KR20180043872A - 반도체 칩, 이를 구비한 전자장치 및 반도체 칩의 연결방법 - Google Patents

반도체 칩, 이를 구비한 전자장치 및 반도체 칩의 연결방법 Download PDF

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KR20180043872A
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    • H01L2224/13166—Titanium [Ti] as principal constituent
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    • H01L2224/13163—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/13169—Platinum [Pt] as principal constituent
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    • H01L2224/13163—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/13173—Rhodium [Rh] as principal constituent
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    • 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
    • H01L2224/13163—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/13176—Ruthenium [Ru] as principal constituent
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    • 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
    • H01L2224/13163—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/13178—Iridium [Ir] as principal constituent
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    • 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
    • H01L2224/13163—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/13179—Niobium [Nb] as principal constituent
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    • 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
    • H01L2224/13163—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/1318—Molybdenum [Mo] as principal constituent
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    • 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
    • H01L2224/13163—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/13181—Tantalum [Ta] as principal constituent
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    • H01L2224/13163—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/13184—Tungsten [W] as principal constituent
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    • 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
    • H01L2224/16227—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 the bump connector connecting to a bond pad of the item
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    • H01L2224/81401—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
    • H01L2224/81411—Tin [Sn] as principal constituent
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    • H01L2224/81401—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
    • H01L2224/81413—Bismuth [Bi] as principal constituent
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    • H01L2224/81401—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
    • H01L2224/81416—Lead [Pb] as principal constituent
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    • H01L2224/81417—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 greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/8142—Antimony [Sb] as principal constituent
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    • H01L2224/81417—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 greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/81424—Aluminium [Al] as principal constituent
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    • H01L2224/81438—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 greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81439—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/81438—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 greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81444—Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/81438—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 greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81447—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/81438—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 greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81449—Manganese [Mn] as principal constituent
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    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
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    • H01L2224/814—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
    • H01L2224/81438—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 greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81455—Nickel [Ni] as principal constituent
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    • H01L2224/81438—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 greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81457—Cobalt [Co] as principal constituent
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    • H01L2224/81399—Material
    • H01L2224/814—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
    • H01L2224/81438—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 greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/8146—Iron [Fe] as principal constituent
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    • H01L2224/81463—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 greater than 1550°C
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    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
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    • H01L2224/81463—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 greater than 1550°C
    • H01L2224/81464—Palladium [Pd] as principal constituent
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    • H01L2224/81466—Titanium [Ti] as principal constituent
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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 전자장치는, 제1 금속을 포함하는 다수의 접속 패드들이 제공된 기판; 상기 접속 패드들과 마주하도록 상기 기판의 일 영역 상에 제공된 반도체 칩; 및 상기 접속 패드들을 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결하는 도전성 접합층;을 포함하며, 상기 반도체 칩은, 상기 기판과 마주하는 제1면과 상기 제1면에 대향되는 제2면을 포함하는 베이스 기판; 상기 제1면에 상기 접속 패드들 각각과 마주하도록 배치되며 제2 금속을 포함하는 다수의 접속 단자들; 및 상기 제2면에 제공된 비점착성 폴리머층;을 포함하고, 상기 도전성 접합층은 서로 대응하는 접속 패드 및 접속 단자의 사이에 각각 개재되며 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 혼합된 확산층을 포함한다.

Description

반도체 칩, 이를 구비한 전자장치 및 반도체 칩의 연결방법{SEMICONDUCTOR CHIP, ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME AND CONNECTING METHOD OF THE SEMICONDUCTOR CHIP}
본 발명의 실시예는 반도체 칩, 이를 구비한 전자장치 및 반도체 칩의 연결방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 칩은 내부의 회로소자를 전자장치의 기판이나 회로소자 등에 연결하기 위한 다수의 접속 단자들을 구비한다. 이러한 반도체 칩을 전자장치에 연결하기 위하여 일례로 이방성 전도성 필름(anisotropic conductive film; 이하, 'ACF'로 약기함)과 같은 접착제가 이용될 수 있다.
