KR101118719B1 - Stacked semiconductor package with localized cavities for wire bonding and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, (a) 기판에 제1 반도체 다이를 부착하는 단계와, (b) 제1 반도체 다이의 측부에 인접한 패드와 기판 상의 패드 사이에 와이어를 와이어 접합하는 단계와, (c) 반도체 다이의 측부에, 측부 전체의 일부를 차지하는 국소 공동을 포함하는 제2 반도체 다이를 형성하는 단계와, (d) 제1 반도체 다이 상부에 제2 반도체 다이를 부착하되, 상기 단계 (b)에서 와이어 접합된 와이어가 국소 공동에 배치되도록 하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor die comprising (a) attaching a first semiconductor die to a substrate, (b) wire bonding a wire between a pad adjacent to a side of the first semiconductor die and a pad on the substrate; Forming a second semiconductor die on the side of the second semiconductor die, the second semiconductor die comprising a local cavity occupying a portion of the entire side, and (d) attaching the second semiconductor die on top of the first semiconductor die, the wire bonding in step (b) A method for manufacturing a semiconductor device comprising the step of causing a wire to be disposed in a local cavity.

반도체 다이, 국소 공동, 와이어 접합, 본드 패드 Semiconductor Die, Local Cavity, Wire Bonding, Bond Pads

Description

와이어 접합을 위한 국소 공동을 구비한 적층 반도체 패키지 및 그 제조 방법{STACKED SEMICONDUCTOR PACKAGE WITH LOCALIZED CAVITIES FOR WIRE BONDING AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}Stacked semiconductor package having a local cavity for wire bonding and manufacturing method therefor {STACKED SEMICONDUCTOR PACKAGE WITH LOCALIZED CAVITIES FOR WIRE BONDING AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명의 실시 형태들은 저(低)프로파일 반도체 소자와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a low profile semiconductor device and a method of manufacturing the same.

휴대용 소비자 전자장치에 대한 수요가 더욱 증가함에 따라 고용량 저장 장치도 더욱 필요해지고 있다. 플래시 메모리 저장 카드와 같은 비휘발성 반도체 메모리 소자는 디지털 정보 저장과 교환에 관한 계속 증가하는 요건을 충족하도록 널리 사용되고 있다. 이들의 휴대성, 다용성 및 견고한 디자인과 더불어 높은 신뢰성과 큰 용량에 의하여, 그와 같은 메모리 소자는 예를 들면 디지털 카메라, 디지털 음악 재생기, 비디오 게임 콘솔, PDA 및 휴대폰을 비롯하여 다양한 전자 장치에 사용되기에 이상적이다. As the demand for portable consumer electronics increases, so does the need for high capacity storage devices. Nonvolatile semiconductor memory devices, such as flash memory storage cards, are widely used to meet the ever-increasing requirements for digital information storage and exchange. Due to their portability, versatility and robust design, along with their high reliability and large capacity, such memory devices are used in a variety of electronic devices, including digital cameras, digital music players, video game consoles, PDAs and mobile phones, for example. Ideal to be

상당히 다양한 패키징 구성이 공지되어 있으며, 플래시 메모리 카드는 일반적으로 다수의 다이가 적층형 구성으로 기판 상에 장착되는 시스템-인-패키지(system-in-a-package, SiP) 또는 멀티칩 모듈(MCM)로서 제조될 수 있다. 일반적 인 반도체 패키지(20)(성형 화합물은 도시 생략)의 가장자리를 나타내는 도면이 종래 기술의 도 1과 도 2의 도시되어 있다. 전형적인 패키지는 기판(26)에 장착된 다수의 반도체 다이(22, 24)를 포함한다. 도 1과 도 2에 도시되어 있지는 않으나, 반도체 다이에는 다이의 상측 표면에 다이 본드 패드가 형성된다. 기판(26)에는 상측 및 하측 전도성 층들 사이에 개재된 전기 절연 코어가 형성될 수 있다. 상측 및/또는 하측 전도성 층은 전기 리드와 접촉 패드를 포함하는 전도 패턴(conductance pattern)을 형성하도록 식각될 수 있다. 와이어 본드는 반도체 다이(22, 24)의 다이 본드 패드와 기판(26)의 접촉 패드 사이에 납접되어 반도체 다이를 기판에 전기적으로 연결한다. 기판 상의 전기 리드는 다이와 호스트 소자 사이의 전기 경로를 제공한다. 다이와 기판 사이에 전기 접속이 이루어지면, 조립체(assembly)는 보호 패키지를 제공하기 위하여 전형적으로 성형 화합물 내에 봉입된다. A wide variety of packaging configurations are known, and flash memory cards are generally system-in-a-package (SiP) or multichip modules (MCMs) in which multiple die are mounted on a substrate in a stacked configuration. It can be prepared as. A diagram illustrating the edge of a typical semiconductor package 20 (molding compound is not shown) is shown in FIGS. 1 and 2 of the prior art. A typical package includes a number of semiconductor dies 22, 24 mounted to a substrate 26. Although not shown in FIGS. 1 and 2, die bond pads are formed on the upper surface of the die in the semiconductor die. Substrate 26 may be formed with an electrically insulating core sandwiched between upper and lower conductive layers. The upper and / or lower conductive layer can be etched to form a conductance pattern comprising electrical leads and contact pads. The wire bond is soldered between the die bond pads of the semiconductor dies 22 and 24 and the contact pads of the substrate 26 to electrically connect the semiconductor die to the substrate. Electrical leads on the substrate provide an electrical path between the die and the host device. Once an electrical connection is made between the die and the substrate, the assembly is typically enclosed in a molding compound to provide a protective package.

