KR20180105088A - System and methods for bonding semiconductor elements - Google Patents

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쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드
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Abstract

An ultrasonic bonding method of a semiconductor element comprises the following steps: (a) aligning each surface of a plurality of first conductive structures of a first semiconductor element to each surface of a plurality of second conductive structures of a second semiconductor element; (b) ultrasonically forming tack bonds between each of the first and second conductive structures; and (c) forming completed bonds between the first and second conductive structures.

Description

반도체 요소 접합 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHODS FOR BONDING SEMICONDUCTOR ELEMENTS}Technical Field [0001] The present invention relates to a system and method for bonding semiconductor elements,

본 출원은 2016년 5월 5일에 출원된 출원 제15/147,015호의 일부 계속 출원이고, 그 출원은 2015년 8월 10일에 출원된 출원 제14/822,164호의 분할 출원이며, 이 분할 출원은 2014년 10월 3일에 출원된 출원 제14/505,609호(현재 미국 특허 9,136,240)의 계속 출원이며, 이는 2013년 10월 8일에 출원된 가출원 제61/888,203호의 이익을 주장하며, 각 출원의 내용은 본원에 참조로 통합되어 있다.This application is a continuation-in-part of application Ser. No. 15 / 147,015, filed May 5, 2016, which is a divisional application of Application No. 14 / 822,164 filed on August 10, 2015, Filed October 3, 2008 (now U.S. Patent No. 9,136,240), which claims the benefit of Provisional Application No. 61 / 888,203, filed October 8, 2013, Are incorporated herein by reference.

본 발명은 반도체 패키지의 형성에 관한 것으로, 특히, 반도체 요소를 함께 접합하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the formation of semiconductor packages, and more particularly to improved systems and methods for bonding semiconductor elements together.

전통적인 반도체 패키징은 전형적으로 다이 부착 공정 및 와이어 접합 공정을 포함한다. 진보한 반도체 패키징 기술(예컨대, 플립 칩 접합, 열압축 접합 등)이 이 산업 분야에서 더 많은 매력을 얻고 있다. 예컨대, 열압축 접합시에, 열과 압력을 사용하여 반도체 요소 사이에 복수의 상호 연결부를 형성한다.Traditional semiconductor packaging typically involves a die attach process and a wire bonding process. Advanced semiconductor packaging technologies (e.g., flip chip bonding, thermocompression bonding, etc.) are becoming more attractive in this industry. For example, during thermal compression bonding, heat and pressure are used to form a plurality of interconnects between semiconductor elements.

진보한 패키징 기술은 점점 더 많이 이용되고 있지만, 예컨대, 어떤 진보한 패키징 기술의 상대적인 미숙함과 관련된 한계를 포함하여 이들 기술에 많은 한계가 있다. 그래서, 반도체 요소를 함께 접합하기 위한 개선된 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.Advanced packaging techniques are increasingly used, but there are a number of limitations to these techniques, including, for example, the limitations associated with the relative immaturity of any advanced packaging technology. Thus, it would be desirable to provide an improved system and method for bonding semiconductor elements together.

본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따르면, 반도체 요소를 초음파로 접합하는 반도체 요소 초음파 접합 방법이 제공된다. 이 방법은, (a) 제1 반도체 요소의 복수의 제1 도전성 구조체의 표면을 제2 반도체 요소의 복수의 제2 도전성 구조체의 각각의 표면에 정렬시키는 단계; (b) 상기 제1 도전성 구조체와 각각의 제2 도전성 구조체 사이에 임시 접합부를 초음파로 형성하는 단계; 및 (c) 상기 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체 사이에 완성된 접합부를 형성하는 단계를 포함한다.According to one exemplary embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor element ultrasonic bonding method for ultrasonically bonding semiconductor elements. The method includes the steps of: (a) aligning a surface of a plurality of first conductive structures of a first semiconductor element to respective surfaces of a plurality of second conductive structures of a second semiconductor element; (b) ultrasonically forming a temporary bonding portion between the first conductive structure and each second conductive structure; And (c) forming a completed junction between the first conductive structure and the second conductive structure.

본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따르면, 접합 시스템이 제공된다. 이 접합 시스템은 제1 반도체 요소를 지지하기 위한 지지 구조체를 포함하고, 제1 반도체 요소는 복수의 제1 도전성 구조체를 포함한다. 접합 시스템은 또한 복수의 제2 도전성 구조체를 포함하는 제2 반도체 요소를 지니고 있는 접합 도구를 포함하고, 이 접합 도구는, 제2 반도체 요소에 초음파 에너지를 가하여 상기 복수의 제2 도전성 구조체와 복수의 대응하는 제1 도전성 구조체 사이에 임시 접합부를 형성하기 위한 것이다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a bonding system is provided. The bonding system includes a support structure for supporting a first semiconductor element, wherein the first semiconductor element comprises a plurality of first conductive structures. The bonding system also includes a bonding tool having a second semiconductor element comprising a plurality of second conductive structures, wherein the bonding tool applies ultrasonic energy to the second semiconductor element to form a plurality of And to form a temporary joint between the corresponding first conductive structures.

본 발명은 첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 일반적인 관례에 따라, 도면의 다양한 요소들은 축척에 따라 있지 않다는 것을 강조해 둔다. 반대로, 다양한 요소의 치수는 명료성을 위해 임의로 확대 또는 축소되어 있다. 도면에는 다음과 같은 도가 포함되어 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is best understood from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It is emphasized that, according to common practice, the various elements of the drawing do not scale. Conversely, the dimensions of the various elements are arbitrarily enlarged or reduced for clarity. The figure includes the following figures.

도 1a-1c는 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 2b는 도 2a의 "도 2b" 부분에 대한 확대도이다.
도 2c는 초음파 접합 후의 도 2b의 도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 4b는 도 4a의 "도 4b" 부분에 대한 확대도이다.
도 4c는 초음파 접합 후의 도 4b의 도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 5b는 도 5a의 "도 5b" 부분에 대한 확대도이다.
도 5c는 초음파 접합 후의 도 5b의 도이다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 6b는 도 6a의 "도 6b" 부분에 대한 확대도이다.
도 6c는 도전성 구조체 사이의 접촉 후의 도 6a의 일부분을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따라 반도체 요소를 초음파로 접합하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8a-8e는 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 예시적인 실시 형태에 따라 반도체 요소를 초음파로 접합하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 10a-10e는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 다른 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따라 반도체 요소를 초음파로 접합하는 또 다른 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 12a-12d는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 또 다른 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따라 반도체 요소를 초음파로 접합하는 또 다른 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 14a-14d는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따라 상측 반도체 요소를 하측 반도체 요소에 접합하는 또 다른 구조와 방법을 도시하는 초음파 접합 기계의 일부분의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시 형태에 따라 반도체 요소를 초음파로 접합하는 또 다른 방법을 도시하는 흐름도이다.
1A-1C are block diagrams of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating a structure and method for bonding an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
2A is a block diagram of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating a structure and method for bonding an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2B is an enlarged view of the "FIG. 2B" portion of FIG. 2A.
Figure 2c is a view of Figure 2b after ultrasonic bonding;
3 is a block diagram of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating a structure and method for bonding an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
4A is a block diagram of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating a structure and method for bonding an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
Figure 4b is an enlarged view of the "Figure 4b" portion of Figure 4a.
Figure 4c is a view of Figure 4b after ultrasonic bonding.
5A is a block diagram of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating a structure and a method for bonding an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
5B is an enlarged view of the "FIG. 5B" portion of FIG. 5A.
Figure 5c is a view of Figure 5b after ultrasonic bonding;
6A is a block diagram of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating a structure and method for bonding an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6B is an enlarged view of the "FIG. 6B" portion of FIG. 6A.
Figure 6c shows a portion of Figure 6a after contact between the conductive structures.
7 is a flow chart illustrating a method of ultrasonically bonding semiconductor elements in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
8A-8E are block diagrams of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating a structure and method for bonding an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a flow chart illustrating a method of ultrasonically bonding semiconductor elements in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
10A-10E are block diagrams of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating another structure and method for bonding an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
11 is a flow chart illustrating yet another method of ultrasonically bonding semiconductor elements in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
12A-12D are block diagrams of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating yet another structure and method for joining an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
Figure 13 is a flow diagram illustrating yet another method of ultrasonically bonding semiconductor elements in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
14A-14D are block diagrams of a portion of an ultrasonic bonding machine illustrating yet another structure and method of joining an upper semiconductor element to a lower semiconductor element in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.
15 is a flow chart illustrating yet another method of ultrasonically bonding semiconductor elements in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.

여기서 사용되는 바와 같은 "반도체 요소(semiconductor element)"는 반도체 칩 또는 다이를 포함하는(또는 나중 단계에서 반도체 칩 또는 다이를 포함하도록 구성된) 어떤 구조체라도 말하는 것이다. 예시적인 반도체 요소는, 그 중에서도, 베어(bare) 반도체 다이, 기판 상의 반도체 다이(예컨대, 리드프레임, PCB, 캐리어 등), 패키징된 반도체 장치, 플립 칩 반도체 장치, 기판에 내장된 다이, 반도체 다이의 적층체를 포함한다. 또한, 반도체 요소는 반도체 패키지에 접합되거나 아니면 포함되도록 구성된 요소(적층형 다이 구성으로 접합될 스페이서, 기판 등)를 포함할 수 있다."Semiconductor element, " as used herein, refers to any structure that includes a semiconductor chip or die (or that is configured to include a semiconductor chip or die at a later stage). Exemplary semiconductor elements include, among others, a bare semiconductor die, a semiconductor die (e.g., leadframe, PCB, carrier, etc.) on a substrate, a packaged semiconductor device, a flip chip semiconductor device, . In addition, the semiconductor element may include elements (such as spacers, substrates, etc.) to be bonded to or otherwise included in a semiconductor package.

본 발명의 어떤 예시적인 실시 형태에 따르면, 패키지 온 패키지(즉, PoP; package on package)와 같은 반도체 장치를 조립하기 위한 독창적인 기술(및 구조)이 제공된다. 예컨대, 복수의 반도체 요소(패키지일 수 있음)가 적층형 구성으로 배치될 수 있다. 각 요소는 바람직하게는 초음파로 함께 접합되는 알루미늄(또는 알루미늄 합금, 또는 부분적으로 알루미늄)을 포함한다. 이러한 기술은, 예컨대, 다른 상호 연결 기술(예컨대, 땜납 기반 PoP 기술)과 비교하여 감소된 밀도; 다른 상호 연결 기술과는 달리 땜납 질량 리플로우가 이용되지 않는다는 점; 및 어떤 용례에서는 알루미늄-알루미늄 상호 연결의 사용을 통해 실온 초음파 접합이 가능하다는 점을 포함한 어떤 이점을 가지고 있다.According to certain exemplary embodiments of the present invention, an inventive technique (and structure) for assembling a semiconductor device, such as a package on package (PoP), is provided. For example, a plurality of semiconductor elements (which may be packages) may be arranged in a stacked configuration. Each element preferably comprises aluminum (or aluminum alloy, or partially aluminum) bonded together ultrasonically. Such techniques include, for example, reduced density compared to other interconnect technologies (e.g., solder-based PoP technology); Unlike other interconnect technologies, solder mass reflow is not used; And some applications have some advantages, including the possibility of room temperature ultrasonic bonding through the use of aluminum-aluminum interconnects.

도 1a는 접합 도구(124) 및 지지 구조체(150)를 포함하는 초음파 접합 기계(100)의 일부분을 도시한다. 통상의 기술자라면 아는 바와 같이, 열압축 접합 기계(예컨대, 기계(100), 또는 여기서 설명되는 다른 기계 실시 형태 중 임의의 것)는 많은 요소(단순성을 위해 여기서 도면에는 도시되어 있지 않음)를 포함할 수 있다. 예시적인 요소는, 다른 요소들 중에서도 예컨대, 추가 반도체 요소와 접합될 입력 작업물을 제공하기 위한 입력 요소; 이제 추가 반도체 요소를 포함하는 처리된 작업물을 수용하기 위한 출력 요소; 작업물을 이동시키기 위한 전달 요소; 작업물의 촬상 및 정렬을 위한 촬상 시스템; 접합 도구를 지니고 있는 접합 헤드 어셈블리; 접합 헤드 어셈블리를 움직이기 위한 운동 시스템; 및 기계를 작동시키기 위한 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터 시스템을 포함한다.1A shows a portion of an ultrasonic bonding machine 100 that includes a bonding tool 124 and a support structure 150. Fig. As is known to one of ordinary skill in the art, a thermal compression bonding machine (e.g., machine 100, or any of the other machine embodiments described herein) includes many elements (not shown here for the sake of simplicity) can do. Exemplary elements include, among other elements, an input element for providing an input work to be joined, for example, with additional semiconductor elements; An output element for receiving a processed workpiece comprising an additional semiconductor element; A transfer element for moving the workpiece; An imaging system for imaging and aligning a workpiece; A bonding head assembly having a bonding tool; A motion system for moving the joint head assembly; And a computer system including software for operating the machine.

다시 도 1a를 참조하면, 상측 반도체 요소(108)가 접합 도구(124)의 유지부(110)에 의해 유지된다(예컨대, 유지부(110)의 유지 표면에 형성되어 있는 진공 포트를 통해 주어지는 진공에 의해). 상측 반도체 요소(108)는 그의 하측 표면에서 상측 반도체 구조체(112a, 112b)를 포함한다. 하측 반도체 요소(160)는 기판(104)에 접합되는(또는 기판에 의해 지지되는) 반도체 다이(102)를 포함한다. 하측 도전성 구조체(106a, 106b)가 하측 반도체 다이(102)의 상측 표면에 제공되어 있다. 기판(104)은 지지 구조체(150)(예컨대, 기계(100)의 열 블록, 기계(100)의 앤빌(anvil), 또는 다른 원하는 지지 구조체)에 의해 지지 된다. 도 1a에 나타나 있는 구성(접합 준비)에서, 상측 도전성 구조체(112a, 112b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(106a, 106b)와 정렬된다. 반도체 요소(108)는 접합 도구(124)의 운동(도 1a에서 화살표(126)로 나타나 있는 바와 같은)을 통해 하방으로 이동된다. 도 1b는, 이 이동 후에 일어나는 각각의 도전성 구조체(106a, 112a; 106b, 112b) 사이의 접촉을 도시한다. 초음파 트랜스듀서(도시되어 있지 않지만, 도면에서 "USG"(초음파 발생기)로 표시되어 있음)를 사용하여 초음파 에너지(114)가 접합 도구(124)를 통해 상측 반도체 요소(108) 및 상측 도전성 구조체(112a, 112b)에 가해진다. 예컨대, 접합 도구(124)를 지니고 있는 초음파 트랜스듀서가 기계(100)의 접합 헤드 어셈블리에 보유될 수 있다.1A, the upper semiconductor element 108 is held by a holding portion 110 of the bonding tool 124 (e.g., a vacuum applied through a vacuum port formed on the holding surface of the holding portion 110) ). The upper semiconductor element 108 includes upper semiconductor structures 112a and 112b at its lower surface. The lower semiconductor element 160 includes a semiconductor die 102 that is bonded to (or supported by) a substrate 104. And the lower conductive structures 106a and 106b are provided on the upper surface of the lower semiconductor die 102. [ The substrate 104 is supported by a support structure 150 (e.g., a thermal block of the machine 100, an anvil of the machine 100, or other desired support structure). In the configuration shown in Fig. 1A (preparation for bonding), each of the upper conductive structures 112a and 112b is aligned with each of the lower conductive structures 106a and 106b facing each other. The semiconductor element 108 is moved downwardly through the motion of the bonding tool 124 (as indicated by arrow 126 in FIG. 1A). Figure IB shows the contact between each conductive structure 106a, 112a; 106b, 112b that occurs after this movement. Ultrasonic energy 114 is transmitted through the bonding tool 124 to the upper semiconductor element 108 and the upper conductive structure (not shown) using an ultrasonic transducer (not shown, but denoted "USG " 112a, 112b. For example, an ultrasonic transducer having a bonding tool 124 may be retained in the bonding head assembly of the machine 100.

초음파 접합 동안에, 하측 도전성 구조체(106a, 106b)는 지지 구조체(150)에 의한 하측 반도체 요소(160)의 지지를 통해 상대적으로 움직이지 않게 유지될 수 있다(예컨대, 지지 구조체(150)의 지지 표면은 접합 동안에 기판(104)을 지지 구조체(150)에 고정하기 위해 하나 이상의 진공 포트를 포함할 수 있음). 초음파 에너지(114)(선택적인 접합력 및/또는 열과 함께)가 도전성 구조체의 부분적인 변형을 일으킬 수 있다. 예컨대, 도 1c에서 도전성 구조체(106a, 106b; 112a, 112b)는 부분적으로 변형된 상태로 도시되어 있다. 도 1c에서 초음파 접합부가 각 쌍의 도전성 구조체 사이에 형성되어 있다. 예컨대, 변형된 도전성 구조체(112a'/106a') 사이에 초음파 접합부(128a)가 형성되어 있고, 또한 변형된 도전성 구조체(112b'/106b') 사이에는 초음파 접합부(128b)가 형성되어 있다. 도전성 구조체(106a, 106b; 112a, 112b)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있고 또는 그의 접합 표면 등에서 알루미늄을 함유할 수 있다.During ultrasonic bonding, the lower conductive structures 106a, 106b may remain relatively stationary through the support of the lower semiconductor element 160 by the support structure 150 (e.g., the support surface 150 of the support structure 150) May include one or more vacuum ports to secure substrate 104 to support structure 150 during bonding). Ultrasonic energy 114 (with optional bonding force and / or heat) can cause partial deformation of the conductive structure. For example, in FIG. 1C, the conductive structures 106a, 106b (112a, 112b) are shown partially strained. In Fig. 1C, an ultrasonic bonding portion is formed between each pair of conductive structures. For example, an ultrasonic bonding portion 128a is formed between the deformed conductive structures 112a '/ 106a' and an ultrasonic bonding portion 128b is formed between the deformed conductive structures 112b '/ 106b'. The conductive structures 106a, 106b (112a, 112b) may be formed of aluminum or an aluminum alloy, or may contain aluminum at the junction surface or the like.