하지만, 전자장치의 고성능화 및 고집적화 추세에 따라 반도체 칩에 구비되는 접속 단자들 사이의 피치가 급격히 감소하면서, ACF에 포함된 도전 입자들에 의한 불량률이 높아지고 있다. 일례로, 인접한 접속 단자들의 사이에 ACF 내부의 도전 입자가 밀집되어 쇼트 결함을 야기하거나, 혹은 미세한 크기를 가지는 적어도 일부의 접속 단자에 대응하는 위치에 ACF의 도전 입자가 적절히 배치되지 않아 오픈 불량을 야기할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 칩의 접속 단자들과 전자장치의 접속 패드들을 안정적으로 직접 접합할 수 있도록 한 반도체 칩, 이를 구비한 전자장치 및 반도체 칩의 연결방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 전자장치는, 제1 금속을 포함하는 다수의 접속 패드들이 제공된 기판; 상기 접속 패드들과 마주하도록 상기 기판의 일 영역 상에 제공된 반도체 칩; 및 상기 접속 패드들을 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결하는 도전성 접합층;을 포함하며, 상기 반도체 칩은, 상기 기판과 마주하는 제1면과 상기 제1면에 대향되는 제2면을 포함하는 베이스 기판; 상기 제1면에 상기 접속 패드들 각각과 마주하도록 배치되며 제2 금속을 포함하는 다수의 접속 단자들; 및 상기 제2면에 제공된 비점착성 폴리머층;을 포함하고, 상기 도전성 접합층은 서로 대응하는 접속 패드 및 접속 단자의 사이에 각각 개재되며 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 혼합된 확산층을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 폴리머층은, 실리콘 밀봉제, 광경화성 수지, 폴리디메틸실록산 및 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 폴리머층은 상기 베이스 기판보다 유연한 연질의 절연체로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전자장치는 상기 기판을 포함한 표시 패널을 구비할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 폴리머층은 상기 표시 패널의 표시영역을 밀봉하는 밀봉제, 혹은 상기 표시 패널의 외곽에 배치되는 시일제를 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 기판은 박막 필름형 가요성 기판일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 폴리머층은 상기 기판을 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 폴리머층은, 30㎛ 내지 40㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동종 또는 이종의 금속일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 반도체 칩은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 제1면 상에 위치된 다수의 접속 단자들; 및 상기 베이스 기판의 상기 제1면과 대향되는 제2면 상에 위치되는 비점착성 폴리머층을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 폴리머층은, 실리콘 밀봉제, 광경화성 수지, 폴리디메틸실록산 및 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 폴리머층은, 30㎛ 내지 40㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 반도체 칩의 연결방법은, 다수의 접속 패드들을 포함하는 기판을 마련하는 단계; 서로 대향되는 일면에 각각 다수의 접속 단자들 및 비점착성 폴리머층을 구비하는 반도체 칩을 마련한 후, 상기 접속 패드들과 상기 접속 단자들이 마주하도록 상기 기판 상에 상기 반도체 칩을 정렬하는 단계; 다수의 돌기들이 구비된 진동 장치를 상기 반도체 칩 상에 배치하는 단계; 상기 돌기들이 상기 폴리머층 내부로 인입되도록 상기 진동 장치로 상기 반도체 칩을 가압하면서 소정의 주파수로 상기 반도체 칩을 진동시켜 상기 접속 패드들 및 상기 접속 단자들을 접합하는 단계; 및 상기 진동 장치를 상기 반도체 칩으로부터 분리하는 단계;를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 접속 패드들 및 상기 접속 단자들을 접합하는 단계는, 상기 접속 패드들과 상기 접속 단자들의 사이에, 상기 접속 패드들을 구성하는 제1 금속과 상기 접속 단자들을 구성하는 제2 금속이 혼합되어 내재된 도전성 접합층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동종 또는 이종의 금속일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 접속 패드들 및 상기 접속 단자들을 접합하는 단계에서, 상기 반도체 칩에 하중이 가해지는 방향과 직교하는 수평방향으로 상기 반도체 칩에 초음파 범위의 주파수를 가지는 진동을 인가할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 폴리머층은 상기 돌기들의 높이보다 큰 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 반도체 칩의 접속 단자들과 전자장치의 접속 패드들을 안정적으로 직접 접합할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 칩의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 I-I' 선에 따른 단면의 일례를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 I-I' 선에 따른 단면의 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 칩의 연결방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기에 설명하는 실시예는 그 표현 여부에 관계없이 예시적인 것에 불과하다. 즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있을 것이다.
한편, 도면에서 본 발명의 특징과 직접적으로 관계되지 않은 일부 구성요소는 본 발명을 명확하게 나타내기 위하여 생략되었을 수 있다. 또한, 도면 상의 일부 구성요소는 그 크기나 비율 등이 다소 과장되어 도시되었을 수 있다. 도면 전반에서 동일 또는 유사한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호를 부여하였다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 칩의 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 칩(100)은, 몸체부를 구성하는 베이스 기판(110)과, 상기 베이스 기판(110)의 제1면 상에 위치된 다수의 접속 단자들(120)과, 상기 베이스 기판(110)의 제2면 상에 위치된 폴리머층(130)을 포함한다. 실시예에 따라, 베이스 기판(110)의 제1면과 제2면은 서로 대향되는 면일 수 있다. 예컨대, 도시되지 않은 전자장치의 기판에 반도체 칩(100)이 실장될 때, 반도체 칩(100)의 제1면은 상기 기판과 마주하는 하부면일 수 있고, 제2면은 상부면일 수 있다. 일례로, 폴리머층(130)은 반도체 칩(100)의 표면에 배치되는 최상부의 층일 수 있다.
실시예에 따라, 베이스 기판(110)은 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)일 수 있다. 다만, 베이스 기판(110)이 이에 한정되지는 않으며, 베이스 기판(110)의 재질 및 형상 등은 변경될 수 있다. 또한, 베이스 기판(110)은 경성 기판(rigid substrate)이거나, 혹은 유연한 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다. 이러한 베이스 기판(110)에는, 도시되지 않은 다양한 회로소자들 및/또는 배선들이 배치되는 회로층이 내재될 수 있다.