반도체를 상하로 서로 편의(offset)(종래 기술의 도 1)되게 하거나 적층형 구성(종래 기술의 도 2)으로 층상화하는 방법이 공지되어 있다. 도 1의 편의형 구성에서, 다이는 편의되게 적층되어 하측 다이의 본드 패드가 노출되어 유지된다. 그러한 구성은 예를 들면 "적층된 칩 배열을 가진 멀티칩 모듈"이라는 명칭의 린(Lin) 등의 미국 특허 제6,359,340호에 개시되어 있다. 편의형 구성은 각 반도체 다이 상의 본드 패드로의 접근이 용이하다는 장점을 제공한다. 그러나, 편의형 구성은 공간이 중시되는 기판 상에 더 큰 면적(footprint)을 필요로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION A method is known in which semiconductors are offset up and down from each other (Fig. 1 of the prior art) or layered in a stacked configuration (Fig. 2 of the prior art). In the simplified configuration of FIG. 1, the dies are conveniently stacked so that the bond pads of the lower die remain exposed. Such a configuration is disclosed, for example, in US Pat. No. 6,359,340 to Lin et al., Entitled " Multichip Modules With Stacked Chip Arrays. &Quot; The convenient configuration provides the advantage of easy access to the bond pads on each semiconductor die. However, the convenient configuration requires a larger footprint on the substrate where space is important.

도 2의 적층형 구성에 있어서, 2개 이상의 반도체 다이는 서로 상하로 직접 적층되고, 그에 따라 편의형 구성에 비하여 기판 상에 더 작은 면적을 차지한다. 그러나, 적층형 구성에서는 인접한 반도체 다이들 사이에 본드 와이어(30)를 위한 공간이 제공되어야 한다. 본드 와이어(30) 자체의 높이뿐만 아니라 본드 와이어 상방에 추가 공간이 유지되어야 하는데, 그 이유는 다이의 본드 와이어(30)가 다음 다이와 접촉하여 전기 단락이 일어날 수도 있기 때문이다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 하측 다이(24) 상의 다이 본드 패드와 접합될 와이어 본드(30)를 위한 충분한 공간을 제공하도록 유전성 스페이서 층(34)을 제공하는 방법이 공지되어 있다. In the stacked configuration of FIG. 2, two or more semiconductor dies are stacked directly on top of each other, thus occupying a smaller area on the substrate as compared to the convenient configuration. However, in a stacked configuration, space must be provided for the bond wires 30 between adjacent semiconductor dies. Additional space must be maintained above the bond wire, as well as the height of the bond wire 30 itself, because an electrical short may occur as the bond wire 30 of the die contacts the next die. Thus, as shown in FIG. 2, a method of providing a dielectric spacer layer 34 to provide sufficient space for the wire bond 30 to be bonded with the die bond pads on the lower die 24 is known.

종래 기술의 도 3과 도 4를 참조하면, 스페이서 층(34) 대신에, 다이(22)와 같은 상측 다이의 하측[비능동(nonactive)] 표면(42)의 가장자리를 따라 트렌치(trench)(40)를 식각하는 방법도 공지되어 있다. 트렌치(40)는 스페이서 층이 없는 상태에서 2개의 다이가 서로 상하로 직접 적층될 수 있게 하면서, 하측 다이의 와이어 본드(30)를 위한 공간을 구비한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 트렌치(40)는 일반적으로 다이의 한쪽 가장자리 전체를 따라 형성된다. 전체 가장자리를 따라 형성된 트렌치의 일례가 탄(Tan)의 미국 특허 제7,309,623호에 기재되어 있으며, 이 특허에는 (종래 기술의 도 4에 도시되어 있는 바와 같이) 수직 및 수평 측벽을 구비하는 트렌치가 개시되어 있다. 전체 가장자리를 따라 형성된 트렌치의 다른 예가 투커만(Tuckerman) 등의 미국 특허 제5,804,004호에 기재되어 있으며, 이 특허에는 각진 측벽 또는 경사진 측벽을 구비하는 트렌치가 개시되어 있다. 이 두 특허는 참조되어 여기에 원용된다. Referring to FIGS. 3 and 4 of the prior art, instead of spacer layer 34, trenches along the edge of the lower (nonactive) surface 42 of the upper die, such as die 22, It is also known to etch 40). The trench 40 has space for the wire bond 30 of the lower die, allowing the two dies to be stacked directly on top of each other without the spacer layer. As shown in FIG. 4, trenches 40 are generally formed along one edge of the die. An example of a trench formed along the entire edge is described in Tan US Pat. No. 7,309,623, which discloses a trench with vertical and horizontal sidewalls (as shown in FIG. 4 of the prior art). It is. Another example of a trench formed along its entire edge is described in Tuckerman et al. US Pat. No. 5,804,004, which discloses a trench with angled sidewalls or inclined sidewalls. These two patents are incorporated by reference herein.

전체 가장자리를 따라 형성된 트렌치를 포함하는 종래 기술의 반도체 패키지의 단점은, 트렌치의 형성이 반도체 다이를 구조적으로 약화시킨다는 것이다. 즉, 트렌치가 트렌치의 상방에 얇은 양의 재료만을 남기는 경우에, 다이는 트렌치의 상방에 균열이 생기거나 파괴될 수 있다. 이러한 현상은 특히 봉입 공정 중에 발생할 수 있는데, 봉입 중에 성형 화합물 내에 다이를 정확히 봉입하기 위하여 반도체 다이에 큰 힘이 가해지기 때문이다. A disadvantage of prior art semiconductor packages that include trenches formed along the entire edge is that the formation of trenches structurally weakens the semiconductor die. That is, if the trench leaves only a thin amount of material above the trench, the die may crack or break above the trench. This phenomenon can occur in particular during the encapsulation process, since a large force is applied to the semiconductor die in order to accurately enclose the die in the molding compound during encapsulation.

본 발명의 실시 형태는, 반도체 다이와, 그로부터 형성되어 기판에 장착된 적어도 제1 및 제2 적층 반도체 다이를 포함하는 저프로파일의 반도체 패키지에 관한 것이다. 제1 및/또는 제2 반도체 다이는 반도체 다이의 저부 표면을 통해 반도체 다이의 측부 가장자리를 따라 국소 공동을 구비하도록 제조될 수 있다. 반도체 다이의 소정의 측부는 국소 공동을 포함하지 않을 수도 있고, 하나 이상의 국소 공동을 포함할 수도 있다. 다이의 측부가 하나 이상의 국소 공동을 포함하는 경우에, 국소 공동은 측부 전체보다 작은 일부를 차지한다. Embodiments of the present invention relate to a low profile semiconductor package comprising a semiconductor die and at least first and second stacked semiconductor dies formed therefrom and mounted to a substrate. The first and / or second semiconductor die may be manufactured with local cavities along the side edges of the semiconductor die through the bottom surface of the semiconductor die. Certain sides of the semiconductor die may not include local cavities, or may include one or more local cavities. If the sides of the die include one or more local cavities, the local cavities occupy a smaller portion than the entire side.

