KR20090043049A - Method for caulking bonding using solder bumps - Google Patents

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김영호
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이원종
문재승
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Abstract

본 발명은 솔더 범프(solder bump)를 이용한 콜킹 접합 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 금 스터드 범프(Au stud bump) 대신에 솔더 범프를 이용하여 칩 간의 접합을 형성함으로써, 공정 시간을 단축시키고, 칩 간의 손상을 최소화하며, 기계적인 접합만이 아니라 금속학적 접합도 동시에 형성하여 접합부의 강도 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a caulking bonding method using a solder bump, and more particularly, by forming a junction between chips using a solder bump instead of the existing Au stud bump, shortening the process time The present invention relates to a caulking bonding method using solder bumps, which can minimize damage between chips and form not only mechanical joints but also metallurgical joints at the same time, thereby improving strength and electrical properties of the joints.

이를 위해,for teeth,

제1 웨이퍼 상에 솔더 범프를 형성하는 단계;Forming a solder bump on the first wafer;

제2 웨이퍼 상에 스루-비아홀(through via hole) 전극을 형성하는 단계;Forming a through via hole electrode on the second wafer;

상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접합하는 단계;Bonding a solder bump on the first wafer and a through-via hole electrode on the second wafer;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법을 제공한다.It provides a caulking bonding method using a solder bump, characterized in that configured to include.

솔더 범프, 금 스터드 범프, 스루 비아 홀 전극, 접합, 콜킹.  Solder bumps, gold stud bumps, through via hole electrodes, junctions, caulking.

Description

솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법 {Method For Caulking Bonding Using Solder Bumps}Method for Caulking Bonding Using Solder Bumps}

본 발명은 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 금 스터드 범프(Au stud bump) 대신에 솔더 범프를 이용하여 칩 간의 접합을 형성함으로써, 공정 시간을 단축시키고, 칩 간의 손상을 최소화하며, 기계적인 접합만이 아니라 금속학적 접합도 동시에 형성하여 접합부의 강도 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a caulking bonding method using solder bumps, and more particularly, by forming a junction between chips using solder bumps instead of the existing Au stud bump, shortening the process time, chip-to-chip The present invention relates to a caulking bonding method using solder bumps, which minimizes damage and simultaneously forms metallurgical joints as well as mechanical joints, thereby improving strength and electrical properties of the joint.

일반적으로 3D 칩 적층(stacking)을 구현하기 위한 가장 중요한 기술은 적층되는 칩을 전기적으로 연결하는 것이다. 3차원적으로 적층을 구현함으로써, 제한된 공간에 보다 많은 칩을 실장 할 수 있고, 보다 소형화된 제품과 집약적인 칩을 필요로 하는 모든 제품에 이용할 수 있다. 칩을 적층하기 위해서 현재 여러 가지 공정들이 개발되었는데, 그 중 금속 범프(metal bump)와 스루-비아홀(through via hole) 전극을 이용하여 칩 사이에 전기적 연결을 하는 방법(Pub. No.: US 2005/0263869 A1)은 다음과 같은 이점이 있다.In general, the most important technique for implementing 3D chip stacking is to electrically connect the stacked chips. By implementing stacking in three dimensions, more chips can be mounted in a limited space and can be used for smaller products and all products requiring intensive chips. Several processes have been developed to stack chips, among them, a method of making electrical connections between chips using metal bumps and through-via hole electrodes (Pub. No .: US 2005). / 0263869 A1) has the following advantages.

첫째, 기존의 금속 범프(metal bump)와 스루-비아홀(through via hole) 전극을 이용하여 칩 사이에 전기적 연결을 하는 방법은 화학적 기계적 폴리싱(CMP:Chemical Mechanical Polishing)이나, 스루-비아홀(through via hole)에 금속 범프를 채워 넣는 공정(filling process)이 필요하나, 이런 공정을 생략할 수 있어 공정이 간단해지며,First, the electrical connection between the chips using conventional metal bump and through-via hole electrodes is chemical mechanical polishing (CMP) or through-via hole (through via). Filling process is required to fill the metal bump in the hole, but this process can be omitted, which simplifies the process,

둘째, 공정 단계가 줄어들어 공정비용을 줄일 수 있고,Secondly, process costs can be reduced due to fewer process steps,

셋째, 상온 또는 저온에서 접합을 수행할 수 있다.Third, the bonding can be performed at room temperature or at low temperature.

특히 이러한 공정을 바탕으로 칩 적층을 구현함으로써, 제한된 공간에 보다 많은 침을 실장할 수 있고, 보다 소형화된 제품과 집약적인 칩을 필요로 하는 모든 제품에 이용할 수 있다. In particular, by implementing chip stacking based on this process, more needles can be mounted in a limited space and can be used for smaller products and all products requiring intensive chips.

상기와 같은 종래의 기술(관련특허-Pub. No.: US 2005/0263869 A1, 관련논문-N. Tanaka, Y. Yoshimira, et al,"Low Cost Through-hole Electrode Interconnection for 3D-SiP Using Room-temperature Bonding")은 칩의 한쪽 면에 금 스터드 범프(Au stud bump)를 형성하고, 반대쪽 면에 스루-비아홀(through via hole) 전극을 형성하여, 상기와 같은 칩을 플립 칩(flip chip) 접합을 통하여 다수 적층하는 기술이다.Prior art as described above (Related Patent-Pub.No .: US 2005/0263869 A1, Related Articles-N. Tanaka, Y. Yoshimira, et al, "Low Cost Through-hole Electrode Interconnection for 3D-SiP Using Room- temperature bonding ") forms Au stud bumps on one side of the chip and through-via hole electrodes on the opposite side, thereby flipping the chip such as flip chip. Through multiple stacking techniques.

즉, 종래의 기술은 칩의 한쪽 면에 있는 금 스터드 범프(Au stud bump)가 다른 칩의 스루-비아홀(through via hole) 전극이 존재하는 면에 삽입되면서 접합하는 방법으로, 상온 혹은 저온에서 기계적인 접합(mechanical caulking)을 하는 기 술이다.In other words, the conventional technique is a method in which a gold stud bump on one side of a chip is inserted into a side where a through-via hole electrode of another chip exists and is joined to each other. It is a technique of mechanical caulking.