베이스 기판(110)의 일면, 예컨대 제1면에는 상기 베이스 기판(110)에 내재된 회로소자들 및/또는 배선들을 전자장치(일례로, 표시 패널)에 전기적으로 연결하기 위한 다수의 접속 단자들(120)이 구비될 수 있다. 실시예에 따라, 접속 단자들(120)은 범프 타입의 입출력 핀들일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
실시예에 따라, 접속 단자들(120)은, 베이스 기판(110)의 일면에 적어도 한 행을 이루면서 다수 나열될 수 있다. 예컨대, 베이스 기판(110)의 일면에는 각각 적어도 한 행의 입력 접속 단자들 및 출력 접속 단자들이 구비되고, 입력 접속 단자들 및 출력 접속 단자들은 일정 거리 이상 서로 이격되어 배열될 수 있다.
한편, 도 1a 및 도 1b에서는 가로 방향 및 세로 방향을 따라 반도체 칩(100)의 일면에 접속 단자들(120)이 규칙적으로 배열된 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 접속 단자들(120)의 크기(예컨대, 길이, 폭 및 높이), 모양, 개수, 배열구조, 및/또는 인접한 접속 단자들(120) 사이의 피치 등은 다양하게 변경 실시될 수 있다. 일례로, 접속 단자들(120)은 지그재그로 배열될 수도 있다.
이러한 접속 단자들(120)은 도전체로 구성될 수 있다. 일례로, 접속 단자들(120)은 적어도 한 종류의 금속을 포함한 금속 단자들일 수 있다. 접속 단자들(120)을 구성할 수 있는 금속으로는, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니오브(Nb), 탄탈럼(Ta), 타이타늄(Ti), 비스머스(Bi), 안티몬(Sb), 납(Pb) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 접속 단자들(120)은 단일 금속으로 이루어지거나, 혹은 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 전술한 금속 외에도 도전성을 제공할 수 있는 재료이면 접속 단자들(120)을 구성하는 물질로 이용될 수 있다. 또한, 접속 단자들(120)은 단일층 혹은 다중층으로 구성될 수 있으며, 그 구조가 특별히 한정되지는 않는다.
실시예에 따라, 폴리머층(130)은, 베이스 기판(110)보다 유연한 연질의 절연체로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 폴리머층(130)은 후술할 반도체 칩(100)의 접합 공정(혹은, 반도체 칩(100)의 본딩 공정)에 이용되는 진동 헤드의 표면에 구비된 돌기들이 용이하게 인입될 수 있을 정도의 연성을 가질 수 있다. 또한, 폴리머층(130)은 탄성 및 복원력을 가지면서 충격을 완화할 수 있는 탄성체, 일례로, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; 이하, PDMS로 약기함)이나, 폴리우레탄(polyurethane) 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 폴리머층(130)은 접합 공정이 진행되는 동안 진동 헤드의 돌기들을 충분히 수용할 수 있도록, 돌기들보다 연질의 물질로 상기 돌기들의 높이 이상의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 일례로, 폴리머층(130)은 돌기들의 높이보다 10㎛ 이상 큰 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 돌기들의 높이가 20㎛일 때, 폴리머층(130)은 30㎛ 내지 40㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 접합 공정이 진행되는 동안 돌기들에 의한 베이스 기판(110)의 손상을 방지하면서 상기 베이스 기판(110) 상에서 진동 헤드가 미끄러지는 현상을 방지할 수 있다.
이러한 폴리머층(130)은 접합 공정이 진행되는 동안 반도체 칩(100)이 진동 헤드에 밀착되어 상기 진동 헤드와 일체로 진동할 수 있도록 미끄러짐이 적으면서 밀착력이 우수한 물질로 구성될 수 있다. 즉, 반도체 칩(100)의 표면에 폴리머층(130)을 형성함에 의해, 접합 공정이 진행되는 동안 진동 헤드와 반도체 칩(100) 사이의 밀착력을 강화할 수 있다.
한편, 공정의 효율성을 고려하면, 접합 공정이 완료된 이후에는 폴리머층(130)이 진동 헤드로부터 용이하게 분리될 수 있어야 한다. 따라서, 폴리머층(130)은 비교적 점도가 낮은 비점착성의 폴리머층(non-adhesive polymer layer)으로 실시될 수 있다.