기판 상에 다이 적층체로 조립되면, 제1 반도체 다이로부터의 와이어 본드는 제1 다이의 상부에 장착된 반도체 다이의 국소 공동 내에 수용된다. 따라서, 제1 다이로부터의 와이어 본드가 제1 다이 상에 장착된 반도체 다이에 대하여 전기적으로 단락되지 않으면서, 다이들은 서로 상하로 직접 적층될 수 있다. 공동이 국소적 으로 존재하고 다이의 측부 전체를 차지하지 않으므로, 국소 공동은 반도체 다이의 낮은 높이의 적층을 가능하게 하면서, 각 다이에 높은 수준의 구조적 일체성을 제공하여 제조 중에 다이 가장자리의 균열이나 파손을 방지한다. Once assembled into a die stack on the substrate, wire bonds from the first semiconductor die are received in a local cavity of a semiconductor die mounted on top of the first die. Thus, the dies can be stacked directly on top of each other, without the wire bonds from the first die being electrically shorted to the semiconductor die mounted on the first die. Because the cavities are locally present and do not occupy the entire side of the die, the local cavities provide a high level of structural integrity for each die while allowing for low height stacking of the semiconductor dies, resulting in cracks at the edges of the die during manufacture. Prevent breakage.

여러 실시 형태에서, 다이의 저부 표면 내의 국소 공동의 위치는 다이의 상부 표면 내의 다이 본드 패드의 위치에 대응한다. 따라서, 그와 같은 다수의 반도체 다이는 서로 상하로 적층될 수 있고, 본드 패드와 그로부터 연장된 와이어 본드는 적층체 내의 인접한 상측 반도체 다이의 국소 공동 내에 정렬될 수 있다.In various embodiments, the location of the local cavity in the bottom surface of the die corresponds to the location of the die bond pads in the top surface of the die. Thus, such a plurality of semiconductor dies may be stacked on top of one another and the bond pads and wire bonds extending therefrom may be aligned in local cavities of adjacent upper semiconductor dies in the stack.

반도체 다이는 반도체 다이의 각각의 측부로부터 내측으로 이격된 국소 공동을 포함할 수 있다. 그와 같은 국소 공동을 포함하는 실시 형태에서, 수동 부품 또는 2차 반도체 다이와 같은 부품은 국소 공동 하방의 표면 상에 장착되고 국소 공동 내에 수용될 수 있다. 공동은 공동을 포함하는 다이로부터 부품을 절연하는 역할을 한다. 그러한 구성은, 예를 들어 부품이 기판 상에 장착될 수 있는 경우에 융통성을 향상시킨다. The semiconductor die may include local cavities spaced inwardly from each side of the semiconductor die. In embodiments involving such local cavities, components such as passive components or secondary semiconductor dies may be mounted on and contained within the local cavity below the local cavity. The cavity serves to insulate the part from the die containing the cavity. Such a configuration improves flexibility, for example when the part can be mounted on a substrate.

본 발명에 따르면, 공동이 국소적으로 존재하고 다이의 측부 전체를 차지하지 않으므로, 국소 공동은 반도체 다이의 낮은 높이의 적층을 가능하게 하면서, 각 다이에 높은 수준의 구조적 일체성을 제공하여 제조 중에 다이 가장자리의 균열이나 파손을 방지한다. According to the present invention, since the cavities are locally present and do not occupy the entire side of the die, the local cavities allow for a low height stacking of the semiconductor die, while providing a high level of structural integrity to each die during manufacture. Prevents cracking or breakage of die edges.

저프로파일 반도체 패키지에 관한 도 5 내지 도 22를 참조하여 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 발명은 다수의 여러 형태로 구현될 수 있고 여기에 기재된 실시 형태로 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다는 점을 이해하여야 한다. 오히려 이러한 실시 형태는 개시 내용이 완전하고 철저해지도록 하고 당업자에게 본 발명이 충분히 전달되도록 하기 위하여 제공된다. 실제로, 본 발명은 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 범위와 사상 내에 포함되는 이러한 실시 형태의 대안 형태, 변형 형태 및 균등 형태를 포괄하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 이하의 상세 설명에 있어서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 여러 구체적인 상세 내용이 기재되어 있다. 그러나, 그와 같은 구체적인 상세 설명이 없더라도 본 발명이 실시될 수 있다는 점은 당업자에게는 명백할 것이다. An embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 22 of a low profile semiconductor package. It is to be understood that the invention can be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the invention to those skilled in the art. Indeed, the invention is intended to cover alternatives, modifications, and equivalent forms of these embodiments that fall within the scope and spirit of the invention as defined by the claims. In addition, in the following detailed description of the invention, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without such specific details.

용어 "상"과 "하" 및 "상측"과 "하측"은 본 명세서에서 단지 편의와 예시를 위한 목적으로 사용되며, 참조되는 구성품은 위치가 변경될 수 있으므로 이 용어들은 본 발명의 설명을 제한하기 위한 것은 아니다. The terms "upper" and "lower" and "upper" and "lower" are used herein for convenience and illustration only, and the terms referred to herein are subject to change so that these terms limit the description of the invention. It is not intended to.