이러한 종래 기술은 미국특허 2005/0263869A1에 기재되어 있으며, 그 내용은 하나의 반도체 칩의 한쪽 면에 금속 범프를 형성하고, 그 칩의 반대면에 관통된 구멍을 형성한 여러 장의 칩을 연결하는 방법으로 관통된 구멍 안쪽에 전극을 형성하고, 형성된 전극과 금속 범프가 연결이 되어 하나의 전기 신호를 전달하는 구조를 형성하는 복층의 디자인이 기재되어 있다.This prior art is described in US 2005/0263869 A1, the content of which is a method of forming a metal bump on one side of one semiconductor chip, and connecting a plurality of chips having a through hole formed on the opposite side of the chip. A double layer design is described in which an electrode is formed inside a hole through which the electrode is formed, and the formed electrode and the metal bump are connected to form a structure for transmitting an electric signal.

그러나 상기와 같은 금 스터드 범프(Au stud bump)를 이용하여 칩을 적층하는 기술은,However, the technique of stacking chips using the Au stud bump as described above,

첫째, 각 범프를 일일이 따로 형성하는 배치 프로세스(batch process)로 인해 공정시간이 길어지며,First, the process takes longer because of the batch process that forms each bump separately.

둘째, 상기 금 스터드 범프(Au stud bump)는 비교적 단단하므로 상기 칩 간에 접합 도중 정렬 오차(mis-align)가 발생되면 칩에 균열이 생기는 등 손상이 발생할 수 있고,Second, since the gold stud bump is relatively hard, if mis-alignment occurs during bonding between the chips, damage may occur, such as cracking of the chip.

셋째, 칩의 접합시 상온 혹은 저온에서 기계적인 접합만으로 이루어져 접합부의 강도 및 그 전기적인 특성이 취약하다는 문제점이 있었다.Third, there is a problem in that the strength and the electrical characteristics of the joint is weak because only the mechanical bonding at room temperature or low temperature when bonding the chip.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존의 금 스터드 범프(Au stud bump) 대신에 솔더 범프(solder bump)를 이용하여 칩을 적층함으로써, The present invention has been made in view of the above, by stacking a chip using a solder bump (solder bump) instead of the existing gold stud bump (Au stud bump),

첫째, 웨이퍼 상에서 모든 범퍼를 동시에 제조할 수 있으므로 기존의 기술에 비하여 공정 시간을 단축시키고,First, all bumpers can be manufactured on the wafer at the same time, reducing process time compared to conventional technologies,

둘째, 솔더가 금에 비하여 더 연하므로 범프의 정렬 오차(mis-align)시 발생할 수 있는 상하 칩의 손상을 최소화하며,Second, the solder is softer than gold, minimizing damage to the top and bottom chips that can occur during bump mis-alignment.

셋째, 칩 간 접합시 솔더의 자가 정렬(self-align)을 통하여 보다 좋은 칩 간 상호연결(interconnection)을 구현하고,Third, better chip-to-chip interconnection is achieved through self-alignment of solder during chip-to-chip bonding.

넷째, 단순히 기계적인 접합만이 아니라 금속학적 접합도 동시에 형성하여 접합부의 강도 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.Fourth, an object of the present invention is to provide a caulking bonding method using solder bumps, which can improve not only mechanical bonding but also metallurgical bonding at the same time, thereby improving the strength and electrical properties of the joint.

상기와 같은 본 발명 리플로 주석계 범프를 이용한 콜킹 접합 방법은,Calling joining method using the present invention reflow tin-based bumps as described above,

(a) 제1 웨이퍼 상에 솔더 범프(solder bump)를 형성하는 단계;(a) forming a solder bump on the first wafer;

(b) 제2 웨이퍼 상에 스루-비아홀(through via hole) 전극을 형성하는 단계;(b) forming a through via hole electrode on the second wafer;

(c) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접합하는 단계;(c) bonding the solder bumps on the first wafer and the through-via hole electrodes on the second wafer;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

특히, 상기 (a) 단계는,In particular, step (a),

(a-1) 상기 제1 웨이퍼에 금속 하부층을 증착하는 단계;(a-1) depositing a metal lower layer on the first wafer;

(a-2) 상기 금속 하부층의 금속 배선을 형성하는 단계;(a-2) forming metal wirings of the metal lower layer;

(a-3) 범프 형성을 위한 비아홀(via hole)을 형성하는 단계;(a-3) forming a via hole for bump formation;

(a-4) 상기 형성된 비아홀에 구리 범프를 형성하는 단계;(a-4) forming copper bumps in the formed via holes;

(a-5) 상기 구리 범프 상에 솔더 범프를 형성하는 단계;(a-5) forming solder bumps on the copper bumps;

(a-6) 상기 주석 범프를 융점 이상으로 가열하여 리플로된(reflowed) 솔더 범프를 형성하는 단계;(a-6) heating the tin bumps above the melting point to form reflowed solder bumps;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

또한, 상기 솔더 범프는 주석 범프인 것을 특징으로 한다.In addition, the solder bump is characterized in that the tin bump.

또한, 상기 구리 범프는 2㎛ 이상 80㎛ 이하, 상기 솔더 범프는 10㎛ 이상 500㎛ 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.The copper bumps may be formed to have a thickness of 2 µm or more and 80 µm or less, and the solder bumps may have a thickness of 10 µm or more and 500 µm or less.

또한, 상기 (b) 단계는,In addition, the step (b),

(b-1) 상기 제2 웨이퍼의 윗면(top side)에 금속 하부층을 증착하는 단계;(b-1) depositing a metal lower layer on a top side of the second wafer;

(b-2) 상기 금속 하부층의 금속 배선을 형성하는 단계;(b-2) forming metal wirings of the metal lower layer;

(b-3) 상기 금속 배선에 도달할 때까지 상기 제2 웨이퍼의 아랫면(back side)를 식각하여 스루-비아홀(through via hole)을 형성하는 단계;(b-3) forming a through via hole by etching a back side of the second wafer until reaching the metal wiring;

(b-4) 상기 형성된 스루-비아홀 내에 전극을 형성하는 단계;(b-4) forming an electrode in the formed through-via hole;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

또한, 상기 (c) 단계는, In addition, the step (c),

상기 제1 웨이퍼와 제2 웨이퍼에 물리적인 힘을 가하여 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극에 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프를 삽입하는 것을 특징으로 한다.The solder bump on the first wafer is inserted into the through-via hole electrode on the second wafer by applying a physical force to the first wafer and the second wafer.