실시예에 따라, 폴리머층(130)은 베이스 기판(110) 상에 직접 도포되어 형성될 수 있다. 이 경우, 별도의 폴리머 시트 등을 마련한 후 베이스 기판(110)에 부착하는 공정을 생략할 수 있으므로, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 폴리머층(130)이 반도체 칩(100)과 일체로 상기 반도체 칩(100)의 베이스 기판(110) 상에 형성되므로, 접합 공정이 진행되는 동안 폴리머층(130)과 베이스 기판(110)이 분리되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 접합 공정이 진행되는 동안 폴리머층(130)에 의해 진동 헤드와 반도체 칩(100) 사이의 밀착력이 높아져, 반도체 칩(100)과 진동 헤드가 일체화되어 진동할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 접합 공정 시 발생할 수 있는 변위 손실량을 저감하고 진동 헤드에 의해 발생되는 진동 에너지가 반도체 칩(100)에 효과적으로 전달되도록 할 수 있다. 이에 따라, 접속 단자들(120)과 전자장치의 접속 패드들의 사이에 용이하게 도전성 접합층을 형성할 수 있으며, 또한 그 접합의 질을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 반도체 칩(100)의 접속 단자들(120)과 전자장치의 접속 패드들을 안정적으로 직접 접합할 수 있으며, 접속 단자들(120)과 접속 패드들의 사이에서 저저항 특성을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 폴리머층(130)에 요구되는 특성을 만족할 수 있는 재료로는 실리콘 밀봉제(silicon sealant), 광경화성 수지(예컨대, UV resin), PDMS, 폴리우레탄 등을 들 수 있다. 즉, 실시예에 따라, 폴리머층(130)은 실리콘 밀봉제, 광경화성 수지, PDMS, 및 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 폴리머층(130)의 구성 물질이 이에 한정되지는 않으며, 접합 공정을 용이하게 진행하기 위한 특성을 만족할 수 있는 다른 물질을 이용하여 폴리머층(130)을 구성할 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 칩(100)에 의하면, ACF와 같이 도전입자를 포함하는 접착제를 이용하지 않고도 반도체 칩(100)을 표시 패널과 같은 전자장치의 접속 패드들에 안정적으로 직접 접합할 수 있다. 따라서, 접속 단자들(120)이 미세한 크기, 예컨대, 미세한 폭, 길이 및/또는 높이를 가지거나, 인접한 접속 단자들(120) 사이의 피치가 일례로 10㎛ 내지 15㎛ 이하의 수준으로 미세하더라도 접속 단자들(120)과 이에 대응하는 접속 패드들 사이를 안정적으로 연결할 수 있다. 또한, 직접 접합 구조를 통해 접속 단자들(120)과 접속 패드들의 사이에서 저저항 특성을 확보할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자장치의 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 I-I' 선에 따른 단면의 일례를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 I-I' 선에 따른 단면의 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 실시예에 따라, 도 2 내지 도 4에서는 전자장치의 일례로서 표시 장치를 도시하기로 하나, 본 발명에 의한 전자장치가 반드시 표시 장치에만 국한되지는 않는다. 도 2 내지 도 4에서, 도 1과 유사 또는 동일한 구성 요소(예컨대, 반도체 칩)에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전자장치는 일례로 표시 장치일 수 있다. 이러한 전자장치는 표시 패널(200)과 이에 실장된 반도체 칩(100)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 표시 패널(200)은 적어도 활성영역(Active Area; AA)에서 서로 중첩되는 제1 기판(210) 및 제2 기판(220)과, 제1 기판(210)의 비활성영역(Non-active Area; NA)에 제공된 다수의 접속 패드들(212)을 포함한다. 활성영역(AA)은 적어도 화소들(미도시)이 배치되는 영역으로서, 영상이 표시되는 영역을 의미할 수 있다. 비활성영역(NA)은 활성영역(AA)을 제외한 나머지 영역을 의미하는 것으로서, 일례로 배선영역, 패드영역 및/또는 각종 더미영역 등을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 표시 패널(200)은 유기전계발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 및 플라즈마 표시 패널 중 하나일 수 있으나, 표시 패널(200)의 종류가 이에 한정되지는 않는다.
실시예에 따라, 제1 기판(210) 및 제2 기판(220) 중 적어도 하나는 유리 기판 혹은 플라스틱 기판일 수 있다. 예컨대, 제1 기판(210) 및/또는 제2 기판(220)은, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(PPS, polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(PAR, polyarylate), 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC) 및 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(CAP, cellulose acetate propionate) 중 적어도 하나의 물질을 포함한 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다. 또한, 제1 기판(210) 및/또는 제2 기판(220)은 유리(glass) 및 강화 유리 중 하나의 물질을 포함하는 경성 기판(rigid substrate)일 수도 있다. 한편, 제1 기판(210) 및/또는 제2 기판(220)은 투명한 재질의 기판일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 실시예에 따라, 제1 기판(210) 및 제2 기판(220) 중 적어도 하나는, 적어도 한 층의 무기막 및/또는 유기막을 포함하는 절연층으로 구현될 수도 있다. 예컨대, 제2 기판(220)은 적어도 한 층의 무기막 및/또는 유기막을 포함하는 박막 봉지층(Thin Film Encapsulation; TFE)일 수도 있다.
