[go: up one dir, main page]

KR20010029800A - 반도체 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

반도체 장치 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010029800A
KR20010029800A KR1020000032600A KR20000032600A KR20010029800A KR 20010029800 A KR20010029800 A KR 20010029800A KR 1020000032600 A KR1020000032600 A KR 1020000032600A KR 20000032600 A KR20000032600 A KR 20000032600A KR 20010029800 A KR20010029800 A KR 20010029800A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrodes
electrode
resin
filler
bump
Prior art date
Application number
KR1020000032600A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100376336B1 (ko
Inventor
이께가미고로
Original Assignee
가네꼬 히사시
닛뽕덴끼 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가네꼬 히사시, 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 filed Critical 가네꼬 히사시
Publication of KR20010029800A publication Critical patent/KR20010029800A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100376336B1 publication Critical patent/KR100376336B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the groups H01L21/18 - H01L21/326 or H10D48/04 - H10D48/07 e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0556—Disposition
    • H01L2224/05568—Disposition the whole external layer protruding from the surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05573—Single external layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/1134—Stud bumping, i.e. using a wire-bonding apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/1301—Shape
    • H01L2224/13016—Shape in side view
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29199—Material of the matrix
    • H01L2224/2929—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29299—Base material
    • H01L2224/29386—Base material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29299—Base material
    • H01L2224/29386—Base material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2224/29387—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/325—Material
    • H01L2224/32501—Material at the bonding interface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75251—Means for applying energy, e.g. heating means in the lower part of the bonding apparatus, e.g. in the apparatus chuck
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75252—Means for applying energy, e.g. heating means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H01L2224/75743—Suction holding means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812—Applying energy for connecting
    • H01L2224/81201—Compression bonding
    • H01L2224/81203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/819—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector with the bump connector not providing any mechanical bonding
    • H01L2224/81901—Pressing the bump connector against the bonding areas by means of another connector
    • H01L2224/81903—Pressing the bump connector against the bonding areas by means of another connector by means of a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201—Compression bonding
    • H01L2224/83203—Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83851—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester being an anisotropic conductive adhesive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • H01L2224/83862—Heat curing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9211—Parallel connecting processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06—Polymers
    • H01L2924/0665—Epoxy resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06—Polymers
    • H01L2924/078—Adhesive characteristics other than chemical
    • H01L2924/0781—Adhesive characteristics other than chemical being an ohmic electrical conductor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

반도체 장치에서, 범프 전극을 갖는 반도체 펠릿과 패드 전극을 갖는 배선 기판은 그 사이에 충전재를 함유한 수지에 대향하여 서로 마주보게 되어, 상기 범프 전극과 패드 전극이 중첩된다. 상기 충전재가 상기 전극들 사이의 중첩부에 잔류한 상태에서, 상기 전극 중첩부를 열 압착하고, 상기 반도체 펠릿과 배선 기판을 수지에 의해 접착한다.

