KR100299512B1 - 웨이퍼 레벨 패키지의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 자외선에 의해 접착력이 급격히 저하되는 특성을 갖는 자외선 테이프에 구리 재질의 금속층을 증착하고, 금속층을 패터닝하여 금속 패턴을 형성한다. 웨이퍼 표면에는 하부 절연층을 도포하고, 하부 절연층을 식각하여 본딩 패드를 노출시킨다. 금속 패턴의 일단이 본딩 패드에 접촉되도록 자외선 테이프를 하부 절연층 표면에 부착한다. 자외선 테이프에 자외선을 조사하여 접착력을 약화시킨 후, 금속 패턴이 본딩 패드와 하부 절연층에서 떨어지지 않도록 자외선 테이프의 표면을 롤러로 눌러주면서 자외선 테이프만을 떼어낸다. 하부 절연층상에 상부 절연층을 도포한 후, 금속 패턴의 타단만이 노출되도록 상부 절연층을 식각하여 볼 랜드를 형성한다. 볼 랜드에 접합 보조층을 형성하고, 솔더 볼을 접합 보조층에 마운트한다. 마지막으로, 스크라이브 라인을 따라 웨이퍼를 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분리한다.

Description

웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법{method of fabricating wafer level package}

본 발명은 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 웨이퍼 상태에서 패키징 공정이 이루어지는 패키지를 제조하는 방법에 관한것이다.

기존의 패키지는 웨이퍼를 먼저 스크라이브 라인을 따라 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분리한 후, 개개의 반도체 칩별로 여러 가지 패키징 공정을 실시하는 것에 의해 제조되었다.

그러나, 상기된 기존의 패키지는 개개의 반도체 칩별로 많은 단위 공정이 실시되어야 하기 때문에, 하나의 웨이퍼에서 제조되는 반도체 칩들을 고려하게 되면, 공정수가 너무 많다는 문제점을 안고 있다.

그래서, 최근에는 웨이퍼를 먼저 절단하지 않고 웨이퍼 상태에서 상기된 패키징 공정을 우선적으로 실시한 후, 최종적으로 스크라이브 라인을 따라 절단하여 패키지를 제조하는 방안이 제시되었다. 이러한 방법으로 제조된 패키지를 웨이퍼 레벨 패키지라 하는데, 이를 제조하는 방법을 도 1을 참고로 하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

웨이퍼(1) 표면에는 실리콘 질화막인 보호막(미도시)이 도포되어 있다. 웨이퍼(1) 표면에 구성된 반도체 칩의 본딩 패드(2)는 식각에 의해 보호막에 형성된 홈을 통해 노출되어 있다.

이러한 상태에서, 보호막 전체 표면에 하부 절연층(3)을 도포한다. 본딩 패드(2) 상부에 위치한 하부 절연층(3)을 식각하여 본딩 패드(2)를 외부로 노출시킨다. 그런 다음, 구리 재질의 금속막을 전체 구조 표면상에 진공 증착한다. 이때, 금속막은 본딩 패드에도 증착된다. 이어서, 금속막을 부분 식각하여, 일단은 본딩 패드(2)에 전기적으로 연결된 금속 패턴(4)을 형성한다. 그런 다음, 전체 구조 표면에 상부 절연층(5)을 도포한 후, 금속 패턴(4)의 타단 상부에 위치한 상부 절연층(5) 부분을 식각하여 금속 패턴(4)의 타단을 노출시킨다. 노출된 금속 패턴(4)의 타단이 솔더 볼이 마운트되는 볼 랜드가 된다.

이어서, 볼 랜드에 접합 보조층(6)을 형성한 후, 접합 보조층(6)에 구형의 솔더 볼(7)을 올려놓는다. 그런 다음, 자외선을 이용한 리플로우 공정을 통해 솔더 볼(7)과 볼 랜드를 접착시키므로써, 반도체 칩의 본딩 패드(2)와 기판에 실장되는 솔더 볼(7)을 전기적으로 연결되도록 견고히 접합한다. 마지막으로, 웨이퍼(1)에 형성된 스크라이브 라인을 따라 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분리하면, 웨이퍼 레벨 패키지가 완성된다.

구리 재질인 금속 패턴을 형성하기 위해서 종래에는 진공 증착 또는 스퍼터링 방법이 사용되었다. 그런데, 구리는 전도성이 우수해서 다른 층으로 쉽게 확산되는 특성을 갖고 있기 때문에, 구리 재질의 금속 패턴을 형성하기 위해서는 패키지 공정 라인이 아닌 별도의 라인을 이용해야만 하는 불편함이 있었다.

보다 구체적으로 설명하면, 진공 증착 또는 스퍼터링 장비가 구리 재질의 금속 패턴만을 형성하기 위한 용도로만 사용되는 것이 아니다. 그런데, 구리는 전술된 바와 같이 확산되는 특성이 높기 때문에, 다른 제품 제조시 잔류된 구리 성분이 제품에 형성된 층으로 확산되어 층의 특성을 변화시키는 경우가 발생된다.

