KR20190085382A - 레이저 본딩 장치, 반도체 장치들의 본딩 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

레이저 본딩 장치, 반도체 장치들의 본딩 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법 Download PDF

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    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H01L2224/16146—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked the bump connector connecting to a via connection in the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
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    • H01L2224/1718—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/17181—On opposite sides of the body
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Abstract

투광성(transmissive) 윈도우를 갖고 워크피스(workpiece)를 수납할 수 있는 챔버; 상기 챔버에 연결되고, 챔버 외부에 비하여 상승된 압력으로 가스를 공급할 수 있도록 구성된 가스 공급 도관; 및 상기 챔버의 외부에 배치되며, 상기 챔버 내에 수납된 워크피스를 상기 투광성 윈도우를 통하여 조사하도록 구성된 레이저 발생 장치를 갖는 레이저 본딩 장치가 제공된다.

Description

레이저 본딩 장치, 반도체 장치들의 본딩 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법 {LASER bonding apparatus, method of bonding semiconductor device, and method of fabricating semiconductor package}
본 발명은 레이저 본딩 장치, 반도체 장치들의 본딩 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 접촉식 본딩으로 인해 야기되는 문제점들을 해결할 수 있고, 대량 생산에 적합하여 반도체 제품을 보다 저렴하게 제조할 수 있는 레이저 본딩 장치, 반도체 장치들의 본딩 방법, 및 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치를 기판 상에 워피지(warpage) 없이 본딩하기 위하여 접촉식 본딩이 널리 사용되어 왔으나, 고체 블록과의 접촉으로 인한 반도체 장치의 오정렬, 접착성 필름에 의한 테일링(tailing) 및 파티클 문제, 이형 필름의 주름에 의해 야기되는 불량 등이 문제되고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 챔버 내에 고온의 가스를 주입하여 본딩하거나 할로겐 램프 등의 열원을 제공하여 본딩하는 방식이 제안되었으나 워피지 등의 관점에서 개선이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 접촉식 본딩으로 인해 야기되는 문제점들을 해결할 수 있고, 대량 생산에 적합하여 반도체 제품을 보다 저렴하게 제조할 수 있는 레이저 본딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 접촉식 본딩으로 인해 야기되는 문제점들을 해결할 수 있고, 대량 생산에 적합하여 반도체 제품을 보다 저렴하게 제조할 수 있는 반도체 장치들의 본딩 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 접촉식 본딩으로 인해 야기되는 문제점들을 해결할 수 있고, 대량 생산에 적합하여 반도체 제품을 보다 저렴하게 제조할 수 있는 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 투광성(transmissive) 윈도우를 갖고 워크피스(workpiece)를 수납할 수 있는 챔버; 상기 챔버에 연결되고, 챔버 외부에 비하여 상승된 압력으로 가스를 공급할 수 있도록 구성된 가스 공급 도관; 및 상기 챔버의 외부에 배치되며, 상기 챔버 내에 수납된 워크피스를 상기 투광성 윈도우를 통하여 조사하도록 구성된 레이저 발생 장치를 갖는 레이저 본딩 장치를 제공한다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 워크피스(workpiece)가 메인 기판 상에 배치된 복수의 반도체 장치들을 포함하고, 상기 반도체 장치들을 상기 메인 기판에 본딩하는 방법으로서, 투광성 윈도우를 갖는 챔버 내에 워크피스를 반입하는 단계; 상기 챔버 내의 압력을 상승시킨 후 상승된 압력을 유지하는 단계; 상기 투광성 윈도우를 통하여 레이저를 조사하여 상기 워크피스의 온도를 상승시키는 단계; 및 상기 챔버 내의 압력을 하강시키는 단계를 포함하는 반도체 장치들의 본딩 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 복수의 반도체 장치들을 메인 기판 상에 배열한 워크피스를 형성하는 단계; 상기 복수의 반도체 장치들을 상기 메인 기판에 본딩하는 단계; 상기 복수의 반도체 장치들을 몰딩하는 단계; 및 상기 복수의 반도체 장치들을 서로 분리하는 단계를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법을 제공한다. 이 때, 상기 복수의 반도체 장치들을 상기 메인 기판에 본딩하는 단계는, 투광성 윈도우를 갖는 챔버 내에 상기 워크피스를 반입하는 단계; 상기 챔버 내의 압력을 상승시킨 후 상승된 압력을 유지하는 단계; 및 상기 투광성 윈도우를 통하여 레이저를 조사하여 상기 워크피스의 온도를 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 본딩 장치 및 본딩 방법을 이용하면, 접촉식 본딩으로 인해 야기되는 문제점들을 해결할 수 있고, 대량 생산에 적합하여 반도체 제품을 보다 저렴하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 본딩 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 II로 표시된 부분을 확대한 부분 확대도들로서 레이저에 의한 가열에 따라 워크피스가 겪는 시간적 변화를 나타내는 측면도들이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 본딩 장치를 나타낸 개념도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 측면도들이다.
도 5는 상기 반도체 장치를 상기 메인 기판에 본딩하는 방법을 나타낸 블록도이다.
도 6a 및 도 6b는 챔버의 내부 압력과 레이저 조사의 시간적인 선후 관계를 나타낸 그래프들이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 측면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 발생 장치를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 일 실시예는 투광성(transmissive) 창을 갖고 워크피스(workpiece)를 수납할 수 있는 챔버; 상기 챔버에 연결되고, 챔버 외부에 비하여 상승된 압력으로 가스를 공급할 수 있도록 구성된 가스 공급 도관; 및 상기 챔버의 외부에 배치되며, 상기 챔버 내에 수납된 워크피스를 상기 투광성 창을 통하여 조사하도록 구성된 레이저 발생 장치를 갖는 레이저 본딩 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 본딩 장치(100)를 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 상기 레이저 본딩 장치(100)는 챔버(110), 상기 챔버(110)에 연결된 가스 공급계(120), 및 상기 챔버(110)의 내부에 레이저를 조사할 수 있는 레이저 발생 장치(130)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(110)는 자신의 내부에 워크피스(workpiece)(WP)를 수납할 수 있는 내부 공간을 정의하는 밀폐 가능한 임의의 구조물일 수 있다. 예컨대 상기 챔버(110)의 내부 공간은 대체로 프레임(112) 및 윈도우(114)에 의하여 정의될 수 있다.