각 쌍의 도전성 요소(106a, 112a; 106b, 112b)는 실온에서 함께 접합될 수 있다(접합 공정 동안에 열 추가됨 없이). 선택적으로, 추가적인 열이 예컨대 (1) 접합 공정 동안에 접합 도구(124)를 통해 상측 반도체 요소(108)에 가해져 상측 도전성 요소(112a, 112b)를 가열할 수 있고/있거나 (2) 접합 공정 동안에 지지 구조체(150)(예컨대, 열 블록(150))를 통해 하측 반도체 요소(160)에 가해져 하측 도전성 구조체(106a, 106b)를 가열할 수 있다. 이러한 선택적인 가열(예컨대, 접합 도구 및/또는 지지 구조체 등을 통한)은 여기서 도시되고 설명되는 본 발명의 실시 형태들 중의 어떤 것에도 적용될 수 있다.Each pair of conductive elements 106a, 112a; 106b, 112b may be joined together at room temperature (without the addition of heat during the bonding process). Alternatively, additional heat may be applied to the upper semiconductor element 108 through the bonding tool 124 during the bonding process to heat the upper conductive elements 112a, 112b and / or (2) May be applied to the lower semiconductor element 160 through the structure 150 (e.g., thermal block 150) to heat the lower conductive structures 106a, 106b. Such selective heating (e.g., via a bonding tool and / or support structure, etc.) may be applied to any of the embodiments of the present invention illustrated and described herein.

도 1a-1c에 도시되어 있는 반도체 요소(160, 108)는 함께 접합되도록 구성된 많은 반도체 요소 중 어떤 것이라도 될 수 있다. 매우 특정한 한 예로(여기서 도시되고 설명되는 다른 실시 형태에도 적용될 수 있음), 반도체 요소(160)는 프로세서(예컨대, APU(application processor unit)으로도 알려져 있는 이동 전화 프로세서)이고, 반도체 요소(108)는 도 1a-1c에 나타나 있는 바와 같이 그 프로세서에 접합되도록 구성된 메모리 장치일 수 있다.The semiconductor elements 160, 108 shown in Figs. 1A-1C may be any of a number of semiconductor elements configured to be joined together. The semiconductor element 160 is a processor (e.g., a mobile phone processor, also known as an APU (application processor unit)), a semiconductor element 108, May be a memory device configured to be coupled to the processor as shown in Figs. 1A-1C.

도 1a-1c에 나타나 있는 도전성 구조체(즉, 112a, 112b, 106a, 106b)는 일반적인 구조체로서 도시되어 있다. 이들 구조체는, 특히, 도전성 필라(pillar) 스터드 범프(stud bump)(예컨대, 스터드 범핑 기계를 사용하여 형성됨), 전기 도금된 도전성 구조체, 스퍼터링된 도전성 구조체, 와이어부, 접합 패드, 접촉 패드와 같은 많은 다른 형태를 취할 수 있다. 여기서 제공되어 있는 다양한 다른 도면은 그러한 구조체의 특정한 예를 도시한다. 본 발명의 어떤 실시 형태에 따르면, 도전성 구조체는 다른 도전성 구조체에 접합되는 접촉 영역(즉, 접합 표면)에서 알루미늄을 포함한다. 이러한 실시 형태에서, 도전성 구조체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금(예컨대, 구리로 합금된 알루미늄, 규소와 구리로 합금된 알루미늄 등)으로 형성될 수 있다. 다른 예로, 도전성 구조체는 알루미늄 외의 베이스 도전성 재료(예컨대, 구리)를 포함할 수 있고 접촉 영역에서는 알루미늄(또는 알루미늄 합금)을 갖는다. 본 출원 전체에 걸쳐, 도전성 구조체를 "알루미늄(aluminum)"이라고 하는 경우, 그 도전성 구조체는 알루미늄, 알루미늄 합금일 수 있고, 또는 그러한 도전성 구조체의 접촉 영역에서 알루미늄(또는 알루미늄 합금)을 포함할 수 있다.The conductive structures (i.e., 112a, 112b, 106a, 106b) shown in Figs. 1A-1C are shown as a general structure. These structures can be used in particular as conductive pillar stud bumps (formed using a stud bumping machine, for example), electroplated conductive structures, sputtered conductive structures, wire portions, bond pads, contact pads It can take many different forms. The various other drawings provided herein illustrate specific examples of such structures. According to some embodiments of the present invention, the conductive structure comprises aluminum at the contact region (i.e., the junction surface) that is bonded to another conductive structure. In such an embodiment, the conductive structure may be formed of aluminum or an aluminum alloy (e.g., aluminum alloyed with copper, aluminum alloyed with silicon and copper, etc.). As another example, the conductive structure may include a base conductive material (e.g., copper) other than aluminum, and aluminum (or aluminum alloy) in the contact area. Throughout this application, when the conductive structure is referred to as "aluminum ", the conductive structure may be aluminum, aluminum alloy, or may comprise aluminum (or aluminum alloy) in the contact area of such conductive structure .

도 2a는 접합 도구(224) 및 지지 구조체(250)를 포함하는 초음파 접합 기계(200)의 일부분을 도시한다. 상측 반도체 요소(208)는 접합 도구(224)의 유지부(210)에 의해 유지되고(예컨대, 진공으로), 하측 표면에 제공되어 있는 상측 도전성 구조체(222a, 222b)(즉, 도전성 알루미늄 패드(222a, 222b))를 포함한다. 하측 반도체 요소(260)는 기판(204)에 접합되는(또는 그 기판에 의해 지지되는) 반도체 다이(202)를 포함한다. 하측 도전성 구조체(206a, 206b)가 하측 반도체 다이(202)의 상측 표면에 제공되어 있다. 그리고 기판(204)은 지지 구조체(250)에 의해 지지된다. 도 2a에 나타나 있는 구성에서, 상측 도전성 구조체(222a, 222b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(206a, 206b)와 정렬된다(또한 초음파로 접합되도록 구성되어 있음). 하측 도전성 구조체(206a)는 하측 반도체 다이(202)의 상측 표면에 제공되어 있는 구리(Cu) 필라(230), 및 Cu 필라(230)의 상측 표면에 있는 상측 알루미늄 접촉 구조체(216)를 포함한다. 상측 알루미늄 접촉 구조체(216)는 예컨대 하측 구리 필라(230)의 상측 표면에 전기 도금되거나 스퍼터링될 수 있다. 도 2b는 도 2a의 "B" 부분의 확대도이고, 상측 도전성 요소(222a)와 접촉하는 하측 도전성 구조체(206a)의 정상부를 도시한다.2A shows a portion of an ultrasonic bonding machine 200 that includes a bonding tool 224 and a support structure 250. Fig. The upper semiconductor element 208 is held (e.g., in vacuum) by the holding portion 210 of the bonding tool 224 and is electrically connected to the upper conductive structures 222a and 222b 222a, 222b). The lower semiconductor element 260 includes a semiconductor die 202 that is bonded to (or supported by) the substrate 204. The lower conductive structures 206a and 206b are provided on the upper surface of the lower semiconductor die 202. And the substrate 204 is supported by the support structure 250. In the configuration shown in FIG. 2A, each of the upper conductive structures 222a and 222b is aligned (also configured to be ultrasonically joined) with each of the lower conductive structures 206a and 206b facing each other. The lower conductive structure 206a includes a copper (Cu) pillar 230 provided on the upper surface of the lower semiconductor die 202 and an upper aluminum contact structure 216 on the upper surface of the Cu pillar 230 . The upper aluminum contact structure 216 may be electroplated or sputtered on the upper surface of the lower copper pillar 230, for example. FIG. 2B is an enlarged view of the "B" portion of FIG. 2A, showing the top portion of the lower conductive structure 206a in contact with the upper conductive element 222a.

초음파 트랜스듀서(도시되지 않음)를 사용하여 초음파 에너지가 접합 도구(224)를 통해 상측 반도체 요소(208)에 가해진다. 초음파 에너지는 도 2c에 도시되어 있는 바와 같이 도전성 구조체의 부분적인 변형을 일으킬 수 있다. 즉, 변형된 상측 도전성 구조체(222a')와 변형된 접촉 구조체(216') 사이에 초음파 접합부(228)가 형성된다(도 2c에 도시되어 있는 바와 같이).Ultrasonic energy is applied to the upper semiconductor element 208 through the bonding tool 224 using an ultrasonic transducer (not shown). The ultrasonic energy can cause partial deformation of the conductive structure as shown in Fig. 2C. That is, an ultrasonic bonding portion 228 is formed between the deformed upper conductive structure 222a 'and the deformed contact structure 216' (as shown in FIG. 2c).

통상의 기술자라면 아는 바와 같이, Cu 필라(230)(전기 도금된 또는 스퍼터링된 알루미늄 접촉 구조체/부분(216)을 포함함)는 알루미늄을 포함하는 도전성 구조체의 일 예일 뿐이다. 도 2a는 다른 예시적인 도전성 구조체(206b)를 도시한다. 하측 도전성 구조체(206b)는, (와이어 접합 공정을 사용하여 접합될 수 있는) 알루미늄 와이어의 일부분, 알루미늄 필라 등과 같은 알루미늄 구조체(또는 알루미늄 합금 구조체)이다.As is known to one of ordinary skill in the art, the Cu pillar 230 (including the electroplated or sputtered aluminum contact structure / portion 216) is only one example of a conductive structure comprising aluminum. 2A illustrates another exemplary conductive structure 206b. The lower conductive structure 206b is an aluminum structure (or aluminum alloy structure) such as a piece of aluminum wire (which may be bonded using a wire bonding process), aluminum pillar, or the like.

도 3은 접합 도구(324) 및 지지 구조체(350)를 포함하는 초음파 접합 기계(300)의 일부분을 도시한다. 상측 반도체 요소(308)는 접합 도구(324)의 유지부(310)에 의해 유지되고(예컨대, 진공으로), 상측 도전성 구조체(322a, 322b)(즉, 도전성 알루미늄 패드(322a, 322b))를 포함한다. 도 3은 패키징된 반도체 장치(360)(즉, 하측 반도체 요소(360))를 상측 반도체 요소(308)에 접합하는 것을 도시한다. 하측 반도체 요소(360)는 기판(304)에 접합되는(또는 아니면 그 기판에 의해 지지되는) 반도체 다이(302)를 포함한다. 하측 도전성 구조체(306a, 306b)가 기판(304)의 상측 표면에 제공되어 있다. 그리고 기판(304)은 지지 구조체(350)에 의해 지지된다. 와이어 루프(320a, 320b)가 반도체 다이(302)와 기판(304) 사이에 접합되어 있다(도 3에는 도시되어 있지 않지만, 다이(302)는 와이어 루프 상호 연결과는 반대로 또는 그에 추가로 기판(304)에 접합되는 플립 칩일 수 있음). 코팅/캡슐(334)(예컨대, 에폭시 몰딩 화합물)이 다이(302)와 와이어 루프(320a, 320b) 위에 가해져 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 하측 도전성 구조체(306a, 306b)의 상측 부분은 코팅/캡슐(334) 위쪽에서 노출되어 상측 반도체 요소(308)와의 전기적 연결을 가능하게 한다.Figure 3 shows a portion of an ultrasonic bonding machine 300 that includes a bonding tool 324 and a support structure 350. The upper semiconductor element 308 is held (e.g., in vacuum) by the holding portion 310 of the bonding tool 324 and the upper conductive structures 322a and 322b (i.e., the conductive aluminum pads 322a and 322b) . 3 illustrates bonding the packaged semiconductor device 360 (i.e., the lower semiconductor element 360) to the upper semiconductor element 308. As shown in FIG. The lower semiconductor element 360 includes a semiconductor die 302 that is bonded to (or otherwise supported by) the substrate 304. And the lower conductive structures 306a and 306b are provided on the upper surface of the substrate 304. [ And the substrate 304 is supported by the support structure 350. Wire loops 320a and 320b are bonded between the semiconductor die 302 and the substrate 304 (although not shown in FIG. 3, the die 302 may be mounted on the substrate 304 in opposition to, or in addition to, 304). ≪ / RTI > A coating / capsule 334 (e.g., an epoxy molding compound) is applied over die 302 and wire loops 320a and 320b. As shown, the upper portions of the lower conductive structures 306a, 306b are exposed above the coating / capsule 334 to enable electrical connection with the upper semiconductor element 308. [

도 3에 나타나 있는 구성에서, 상측 도전성 구조체(322a, 322b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(306a, 306b)와 정렬된다(또한 초음파로 접합되도록 구성되어 있음). 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 하측 도전성 구조체(306a, 306b) 각각은 기판(304)의 상측 표면에 있는 각각의 Cu 필라(330a, 330b), 및 Cu 필라(330a, 330b)의 상측 표면에 있는 각각의 상측 알루미늄 접촉 구조체(316a, 316b)를 포함한다. 상측 알루미늄 접촉 구조체(316a, 316b)는 Cu 필라(330a, 330b)의 각 상측 표면에 전기 도금되거나 스퍼터링될 수 있다. 나타나 있는 바와 같이, 반도체 요소(308)는 접합 도구(324)의 운동(도 3에서 화살표로 나타나 있는 바와 같은)을 통해 하방으로 이동된 상태이고, 그래서 도 3은 도전성 구조체(306a, 322a; 306b, 322b) 사이의 접촉을 도시한다. 초음파 트랜스듀서를 사용하여 초음파 에너지(선택적인 열 및/또는 결합력과 함께)가 (예컨대, 접합 도구(324)를 통해) 상측 반도체 요소(308)에 가해져, 알루미늄 도전성 구조체(322a, 322b)와 각각의 알루미늄 접촉 구조체(316a, 316b) 사이에 초음파 접합부를 형성하게 된다.In the configuration shown in Fig. 3, each of the upper conductive structures 322a and 322b is aligned (also configured to be ultrasonically joined) with each of the lower conductive structures 306a and 306b facing each other. 3, each of the lower conductive structures 306a and 306b is formed on the upper surface of each of the Cu pillars 330a and 330b and the Cu pillars 330a and 330b on the upper surface of the substrate 304, And includes respective upper side aluminum contact structures 316a and 316b. The upper aluminum contact structures 316a and 316b may be electroplated or sputtered onto each upper surface of the Cu pillars 330a and 330b. As shown, the semiconductor element 308 has been moved downwardly through the motion of the bonding tool 324 (as indicated by the arrows in Figure 3), so that Figure 3 shows the conductive structures 306a, 322a, 306b , 322b. Ultrasonic energy (with optional heat and / or bonding forces) may be applied to the upper semiconductor element 308 (e.g., via the bonding tool 324) using an ultrasonic transducer so that the aluminum conductive structures 322a, 322b and And the aluminum contact structures 316a and 316b of the ultrasonic bonding structure.

도 4a는 접합 도구(424) 및 지지 구조체(450)를 포함하는 초음파 접합 기계(400)의 일부분을 도시한다. 상측 반도체 요소(408)는 접합 도구(424)의 유지부(410)에 의해 유지되고(예컨대, 진공으로), 하측 표면에서 상측 도전성 구조체(412a, 412b)(즉, 스퍼터링된 알루미늄 범프, 알루미늄 스터드 범프 등)를 포함한다. 하측 반도체 요소(460)는 지지 구조체(404)(예컨대, FR4 지지 구조체)에 접합되는(또는 아니면 그에 의해 지지되는) 반도체 다이(402)를 포함한다. 하측 도전성 구조체(406a, 406b)(즉, 스퍼터링된 알루미늄 범프, 알루미늄 스터드 범프 등)가 하측 반도체 다이(402)의 상측 표면에 제공되어 있다. 그리고 기판(404)은 지지 구조체(450)에 의해 지지된다. 도 4a에 나타나 있는 구성에서, 상측 도전성 구조체(412a, 412b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(406a, 406b)와 정렬된다(또한 초음파로 접합되도록 구성되어 있음). 구조체(412a, 406b)(초음파 접합 전)의 상세가 도 4b에 나타나 있다. 다시 도 4a를 참조하면, 반도체 요소(408)는 접합 도구(424)의 운동(도 4a에서 화살표로 나타나 있는 바와 같은)을 통해 하방으로 이동된 상태이고, 그래서 도전성 구조체(406a, 412a; 406b, 412b) 사이의 접촉이 나타나 있다. 초음파 트랜스듀서를 사용하여 초음파 에너지(414)(선택적인 열 및/또는 결합력과 함께)가 (예컨대, 접합 도구(424)를 통해) 상측 반도체 요소(408)에 가해져, 변형된 상측 알루미늄 도전성 구조체와 각각의 변형된 하측 알루미늄 접촉 구조체 사이에 초음파 접합부(428a, 428b)를 형성하게 된다(예컨대, 도 4c에 도시되어 있는 바와 같은, 변형된 구조체(412a')와 변형된 구조체(406a') 사이에 형성된 완성된 초음파 접합부(428a') 참조).4A shows a portion of an ultrasonic bonding machine 400 that includes a bonding tool 424 and a support structure 450. The upper semiconductor element 408 is held (e.g., in vacuum) by a retaining portion 410 of the bonding tool 424 and secured to the upper conductive structures 412a and 412b (i.e., sputtered aluminum bumps, Bumps, etc.). The lower semiconductor element 460 includes a semiconductor die 402 that is bonded (or otherwise supported) to a support structure 404 (e.g., FR4 support structure). The lower conductive structures 406a and 406b (i.e., sputtered aluminum bumps, aluminum stud bumps, etc.) are provided on the upper surface of the lower semiconductor die 402. And the substrate 404 is supported by the support structure 450. In the configuration shown in FIG. 4A, each of the upper conductive structures 412a and 412b is aligned (also configured to be ultrasonically joined) with each of the lower conductive structures 406a and 406b facing each other. Details of the structures 412a and 406b (before ultrasonic bonding) are shown in Fig. 4B. 4A, the semiconductor element 408 is moved downwardly through the motion of the bonding tool 424 (as indicated by the arrows in FIG. 4A) so that the conductive structures 406a, 412a, 406b, 412b. Ultrasonic energy 414 (along with optional heat and / or bonding forces) may be applied to the upper semiconductor element 408 (e.g., via the bonding tool 424) using an ultrasonic transducer, (E.g., as shown in FIG. 4C) between the deformed structure 412a 'and the deformed structure 406a', as shown in FIG. 4c, between the respective deformed lower aluminum contact structures 428a and 428b Formed ultrasound junction 428a ').