도 5의 흐름도와 도 6 내지 도 12의 평면도 및 사시도를 참조하여, 본 발명에 따라 반도체 다이를 형성하기 위한 공정에 대하여 설명한다. 도 6은 다수의 반도체 다이(102)(도 6에는 반도체 다이들 중 하나에 도면부호 기재)를 배치 처리하기 위한 반도체 웨이퍼(100)의 평면도를 나타낸다. 각 다이(102)에는 예를 들면 도 7과 도 8의 확대도에 도시되어 있는 바와 같이 본드 패드(104)가 형성된다. 본드 패드(104)는, 반도체 다이(102)를 다른 반도체 다이에 전기적으로 연결하기 위하여, 또는 이하에 기재되어 있는 바와 같이 인쇄 회로 보드, 리드 프레임 또는 다른 기판에 전기적으로 연결하기 위하여 사용된다. 도 7과 도 8에서 본드 패드(104)는 다이의 모든 가장자리를 따라 도시되어 있으나, 다른 실시 형태에 있어서 본드 패드(104)는 하나의 가장자리, 대향하거나 인접한 2개의 가장자리 또는 3개의 가장자리에 형성될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 본드 패드(104)의 개수는 반도체 다이(102)의 소정의 가장자리를 따라서 도면에 도시되어 있는 것보다 많거나 적을 수 있다는 점을 이해하여야 한다.A process for forming a semiconductor die according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and the top and perspective views of FIGS. 6 to 12. FIG. 6 shows a top view of a semiconductor wafer 100 for batch processing a plurality of semiconductor dies 102 (referenced to one of the semiconductor dies in FIG. 6). Bond dies 104 are formed in each die 102, for example, as shown in enlarged views of FIGS. 7 and 8. The bond pads 104 are used to electrically connect the semiconductor die 102 to other semiconductor die or to electrically connect to a printed circuit board, lead frame, or other substrate as described below. Although the bond pads 104 are shown along all edges of the die in FIGS. 7 and 8, in other embodiments the bond pads 104 may be formed at one edge, two opposing or adjacent edges, or three edges. It should be understood that it can. It should be understood that the number of bond pads 104 may be more or less than shown in the figures along a predetermined edge of the semiconductor die 102.

도 5의 흐름도를 참조하면, 반도체 다이(102)의 집적회로 부품은 단계 200에서 필름 부착, 포토리소그래피, 패터닝 및 불순물 확산과 같은 공지의 공정에 의하여 웨이퍼(100) 상에 형성될 수 있다. 다이 본드 패드(104)는 단계 202에서 도금, 증착, 스크린 인쇄 또는 다양한 부착 공정과 같은 공지의 공정에 의하여 각 다이에 형성될 수 있으나, 위에 예시된 공정으로 한정되는 것은 아니다. Referring to the flowchart of FIG. 5, an integrated circuit component of semiconductor die 102 may be formed on wafer 100 by known processes such as film deposition, photolithography, patterning, and impurity diffusion in step 200. Die bond pads 104 may be formed in each die by known processes, such as plating, deposition, screen printing, or various attachment processes in step 202, but are not limited to the processes illustrated above.

본 발명에 따라서, 다음으로 단계 210에서 웨이퍼(100) 상의 다이(102)의 배면(비능동 표면)에 국소 공동이 형성될 수 있다. 그러한 국소 공동(110)은 예를 들면 도 9의 평면도에 은선으로 도시되어 있고 도 10의 저면 사시도에 도시되어 있다. 국소 공동(110)은 예를 들면 화학적 습식 식각, 건식 식각, 레이저 절제, 또는 다이(102)의 배면의 일부를 제어 가능하게 제거하는 기타 화학적 또는 기계적 수단을 포함하는 다양한 공지의 공정에 의하여 형성될 수 있다. 국소 공동을 제조하기 위하여, 전술한 공정들 중 하나가 배면에 실시되어 웨이퍼(100) 내의 각 반도체 다이에 대하여 국소 공동이 형성되도록, 웨이퍼의 상면(능동 표면)은 척에 고정될 수 있다. According to the present invention, a local cavity can then be formed in the backside (non-active surface) of the die 102 on the wafer 100 in step 210. Such a local cavity 110 is shown, for example, in hidden lines in the top view of FIG. 9 and in the bottom perspective view of FIG. 10. Local cavity 110 may be formed by a variety of known processes including, for example, chemical wet etching, dry etching, laser ablation, or other chemical or mechanical means to controllably remove a portion of the back of die 102. Can be. To fabricate a local cavity, one of the above-described processes may be performed on the back so that the top surface (active surface) of the wafer may be secured to the chuck such that a local cavity is formed for each semiconductor die in the wafer 100.

다이(102)의 저면 내의 국소 공동(110)의 위치는 다이(102)의 상면 내의 와 이어 본드 패드(104)의 위치에 대응한다. 즉, 국소 공동(110)은, 다이(102)의 상면의 본드 패드(104)의 바로 아래에, 다이(102)의 저면에 형성된다. 이후에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 다이 본드 패드(104)와 국소 공동(110)의 구성이 동일한 다수의 다이는 서로 상하로 직접 적층될 수 있고 스페이서 층을 구비하지 않으며, 국소 공동(110)은 상측 다이에 대하여 와이어 본드의 전기 단락이 일어나지 않는 하측 다이의 와이어 접합을 가능하게 한다. The location of the local cavity 110 in the bottom of the die 102 corresponds to the location of the wire bond pad 104 in the top of the die 102. That is, the local cavity 110 is formed in the bottom surface of the die 102 directly under the bond pad 104 of the upper surface of the die 102. As will be described in more detail below, a plurality of dies having the same configuration of the die bond pad 104 and the local cavity 110 may be directly stacked on top of each other and do not have a spacer layer, and the local cavity 110 may be Enables wire bonding of the lower die where no electrical short of wire bond occurs with respect to the upper die.