상기 챔버(110)는, 상기 워크피스(WP)가 출입할 수 있는 개폐 도어(116)를 포함할 수 있다. 도 1에서는 상기 개폐 도어(116)가 상기 챔버(110)의 일 측면에 배치된 것으로 도시하였지만, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 개폐 도어는 상기 챔버(110)의 상부면 또는 하부면에 위치할 수도 있다.
상기 챔버(110)의 프레임(112)은 상기 챔버 내부의 압력, 예컨대 게이지 압력을 기준으로 약 0.1 MPa 내지 약 5 MPa의 압력을 견딜 수 있는 임의의 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 챔버(110)의 프레임(112)은, 예를 들면, 금속, 세라믹, 폴리머 등의 재료로 이루어질 수 있다.
상기 프레임(112)은 고도의 내열성은 요하지 않을 수 있다. 예컨대 상기 프레임(112)은 대략 200℃의 온도를 견딜 수 있는 임의의 물질로 이루어질 수 있다. 종래의 기술에 따른 통상의 가스 본딩 방식에 사용되는 챔버는 극히 높은 온도의 가스가 챔버 내부로 도입되거나, 챔버 내부에 할로겐 램프와 같은 초고온의 열원이 존재하기 때문에 고도의 내열성을 요하였다. 하지만, 상기 챔버(110)는 그러한 필요가 없기 때문에 고도의 내열성은 불필요할 수 있다.
상기 윈도우(114)는 투광성으로서, 특히 상기 레이저 발생 장치(130)에서 방출되는 레이저 광을 통과시킬 수 있다. 여기서, 투광성은 상기 레이저 발생 장치(130)에서 방출되는 레이저 광의 빛 에너지를 80% 이상 통과시킬 수 있는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들면, 상기 윈도우(114)는 약 250 nm 내지 5 ㎛의 파장 범위의 빛에 대하여 약 80% 이상의 투광도를 보일 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
또한 상기 윈도우(114)는 상기 챔버 내부의 압력, 예컨대 게이지 압력을 기준으로 약 0.1 MPa 내지 약 5 MPa의 압력을 견딜 수 있는 임의의 재질로 이루어질 수 있다. 상기 윈도우(114)는 투광성의 금속 산화물 또는 준금속의 산화물, 예를 들면, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 그러나 본원 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기 챔버(110)에는 상기 내부 공간에 가스를 공급할 수 있는 가스 공급계(120)가 연결될 수 있다. 상기 가스 공급계(120)는 예를 들면, 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO2), 또는 이들의 혼합물과 같이 불활성이거나 화학적 반응성이 극히 낮은 기체를 상기 내부 공간으로 공급할 수 있다. 이하에서는 이와 같이 불활성이거나 극히 낮은 화학적 반응성을 갖는 가스들을 중성 가스(neutral gas)로 통칭한다.
상기 가스 공급계(120)는 중성 가스를 저장하는 저장고(reservoir)(128), 상기 중성 가스를 가압하여 공급하는 가스 펌프(126), 상기 중성 가스의 흐름을 조절하는 가스 밸브(124) 및 상기 중성 가스가 상기 챔버(110) 내부로 공급되는 경로를 제공하는 가스 공급 도관(122)을 포함할 수 있다.
상기 가스 펌프(126)는 상기 중성 가스를 챔버(110)의 외부 압력에 비하여 상승된 압력으로 상기 챔버(110) 내부로 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 가스 펌프(126)는 상기 챔버(110) 내부의 압력이 게이지 압력을 기준으로 약 0.1 MPa 내지 약 5 MPa가 될 때까지 중성 가스를 공급 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 가스 밸브(124)는 상기 챔버(110) 내부의 압력이 충분히 높으면 상기 중성 가스의 공급이 중단되고 상기 챔버(110)의 내부 압력이 유지되도록 폐쇄될 수 있다. 상기 가스 밸브(124)는 예를 들면, 볼 밸브, 글로브(globe) 밸브, 게이트 밸브, 컨트롤 밸브 등일 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.
상기 챔버(110)의 외부에는 레이저 발생 장치(130)가 제공될 수 있다. 상기 레이저 발생 장치(130)는 레이저 광원(132) 및 광학계(134)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 광원(132)은 외부로부터 공급되는 에너지에 의하여 레이저 광을 생성할 수 있는 장치로서, 예를 들면 YAG 레이저, 루비 레이저, 유리 레이저, YVO4 레이저, LD 레이저, 화이버 레이저 등의 고체 레이저, 색소 레이저 등의 액체 레이저, CO2 레이저, 엑시머 레이저(ArF 레이저, KrF 레이저, XeCl 레이저, XeF 레이저 등), Ar 레이저, He-Ne 레이저 등의 기체 레이저, 반도체 레이저, 자유 전자 레이저 등과 같은 레이저 광을 생성하도록 구성될 수 있다.
상기 광학계(134)는 상기 레이저 광원(132)으로부터 빔 형태의 레이저 광을 공급받아 소정 면적에 대하여 면 가열(area heating)이 가능하도록 광학적인 분산을 수행할 수 있다.
상기 광학계(134)로부터 방출되는 레이저 광은 워크피스(WP)에 조사되고, 상기 워크피스(WP)의 소정 영역을 가열할 수 였다. 상기 광학계(134)로부터 방출되는 레이저 광은 약 250 nm 내지 5 ㎛의 파장 범위를 가질 수 있다. 하지만 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
일부 실시예들에 있어서, 반도체 장치(20)의 연결 단자(23)가 리플로우되는 온도는 약 150 ℃ 내지 약 280 ℃일 수 있다. 따라서 이러한 점을 고려하여 상기 레이저 광원(132)의 출력 등이 조절될 수 있다.
상기 레이저 광은 워크피스(WP)를 가열함으로써 반도체 장치가 메인 기판에 접합되도록 할 수 있으며, 이에 관하여는 뒤에서 더욱 상세하게 설명한다.
상기 워크피스(WP)에 대한 처리가 완료된 이후에는 상기 챔버(110) 내의 압력을 낮출 수 있다. 이를 위하여 가스 배출 도관(123)과 배출 밸브(125)가 제공될 수 있다. 상기 배출 밸브(125)는 상기 챔버(110) 내의 압력을 상승시키고, 상승된 압력을 유지하는 동안에는 폐쇄 상태에 있을 수 있다.