도 5a는 접합 도구(524) 및 지지 구조체(550)를 포함하는 초음파 접합 기계(500)의 일부분을 도시한다. 상측 반도체 요소(508)는 접합 도구(524)의 유지부(510)에 의해 유지되고(예컨대, 진공으로), 상측 도전성 구조체(522a, 522b)(즉, 도전성 알루미늄 패드(522a, 522b))를 포함한다. 하측 반도체 요소(560)는 기판(504)(예컨대, FR4 지지 구조체)에 접합되는(또는 아니면 그에 의해 지지되는) 반도체 다이(502)를 포함한다. 하측 도전성 구조체(506a, 506b)(즉, 스퍼터링된 알루미늄 범프, 알루미늄 스터드 범프 등)가 하측 반도체 다이(502)의 상측 표면에 제공되어 있다. 그리고 기판(504)은 지지 구조체(550)에 의해 지지된다. 도 5a에 나타나 있는 구성에서, 상측 도전성 구조체(522a, 522b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(506a, 506b)와 정렬된다(또한 초음파로 접합되도록 구성되어 있음). 구조체(522a, 506b)(초음파 접합 전)의 상세가 도 5b에 나타나 있다. 나타나 있는 바와 같이, 반도체 요소(508)는 접합 도구(524)의 운동(도 5a에서 화살표로 나타나 있는 바와 같은)을 통해 하방으로 이동된 상태이고, 그래서 도 5a는 도전성 구조체(506a, 522a) 사이의 접촉을 도시한다. 초음파 트랜스듀서를 사용하여 초음파 에너지(선택적인 열 및/또는 결합력과 함께)가 (예컨대, 접합 도구(424)를 통해) 상측 반도체 요소(508)에 가해져, 변형된 상측 알루미늄 도전성 구조체와 각각의 변형된 하측 알루미늄 접촉 구조체 사이에 초음파 접합부(528a, 528b)를 형성하게 된다(예컨대, 도 5c에 도시되어 있는 바와 같은, 변형된 구조체(522a')와 변형된 구조체(506a') 사이에 형성된 완성된 초음파 접합부(528a') 참조).5A shows a portion of an ultrasonic bonding machine 500 that includes a bonding tool 524 and a support structure 550. The upper semiconductor element 508 is held (e.g., in vacuum) by the holding portion 510 of the bonding tool 524 and the upper conductive structures 522a and 522b (i.e., the conductive aluminum pads 522a and 522b) . The lower semiconductor element 560 includes a semiconductor die 502 that is bonded (or otherwise supported) to a substrate 504 (e.g., an FR4 support structure). The lower conductive structures 506a and 506b (i.e., sputtered aluminum bumps, aluminum stud bumps, etc.) are provided on the upper surface of the lower semiconductor die 502. And the substrate 504 is supported by the support structure 550. In the configuration shown in Fig. 5A, each of the upper conductive structures 522a and 522b is aligned (also configured to be ultrasonically joined) with each of the lower conductive structures 506a and 506b facing each other. Details of the structures 522a and 506b (before ultrasonic bonding) are shown in Fig. 5B. As shown, the semiconductor element 508 has been moved downwardly through the motion of the bonding tool 524 (as indicated by the arrows in FIG. 5A), so that FIG. 5A shows a state in which the conductive structures 506a and 522a Lt; / RTI > Ultrasonic energy (along with optional heat and / or bonding forces) may be applied to the upper semiconductor element 508 (e.g., via the bonding tool 424) using an ultrasonic transducer so that the deformed upper aluminum conductive structure and each deformation 528b between the deformed structure 522a 'and the deformed structure 506a', as shown in Figure 5c) Ultrasonic bonding portion 528a ').

도 6a는 접합 도구(624) 및 지지 구조체(650)를 포함하는 초음파 접합 기계(600)를 도시한다. 도 6에서, 복수의 반도체 요소는 본 발명의 교시에 따라, 적층형 구성으로 함께 접합되었다. 구체적으로, 반도체 요소(660a)는 기판(604a)에 접합되는(또는 아니면 그에 의해 지지되는) 반도체 다이(602a)를 포함하고, 도전성 구조체(606a, 606b)(즉, 예컨대 스퍼터링된 알루미늄 범프, 알루미늄 스터드 범프 등)가 반도체 다이(602a)의 상측 표면에 제공되어 있다. 반도체 요소(660a)는 지지 구조체(650)에 의해 지지된다.6A illustrates an ultrasonic bonding machine 600 that includes a bonding tool 624 and a support structure 650. In Fig. 6, a plurality of semiconductor elements are bonded together in a stacked configuration according to the teachings of the present invention. In particular, the semiconductor element 660a includes a semiconductor die 602a bonded (or otherwise supported) to a substrate 604a and includes conductive structures 606a and 606b (e.g., sputtered aluminum bumps, aluminum Stud bump or the like) is provided on the upper surface of the semiconductor die 602a. Semiconductor element 660a is supported by support structure 650.

다른 반도체 요소(660b)(기판(604b)에 접합되거나 또는 아니면 그에 의해 지지되는 대응하는 반도체 다이(602b), 및 기판(604b) 상에 있는 도전성 구조체(612a, 612b)를 포함하는)가 미리 반도체 요소(660a)에 접합되었다. 보다 구체적으로, 접합 도구(624)는 미리 요소(660b)를 요소(660a)에 접합하여(예컨대, 초음파로 접합함), 각 쌍의 알루미늄 도전성 구조체(612a, 606a; 612b, 606b) 사이에 초음파 접합부(628a, 628b)가 형성되었다. 요소(660b)는 또한, 아래에서 설명하는 단계에서 요소(660c)의 도전성 구조체에 접합된 도전성 구조체(606a', 606b')를 포함한다. 도 6b는 변형된 도전성 구조체(612a, 606a)를 포함하는 초음파 접합부(628a)의 상세도를 도시한다.Other semiconductor elements 660b (including the corresponding semiconductor die 602b bonded to or otherwise supported by the substrate 604b and conductive structures 612a and 612b on the substrate 604b) Element 660a. More specifically, the bonding tool 624 may be formed by bonding an element 660b to an element 660a in advance (e.g., by ultrasonic bonding) and ultrasonic waves between the pairs of aluminum conductive structures 612a, 606a; 612b, 606b The junctions 628a and 628b are formed. Element 660b also includes conductive structures 606a ', 606b' bonded to the conductive structure of element 660c in the steps described below. 6B shows a detailed view of the ultrasonic bonding portion 628a including the deformed conductive structures 612a and 606a.

마찬가지로, 다른 반도체 요소(660c)(기판(604c)에 접합되거나 또는 아니면 그에 의해 지지되는 대응하는 반도체 다이(602c), 및 기판(604c) 상에 있는 도전성 구조체(612a', 612b')를 포함하는)가 미리 반도체 요소(660b)에 접합되었다. 보다 구체적으로, 접합 도구(624)는 미리 요소(660c)를 요소(660b)에 접합하여(예컨대, 초음파로 접합함), 각 쌍의 알루미늄 도전성 구조체(612a', 606a'; 612b', 606b') 사이에 초음파 접합부(628a', 628b')가 형성되었다. 요소(660c)는 또한, 아래에서 설명하는 단계에서 요소(660d)의 도전성 구조체에 접합될 도전성 구조체(606a", 606b")를 포함한다.Similarly, other semiconductor elements 660c (corresponding semiconductor die 602c bonded to or otherwise supported by substrate 604c, and conductive structures 612a ', 612b' on substrate 604c) ) Was previously bonded to the semiconductor element 660b. More specifically, the bonding tool 624 is formed by joining the element 660c to the element 660b in advance (for example, by ultrasonic bonding) and bonding each pair of aluminum conductive structures 612a ', 606a', 612b ', 606b' The ultrasonic bonding portions 628a 'and 628b' are formed. Element 660c also includes a conductive structure 606a ", 606b "to be bonded to the conductive structure of element 660d in the steps described below.

도 6a에 나타나 있는 바와 같이, 상측 반도체 요소(660d)는 접합 도구(624)의 유지부(610)에 의해 유지되고(예컨대, 진공으로), 기판(604d)에 접합되는(또는 아니면 기판에 의해 지지되는) 반도체 다이(602d)를 포함한다. 기판(604d)의 하측 표면에는 도전성 구조체(612a", 612b")(즉, 스퍼터링된 알루미늄 범프, 알루미늄 스터드 범프 등)가 제공되어 있다. 도전성 구조체(612a", 612b")는 일반적으로 마주하는 각각의 도전성 구조체(606a", 606b")와 정렬된다(또한 초음파로 접합되도록 구성되어 있음). 반도체 요소(660d)는 접합 도구(624)의 운동(도 6a에서 화살표로 나타나 있는 바와 같은) 하방으로 이동된다. 이 하방 이동 후에, 각 쌍의 도전성 구조체(612a", 606a"; 612b", 606b") 사이에 접촉이 일어날 것이다(예컨대, 초음파 접합을 통한 변형전의 구조체(612a", 606a") 사이의 접촉을 나타내는 도 6c의 상세도 참조). 초음파 트랜스듀서(도시되지 않음)를 사용하여 초음파 에너지가 접합 도구(624)를 통해 상측 반도체 요소(604d)에 가해져, 각 쌍의 도전성 구조체(612a", 606a"; 612b", 606b") 사이에 초음파 접합부를 형성하게 된다.6A, the upper semiconductor element 660d is held (e.g., in vacuum) by a holding portion 610 of the bonding tool 624 and bonded to the substrate 604d Lt; / RTI > semiconductor die 602d. Conductive structures 612a "and 612b" (i.e., sputtered aluminum bumps, aluminum stud bumps, etc.) are provided on the lower surface of the substrate 604d. The conductive structures 612a ", 612b "are aligned (and are also configured to be ultrasonically bonded) to the generally facing respective conductive structures 606a ", 606b ". Semiconductor element 660d is moved downward (as indicated by the arrows in Figure 6a) of bonding tool 624. After this downward movement, contact will occur between each pair of conductive structures 612a ", 606a"; 612b ", 606b" (eg, contact between structures 612a ", 606a" before deformation via ultrasonic bonding) (See the detailed view of FIG. Ultrasonic energy is applied to the upper semiconductor element 604d through the bonding tool 624 using an ultrasonic transducer (not shown) to form a gap between each pair of conductive structures 612a ", 606a ", 612b ", 606b " Thereby forming an ultrasonic bonding portion.

특정한 예시적인 상측 및 하측 알루미늄 도전성 구조체가 도시되었지만, 통상의 기술자는 상측 및 하측 알루미늄 도전성 구조체의 다양한 형상 및 설계가 본 발명의 교시 내에서 허용됨을 이해할 것이다. While certain exemplary upper and lower aluminum conductive structures are shown, one of ordinary skill in the art will appreciate that various shapes and designs of the upper and lower aluminum conductive structures are permissible within the teachings of the present invention.

도 7은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 반도체 요소를 함께 접합하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 통상의 기술자는 이해하는 바와 같이, 그 흐름도에 포함되어 있는 어떤 단계는 생략될 수 있고, 어떤 추가적인 단계가 추가될 수 있으며, 또한 단계의 순서는 도시된 순서로부터 변경될 수 있다. 단계 700에서, 제1 반도체 요소(예컨대, 기판 상에 있는 반도체 다이를 포함함)가 접합 기계의 지지 구조체 상에 지지된다. 제1 반도체 요소(예컨대, 반도체 구조체의 상측 표면)는, 적어도 부분적으로 알루미늄으로 구성된 복수의 제1 도전성 구조체를 포함한다(예컨대, 도 1a에 있는 요소(160)의 구조체(106a, 106b); 도 2a에 있는 요소(260)의 구조체(206a, 206b); 도 3a에 있는 요소(360)의 구조체(306a, 306b); 도 4a에 있는 요소(460)의 구조체(406a, 406b); 도 5a에 있는 요소(560)의 구조체(506a, 506b); 및 도 6a에 있는 요소(660c)의 구조체(606a", 606b") 참조). 단계 702에서, 제2 반도체 요소가 접합 기계의 접합 도구의 유지부에 의해 유지된다(예컨대, 대응하는 도에 있는 요소(108, 208, 308, 408, 508, 660d) 참조). 제2 반도체 요소는 적어도 부분적으로 알루미늄으로 구성된 복수의 제2 도전성 구조체(예컨대, 제2 반도체 요소의 하측 표면에 있음)를 포함한다. 단계 704에서, 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체는 서로 정렬되고(예컨대, 도 1a 및 6a 참조) 그런 다음에 서로 접촉하게 된다. 선택적인 단계 706에서, 복수의 정렬된 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체는 미리 정해진 양의 접합력으로 함께 가압된다. 미리 정해진 양의 접합력은 단일 접합력 값일 수 있고, 또는 접합 작업 중에 실제 접합력이 변하는 접합력 프로파일일 수 있다. 선택적인 단계 708에서, 복수의 정렬된 제1 도전성 구조체 및/또는 제2 도전성 구조체에 열이 가해진다. 예컨대, 그 열은 제1 반도체 요소를 지지하는 지지 구조체를 사용하여 제1 도전성 구조체에 가해질 수 있다. 마찬가지로, 제2 반도체 요소를 유지하는 접합 도구를 사용하여 제2 도전성 구조체에 열이 가해질 수 있다. 단계 710에서, 복수의 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체는 초음파로 함께 접합되어 그들 사이에 초음파 접합부를 형성한다.Figure 7 is a flow chart illustrating a method of bonding semiconductor elements together in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. As will be appreciated by those of ordinary skill in the art, some of the steps included in the flowchart may be omitted, some additional steps may be added, and the order of the steps may be changed from the order shown. In step 700, a first semiconductor element (e.g. comprising a semiconductor die on a substrate) is supported on a support structure of the bonding machine. The first semiconductor element (e.g., the upper surface of the semiconductor structure) comprises a plurality of first conductive structures at least partially comprised of aluminum (e.g., structures 106a and 106b of element 160 in FIG. 1A) A structure 206a and 206b of the element 260 in Figure 2a; a structure 306a and 306b of the element 360 in Figure 3a; a structure 406a and 406b of the element 460 in Figure 4a; Structures 606a ", 606b "of element 660c in Fig. 6a); At step 702, the second semiconductor element is held by the holding portion of the bonding tool of the bonding machine (see, for example, elements 108, 208, 308, 408, 508, 660d in the corresponding figures). The second semiconductor element comprises a plurality of second conductive structures (e.g., on the lower surface of the second semiconductor element) at least partially composed of aluminum. In step 704, the first conductive structure and the second conductive structure are aligned with each other (see, for example, Figs. 1A and 6A) and then brought into contact with each other. In optional step 706, the plurality of aligned first conductive structures and the second conductive structures are pressed together in a predetermined amount of bonding force. The predetermined amount of bonding force may be a single bonding force value, or it may be a bonding force profile in which the actual bonding force varies during the bonding operation. In optional step 708, the plurality of aligned first conductive structures and / or the second conductive structures are subjected to heat. For example, the heat may be applied to the first conductive structure using a support structure that supports the first semiconductor element. Likewise, heat may be applied to the second conductive structure using a bonding tool to hold the second semiconductor element. In step 710, the plurality of first conductive structures and the second conductive structures are ultrasonically joined together to form an ultrasonic bond therebetween.

통상의 기술자는 아는 바와 같이, 본 발명은 알루미늄 재료를 알루미늄 재료에 접합하고 이는 종종 열 필요 없이 초음파 에너지 및/또는 접합력으로 쉽게 달성될 수 있으므로, 본 발명은 주변/낮은 온도에서의 접합 작업이 요망될 때 특별한 이점을 갖는다.As one of ordinary skill in the art will appreciate, the present invention can be easily achieved with ultrasonic energy and / or bonding forces without bonding the aluminum material to the aluminum material, There is a special advantage when it comes.

본 발명은 주로 초음파로 함께 접합되는 두 쌍의 도전성 구조체에 대해 도시되고 설명되었지만, 물론 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 실제로, 본 발명에 따라 조립되는 반도체 패키지(예컨대, 진보된 패키지)는 어떤 수의 도전성 구조체라도 가질 수 있고, 초음파로 함께 접합되는 수백 쌍(심지어 수천 쌍)의 도전성 구조체를 가질 수 있다. 또한, 도전성 구조체는 쌍으로 접합될 필요는 없다. 예컨대, 한 구조체는 마주하는 2개 이상의 구조체에 접합될 수 있다. 따라서, 한 반도체 요소에 있는 어떤 수의 도전성 구조체라도 다른 반도체 요소에 있는 어떤 수의 도전성 구조체에도 초음파로 접합될 수 있다.While the present invention has been shown and described with respect to two pairs of conductive structures primarily bonded together by ultrasonic waves, the present invention is of course not limited thereto. Indeed, semiconductor packages (e. G., Advanced packages) assembled in accordance with the present invention may have any number of conductive structures and may have hundreds of pairs (even thousands of pairs) of conductive structures joined together by ultrasonic waves. Also, the conductive structures need not be bonded in pairs. For example, one structure may be bonded to two or more facing structures. Thus, any number of conductive structures in one semiconductor element can be ultrasonically bonded to any number of conductive structures in another semiconductor element.