그러므로, 종래에는 구리 재질의 금속 패턴만을 형성하기 위한 별도의 제조 라인을 구성해야 했고, 이로 인하여 패키지 제조 비용이 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기된 종래 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 진공 증착이나 스퍼터링 방법을 이용하지 않고 구리 재질의 금속 패턴을 형성할 수 있도록 하여, 별도의 라인 구성으로 인해 패키지의 제조 비용이 상승되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 웨이퍼 레벨 패키지 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.

도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키지 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

10 ; 웨이퍼 11 ; 본딩 패드

20 ; 자외선 테이프 21,31 ; 원뿔대 돌출부

22 ; 반구형 돌출부 30 ; 금속 패턴

32 ; 반구형 오목부 40 ; 하부 절연층

50 ; 롤러 60 ; 상부 절연층

70 ; 접합 보조층 80 ; 솔더 볼

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키지를 제조하는 방법은 다음과 같다.

자외선에 의해 접착력이 급격히 저하되는 특성을 갖는 자외선 테이프에 구리 재질의 금속층을 증착하고, 금속층을 패터닝하여 금속 패턴을 형성한다. 웨이퍼 표면에는 하부 절연층을 도포하고, 하부 절연층을 식각하여 본딩 패드를 노출시킨다. 금속 패턴의 일단이 본딩 패드에 접촉되도록 자외선 테이프를 하부 절연층 표면에 부착한다. 자외선 테이프에 자외선을 조사하여 접착력을 약화시킨 후, 금속 패턴이 본딩 패드와 하부 절연층에서 떨어지지 않도록 자외선 테이프의 표면을 롤러로 눌러주면서 자외선 테이프만을 떼어낸다. 하부 절연층상에 상부 절연층을 도포한 후, 금속 패턴의 타단만이 노출되도록 상부 절연층을 식각하여 볼 랜드를 형성한다. 볼 랜드에 접합 보조층을 형성하고, 솔더 볼을 접합 보조층에 마운트한다. 마지막으로, 스크라이브 라인을 따라 웨이퍼를 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분리한다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 자외선 테이프에 미리 금속 패턴을 형성하고, 진공 증착이나 스퍼터링 방법을 사용하지 않고 자외선만을 조사하여 금속 패턴을 하부 절연층에 형성할 수가 있게 되므로써, 별도의 라인 구성을 하지 않아도 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키지를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.

먼저, 도 2에 도시된 접착력을 갖는 자외선 테이프(20)를 준비한다. 자외선 테이프(20)는 주지된 사실대로 자외선에 일정 시간 노출되면 접착력이 급격히 약화되는 특성을 갖고 있다. 자외선 테이프(20)의 표면에는 원뿔대 형상의 돌출부(21)와 반구형 돌출부(22)가 각기 형성되는데, 그 이유는 후술한다.

이러한 특성을 갖는 자외선 테이프(20) 표면에 확산 성능이 우수한 재질인 구리 또는 알루미늄 재질의 금속층을 증착한 후 이를 패터닝하여, 금속 패턴(30)을 형성한다. 특히, 금속 패턴(30)의 일단은 원뿔대 돌출부(21)상에, 타단은 반구형 돌출부(22)상에 위치하도록 한다. 따라서, 금속 패턴(30)의 일단에도 원뿔대 돌출부(21)와 동일한 형상을 갖는 원뿔대 돌출부(31)가 형성되고, 타단에는 반구형 돌출부(22)에 의해 반구형 오목부(32)가 형성된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10) 표면에는 하부 절연층(40)을 도포한 후 이를 식각하여, 본딩 패드(11)를 노출시킨다. 이어서, 앞서 제작된 자외선 테이프(20)를 뒤집어서 금속 패턴(30)이 하부 절연층(40)에 접촉되도록 하면서 자외선 테이프(20)를 하부 절연층(40)에 접착한다.

여기서, 하부 절연층(40)의 재질은 무기물, 특히 실리콘 산화막이어야 한다.그 이유는, 금속 패턴(30)과의 접착력에 기인한 것으로, 만일 하부 절연층(40)의 재질이 유기물이면, 금속 패턴(30)과의 계면 접합이 취약해지기 때문에, 반드시 하부 절연층(40)의 재질로는 무기물이 사용되어야 한다.

한편, 자외선 테이프(20)를 하부 절연층(40)에 접착할 때, 자외선 테이프(20)의 원뿔대 돌출부(21)가 본딩 패드(11) 상부에 위치하도록 한다. 이와 같이 하면, 금속 패턴(30)의 원뿔대 돌출부(31)가 노출된 본딩 패드(11)내로 수용되어서, 본딩 패드(11)에 전기적으로 연결된다.