한편, 상기 워크피스(WP)에 대한 처리가 완료된 이후에는 상기 배출 밸브(125)가 개방되어 상기 챔버(110) 내의 중성 가스들이 가스 배출 도관(123)을 통하여 챔버(110)의 외부로 배출될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 II로 표시된 부분을 확대한 부분 확대도들로서 레이저에 의한 가열에 따라 워크피스(WP)가 겪는 시간적 변화를 나타내는 측면도들이다.
도 2a를 참조하면, 워크피스(WP)는 메인 기판(10)과 그의 상부에 배열된 반도체 장치(20)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 메인 기판(10)과 반도체 장치(20) 사이에 접착성 부재(30)가 더 제공될 수 있다.
상기 메인 기판(10)은 상기 반도체 장치(20)가 본딩될 필요가 있는 임의의 기판일 수 있으며, 예를 들면, 인쇄 회로 기판, 캐리어 기판, 재배선이 형성되어 있는 웨이퍼 등일 수 있다.
상기 반도체 장치(20)는 본체(21)의 일측 표면 상에 연결 단자들(23)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 본체(21)는 반도체 다이 자체일 수도 있고, 반도체 다이가 몰딩 부재에 의하여 봉지된 패키지일 수도 있다. 상기 몰딩 부재는, 예를 들면, 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound, EMC)와 같은 폴리머 소재일 수 있다. 상기 본체(21)가 패키지인 경우에는 상기 몰딩 부재 내에 하나의 반도체 다이가 존재할 수도 있고, 또는 상기 몰딩 부재 내에 둘 이상의 반도체 다이들이 적층되어 있을 수 있다. 상기 몰딩 부재 내에 적층된 둘 이상의 반도체 다이들은 서로 동종의 반도체 다이들일 수도 있고, 상이한 종류의 반도체 다이들일 수도 있다.
상기 반도체 장치(20)는 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 또는 SRAM(Static Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 칩, PRAM(Phase-change Random Access Memory), MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory), FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 또는 RRAM(Resistive Random Access Memory)과 같은 비휘발성 메모리 칩, HBM(High Bandwidth Memory) DRAM 반도체 칩, 마이크로 프로세서, 아날로그 소자, 또는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor)와 같은 로직 칩을 포함할 수 있다.
상기 연결 단자들(23)은 솔더 범프일 수 있으며, 상기 본체(21)의 일측 표면 상에 부착되어 있을 수 있다. 상기 연결 단자들(23)은 주석계 솔더 범프일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 단자들(23)은 주석(Sn), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 니켈(Ni), 저머늄(Ge), 아연(Zn), 망간(Mn), 코발트(Co), 텅스텐(W), 안티몬(Sb), 납(Pb), 및 이들의 임의의 합금으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 그러나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기 접착성 부재(30)는 비전도성 필름(non-conductive film, NCF), 이방성 전도성 필름(anisotropic conductive film, ACF), 순간 접착제, 초음파 경화형 접착제, 비전도성 페이스트(non-conductive paste, NCP) 등일 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
상기 연결 단자들(23)의 최상부면과 최하부면 사이의 거리는 h1일 수 있으며, 상기 접착성 부재(30)의 최상부면과 최하부면 사이의 거리는 h2일 수 있다. 도 2a에서는 연결 단자들(23)의 최하부면이 메인 기판(10)의 상부 표면에 접촉한 것으로 도시하였지만, 경우에 따라 연결 단자들(23)의 최하부면은 메인 기판(10)의 상부 표면으로부터 이격되어 있을 수 있다.
챔버(110)의 내부는 상승된 압력, 예컨대 0.1 MPa 내지 5 MPa의 압력이 가해질 수 있으며, 그에 따라 상기 반도체 장치(20)의 표면은 균일한 압력 P가 가해질 수 있다. 또한 상기 접착성 부재(30)의 노출된 표면에도 동일한 압력 P가 가해질 수 있다.
한편, 인가되는 레이저에 의하여 상기 접착성 부재(30)의 온도가 상승하면 상기 접착성 부재(30)의 점도가 감소하면서 흐름성이 발생하거나 증가할 수 있다. 또한 상기 연결 단자들(23)의 온도도 상승하는데 그에 따라 연결 단자들(23)로 점진적으로 리플로우될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 단자들(23)는 약 150 ℃ 내지 약 280 ℃에서 리플로우될 수 있으며, 접착성 부재(30)는 이보다 더 낮은 온도에서 흐름성을 가질 수 있다.
도 2b를 참조하면, 상기 연결 단자(23)가 리플로우되고 상기 접착성 부재(30)의 흐름성이 증가함에 따라 상기 접착성 부재(30)의 최상부면과 최하부면 사이의 거리는 h2'로 감소할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 연결 단자(23)의 최상부면과 최하부면 사이의 거리도 h1'로 감소할 수 있다.
상기 반도체 장치(20)는 온도 변화를 겪음에 따라 워피지(warpage)가 발생할 수 있는데, 도 2b의 반도체 장치(20)는 외부에서 상승된 압력 P를 받기 때문에 워피지가 억제될 수 있다.
또한 워피지를 억제하기 위하여 상기 반도체 장치(20)에 힘이 가해지는 방식이 비접촉식이기 때문에, 종전의 접촉식 본딩에서 발생하였던 문제점들, 예컨대, 가압을 위한 고체 블록과의 접촉으로 인한 반도체 장치의 오정렬, 접착성 필름에 의한 테일링(tailing) 및 파티클 문제, 이형 필름의 주름에 의해 야기되는 불량 등이 방지될 수 있다.
특히, 종전의 접촉식 본딩에서는 메인 기판(10) 위에 배열된 복수의 반도체 장치들(20)을 하나씩 승온시켜서 본딩하는 방식으로 본딩하였는데 본 발명의 레이저 본딩 장치를 이용하면 메인 기판(10) 위에 배열된 복수의 반도체 장치들(20)의 온도가 동시에 상승되어 본딩될 수 있기 때문에 단위 시간당 제조할 수 있는 제품의 수인 UPH(units per hour)가 크게 개선될 수 있다.
또한 레이저 발생 장치(130)가 챔버(110)의 외부에 위치하기 때문에 솔더 범프의 리플로우, 및/또는 접착성 부재의 용융에 의하여 발생하는 퓸(fume)에 오염될 우려가 없다. 퓸 오염이 심한 경우, 챔버(110)를 자주 클리닝하는 것이 요구되기 때문에 다운타임(downtime)이 길어질 수 있다.