본 발명은 주로 접합 도구(예컨대, 접합 도구는 초음파 트랜스듀서와 결합됨)를 통해 초음파 에너지를 가하는 것을 설명(및 도시)하지만, 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 오히려, 초음파 에너지는 어떤 원하는 구조체를 통해서도 전달될 수 있는데, 예컨대 지지 구조체를 통해 전달될 수 있다.Although the invention primarily describes (and illustrates) applying ultrasonic energy through a splicing tool (e.g., a splicing tool combined with an ultrasonic transducer), the invention is not so limited. Rather, the ultrasonic energy can be transmitted through any desired structure, for example, through a support structure.

통상의 기술자는 아는 바와 같이, 초음파 접합의 상세는 특정 용례에 따라 넓게 변할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이제 어떤 비한정적인 예시적 상세를 설명한다. 예컨대, 초음파 트랜스듀서의 진동수는 도전성 구조체(예컨대, 필라 구조체 등)의 설계와 관련하여 설계될 수 있고, 그래서 트랜스듀서 공진 진동수는 주어진 반도체 요소의 공진 진동수에 실질적으로 일치하게 되며, 이와 관련하여, 도전성 구조체는 동적으로 외팔보(cantilever beam)로서 작용할 수 있다. 다른 예시적인 대안예에서, 트랜스듀서는 단순한 "구동(driven)"형 방식으로 반도체 요소에 대해 공진외 조건에서 작동될 수 있다.As will be appreciated by those of ordinary skill in the art, the details of ultrasonic bonding may vary widely depending upon the particular application. Nonetheless, we now explain some non-limiting illustrative details. For example, the frequency of an ultrasonic transducer can be designed in conjunction with the design of a conductive structure (e.g., a pillar structure, etc.) so that the transducer resonant frequency is substantially matched to the resonant frequency of a given semiconductor element, The conductive structure can act dynamically as a cantilever beam. In another exemplary alternative, the transducer may be operated at an out-of-resonance condition for the semiconductor element in a simple "driven" manner.

초음파 트랜스듀서에 가해지는(예컨대, 트랜스듀서 구동기의 압전 결정/세라믹에 가해지는) 에너지에 대한 예시적인 범위는 0.1kHz-160kHz, 10kHz-120kHz, 20kHz-60kHz 등일 수 있다. 접합 동안에 단일 진동수가 가해질 수 있고, 또는 복수의 진동수가 가해질 수 있다(예컨대, 순차적으로, 동시에, 또는 두 가지 모두로). 반도체 요소의 문지름(scrub)(즉, 접합 도구에 의해 유지되는 반도체 요소에 가해지는 진동 에너지)이 많은 원하는 방향 중 어떤 방향으로도 가해질 수 있고, 다른 구성 중에서도, 반도체 요소를 유지하는 접합 도구(여기서 도시되어 있는 바와 같은)를 통해, 또는 반도체 요소를 지지하는 지지 구조체를 통해 가해질 수 있다. 특히 여기서 도시되어 있는 실시 형태를 참조하면(초음파 에너지는 반도체 요소를 유지하는 접합 도구를 통해 가해짐), 문지름은 접합 도구의 길이 방향 축선에 실질적으로 평행하거나 실질적으로 수직인 방향으로(또는 다른 방향으로) 가해질 수 있다.An exemplary range for the energy applied to the ultrasonic transducer (e.g., applied to the piezoelectric crystal / ceramic of the transducer driver) may be 0.1 kHz-160 kHz, 10 kHz-120 kHz, 20 kHz-60 kHz, A single frequency may be applied during the bonding, or multiple frequencies may be applied (e.g., sequentially, simultaneously, or both). A scrub of the semiconductor element (i. E., The vibration energy applied to the semiconductor element held by the bonding tool) can be applied in any of a number of desired directions, and among other configurations, a bonding tool (As shown), or through a support structure that supports the semiconductor element. In particular, with reference to the embodiment shown here (the ultrasonic energy is applied through a bonding tool holding the semiconductor element), the rubbing is carried out in a direction substantially parallel or substantially perpendicular to the longitudinal axis of the bonding tool ). ≪ / RTI >

초음파 트랜스듀서에 의해 가해지는 진동 에너지는 예컨대 0.1um 내지 10um의 피크-투-피크(peak-to-peak) 진폭 범위에서 가해질 수 있다(예컨대, 일정 전압, 일정 전류의 피드백 제어, 또는 하나 이상의 입력에 근거하는 경사 전류, 경사 전압 또는 비례 피드백 제어를 포함하되 이에 한정되지 않는 교번 제어 계획으로).The vibration energy exerted by the ultrasonic transducer may be applied in a peak-to-peak amplitude range of, for example, 0.1 um to 10 um (e.g., constant voltage, constant current feedback control, With alternating control schemes including, but not limited to, ramp current, ramp voltage or proportional feedback control.

여기서 설명하는 바와 같이, 접합력은 초음파 접합 사이클의 적어도 일부분 동안에도 가해질 수 있다. 접합력의 예시적인 범위는 0.1kg 내지 100kg이다. 접합력은 일정한 값으로 가해질 수 있고, 또는 접합 사이클 동안에 변하는 접합력 프로파일일 수 있다. 접합력이 제어되는 경우에, 그 접합력의 피드백 제어는 하나 이상의 입력(예컨대, 초음파 진폭, 시간, 속도, 변형, 온도 등)에 근거하여 일정하거나 경사지거나 또는 비례적일 수 있다.As described herein, the bonding force may also be applied during at least a portion of the ultrasonic bonding cycle. An exemplary range of bonding force is 0.1 kg to 100 kg. The bonding force may be applied at a constant value, or it may be a bonding force profile that varies during the bonding cycle. When the bonding force is controlled, the feedback control of the bonding force may be constant, oblique, or proportional based on one or more inputs (e.g., ultrasonic amplitude, time, velocity, strain, temperature, etc.).

여기서 설명하는 바와 같이, 반도체 요소 중의 하나 이상은 접합 사이클 전 및/또는 동안에 가열될 수 있다. 반도체 요소의 온도의 예시적인 범위는 20℃-250℃이다. 열(예컨대, 접합 도구와 지지 구조체 중의 하나 또는 둘 모두, 또는 다른 요소를 통해 가해짐)은 일정한 값으로 가해질 수 있고, 또는 접합 사이클 동안에 변하는 온도 프로파일일 수 있고, 피드백 제어를 사용하여 제어될 수 있다.As described herein, one or more of the semiconductor elements may be heated before and / or during the bonding cycle. An exemplary range of temperatures of the semiconductor elements is 20 ° C to 250 ° C. The heat (e.g. applied through one or both of the bonding tool and the support structure, or other element) can be applied at a constant value or can be a temperature profile that varies during the bonding cycle and can be controlled using feedback control have.

본 발명은 주로 각각의 반도체 요소에 있는 알루미늄 도전성 구조체 사이에 초음파 접합부를 형성하는 것에 대해 도시되고 설명되었지만, 물론 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 교시는 다른 조성을 갖는 도전성 구조체 사이에 초음파 접합부를 형성하는 데에도 적용될 수 있다. 접합되는 도전성 구조체에 대한 재료의 예를 들면, 알루미늄과 구리(즉, 한 반도체 요소에 있는 알루미늄 도전성 구조체와 다른 반도체 요소에 있는 구리 도전성 구조체 사이에 초음파 접합부를 형성함); 무납(lead free) 땜납(예컨대, 주로 주석으로 구성됨)과 구리; 무납 땜납과 알루미늄; 구리와 구리; 알루미늄과 은: 구리와 은; 알루미늄과 금; 금과 금; 및 구리와 금이 있다. 물론, 도전성 구조체 조성의 다른 조합(예컨대, 인듐)도 고려된다.While the present invention has been shown and described primarily for forming an ultrasonic bond between aluminum conductive structures in each semiconductor element, the present invention is of course not limited thereto. That is, the teachings of the present invention can also be applied to forming an ultrasonic bonding portion between conductive structures having different compositions. Examples of materials for the conductive structure to be bonded include aluminum and copper (i.e., forming an ultrasonic bond between an aluminum conductive structure in one semiconductor element and a copper conductive structure in another semiconductor element); Lead free solder (e.g., mainly composed of tin) and copper; Lead-free solder and aluminum; Copper and copper; Aluminum and silver: copper and silver; Aluminum and gold; Gold and gold; And copper and gold. Of course, other combinations of conductive structure composition (e.g., indium) are also contemplated.

위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 양태는 반도체 요소의 다양한 도전성 구조체에 포함되는 알루미늄 재료와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 즉, 반도체 요소의 도전성 구조체는 다양한 다른 재료를 포함할 수 있다(또는 그러한 재료로 형성될 수 있음). 예컨대, 상측 반도체 요소(예컨대, 접합 도구를 사용하여 보유되고 접합되는 요소)에 있는 도전성 구조체, 및/또는 하측 반도체 요소(예컨대, 상측 도전성 요소가 접합되는 요소)에 있는 도전성 구조체는 구리로 형성될 수 있다(또는 구리를 포함할 수 있음).As mentioned above, aspects of the present invention have been described with reference to aluminum materials included in various conductive structures of semiconductor elements, but the present invention is not limited thereto. That is, the conductive structure of the semiconductor element may comprise (or may be formed of) such a variety of different materials. For example, a conductive structure in an upper semiconductor element (e.g., an element held and bonded using a bonding tool), and / or a conductive structure in a lower semiconductor element (e.g., an element to which the upper conductive element is bonded) (Or may include copper).

본 발명의 어떤 양태에 따르면, 다단계 접합 공정과 관련하여 초음파 문지름/에너지가 이용될 수 있다. 예컨대, 초음파 문지름/에너지는 플립 칩 및/또는 열압축 접합 공정을 위한 개시자로서 사용될 수 있다. 초음파 문지름은 예컨대 초기 접합부의 형성과 관련하여 산화물을 제거하여 최종 결합 공정(예컨대, 확산 결합 공정)을 준비하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 다단계 접합 공정은 많은 다른 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 초음파 문지름/에너지를 사용하여, 접합 도구는 제1 반도체 요소 상의 제1 도전성 구조체와 제2 반도체 요소 상의 제2 도전성 구조체 사이에 초기 접합부(예컨대, "임시(tack)" 접합부)를 형성할 수 있다. 접합부는 동일한 도구를 사용하여(예컨대, 열 및/또는 힘을 가하여) 완성될 수 있고, 도 8a-8d는 그러한 공정의 일 예를 도시한다. 다른 예로, 접합부는 나중에 다른 공정을 사용하여 완성될 수 있다(예컨대, 동일한 접합 기계에서, 다른 접합 기계 등에서). 이러한 나중(다른) 공정을 사용하여, 복수 요소의 접합부가 "집단(gang)"형 접합 공정을 통해 한번에 완성될 수 있으며, 추가적인 도 8e는 도 8a-8c와 함께 그러한 공정의 일 예를 도시한다.According to certain aspects of the present invention, ultrasonic rubbing / energy may be used in connection with the multistage bonding process. For example, ultrasonic rub / energy may be used as an initiator for flip chip and / or thermal compression bonding processes. Ultrasonic rubbing can be used to prepare the final bonding process (e.g., a diffusion bonding process) by removing the oxide, for example, in connection with the formation of the initial bonding. This multi-step bonding process can have many different configurations. For example, using ultrasonic rubbing / energy, the bonding tool forms an initial bond (e.g., a "tack" bond) between the first conductive structure on the first semiconductor element and the second conductive structure on the second semiconductor element . The joints may be completed using the same tool (e.g., by applying heat and / or force), and Figures 8A-8D illustrate one example of such a process. As another example, the joining can be completed later using another process (e.g., in the same joining machine, in another joining machine, etc.). Using this later (different) process, a plurality of element joints can be completed at one time through a " gang "type junction process, and further FIG. 8E shows an example of such a process with FIGS. 8A-8C .

따라서, 본 발명의 어떤 실시 형태에 따르면, 반도체 요소(예컨대, 반도체 다이)의 다른 반도체 요소(예컨대, 기판, 다른 다이, 웨이퍼 등)에 대한 후속 플립 칩 및/또는 열압축 접합 전에 안정적이고 튼튼한 용접을 개시하기 위해 초음파 문지름(필요하다면, 힘과 함께)이 이용된다. 초음파 운동에 의해, 결합될 표면 상의 산화물이 문질러져 제거된다. 초음파 문지름 및/또는 힘은 상호 연결부(즉, 제1 반도체 요소의 도전성 구조체와 제2 반도체 요소의 도전성 구조체의 상호 연결부)를 함께 임시로 접합하기 위한 것이며, 이와 관련하여, 도전성 구조체의 접합 표면의 산화를 방지하는 바람직한 효과가 얻어진다. 결합될 도전성 구조체의 예를 들면, Sn-Cu, Cu-Al, Al-Al, 및 Cu-Cu가 있다. 물론, 도전성 구조체 재료의 다른 조합도 고려된다. 임시 접합 후에, 반도체 요소(예컨대, 다이)가 개별적으로 또는 집단적으로 접합될 수 있다.Thus, in accordance with certain embodiments of the present invention, a stable and robust weld (e.g., a semiconductor die) prior to subsequent flip chip and / or thermal compression bonding to other semiconductor elements (With force, if necessary) is used to initiate the < / RTI > By ultrasonic movement, the oxide on the surface to be bonded is rubbed away. Ultrasonic rubbing and / or force is for temporarily bonding together the interconnects (i.e., the interconnections of the conductive structures of the first semiconductor element and the second semiconductor elements) together, and in this connection, A desired effect of preventing oxidation is obtained. Examples of the conductive structure to be bonded include Sn-Cu, Cu-Al, Al-Al, and Cu-Cu. Of course, other combinations of conductive structure materials are also contemplated. After the temporary bonding, the semiconductor elements (e.g., die) can be bonded individually or collectively.

도 8a-8e(도 9의 흐름도와 함께), 도 10a-10e(도 11의 흐름도와 함께), 도 12a-12d(도 13의 흐름도와 함께) 및 도 14a-14d(도 15의 흐름도와 함께)는 예시적인 다단계 접합 공정을 이용하여 반도체 요소 사이에 상호 연결부를 형성하는 시스템과 방법을 도시한다. 도 9, 11, 13 및 15는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 반도체 요소들을 함께 접합하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 통상의 기술자는 이해하는 바와 같이, 흐름도에 포함되어 있는 어떤 단계는 생략될 수 있고, 어떤 추가적인 단계가 추가될 수 있으며, 또한 단계의 순서는 도시된 순서로부터 변경될 수 있다.12A-12D (along with the flow diagram of FIG. 13) and FIGS. 14A-14D (with the flow diagram of FIG. 15), FIGS. 10A-10E ) Illustrate a system and method for forming interconnects between semiconductor elements using an exemplary multi-step bonding process. Figures 9, 11, 13 and 15 are flow charts illustrating a method of bonding semiconductor elements together according to an exemplary embodiment of the present invention. As will be appreciated by those of ordinary skill in the art, some steps included in the flowchart may be omitted, some additional steps may be added, and the order of the steps may be changed from the order shown.