각 국소 공동(110)의 길이 치수는 변경될 수 있으나, 일반적으로 다이의 반대쪽 표면에 상방에 형성된 접촉 패드의 그룹보다 약간 클 수 있다. 따라서, 단일 접촉 패드[예를 들면, 접촉 패드(104a)] 아래의 국소 공동(110)의 길이는 다수의 접촉 패드[예를 들면, 접촉 패드(104b)] 아래의 국소 공동(110)의 길이보다 작을 수 있다. 대안적 실시 형태에서 모든 국소 공동은 동일한 길이[예를 들면, 접촉 패드(104)의 최대 그룹의 길이]를 가질 수 있다는 점을 이해하여야 한다. The length dimension of each local cavity 110 may vary, but may generally be slightly larger than a group of contact pads formed above the opposite surface of the die. Thus, the length of the local cavity 110 under a single contact pad (eg, contact pad 104a) is the length of the local cavity 110 under the number of contact pads (eg, contact pad 104b). Can be less than It should be understood that in alternative embodiments all local cavities may have the same length (eg, the length of the largest group of contact pads 104).

도 10a는 도 10의 선 10-10을 따르는 단면도를 나타낸다. 다이(102)의 가장자리에 수직한 각 국소 공동(110)의 수평 깊이 치수(x) 및 다이(102)의 하측 표면에 수직한 각 국소 공동(110)의 수직 깊이 치수(y)는 대안적 실시 형태에서 변경될 수 있다. 그러나, 각 국소 공동의 수평 및 수직 깊이 치수는, 하나 이상의 와이어 본드가 제1 반도체 다이(102)에 연결되고 제1 다이에 장착된 제2 반도체 다이(102)의 국소 공동 내에 위치하고 제2 다이(102)에 접촉하지 않도록 충분할 수 있다. 수평 및 수직 표면을 구비하는 대신에, 국소 공동(110)은 도 10b(도 10a의 단면도와 같은 도시 위치에서의 도면)에 도시된 바와 같이 다이(102)의 저면에 대해 기울어 진 각도를 형성하는 부분적으로 굴곡진 표면 또는 경사 표면(112)에 의해 형성될 수도 있다. FIG. 10A shows a cross section along line 10-10 of FIG. 10. The horizontal depth dimension x of each local cavity 110 perpendicular to the edge of die 102 and the vertical depth dimension y of each local cavity 110 perpendicular to the lower surface of die 102 are alternative implementations. It can be changed in form. However, the horizontal and vertical depth dimensions of each local cavity may be located within a local cavity of a second semiconductor die 102 in which one or more wire bonds are connected to and mounted to the first semiconductor die 102. 102 may not be sufficient. Instead of having horizontal and vertical surfaces, the local cavity 110 forms an inclined angle with respect to the bottom of the die 102 as shown in FIG. 10B (shown in the illustrated position as the cross-sectional view of FIG. 10A). It may be formed by partially curved or inclined surfaces 112.

도면에 도시된 바와 같이, 공동(110)은 국소적으로 형성된다. 즉, 어떠한 공동(110)도 다이(102)의 가장자리의 전체 길이를 따라 연장되지는 않는다. 측부가 다수의 국소 공동을 포함하는 경우에, 측부의 국소 공동 전체는 측부의 전체 길이보다 작다. 따라서, 국소 공동(110)은 반도체 다이의 낮은 높이의 적층을 가능하게 하고, 각 다이에 높은 수준의 구조적 일체성을 제공하여 제조 중에 다이 가장자리의 균열이나 파손 발생을 방지한다. As shown in the figure, the cavity 110 is formed locally. That is, no cavity 110 extends along the entire length of the edge of die 102. If the side comprises a plurality of local cavities, the entirety of the local cavities of the side is less than the full length of the side. Accordingly, local cavity 110 enables low height stacking of semiconductor dies and provides a high level of structural integrity for each die to prevent cracking or breakage of die edges during manufacture.

도 11의 평면도와 12의 저면 사시도를 참조하면, 다이의 하나 이상의 가장자리를 따라 형성된 국소 공동(110)과 함께 또는 그 국소 공동(110) 대신에, 다이(102)의 내측에 국소 공동(114)이 형성될 수 있다. 즉, 국소 공동(114)은 다이(102)의 각 가장자리로부터 이격되어, 다이(102)의 배면 내에 형성될 수 있다. 이하에서 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 반도체 다이 내의 그와 같은 공동(114)은 반도체 다이의 하방의 표면에 장착된 수동 또는 2차 다이를 수용하기 위하여 사용될 수 있다. 그 표면은 하측 다이 또는 기판의 표면일 수 있다. Referring to the top view of FIG. 11 and the bottom perspective view of 12, a local cavity 114 inside the die 102, with or instead of a local cavity 110 formed along one or more edges of the die. This can be formed. That is, local cavity 114 may be spaced from each edge of die 102 and formed within the back of die 102. As described in greater detail below, such a cavity 114 in a semiconductor die may be used to receive a passive or secondary die mounted to a surface below the semiconductor die. The surface may be the surface of a lower die or substrate.

단계 212에서, 다이(102)를 소망 두께로 얇게 하기 위하여 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같이 웨이퍼(100)의 배면(비능동 표면)에 배면 연마(backgrind)가 실시될 수 있다. 도 7 내지 도 12에는 하나의 다이(102)가 도시되어 있으나, 전술한 단계들은 모든 다이(102)에 대하여 웨이퍼(100)에 계속 유지된 상태에서 실시된다. 단계 216에서, 처리된 각 다이는 웨이퍼(100)로부터 개별화될 수 있다. 전형적 으로 메모리 다이만이 반도체 패키지 내에서 서로 상하로 적층되므로, 다이(102)는 전형적으로 플래시 메모리와 같은 메모리 다이일 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 형성된 반도체 다이의 유형은 변경될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. In step 212, backgrind may be performed on the backside (non-active surface) of the wafer 100 as known in the art to thin the die 102 to the desired thickness. While one die 102 is shown in FIGS. 7-12, the steps described above are carried out with the die 100 still held on the wafer 100. At step 216, each die processed may be individualized from wafer 100. Since typically only memory dies are stacked on top of each other in a semiconductor package, die 102 may typically be a memory die, such as a flash memory. However, it should be understood that the type of semiconductor die formed as described above may vary.