Description

반도체 장치 및 그의 제조 방법{Semiconductor device and method for manufacturing same}
본 발명은 배선 기판과 반도체 펠릿이 직접 접속되는 구조를 갖는 반도체 장치에 관한 것이다.
휴대성을 향상시키기 위해, 비디오 카메라나 노트북 크기의 퍼스널 컴퓨터용 콤팩트 전자 장치 회로의 소형화 및 경량화가 진행되고 있으며, 그 안에 사용된 전자 부품을 소형화하거나 또는 동일 크기의 전자 부품들이지만 집적도를 향상시킴으로써, 전자 장치 회로의 소형화 및 경량화에 기여하고 있다.
반도체 장치에서는, 반도체 펠릿이 소형화되어 집적도가 향상되었지만, 이들 향상된 점에 그치지 않고, 반도체 펠릿과 배선 기판을 직접 접속함으로써 실장 밀도를 향상시키게 되었다.
상기 일 예가 도 9 에 도시되어 있다. 상기 도면에서, 참조 부호 "1" 은 반도체 펠릿으로, 상기 반도체 펠릿에는 다수의 전자 소자(도시 생략)들이 형성된 반도체 기판 (2) 의 주면 상에 다수의 범프 전극들 (3) 이 형성되게 된다. 상기 범프 전극들 (3) 은 통상적으로 땜납 또는 금으로 형성된다.
참조 부호 "4" 는 배선 기판으로, 절연 기판 (5) 의 표면 상에 형성된 구리의 전도 패턴(도시 생략)에 의해 형성되며, 상기 전도 패턴은 포토레지스트 막(도시 생략)에 의해 피복된 후, 상기 범프 전극 (3) 에 대향하는 위치에서 상기 포토레지스트 막에 윈도우가 형성되어, 상기 도전 패턴의 일부를 노출시킴으로써 상기 윈도우에서 패드 전극 (6) 을 형성하게 된다. 통상적으로, 상기 패드 전극은 12 내지 18 ㎛ 두께의 동박으로 형성되며, 그 위에 3 내지 5 ㎛ 두께의 니켈 도금을 피복한 후, 그 위에 0.03 내지 1 ㎛ 의 금을 더 적층한다. 그러나, 상기 도면에서는 단일 층으로서 도시되어 있다.
참조 부호 "7" 은 상기 반도체 펠릿 (1) 과 배선 기판 (5) 을 기계적으로 접속하여, 외부의 부식성 가스로부터 상기 반도체 펠릿 (1) 상의 배선 패턴(도시 생략)을 보호하는 수지를 나타낸다.
상기 구조는 널리 공지되어 있으며, 일본 특개소 제 63-241955 호 공보(종래 기술 1), 미국 특허 제 5795818 호 공보(종래 기술 2), 일본 특개소 제 60-262430 공보(종래 기술 3) 및 일본 특개평 제 9-97816 호 공보(종래 기술 4)에 개시되어 있다.
상기 종래 기술들 중에서, 종래 기술 1 에서는, 상기 범프 전극 (3) 이 땜납에 의해 형성되며, 상기 반도체 펠릿 (1) 은 배선 기판 (4) 에 플립-칩(flip-chip) 접속된다.
상기 종래 기술 2 에서는, 상기 패드 전극 (6) 상의 범프 전극 (3) 마다 약 20 g 의 하중을 인가하면서, 상기 반도체 펠릿 (1) 을 240 ℃ 로 가열하고, 상기 배선 기판 (4) 을 190 ℃ 로 가열하며, 또한, 상기 전극들 (3 및 6) 에 초음파 진동도 인가하여 금속-금속 접합하는 것을 개시하고 있으며, 다른 예로서는, 범프 전극 (3) 마다 약 10 g 의 하중을 인가하면서, 상기 반도체 펠릿 (1) 을 180 ℃ 로 가열하고, 상기 배선 기판 (4) 을 190 ℃ 로 가열하며, 또한, 상기 전극들 (3 및 6) 에 초음파 진동도 인가하여 금속-금속 접합하는 것을 개시하고 있다.
종래 기술 1 과 종래 기술 2 에서는, 상기 반도체 펠릿 (1) 과 배선 기판 (4) 을 기계적 및 전기적 접합을 한 후, 반도체 펠릿 (1) 과 배선 기판 (4) 사이에 접착제로서 수지 (7) 를 공급한다. 상기 반도체 펠릿 (1) 과 배선 기판 (4) 사이에 약 100 ㎛ 의 아주 작은 간격이 있기 때문에, 상기 수지 (7) 가 그 사이에 들어가기가 어렵게 되며, 그 사이에 들어갈지라도 기포가 잔류하기 쉬운 문제가 있다.
종래 기술 1 은 상기 수지 (7) 내에 기포가 잔류하지 않도록 하는 것으로서, 관련 작업이 복잡하다.
종래 기술 2 에서는, 상기 수지 (7) 내에 기포가 잔류하기 쉬운 것을 고려하고는 있으나, 상기 기포들을 제거하는 방법에 대해서는 아무런 기재도 되어 있지 않다.
이와는 달리, 종래 기술 3 과 종래 기술 4 에서는, 상기 배선 기판 (4) 상의 패드 전극 (6) 을 포함하는 영역에 수지 (7) 를 미리 공급하고, 상기 수지 (7) 상부에 반도체 펠릿 (1) 을 공급하고 압력을 인가하여, 상기 패드 전극 (6) 과 범프 전극 (3) 을 중첩함으로써, 범프 전극 (3) 과 패드 전극 (6) 사이에서 상기 수지 (7) 를 추출하고, 상기 전극들 (3 및 6) 을 전기 접속하게 된다. 인가 압력을 상기 상태로 유지하면서, 수지 (7) 를 경화시킨다. 상기 수지 (7) 가 충분하게 경화된 후에는, 인가된 압력이 해제될지라도, 상기 반도체 펠릿 (1) 과 배선 기판 (4) 사이의 수지 (7) 에 의해 기계적인 접속을 하게 되며, 상기 전극들 간의 압력에 의해 전기적인 접속을 유지하게 된다.
상기 반도체 장치에서는, 상기 배선 기판 (4) 의 상부에 미리 공급된 수지 (7) 를 압착하여 확산하기 때문에, 상기 수지 (7) 내에 기포가 잔류하기가 어렵게 됨으로써, 종래 기술 1 과 종래 기술 2 에 남아있던 문제를 해결할 수 있게 된다.
종래 기술 3 에서는, 광 경화성 수지를 이용하는 경우에는 상기 반도체 펠릿 (1) 과 배선 기판 (4) 사이에 어떠한 열도 인가되지 않으며, 심지어 열 경화성 수지를 이용하는 경우에도 상기 경화 온도는 단지 150 ℃ 이하로 상승됨으로써, 구성 재료들의 열 왜곡현상을 감소시킬 수 있으며, 고신뢰성을 갖는 접속을 달성할 수 있는 효과를 기재하고 있다.
또한, 종래 기술 4 에서도, 상기 범프 전극 (3) 과 패드 전극 (6) 을 접합하기 위해 압력을 인가할 때 열 경화성 수지 (7) 를 공급할지라도, 열 팽창 계수보다 더 큰 경화 수축율을 갖는 수지 (7) 를 이용함으로써, 고온의 환경에서도, 상기 경화 수축율이 열 팽창 계수보다 크기 때문에, 상기 패드 전극으로부터 범프 전극을 박리하는 힘이 작용하지 않게 되어, 상기 접속이 불안정하지 않게 되는 효과를 기재하고 있으며, 상기 범프 전극의 선단이 패드 전극 (6) 과 접촉시, 그 사이에 인가된 압력에 의해 더욱 확장된 표면 접촉을 달성하기 때문에, 상기 전극들 사이의 수지 (7) 가 상기 접촉부로부터 배출됨으로써, 불순물을 포함하지 않는, 신뢰성 있는 접촉을 달성할 수 있는 효과를 기재하고 있다.