이때 상기 물리적인 힘은 0.1 MPa 이상 100 MPa 이하인 것을 특징으로 한다.At this time, the physical force is characterized in that less than 0.1 MPa 100 MPa.

바람직한 실시예로서, 상기 (c) 단계는, In a preferred embodiment, step (c) is

(c-1) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 상기 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접촉시키는 단계;(c-1) contacting the solder bumps on the first wafer and the through-via hole electrodes on the second wafer;

(c-2) 상기 솔더 범프와 스루-비아홀 전극의 접합 온도를 상온 이상 상기 솔더 범프의 융점 미만으로 상승시키는 단계; (c-2) raising the junction temperature of the solder bumps and the through-via hole electrode to a melting point of the solder bumps above room temperature;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

바람직한 실시예로서, 상기 (c) 단계는, In a preferred embodiment, step (c) is

(c-1) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프의 온도를 상온 이상 상기 솔더 범프의 융점 미만으로 상승시키는 단계;(c-1) raising the temperature of the solder bumps on the first wafer above room temperature to below the melting point of the solder bumps;

(c-2) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 상기 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접촉시키는 단계;(c-2) contacting the solder bumps on the first wafer and the through-via hole electrodes on the second wafer;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

더욱 바람직한 실시예로서, 상기 (c-2) 단계 이후에,In a more preferred embodiment, after the step (c-2),

(c-3) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프의 온도를 상기 솔더 범프의 융점 이상으로 상승시키는 단계;(c-3) raising the temperature of the solder bumps on the first wafer above the melting point of the solder bumps;

를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that further comprises.

상기와 같은 본 발명 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법에 의하면,According to the caulking bonding method using the solder bump of the present invention as described above,

첫째, 솔더 범프의 경우 웨이퍼 단계에서 공정이 가능하여 기존의 기술에 비하여 공정 시간을 단축시킬 수 있고,First, solder bumps can be processed at the wafer level, reducing process time compared to conventional technologies.

둘째, 솔더 범프의 소성 변형을 통해 범프의 정렬 오차(mis-align)시 발생할 수 있는 칩 간의 손상을 최소화할 수 있으며,Second, plastic deformation of solder bumps can minimize damage between chips that can occur during bump mis-alignment.

셋째, 낮은 융점을 갖는 솔더 범프의 성질에 의해 칩 접합시 솔더가 자가 정렬(self-align)하여, 보다 좋은 칩 간 상호연결(interconnection)을 구현할 수 있고,Third, due to the nature of the solder bumps having a low melting point, the solder self-aligns at the time of chip bonding, and can achieve better chip-to-chip interconnection,

넷째, 솔더와 금속전극 사이의 반응을 유도하여 고온에서 접합을 함으로써 기계적인 접합만이 아니라 금속학적 접합도 동시에 형성하여 접합부의 강도 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있으며, Fourth, by inducing a reaction between the solder and the metal electrode to bond at high temperature, not only mechanical bonding but also metallurgical bonding can be formed at the same time to improve the strength and electrical properties of the joint,

다섯째, 환경 문제로 인한 납(Pb) 사용이 금지되거나 제한되면 무연 솔더를 사용하여 환경 문제를 해결할 수 있으며,Fifth, if lead (Pb) is prohibited or restricted due to environmental issues, lead-free solder can be used to solve environmental problems.

여섯째, 향후 핸드폰, 노트북 등 다양한 휴대용 전자 제품에 적용될 수 있으므로 상당한 상업적·경제적 효과가 기대된다.Sixth, significant commercial and economic effects are expected as it can be applied to various portable electronic products such as mobile phones and laptops in the future.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. A singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms “comprises” or “having” are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof.

본 발명은 기존의 금 스터드 범프(Au stud bump)를 사용하는 대신 솔더 범프(solder bump)를 사용하여 칩을 적층하는 기술에 대한 것이다.The present invention relates to a technique for stacking chips using solder bumps instead of using conventional gold stud bumps.

일반적으로 솔더의 경우 소성 변형이 쉽고, 융점이 낮은 특성을 가지고 있으므로, 이러한 특성을 이용하여 기존 공정의 문제점을 해결하는 것이 본 발명의 목적이다.In general, in the case of solder, the plastic deformation is easy, and the melting point has a low melting point, it is an object of the present invention to solve the problems of the existing process by using such properties.

특히 기존의 금 스터드 범프(Au stud bump)의 경우 와이어 본더를 이용하여 각 범프를 따로 형성하는 배치 프로세스(batch process)로 인하여 공정시간이 길어지나, 솔더 범프의 경우 웨이퍼 수준(wafer level)에서 모든 공정이 가능하므로 공정 시간을 단축시킬 수 있다.In particular, in the case of Au stud bumps, the batch process of forming each bump separately using a wire bonder increases the processing time, but in the case of solder bumps, all the wafers are at the wafer level. The process is possible, so the process time can be shortened.

또한, 금 스터드 범프(Au stud bump)는 비교적 단단하므로 접합 도중 정렬 오차가 발생했을 경우 칩에 균열이 생기거나 칩이 파손될 수 있는 손상이 발생할 수 있으나, 솔더 범프(Solder bump)의 경우 정렬 오차가 발생했을 경우 금보다 훨씬 무르므로 소성 변형이 쉬워 칩의 손상을 줄일 수 있다.In addition, since the gold stud bump is relatively hard, if the alignment error occurs during bonding, the chip may be damaged or the chip may be damaged, but in the case of solder bump, the alignment error may be poor. When generated, it is much softer than gold, so plastic deformation is easy to reduce chip damage.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 정렬 오차가 생긴 경우에도 리플로(reflow) 접합시 접합 온도를 주석의 융점(232℃)이상으로 올리면, 주석이 액상으로 변하면서 액상 솔더의 표면장력에 의해 자가 정렬(self-align)이 되어 보다 좋은 상호 연결(interconnetion)을 구현할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 9, even when an alignment error occurs, when the joining temperature is raised above the melting point (232 ° C.) of tin during reflow bonding, the tin turns into a liquid phase and is caused by the surface tension of the liquid solder. Being self-aligned allows for better interconnection.