실시예에 따라, 접속 패드들(212)은 도전성 물질로 구성되어, 도시되지 않은 각종 신호선들 및/또는 전원선들에 접속될 수 있다. 일례로, 접속 패드들(212)은 적어도 한 종류의 금속, 예컨대 제1 금속을 포함할 수 있다. 접속 패드들(212)을 구성할 수 있는 금속으로는, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니오브(Nb), 탄탈럼(Ta), 타이타늄(Ti), 비스머스(Bi), 안티몬(Sb), 납(Pb) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 접속 패드들(212)은 단일 금속으로 이루어지거나, 혹은 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 전술한 금속 외에도 도전성을 제공할 수 있는 재료이면 접속 패드들(212)을 구성하는 물질로 이용될 수 있다. 또한, 접속 패드들(212)은 단일층 혹은 다중층으로 구성될 수 있으며, 그 구조가 특별히 한정되지는 않는다. 이러한 접속 패드들(212)은 표시 패널(200)과 반도체 칩(100)의 사이에서 표시 패널(200)을 구동하기 위한 각종 전원들 및/또는 신호들을 전달할 수 있다.
실시예에 따라, 반도체 칩(100)은, 제1 기판(210) 상의 비활성 영역(NA)에 실장될 수 있다. 이러한 반도체 칩(100)은, 표시 패널(200)을 구동하기 위한 구동회로를 포함할 수 있다. 일례로, 반도체 칩(100)의 내부에는 도시되지 않은 주사 구동회로 및/또는 데이터 구동회로가 집적될 수 있다.
실시예에 따라, 도 2 내지 도 4에 도시된 반도체 칩(100)은, 앞서 도 1에서 설명한 실시예에 의한 반도체 칩(100)일 수 있다. 즉, 반도체 칩(100)은, 베이스 기판(110), 상기 베이스 기판(110)의 제1면 상에 배치된 다수의 접속 단자들(120), 및 상기 베이스 기판(110)의 제2면 상에 배치된 비점착성 폴리머층(130)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1면과 제2면은 서로 대향되며, 이중 제1면이 표시 패널(200), 특히 제1 기판(210)의 비활성영역(NA)과 마주하도록 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 접속 단자들(120)은 제1 기판(210) 상의 접속 패드들(212)과 마주하도록 배치되어 상기 접속 패드들(212)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 접속 단자들(120)은 적어도 제2 금속을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제2 금속은 제1 금속과 동일한 금속이거나, 혹은 상이한 금속일 수 있다. 즉, 제1 금속과 제2 금속은 동종일 수도, 이종일 수도 있다. 한편, 접속 단자들(120) 및/또는 접속 패드들(212)의 적어도 일 영역, 혹은 그 주변에는 도시되지 않은 보호막이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)의 사이에는 도전성 접합층(300)이 구비된다. 이러한 도전성 접합층(300)에는, 접속 패드들(212)에 포함된 제1 금속과 접속 단자들(120)에 포함된 제2 금속이 혼합되어 내재될 수 있다. 일례로, 도전성 접합층(300)은, 반도체 칩(100)을 표시 패널(200)에 연결(혹은 본딩)할 때 접속 단자들(120)과 접속 패드들(212)을 마찰시켜 이들의 표면을 용융시킨 후 굳혀서 얻어진 고상(solid)의 접합층일 수 있으며, 이러한 도전성 접합층(300)은 제1 금속 및 제2 금속이 혼합된 확산층을 포함할 수 있다. 각각의 도전성 접합층(300)은 서로 대응하는 접속 패드(212) 및 접속 단자(120)의 사이에 각각 개재되어 이들을 전기적으로 연결한다. 즉, 도전성 접합층(300)에 의해 접속 패드들(212)과 반도체 칩(100)이 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 접속 패드들(212) 및/또는 접속 단자들(120)은 일례로 5㎛ 내지 20㎛의 미세한 폭 및/또는 피치를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 실시예에 의하면, ACF 등을 이용하지 않고 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)을 직접 접합하므로, 접속 패드들(212) 및/또는 접속 단자들(120)이 미세한 폭 및/또는 피치를 가지는 경우에도 이들 사이에 안정적인 접속 구조를 제공할 수 있다.
한편, 반도체 칩(100)의 표면, 예컨대 제2면 측의 최상부 층에는 비점착성 폴리머층(130)이 위치될 수 있다. 비점착성 폴리머층(130)은 베이스 기판(110)보다 연질일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
실시예에 따라, 비점착성 폴리머층(130)은, 반도체 칩(100)이 연결될 전자장치, 일례로 표시 패널(200)의 제조에 이용되는 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 폴리머층(130)은 표시 패널(200)의 활성영역(AA)을 밀봉하는 밀봉제(미도시), 혹은 표시 패널(200)의 균열을 방지하기 위하여 상기 표시 패널(200)의 외곽에 배치되는 시일제(미도시)를 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함하거나, 상기 밀봉제 혹은 시일제와 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 폴리머층(130)은 실리콘 밀봉제 혹은 광경화성 수지를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 폴리머층(130)의 구성 물질은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 표시 패널(200)이 유연한 박막 필름형 기재로 구성될 때, 폴리머층(130)은 표시 패널(200)의 제1 기판(210) 및/또는 제2 기판(220)을 구성하는 연질의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 기판(210) 및/또는 제2 기판(220)이 PDMS 혹은 폴리우레탄 등으로 구성된 박막 필름형 가요성 기판일 때, 폴리머층(130)은 PDMS 및 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 같이, 일례로 표시 패널(200)의 제조에 이용되는 물질을 이용하여 베이스 기판(110) 상에 직접 폴리머층(130)을 형성하게 되면, 제조 단가나 공정의 효율성 측면에서 유리할 수 있다. 또한, 도전성 접합층(300)을 형성하기 위한 접합 공정에서 폴리머층(130)의 이탈이 방지되어 반도체 칩(100)과 진동 장치 사이의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 안정성이 검증된 표시 패널(200)의 제조 물질로 폴리머층(130)을 구성하게 되면, 반도체 칩(100)을 구비하는 전자장치의 안정성을 확보할 수 있다.