상술한 바와 같이, 종래 기술 3 과 종래 기술 4 에 따른 반도체 장치에서는, 상기 수지 (7) 가 경화될 때 상기 패드 전극 (6) 과 중첩된 범프 전극 (3) 의 탄성 한계 내에서 압축 변형이 일어나는 경우에도, 상기 전극들 (3 및 6) 간의 압접 상태(pressurized contact)를 유지할 수 있게 된다.
실리콘을 기제로 한 반도체 펠릿 (1) 과 에폭시 수지를 기제로 한 배선 기판 (4) 의 반도체 기판 (2), 범프 전극 (3), 절연 기판 (5) 및 패드 전극 (6) 등의, 반도체 장치 소자의 열 팽창 계수는, 각각 2.4 PPM/℃, 15 PPM/℃, 16 PPM/℃ 및 20 PPM/℃ 이며, 상기 절연 기판 (5), 패드 전극 (6) 및 범프 전극 (3) 의 열 팽창 계수가 근사하기 때문에, 열 팽창에 의한 길이 차이는 문제가 되지 않는다.
상기 반도체 기판 (2) 과 범프 전극 (3) 의 열 팽창 계수는 차이가 클지라도, 각 범프의 직경이 작기 때문에 실질적인 문제가 되지 않는다.
그러나, 상기 수지 (7) 에 의해 접착된 상기 반도체 펠릿 (1) 과 배선 기판 (4) 사이에서는, 열 팽창 계수의 비가 "6" 을 초과하게 되며, 범프 전극 (3) 의 배열장이 범프 전극 (3) 각각의 직경에 비하여 상당히 길기 때문에, 반도체 장치가 동작할 때에는 반도체 펠릿 (1) 을 실온 이상으로 가열함으로써, 상기 수지 (7) 의 2개의 접착 표면들 간의 열 팽창 차가 상당히 다르게 된다.
예를 들어, 10 mm 의 전극 배열장을 갖는 반도체 펠릿을 80 ℃ 로 가열하는 경우, 상기 전극 배열장이 1.9 ㎛ 로 길어지지만, 상기 패드 전극 (6) 의 배열장은 12.8 ㎛ 로 길어지게 된다. 열 팽창에 의한 상기 배열장 차는 바이메탈 효과에 의해 흡수된다.
종래 기술 3 과 종래 기술 4 에서는, 상기 전극들 (3 및 6) 이 압접 접속되기 때문에, 상기 중첩된 표면 방향으로 열 팽창에 의한 응력이 인가되는 경우, 상기 전극 접촉 표면에 위치 오프셋(offset)이 존재하게 됨으로써, 상기 전극 접촉부 상의 응력을 완화시켜, 전극 박리의 문제를 피할 수 있게 된다.
열 팽창시의 차이를 조정하기 위해 상기 수지 (7) 내에 미세 분말의 알루미나 또는 실리카를 분산시킨 반도체 장치가, 예를 들어, 일본 특개평 제 8-195414 호 공보(종래 기술 5), 특개평 제 9-266229 호 공보(종래 기술 6), 특개평 제 10-107082 호 공보(종래 기술 7) 및 특개평 제 11-87424 호 공보(종래 기술 8)와, 일본 특허 제 2914569 호 공보(종래 기술 9) 및 특개평 제 11-40606 호 공보(종래 기술 10)에 개시되어 있다.
상기 종래 기술들 중에서, 종래 기술 5 내지 종래 기술 9 에서는, 상기 반도체 펠릿 (1) 과 배선 기판 (4) 을 전기적으로 접속한 후에, 각각의 대향하는 표면사이에 수지 (7) 를 공급한다. 특히, 종래 기술 5 내지 종래 기술 8 에서는, 상기 반도체 펠릿 (1) 측과 배선 기판 (4) 측에서 수지 (7) 내의 충전재를 서로 다르게 분포시켜 상기 열 팽창 계수를 조정하는 것을 개시하고 있다.
종래 기술 10 에서는, 충전재를 분산시킨 수지 (7) 를 상기 배선 기판 (4) 상에 도포하여, 상기 배선 기판 (4) 에 반도체 펠릿 (1) 을 접속하는 경우에, 상기 범프 전극 (3) 의 선단을 날카롭게 함으로써, 상기 전극들 (3 및 6) 의 중첩부에 충전재가 존재하지 않는 경우에도 신뢰할 수 있는 전기 접속을 달성하게 된다.
상기 반도체 펠릿의 외형 치수를 증가시키지 않고, 범프 전극의 갯수를 증가시킴으로써, 고집적화를 달성하는 경우에는, 상기 범프 전극 (3) 의 직경이 감소되고, 그 사이의 배열 피치가 좁아지며, 상기 범프 전극들은 엇갈림 패턴으로 배치된다.
상기 범프 전극 (3) 의 직경이 감소되는 경우에는, 압력을 인가하기 전의 범프 전극의 높이와 형상이 상당히 변하게 된다.
종래 기술 3 과 종래 기술 4 에 개시된 반도체 장치에서는, 상기 전극 금속의 탄성 변형에 의해 압접시키기 때문에, 고온에서는 상기 전극 자신의 팽창에 의해 안정한 접촉 상태를 유지할 수 있지만, 극저온에서는 중첩 계면이 박리 방향으로 수축하기 때문에, 원래 낮은 프로화일들을 갖는 상기 범프 전극은 압접력이 저하됨으로써, 접촉 저항이 상승하게 된다.
상기 형태의 낮은 범프 전극을 갖는 반도체 장치를 이용한 반도체 장치의 동작이 극저온에서 개시되는 경우에는, 상기 반도체 펠릿 (1) 이 충분히 높은 온도에 도달할 때까지 불안정하게 동작하는 문제가 발생하게 된다.
특히, 상기 수지가 경화될 때, 상기 수지 (7) 내에 분산된 무기물 충전재는 그들 간에 낮은 압접력이 작용하는 전극들 간에 배치된 절연 스페이서로서 기능하고, 그 사이의 간격에 미소량의 수지가 잔류하는 경우에는 상기 수지가 박막 절연 스페이서로서 기능 함으로써, 전기적 접속이 불량하게 된다.
상기 범프 전극 (3) 의 직경을 감소시킴으로써 범프 전극 (3) 의 높이를 감소시키는 경우에는, 상기 중첩부에 압력 인가시의 탄성 변형의 한계 값이 낮아져, 과도한 부하가 인가되는 경우에 소성 변형되기 쉬운 경향이 있고, 그 후 극저온에서는 상기 전극들 간의 접촉 저항이 갑자기 증가하는 문제점이 있다.
상기 문제점들은, 동작을 개시할 때와 동작을 개시한 후의 온도차가 큰 경우에 특히 현저하며, 상기 경우, 전극들 사이에서 노이즈가 생성되며, 상기 전자 회로 장치가 오동작하게 될 위험이 있다.