도 13의 흐름도와 도 14 내지 도 21의 여러 도면을 참조하여, 전술한 반도체 다이(102)를 이용하여 본 발명에 따라 반도체 패키지를 형성하기 위한 공정에 대하여 이하에서 설명한다. 도 14를 참조하면, 단계 300에서 제1 반도체 다이(102a)가 기판(120) 상에 장착될 수 있다. 다이(102a)는 공지의 접착 또는 공융 다이 본드 공정(eutectic die bond process)에서 다이 부착 접착제에 의해 기판(120)에 장착될 수 있다. 도 14에 도시된 다이(102a)는 국소 공동(110)을 포함하지 않는다[그 이유는 다이(102)가 저부 다이이기 때문이다]. 다이(102a)는 대안적 실시 형태에서 국소 공동(110)을 필요로 하지는 않으나 포함할 수도 있는데, 예를 들면 국소 공동(110)을 포함하는 다이 적층체(stack) 내의 다른 다이와 동일한 방식으로 저부 다이(102a)가 웨이퍼로부터 처리되는 경우에 그러하다. Referring to the flowchart of FIG. 13 and the various views of FIGS. 14 to 21, a process for forming a semiconductor package according to the present invention using the aforementioned semiconductor die 102 will be described below. Referring to FIG. 14, in operation 300, the first semiconductor die 102a may be mounted on the substrate 120. Die 102a may be mounted to substrate 120 by die attach adhesive in a known adhesive or eutectic die bond process. The die 102a shown in FIG. 14 does not include a local cavity 110 (because die 102 is a bottom die). The die 102a does not require, but may comprise, a local cavity 110 in alternative embodiments, for example a bottom die in the same manner as other die in a die stack that includes the local cavity 110. This is the case when 102a is processed from a wafer.

도시되어 있지는 않으나, 본 발명에 따른 반도체 패키지가 경제적인 규모로 배치 처리될 수 있도록, 기판(120)은 기판 패널의 일부일 수 있다. 이하에서 하나의 반도체 패키지의 제조에 대하여 설명되어 있으나, 이하의 설명은 기판 패널 상에 형성되는 모든 패키지에 적용될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 기판(120)은 PCB, 리드프레임 또는 테이프 자동화 접합(tap automated bonded, TAB) 테이프를 비롯하여 다양한 각종 칩 캐리어 매체일 수 있다. 기판(120)이 PCB인 경우에, 기판은 그 위에 형성된 상부 및/또는 저부 전도성 층을 구비하는 코어(core)로 이루어질 수 있다. 코어는 예를 들면 폴리이미드 라미네이트, FR4 및 FR5를 포함하는 에폭시 수지, 비스말레이미드 트리아진(BT) 등과 같은 다양한 유전성 재료일 수 있다. Although not shown, the substrate 120 may be part of the substrate panel so that the semiconductor package according to the present invention can be disposed on an economical scale. Although the following describes the manufacture of one semiconductor package, it should be understood that the following description may be applied to all packages formed on a substrate panel. Substrate 120 may be a variety of chip carrier media, including PCB, leadframe or tape automated bonded (TAB) tapes. In the case where the substrate 120 is a PCB, the substrate may consist of a core having a top and / or bottom conductive layer formed thereon. The core can be a variety of dielectric materials such as, for example, polyimide laminates, epoxy resins including FR4 and FR5, bismaleimide triazine (BT), and the like.

전도성 층은 구리 또는 구리 합금, 도금 구리 또는 도금 구리 합금, 알로이 42(Alloy 42)(42FE/58NI), 구리 도금 강 또는 기타 금속 또는 기판 상에 사용되는 공지의 재료로 형성될 수 있다. 전도성 층은 반도체 다이(102)와 외부 소자(도시 생략) 사이의 신호 통신하기 위하여 공지된 바와 같이 전도 패턴으로 식각될 수 있다. 기판(120)은 기판(120)의 상측 표면에 접촉 패드(122)를 형성하는 노출 금속 부분을 추가로 포함할 수 있다. 반도체 패키지가 랜드 그리드 어레이(LGA) 패키지인 경우에, 기판(120)의 하측 표면에 접촉 핑거(contact finger)(도시 생략)가 또한 형성될 수 있다. 접촉 패드(122) 및/또는 접촉 핑거는 예를 들면 당해 분야에 공지되어 있는 전기 도금 공정에 의해 하나 이상의 금 층으로 도금될 수 있다. The conductive layer may be formed of a known material used on copper or copper alloys, plated copper or plated copper alloys, Alloy 42 (42FE / 58NI), copper plated steel or other metals or substrates. The conductive layer may be etched in a conductive pattern as is known for signal communication between the semiconductor die 102 and an external device (not shown). Substrate 120 may further include an exposed metal portion forming contact pad 122 on an upper surface of substrate 120. In the case where the semiconductor package is a land grid array (LGA) package, a contact finger (not shown) may also be formed on the lower surface of the substrate 120. Contact pad 122 and / or contact fingers may be plated with one or more gold layers, for example, by electroplating processes known in the art.

단계 300에서 반도체 다이(102a)가 기판(120)에 부착된 후에, 단계 302에서 다이(102a) 상의 다이 본드 패드(104)와 기판(120) 상의 접촉 패드(122) 사이에 와이어 본드가 부착될 수 있다. 와이어 본드(130)는 예를 들면 순방향 또는 역방향 볼 접합(forward or reverse ball bonding)과 같은 공지의 접합 공정으로 형성될 수 있다. 도면들에 도시된 실시 형태에서, 와이어 본드(130)는 다이(102a)의 4개의 가장자리 모두를 따라서 제공되지만, 다른 실시 형태에서 다이(102a)의 하나 이상의 가장자리는 본드 패드(104) 또는 와이어 본드(130)를 포함하지 않을 수도 있다는 점을 이해하여야 한다.After the semiconductor die 102a is attached to the substrate 120 in step 300, a wire bond may be attached between the die bond pad 104 on the die 102a and the contact pad 122 on the substrate 120 in step 302. Can be. Wire bond 130 may be formed by a known bonding process, such as, for example, forward or reverse ball bonding. In the embodiment shown in the figures, wire bond 130 is provided along all four edges of die 102a, while in other embodiments one or more edges of die 102a may be bonded pad 104 or wire bonds. It should be understood that it may not include (130).