구체적으로, 도 8a를 참조하면, 상측 반도체 요소(808)는 접합 도구(824)의 유지부(810)에 의해 유지된다(예컨대, 유지부(810)의 유지 표면에 형성되어 있는 진공 포트를 통해 주어지는 진공에 의해). 상측 반도체 요소(808)는 그의 하측 표면에서 상측 도전성 구조체(812a, 812b)(예컨대, 구리 필라와 같은 구리 도전성 구조체, 또는 다른 도전성 구조체)를 포함한다. 하측 반도체 요소(860)는 기판(804)에 접합되는(또는 아니면 기판에 의해 지지되는) 반도체 다이(802)를 포함한다. 기판(804)은 다른 기판 중에서도 예컨대 유기 기판, 반도체 웨이퍼, 일시적인 지지 구조체(예컨대, 규소, 금속 또는 유리 웨이퍼 또는 패널)일 수 있다. 다른 예로, 반도체 다이(802)는 별개의 기판(804)을 나타내는 도면에 상관없이 여전히 반도체 웨이퍼의 일부분일 수 있다. 하측 도전성 구조체(806a, 806b)(예컨대, 구리 필라와 같은 구리 도전성 구조체 또는 다른 도전성 구조체)가 하측 반도체 다이(802)의 상측 표면에 제공되어 있다. 그리고 기판(804)은 지지 구조체(850)(예컨대, 기계(800)의 열 블록, 기계(800)의 앤빌, 또는 다른 원하는 지지 구조체)에 의해 지지 된다. 대안적으로, 반도체 다이(802)는 추가적인 개재 기판(804)이 없이 여전히 지지 구조체(850)에 의해 직접 지지되는 전체 또는 부분적인 웨이퍼의 일부분일 수 있다. 도 8a에 나타나 있는 구성(접합 준비)에서, 상측 도전성 구조체(812a, 812b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(806a, 806b)와 정렬된다. 반도체 요소(808)는 접합 도구(824)의 운동(도 8a에서 화살표(826)로 나타나 있는 바와 같은)을 통해 하방으로 이동된다. 도 8b는, 이 이동 후에 일어나는 각각의 도전성 구조체(806a, 812a; 806b, 812b) 사이의 접촉을 도시한다. 초음파 트랜스듀서(도시되어 있지 않지만, 도면에서 "USG"(초음파 발생기)로 표시되어 있음)를 사용하여 초음파 에너지(814)가 접합 도구(824)를 통해 상측 반도체 요소(808) 및 상측 도전성 구조체(812a, 812b)에 가해진다. 예컨대, 접합 도구(824)를 지니고 있는 초음파 트랜스듀서는 플립 칩 접합 기계(800)의 접합 헤드 어셈블리에 보유될 수 있다. 초음파 접합 동안에, 하측 도전성 구조체(806a, 806b)는 지지 구조체(850)에 의한 하측 반도체 요소(860)의 지지를 통해 상대적으로 움직이지 않게 유지될 수 있다(예컨대, 지지 구조체(850)의 지지 표면은 접합 동안에 기판(804)을 지지 구조체(850)에 고정하기 위해 하나 이상의 진공 포트를 포함할 수 있음). 초음파 에너지(814)(선택적인 접합력 및/또는 열과 함께)가 도전성 구조체의 부분적인 변형을 일으킬 수 있다. 예컨대, 도 8c에서 도전성 구조체(806a, 806b; 812a, 812b)는 변형된(또는 적어도 부분적으로 변형된) 상태로 도시되어 있다. 도 8c에서 초기(임시) 초음파 접합부가 각 쌍의 도전성 구조체 사이에 형성되어 있다. 예컨대, 도 8c에 나타나 있는 바와 같이, 변형된 도전성 구조체(812a'/806a') 사이에 초기(예컨대, 임시) 초음파 접합부(828a)가 형성되고, 또한 변형된 도전성 구조체(812b'/806b') 사이에는 초기(예컨대, 임시) 초음파 접합부(828b)가 형성된다. 8A, the upper semiconductor element 808 is held by a holding portion 810 of the bonding tool 824 (e.g., via a vacuum port formed in the holding surface of the holding portion 810) By the vacuum given). The upper semiconductor element 808 includes upper conductive structures 812a and 812b (e.g., a copper conductive structure such as a copper pillar, or other conductive structure) at its lower surface. The lower semiconductor element 860 includes a semiconductor die 802 bonded to (or otherwise supported by) a substrate 804. The substrate 804 may be, for example, an organic substrate, a semiconductor wafer, a temporary support structure (e.g., silicon, metal or glass wafer or panel) among other substrates. As another example, the semiconductor die 802 may still be a part of the semiconductor wafer, regardless of the drawing showing the separate substrate 804. The lower conductive structures 806a and 806b (e.g., a copper conductive structure such as a copper pillar or other conductive structure) are provided on the upper surface of the lower semiconductor die 802. The substrate 804 is then supported by a support structure 850 (e.g., a thermal block of the machine 800, an anvil of the machine 800, or other desired support structure). Alternatively, the semiconductor die 802 may be part of a full or partial wafer that is directly supported by the support structure 850 without an additional intervening substrate 804. 8A, each of the upper conductive structures 812a and 812b is aligned with each of the lower conductive structures 806a and 806b facing each other. The semiconductor element 808 is moved downwardly through the motion of the bonding tool 824 (as indicated by arrow 826 in FIG. 8A). Figure 8b shows the contact between each conductive structure 806a, 812a, 806b, 812b that occurs after this movement. Ultrasonic energy 814 is injected through the bonding tool 824 into the upper semiconductor element 808 and the upper conductive structure 808 using an ultrasonic transducer (not shown but denoted "USG " 812a, 812b. For example, an ultrasonic transducer having a bonding tool 824 may be retained in the bonding head assembly of the flip chip bonding machine 800. During ultrasonic bonding, the lower conductive structures 806a, 806b may remain relatively stationary through the support of the lower semiconductor element 860 by the support structure 850 (e.g., the support surface of the support structure 850) May include one or more vacuum ports to secure substrate 804 to support structure 850 during bonding). Ultrasonic energy 814 (with optional bonding force and / or heat) can cause partial deformation of the conductive structure. For example, in FIG. 8C, the conductive structures 806a and 806b (812a and 812b) are shown in a strained (or at least partially strained) state. In Fig. 8C, an initial (temporary) ultrasonic junction is formed between each pair of conductive structures. For example, as shown in Fig. 8C, an initial (e.g., temporary) ultrasonic bonding portion 828a is formed between the deformed conductive structures 812a '/ 806a' and a deformed conductive structure 812b '/ 806b' An initial (e.g., temporary) ultrasonic bonding portion 828b is formed.

본 발명의 어떤 실시 형태에서, 도 8d에 나타나 있는 바와 같이 다단계 접합 공정 완료될 수 있다. 즉, 도 8c에서 초기(임시) 접합부가 형성되어 있고, 도 8d에서, 접합 도구(824) 또는 다른 접합 도구(824a)에서 나오는 열 및/또는 힘을 사용하여 최종 접합부가 형성될 수 있다(예컨대, 동일한 또는 다른 기계에서).In some embodiments of the present invention, the multi-step bonding process can be completed as shown in Figure 8D. 8C, the final joint may be formed using heat and / or force exiting the bonding tool 824 or other bonding tool 824a (see, e.g., FIG. 8B) , On the same or another machine).

본 발명의 다른 실시 형태에서, 도 8e에 나타나 있는 바와 같이, 다른 접합 도구를 사용하여 최종 접합부가 그룹으로 또는 "집단"적으로 형성될 수 있다(예컨대, 동일한 또는 다른 기계에서). 이러한 실시 형태에서, 도 8c 다음에, 반도체 요소(808, 860)의 도전성 구조체는 함께 "임시로" 접합된다. 그런 다음에, 도 8e에서, 일 그룹의 상측 반도체 요소(808)가 각 그룹의 하측 반도체 요소(860)에 "집단"적으로 접합된다(예컨대, 열 및/또는 힘을 사용하여). 도 8e에 나타나 있는 예에서, 집단 접합 도구(875)가 제공되며, 이 도구(875)는 도 8a의 기계(800) 또는 다른 플립 칩 및/또는 열압축 기계에서 이용될 수 있다. 동일한 기계에서의 경우, 지지 구조체(850)(도 8a)가 "집단" 접합 공정 동안에 복수의 하측 반도체 요소(860)를 지지하기 위해 사용될 수 있다. 다른 기계에서의 경우, 지지 구조체(879)가 "집단" 접합 공정 동안에 복수의 하측 반도체 요소(860)를 지지하기 위해 사용될 수 있다. "집단" 접합 도구(875)(유지부(877)를 포함함)는 복수의 상측 반도체 요소(808)의 도전성 구조체를 대응하는 하측 반도체 요소(860)의 도전성 구조체에 접합하는 것을 완료한다(도 8a와 관련하여 전술한 바와 같이 각 요소(860)는 다이(802)를 포함함). 이 최종 접합 공정 동안에, 접합 도구(875), 지지 구조체(850/879) 또는 이들 모두에 의해 열 및/또는 힘이 가해질 수 있다.In another embodiment of the present invention, the final joints may be grouped or "collectively " formed (e.g., on the same or different machine) using other joining tools, as shown in FIG. In this embodiment, following FIG. 8C, the conductive structures of the semiconductor elements 808 and 860 are "temporarily bonded " together. 8E, a group of upper semiconductor elements 808 is "collectively " glued (e.g., using heat and / or force) to each group of lower semiconductor elements 860. In the example shown in Figure 8E, a population bonding tool 875 is provided, which can be used in the machine 800 or other flip chip and / or thermal compression machine of Figure 8A. In the same machine, support structure 850 (Fig. 8A) may be used to support a plurality of lower semiconductor elements 860 during a "bulk " bonding process. In other machines, support structure 879 may be used to support a plurality of lower semiconductor elements 860 during a "population " bonding process. The collective bonding tool 875 (including the retaining portion 877) completes bonding the conductive structures of the plurality of upper semiconductor elements 808 to the conductive structure of the corresponding lower semiconductor element 860 Each element 860 includes a die 802, as described above with respect to Figs. During this final bonding process, heat and / or force may be applied by the bonding tool 875, the support structure 850/879, or both.

구체적으로 도 9를 참조하면, 단계 900에서, 제1 반도체 요소(예컨대, 도 8a에 나타나 있는 요소(860)와 같은, 기판 상에 있는 반도체 다이를 포함함)가 접합 기계의 지지 구조체 상에 지지된다. 제1 반도체 요소(예컨대, 반도체 구조체의 상측 표면)는 복수의 제1 도전성 구조체를 포함한다. 단계 902에서, 제2 반도체 요소가 접합 기계의 접합 도구의 유지부에 의해 유지된다(예컨대, 도 8a에서 요소(808) 참조). 제2 반도체 요소는 복수의 제2 도전성 구조체(예컨대, 제2 반도체 요소의 하측 표면에 있음)를 포함한다. 단계 904에서, 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체는 서로 정렬되고(예컨대, 도 8a 참조) 그런 다음에 서로 접촉하게 된다(예컨대, 도 8b 참조). 단계 906에서, 초음파 에너지가 제2 반도체 요소에 가해지고(도 8b에서와 같이, 제2 반도체 요소를 지니고 있는 접합 도구를 통해), 그래서, 도 8c에 나타나 있는 바와 같이, 제2 반도체의 도전성 구조체는 제1 반도체 요소의 도전성 구조체에 "초기(initially)" 접합된다(예컨대, 임시로 접합됨)(임시 접합부(828a, 828b) 참조).Referring specifically to Fig. 9, at step 900, a first semiconductor element (e.g. comprising a semiconductor die on a substrate, such as element 860 shown in Fig. 8A) is supported on a support structure of a bonding machine do. The first semiconductor element (e.g., the upper surface of the semiconductor structure) includes a plurality of first conductive structures. In step 902, the second semiconductor element is held by the retaining portion of the bonding tool of the bonding machine (e.g., see element 808 in FIG. 8A). The second semiconductor element includes a plurality of second conductive structures (e.g., on the lower surface of the second semiconductor element). In step 904, the first conductive structure and the second conductive structure are aligned with each other (e.g., see FIG. 8A) and then contact each other (see FIG. 8B, for example). In step 906, ultrasonic energy is applied to the second semiconductor element (via a bonding tool having the second semiconductor element, as in Fig. 8B), so that, as shown in Fig. 8C, (E.g., temporarily bonded) to the conductive structure of the first semiconductor element (see temporal joints 828a and 828b).

여기서 단계 908A, 908B 및 908C는 일반적으로 서로에 대한 대안인 것으로 생각된다. 단계 908A에서, 제2 도전성 구조체에 대한 제1 도전성 구조체의 플립 칩(예컨대, 열압축) 접합 공정은 단계 906에서 사용되는 것과 동일한 접합 도구를 사용하여 개별적으로 완료된다(반도체 요소를 한번에 하나씩 접합하여). 예컨대, 도 8d에 나타나 있는 예를 참조하면, 완성된 접합부(828a'(더 변형된 도전성 구조체(806a", 812a")를 포함함), 828b'(더 변형된 도전성 구조체(806b", 812b")를 포함함))을 형성하기 위해 접합 도구(824)를 사용하여 열 및/또는 압력이 가해질 수 있다.Where steps 908A, 908B and 908C are generally considered to be alternatives to each other. In step 908A, the flip chip (e.g., thermal compression) bonding process of the first conductive structure to the second conductive structure is completed individually using the same bonding tool used in step 906 (bonding the semiconductor elements one at a time ). For example, referring to the example shown in FIG. 8D, a completed junction 828a '(including further modified conductive structures 806a' and 812a '), 828b' (further modified conductive structures 806b ", 812b & ) May be applied using heat and / or pressure using a bonding tool 824 to form a heat spreader (not shown).

단계 908A에 대한 대안으로서, 단계 908B에서, 제2 도전성 구조체에 대한 제1 도전성 구조체의 플립 칩(예컨대, 열압축) 접합 공정은, 단계 906에서 사용되는 접합 도구와 비교하여 다른 도구(예컨대, 동일한 기계에 있는 다른 접합 도구, 다른 기계에 있는 다른 접합 도구)를 사용하여 개별적으로 완료된다(반도체 요소를 한번에 하나씩 접합하여). 예컨대, 다시 도 8d에 나타나 있는 예를 참조하면(요소(860)는 지지 구조체(850a)에 의해 지지됨), 완성된 접합부(828a'(더 변형된 도전성 구조체(806a", 812a")를 포함함), 828b'(더 변형된 도전성 구조체(806b", 812b")를 포함함))을 형성하기 위해 접합 도구(824a)(유지부(810a)를 포함함)를 사용하여 열 및/또는 압력이 가해질 수 있다.As an alternative to step 908A, at step 908B, the flip chip (e.g., thermal compression) bonding process of the first conductive structure to the second conductive structure may be performed using other tools Other bonding tools on the machine, and other bonding tools on different machines) (bonding the semiconductor elements one at a time). For example, referring again to the example shown in FIG. 8d (element 860 is supported by support structure 850a), a completed junction 828a '(including more modified conductive structures 806a ", 812a " (Including retaining portion 810a) to form heat and / or pressure (e. G., Including the retaining portion 810a) to form a plurality of conductive structures 828a ', 828b' (including more deformed conductive structures 806b ", 812b & Can be applied.

단계 908A 또는 단계 908b에 대한 대안으로서, 단계 908C에서, 제2 도전성 구조체에 대한 제1 도전성 구조체의 플립 칩(예컨대, 열압축) 접합 공정은, 단계 906에서 사용되는 접합 도구와 비교하여 다른 도구(예컨대, 동일한 기계에 있는 다른 접합 도구, 다른 기계에 있는 다른 접합 도구)를 사용하여 그룹으로 완료된다(복수의 반도체 요소를 동시에 접합하여). 예컨대, 이제 도 8e에 나타나 있는 예를 참조하면, 더 변형된 도전성 구조체 쌍(806a'a, 812a'a'; 806b'b, 812b'b)를 포함하는 완성된 접합부를 형성하기 위해 접합 도구(875)(유지부(877)를 포함하고, 복수의 반도체 요소(808)를 대응하는 반도체 요소(860)에 접합함)(요소(860)는 동일한 접합 기계(800)에서의 경우 지지 구조체(850)에 의해 지지될 수 있고 다른 접합 기계에서의 경우에는 지지 구조체(879)에서 지지될 수 있음)를 사용하여 열 및/또는 압력이 가해질 수 있다.As an alternative to step 908A or step 908b, in step 908C, the flip chip (e.g., thermal compression) bonding process of the first conductive structure to the second conductive structure may be performed using other tools (E.g., by joining a plurality of semiconductor elements at the same time) using a different bonding tool (e.g., other bonding tool in the same machine, different bonding tool in another machine). For example, referring now to the example shown in Figure 8E, a bonding tool (not shown) may be used to form a completed bond comprising a further modified conductive structure pair 806a'a, 812a'a '; 806b'b, 812b'b 875 (including the retaining portion 877 and joining the plurality of semiconductor elements 808 to the corresponding semiconductor elements 860) (the elements 860 are shown in the same joining machine 800 as the support structure 850 And may be supported in the support structure 879 in other joining machines) to apply heat and / or pressure.

따라서, 도 9에서 설명되는 선택 방안(도 8a-8e에 도시되어 있음)을 통해, 임시 접합 및 용접 접합(또는 임시 접합 및 집단 접합)을 위한 다양한 종류의 시스템과 방법을 설명한다. 물론, 완성된(최종) 접합부에 다음에 초기(임시) 접합부를 형성하는 추가 변화예가 본 발명의 범위 내에서 고려된다. 도 8a-8e 및 도 9와 관련하여 나타나 있고 설명되는 시스템 및 공정(그리고 본 발명의 범위 내에 있는 다른 시스템 및 공정)에 대한 어떤 변화예는 함께 접합되는 반도체 요소 사이에 제공되는 비도전성 재료(예컨대, 페이스트, 에폭시, 아크릴레이트, 실리콘, 비스-말레이미드, 폴리이미드, 폴리에스테르 등 또는 비도전성 막)에 관한 것이다. 이러한 비도전성 재료는 실리카 또는 알루미나 분말과 같은 무기 충전 재료를 함유할 수 있다. 도 10a-10e(및 도 11의 흐름도), 도 12a-12d(및 도 13의 흐름도), 및 도 14a-14d(및 도 15의 흐름도)는 그러한 시스템 및 공정의 예를 도시한다.Accordingly, various types of systems and methods for temporary bonding and weld bonding (or temporary bonding and collective bonding) are described through the options described in FIG. 9 (shown in FIGS. 8A-8E). Of course, further variations in forming an initial (temporary) joint next to the finished (final) joint are, of course, contemplated within the scope of the present invention. Certain variations on the systems and processes (and other systems and processes within the scope of the present invention) that are illustrated and described in connection with Figs. 8A-8E and Fig. 9 include non-conductive materials , A paste, an epoxy, an acrylate, a silicone, a bis-maleimide, a polyimide, a polyester or the like or a non-conductive film). Such a non-conductive material may contain an inorganic filler material such as silica or alumina powder. Figs. 10A-10E (and the flowchart of Fig. 11), Figs. 12A-12D (and the flowchart of Fig. 13), and Figs. 14A-14D (and the flowchart of Fig. 15) show examples of such systems and processes.