심지어, 종래 기술 (10) 에서 개시된 기술에서도, 다 전극화에 대응하기 위해 상기 범프 전극 (3) 의 직경을 소형화하는 경우에는, 상기 선단들을 날카롭게 하는 것이 어려우며, 상기 패드 전극 (6) 을 연질 금속으로 충분한 두께로 피복해야 하므로, 상기 기술의 현재 적용은 기술과 비용적인 측면에서 가능하지 않다.
따라서, 본 발명은, 종래 기술들이 갖는 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안되었고, 범프 전극을 갖는 반도체 펠릿과 패드 전극을 갖는 배선 기판은, 충전재가 분산되는 수지를 그 사이에 삽입하며, 상기 범프 전극과 상기 패드 전극을 서로 중첩시킴으로써, 서로 대향하도록 위치하고, 상기 중첩 계면사이에 충전재가 잔류하는 상태로 전극 중첩부를 열압착 접속하여, 상기 반도체 펠릿과 배선 기판을 함께 상기 수지를 이용하여 접착하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 적어도 하나의 직선을 따라 다수의 패드 전극들이 형성되는 절연 기판을 갖는 배선 기판 상에 형성된 패드 전극들 상에 또는 상기 패드 전극의 근방 영역 상에, 충전재를 분산시킨 수지를 공급하는 단계; 반도체 기판 상에서 선단 방향으로 직경이 수축할 수 있는 범프 전극들로 형성된 반도체 펠릿을 배선 기판에 대향하여 근접시켜, 상기 수지를 압축하여 바깥으로 확산하는 단계; 상기 범프 전극들의 선단을 상기 수지에 봉입하고, 상기 범프 전극 선단과 상기 패드 전극간에 충전재의 일부를 막는 단계; 압력을 인가하여 상기 범프 전극들의 선단부를 파쇄시킴과 동시에 상기 중첩된 전극들 간에 형성된 영역으로부터 상기 수지를 제거하여, 양쪽 전극을 중첩하는 단계; 상기 범프 전극과 상기 패드 전극 간의 중첩부를 가압 상태로 유지하면서, 적어도 상기 반도체 펠릿을 가열하여 상기 각 전극의 중첩부를 열 압착하는 단계; 및 상기 수지를 경화시킴으로써 상기 반도체 펠릿과 배선 기판을 접착하는 단계를 갖는 반도체 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 반도체 장치에서는, 반도체 펠릿과 배선 기판을 접착하는 수지 내에 분산된 충전재의 일부를 상기 열 압착되어 접속된 범프 전극과 패드 전극들 간의 중첩된 영역에 잔류시킨다.
상기 반도체 장치의 구조는, 연질 도전 재료로 이루어진 선단이 직경이 수축되어 형성된 범프 전극의 선단부와 패드 전극간에 수지 중의 충전재부가 포획되고, 상기 패드 전극의 선단부는 파쇄되어 상기 중첩부 주변부를 바깥으로 팽창시키는 구조로 된다.
본 발명에 따른 반도체 장치에서는, 상기 범프 전극과 패드 전극의 중첩부에 50 % 이상의 충전재를 잔류시킴으로써, 상기 모든 전극 중첩부에서 양호한 전기 접속을 유지하게 된다.
상기 충전재가 상기 중첩부의 표면 면적의 10 % 보다 작은 영역에서 괴 상태로 집중되는 경우, 잔류 충전재 영역 주위의 영역에서 전극 중첩 강도가 저하되며 열 접합 강도가 감소되기 때문에, 상기 범프 전극과 패드 전극간의 중첩 표면 면적의 적어도 10 % 이상으로 충전재가 잔류하도록 하기 위해 상기 충전재를 분산시켜야 한다.
또한, 충전재가 잔류하는 범프 전극과 패드 전극간 중첩부의 표면 면적에서의 충전재의 면적비를 10 % 이하로 함으로써, 양호한 열 접착을 달성할 수 있게 되므로, 양호한 전기적 및 기계적인 접속을 얻게 된다.
본 발명에 따른 반도체 장치에 이용된 수지 내에 분산된 상기 충전재로서 미립자 또는 섬유상 충전재를 이용함으로써, 열 및 전류의 차단 면적을 최소화할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 반도체 장치를 제조하는 방법에서는, 충전재가 분산된 수지가 배선 기판에 미리 공급되고, 상기 수지에 반도체 펠릿의 범프 전극이 봉입되어, 상기 중첩부간에 열 압착 접합을 수행할 때 상기 범프 전극과 상기 패드 전극간의 전극 중첩 계면에 상기 충전재의 일부가 잔류하게 되고, 상기 방법은 상기 반도체 펠릿의 가열 온도를 230 ℃ 내지 300 ℃ 로 설정할 수 있으며, 상기 배선 기판의 가열 온도를 50 ℃ 내지 120 ℃ 로 설정할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 반도체 장치를 도시한 단면도.
도 2 는 도 1 의 반도체 장치의 부분 절취 단면도.
도 3 은 도 1 의 반도체 장치의 제조에 이용된 반도체 펠릿의 단면도.
도 4 는 도 3 에 도시된 반도체 펠릿을 제조하는 방법을 도시한 측면도.
도 5 는 도 1 의 반도체 장치를 제조하는 방법을 도시한 측 단면도.
도 6 은 도 1 의 반도체 장치를 제조하는 방법을 도시한 측 단면도로서, 수지가 공급되는 배선 기판 상부에 도 5 의 반도체 펠릿이 공급되는 상태를 나타낸 도면.
도 7 은 도 1 의 반도체 장치를 제조하는 방법을 도시한 부분 확대 측 단면도로서, 범프 전극과 패드 전극간의 열 압착 접속을 도시한 도면.
도 8 은 범프 전극과 패드 전극간의 중첩을 도시한 부분 확대 측 단면도.
도 9 는 종래 기술에 따른 반도체 장치의 일 예를 도시한 측 단면도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 반도체 펠릿 13 : 범프 전극
14 : 배선 기판 16 : 패드 전극
17 : 수지 18 : 충전재
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
이하, 도 1 및 도 2 를 참조하여 본 발명에 따른 반도체 장치의 실시예를 상세하게 설명한다.
상기 도면들에서, 참조 부호 "11" 은 반도체 펠릿으로서, 반도체 기판 (12) 의 주표면 상에 다수의 범프 전극들 (13) 이 형성되며, 상기 범프 전극들 (13) 은 금과 같은 연질 도전 재료에 의해 형성되며, 상기 반도체 기판 (12) 은 다수의 반도체 소자(도시 생략) 상에 형성된다.