또, 반도체 장치(20)를 가열하기 위하여 레이저를 이용하기 때문에 할로겐 램프나 고온의 가스를 이용하는 종전의 비접촉식 본딩에 비하여 더 짧은 시간에 더 많은 수의 반도체 장치들을 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 본딩 장치(101)를 나타낸 측면도이다. 도 3의 레이저 본딩 장치(101)는 도 1의 레이저 본딩 장치(100)에 비하여 광학계(134')가 방출하는 레이저 광에 있어서 차이가 있다. 따라서 이하에서는 이러한 차이점을 중심으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 광학계(134')는 워크피스(WP) 상의 각 반도체 장치에 대응하는 레이저 빔(LB)을 조사할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 빔(LB)은 시간적으로 극히 짧은 시간 간격을 두고 각 반도체 장치를 순차적으로 조사할 수 있다. 다른 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 빔(LB)은 적어도 둘 이상의 반도체 장치들을 동시에 조사할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 빔(LB)은 전체 반도체 장치들을 동시에 조사할 수 있다.
각 레이저 빔(LB)은 대응되는 반도체 장치의 적어도 일부분을 면 가열할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 각 레이저 빔(LB)은 대응되는 반도체 장치의 전체 면적을 포괄하도록 면 가열할 수 있다.
도 3에 도시된 조사 방법에 따르면 레이저 빔(LB)을 각 반도체 장치에만 조사함으로써 메인 기판(10)의 가열되는 부분을 상대적으로 감소시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 측면도들이다.
도 4a를 참조하면, 메인 기판(10) 상에 복수의 반도체 장치들(20)을 배열할 수 있다. 상기 메인 기판(10)은 인쇄 회로 기판, 캐리어 기판, 웨이퍼 등일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 메인 기판(10)은 팬아웃(fan-out) 배선을 포함하는 재배선층이 형성된 웨이퍼일 수 있다. 이하에서는 상기 메인 기판(10)이 재배선층이 형성된 웨이퍼인 경우를 참조하여 설명한다.
상기 메인 기판(10)의 상부 표면에는 재배선층(11)이 제공될 수 있다. 상기 재배선층(11)은 상부 단자(12), 하부 단자(16), 및 상기 상부 단자(12)와 하부 단자(16)를 전기적으로 연결하는 배선(14)을 포함할 수 있다. 상기 상부 단자(12)는 상기 메인 기판(10)의 상부 표면에서 노출될 수 있다. 도 4a에서 상기 하부 단자(16)는 메인 기판(10)의 내부에, 특히 재배선층(11)의 하부에 위치하지만, 일부 실시예들에 있어서, 상기 하부 단자(16)는 상기 메인 기판(10)의 하부 표면에서 노출될 수 있다.
상기 상부 단자(12)는 반도체 장치(20)의 연결 단자들(23)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
상기 반도체 장치(20)는 접착성 부재(30)를 개재하여 상기 메인 기판(10)에 부착될 수 있다. 상기 접착성 부재(30)는 도 2a를 참조하여 상세하세 설명하였으므로 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
상기 반도체 장치(20)의 연결 단자(23)는 상기 접착성 부재(30) 내에 매몰되어 상기 메인 기판(10)의 상부 표면과 소정 간격을 두고 이격될 수 있다. 다른 실시예에서(예컨대 도 2a에 도시한 실시예에서), 상기 연결 단자(23)는 상기 메인 기판(10)의 상부 표면과 접촉될 수 있다.
메인 기판(10) 상에 반도체 장치(20)가 부착된 생성품을 이하에서는 워크피스(workpiece)(WP)로 부른다.
도 4b를 참조하면, 상기 반도체 장치(20)를 상기 메인 기판(10)에 본딩한다. 여기서 본딩(bonding)이라 함은 상기 연결 단자(23)가 상기 메인 기판(10)과 접촉할 뿐만 아니라, 전기적으로도 하나의 통합된 실용적 회로를 구성할 정도로 충분히 낮은 저항으로 연결되도록 하는 과정을 의미한다. 예컨대 상기 연결 단자(23)가 리플로우되어 상기 상부 단자(12)와 충분한 면적의 면접촉을 이루도록 하는 과정을 본딩이라고 부를 수 있다.
상기 반도체 장치(20)를 상기 메인 기판(10)에 본딩하기 위하여 이를 도 1에 도시한 바와 같은 레이저 본딩 장치(100) 내부로 반입할 수 있다. 도 5는 상기 반도체 장치(20)를 상기 메인 기판(10)에 본딩하는 방법을 나타낸 블록도이다.
도 1, 도 4b, 및 도 5를 함께 참조하면, 개폐 도어(116)를 개방한 후 상기 워크피스(WP)를 상기 챔버(110)의 내부 공간으로 반입하고, 그 후 상기 개폐 도어(116)를 폐쇄할 수 있다(S110).
이어서 상기 챔버(110) 내에 중성 가스를 공급함으로써 상기 챔버(110) 내의 압력을 상승시킬 수 있다(S120). 상기 중성 가스는 가스 펌프(126)에 의하여 저장고(128)로부터 가스 공급 도관(122)을 통하여 상기 챔버(110) 내부로 펌핑될 수 있다. 상기 중성 가스의 공급은 게이지 압력을 기준으로 상기 챔버(110) 내부의 압력이 약 0.1 MPa 내지 약 5 MPa가 될 때까지 계속될 수 있다.
여기서 "게이지 압력"은 상기 챔버(110)에 부착된 게이지(190)에서 읽을 수 있는 압력으로서, 챔버(110) 외부의 압력과의 압력 차이를 나타낼 수 있다. 즉, 챔버(110) 외부의 대기압이 0.1 MPa이고 게이지 압력이 0.1 MPa이면 챔버(110) 내부의 절대 압력은 0.2 MPa이다.
상기 챔버(110) 내부의 압력이, 예컨대 약 0.1 MPa 내지 약 5 MPa로 충분히 상승되면, 가스 밸브(124)를 폐쇄하여 상기 챔버(110)를 밀폐시킬 수 있다.