또한, 종래의 기술은 상온 혹은 저온에서의 기계적인 접합만 이루어지나, 본 발명은 솔더와 전극 사이에 반응이 잘 일어나므로 기계적인 접합과 금속학적 접합을 동시에 형성하여 접합부의 강도를 향상시키고, 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the conventional technology is only mechanical bonding at room temperature or low temperature, but the present invention is well reacted between the solder and the electrode to form a mechanical joint and metallurgical joint at the same time to improve the strength of the joint, electrical Can improve the characteristics.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 일반적인 박막 공정을 이용하여 금속하부층(UBM)을 형성한 웨이퍼에 전기 도금을 이용하여 솔더/구리 범프(Solder/Cu bump)를 형성하고 리플로(reflow) 시킨 시편과, 스루-비아홀(through via hole)이 형성된 전극(electrode) 시편을 제작한 후, 상기 두 시편을 플립 칩 본더(flip chip bonder)를 이용하여 접합한다.According to the present invention, a specimen in which solder / copper bumps are formed and reflowed using electroplating on a wafer on which a metal lower layer (UBM) is formed using a general thin film process, and a through-via hole ( After fabricating an electrode specimen having through via holes formed thereon, the two specimens are bonded by using a flip chip bonder.

이때, 상기 솔더 범프는 바람직한 실시예로서 주석(sn) 범프일 수 있다. In this case, the solder bumps may be tin bumps as a preferred embodiment.

상온에서 콜킹(caulking)에 의한 기계적인 접합을 하면 온도 증가 없이 접합할 수 있으며, 상온보다 높고 융점보다 낮은 온도의 경우 기계적인 접합과 고상 확산에 의한 금속학적인 접합이 동시에 이루어지고, 융점 이상의 경우는 융점 이하에서 접촉한 후 융점 이상으로 온도를 올리면 액상 솔더에 의한 금속학적 접합이 이루어진다. 또한 융점 이상에서 접합하면 액상 솔더에 의한 금속학적 접합이 된다.Mechanical bonding by caulking at room temperature can be bonded without increasing the temperature.In case of temperature higher than room temperature and lower than melting point, mechanical bonding and metallurgical bonding by solid phase diffusion are simultaneously performed. After contacting below the melting point and raising the temperature above the melting point, metallurgical bonding by liquid solder is achieved. In addition, the bonding above the melting point is a metallurgical bonding by the liquid solder.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 솔더 범프(solder bump)를 형성하는 과정에 대하여 설명한다.Hereinafter, a process of forming a solder bump will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

먼저 웨이퍼를 준비하여 세척한 후(11), 금속 하부층을 증착한다(12). 이후상기 금속 하부층에 금속 배선을 형성한다(13). 다음으로 범프 형성을 위한 비아홀(via hole)을 형성하고(14), 구리 범프와 주석 범프를 차례로 형성한 후(15, 16), 리플로(reflow)를 진행하여 솔더 범프(solder bump)를 형성한다(17).First, the wafer is prepared and cleaned (11), and then the metal lower layer is deposited (12). Thereafter, metal wires are formed on the metal lower layer (13). Next, via holes for bump formation are formed (14), copper bumps and tin bumps are sequentially formed (15 and 16), and then reflow is performed to form solder bumps. (17).

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

먼저 솔더 범프(solder bump)를 형성하기 위해 SiO2/Si 웨이퍼를 준비한다(21). 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene, TCE), 아세톤(Acetone, AEC), 메탄올(Methanol, MET)의 순서로 5분간 초음파 처리하여 SiO2 / Si 웨이퍼 표면의 유기물과 불순물을 제거한다. 그 후 DI 워터(deionized water)로 최종 세척하고 N2 가스를 이용하여 표면을 블로우(blow) 한다.First, a SiO 2 / Si wafer is prepared to form solder bumps (21). Trichlorethylene (TCE), acetone (Acetone, AEC), methanol (Methanol, MET) in ultrasonic treatment for 5 minutes in order to remove the organic matter and impurities on the SiO 2 / Si wafer surface. The final wash is then done with DI water and the surface is blown with N 2 gas.

다음으로, 금속 하부층(UBM:Under bump metallurgy)을 증착한다(22). 금속 하부층을 형성하기 위해 박막 증착 장치, 바람직한 실시예로서 직류 마그네트론 스퍼터 장치 (DC magnetron sputtering system)를 사용하여 접착층, Ti (50 nm) /Au (50 nm)/Cu (1 ㎛)/Ti (50 nm)를 순차적으로 증착한다. 상기 티타늄 층은 접속 저항을 측정하는 테스트 칩에서 리플로한 솔더 범프가 퍼지는 것을 막기 위해 사용하는 것으로 실제 칩에서 필요한 경우에만 사용한다.Next, an under bump metallurgy (UBM) is deposited (22). Adhesive layer, Ti (50 nm) / Au (50 nm) / Cu (1 μm) / Ti (50) using a thin film deposition apparatus, a DC magnetron sputtering system as a preferred embodiment, to form a metal underlayer nm) are deposited sequentially. The titanium layer is used to prevent the spread of the reflowed solder bumps in the test chip measuring the connection resistance and is used only when necessary in the actual chip.

상기와 같은 증착 이후, 시편에 범프의 저항 측정용 배선층 패턴(pattern)을 만들기 위해 얇은(thin) PR을 이용한 사진 식각(photo-lithography) 공정(23)과 화학적 에칭(chemical etching)(24)을 이용하여, 금속 배선(metal-line)을 형성한다(25).After the deposition as described above, a photo-lithography process 23 and chemical etching 24 using thin PR were used to make a wiring layer pattern for resistance measurement of bumps on the specimen. Metal lines are formed (25).

다음으로, 금속 배선(metal-line)이 형성된 시편 위에 솔더 범프(solder bump)를 형성하기 위한 비아홀(via hole)을 형성한다(26). 비아홀(via-hole)을 형성하기 위하여, 두꺼운(thick) PR을 이용한 사진 식각(photo-lithography) 공정과 화학적 에칭(chemical etching)을 이용하여 비아홀(via-hole)을 형성한다.Next, a via hole for forming a solder bump is formed on the specimen on which the metal line is formed (26). In order to form via-holes, via-holes are formed using a photo-lithography process using thick PR and chemical etching.