참조 부호 "14" 는 배선 기판으로서, 상기 설명된 예에서는, 유리 섬유 에폭시 수지로 이루어진 절연 기판 (15) 의 한쪽 면에 동박의 전도 패턴(도시 생략)에 의해 형성되며, 상기 동막의 전도 패턴을 땜납 레지스트 막(도시 생략)으로 더 피복하고, 상기 땜납 레지스트 막에 범프 전극 (13) 에 대향하는 위치에 상기 전도 패턴의 일부가 노출되도록 윈도우를 형성함으로써, 상기 공명된 윈도우 위치에서 패드 전극 (16) 을 형성하게 된다.
참조 부호 "17" 는 상기 반도체 펠릿 (11) 과 배선 기판 (14) 간의 기계적인 접속을 수행하는 수지로서, 외부의 부식성 가스로부터 상기 반도체 펠릿 (11) 의 접속 패턴(도시 생략)을 보호한다.
본 발명에 따른 반도체 장치에서는, 열 팽창 계수를 조정하기 위해 충전재 (18) 가 분산되는 수지 (17) 를 이용하며, 상기 범프 전극 (13) 과 패드 전극 (16) 간의 중첩 계면에서 상기 충전재 (18) 의 일부를 잔류시키게 된다.
상기 반도체 장치의 일 예를 도 3 내지 도 7 을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선, 도 3 에 도시된 바와 같이, 반도체 기판 (12) 상에 범프 전극 (13) 이 형성되는 반도체 펠릿 (11) 이 개시된다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 초음파 진동이 인가되는 모세관 (19) 을 관통하여 삽입된 금선 (20) 의 하단부를 전기 방전 등을 이용하여 용융하여 금볼 (20a) 을 형성하고, 상기 금볼 (20a) 을 상기 모세관 (19) 의 하단부로 상기 반도체 기판 (12) 상의 소정의 위치에서 압착한 후, 그 위에 하중을 인가한 상태로 초음파 진동을 가해 접속을 수행함으로써 상기 모세관 (19) 과 배선 (20) 이 둘 다 상승되고, 상기 배선 (20) 을 파쇄된 금볼 (20a) 의 근방에서 절단함으로써, 상기 범프 전극들 (13') 을 형성하게 된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 구조는, 파쇄된 금볼 (20a) 의 직경 크기인 큰 직경 기부 (13a') 와 상기 배선 (20) 을 당겨 떼어 놓는 위치에서의 작은 직경부 (13b') 를 갖는 서로 다른 직경을 갖는 구조로 되며, 상기 작은 직경부 (13b') 의 선단부는 팁 방향으로 더욱 수축되어, 상기 팁이 입체 파라볼라 형상으로 된다.
상기 큰 직경부 (13a') 와 작은 직경부 (13b') 의 사이에는, 상기 모세관 (19) 의 내부 직경 구조에 의해 형상과 크기가 결정되는 중심부가 형성된다(도시 생략).
25 ㎛ 의 직경을 갖는 금속 배선을 이용하는 경우에는, 상기 범프 전극 (13') 의 기부 직경이 80 내지 95 ㎛ 로 되고, 기부 높이는 20 내지 30 ㎛ 로 되며, 상기 기부로부터 상기 작은 직경부 (13b') 의 높이는 약 70 ㎛ 로 된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 유리 섬유 에폭시 수지 기판(절연 기판) (15) 의 요부에 패드 전극 (16) 을 형성하는 배선 기판 (14) 을 지지 테이블 (21) 상에 위치 결정하여 설치한다.
상기 패드 전극들 (16) 은, 12 내지 18 ㎛ 의 두께를 갖는 구리 동막 도전 패턴 상에 니켈을 3 내지 5 ㎛ 의 두께로 피복하고, 그 위에 금을 0.03 내지 1 ㎛ 의 두께로 피복시킨 적층 구조로서 형성된다. 그러나, 상기 도면에서는 상기 패드 전극 (16) 을 단일층으로서 도시하고 있다.
참조 부호 "22" 는 상기 지지 테이블 (21) 상에 상기 수지 (17) 를 공급하는 수지 공급 장치로서, 상기 배선 기판 (14) 상에서 패드 전극 (16) 으로 둘러싸인 영역에 상기 유체를 공급하기 위해 수평 방향으로 이동한다.
상기 수지 (17) 에는 무기물 충전재 (18) 가 분산된다. 상기 충전재 (18) 는 2 내지 6 ㎛ 직경의 미립자 또는 섬유상 알루미나 또는 실리카를 갖는 미세 분말로 되며, 열 팽창 계수를 조정하기 위해 상기 수지 (17) 내에 50 내지 75 중량% 로 함유된다.
참조 부호 "23" 은 상기 지지 테이블 (21) 내에 매입된 히터로서, 상기 배선 기판 (14) 을 통해 상기 수지 (17) 를 가열한다.
상기 수지 공급 장치 (22) 가 상기 지지 테이블 (21) 에 의해 지지되어 위치 결정되는 배선 기판 (14) 상부에 소정 량의 수지 (17) 를 공급한 후, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 하단부에서 흡착홀 (24a) 이 개방되고, 펄스 전류에 의해 가열되는 내장형 히터 (25) 를 갖는 진공 흡착 콜렉트 (24) 는 상기 범프 전극 (13') 을 하측으로 향하게 하면서 상기 반도체 펠릿 (11) 을 흡착한다.
상기 진공 흡착 콜렉트 (24) 는 로드 셀에 의해 가압 구동되며, 반발력이 인가될 때, 하강 과정중인 상기 반도체 펠릿 (11) 에 미리 설정된 고정 부하를 인가한다.
상기 도면에 미도시 되어 있지만, 상기 진공 흡착 콜렉트 (24) 에 의해 진공 흡착되는 반도체 펠릿 (11) 의 범프 전극 (13) 위치는, 영상 인식에 의해 검출되고, 상기 위치 데이터에 기초하여 범프 흡착 콜렉트 (24) 의 이동을 제어함으로써, 상기 범프 전극 (13) 과 패드 전극 (16) 을 중첩시키게 된다. 상기 반도체 펠릿 (11) 이 배선 기판 (14) 에 접근하여 상기 수지 (17) 와 접촉하게 되고, 더 접근하여 상기 수지 (17) 가 외부로 확산되고, 상기 범프 전극 (13) 과 패드 전극 (16) 이 접촉하기 전에, 상기 수지 (17) 는 패드 전극 (16) 을 피복하게 되며, 상기 범프 전극 (13) 과 패드 전극 (16) 이 접촉하는 시점에서는, 도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 수지 (17) 의 거의 대부분이 반도체 펠릿 (11) 의 외부 영역으로 배출되게 된다.