본 발명에 따르면, 국소 공동(110)은 다수의 반도체 다이가 완전 중첩 관계로 적층될 수 있게 하며, 중첩된 다이를 스페이서 층 등으로 이격시킬 필요가 없다. 따라서, 단계 310에서 제2 반도체 다이(102b)는 공지의 다이 부착 접착제의 사용에 의해 반도체 다이(102a) 위에 부착될 수 있다. 다이(102b)가 다이(102a) 위에 장착되면, 저부 다이(102a)로부터의 와이어 본드(130)는 다이(102b)의 하측의 국소 공동(110) 내에 수용된다. 따라서, 다이(102a)로부터의 와이어 본드(130)는 다이(102b)에 대하여 접촉하거나 전기적으로 단락되지 않는다. 이와 같이, 국소 공동은 스페이서 층의 사용 없이 다이(102b)가 다이(102a) 위에 직접 장착될 수 있게 한다. 단계 312에서, 다이(102b)는 전술한 방법과 유사하게 제2 그룹의 와이어 본드(130)에 의해 기판(120)에 와이어 접합될 수 있다. According to the present invention, the local cavity 110 allows multiple semiconductor dies to be stacked in a fully overlapping relationship, and there is no need to space the overlapped dies into spacer layers or the like. Thus, in step 310, the second semiconductor die 102b may be attached over the semiconductor die 102a by the use of a known die attach adhesive. Once die 102b is mounted over die 102a, wire bond 130 from bottom die 102a is received in local cavity 110 below die 102b. Thus, wire bond 130 from die 102a does not contact or electrically short with die 102b. As such, the local cavity allows die 102b to be mounted directly onto die 102a without the use of a spacer layer. In step 312, die 102b may be wire bonded to substrate 120 by a second group of wire bonds 130 similar to the method described above.

도 13의 흐름도에서 점선 화살표로 표시된 바와 같이, 단계 310과 단계 312는 반복되어, 다이(102a) 위에 다이(102b)가 장착되는 방식과 동일한 방식으로 다이 적층체 상부에 추가 다이가 부가될 수 있다. 도 14는 다이 적층체 상에 장착된 하나의 추가 다이(102c)(와이어 본드를 구비하지 않음)를 나타내지만, 다른 실시 형태에서 다이 적층체는 2개의 다이만을 포함하거나 3개 이상의 다이를 포함할 수 있다. 적층된 각 다이에 대하여, 적층체 내의 다이의 와이어 본드는 그 위에 장착된 다음 다이의 국소 공동(110)에 의해 형성된 공간 내에 수용된다. 따라서, 적층체는 낮은 전체 높이를 계속 유지하면서 다수의 다이를 포함할 수 있다. As indicated by the dashed arrows in the flowchart of FIG. 13, steps 310 and 312 may be repeated to add additional dies on top of the die stack in the same manner as the dies 102b are mounted over the dies 102a. . 14 shows one additional die 102c (without wire bonds) mounted on a die stack, but in other embodiments the die stack may include only two dies or may include more than three dies. Can be. For each die stacked, the wire bond of the die in the stack is mounted thereon and then received in the space defined by the local cavity 110 of the die. Thus, the stack may include multiple dies while still maintaining a low overall height.

전술한 실시 형태에서, 와이어 본드(130)는 코팅되지 않은 금일 수 있지만, 대안적으로 구리, 알루미늄 또는 기타 금속일 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태 에서, 본드 와이어는 와이어의 표면을 전기적으로 비전도성으로 만드는 폴리머 절연으로 미리 절연될 수 있다. 그와 같이 미리 절연된 본드 와이어는, 다이 표면에 대한 전기 단락의 우려 없이, 다이(102)의 상측 표면에 대하여 와이어가 강한 장력을 받을 수 있게 한다. 그러한 실시 형태는 국소 공동(110)이 더욱 작은 수직 깊이로 형성될 수 있게 한다(그 이유는 본드 와이어의 높이가 낮기 때문이다). 본 발명에 사용되기에 적합한 미리 절연된 본드 와이어의 두 가지 예가 "수지 코팅된 접합 와이어, 이를 제조하는 방법 및 반도체 소자"라는 명칭의 미국 특허공보 제5,396,104호와 "고밀도 집적회로 및 이를 패키징하는 방법"이라는 명칭의 미국 공개특허공보 제2004/0124545호에 기재되어 있고, 이 두 공보는 그 전체가 참조되어 본 명세서에 원용된다.In the above embodiments, wire bond 130 may be uncoated gold, but may alternatively be copper, aluminum or other metal. In another embodiment of the present invention, the bond wire may be pre-insulated with polymer insulation that makes the surface of the wire electrically nonconductive. Such pre-insulated bond wires allow the wires to be subjected to strong tensions against the upper surface of die 102 without fear of electrical shorts to the die surface. Such an embodiment allows the local cavity 110 to be formed with a smaller vertical depth (because the bond wire has a lower height). Two examples of pre-insulated bond wires suitable for use in the present invention include U.S. Patent Nos. 5,396,104 and "High Density Integrated Circuits and Methods for Packaging Them," Resin Coated Bond Wires, Methods of Making the Same, and Semiconductor Devices ". US Patent Publication No. 2004/0124545, entitled "These two publications are incorporated herein by reference in their entirety.

도 15의 측면도를 참조하면, 다이 적층체가 형성되고 기판(120) 상의 다이 패드에 접합된 후에, 다이 적층체는 단계 316에서 성형 화합물(150) 내에 수용될 수 있고, 단계 318에서 패널로부터 개별화되어 최종 반도체 다이 패키지(160)를 형성한다. 성형 화합물(150)은 예를 들면 일본에 본사를 두고 있는 스미토모 코포레이션(Sumitomo Corp.)과 니토 덴코 코포레이션(Nitto Denko Corp.)으로부터 입수 가능한 공지의 에폭시일 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 최종 패키지(160)는 단계 320에서 덮개(lid) 내에 수용될 수 있다. Referring to the side view of FIG. 15, after the die stack has been formed and bonded to the die pad on the substrate 120, the die stack may be received in the molding compound 150 in step 316 and individualized from the panel in step 318. The final semiconductor die package 160 is formed. The molding compound 150 may be, for example, a known epoxy available from Sumitomo Corp. and Nitto Denko Corp. based in Japan. In some embodiments, final package 160 may be received in a lid in step 320.