이후, 구리 범프(Cn bump)와 주석 범프(Sn bump)를 차례로 형성한다(27). 먼저 금속 배선(Metal-line)과 비아홀(via hole)이 형성된 시편에 전기 도금(electro-plating)을 이용하여 구리 범프(Cu bump) (2-80 ㎛)를 형성하고, 구리 범프 (Cu bump)가 형성된 시편에 전기 도금(electro-plating)을 이용하여 주석 범프(Sn bump) (10-500 ㎛)를 형성한다.Thereafter, copper bumps (Cn bump) and tin bumps (Sn bumps) are sequentially formed (27). First, copper bumps (2-80 μm) are formed by electroplating on a specimen in which metal lines and via holes are formed, and copper bumps are formed. The Sn bumps (10-500 μm) are formed by electroplating on the specimens with which the is formed.

구리 범프와 솔더 범프의 두께는 범프의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 도 12에 도시된 바와 같이 솔더의 연성이 중요한 경우 구리보다 솔더의 두께가 두껍게(120), 솔더의 과도한 변형이 문제가 될 수 있는 미세 피치에서는 구리의 높이를 두껍게, 솔더는 비교적 얇게 형성한다(121).The thickness of the copper bumps and the solder bumps may vary depending on the size of the bumps. As shown in FIG. 12, when the ductility of the solder is important, the thickness of the solder is larger than that of copper (120), and excessive deformation of the solder may be a problem. In the fine pitch, the thickness of the copper is made thick and the solder is formed relatively thin (121).

마지막으로, 리플로된 솔더 범프(reflowed solder bump)를 형성한다(28). 즉, 전기 도금(Electro-plating)을 이용하여, 형성된 주석(Sn) (20 ㎛) / 구리(Cu) (5 ㎛) 범프를 급속 고온 열처리 (Rapid Temperature Annealing)를 이용하여 리플로 주석 범프(reflow Sn bump)를 형성한다.Finally, a reflowed solder bump is formed 28. That is, the tin (Sn) (20 μm) / copper (Cu) (5 μm) bumps formed using electro-plating are reflow tin bumps using rapid temperature annealing. Sn bump) is formed.

상기의 솔더 범프는 바람직한 실시예로서 주석 범프일 수 있으며, 따라서 리플로된 주석 범프(reflowed sn bump)를 형성한다.The solder bumps may be tin bumps as a preferred embodiment, thus forming a reflowed sn bump.

도 3은 상기와 같은 과정을 통해 제작된 리플로 주석 범프(reflowed Sn bump)의 SEM 사진을 나타낸다. 웨이퍼 상에 반구 형태의 리플로 주석 범프가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.FIG. 3 shows an SEM image of a reflowed tin bump manufactured through the above process. It can be seen that hemispherical reflow tin bumps are formed on the wafer.

도 4는 리플로(reflow)에 의하여 반구 형태의 주석 범프(reflowed Sn bump)가 형성되는 과정을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a process in which a semispherical tin bump is formed by reflow.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 스루-비아홀 전극(through via hole electrode)을 형성하는 과정에 대하여 설명한다.Hereinafter, a process of forming a through via hole electrode will be described with reference to FIGS. 5 to 7.

하기의 "윗면(top side)"은 비아홀(via hole)이 형성되는 반대편 면을 의미하며, "아랫면(back side)"은 비아홀(via hole)이 형성되는 면을 의미한다.The "top side" below refers to the opposite side where the via hole is formed, and the "back side" refers to the side where the via hole is formed.

먼저, 웨이퍼를 준비하여 세척한 후(51), 윗면(top side)에 박막을 증착한다(52). 박막을 증착한 이후 금속 배선(metal-line)을 형성하고(53), 아랫면(back side)에서 식각을 통해 스루-비아홀(through via hole)을 형성한다(54). 마지막으로 형성된 스루-비아홀(through via hole) 내에 전극(electrode)을 형성하여 완성한다(55).First, the wafer is prepared and cleaned (51), and then a thin film is deposited on the top side (52). After depositing the thin film, a metal line is formed (53), and a through-via hole is formed through etching on the back side (54). Finally, an electrode is formed in the formed through-via hole to complete the process (55).

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6.

먼저, 스루-비아홀(through via hole) 전극(electrode)을 형성하기 위해 100 ㎛ 두께의 실리콘 웨이퍼(Si wafer)를 준비한다(61). 시편 세척을 위해 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene, TCE), 아세톤(Acetone, AEC), 메탄올(Methanol, MET)의 순서로 5분간 초음파 처리한다. 그 후 DI 워터(deionized water)로 최종 세척하고 N2 가스를 이용하여 표면을 블로우(blow) 한다.First, a silicon wafer (Si wafer) having a thickness of 100 μm is prepared to form a through-via hole electrode (61). To clean the specimen, sonicate for 5 minutes in the order of trichloroethylene (TCE), acetone (Acetone, AEC), methanol (Methanol, MET). The final wash is then done with DI water and the surface is blown with N 2 gas.

다음으로, 스루-비아홀 전극(through via hole electrode) 형성을 위해 실리콘 웨이퍼(Si wafer)의 윗면(Topside)에 직류 마그네트론 스퍼터 장치 (DC magnetron sputtering system)를 사용하여 Au (50 nm)/Cu (1 ㎛)/Ta (50 nm)를 순차적으로 증착한다(62).Next, Au (50 nm) / Cu (1) using a DC magnetron sputtering system on the topside of a Si wafer to form a through-via hole electrode. Μm) / Ta (50 nm) are deposited sequentially (62).

다음으로, 금속 배선(metal-line) 형성을 위한 얇은(thin) PR 공정을 수행한다(63). 윗면(top side)에 Au (50 nm)/Cu (1 ㎛)/Ta (50 nm)로 증착된 시편에 아랫면(back side) 패턴(pattern)을 형성하기 위해 사진 식각(photo-lithography) 공정과 화학적 에칭(chemical etching)을 실시한다.Next, a thin PR process for forming a metal line is performed (63). A photo-lithography process to form a back side pattern on the specimen deposited at Au (50 nm) / Cu (1 μm) / Ta (50 nm) on the top side Chemical etching is performed.