그 후, 도 8 에 도시된 바와 같이, 상기 범프 전극 (13') 이 상기 도면에서 점선으로 나타낸 위치로부터 하강하고, 상기 반도체 펠릿 (11) 에 압력을 더 인가하면 상기 범프 전극 (13) 의 하단부가 압착되고 파쇄되어, 작은 직경부 (13b) 의 외주부가 상기 도면에서 실선으로 나타낸 바와 같이 팽창하게 된다.
상기 범프 전극 (13') 선단부의 형상은 금속 배선을 잡아당겨 절단함으로써 형성되고, 거의 입체 파라볼릭 형상으로 되며, 확대된 형상으로 도시되어 있지만, 상기 선단부는 미세한 돌기가 형성된다.
이러한 이유로, 상기 범프 전극 (13) 의 선단부가 패드 전극 (16) 과 접촉할 때, 상기 충전재 (18) 는 상기 전극들 사이에 포획된다.
상기 진공 흡착 콜렉트 (24) 가 반도체 펠릿 (11) 을 일정량의 하중으로 압착하기 때문에, 상기 충전재 (18) 를 포획한 범프 전극 (13) 선단부의 미세한 표면 영역에 부하가 집중됨으로써, 범프 전극 (13) 의 선단부가 쉽게 파쇄되게 된다.
상기 상황이 발생할 때, 상기 범프 전극 (13) 의 외주면과 패드 전극 (16) 간에 형성된 각도가 연속적으로 작아지고, 상기 패드 전극 (16) 과 밀착된 상태에서 주변단으로 바깥으로 팽창하게 되어, 상기 팽창부의 외주부에 위치한 충전재 (18) 는 중첩부로부터 거의 모두 배출되게 된다.
이러한 이유로, 상기 범프 전극 (13) 과 패드 전극 (16) 간의 상기 중첩 계면 중심부에 충전재 (18) 가 잔류한 상태로, 상기 전극들 (13 및 16) 을 중첩시킬 수 있게 된다.
상기 범프 전극 (13) 의 선단부에 부하가 집중되기 때문에, 상기 포획된 충전재 (18) 는, 금과 같은 연질 금속에서 볼 수 있는 바와 같이 연질 금속에 바이팅(biting)할 뿐만 아니라, 금보다 경질인 니켈과 구리에도 바이팅함으로써, 상기 2개의 재료들간의 기계적인 접속을 달성할 뿐만 아니라, 상기 중첩면의 방향으로 위치 오프셋을 방지할 수 있게 되므로, 상기 범프 전극 (13) 이 파쇄되는 동안에도, 변형의 중심이 고정됨으로써, 상기 전극들의 중첩부를 균일하게 접속할 수 있게 된다.
상기와 같이, 상기 범프 전극 (13) 과 패드 전극 (16) 간의 압착 접속을 달성하는 프로세스를 완료하게 되고, 이 때에, 상기 진공 흡착 콜렉트 (24) 의 범프 전극 당 30 gf 의 가압 상태를 유지하면서, 상기 히터 (23) 에 전력을 인가하여, 상기 배선 기판 (14) 을 가열하고, 상기 진공 흡착 콜렉트 (24) 의 히터 (25) 에 전력을 인가하여, 반도체 펠릿 (11) 을 가열하게 된다.
상기 패드 전극의 표면 (16) 온도가 50 ℃ 내지 120 ℃ 의 온도에 이르도록 상기 배선 기판 (14) 을 가열하는 히터 (23) 를 설정하여, 상기 온도에서는 연화와 같은 손상이 절연 기판 (15) 에 발생하지 않게 되고, 상기 범프 전극 (13) 의 온도가 230 ℃ 내지 300 ℃ 에 이르도록 반도체 펠릿 (11) 을 가열하는 히터 (25) 를 설정하고, 상기 수지 (17) 를 적어도 반 경화시키도록 가열 시간을 설정하여, 상기 전극들 (13 및 16) 의 중첩부를 소정 시간동안 가열함으로써, 열 압착 접합을 달성하게 된다.
상기 방법으로 상기 전극들 (13 및 16) 이 열 압착되며, 수지 (17) 가 반 경화될 때, 상기 히터들 (23 및 25) 로부터 전력을 제거하고, 반도체 펠릿 (11) 을 진공 흡착 콜렉트에서 해방하고 상승시켜, 완성된 반도체 장치를 상기 지지 테이블 (21) 의 상부로부터 얻게 된다.
상기 형상 및 크기의 152 개의 범프 전극들을 갖는 반도체 펠릿 (11), 70 중량% 를 함유한 충전재를 갖는 수지 (17) 를 이용한 반도체 장치를 제조하고, 반도체 장치의 수지 (17) 를 발연 질산으로 제거하며, 상기 전극들 간의 중첩 계면에서 충전재 (17) 의 상황을 관찰하기 위해 배선 기판으로부터 상기 반도체 펠릿 (11) 을 박리 시킬 때, 충전재 (18) 가 잔류하고 있는 중첩 계면의 중심부에서의 전극들의 갯수가 "78" 개 이며, 60 % 이상의 경우에 "90" 개 이상이 존재하고, 범프 전극과 패드 전극간의 중첩 위치의 50 % 이상에서 충전재가 잔류하고 있음을 고찰하였다.
상기 충전재가 잔류하고 있는 위치를 관찰하면서, 잔류하고 있는 충전재는 상기 범프 전극과 패드 전극간의 중첩 중심부에 거의 모두 집중되어 있으며, 범프 전극과 패드 전극간의 중첩 표면적의 적어도 10 % 이상의 영역에 상기 충전재가 잔류하고 있음을 고찰하였다.
상기 이유는, 상기 범프 전극 (13) 과 패드 전극이 접촉한 직후에, 패드 전극 (13) 이 연질 금속으로 이루어진 입체 파라볼릭 형상으로 형성되고, 범프 전극 (13') 의 팁 근방에 위치한 충전재 (18) 가 배출되는 것보다 범프 전극 (13') 의 팁이 훨씬 더 빨리 파쇄되므로, 충전재 (18) 는 상기 전극들 간의 중첩면의 10 % 보다 큰 영역에서 포획되기 때문이다.
중첩부의 중심부로부터 주변부로 향해 거리가 증가함에 따라 상기 전극들 간의 중첩부에 잔류하는 충전재 (18) 는 희박해지고, 상기 충전재가 잔류하는 위치가 균일하지 않은 경우에는, 충전재가 잔류하는 상기 전극들 간의 중첩 면적비가 10 % 이하로 되며, 상기 전극들 간의 저항 증가는 도통성에 영향을 주지 않음이 밝혀졌다.
충전재를 포함하지 않는 수지를 이용한 반도체 장치를 비교 예로서, 상기 비교예와 본 발명에 따른 반도체 장치로부터 수지를 제거하는 경우, 상기 배선 기판과 평행한 방향으로 반도체 펠릿 (11) 의 측벽을 압착하면서 관찰된 박리 강도를 비교한 결과, 아무런 차이도 없음을 고찰하였다.
이는, 상기 전극들 간에 잔류하는 충전재 (18) 가 범프 전극 (13') 과 패드 전극 (16) 선단 모두에 바이트함으로써, 상기 범프 전극 (13') 과 접촉하고 있는 중심 위치가 이동하는 것을 방지하게 되고, 각 범프 전극 (13') 의 팽창 형상이 변하는 것을 제거하게 됨을 고찰하였다.