구체적으로, 도 10a를 참조하면, 상측 반도체 요소(1008)는 접합 도구(1024)의 유지부(1010)에 의해 유지된다(예컨대, 유지부(1010)의 유지 표면에 형성되어 있는 진공 포트를 통해 주어지는 진공에 의해). 상측 반도체 요소(1008)는 그의 하측 표면에서 상측 도전성 구조체(1012a, 1012b)(예컨대, 구리 필라와 같은 구리 도전성 구조체 또는 다른 도전성 구조체)를 포함한다. 하측 반도체 요소(1060)는 기판(1004)에 접합되는(또는 아니면 기판에 의해 지지되는) 반도체 다이(1002)를 포함한다. 기판(1004)은 예컨대 다른 기판 중에서도 예컨대 유기 기판, 반도체 웨이퍼, 일시적인 지지 구조체(예컨대, 규소, 금속 또는 유리 웨이퍼 또는 패널)일 수 있다. 다른 예에서, 반도체 다이(1002)는 별개의 기판(1004)을 나타내는 도면에 상관없이 여전히 반도체 웨이퍼의 일부분일 수 있다. 하측 도전성 구조체(1006a, 1006b)(예컨대, 구리 필라와 같은 구리 도전성 구조체, 또는 다른 도전성 구조체)가 하측 반도체 다이(1002)의 상측 표면에 제공되어 있다. 그리고 기판(1004)은 지지 구조체(1050)(예컨대, 기계(1000)의 열 블록, 기계(1000)의 앤빌, 또는 다른 원하는 지지 구조체)에 의해 지지 된다. 대안적으로, 반도체 다이(1002)는 추가적인 개재 기판(1004)이 없이 여전히 지지 구조체(1050)에 의해 직접 지지되는 전체 또는 부분적인 웨이퍼의 일부분일 수 있다. 도 10a에 나타나 있는 구성(접합 준비)에서, 상측 도전성 구조체(1012a, 1012b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(1006a, 1006b)와 정렬된다. 반도체 요소(1008)는 접합 도구(1024)의 운동(도 10a에서 화살표(1026)로 나타나 있는 바와 같은)을 통해 하방으로 이동된다. 도 10b는, 이 이동 후에 일어나는 각각의 하측 도전성 구조체(1006a, 1012a; 1006b, 1012b) 사이의 접촉을 도시한다. 초음파 트랜스듀서(도시되어 있지 않지만, 도면에서 "USG"(초음파 발생기)로 표시되어 있음)를 사용하여 초음파 에너지(1014)가 접합 도구(1024)를 통해 상측 반도체 요소(1008) 및 상측 도전성 구조체(1012a, 1012b)에 가해진다. 예컨대, 접합 도구(1024)를 지니고 있는 초음파 트랜스듀서는 플립 칩 접합 기계(1000)의 접합 헤드 어셈블리에 보유될 수 있다. 초음파 접합 동안에, 하측 도전성 구조체(1006a, 1006b)는 지지 구조체(1050)에 의한 하측 반도체 요소(1060)의 지지를 통해 상대적으로 움직이지 않게 유지될 수 있다(예컨대, 지지 구조체(1050)의 지지 표면은 접합 동안에 기판(1004)을 지지 구조체(1050)에 고정하기 위해 하나 이상의 진공 포트를 포함할 수 있음). 초음파 에너지(1014)(선택적인 접합력 및/또는 열과 함께)가 도전성 구조체의 부분적인 변형을 일으킬 수 있다. 예컨대, 도 10c에서 도전성 구조체(1006a, 1006b; 1012a, 1012b)는 변형된(또는 적어도 부분적으로 변형된) 상태로 도시되어 있다(도 10a-10b와 비교하여). 도 10c에서 초기(임시) 초음파 접합부(1028a, 1028b)가 각 쌍의 도전성 구조체 사이에 형성되어 있다. 예컨대, 도 10c에 나타나 있는 바와 같이, 변형된 도전성 구조체(1012a'/1006a') 사이에 초기(예컨대, 임시) 초음파 접합부(1028a)가 형성되고, 또한 변형된 도전성 구조체(1012b'/1006b') 사이에는 초기(예컨대, 임시) 초음파 접합부(1028b)가 형성된다.10A, the upper semiconductor element 1008 is held by a holding portion 1010 of the bonding tool 1024 (e.g., via a vacuum port formed on the holding surface of the holding portion 1010) By the vacuum given). The upper semiconductor element 1008 includes upper conductive structures 1012a and 1012b (e.g., a copper conductive structure such as a copper pillar or other conductive structure) at its lower surface. The lower semiconductor element 1060 includes a semiconductor die 1002 that is bonded to (or otherwise supported by) a substrate 1004. The substrate 1004 may be, for example, an organic substrate, a semiconductor wafer, a temporary support structure (e.g., silicon, metal or glass wafer or panel) among other substrates. In another example, the semiconductor die 1002 may still be a part of a semiconductor wafer, regardless of the diagram representing the separate substrate 1004. The lower conductive structures 1006a and 1006b (e.g., a copper conductive structure such as a copper pillar, or another conductive structure) are provided on the upper surface of the lower semiconductor die 1002. [ The substrate 1004 is then supported by a support structure 1050 (e.g., a thermal block of the machine 1000, an anvil of the machine 1000, or other desired support structure). Alternatively, the semiconductor die 1002 may be part of a full or partial wafer that is directly supported by the support structure 1050 without an additional intervening substrate 1004. 10A, each of the upper conductive structures 1012a and 1012b is aligned with each of the lower conductive structures 1006a and 1006b facing each other. The semiconductor element 1008 is moved downwardly through the motion of the bonding tool 1024 (as indicated by arrow 1026 in FIG. 10A). Figure 10B shows the contact between each of the lower conductive structures 1006a, 1012a, 1006b, and 1012b that occurs after this movement. Ultrasonic energy 1014 is transmitted through the bonding tool 1024 to the upper semiconductor element 1008 and the upper conductive structure (not shown) using an ultrasonic transducer (not shown but denoted "USG " 1012a, and 1012b. For example, an ultrasonic transducer having a bonding tool 1024 may be retained in the bonding head assembly of the flip chip bonding machine 1000. During ultrasonic bonding, the lower conductive structures 1006a, 1006b may remain relatively stationary through the support of the lower semiconductor element 1060 by the support structure 1050 (e.g., May include one or more vacuum ports to secure substrate 1004 to support structure 1050 during bonding). Ultrasonic energy 1014 (with optional bonding force and / or heat) can cause partial deformation of the conductive structure. For example, in FIG. 10C, the conductive structures 1006a, 1006b; 1012a, 1012b are shown in a strained (or at least partially strained) state (as compared to FIGS. 10A-10B). In Fig. 10C, initial (temporary) ultrasonic junctions 1028a and 1028b are formed between each pair of conductive structures. For example, as shown in Fig. 10C, an initial (e.g., temporary) ultrasonic bonding portion 1028a is formed between the deformed conductive structures 1012a '/ 1006a' and a deformed conductive structure 1012b ' An initial (e.g., temporary) ultrasonic bonding portion 1028b is formed.

도 10c에 나타나 있는 바와 같은 초기(임시) 초음파 접합부의 형성 후에는, 도 10d에 나타나 있는 바와 같이, 반도체 요소(1008)와 반도체 요소(1002) 사이에 비도전성 재료(1040)(예컨대, 비도전성 페이스트, 에폭시 재료, 아크릴레이트, 실리콘, 비스-말레이미드, 폴리이미드, 폴리에스테르 등)가 가해진다(이러한 비도전성 재료는 실리카 또는 알루미나 입자 등과 같은 무기 입자를 포함할 수 있음). 재료(1040)는 선택되는 재료 및 용례의 다른 상세에 따라 어떤 원하는 방식으로도 가해질 수 있다(예컨대, 유체로서 분산되거나, 모세관 언더필(underfill) 기술 등을 사용하여 분산됨). 도 10e에서, 제2 도전성 구조체에 대한 제1 도전성 구조체의 결합이 완료되어(예컨대, 열, 압력 등을 사용하여), 완성된 접합부(1028a'(더 변형된 도전성 구조체(1006a", 1012a")를 포함함), 1028b'(더 변형된 도전성 구조체(1006b", 1012b")를 포함함)가 형성되었다. 도 10e에서, 도 10d에서 가해진 비도전성 재료는 경화되어 경화된 비도전성 재료(1040')가 형성되었다.After formation of the initial (temporary) ultrasonic bond as shown in FIG. 10C, a non-conductive material 1040 (e.g., non-conductive material) is formed between the semiconductor element 1008 and the semiconductor element 1002, (This non-conductive material may include inorganic particles such as silica or alumina particles, etc.). [0033] The term " non-conductive material " The material 1040 can be applied in any desired manner (e.g., dispersed as a fluid, or dispersed using a capillary underfill technique, etc.) according to other details of the material and application selected. 10E, the coupling of the first conductive structure to the second conductive structure is completed (e.g., using heat, pressure, etc.) and the completed junction 1028a '(further modified conductive structures 1006a ", 1012a " (Including the more modified conductive structures 1006b ", 1012b "). In Figure 10e, the non-conductive material applied in Figure 10d is cured to form a cured non-conductive material 1040 ' ) Was formed.

구체적으로 도 11을 참조하면, 단계 1100에서, 제1 반도체 요소(예컨대, 도 10a에 나타나 있는 요소(1060)와 같은, 기판 상에 있는 반도체 다이를 포함함)가 접합 기계의 지지 구조체 상에 지지된다. 제1 반도체 요소(예컨대, 반도체 구조체의 상측 표면)는 복수의 제1 도전성 구조체를 포함한다. 단계 1102에서, 제2 반도체 요소가 접합 기계의 접합 도구의 유지부에 의해 유지된다(예컨대, 도 10a에서 요소(1008) 참조). 제2 반도체 요소는 복수의 제2 도전성 구조체(예컨대, 제2 반도체 요소의 하측 표면에 있음)를 포함한다. 단계 1104에서, 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체는 서로 정렬되고(예컨대, 도 10a 참조) 그런 다음에 서로 접촉하게 된다(예컨대, 도 10b 참조). 단계 1106에서, 초음파 에너지가 제2 반도체 요소에 가해지고(도 10b에서와 같이, 제2 반도체 요소를 지니고 있는 접합 도구를 통해), 그래서, 도 10c에 나타나 있는 바와 같이, 제1 반도체 요소의 도전성 구조체에 제2 반도체의 도전성 구조체가 "초기" 접합된다(예컨대, 임시로 접합됨)(임시 접합부(1028a, 1028b) 참조). 단계 1108에서, 비도전성 재료가 제1 반도체 요소와 제2 반도체 요소 사이에 가해진다(예컨대, 도 10d에서 가해진 재료(1040) 참조). 단계 1110에서, 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체의 플립 칩 및/또는 열압착 접합이 완료되고(예컨대, 열 및/또는 힘을 가하여), 단계 1112에서, 비도전성 재료가 경화된다(도 10e 참조). 통상의 기술자는 아는 바와 같이, 단계 1110 및 1112는 원하는 경우 동시에 수행될 수 있다.Referring specifically to FIG. 11, at step 1100, a first semiconductor element (including, for example, a semiconductor die on a substrate, such as element 1060 shown in FIG. 10A) do. The first semiconductor element (e.g., the upper surface of the semiconductor structure) includes a plurality of first conductive structures. In step 1102, the second semiconductor element is held by the retaining portion of the bonding tool of the bonding machine (e.g., see element 1008 in FIG. 10A). The second semiconductor element includes a plurality of second conductive structures (e.g., on the lower surface of the second semiconductor element). In step 1104, the first conductive structure and the second conductive structure are aligned with each other (e.g., see FIG. 10A) and then contact each other (see FIG. 10B, for example). In step 1106, ultrasonic energy is applied to the second semiconductor element (via a bonding tool having the second semiconductor element, as in Fig. 10B), so that the conductivity of the first semiconductor element (E. G. Temporarily bonded) (see temporal bonds 1028a and 1028b). In step 1108, a non-conductive material is applied between the first semiconductor element and the second semiconductor element (e.g., see material 1040 applied in FIG. 10D). At step 1110, the flip chip and / or thermocompression bonding of the first and second conductive structures is completed (e.g., by applying heat and / or force), and at step 1112, the non-conductive material is cured Reference). As those skilled in the art will appreciate, steps 1110 and 1112 may be performed concurrently if desired.

구체적으로 도 12a를 참조하면, 상측 반도체 요소(1208)는 접합 도구(1224)의 유지부(1210)에 의해 유지된다(예컨대, 유지부(1210)의 유지 표면에 형성되어 있는 진공 포트를 통해 주어지는 진공에 의해). 상측 반도체 요소(1208)는 그의 하측 표면에서 상측 도전성 구조체(1212a, 1212b)(예컨대, 구리 필라와 같은 구리도전성 구조체 또는 다른 도전성 구조체)를 포함한다. 하측 반도체 요소(1260)는 기판(1204)에 접합되는(또는 아니면 기판에 의해 지지되는) 반도체 다이(1202)를 포함한다. 기판(1204)은 다른 기판 중에서도 예컨대 유기 기판, 반도체 웨이퍼, 일시적인 지지 구조체(예컨대, 규소, 금속 또는 유리 웨이퍼 또는 패널)일 수 있다. 다른 예로, 반도체 다이(1202)는 별개의 기판(1204)을 나타내는 도면에 상관없이 여전히 반도체 웨이퍼의 일부분일 수 있다. 하측 도전성 구조체(1206a, 1206b)(예컨대, 구리 필라와 같은 구리 도전성 구조체, 또는 다른 도전성 구조체)가 하측 반도체 다이(1202)의 상측 표면에 제공되어 있다. 그리고 기판(1204)은 지지 구조체(1250)(예컨대, 기계(1200)의 열 블록, 기계(1200)의 앤빌(anvil), 또는 다른 원하는 지지 구조체)에 의해 지지 된다. 대안적으로, 반도체 다이(1202)는 추가적인 개재 기판(1204)이 없이 여전히 지지 구조체(1250)에 의해 직접 지지되는 전체 또는 부분적인 웨이퍼의 일부분일 수 있다. 도 12a에 나타나 있는 구성(접합 준비)에서, 상측 도전성 구조체(1212a, 1212b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(1206a, 1206b)와 정렬된다. 또한, 도 12a에는, 도 12a에 나타나 있는 바와 같이, 반도체 요소(1208)와 반도체 요소(1202) 사이에 가해지는 비도전성 재료(1240)(예컨대, 비도전성 페이스트, 에폭시 재료, 아크릴레이트, 실리콘, 비스-말레이미드, 폴리이미드, 폴리에스테르 등)이 나타나 있다(이러한 비도전성 재료는 실리카 또는 알루미나 입자 등과 무기 입자를 포함할 수 있음)(이 예에서 재료(1240)는 실제로 반도체 다이(1202)에 가해짐). 재료(1240)는 선택되는 재료 및 용례의 다른 상세에 따라 어떤 원하는 방식으로도 가해질 수 있다(예컨대, 유체로서 분산되거나, 모세관 언더필 기술 등을 사용하여 분산됨).12A, the upper semiconductor element 1208 is held by a retaining portion 1210 of the bonding tool 1224 (e.g., via a vacuum port formed in the retaining surface of the retaining portion 1210) By vacuum). The upper semiconductor element 1208 includes upper conductive structures 1212a and 1212b (e.g., a copper conductive structure such as a copper pillar or other conductive structure) at its lower surface. The lower semiconductor element 1260 includes a semiconductor die 1202 that is bonded to (or otherwise supported by) a substrate 1204. The substrate 1204 can be, for example, an organic substrate, a semiconductor wafer, a temporary support structure (e.g., silicon, metal or glass wafer or panel) among other substrates. As another example, the semiconductor die 1202 may still be a part of a semiconductor wafer, regardless of the diagram representing the separate substrate 1204. The lower conductive structures 1206a and 1206b (e.g., a copper conductive structure such as a copper pillar, or another conductive structure) are provided on the upper surface of the lower semiconductor die 1202. [ The substrate 1204 is then supported by a support structure 1250 (e.g., a heat block of the machine 1200, an anvil of the machine 1200, or other desired support structure). Alternatively, semiconductor die 1202 may be part of a full or partial wafer that is directly supported by support structure 1250 without additional intervening substrate 1204. 12A, each of the upper conductive structures 1212a and 1212b is aligned with each of the lower conductive structures 1206a and 1206b facing each other. 12A also illustrates a non-conductive material 1240 (e.g., a non-conductive paste, an epoxy material, an acrylate, a silicone, and the like) applied between the semiconductor element 1208 and the semiconductor element 1202, (This non-conductive material may include silica or alumina particles and the like and inorganic particles) (in this example, the material 1240 is actually a semiconductor material, such as, for example, . The material 1240 can be applied in any desired manner (e.g., dispersed as a fluid, or dispersed using a capillary underfill technique, etc.) according to other details of the material and application selected.