다음으로, 얇은 기판을 핸들링하기 위한 유리를 부착한 후(64), 백사이드(back side) 패턴이 형성된 시편을 반응성 이온 식각 방법으로 직경은 약 50 ㎛, 깊이는 100 ㎛인 비아홀(via hole)을 형성한다(65).Next, after attaching the glass for handling the thin substrate (64), the back side patterned specimen was subjected to a reactive hole etching method to form a via hole having a diameter of about 50 µm and a depth of 100 µm. (65).

다음으로, 형성된 비아홀(via hole) 내에 전극을 형성한다(66). 비아홀(via hole)을 형성한 시편에 전극(electrode)을 형성하기 위해 비아홀(via hole)의 안쪽 벽면(sidewall)에 직류 마그네트론 스퍼터 장치 (DC magnetron sputtering system)를 사용하여 접착층 (adhesion layer)으로 Ta (50 nm)를, 젖음층 (wetting layer)으로 Cu (1 ㎛)를 증착 후, 전기도금을 이용하여 다시 Cu (2 ~ 5 ㎛)를 형성한 후, 산화 방지막 층으로 Au (50 nm)를 증착한다. Next, an electrode is formed in the formed via hole 66. In order to form an electrode in the specimen in which the via hole was formed, Ta was used as an adhesion layer using a DC magnetron sputtering system on the inner sidewall of the via hole. Cu (1 μm) was deposited as a wetting layer (50 nm), and then Cu (2 to 5 μm) was again formed by electroplating, followed by Au (50 nm) as an antioxidant layer. Deposit.

마지막으로, 화학적 식각을 통해 백사이드 전극의 패턴을 형성한다(67).Finally, a pattern of the backside electrode is formed through chemical etching (67).

도 7은 상기와 같은 과정을 통해 형성된 스루-비아홀(through via hole)의 광학 사진을 나타낸다.FIG. 7 shows an optical picture of a through-via hole formed through the above process.

이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 칩의 접합 공정에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the bonding process of the chip will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 12.

칩의 접합 공정은 도 8에 도시된 바와 같이 상부 칩과 하부 칩의 접합 공정을 통해 진행된다. The bonding process of the chip is performed through the bonding process of the upper chip and the lower chip as shown in FIG.

이때, 상부 칩과 하부 칩을 접합하는 방법은 하기와 같이 크게 네 가지로 나누어진다.At this time, the method of bonding the upper chip and the lower chip is largely divided into four as follows.

첫째, 상기 제1 웨이퍼와 제2 웨이퍼 사이에 물리적인 힘 만을 가하여 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극에 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프를 삽입하는 방법으로서, 이 경우 순수한 기계적인 접합만이 이루어진다. 이때 물리적인 힘은 바람직한 실시예로서 0.1 MPa 이상 100 MPa 이하의 값을 갖는다.First, a method of inserting solder bumps on a first wafer into a through-via hole electrode on a second wafer by applying only physical force between the first and second wafers, in which case only pure mechanical bonding is achieved. At this time, the physical force has a value of 0.1 MPa or more and 100 MPa or less as a preferred embodiment.

둘째, 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 상기 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접촉시킨 후, 상기 솔더 범프와 스루-비아홀 전극의 접합 온도를 상온 이상 상기 솔더 범프의 융점 미만으로 상승시키는 방법으로서, 이를 통해 기계적인 접합과 금속화학적인 접합을 동시에 형성할 수 있다.Second, after contacting the solder bump on the first wafer and the through-via hole electrode on the second wafer, the method of raising the junction temperature of the solder bump and the through-via hole electrode below a melting point of the solder bump above room temperature; Through this, mechanical joints and metal chemical joints can be simultaneously formed.

셋째, 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프의 온도를 상온 이상 상기 솔더 범프의 융점 미만으로 상승시킨 후, 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 상기 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접촉시키는 방법으로서, 이를 통해 기계적인 접합과 금속화학적인 접합을 동시에 형성할 수 있다.Third, after the temperature of the solder bumps on the first wafer is raised above the melting point of the solder bumps above room temperature, the solder bumps on the first wafer and the through-via hole electrodes on the second wafer are contacted. It is possible to simultaneously form mechanical and metal chemical joints.

넷째, 상기 세 번째 방법에 의하여 상부 칩과 하부 칩의 접합을 수행한 후, 상기 솔더 범프의 온도를 솔더 범프의 융점 이상으로 상승시켜, 솔더 범프가 전극 내로 녹아들어갈 수 있도록 하는 방법으로서, 이를 통해 금속화학적 접합을 극대화 할 수 있다.Fourth, after performing the bonding of the upper chip and the lower chip by the third method, by raising the temperature of the solder bump above the melting point of the solder bump, so that the solder bump can be melted into the electrode, through Maximize metal chemical bonding.

이때, 일반적으로 주요 솔더의 융점의 경우 주석 (Pure Sn): 232 ℃, Sn-Ag: 221 ℃, Sn-Bi: 138 ℃, In: 156.6 ℃, In-Ag: 141 ℃ 이다. 따라서, 액상 접합이 일어나려면 상기 융점을 고려하여 접합을 실시한다.In this case, in general, melting points of main solders include tin (Pure Sn): 232 ° C, Sn-Ag: 221 ° C, Sn-Bi: 138 ° C, In: 156.6 ° C, and In-Ag: 141 ° C. Therefore, in order to generate a liquid phase bonding, bonding is performed considering the melting point.

이하, 접합 공정에 대한 일 실시예를 표 1, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the bonding process will be described with reference to Tables 1, 10, and 11.

본 실시예에서 사용한 주석계 범프의 경우 접합 하중은 20 - 40 N, 접합 온도의 경우 상온에서부터 270 ℃, 접합 시간의 경우 30 sec - 60 sec까지 진행하였다.In the case of the tin-based bumps used in this example, the bonding load was 20 to 40 N, the bonding temperature proceeded from room temperature to 270 ° C. and the bonding time from 30 sec to 60 sec.