범프 전극 (13') 을 파쇄하는 초기 단계에서는, 상기 범프 전극 (13') 이 패드 전극과 접촉하는 부분이 상기 충전재 (18) 에 의해 미세한 표면 영역으로 분할되고, 상기 부하는 상기 미세한 표면 영역에 집중됨으로써, 충전재 (18) 의 주변 영역에 있는 범프 전극 (13') 과 패드 전극 (16) 간의 접촉 압력을 증가시키게 되어, 상기 충전재 (18) 가 잔류할지라도, 상기 접촉 저항은 낮게 유지되었다.
본 발명의 상기 예는 20 ㎛ 의 직경을 갖는 금속 배선을 이용한 범프 전극 형태를 갖는 반도체 장치의 경우에 대해서 설명하였지만, 25 ㎛ 보다 작은 배선 직경을 이용하는 경우에도(예를 들어, 20 ㎛ 내지 18 ㎛), 상기 범프 직경을 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 범프 높이도 낮게 할 수 있게 되므로, 상기 치수들이 심한 비균일성을 나타내는 경우에도, 상기 범프 전극과 패드 전극간에 양호한 접속을 달성할 수 있게 된다.
상기 반도체 장치를 극저온에서 장시간 동안 보관한 후, 일정 저온으로부터 동작을 개시하는 온도로 상승시키고, 일정 고온으로 더 상승시킨 후, 동작을 정지하고 온도를 하강시키고, 극저온으로 더 냉각하여, 상기 온도 사이클을 반복하는 실험을 수행하면서, 상기 범프 전극의 크기에 관계 없이, 동작이 안정화되며, 잡음이 발생하지 않으면서, 양호한 전극 접속을 달성할 수 있음을 확인하였다.
상술한 바와 같은 구성을 채용함으로써, 범프 전극과 패드 전극간의 중첩부에, 상기 전극들이 함께 열 압착될 때, 수지의 충전재를 잔류시키게 되고, 반도체 펠릿과 배선 기판을 상기 수지로 서로 접착함으로써, 상기 전극들 간의 양호하며 안정적인 전기 접속을 달성하고, 전극을 소형화하여 전극의 갯수를 증대할 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 범프 전극들을 갖는 반도체 펠릿;
    패드 전극들을 갖는 배선 기판; 및
    충전재가 분산된 수지를 포함하며,
    상기 범프 전극과 상기 패드 전극은 서로 마주보도록 위치하며, 충전재가 분산된 상기 수지는 상기 범프 전극과 패드 전극 사이에 봉입되고, 상기 전극들 사이에 형성된 중첩 계면부에 상기 충전재를 잔류시키면서 열 압착에 의해 상기 중첩부를 접속하여, 상기 반도체 펠릿과 배선 기판을 상기 수지에 의해 접착하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 범프 전극이 연질 도전 재료로 형성되어, 상기 범프 전극의 선단부의 직경이 수축되고,
    상기 수지의 상기 충전재부가 상기 범프 전극의 상기 선단부와 상기 패드 전극간에 포획되고, 상기 패드 전극의 선단부가 파쇄되어, 상기 중첩부의 주변단이 바깥 방향으로 팽창되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 범프 전극들과 패드 전극들간에 형성된 중첩부들 갯수 중에서, 50 % 이상의 상기 중첩부들에 상기 충전재를 잔류시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 범프 전극과 상기 패드 전극간에 형성된 중첩 영역의 중심부에 상기 충전재를 잔류시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 범프 전극과 상기 패드 전극간의 중첩부 표면적의 적어도 10 % 이상인 영역 내에 충전재를 잔류시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 충전재를 포함한 영역의 면적비는, 상기 범프 전극과 상기 패드 전극간에 형성되어 상기 충전재를 잔류시키는 영역의 10 % 이하로 되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전재는 미립자 또는 섬유상인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  8. 적어도 하나의 직선을 따라 다수의 패드 전극들이 형성된 절연 기판을 갖는 배선 기판 상에 형성된 패드 전극들 상에 또는 상기 패드 전극들의 근방 영역에, 충전재가 분산된 수지를 공급하는 단계;
    상기 수지를 바깥 방향으로 압착하기 위해, 반도체 기판 상에 형성되며 선단 방향으로 직경이 수축될 수 있는, 범프 전극들로 형성된 반도체 펠릿을 배선 기판에 대향시키면서 근접시키는 단계;
    상기 범프 전극들의 선단을 상기 수지에 봉입시키고, 상기 범프 전극들의 상기 선단과 상기 패드 전극들간에 상기 충전재부를 포획하는 단계;
    압력을 인가하여, 상기 범프 전극들의 선단을 파쇄함과 동시에 상기 중첩된 전극들간에 형성된 영역으로부터 상기 수지를 제거하여, 양쪽 전극들을 중첩하는 단계;
    상기 범프 전극들과 상기 패드 전극들간의 중첩부를 가압 상태로 유지하면서, 적어도 상기 반도체 펠릿을 가열하여 상기 각 전극들의 상기 중첩부를 열 압착하는 단계; 및
    상기 수지를 경화시킴으로써, 상기 반도체 펠릿과 배선 기판을 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반도체 펠릿은 230 ℃ 내지 300 ℃ 의 범위내에서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 배선 기판은 50 ℃ 내지 120 ℃ 의 범위내에서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR10-2000-0032600A 1999-09-20 2000-06-14 반도체 장치 및 그의 제조 방법 KR100376336B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP99-265632 1999-09-20
JP26563299A JP2001093938A (ja) 1999-09-20 1999-09-20 半導体装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010029800A true KR20010029800A (ko) 2001-04-16
KR100376336B1 KR100376336B1 (ko) 2003-03-15

