and method for making and using the same
JPH11505668A (ja) * 1995-03-20 1999-05-21 エムシーエヌシー はんだバンプ製作方法及びチタンバリヤ層を含む構造
US6388203B1 (en) * 1995-04-04 2002-05-14 Unitive International Limited Controlled-shaped solder reservoirs for increasing the volume of solder bumps, and structures formed thereby
AU5316996A (en) * 1995-04-05 1996-10-23 Mcnc A solder bump structure for a microelectronic substrate
JP3412969B2 (ja) 1995-07-17 2003-06-03 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
US6224690B1 (en) * 1995-12-22 2001-05-01 International Business Machines Corporation Flip-Chip interconnections using lead-free solders
JP3633941B2 (ja) * 1996-08-27 2005-03-30 新日本製鐵株式会社 半導体装置製造方法
US5902686A (en) * 1996-11-21 1999-05-11 Mcnc Methods for forming an intermetallic region between a solder bump and an under bump metallurgy layer and related structures
KR100219806B1 (ko) * 1997-05-27 1999-09-01 윤종용 반도체장치의 플립 칩 실장형 솔더 범프의 제조방법, 이에 따라 제조되는 솔더범프 및 그 분석방법
US6337522B1 (en) * 1997-07-10 2002-01-08 International Business Machines Corporation Structure employing electrically conductive adhesives
US5937320A (en) * 1998-04-08 1999-08-10 International Business Machines Corporation Barrier layers for electroplated SnPb eutectic solder joints
JPH11307565A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の電極およびその製造方法ならびに半導体装置
JP4011214B2 (ja) * 1998-11-13 2007-11-21 富士通株式会社 半導体装置及び半田による接合方法
TW483950B (en) * 1998-12-31 2002-04-21 Semitool Inc Method, chemistry, and apparatus for high deposition rate solder electroplating on a microelectronic workpiece
JP4237325B2 (ja) * 1999-03-11 2009-03-11 株式会社東芝 半導体素子およびその製造方法
US6570251B1 (en) * 1999-09-02 2003-05-27 Micron Technology, Inc. Under bump metalization pad and solder bump connections
JP2001150574A (ja) 1999-09-17 2001-06-05 Ryobi Ltd 積層管
US6281106B1 (en) * 1999-11-25 2001-08-28 Delphi Technologies, Inc. Method of solder bumping a circuit component
KR100319813B1 (ko) * 2000-01-03 2002-01-09 윤종용 유비엠 언더컷을 개선한 솔더 범프의 형성 방법
US6492197B1 (en) * 2000-05-23 2002-12-10 Unitive Electronics Inc. Trilayer/bilayer solder bumps and fabrication methods therefor
US6201305B1 (en) * 2000-06-09 2001-03-13 Amkor Technology, Inc. Making solder ball mounting pads on substrates
US6429046B1 (en) * 2000-07-13 2002-08-06 Motorola, Inc. Flip chip device and method of manufacture
TW490821B (en) * 2000-11-16 2002-06-11 Orient Semiconductor Elect Ltd Application of wire bonding technique on manufacture of wafer bump and wafer level chip scale package
KR100399338B1 (ko) * 2001-01-12 2003-09-26 주식회사 암트론 표면실장용 복합솔더 및 그의 제조방법
US6413851B1 (en) * 2001-06-12 2002-07-02 Advanced Interconnect Technology, Ltd. Method of fabrication of barrier cap for under bump metal
US6689680B2 (en) * 2001-07-14 2004-02-10 Motorola, Inc. Semiconductor device and method of formation
US6489229B1 (en) * 2001-09-07 2002-12-03 Motorola, Inc. Method of forming a semiconductor device having conductive bumps without using gold

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100599407B1 (ko) * 2004-05-28 2006-07-13 한국과학기술원 다원계 솔더범프의 제조방법
KR101122492B1 (ko) * 2004-11-16 2012-02-29 강준모 솔더 범프를 구비한 반도체 장치 및 그 제조방법
US8970037B2 (en) 2012-08-24 2015-03-03 Tdk Corporation Terminal structure, and semiconductor element and module substrate comprising the same
US9070606B2 (en) 2012-08-24 2015-06-30 Tdk Corporation Terminal structure and semiconductor device
US9257402B2 (en) 2012-08-24 2016-02-09 Tdk Corporation Terminal structure, and semiconductor element and module substrate comprising the same
US9640500B2 (en) 2012-08-24 2017-05-02 Tdk Corporation Terminal structure and semiconductor device
KR101488580B1 (ko) * 2013-01-11 2015-02-02 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지의 제조 방법 및 이에 따른 반도체 패키지

Also Published As

Publication number Publication date
JP4656275B2 (ja) 2011-03-23
US20050279812A1 (en) 2005-12-22
US7611041B2 (en) 2009-11-03
EP1223613A2 (en) 2002-07-17
US20020093096A1 (en) 2002-07-18
KR100541377B1 (ko) 2006-01-16
EP1223613A3 (en) 2006-04-12
US7282432B2 (en) 2007-10-16
US20100015796A1 (en) 2010-01-21
DE60238152D1 (de) 2010-12-16
JP2002280417A (ja) 2002-09-27
SG114520A1 (en) 2005-09-28
US6969915B2 (en) 2005-11-29
TW527675B (en) 2003-04-11
US7793818B2 (en) 2010-09-14
EP1223613B1 (en) 2010-11-03
US20070295786A1 (en) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9700963B2 (en) Lead-free solder ball
Zeng et al. Development of high-temperature solders
KR101345677B1 (ko) 솔더 합금
US6224690B1 (en) Flip-Chip interconnections using lead-free solders
US6563225B2 (en) Product using Zn-Al alloy solder
US6872465B2 (en) Solder
US10118260B2 (en) Mixed alloy solder paste
US5328660A (en) Lead-free, high temperature, tin based multi-component solder
TWI233684B (en) Electronic device
US6683375B2 (en) Semiconductor die including conductive columns
KR101704030B1 (ko) 구리 첨가에 의한 솔더 인터커넥트의 개선
US20170323865A1 (en) Chip arrangements
US5874043A (en) Lead-free, high tin ternary solder alloy of tin, silver, and indium
US6774495B2 (en) Solder terminal and fabricating method thereof
US7842889B2 (en) Substrate for mounting electronic part and electronic part
US6638847B1 (en) Method of forming lead-free bump interconnections
TWI356460B (en) Semiconductor device including electrically conduc
US6436730B1 (en) Microelectronic package comprising tin copper solder bump interconnections and method for forming same
US5550407A (en) Semiconductor device having an aluminum alloy wiring line
US6504242B1 (en) Electronic assembly having a wetting layer on a thermally conductive heat spreader
US5411703A (en) Lead-free, tin, antimony, bismtuh, copper solder alloy
JP4051893B2 (ja) 電子機器
US7951701B2 (en) Semiconductor device having elastic solder bump to prevent disconnection
JP5285079B2 (ja) はんだ合金および半導体装置
US6346469B1 (en) Semiconductor device and a process for forming the semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121130

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131210

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141203

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151201

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161129

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171222

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181220

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191220

Year of fee payment: 15