이어서 투광성 윈도우(114)를 통하여 상기 반도체 장치(20)에 레이저를 조사함으로써 상기 워크피스(WP)를 가열할 수 있다(S130). 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 발생 장치(130)는 복수의 상기 반도체 장치들(20)에 동시에 레이저를 조사하도록 구성될 수 있다. 다른 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 발생 장치(130)는 둘 이상의 반도체 장치들(20)에 동시에 레이저를 조사하도록 구성될 수 있다. 또 다른 일부 실시예들에 있어서, 상기 레이저 발생 장치(130)는 복수의 상기 반도체 장치들(20)을 순차적으로 레이저를 조사하도록 구성될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 챔버(110)의 내부 압력과 레이저 조사의 시간적인 선후 관계를 나타낸 그래프들이다.
먼저 도 6a를 참조하면, 챔버(110)의 내부 압력은 높이기 시작한 시점(t0)과 압력 상승이 완료되는 시점(t1) 사이에 시간 차이가 있을 수 있다. 본 실시예에서, 레이저의 조사를 시작하는 시점(t2)은 챔버(110) 내부의 압력 상승을 완료한 시점(t1) 이후일 수 있다. 챔버(110) 내부의 압력 상승을 완료시킴으로써 반도체 장치들(20)의 가열을 위한 조건을 달성하고, 그 후 반도체 장치들(20)을 가열함으로써 반도체 장치들(20)의 워피지(warpage)를 충분히 방지하면서 본딩이 이루어질 수 있다.
본딩이 완료되면 레이저의 조사를 멈추고(시점 t3), 챔버(110)의 내부 압력을 낮출 수 있다(시점 t4). 다시 도 1을 참조하면 챔버(110)의 내부 압력을 감소시키기 위하여 배출 밸브(125)를 개방할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 일부 실시예들에 있어서, 비록 챔버(110) 내부의 압력이 완전히 상승되어 있지 않다고 하더라도, 레이저의 조사가 시작될 수 있다. 구체적으로, 챔버(110)의 내부 압력을 상승시키기 시작하는 시점이 레이저를 조사하기 시작하는 시점과 일치할 수 있다(시점 t0). 이 때 반도체 장치의 온도는 위로 볼록한 그래프 모양으로 상승할 수 있다.
레이저를 조사하기 시작하고 잠시 후인 시점 t1에서 비로소 챔버(110)의 내부 압력은 충분히 상승될 수 있다. 챔버(110)의 내부 압력을 상승시키는 가장 주된 목적이 반도체 장치의 워피지를 방지하기 위함이기 때문에, 반도체 장치의 워피지가 소정 온도(예를 들면 Tc) 이상에서 일어나기 시작한다면 워피지를 방지하기 위한 챔버(110)의 내부 압력 조건은 반도체 장치의 온도가 Tc에 도달하기 이전의 임의의 시점(예를 들면 t1)까지 달성되면 충분할 수 있다. 바꾸어 말하면, 챔버(110)의 내부 압력 상승이 레이저의 조사와 동시에 시작하더라도(시점 t0), 챔버(110) 내부 압력의 충분한 상승이, 워피지가 문제되는 온도까지 반도체 장치가 승온되는 시점의 이전에(예를 들면 시점 t1에) 완료되도록 신속히 이루어지면 워피지 없이 본딩할 수 있다.
이 경우 레이저 조사와 함께 챔버(110) 내부 압력의 상승이 이루어지므로, 도 6a의 실시예에서 레이저의 조사 시점 t2와 챔버(110) 내부 압력의 상승 시작 시점 t0 사이의 시간만큼 본딩 시간을 줄일 수 있다.
도 6b의 실시예에서, 시점 t3에서 본딩이 완료되면 레이저의 조사를 중단하고, 이 시점부터 반도체 장치의 온도는 감소하기 시작한다. 또한 본딩이 완료된 시점(t3) 또는 그 이후의 임의의 시점(도 6b에서는 시점 t4)에서 챔버(110)의 내부 압력을 감소시킬 수 있다. 다시 도 1을 참조하면 챔버(110)의 내부 압력을 감소시키기 위하여 배출 밸브(125)를 개방할 수 있다.
본딩에 의하여 연결 단자들(23a)이 메인 기판(10)의 상부 단자(12)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 접착성 부재(30a)도 용융 후 재경화되면서 경사진 측면을 가질 수 있다. 상기 접착성 부재(30a)는 하부 방향으로 넓어지는 형태를 가질 수 있다. 도 2b를 참조하여 설명한 바와 같이 본딩 후의 상기 접착성 부재(30a)의 최상부면과 최하부면 사이의 거리는 본딩 전에 비하여 감소할 수 있다.
본딩이 완료된 워크피스(WP)는 개폐 도어(116)를 개방한 후 상기 챔버(110)의 외부로 반출될 수 있다.
도 4c를 참조하면 몰딩 수지(40)가 상기 메인 기판(10) 상의 복수의 상기 반도체 장치들(20)을 덮도록 몰딩할 수 있다. 상기 몰딩은, 예컨대 에폭시 몰딩 컴파운드와 같은 몰딩 수지(40)에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 몰딩 수지(40)는 온도 상승에 의하여 유동성이 증가할 수 있는 고분자 물질막일 수 있다. 상기 몰딩 수지(40)는 에폭시 수지를 매트릭스 성분으로 하여 상기 에폭시 수지와 가교 결합이 가능한 성분, 예컨대 페놀계 수지가 더 첨가된 물질막일 수 있다. 또한 상기 몰딩 수지(40)는 물질막에 탄성을 부여하기 위한 엘라스토머 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 예를 들면 트리페닐메탄 타입, 크레졸 노보락 타입, 비페닐 타입, 비스페놀 A 타입, 변성 비스페놀 A 타입, 비스페놀 F 타입, 변성 비스페놀 F 타입, 디사이클로펜타디엔 타입, 페놀 노보락 타입 중에서 선택되는 1종 이상의 에폭시 수지, 또는 페녹시 수지일 수 있으며, 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기 에폭시 수지와 가교 결합이 가능한 성분은, 예컨대 페놀 노보락 수지, 페놀 아랄킬 수지, 비페닐 아랄킬 수지, 디사이클로펜타디엔 타입 페놀 수지, 크레졸 노보락 수지, 레졸 수지 등일 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 수지는 단독으로 이용될 수도 있고, 2종 이상 병용될 수도 있다.
상기 엘라스토머 성분은 이소프렌 고무, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 스티렌아크릴레이트 공중합체, 아크릴계 공중합체(예를 들면 폴리아크릴레이트 에스테르), 아크릴로니트릴 고무 등일 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다, 이들 엘라스토머 성분은 단독으로 이용될 수도 있고, 2종 이상 병용될 수도 있다.