Figure 112007077212303-PAT00001
Figure 112007077212303-PAT00001

상기 표 1은 리플로 주석 범프(reflow Sn bump)가 형성된 시편과 스루-비아홀(through via hole) 전극이 형성된 시편을 플립 칩 본더(flip chip bonder)를 이용하여 접합을 실시한 접합 조건과 접합부의 전기저항을 나타낸다. 접합 하중, 접합 온도, 접합 시간에 변화를 두어 실험을 진행하였다. 모든 경우 접합이 잘 되어 낮은 접합 저항을 가지고 있음을 알 수 있다. Table 1 shows the bonding conditions and the electrical properties of the junction where the specimen with reflow tin bumps and the through via hole electrode were bonded using a flip chip bonder. Indicates resistance. The experiment was carried out by varying the bonding load, the bonding temperature, and the bonding time. In all cases, it can be seen that the junction is well and has a low junction resistance.

도 10은 상기 샘플 3에 의한 접합(상온에서의 접합)에 대한 SEM 사진을 나타낸다. 좌측의 사진은 전반적인 접합의 모습을 나타내고, 우측의 사진은 한 개의 범프에 대한 접합 모습을 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이 상온에서 접합을 하는 경우 솔더의 소성변형에 의한 기계적인 접합만이 이루어진다.10 shows a SEM photograph of the bonding (bonding at room temperature) by Sample 3 above. The photo on the left shows the overall joint, and the photo on the right shows the joint for one bump. As shown in FIG. 10, when bonding at room temperature, only mechanical bonding is performed by plastic deformation of the solder.

도 11은 상기 샘플 1에 의한 접합(고온에서의 접합)에 대한 SEM 사진을 나타낸다. 좌측의 사진은 1500배의 배율로 관측한 리플로 주석 범프(reflow Sn bump)를 나타내고, 우측의 사진은 3000배의 배율로 관측한 리플로 주석 범프(reflow Sn bump)를 나타낸다.FIG. 11 shows an SEM photograph of the junction (junction at high temperature) by Sample 1. FIG. The photo on the left shows a reflow Sn bump observed at a magnification of 1500 times, and the photo on the right shows a reflow Sn bump observed at a magnification of 3000 times.

도 11에 도시된 바와 같이 고온(270℃)의 열에 의해 Cu6Sn5의 금속간 화합물(IMC)가 형성되어, 기계적 접합과 금속학적 접합이 동시에 이루어짐을 확인할 수있다.As shown in FIG. 11, the intermetallic compound (IMC) of Cu 6 Sn 5 is formed by the high temperature (270 ° C.) heat, and it can be seen that mechanical bonding and metallurgical bonding are simultaneously performed.

또한, 상기에서 언급한 바와 같이 접합과정에서 주석의 융점(232℃) 이상으로 온도를 상승시킬 경우, 주석이 액상으로 변하면서 액상 솔더의 표면장력에 의해 자가 정렬(self-align)이 되어 보다 좋은 상호 연결(interconnetion)을 구현할 수 있다.In addition, as mentioned above, when the temperature is raised above the melting point (232 ° C.) of the tin in the bonding process, the tin turns into a liquid phase and becomes self-aligned due to the surface tension of the liquid solder. Interconnetion can be implemented.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다. While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, the invention is not limited to these embodiments, and those of ordinary skill in the art claim the invention as claimed in the appended claims. It includes all the various forms of embodiments that can be implemented without departing from the spirit.

도 1은 본 발명에 따른 리플로 주석 범프의 형성 단계를 나타낸 순서도,1 is a flow chart illustrating a step of forming a reflow tin bump according to the present invention;

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리플로 주석 범프의 형성 단계를 나타낸 도면,2 is a view showing a step of forming a reflow tin bump according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리플로 주석 범프의 SEM 사진,3 is a SEM photograph of the reflow tin bumps according to an embodiment of the present invention;

도 4는 리플로에 의해 반구 형태의 범프가 형성됨을 나타낸 도면,4 is a view showing that a hemispherical bump is formed by reflow,

도 5는 본 발명에 따른 스루-비아홀의 형성 단계를 나타낸 순서도,5 is a flowchart illustrating a step of forming a through-via hole according to the present invention;

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스루-비아홀의 형성 단계를 나타낸 도면,6 is a view showing a step of forming a through-via hole according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스루-비아홀의 SEM 사진,7 is a SEM photograph of a through-via hole according to an embodiment of the present invention;

도 8은 상부 칩과 하부 칩의 접합 공정을 나타낸 도면,8 is a view illustrating a bonding process of an upper chip and a lower chip;

도 9는 주석의 자가 정렬(self-align) 과정을 나타낸 도면,9 is a diagram illustrating a self-aligning process of annotations;

도 10은 상부 칩과 하부 칩의 상온 접합에 대한 SEM 사진,10 is a SEM photograph of the room temperature junction of the upper chip and the lower chip,

도 11은 상부 칩과 하부 칩의 270℃ 접합에 대한 SEM 사진,11 is a SEM photograph of the 270 ℃ junction of the upper chip and the lower chip,

도 12는 다양한 형태의 솔더 범프와 주석 범프의 모양을 나타낸 도면이다.12 is a view illustrating shapes of solder bumps and tin bumps in various forms.

Claims (19)