한편, 연질의 폴리머층(130)은 소정의 탄성 및 복원력을 가질 수 있다. 폴리머층(130)의 탄성 및 복원력의 정도에 따라, 접합 공정이 완료된 이후의 폴리머층(130)의 표면은 도 3에 도시된 바와 같이 실질적으로 평탄하거나, 혹은 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 오목부들(132)을 가질 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 폴리머층(130)은 접합 공정 시 상기 폴리머층(130)의 내부로 인입되는 돌기들의 높이보다 큰 두께, 예컨대 30㎛ 내지 40㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 따라서, 폴리머층(130) 내부로 진동 장치의 돌기들이 인입되더라도 베이스 기판(110)이나 상기 베이스 기판(110) 내부의 회로층이 손상되지는 않는다. 따라서, 폴리머층(130)의 표면에 오목부들(132)이 잔존하게 되더라도, 이는 반도체 칩(100)의 성능에 영향을 미치지는 않게 된다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 칩의 연결방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5a 내지 도 5e에 도시된 반도체 칩 및 표시 패널은 앞서 도 1 내지 도 4에서 설명한 실시예에 의한 반도체 칩 및 표시 패널일 수 있다. 따라서, 도 5a 내지 도 5e에서 도 1 내지 도 4와 유사 또는 동일한 구성요소에는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 반도체 칩(100)의 연결 방법을 순차적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 5a에 도시된 바와 같이, 적어도 일면에 다수의 접속 패드들(212)이 배치된 제1 기판(210)을 포함하는 표시 패널(200)을 마련한 이후, 상기 제1 기판(210)을 포함한 표시 패널(200)을 지지대(400) 상에 안착시킨다. 예컨대, 접속 패드들(212)이 구비된 표시 패널(200)을 지지대(400)의 상부로 이송하고, 상기 접속 패드들(212)이 상부를 향하도록 상기 표시 패널(200)을 지지대(400) 상에 안착시킬 수 있다.
이후, 서로 대향되는 일면에 각각 접속 단자들(120) 및 비점착성 폴리머층(130)을 구비하는 반도체 칩(100)을 마련한 이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)이 서로 마주하도록 제1 기판(210) 상에 반도체 칩(100)을 정렬한다.
이후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 다수의 돌기들(520)이 구비된 진동 헤드(510)를 포함하는 진동 장치(500)를 반도체 칩(100) 상에 배치한다. 실시예에 따라, 진동 장치(500)는 적어도 초음파 범위의 진동을 인가할 수 있는 장치일 수 있다.
실시예에 따라, 돌기들(520)은 반도체 칩(100)을 향하는 진동 헤드(510)의 일면에 다수 배치될 수 있다. 이러한 돌기들(520)은, 일례로 진동 헤드(510)와 일체로 구성될 수 있다. 예컨대, 진동 헤드(510) 및 돌기들(520)은 경량 합금 재질로 일체로 구성될 수 있다.
한편, 도 5c에서는 명확한 도시를 위하여 돌기들(520)의 크기를 다소 과장하여 도시하였으나, 실시예에 따라 돌기들(520)은 미세한 크기를 가질 수 있다. 일례로, 돌기들(520)은 대략 20㎛의 높이(d1)를 가질 수 있다. 한편, 반도체 칩(100)의 표면(예컨대, 최상부 층)에 배치되는 폴리머층(130)은 돌기들(520)을 충분히 수용할 수 있도록 돌기들(520)보다 연질이면서 상기 돌기들(520)의 높이(d1) 보다 큰 두께(d2)를 가질 수 있다. 예컨대, 폴리머층(130)은 돌기들(520)의 높이(d1)보다 10㎛ 이상 큰 두께(d2)를 가지되, 베이스 기판(110) 상에 용이하게 형성할 수 있는 정도의 두께(d2)를 가질 수 있다. 일례로, 폴리머층(130)은 대략 30㎛ 내지 40㎛ 범위의 두께(d2)를 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 반도체 칩(100)의 이송 및 정렬 단계와, 진동 장치(500)의 배치 단계를 각각 분리된 개별 단계들로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서는 진동 장치(500)가 반도체 칩(100)의 이송 장치와 통합되어 일체로 구현될 수도 있다.