상기 몰딩 수지(40)는 외부로부터 가해지는 힘에 의하여 탄성을 가지면서 변형될 수 있으며, 가요성(flexibility)을 보이는 것일 수 있다.
상기 몰딩 수지(40)와 상기 접착성 부재(30a) 사이에는 경계 또는 계면이 존재할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 각 반도체 장치(20)를 나누기 위하여 다이싱(dicing)을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 다이싱을 수행하기 전에 상기 메인 기판(10)의 하부면을 씨닝(thinnig)하는 공정을 수행할 수 있다. 특히, 도 4a를 참조하여 설명한 바와 같이 상기 재배선층(11)의 하부 단자(16)가 노출되지 않는 경우에는 상기 재배선층(11)의 하부 단자(16)가 노출될 때까지 상기 메인 기판(10)의 하부면을 씨닝하여 제거할 수 있다. 또한, 씨닝 후에 하부면에 대하여 추가로 언더 범프 메탈(under bump metal, UBM)과 같은 도전층을 더 형성할 수 있다.
나아가, 상기 하부면 상의 하부 단자(16) 또는 UBM 상에 솔더 범프를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다이싱은 예를 들면, 블레이드 쏘잉(sawing), 레이저 쏘잉, 플라스마 쏘잉 등의 방법에 의하여 수행될 수 있다. 그러나 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 측면도들이다.
도 7a를 참조하면, 메인 기판(10) 상에 복수의 반도체 장치들(20)을 배열할 수 있다. 도 7a의 워크피스(WP)는 도 4a의 워크피스(WP)와 대비하여 접착성 부재(30)가 사용되지 않는다는 차이점 외에는 동일하다. 따라서 이하에서는 두 실시예의 차이점을 중심으로 설명한다.
상기 반도체 장치(20)의 연결 단자(23)의 표면에는 플럭스(35)가 도포될 수 있다. 상기 플럭스(35)는 상기 반도체 장치(20)가 상기 메인 기판(10) 상에 배열되어 배치되기 전에 상기 연결 단자(23)의 표면에 제공될 수 있다. 상기 플럭스(35)는, 예를 들면, 상기 연결 단자(23)를 디핑(dipping)함으로써 형성될 수 있다.
상기 플럭스는 용제, 로진, 틱소트로피제 및 활성제 등의 각 성분을 혼합하여 조제된 플럭스일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 플럭스 전체량 100 질량％ 중에서 차지하는 용제의 비율은, 예를 들면, 약 30 내지 60 질량％, 틱소트로피제의 비율은 약 1 내지 약 10 질량％, 활성제의 비율은 약 0.1 내지 약 10 질량％로 할 수 있다.
상기 플럭스의 조제에 이용될 수 있는 용제는, 예를 들면, 디에틸렌글리콜모노헥실에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 테트라에틸렌글리콜, 2-에틸-1,3-헥산디올, α-테르피네올 등의 비점이 180 ℃ 이상인 유기 용제를 들 수 있다.
또, 상기 로진은, 검 로진, 수첨 로진, 중합 로진, 에스테르 로진일 수 있다.
또, 상기 틱소트로피제는, 경화 피마자유, 지방산 아마이드, 천연 유지, 합성 유지, N,N'-에틸렌비스-12-하이드록시스테아릴아미드, 12-하이드록시스테아르산, 1,2,3,4-디벤질리덴-D-소르비톨 및 그 유도체일 수 있다.
또, 상기 활성제는 할로겐화수소산아민염일 수 있는데, 구체적으로는 트리에탄올아민, 디페닐구아니딘, 에탄올아민, 부틸아민, 아미노프로판올, 폴리옥시에틸렌올레일아민, 폴리옥시에틸렌라우레르아민, 폴리옥시에틸렌스테아릴아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 메톡시프로필아민, 디메틸아미노프로필아민, 디부틸아미노프로필아민, 에틸헥실아민, 에톡시프로필아민, 에틸헥실옥시프로필아민, 비스프로필아민, 이소프로필아민, 디이소프로필아민, 피페리딘, 2,6-디메틸피페리딘, 아닐린, 메틸아민, 에틸아민, 3-아미노-1-프로펜, 디메틸헥실아민, 시클로헥실아민 등의 아민의 염화수소산염 또는 브롬화수소산염일 수 있다.
도 7b를 참조하면, 상기 반도체 장치(20)를 상기 메인 기판(10)에 본딩한다. 도 1, 도 4b, 및 도 5를 참조하여 설명하였으므로 여기서는 추가적인 설명을 생략한다. 다만 도 4b에 도시된 실시예에서는 접착성 부재(30a)가 반도체 장치(20)와 메인 기판(10) 사이의 공간을 메우지만, 도 7b의 실시예에서는 접착성 부재가 없기 때문에 반도체 장치(20)와 메인 기판(10) 사이의 연결 단자들(23a) 간의 공간은 빈 공간이다.
도 7c를 참조하면, 상기 반도체 장치(20)와 메인 기판(10) 사이의 연결 단자들(23a) 간의 공간을 메우기 위하여, 언더필 물질(UF)이 제공된다. 상기 언더필 물질(UF)은 에폭시 언더필 물질일 수 있다. 상기 언더필 물질(UF)은 강화 입자를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 언더필 물질(UF)은 강화 입자로서 실리콘 또는 유리 등으로 만들어진 필러 입자(filler particle)를 포함할 수 있다.
도 7c에서는 모세관 현상을 이용하여 언더필 물질(UF)을 주입하는 것을 도시하였지만, 다른 방식으로도 언더필 물질(UF)이 제공될 수 있다. 상기 언더필 물질(UF)은 노즐(51)을 통하여 상기 반도체 장치(20)의 일 측방에 제공될 수 있다.
도 7d를 참조하면 몰딩 수지(40)가 상기 메인 기판(10) 상의 복수의 상기 반도체 장치들(20)을 덮도록 몰딩할 수 있다. 상기 몰딩은, 예컨대 에폭시 몰딩 컴파운드와 같은 몰딩 수지(40)에 의하여 이루어질 수 있다. 도 7d의 단계는 도 4c의 단계와 실질적으로 동일하므로 여기서는 중복되는 설명을 생략한다.