이어서, 자외선 테이프(20)에 자외선을 일정 시간 조사한다. 그러면, 자외선 테이프(20)의 접착력을 급격히 약화되어진다. 이러한 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)에 대략 35∼45℃ 정도의 열을 가하면서 접착력이 약화된 자외선 테이프(20)만을 하부 절연층(40)으로부터 떼어낸다. 자외선 테이프(20)만이 떼어내지면, 금속 패턴(30)의 타단 표면에는 자외선 테이프(20)의 반구형 돌출부(22)에 의해 형성된 반구형 오목부(32)가 남게 된다.

여기서, 웨이퍼(10)에 열을 가하는 이유는, 자외선 테이프(20)를 떼어낼 때 금속 패턴(30)도 같이 떼어지지 않도록 금속 패턴(30)과 하부 절연층(40)간의 접합력을 보강시켜 주기 위함이다. 또한, 금속 패턴(30)이 떼어지지 않도록, 도 4에 도시된 바와 같이, 롤러(50)로 자외선 테이프(20)의 표면을 약간 눌러주면서 자외선 테이프(20)를 떼어내면, 금속 패턴(30)이 자외선 테이프(20)와 함께 떼어지는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

상기된 방법으로 하부 절연층(40)상에 금속 패턴(30)을 형성한 후, 후속 공정은 종래와 동일하다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 절연층(40)상에 상부 절연층(60)을 도포한 후 이를 식각하여, 볼 랜드(61)를 형성한다. 볼 랜드(61)를 통해서 금속 패턴(30)의 반구형 오목부(32)가 노출된다.

그런 다음, 도 6과 같이 니켈/금 합금으로 이루어진 접합 보조층(70)을 반구형 오목부(32)에 형성한 후, 도 7과 같이 솔더 볼(80)을 접합 보조층(70)상에 마운트한다. 최종적으로, 스크라이브 라인을 따라 웨이퍼(10)를 절단하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키지가 완성된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 금속 패턴이 미리 형성된 자외선 테이프를 하부 절연층상에 접착하고, 이 자외선 테이프에 자외선을 조사하여 자외선 테이프만을 떼어내기만 하면, 하부 절연층에 금속 패턴만이 남게 된다.

따라서, 종래와 같이 진공 증착이나 스퍼터링 방법을 이용하지 않고도 구리 또는 알루미늄 재질의 금속 패턴을 형성할 수가 있게 되므로, 별도의 라인을 이용하지 않고도 기존의 한 라인을 통해서 웨이퍼 레벨 패키지를 제조할 수가 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (8)

1. 자외선에 노출되면 접착력이 급격히 약화되는 특성을 갖는 자외선 테이프에 금속층을 증착하고, 상기 금속층을 패터닝하여 금속 패턴을 형성하는 단계;

   복수개의 반도체 칩이 구성된 웨이퍼 표면에 하부 절연층을 도포하고, 상기 하부 절연층을 식각하여 반도체 칩의 본딩 패드를 노출시키는 단계;

   상기 금속 패턴의 일단이 노출된 본딩 패드에 접촉되도록, 상기 자외선 테이프를 하부 절연층상에 접착하는 단계;

   상기 자외선 테이프에 자외선을 조사하여 상기 하부 절연층과 자외선 테이프 사이의 접착력을 약화시킨 후, 상기 금속 패턴은 하부 절연층상에 남도록 상기 자외선 테이프만을 떼어내는 단계;

   상기 하부 절연층상에 상부 절연층을 도포한 후, 상기 상부 절연층을 식각하여 상기 금속 패턴의 타단이 노출되는 볼 랜드를 형성하는 단계;

   상기 볼 랜드에 접합 보조층을 형성하는 단계;

   상기 접합 보조층에 솔더 볼을 마운트하는 단계; 및

   상기 웨이퍼를 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자외선 테이프만을 떼어내는 단계에서, 상기 금속 패턴과 하부 절연층 사이의 접합력이 보강되도록 상기 웨이퍼에 열을 가하면서 자외선 테이프를 떼어내는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 패턴이 하부 절연층에서 떨어지지 않도록, 상기 자외선 테이프의 표면을 눌러주면서 자외선 테이프를 떼어내는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩 패드에 연결되는 금속 패턴의 일단이 위치하는 자외선 테이프 부분에 돌출부를 형성하여, 상기 돌출부상에 위치하는 금속 패턴의 일단에 본딩 패드내로 수용되는 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 볼 랜드가 형성되는 금속 패턴의 타단이 위치하는 자외선 테이프 부분에 돌출부를 형성하고, 상기 돌출부에 의해 금속 패턴의 타단에 오목부를 형성하여, 상기 오목부가 볼 랜드를 통해 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 패턴은 확산 성능이 우수한 재질인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 확산 성능이 우수한 금속 패턴의 재질인 구리인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 절연층의 재질은 금속 패턴과의 접합력이 우수한 무기물인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 방법.