도 12a에 나타나 있는 바와 같이, 반도체 요소(1208)는 접합 도구(1224)의 운동(도 12a에서 화살표(1226)로 나타나 있는 바와 같은)을 통해 하방으로 이동된다. 이 이동의 결과, 주변물(1206a, 1212a; 1206b, 1212b)을 포함하는 반도체 요소(1208)와 반도체 요소(1260) 사이에 비도전성 재료(1240)가 분산된다. 도 12b는, 이 이동 후에 일어나는 각각의 도전성 구조체(1206a, 1212a; 1206b, 1212b) 사이의 접촉을 도시한다. 초음파 트랜스듀서(도시되어 있지 않지만, 도면에서 "USG"(초음파 발생기)로 표시되어 있음)를 사용하여 초음파 에너지(1214)가 접합 도구(1224)를 통해 상측 반도체 요소(1208) 및 상측 도전성 구조체(1212a, 1212b)에 가해진다. 예컨대, 접합 도구(1224)를 지니고 있는 초음파 트랜스듀서는 플립 칩 접합 기계(1200)의 접합 헤드 어셈블리에 보유될 수 있다. 초음파 접합 동안에, 하측 도전성 구조체(1206a, 1206b)는 지지 구조체(1250)에 의한 하측 반도체 요소(1260)의 지지를 통해 상대적으로 움직이지 않게 유지될 수 있다(예컨대, 지지 구조체(1250)의 지지 표면은 접합 동안에 기판(1204)을 지지 구조체(1250)에 고정하기 위해 하나 이상의 진공 포트를 포함할 수 있음). 초음파 에너지(1214)(선택적인 접합력 및/또는 열과 함께)가 도전성 구조체의 부분적인 변형을 일으킬 수 있다. 예컨대, 도 12c에서 도전성 구조체(1206a', 1206b'; 1212a', 1212b')는 변형된(또는 적어도 부분적으로 변형된) 상태로 도시되어 있다(도 12a 및 12b와 비교하여). 도 12c에서 초기(임시) 초음파 접합부(1228a, 1228b)가 각 쌍의 도전성 구조체 사이에 형성되어 있다. 예컨대, 도 12c에 나타나 있는 바와 같이, 변형된 도전성 구조체(1212a'/1206a') 사이에 초기(예컨대, 임시) 초음파 접합부(1228a)가 형성되고, 또한 변형된 도전성 구조체(1212b'/1206b') 사이에는 초기(예컨대, 임시) 초음파 접합부(1228b)가 형성된다.As shown in FIG. 12A, the semiconductor element 1208 is moved downwardly through the motion of the bonding tool 1224 (as indicated by arrow 1226 in FIG. 12A). As a result of this movement, the non-conductive material 1240 is dispersed between the semiconductor element 1208 and the semiconductor element 1260, including the surrounding material 1206a, 1212a; 1206b, 1212b. Figure 12B shows the contact between each conductive structure 1206a, 1212a (1206b, 1212b) that occurs after this movement. Ultrasonic energy 1214 is transmitted through the bonding tool 1224 to the upper semiconductor element 1208 and the upper conductive structure 1208 using an ultrasonic transducer (not shown, but denoted "USG " 1212a, and 1212b. For example, an ultrasonic transducer having a bonding tool 1224 may be retained in the bonding head assembly of the flip chip bonding machine 1200. During ultrasonic bonding, the lower conductive structures 1206a and 1206b may remain relatively stationary through the support of the lower semiconductor element 1260 by the support structure 1250 (e.g., the support surface of the support structure 1250) May include one or more vacuum ports to secure substrate 1204 to support structure 1250 during bonding). Ultrasonic energy 1214 (with optional bonding force and / or heat) can cause partial deformation of the conductive structure. For example, in FIG. 12C, the conductive structures 1206a ', 1206b'; 1212a ', 1212b' are shown in a strained (or at least partially strained) state (as compared to FIGS. 12a and 12b). In Fig. 12C, initial (temporary) ultrasonic junctions 1228a and 1228b are formed between each pair of conductive structures. For example, as shown in Fig. 12C, an initial (e.g., temporary) ultrasonic bonding portion 1228a is formed between the deformed conductive structures 1212a '/ 1206a' and a deformed conductive structure 1212b ' An initial (e.g., temporary) ultrasonic bonding portion 1228b is formed.

도 12c에 나타나 있는 바와 같은 초기(임시) 초음파 접합부의 형성 후에, 도 12d에서, 제2 도전성 구조체에 대한 제1 도전성 구조체의 접합이 완료되어(예컨대, 열, 압력 등을 사용하여), 완성된 접합부(1228a'(더 변형된 도전성 구조체(1206a", 1212a")를 포함함), 1228b'(더 변형된 도전성 구조체(1206b", 1212b")를 포함함))가 형성되었다. 도 12d에서, 도 12a에서 가해진 비도전성 재료는 경화되어 경화된 비도전성 재료(1240')가 형성되었다.After formation of the initial (temporary) ultrasonic bond as shown in FIG. 12C, the bonding of the first conductive structure to the second conductive structure is completed (e.g., using heat, pressure, etc.) (Including further modified conductive structures 1206a ", 1212a "), and 1228b '(including further modified conductive structures 1206b ", 1212b" In Fig. 12D, the non-conductive material applied in Fig. 12A is cured to form a cured non-conductive material 1240 '.

구체적으로 도 13을 참조하면, 단계 1300에서, 제1 반도체 요소(예컨대, 도 12a에 나타나 있는 요소(1360)와 같은, 기판 상에 있는 반도체 다이를 포함함)가 접합 기계의 지지 구조체 상에 지지된다. 제1 반도체 요소(예컨대, 반도체 구조체의 상측 표면)는 복수의 제1 도전성 구조체를 포함한다. 단계 1302에서, 제2 반도체 요소가 접합 기계의 접합 도구의 유지부에 의해 유지된다(예컨대, 도 12a에서 요소(1308) 참조). 제2 반도체 요소는 복수의 제2 도전성 구조체(예컨대, 제2 반도체 요소의 하측 표면에 있음)를 포함한다. 단계 1304에서, 비도전성 재료가 제1 반도체 요소와 제2 반도체 요소 사이에 가해진다(예컨대, 도 12a에서 가해진 재료(1240) 참조). 단계 1306에서, 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체는 서로 정렬되고(예컨대, 도 12a 참조) 그런 다음에 서로 접촉하게 된다(예컨대, 도 12b 참조). 단계 1308에서, 초음파 에너지가 제2 반도체 요소에 가해지고(도 12b에서와 같이, 제2 반도체 요소를 지니고 있는 접합 도구를 통해), 그래서, 제2 반도체의 도전성 구조체는 도 12c에 나타나 있는 바와 같이 제1 반도체 요소의 도전성 구조체에 "초기" 접합된다(예컨대, 임시로 접합됨)(임시 접합부(1228a, 1228b) 참조). 단계 1310에서, 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체의 플립 칩 및/또는 열압축 접합이 완료되고(예컨대, 열 및/또는 힘을 통해), 단계 1312에서, 비도전성 재료가 경화된다(도 12d 참조). 통상의 기술자는 아는 바와 같이, 단계 1310 및 1312는 원하는 경우 동시에 수행될 수 있다.Referring specifically to Figure 13, at step 1300, a first semiconductor component (e.g., including a semiconductor die on a substrate, such as element 1360 shown in Figure 12a) is supported on a support structure of a bonding machine do. The first semiconductor element (e.g., the upper surface of the semiconductor structure) includes a plurality of first conductive structures. In step 1302, the second semiconductor element is held by the retaining portion of the bonding tool of the bonding machine (e.g., see element 1308 in FIG. 12A). The second semiconductor element includes a plurality of second conductive structures (e.g., on the lower surface of the second semiconductor element). In step 1304, a non-conductive material is applied between the first semiconductor element and the second semiconductor element (e.g., see material 1240 applied in FIG. 12A). In step 1306, the first conductive structure and the second conductive structure are aligned with each other (see, e.g., Fig. 12A) and then contact each other (see, e.g., Fig. 12B). In step 1308, ultrasonic energy is applied to the second semiconductor element (via a bonding tool having the second semiconductor element, as in FIG. 12B), so that the conductive structure of the second semiconductor is formed as shown in FIG. 12C (E. G., Temporarily bonded) to the conductive structure of the first semiconductor element (see temporal joints 1228a and 1228b). In step 1310, the flip chip and / or thermal compression bonding of the first and second conductive structures is completed (e.g., via heat and / or force) and the non-conductive material is cured in step 1312 Reference). As known to those skilled in the art, steps 1310 and 1312 may be performed concurrently if desired.

구체적으로, 도 14a를 참조하면, 상측 반도체 요소(1408)는 접합 도구(1424)의 유지부(1410)에 의해 유지된다(예컨대, 유지부(1410)의 유지 표면에 형성되어 있는 진공 포트를 통해 주어지는 진공에 의해). 상측 반도체 요소(1408)는 그의 하측 표면에서 상측 도전성 구조체(1412a, 1412b)(예컨대, 구리 필라와 같은 구리 도전성 구조체, 또는 다른 도전성 구조체)를 포함한다. 하측 반도체 요소(1460)는 기판(1404)에 접합되는(또는 아니면 기판에 의해 지지되는) 반도체 다이(1402)를 포함한다. 기판(1404)은 다른 기판 중에서도 예컨대 유기 기판, 반도체 웨이퍼, 일시적인 지지 구조체(예컨대, 규소, 금속 또는 유리 웨이퍼 또는 패널)일 수 있다. 다른 예로, 반도체 다이(1402)는 별개의 기판(1404)을 나타내는 도면에 상관없이 여전히 반도체 웨이퍼의 일부분일 수 있다. 하측 도전성 구조체(1406a, 1406b)(예컨대, 구리 필라와 같은 구리 도전성 구조체 또는 다른 도전성 구조체)가 하측 반도체 다이(1402)의 상측 표면에 제공되어 있다. 그리고 기판(1404)은 지지 구조체(1450)(예컨대, 기계(1400)의 열 블록, 기계(1400)의 앤빌, 또는 다른 원하는 지지 구조체)에 의해 지지 된다. 대안적으로, 반도체 다이(1402)는 추가적인 개재 기판(1404)이 없이 여전히 지지 구조체(1450)에 의해 직접 지지되는 전체 또는 부분적인 웨이퍼의 일부분일 수 있다. 도 14a에 나타나 있는 구성(접합 준비)에서, 상측 도전성 구조체(1412a, 1412b) 각각은 일반적으로 마주하는 각각의 하측 도전성 구조체(1406a, 1406b)와 정렬된다. 또한 도 14a에는, 반도체 요소(1408)와 반도체 요소(1402) 사이에 가해진 비도전성 막(1440)(예컨대, 고체 비도전성 막 등으로서 가해짐)이 나타나 있다(이 예에서, 막(1440)은 실제로 반도체 다이(1402)에 가해짐).14A, the upper semiconductor element 1408 is held by a holding portion 1410 of the bonding tool 1424 (e.g., via a vacuum port formed in the holding surface of the holding portion 1410) By the vacuum given). The upper semiconductor element 1408 includes upper conductive structures 1412a and 1412b (e.g., a copper conductive structure such as a copper pillar, or other conductive structure) at its lower surface. The lower semiconductor element 1460 includes a semiconductor die 1402 that is bonded to (or otherwise supported by) a substrate 1404. The substrate 1404 can be, for example, an organic substrate, a semiconductor wafer, a temporary support structure (e.g., silicon, metal or glass wafer or panel) among other substrates. As another example, the semiconductor die 1402 may still be a part of a semiconductor wafer, regardless of the diagram representing the separate substrate 1404. The lower conductive structures 1406a and 1406b (e.g., copper conductive structures such as copper pillars or other conductive structures) are provided on the upper surface of the lower semiconductor die 1402. [ The substrate 1404 is then supported by a support structure 1450 (e.g., a thermal block of the machine 1400, an anvil of the machine 1400, or other desired support structure). Alternatively, the semiconductor die 1402 may be part of a full or partial wafer that is directly supported by the support structure 1450 without an additional intervening substrate 1404. In the configuration shown in Fig. 14A (preparation for bonding), each of the upper conductive structures 1412a and 1412b is aligned with each of the lower conductive structures 1406a and 1406b facing each other. 14A also shows a non-conductive film 1440 (e.g., applied as a solid non-conductive film, etc.) applied between the semiconductor element 1408 and the semiconductor element 1402 (in this example, Actually applied to the semiconductor die 1402).

도 14a에 나타나 있는 바와 같이, 반도체 요소(1408)는 접합 도구(1424)의 운동(도 14a에서 화살표(1426)로 나타나 있는 바와 같은)을 통해 하방으로 이동된다. 이 이동의 결과, 주변 도전성 구조체(1406a, 1412a; 1406b, 1412b)을 포함하는 반도체 요소(1408)와 반도체 요소(1460) 사이에 비도전성 막(1440)(아마도 도 14b에 과장되어 있음)이 분산된다. 도 14b는, 이 이동 후에 일어나는 각각의 도전성 구조체(1406a, 1412a; 1406b, 1412b) 사이의 접촉을 도시한다. 초음파 트랜스듀서(도시되어 있지 않지만, 도면에서 "USG"(초음파 발생기)로 표시되어 있음)를 사용하여 초음파 에너지(1214)가 접합 도구(1424)를 통해 상측 반도체 요소(1408) 및 상측 도전성 구조체(1412a, 1412b)에 가해진다. 예컨대, 접합 도구(1424)를 지니고 있는 초음파 트랜스듀서는 플립 칩 접합 기계(1400)의 접합 헤드 어셈블리에 보유될 수 있다. 초음파 접합 동안에, 하측 도전성 구조체(1406a, 1406b)는 지지 구조체(1450)에 의한 하측 반도체 요소(1460)의 지지를 통해 상대적으로 움직이지 않게 유지될 수 있다(예컨대, 지지 구조체(1450)의 지지 표면은 접합 동안에 기판(1404)을 지지 구조체(1450)에 고정하기 위해 하나 이상의 진공 포트를 포함할 수 있음). 초음파 에너지(1414)(선택적인 접합력 및/또는 열과 함께)가 도전성 구조체의 부분적인 변형을 일으킬 수 있다. 예컨대, 도 14c에서 도전성 구조체(1406a', 1406b'; 1412a', 1412b')는 변형된(또는 적어도 부분적으로 변형된) 상태로 도시되어 있다(도 14a 및 14b와 비교하여). 도 14c에서 초기(임시) 초음파 접합부(1428a, 1428b)가 각 쌍의 도전성 구조체 사이에 형성되어 있다. 예컨대, 도 14c에 나타나 있는 바와 같이, 변형된 도전성 구조체(1412a'/1406a') 사이에 초기(예컨대, 임시) 초음파 접합부(1428a)가 형성되고, 또한 변형된 도전성 구조체(1412b'/1406b') 사이에는 초기(예컨대, 임시) 초음파 접합부(1428b)가 형성된다.14A, the semiconductor element 1408 is moved downwardly through the motion of the bonding tool 1424 (as indicated by arrow 1426 in FIG. 14A). As a result of this movement, a non-conductive film 1440 (perhaps exaggerated in Figure 14b) is dispersed between the semiconductor element 1408 and the semiconductor element 1460, including the peripheral conductive structures 1406a, 1412a; 1406b and 1412b, do. Fig. 14B shows the contact between each conductive structure 1406a, 1412a (1406b, 1412b) that occurs after this movement. Ultrasonic energy 1214 is transmitted through the bonding tool 1424 to the upper semiconductor element 1408 and the upper conductive structure (not shown) using an ultrasonic transducer (not shown but denoted "USG " 1412a, 1412b. For example, an ultrasonic transducer having a bonding tool 1424 may be retained in the bonding head assembly of the flip chip bonding machine 1400. During ultrasonic bonding, the lower conductive structures 1406a, 1406b may remain relatively stationary through the support of the lower semiconductor element 1460 by the support structure 1450 (e.g., the support surface 1450 of the support structure 1450) May include one or more vacuum ports to secure substrate 1404 to support structure 1450 during bonding). Ultrasonic energy 1414 (with optional bonding force and / or heat) can cause partial deformation of the conductive structure. For example, in FIG. 14C, the conductive structures 1406a ', 1406b'; 1412a ', 1412b' are shown in a strained (or at least partially strained) state (as compared to FIGS. 14a and 14b). In Fig. 14C, initial (temporary) ultrasonic junctions 1428a and 1428b are formed between each pair of conductive structures. For example, as shown in Fig. 14C, an initial (e.g., temporary) ultrasonic bonding portion 1428a is formed between the deformed conductive structures 1412a '/ 1406a' and deformed conductive structures 1412b ' An initial (e.g., temporary) ultrasonic bonding portion 1428b is formed.

도 14c에 나타나 있는 바와 같은 초기(임시) 초음파 접합부의 형성 후에는, 도 14d에서, 제2 도전성 구조체에 대한 제1 도전성 구조체의 접합이 완료되어(예컨대, 열, 압력 등을 사용하여), 완성된 접합부(1428a'(더 변형된 도전성 구조체(1406a", 1412a")를 포함함), 1428b'(더 변형된 도전성 구조체(1406b", 1412b")를 포함함))가 형성되었다. 도 14d에서, 도 14a에서 가해진 비도전성 재료는 경화되어 경화된 비도전성 재료(1440')가 형성되었다.After the formation of the initial (temporary) ultrasonic bond as shown in FIG. 14C, the bonding of the first conductive structure to the second conductive structure is completed (e.g., using heat, pressure, etc.) (Including further strained conductive structures 1406a ", 1412a ") and 1428b '(including further strained conductive structures 1406b ", 1412b" In Fig. 14D, the non-conductive material applied in Fig. 14A is cured to form a cured non-conductive material 1440 '.