도 7e를 참조하면, 각 반도체 장치(20)를 나누기 위하여 다이싱(dicing)을 수행할 수 있다. 도 7e의 단계도 도 4d의 단계와 실질적으로 동일하므로 여기서는 중복되는 설명을 생략한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 발생 장치(130)를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 레이저 발생 장치(130)는 레이저 발진 구조체(Laser Oscillation Structure, LOS)(211), 레이저 발진기(Laser Oscillator, LO)(221), 제1, 제2 대역 차단 필터(223, 233), 빔 확대경(Beam Expansion Telescope, BET)(225), 빔 마스크(Beam Mask, MSK)(227), 제1 포커싱 렌즈(235), 제1, 제2 파워 미터(Power Meter, PM1, PM2)(251, 253), 제1, 제2 반사 거울(M1, M2) 및 챔버(110)를 포함할 수 있다.
후술하듯 워크피스(WP)를 조사하는 제1 레이저 빔(L1)은 윈도우(114)를 통해 워크피스(WP)에 조사될 수 있다. 레이저 발진 구조체(211)는 레이저 빔, 예컨대 엑시머 레이저 빔을 방출할 수 있다. 레이저 발진 구조체(211)는 워크피스(WP)로 제1 레이저 빔(L1)을 방출할 수 있다.
제1 레이저 빔(L1)은 워크피스(WP)상으로 조사되어 워크피스(WP)를 가열할 수 있다. 제1 레이저 빔(L1) 및 후술하는 제2 레이저 빔(L2)은 윈도우(114)를 통하여 로딩된 워크피스(WP)에 조사될 수 있다.
제1 레이저 빔(L1)은 제1 빔 단면과 제1 파장을 가질 수 있다. 제1 레이저 빔(L1)은 제1 광 경로를 따라 진행할 수 있다. 일부 실시예들에서 제1 빔 단면은 예컨대, 사각형일 수 있다. 다른 일부 실시예들에서 제1 빔 단면은 직사각형일 수 있다. 다른 일부 실시예들에서 제1 빔 단면은 정사각형일 수 있다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 삼각형 또는 오각형 이상의 다각형일 수 있고, 타원형이나 원형일 수 있다. 이때 제1 빔 단면이라 함은, 제1 레이저 빔(L1)이 진행하는 방향과 실질적으로 수직한 제1 레이저 빔(L1)의 단면을 말한다. 후술하는 제2 빔 단면에 대한 정의도 이와 실질적으로 동일하다.
레이저 발진 구조체(211)는 제1 레이저 빔(L1)을 방출하는 레이저 광원, 제1 빔 단면이 소정의 단면적을 갖도록 하는 빔 확대경(미도시) 및 제1 빔 단면이 소정의 단면 형상을 갖도록 하는 빔 마스크(미도시)를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면 제1 광 경로 상에, 제1 반사 거울(M1)이 배치될 수 있다. 제1 반사 거울(M1)은 제1 레이저 빔(L1)을 반사할 수 있다. 제1 반사 거울(M1)은 제1 파장에 대해 높은 반사율을 가질 수 있다. 제1 반사 거울(M1)은 후술하는 제2 레이저 빔(L2)을 투과시킬 수 있다. 즉 제1 반사 거울(M1)은 후술하는 제2 파장에 대해 높은 투과율을 가질 수 있다. 제1 반사 거울(M1)은 이색 거울(Dichromatic mirror)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예들에 따르면, 제1 반사 거울(M1)은 제1 및 제2 레이저 빔(L1, L2)의 일부를 투과시킬 수 있고, 제1 및 제2 레이저 빔(L1, L2)의 다른 일부를 반사할 수 있다. 이에 따라 제1 반사 거울(M1)은 제1 및 제2 레이저 빔(L1, L2)을 분기시키는 빔 스플리터에 해당할 수 있다.
도 8을 참조하면 하나의 제1 반사 거울(M1)이 제공되었으나 이에 제한되는 것은 아니고, 광학계의 구성에 따라 제1 반사 거울(M1)이 생략되거나, 둘 이상의 제1 반사 거울(M1)이 제공되는 것도 가능하다.
일부 실시예들에서, 챔버(110)는 워크피스(WP)의 상면과 평행한 평면상에서 2차원적으로 이동하여, 제1 레이저 빔(L1)이 워크피스(WP)의 전체 상면에 조사되도록 할 수 있다. 하지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 챔버(110)가 고정되고, 챔버(110)를 제외한 레이저 발생 장치(130)가 워크피스(WP)의 상면과 평행한 평면상에서 2차원적으로 이동할 수 있다.
레이저 발진기(221)는 워크피스(WP)로 제1 파장과 다른 제2 파장의 제2 레이저 빔(L2)을 방출할 수 있도록 구성된다. 제2 파장은 제1 파장보다 더 길 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 레이저 빔(L2)의 경로인 제2 광 경로 상에, 제1 대역 차단 필터(223)가 배치될 수 있다. 제1 대역 차단 필터(223)는 제1 파장의 광을 차단하되, 제2 파장의 광을 통과시킬 수 있다. 레이저 발진기(221)는 제2 파장의 광뿐만 아니라, 제1 파장의 광 역시 방출할 수 있다.
제2 광 경로 상에 빔 확대경(225)이 배치될 수 있다. 빔 확대경(225)은 제2 레이저 빔(L2)을 확대시킬 수 있다. 빔 확대경(225)은 제2 빔 단면을 소정의 비율만큼 확대시킬 수 있다. 빔 확대경(225)에 의해 확대된 제2 레이저 빔(L2)는 빔 마스크(227)에 도달할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 광 경로 상에 제2 반사 거울(M2)이 배치될 수 있다. 제2 반사 거울(M2은) 제2 레이저 빔(L2)에 대해 높은 반사율을 가질 수 있다.
제2 광 경로 상에 제1 빔 스플리터(BS1)가 배치될 수 있다. 제1 빔 스플리터(BS1)는 제2 레이저 빔(L2)을 분기시킬 수 있다. 제1 빔 스플리터(BS1)는 제2 레이저 빔(L2)의 일부는 투과시키고, 다른 일부는 반사시킬 수 있다. 제1 빔 스플리터(BS1)는 예컨대 반 투과 반사판일 수 있다. 제1 빔 스플리터(BS1)는 약 50%의 제2 레이저 빔(L2)을 투과시키고, 약 50%의 제2 레이저 빔(L2)을 반사시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 빔 스플리터(BS1)에 반사된 제2 레이저 빔(L2)은 제1 파워 미터(PM1)에 입사할 수 있다. 제1 빔 스플리터(BS1)를 투과한 제2 레이저 빔(L2)은 윈도우(114)들 통과해 워크피스(WP)에 조사될 수 있다. 워크피스(WP)를 향한 제2 광 경로 상에 제1 반사 거울(M1)이 배치될 수 있으나, 제1 반사 거울(M1)은 제2 레이저 빔(L2)을 투과시킬 수 있다.