(a) 제1 웨이퍼 상에 솔더 범프(solder bump)를 형성하는 단계;(a) forming a solder bump on the first wafer; (b) 제2 웨이퍼 상에 스루-비아홀(through via hole) 전극을 형성하는 단계;(b) forming a through via hole electrode on the second wafer; (c) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접합하는 단계;(c) bonding the solder bumps on the first wafer and the through-via hole electrodes on the second wafer; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.Caulking bonding method using a solder bump, characterized in that comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 (a) 단계는,In step (a), (a-1) 상기 제1 웨이퍼에 금속 하부층을 증착하는 단계;(a-1) depositing a metal lower layer on the first wafer; (a-2) 상기 금속 하부층의 금속 배선을 형성하는 단계;(a-2) forming metal wirings of the metal lower layer; (a-3) 범프 형성을 위한 비아홀(via hole)을 형성하는 단계;(a-3) forming a via hole for bump formation; (a-4) 상기 형성된 비아홀에 구리 범프를 형성하는 단계;(a-4) forming copper bumps in the formed via holes; (a-5) 상기 구리 범프 상에 솔더 범프를 형성하는 단계;(a-5) forming solder bumps on the copper bumps; (a-6) 상기 주석 범프를 융점 이상으로 가열하여 리플로된(reflowed) 솔더 범프를 형성하는 단계;(a-6) heating the tin bumps above the melting point to form reflowed solder bumps; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방 법.Caulking bonding method using a solder bump, characterized in that configured to include. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 솔더 범프는 주석 범프인 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.The solder bump is a corrugated bonding method using a solder bump, characterized in that the tin bump. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 (a-1) 단계는,Step (a-1), 박막 증착 장치를 사용하여 접착층, 솔더 젖음층, 산화 방지막층을 순차적으로 증착하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.Caulk bonding method using a solder bump, characterized in that for depositing the adhesive layer, the solder wet layer, and the antioxidant layer in order using a thin film deposition apparatus. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 (a-2) 단계는,Step (a-2), 얇은(thin) PR을 이용한 사진 식각 공정 및 화학적 에칭을 이용하여 상기 금속 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.A method for caulking a solder bump using a solder bump, characterized in that to form the metal wiring using a photolithography process using a thin PR and chemical etching. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 (a-3) 단계는,Step (a-3), 두꺼운(thick) PR을 이용한 사진 식각 공정 및 화학적 에칭을 이용하여 상기 비아홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.A method of caulking bonding using solder bumps, wherein the via holes are formed using a photolithography process using a thick PR and a chemical etching. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 구리 범프는 2㎛ 이상 80㎛ 이하, 상기 솔더 범프는 10㎛ 이상 500㎛ 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.The copper bumps are formed in a thickness of not less than 2㎛ 80㎛, the solder bumps 10㎛ not more than 500㎛ thickness caulking bonding method using a solder bump. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 (b) 단계는,In step (b), (b-1) 상기 제2 웨이퍼의 윗면(top side)에 금속 하부층을 증착하는 단계;(b-1) depositing a metal lower layer on a top side of the second wafer; (b-2) 상기 금속 하부층의 금속 배선을 형성하는 단계;(b-2) forming metal wirings of the metal lower layer; (b-3) 상기 금속 배선에 도달할 때까지 상기 제2 웨이퍼의 아랫면(back side)를 식각하여 스루-비아홀(through via hole)을 형성하는 단계;(b-3) forming a through via hole by etching a back side of the second wafer until reaching the metal wiring; (b-4) 상기 형성된 스루-비아홀 내에 전극을 형성하는 단계;(b-4) forming an electrode in the formed through-via hole; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.Caulking bonding method using a solder bump, characterized in that comprising a. 청구항 8에 있어서,The method according to claim 8, 상기 (b-1) 단계는,Step (b-1), 상기 제2 웨이퍼의 윗면에 접착층, 솔더 젖음층, 산화 방지막층을 순차적으로 증착하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.Caulk bonding method using a solder bump, characterized in that the deposition on the upper surface of the second wafer, the adhesive layer, the solder wet layer, the antioxidant layer in order. 청구항 8에 있어서,The method according to claim 8, 상기 (b-2) 단계는,Step (b-2), 사진 식각 공정과 화학적 에칭을 이용하여 상기 금속 하부층의 금속 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.Corrugated bonding method using a solder bump, characterized in that to form a metal wiring of the metal lower layer using a photolithography process and chemical etching. 청구항 8에 있어서,The method according to claim 8, 상기 (b-3) 단계의 식각 방법은 반응성 이온 식각 방법인 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.The etching method of the step (b-3) is a caulking bonding method using a solder bump, characterized in that the reactive ion etching method. 청구항 8에 있어서,The method according to claim 8, 상기 (b-4) 단계는,Step (b-4) is, 상기 박막 증착 장치를 이용하여 스루-비아홀의 안쪽 벽면(side wall)에 접착층, 젖음층, 산화 방지막층을 차례로 증착하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.A method of caulking bonding using solder bumps, comprising depositing an adhesive layer, a wet layer, and an anti-oxidation layer on an inner sidewall of a through-via hole using the thin film deposition apparatus. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 (c) 단계는, In step (c), 상기 제1 웨이퍼와 제2 웨이퍼에 물리적인 힘을 가하여 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극에 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프를 삽입하는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.And a solder bump on the first wafer is inserted into the through-via hole electrode on the second wafer by applying a physical force to the first wafer and the second wafer. 청구항 13에 있어서,The method according to claim 13, 상기 물리적인 힘은 0.1MPa 이상 100MPa 이하인 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.The physical force is caulking bonding method using a solder bump, characterized in that less than 0.1MPa 100MPa. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 (c) 단계는, In step (c), (c-1) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 상기 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접촉시키는 단계;(c-1) contacting the solder bumps on the first wafer and the through-via hole electrodes on the second wafer; (c-2) 상기 솔더 범프와 스루-비아홀 전극의 접합 온도를 상온 이상 상기 솔더 범프의 융점 미만으로 상승시키는 단계; (c-2) raising the junction temperature of the solder bumps and the through-via hole electrode to a melting point of the solder bumps above room temperature; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.Caulking bonding method using a solder bump, characterized in that comprising a. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 (c) 단계는, In step (c), (c-1) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프의 온도를 상온 이상 상기 솔더 범프의 융점 미만으로 상승시키는 단계;(c-1) raising the temperature of the solder bumps on the first wafer above room temperature to below the melting point of the solder bumps; (c-2) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프와 상기 제2 웨이퍼 상의 스루-비아홀 전극을 접촉시키는 단계;(c-2) contacting the solder bumps on the first wafer and the through-via hole electrodes on the second wafer; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.Caulking bonding method using a solder bump, characterized in that comprising a. 청구항 16에 있어서,The method according to claim 16, 상기 (c-2) 단계 이후에,After the step (c-2), (c-3) 상기 제1 웨이퍼 상의 솔더 범프의 온도를 상기 솔더 범프의 융점 이상으로 상승시키는 단계;(c-3) raising the temperature of the solder bumps on the first wafer above the melting point of the solder bumps; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법.Caulking bonding method using a solder bump, characterized in that further comprises a. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 솔더 범프를 이용한 콜킹 접합 방법을 이용하여 형성된 솔더 범프.Solder bumps formed using the caulking bonding method using the solder bumps. 청구항 18에 있어서,The method according to claim 18, 상기 형성된 솔더 범프를 이용하여 적층된 다수의 칩.A plurality of chips stacked using the formed solder bumps.
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