구체적으로 도 15를 참조하면, 단계 1500에서, 제1 반도체 요소(예컨대, 도 14a에 나타나 있는 요소(1460)와 같은, 기판 상에 있는 반도체 다이를 포함함)가 접합 기계의 지지 구조체 상에 지지된다. 제1 반도체 요소(예컨대, 반도체 구조체의 상측 표면)는 복수의 제1 도전성 구조체를 포함한다. 단계 1502에서, 제2 반도체 요소가 접합 기계의 접합 도구의 유지부에 의해 유지된다(예컨대, 도 14a에서 요소(1408) 참조). 제2 반도체 요소는 복수의 제2 도전성 구조체(예컨대, 제2 반도체 요소의 하측 표면에 있음)를 포함한다. 단계 1504에서, 제1 반도체 요소와 제2 반도체 요소 사이에 비도전성 막이 가해진다(예컨대, 도 14a에서 가해진 막(1440) 참조). 단계 1506에서, 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체는 서로 정렬되고(예컨대, 도 14a 참조) 그런 다음에 서로 접촉하게 된다(예컨대, 도 14b 참조). 단계 1508에서, 초음파 에너지가 제2 반도체 요소에 가해지고(도 14b에서와 같이, 제2 반도체 요소를 지니고 있는 접합 도구를 통해), 그래서, 도 14c에 나타나 있는 바와 같이, 제1 반도체 요소의 도전성 구조체에 제2 반도체의 도전성 구조체가 "초기" 접합된다(예컨대, 임시로 접합됨)(임시 접합부(1428a, 1428b) 참조). 단계 1510에서, 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체의 플립 칩 및/또는 열압착 접합이 완료되고(예컨대, 열 및/또는 힘을 가하여), 단계 1512에서, 비도전성 막이 경화된다(도 14d 참조). 통상의 기술자는 아는 바와 같이, 단계 1510 및 1512는 원하는 경우 동시에 수행될 수 있다.Referring specifically to FIG. 15, at step 1500, a first semiconductor element (including, for example, a semiconductor die on a substrate, such as element 1460 shown in FIG. 14A) do. The first semiconductor element (e.g., the upper surface of the semiconductor structure) includes a plurality of first conductive structures. In step 1502, the second semiconductor element is held by the retaining portion of the bonding tool of the bonding machine (e.g., see element 1408 in FIG. 14A). The second semiconductor element includes a plurality of second conductive structures (e.g., on the lower surface of the second semiconductor element). In step 1504, a non-conductive film is applied between the first semiconductor element and the second semiconductor element (e.g., see film 1440 applied in FIG. 14A). In step 1506, the first conductive structure and the second conductive structure are aligned with each other (e.g., see Fig. 14A) and then contact each other (see Fig. 14B, for example). In step 1508, ultrasonic energy is applied to the second semiconductor element (via a bonding tool having the second semiconductor element, as in Fig. 14b), so that the conductivity of the first semiconductor element (E. G. Temporarily bonded) (see temporal joints 1428a and 1428b). At step 1510, the flip chip and / or thermocompression bonding of the first and second conductive structures is completed (e.g., by applying heat and / or force) and the non-conductive film is cured at step 1512 ). As those skilled in the art will appreciate, steps 1510 and 1512 may be performed concurrently if desired.

도 10a-10e, 12a-12d 및 14a-14d는 초기(임시) 초음파 접합 및 이어지는 완전 접합 단계를 완료하기 위해 원래의 접합 도구를 이용하는 것으로 나타나 있다. 그러나, 이들 실시 형태 각각(및 도 11, 13 및 15에 나타나 있는 대응하는 흐름도)은 최종 접합을 완료하기 위해 다른 도구를 이용할 수 있음을 이해할 것이고, 이 경우, 다른 도구는 동일한 접합 기계 또는 다른 접합 도구에 있을 수 있고, 또한 다른 도구는 반도체 요소를 개별적으로 또는 그룹으로(예컨대, 도 8e에서와 같이) 접합할 수 있다. 도 8a-8e, 9, 10a-10e, 11, 12a-12d, 13, 14a-14d, 15에 나타나 있는 각 실시 형태는, 임시 공정 및 집단 공정에 대한 특별한 적용성을 갖는데, 요소는 먼저 초음파로 개별 요소로서 임시로 접합되고(예컨대, 도 8c, 10c, 12c, 14c) 참조), 그 후에, 도전성 구조체를 최종적인 완전한 접합 상태로 더 변형시키기 위해 열 및/또는 압력을 사용하여 집단적으로 접합된다(도 8e에 나타나 있는 도구(875)와 같은 집단 접합 도구를 사용하여). 이러한 임시 공정과 집단 공정은 칩 투 웨이퍼(chip to wafer)("C2W") 환경에서 우수한 적용성을 갖는데, 즉, 개별 반도체 다이(칩)가 초음파 접합 도구를 사용하여 개별적으로 웨이퍼에 초음파로 임시로 접합되고, 그런 다음에 일 그룹의 접합된 다이가 집단 접합 도구를 사용하여 집단적으로 접합된다(예컨대, 열 및/또는 압력을 가하여).Figures 10a-10e, 12a-12d and 14a-14d are shown to use the original bonding tool to complete the initial (temporary) ultrasonic bonding and subsequent complete bonding steps. However, it will be appreciated that each of these embodiments (and the corresponding flow diagrams shown in FIGS. 11, 13 and 15) may utilize other tools to complete the final splice, in which case the other tool may be the same splice machine or other splice Tool, and other tools may also bond the semiconductor elements individually or in groups (e.g., as in Figure 8e). The embodiments shown in Figures 8a-8e, 9, 10a-10e, 11, 12a-12d, 13, 14a-14d and 15 have particular applicability for ad hoc and collective processes, (E. G., Figs. 8c, 10c, 12c, 14c) and then joined together using heat and / or pressure to further deform the conductive structure into a final fully bonded state (Using a collective bonding tool such as the tool 875 shown in Figure 8e). These temporary and collective processes have good applicability in chip to wafer ("C2W") environments, in which separate semiconductor die (chips) are individually ultrasonically implanted in the wafer using ultrasonic bonding tools , And then a group of bonded dies are collectively bonded (e.g., by applying heat and / or pressure) using a bulk bonding tool.

(ⅰ) 초기 초음파 임시 접합 공정(개별 반도체 요소(예컨대, 다이)가 초음파 접합 도구를 사용하여 임시로 접합됨) 및 그 다음의 (ⅱ) 집단 접합 공정(복수의 반도체 요소가 (열 및/또는 압력과 함께 집단 접합 도구를 사용하여) 최종 접합 공정을 거치게 됨)을 사용하는 다단계 접합은 상측 구리 도전성 구조체(상측 반도체 요소에 있음)를 하측 구리 도전성 구조체(하측 반도체 요소에 있음)에 접합함에 있어 특별한 적용성을 갖는다. 최종 접합부를 형성하는 공정은 상측 및 하측 도전성 구조체의 계면을 가로질러 입자를 성장시키기 위해 풀림(annealing)을 포함하는 경향이 있다. 이 공정은 비교적 상당한 양의 시간이 드는 경향이 있다. 유용한 공정 처리량(예컨대, UPH(units per hour))을 제공하기 위해, 집단 접합은 특별한 적용을 갖는다. 따라서, 비교적 빠른 "임시" 초음파 접합 공정이 한번에 하나의 반도체 요소가 접합되어 완료될 수 있고, 또한 비교적 느린 "집단적" 접합 공정(열 및/또는 압력이 사용됨)은 복수의 반도체 요소가 동시에 접합되어 완료될 수 있다.(I) the initial ultrasonic temporary bonding process (where the individual semiconductor elements (e.g., die) are temporarily bonded using an ultrasonic bonding tool) and then (ii) the bulk bonding process (Using a collective bonding tool in conjunction with pressure) is subjected to a final bonding process) is used to bond the upper copper conductive structure (in the upper semiconductor element) to the lower copper conductive structure (in the lower semiconductor element) It has special applicability. The process of forming the final junction tends to include annealing to grow the particles across the interface of the upper and lower conductive structures. This process tends to take a relatively significant amount of time. In order to provide useful process throughput (e.g., UPHs (units per hour)), the collective junction has a special application. Thus, a relatively "temporary" ultrasonic bonding process can be completed by bonding one semiconductor element at a time, and a relatively slow " collective "bonding process (using heat and / or pressure) Can be completed.

본 발명은 특정 실시 형태를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 나타나 있는 상세에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 청구 범위의 등가 범위 내에서 또한 본 발명에서 벗어남이 없이 상세에 있어 다양한 수정이 이루어질 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, the invention is not limited to the details shown. Rather, various modifications may be made in the details within the equivalents of the claims and without departing from the invention.

Claims (30)

반도체 요소를 초음파로 접합하는 반도체 요소 초음파 접합 방법으로서,
(a) 제1 반도체 요소의 복수의 제1 도전성 구조체의 표면을 제2 반도체 요소의 복수의 제2 도전성 구조체의 각각의 표면에 정렬시키는 단계;
(b) 상기 제1 도전성 구조체와 각각의 제2 도전성 구조체 사이에 임시(tack) 접합부를 초음파로 형성하는 단계; 및
(c) 상기 제1 도전성 구조체와 제2 도전성 구조체 사이에 완성된 접합부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
1. A semiconductor element ultrasonic bonding method for ultrasonic bonding a semiconductor element,
(a) aligning a surface of a plurality of first conductive structures of a first semiconductor element to respective surfaces of a plurality of second conductive structures of a second semiconductor element;
(b) ultrasonically forming a tack junction between the first conductive structure and each second conductive structure; And
(c) forming a completed junction between the first conductive structure and the second conductive structure.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 반도체 요소는 반도체 다이인 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first semiconductor element is a semiconductor die.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 반도체 요소와 제2 반도체 요소 각각은 각각의 반도체 다이인 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein each of the first semiconductor element and the second semiconductor element is a respective semiconductor die.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 반도체 요소는 반도체 다이를 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first semiconductor element comprises a semiconductor die.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 반도체 요소와 제2 반도체 요소 각각은 각각의 반도체 다이를 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein each of the first semiconductor element and the second semiconductor element comprises a respective semiconductor die.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 도전성 구조체의 하측 표면이 각각의 제2 도전성 구조체의 상측 표면과 접촉하도록 상기 제1 반도체 요소를 제2 반도체 요소 쪽으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising moving the first semiconductor element toward the second semiconductor element such that the lower surface of the first conductive structure contacts the upper surface of each second conductive structure.
청구항 1에 있어서,
단계(b)의 적어도 일부분 동안에 상기 제1 반도체 요소와 제2 반도체 요소 사이에 압력을 가하는 단계를 더 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising applying a pressure between the first semiconductor element and the second semiconductor element during at least a portion of step (b).
청구항 1에 있어서,
단계(b) 동안에 상기 제1 도전성 구조체를 변형시키는 단계를 더 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising deforming the first conductive structure during step (b).
청구항 1에 있어서,
단계(b)는 주변 온도에서 수행되는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein step (b) is performed at ambient temperature.
청구항 1에 있어서,
단계(b)의 적어도 일부분 동안에 상기 제1 반도체 요소와 제2 반도체 요소 중의 적어도 하나를 가열하는 단계를 더 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising heating at least one of the first semiconductor element and the second semiconductor element during at least a portion of step (b).
청구항 1에 있어서,
상기 제1 반도체 요소를 유지하는 접합 도구를 사용하여, 단계(b)의 적어도 일부분 동안에 상기 제1 반도체 요소를 가열하는 단계를 더 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising heating the first semiconductor element during at least a portion of step (b) using a bonding tool to hold the first semiconductor element.
청구항 1에 있어서,
단계(b) 동안에 상기 제2 반도체 요소를 지지하는 지지 구조체를 사용하여, 단계(b)의 적어도 일부분 동안에 상기 제2 반도체 요소를 가열하는 단계를 더 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising heating the second semiconductor element during at least a portion of step (b) using a support structure that supports the second semiconductor element during step (b).
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 제1 도전성 구조체와 복수의 제2 도전성 구조체 중의 적어도 하나는 구리로 형성되어 있는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the plurality of first conductive structures and the plurality of second conductive structures is formed of copper.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 제1 도전성 구조체와 복수의 제2 도전성 구조체 각각은 구리 도전성 구조체인 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of first conductive structures and the plurality of second conductive structures is a copper conductive structure.
청구항 1에 있어서,
단계(b)는, 단계(b) 동안에 상기 제1 반도체 요소를 유지하는 접합 도구를 사용하여 상기 제1 도전성 구조체를 각각의 제2 도전성 구조체에 초음파로 접합하는 것을 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein step (b) comprises ultrasonically bonding said first conductive structure to each second conductive structure using a bonding tool holding said first semiconductor element during step (b).
청구항 15에 있어서,
상기 접합 도구는 단계(b) 동안에 초음파 에너지를 제공하기 위한 초음파 트랜스듀서와 결합되는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the bonding tool is coupled with an ultrasonic transducer for providing ultrasound energy during step (b).
청구항 15에 있어서,
상기 접합 도구는 단계(b) 동안에 진공을 사용하여 상기 제1 반도체 요소를 유지하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the bonding tool holds the first semiconductor element using a vacuum during step (b).
청구항 1에 있어서,
단계(b)는 상기 제2 반도체 요소를 제1 반도체 요소에 접합하도록 구성된 접합 도구를 사용하여 임시 접합부를 초음파로 형성하는 것을 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein step (b) comprises ultrasonically forming the temporary bond using a bonding tool configured to bond the second semiconductor element to the first semiconductor element.
청구항 18에 있어서,
단계(c)는 완성된 접합부를 형성하기 위해 상기 접합 도구로 상기 제2 반도체 요소를 가열하는 것을 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein step (c) comprises heating said second semiconductor element with said bonding tool to form a finished joint.
청구항 1에 있어서,
단계(c)는 완성된 접합부를 형성하기 위해 상기 제1 반도에 요소와 제2 반도체 요소 중의 적어도 하나를 가열하는 것을 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Wherein step (c) comprises heating at least one of the element and the second semiconductor element in the first half-circle to form a finished junction.
청구항 1에 있어서,
단계(c)는, 복수의 제1 반도체 요소의 제1 도전성 구조체와 복수의 제2 반도체 요소의 대응하는 제2 도전성 구조체 사이에 복수의 완성된 접합부가 형성되는 집단(gang) 접합 공정에 포함되는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
The step (c) includes the step of forming a plurality of first junctions in a gang junction process in which a plurality of completed junctions are formed between the first conductive structure of the plurality of first semiconductor elements and the corresponding second conductive structure of the plurality of second semiconductor elements Semiconductor element ultrasonic bonding method.
청구항 21에 있어서,
상기 집단 접합 공정은 가열되는 집단 접합 도구를 사용하여 완료되는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
23. The method of claim 21,
Wherein the collective bonding process is completed using a heated collective bonding tool.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 반도체 요소와 제2 반도체 요소 사이에 비도전성 재료를 가하는 단계를 더 포함하는 반도체 요소 초음파 접합 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of applying a non-conductive material between the first semiconductor element and the second semiconductor element.
접합 시스템으로서,
복수의 제1 도전성 구조체를 포함하는 제1 반도체 요소를 지지하기 위한 지지 구조체;
복수의 제2 도전성 구조체를 포함하는 제2 반도체 요소를 지니고 있고, 제2 반도체 요소에 초음파 에너지를 가하여 상기 복수의 제2 도전성 구조체와 복수의 대응하는 제1 도전성 구조체 사이에 임시 접합부를 형성하기 위한 접합 도구를 포함하는 접합 시스템.
As a bonding system,
A support structure for supporting a first semiconductor element comprising a plurality of first conductive structures;
And a second semiconductor element including a plurality of second conductive structures and configured to apply ultrasonic energy to the second semiconductor element to form a temporary bonding portion between the plurality of second conductive structures and a plurality of corresponding first conductive structures A bonding system comprising a bonding tool.
청구항 24에 있어서,
상기 접합 도구는, 상기 임시 접합부를 형성한 후에, 상기 복수의 제2 도전성 구조체와 복수의 대응하는 제1 도전성 구조체 사이에 완성된 접합부를 형성하도록 구성되어 있는 접합 시스템.
27. The method of claim 24,
Wherein the bonding tool is configured to form a completed bond between the plurality of second conductive structures and a plurality of corresponding first conductive structures after forming the temporary bond.
청구항 25에 있어서,
상기 접합 도구는 가열되는 접합 도구이고, 상기 접합 도구는 완성된 접합부를 형성하기 위해 상기 제2 반도체 요소에 열을 가하는 접합 시스템.
26. The method of claim 25,
Wherein the bonding tool is a heated bonding tool and the bonding tool applies heat to the second semiconductor element to form a finished bonding.
청구항 24에 있어서,
제2 접합 도구를 더 포함하고, 상기 제2 접합 도구는, 상기 접합 도구에 의한 임시 접합부의 형성 후에, 상기 복수의 제2 도전성 구조체와 복수의 대응하는 제1 도전성 구조체 사이에 완성된 접합부를 형성하도록 구성되어 있는 접합 시스템.
27. The method of claim 24,
Wherein the second bonding tool forms a completed bond between the plurality of second conductive structures and the plurality of corresponding first conductive structures after formation of the temporary bond by the bonding tool Wherein the bonding system comprises:
청구항 27에 있어서,
상기 제2 접합 도구는 가열되는 접합 도구이고, 상기 제2 접합 도구는 완성된 접합부를 형성하기 위해 상기 제2 반도체 요소에 열을 가하는 접합 시스템.
28. The method of claim 27,
Wherein the second bonding tool is a bonding tool that is heated and the second bonding tool applies heat to the second semiconductor element to form a finished bond.
청구항 24에 있어서,
집단 접합 도구를 더 포함하고, 상기 집단 접합 도구는, 상기 접합 도구에 의한 임시 접합부의 형성 후에, 복수의 제1 반도체 요소와 복수의 각각의 제2 반도체 요소 사이에 완성된 접합부를 형성하도록 구성되어 있는 접합 시스템.
27. The method of claim 24,
Wherein the collective bonding tool is configured to form a finished bond between the plurality of first semiconductor elements and each of the plurality of respective second semiconductor elements after formation of the temporary bond by the bonding tool The joining system.
청구항 29에 있어서,
상기 집단 접합 도구는 가열되는 접합 도구이고, 상기 집단 접합 도구는 완성된 접합부를 형성하기 위해 상기 제2 반도체 요소에 열을 가하는 접합 시스템.
29. The method of claim 29,
Wherein the collective bonding tool is a heated bonding tool and the collective bonding tool applies heat to the second semiconductor element to form a finished bond.
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