Family

ID=17419844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0032600A KR100376336B1 (ko) 1999-09-20 2000-06-14 반도체 장치 및 그의 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6674178B1 (ko)
JP (1) JP2001093938A (ko)
KR (1) KR100376336B1 (ko)
CN (1) CN1165989C (ko)
TW (1) TW454285B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030090481A (ko) * 2002-05-21 2003-11-28 인더스트리얼 테크놀로지 리써치 인스티튜트 비도전성 접착제로 ｉｃ 칩을 기판에 본딩하는 방법과형성된 조립물

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4070658B2 (ja) * 2003-04-17 2008-04-02 三洋電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP2006013073A (ja) * 2004-06-24 2006-01-12 Sharp Corp ボンディング装置、ボンディング方法及び半導体装置の製造方法
JP3955302B2 (ja) * 2004-09-15 2007-08-08 松下電器産業株式会社 フリップチップ実装体の製造方法
US7312403B2 (en) * 2004-09-24 2007-12-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Circuit component mounting device
JP2006261566A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Alps Electric Co Ltd 電子部品用ホルダ及び電子部品用保持シート、これらを用いた電子モジュール、電子モジュールの積層体、電子モジュールの製造方法並びに検査方法
JP2006261565A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Alps Electric Co Ltd 電子機能部品実装体及びその製造方法
CN101176200B (zh) * 2005-05-17 2010-11-03 松下电器产业株式会社 倒装片安装方法、倒装片安装装置及倒装片安装体
JP4036872B2 (ja) * 2005-05-18 2008-01-23 アルプス電気株式会社 半導体装置の製造方法
JP4976263B2 (ja) * 2006-12-28 2012-07-18 日本電波工業株式会社 表面実装用の水晶発振器
US20080169574A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Nokia Corporation Direct Die Attachment
US8932909B2 (en) 2012-11-14 2015-01-13 International Business Machines Corporation Thermocompression for semiconductor chip assembly
KR20140067723A (ko) * 2012-11-27 2014-06-05 삼성전기주식회사 절연층 도통방법
US20140291834A1 (en) * 2013-03-27 2014-10-02 Micron Technology, Inc. Semiconductor devices and packages including conductive underfill material and related methods
CN105206640B (zh) * 2015-10-08 2020-04-21 格科微电子（上海）有限公司 摄像头模组及其装配方法
EP4336983A3 (en) * 2019-01-04 2024-05-15 Jabil, Inc. Apparatus, system, and method of providing a circuit board carrier for an underfill system
US20220223488A1 (en) * 2021-01-12 2022-07-14 Texas Instruments Incorporated Semiconductor packages including interface members for welding

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60262430A (ja) 1984-06-08 1985-12-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2607877B2 (ja) 1987-03-30 1997-05-07 株式会社日立製作所 樹脂補強型ｌｓｉ実装構造体の製造方法
JP3648277B2 (ja) 1995-01-12 2005-05-18 株式会社東芝 半導体装置
KR0181615B1 (ko) * 1995-01-30 1999-04-15 모리시다 요이치 반도체 장치의 실장체, 그 실장방법 및 실장용 밀봉재
JP2770821B2 (ja) 1995-07-27 1998-07-02 日本電気株式会社 半導体装置の実装方法および実装構造
JP3409957B2 (ja) * 1996-03-06 2003-05-26 松下電器産業株式会社 半導体ユニット及びその形成方法
JP2930186B2 (ja) 1996-03-28 1999-08-03 松下電器産業株式会社 半導体装置の実装方法および半導体装置の実装体
JP2848357B2 (ja) 1996-10-02 1999-01-20 日本電気株式会社 半導体装置の実装方法およびその実装構造
TW383435B (en) * 1996-11-01 2000-03-01 Hitachi Chemical Co Ltd Electronic device
US5795818A (en) 1996-12-06 1998-08-18 Amkor Technology, Inc. Integrated circuit chip to substrate interconnection and method
JP3376862B2 (ja) 1997-07-18 2003-02-10 松下電器産業株式会社 バンプ付きワークの実装方法
JPH1145954A (ja) * 1997-07-28 1999-02-16 Hitachi Ltd フリップチップ接続方法、フリップチップ接続構造体およびそれを用いた電子機器
JPH1187424A (ja) 1997-09-10 1999-03-30 Hitachi Ltd 半導体装置およびその製造方法
US6410415B1 (en) 1999-03-23 2002-06-25 Polymer Flip Chip Corporation Flip chip mounting technique

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030090481A (ko) * 2002-05-21 2003-11-28 인더스트리얼 테크놀로지 리써치 인스티튜트 비도전성 접착제로 ｉｃ 칩을 기판에 본딩하는 방법과형성된 조립물

Also Published As

Publication number Publication date
US6674178B1 (en) 2004-01-06
TW454285B (en) 2001-09-11
CN1289146A (zh) 2001-03-28
KR100376336B1 (ko) 2003-03-15
JP2001093938A (ja) 2001-04-06
CN1165989C (zh) 2004-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100376336B1 (ko) 반도체 장치 및 그의 제조 방법
JP4056424B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100462563B1 (ko) 제1반도체 펠릿의 평탄전극 및 평탄전극에 직접적으로 접촉된 제2반도체 펠릿의 돌출전극을 구비한 반도체장치
US7285446B2 (en) Mounting structure of semiconductor chip, semiconductor device and method of making the semiconductor device
JPH1145954A (ja) フリップチップ接続方法、フリップチップ接続構造体およびそれを用いた電子機器
JP3491827B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP5052605B2 (ja) 半導体チップ
JP2008192984A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2770821B2 (ja) 半導体装置の実装方法および実装構造
JP3575384B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2581592B2 (ja) フレキシブルピンキャリア及びそれを使用した半導体装置
US6008072A (en) Tape automated bonding method
JP3519924B2 (ja) 半導体装置の構造及びその製造方法
JP3741553B2 (ja) 半導体装置の接続構造および接続方法ならびにそれを用いた半導体装置パッケージ
JP3572254B2 (ja) 回路基板
JP3494357B2 (ja) 半導体装置
US6194780B1 (en) Tape automated bonding method and bonded structure
JP4977194B2 (ja) 電子部品の実装方法
JP2000252323A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2001176925A (ja) 半導体装置
JP2000235990A (ja) 半導体装置
JP2004103935A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH10256306A (ja) 回路板の製造法
JP4026732B2 (ja) 半導体装置、およびこの製造方法
JP3383774B2 (ja) 半導体素子の実装方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20000614

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20020416

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20021212

N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20030224

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20030305

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20030305

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20060223

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20060223

Start annual number: 4

End annual number: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20080209