이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 진동 장치(500)를 구동하여 돌기들(520)이 폴리머층(130)의 내부로 인입되도록 진동 헤드(510)를 하강시킨 후, 소정의 압력으로 반도체 칩(100)을 가압한다. 또한, 반도체 칩(100)을 가압함과 동시에, 소정의 주파수로 반도체 칩(100)을 진동시킴에 의해, 접속 패드들(212) 및 접속 단자들(120)을 접합한다.
예컨대, 진동 헤드(510)를 이용하여 반도체 칩(100)을 누르면서, 반도체 칩(100)에 하중이 가해지는 방향과 직교하는 수평방향으로 반도체 칩(100)에 초음파 범위의 주파수를 가지는 진동을 인가할 수 있다. 이에 의해, 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)을 빠른 속도로 마찰시킬 수 있다. 이에 따라 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)의 사이에서 마찰 에너지가 발생하게 되고, 이러한 마찰 에너지에 의해 접속 패드들(212) 및 접속 단자들(120)의 표면이 용융되게 된다. 접속 패드들(212) 및 접속 단자들(120)의 표면이 용융되기 시작하면, 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)의 사이에 확산층(diffusion layer)이 형성되어 접속 패드들(212)에 포함된 제1 금속과 접속 단자들(120)에 포함된 제2 금속이 서로 혼합되면서 도전성 접합층(300)이 형성되게 된다. 즉, 도전성 접합층(300)에는 제1 금속 및 제2 금속이 혼합되어 내재될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 돌기들(520)을 폴리머층(130)의 내부로 인입시켜 돌기들(520)과 폴리머층(130)을 밀착시킨 상태에서 금속 간 직접 접합 공정을 실시한다. 따라서, 접합 공정이 진행되는 동안 진동 헤드(510)와 반도체 칩(100)이 일체화되어 진동하게 된다. 또한, 반도체 칩(100)의 베이스 기판(110) 및/또는 상기 반도체 칩(100)에 연결되는 전자장치(예컨대, 표시 패널(200))의 제1 기판(210)이 가요성을 가지더라도 반도체 칩(100)이 진동 헤드(510)에 밀착되어 있으므로, 상기 반도체 칩(100)이 제1 기판(210) 상에서 미끄러지는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 반도체 칩(100)의 접속 단자들(120)과 전자장치의 접속 패드들(212)을 안정적으로 직접 접합할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 의하면, 반도체 칩(100)의 표면에 폴리머층(130)을 형성함으로써, 접합 공정 시 발생할 수 있는 변위 손실량을 저감하고 진동 장치(500)에 의해 발생되는 진동 에너지가 반도체 칩(100)에 효과적으로 전달되도록 할 수 있다. 이에 따라, 반도체 칩(100)의 접속 단자들(120)과 전자장치의 접속 패드들(212) 사이의 마찰 에너지를 상승시킬 수 있다. 이에 따라, 반도체 칩(100)이나 이에 연결되는 제1 기판(210)이 손상될 수 있을 정도의 고압 공정을 적용하지 않고도 상기 접속 단자들(120)과 접속 패드들(212)을 용이하게 용융시킴으로써, 이들 사이에서 확산층의 형성을 용이하게 유도할 수 있다. 이에 따라, 접속 단자들(120)과 접속 패드들(212)의 사이에 양질의 도전성 접합층(300)을 용이하게 형성할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 일례로 반도체 칩(100) 및/또는 표시 패널(200)이 가요성을 가지는 경우에도, 상기 반도체 칩(100)을 표시 패널(200)에 안정적으로 연결(혹은, 본딩)할 수 있다.
접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)을 도통시키기에 충분한 정도의 도전성 접합층(300)이 형성되면, 압력 및 진동의 인가를 중단한다. 그리고, 도 5e에 도시된 바와 같이, 진동 장치(500)를 반도체 칩(100)으로부터 분리한다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 폴리머층(130)이 비점착성의 절연체로 구성되므로, 반도체 칩(100)으로부터 진동 장치(500)를 용이하게 분리할 수 있게 된다. 이에 따라, 공정의 효율성이 높아질 수 있다.
반도체 칩(100)과 진동 장치(500)가 분리된 이후, 폴리머층(130)의 표면에는 돌기들(520)의 인입으로 인한 오목부들(132)이 적어도 일시적으로 형성될 수 있다. 다만, 폴리머층(130)의 재질에 따라 오목부들(132)이 폴리머층(130)의 표면에 잔류하거나, 혹은 시간이 경과하면서 폴리머층(130) 자체의 복원력에 의해 폴리머층(130)의 표면이 실질적으로 평탄해질 수 있다.