제3 레이저 빔(L3)은 제2 레이저 빔(L2)이 워크피스(WP)에 반사된 광일 수 있다. 도 8을 참조하면 제3 레이저 빔의 광 경로인 제3 광 경로 상에 제1 반사 거울(M1)이 배치될 수 있다. 하지만 제3 레이저 빔(L3)은 제2 레이저 빔(L2)과 마찬가지로 제1 반사 거울(M1)을 투과할 수 있다.
제1 빔 스플리터(BS1)는 제3 레이저 빔(L3)을 분기시킬 수 있다. 제1 빔 스플리터(BS1)는 제3 레이저 빔(L3)의 일부는 투과시키고, 다른 일부는 반사시킬 수 있다. 제1 빔 스플리터(BS1)는 약 50%의 제3 레이저 빔(L3)을 투과시키고, 약 50%의 제3 레이저 빔(L3)을 반사시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 빔 스플리터(BS1)에 반사된 제3 레이저 빔(L3)은 제2 파워 미터(PM2)에 입사할 수 있다.
제2 대역 차단 필터(233)는 제3 광 경로 상에 배치되되 제1 광 경로로부터 이격될 수 있다. 제2 대역 차단 필터(233)는 제1 빔 스플리터(BS1) 및 제2 파워 미터(PM2) 사이의 제3 광 경로 사이에 배치될 수 있다. 제2 대역 차단 필터(233)는 제1 파장의 광을 차단하되, 제2 파장의 광을 통과시킬 수 있다.
제1 포커싱 렌즈(235)는 제3 광 경로 상에 배치되되 제1 광 경로로부터 이격될 수 있다. 제1 포커싱 렌즈(235)는 제1 빔 스플리터(BS1) 및 제2 파워 미터(PM2) 사이의 제3 광경로 사이에 배치될 수 있다. 제1 포커싱 렌즈(235)는 제3 레이저 빔(L3)을 제2 파워 미터(PM2)로 집광할 수 있다.
제1 파워 미터(PM1)는 제1 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사된 제2 레이저 빔(L2)의 에너지를 측정할 수 있다. 제1 파워 미터(PM1)는 예컨대, 포토다이오드를 포함할 수 있다. 제2 파워 미터(PM2)는 제1 빔 스플리터(BS1)에 의해 반사된 제3 레이저 빔(L3)의 에너지를 측정할 수 있다. 제2 파워 미터(PM2)는 예컨대, 포토다이오드를 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
10: 메인 기판 11: 재배선층
12: 상부 단자 14: 배선
16: 하부 단자 20: 반도체 장치
30: 접착성 부재 110: 챔버
112: 프레임 114: 윈도우
116: 개폐 도어 120: 가스 공급계
122: 가스 공급 도관 124: 가스 밸브
126: 가스 펌프 130: 레이저 발생 장치
132: 레이저 광원 134: 광학계

Claims (10)

  1. 투광성(transmissive) 윈도우를 갖고 워크피스(workpiece)를 수납할 수 있는 챔버;
    상기 챔버에 연결되고, 챔버 외부에 비하여 상승된 압력으로 가스를 공급할 수 있도록 구성된 가스 공급 도관; 및
    상기 챔버의 외부에 배치되며, 상기 챔버 내에 수납된 워크피스를 상기 투광성 윈도우를 통하여 조사하도록 구성된 레이저 발생 장치;
    를 갖는 레이저 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 도관은 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO2), 또는 이들의 혼합물을 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 본딩 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 발생 장치는 상기 가스 공급 도관을 통하여 상기 챔버 내부가 가압된 상태에서 상기 워크피스에 레이저를 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 본딩 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저 발생 장치는 상기 워크피스 상의 소정 면적에 대하여 면 가열(area heating)이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 본딩 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 워크피스는,
    메인 기판;
    상기 메인 기판 상에 배열된 복수의 반도체 장치들; 및
    상기 메인 기판과 상기 반도체 장치들을 접착하는 접착성 부재;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 본딩 장치.
  6. 워크피스(workpiece)가 메인 기판 상에 배치된 복수의 반도체 장치들을 포함하고, 상기 반도체 장치들을 상기 메인 기판에 본딩하는 방법으로서,
    투광성 윈도우를 갖는 챔버 내에 워크피스를 반입하는 단계;
    상기 챔버 내의 압력을 상승시킨 후 상승된 압력을 유지하는 단계;
    상기 투광성 윈도우를 통하여 레이저를 조사하여 상기 워크피스의 온도를 상승시키는 단계; 및
    상기 챔버 내의 압력을 하강시키는 단계;
    를 포함하는 반도체 장치들의 본딩 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상승된 압력을 유지하는 단계에서 상기 챔버 내의 압력은 약 0.1 MPa 내지 약 5 MPa로 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치들의 본딩 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 워크피스의 온도를 상승시키는 단계에서 상기 복수의 반도체 장치들의 온도가 동시에 상승되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치들의 본딩 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 상승된 압력을 유지하는 단계는 상기 챔버 내의 압력을 상승시키기 위하여 가압 가스를 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 가압 가스는 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO2), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치들의 본딩 방법.
  10. 복수의 반도체 장치들을 메인 기판 상에 배열한 워크피스를 형성하는 단계;
    상기 복수의 반도체 장치들을 상기 메인 기판에 본딩하는 단계;
    상기 복수의 반도체 장치들을 몰딩하는 단계; 및
    상기 복수의 반도체 장치들을 서로 분리하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 복수의 반도체 장치들을 상기 메인 기판에 본딩하는 단계는,
    투광성 윈도우를 갖는 챔버 내에 상기 워크피스를 반입하는 단계;
    상기 챔버 내의 압력을 상승시킨 후 상승된 압력을 유지하는 단계; 및
    상기 투광성 윈도우를 통하여 레이저를 조사하여 상기 워크피스의 온도를 상승시키는 단계;
    를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
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