한편, 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)의 사이에 형성된 도전성 접합층(300)은 진동 및 압력이 제거된 이후 고상으로 굳어지게 되고, 이에 따라 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)의 사이에는 고상의 도전성 접합층(300)이 형성된다. 실시예에 따라, 도전성 접합층(300)은 접속 패드들(212)을 구성하는 제1 금속 및 접속 단자들(120)을 구성하는 제2 금속이 혼합된 확산층으로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 초음파를 이용하여 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)의 사이에 마찰 에너지를 발생시키고, 이에 따라 상기 접속 패드들(212)과 접속 단자들(120)을 직접 접합하는 방식으로 반도체 칩(100)을 제1 기판(210) 상에 실장한다. 이러한 본 발명의 실시예에 의하면, ACF 등을 이용하지 않고도 반도체 칩(100)을 제1 기판(210) 상의 접속 패드들(212)에 안정적으로 연결할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 반도체 칩(100)의 표면에, 진동 장치(500)와의 밀착력을 높일 수 있는 연질의 비점착성 폴리머층(130)을 형성한다. 이에 의해, 파지력(holding power)이 우수한 돌기형 진동 장치(500)를 이용하여 접합 공정을 실시하면서도 반도체 칩(100)의 손상은 방지하고, 상기 진동 장치(500)의 파지력은 더욱 강화시킬 수 있다. 이에 따라, 동종 혹은 이종 금속 간 접합 공정을 안정적으로 실시함과 아울러, 양질의 접합층(300)을 형성할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 접속 단자들(120)과 접속 패드들(212) 사이의 직접 접합 구조를 통해 저저항 특성을 확보할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 전술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다. 또한, 특허 청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 반도체 칩 110: 베이스 기판
120: 접속 단자 130: 폴리머층
132: 오목부 200: 표시 패널
210: 제1 기판 212: 접속 패드
220: 제2 기판 300: 도전성 접합층
400: 지지대 500: 진동 장치
510: 진동 헤드 520: 돌기

Claims (17)

  1. 제1 금속을 포함하는 다수의 접속 패드들이 제공된 기판;
    상기 접속 패드들과 마주하도록 상기 기판의 일 영역 상에 제공된 반도체 칩; 및
    상기 접속 패드들을 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결하는 도전성 접합층;을 포함하며,
    상기 반도체 칩은,
    상기 기판과 마주하는 제1면과, 상기 제1면에 대향되는 제2면을 포함하는 베이스 기판;
    상기 제1면에 상기 접속 패드들 각각과 마주하도록 배치되며, 제2 금속을 포함하는 다수의 접속 단자들; 및
    상기 제2면에 제공된 비점착성 폴리머층;을 포함하고,
    상기 도전성 접합층은 서로 대응하는 접속 패드 및 접속 단자의 사이에 각각 개재되며 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 혼합된 확산층을 포함하는 전자장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머층은, 실리콘 밀봉제, 광경화성 수지, 폴리디메틸실록산 및 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함하는 전자장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머층은 상기 베이스 기판보다 유연한 절연체로 구성된 전자장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 포함한 표시 패널을 구비하는 전자장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폴리머층은 상기 표시 패널의 표시영역을 밀봉하는 밀봉제, 혹은 상기 표시 패널의 외곽에 배치되는 시일제를 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함하는 전자장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 박막 필름형 가요성 기판인 전자장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폴리머층은 상기 기판을 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함하는 전자장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머층은, 30㎛ 내지 40㎛ 범위의 두께를 가지는 전자장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동종 또는 이종의 금속인 전자장치.
  10. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 제1면 상에 위치된 다수의 접속 단자들; 및
    상기 베이스 기판의 상기 제1면과 대향되는 제2면 상에 위치되는 비점착성 폴리머층을 포함하는 반도체 칩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폴리머층은, 실리콘 밀봉제, 광경화성 수지, 폴리디메틸실록산 및 폴리우레탄 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 칩.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 폴리머층은, 30㎛ 내지 40㎛ 범위의 두께를 가지는 반도체 칩.
  13. 다수의 접속 패드들을 포함하는 기판을 마련하는 단계;
    서로 대향되는 일면에 각각 다수의 접속 단자들 및 비점착성 폴리머층을 구비하는 반도체 칩을 마련한 후, 상기 접속 패드들과 상기 접속 단자들이 마주하도록 상기 기판 상에 상기 반도체 칩을 정렬하는 단계;
    다수의 돌기들이 구비된 진동 장치를 상기 반도체 칩 상에 배치하는 단계;
    상기 돌기들이 상기 폴리머층 내부로 인입되도록 상기 진동 장치로 상기 반도체 칩을 가압하면서 소정의 주파수로 상기 반도체 칩을 진동시켜 상기 접속 패드들 및 상기 접속 단자들을 접합하는 단계; 및
    상기 진동 장치를 상기 반도체 칩으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 반도체 칩의 연결방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접속 패드들 및 상기 접속 단자들을 접합하는 단계는, 상기 접속 패드들과 상기 접속 단자들의 사이에, 상기 접속 패드들을 구성하는 제1 금속과 상기 접속 단자들을 구성하는 제2 금속이 혼합되어 내재된 도전성 접합층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 칩의 연결방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 동종 또는 이종의 금속인 반도체 칩의 연결방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 접속 패드들 및 상기 접속 단자들을 접합하는 단계에서, 상기 반도체 칩에 하중이 가해지는 방향과 직교하는 수평방향으로 상기 반도체 칩에 초음파 범위의 주파수를 가지는 진동을 인가하는 반도체 칩의 연결방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 폴리머층은 상기 돌기들의 높이보다 큰 두께를 가지는 반도체 칩의 연결방법.
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