여러 실시 형태에서, 패키지(160) 내에 사용되는 반도체 다이(102)는 하나 이상의 플래시 메모리 칩과 가능하다면 ASIC와 같은 제어기(controller)를 포함함으로써, 패키지(160)는 플래시 메모리 소자로서 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에서, 패키지(160)는 다른 기능을 하도록 구성된 반도체 다이를 포함할 수 있다. In various embodiments, semiconductor die 102 used in package 160 includes one or more flash memory chips and possibly a controller, such as an ASIC, so that package 160 can be used as a flash memory device. In another embodiment of the present invention, package 160 may include a semiconductor die configured to perform other functions.

국소 공동은 다이(102)의 하측의 가장자리의 일부에 다양한 구성으로 형성되어 다양한 와이어 본드 구성을 위한 공간을 제공할 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 그와 같은 두 가지 다른 실시예가 도 16 내지 도 19에 도시되어 있다. 도 16과 도 17의 평면도와 측면도에서, 국소 공동(110)은 다이(102)의 제1 가장자리(140)를 따르는 다이 본드 패드(104)를 위한 공간을 제공하며, 다이 본드 패드(104)는 다이(102)의 제2 인접 가장자리(142)를 따르는 접촉 패드(122)에 와이어 접합된다. 도 18과 도 19의 평면도와 측면도에서, 국소 공동은 다이 가장자리(140, 142)에 개구부를 구비한 만곡형 터널을 형성하지만, 가장자리(140, 142)들 사이의 모서리는 그대로 남아 있도록 형성된다. 또한, 그러한 구성은 다이(102)의 제1 가장자리(140)를 따르는 다이 본드 패드(104)가 다이(102)의 제2 가장자리(142)를 따르는 접촉 패드(122)에 와이어 접합될 수 있게 한다. 측벽은 만곡된 것으로 도시되어 있으나, 다른 실시 형태에서 측벽은 인접한 가장자리들 사이에 직선형으로 연장될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.It should be understood that the local cavity may be formed in various configurations at some of the lower edges of the die 102 to provide space for various wire bond configurations. Two such other embodiments are shown in FIGS. 16-19. In the top and side views of FIGS. 16 and 17, the local cavity 110 provides space for the die bond pad 104 along the first edge 140 of the die 102, wherein the die bond pad 104 is formed. Wire bonds to contact pads 122 along the second adjacent edge 142 of die 102. In the top and side views of FIGS. 18 and 19, the local cavity forms a curved tunnel with openings at the die edges 140, 142, but the edges between the edges 140, 142 remain intact. Such a configuration also allows die bond pads 104 along the first edge 140 of the die 102 to be wire bonded to the contact pads 122 along the second edge 142 of the die 102. . While the sidewalls are shown curved, it is to be understood that in other embodiments the sidewalls may extend linearly between adjacent edges.

도 20과 도 21의 평면도와 측면도에서, 국소 공동(114)은 와이어 본드를 위한 공간을 제공하기 위하여 사용되지는 않으나, 그 대신에 수동 부품 또는 제2 반도체 다이일 수 있는 부품(146)을 위한 공간을 제공한다. 공동(114)은 다이(102)가 기판 상에 위치하면서 부품(146)의 바로 상방에 위치할 수 있게 한다. 공동(114)은 다이(102)로부터 부품(146)을 절연한다. 그러한 구성은 부품이 기판(120)에 표면 장착될 수 있는 경우의 융통성을 증가시킨다. In the top and side views of FIGS. 20 and 21, the local cavity 114 is not used to provide space for wire bonds, but instead for the component 146, which may be a passive component or a second semiconductor die. Provide space. Cavity 114 allows die 102 to be positioned directly above component 146 while being positioned on a substrate. Cavity 114 insulates component 146 from die 102. Such a configuration increases the flexibility when the component can be surface mounted to the substrate 120.

이제까지의 설명에서는, 국소 공동(110)이 반도체 다이 내에 형성되는 것으로 개시되었다. 그 대신에, 도 22에 도시된 다른 실시 형태에서, 국소 공동(172)은 스페이서 층(170) 내에 형성될 수 있다. 스페이서 층(170)은 한 쌍의 다이(102a, 102b)들 사이에 위치한다. 스페이서 층(170)은 공지의 구조일 수 있지만, 하나 이상의 국소 공동(172)이 전술한 바와 같이 층(170) 내에 형성되어 제공될 수 있다. 다이(102) 내의 국소 공동과 비교하여 스페이서 층(170) 내의 공동의 차이점은, 도 22에 도시된 바와 같이, 국소 공동(172)이 스페이서 층(170)의 전체 두께를 통하여 형성된다는 것이다. 따라서, 예를 들면 도 22에 도시된 스페이서 층(170)은 전방 모서리 전체가 제거된다. 다른 실시 형태에서, 국소 공동(172)은 스페이서 층(170)의 저부 표면 내에 형성될 수 있고, 국소 공동(110)의 경우와 마찬가지로, 두께의 일부까지만 연장될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. In the description so far, it has been disclosed that the local cavity 110 is formed in a semiconductor die. Instead, in another embodiment shown in FIG. 22, a local cavity 172 can be formed in the spacer layer 170. The spacer layer 170 is located between the pair of dies 102a, 102b. The spacer layer 170 may be of known structure, but one or more local cavities 172 may be provided and formed in layer 170 as described above. The difference in the cavities in the spacer layer 170 compared to the local cavities in the die 102 is that the local cavities 172 are formed through the entire thickness of the spacer layer 170, as shown in FIG. 22. Thus, for example, the spacer layer 170 shown in FIG. 22 has its entire front edge removed. In other embodiments, it should be understood that local cavity 172 may be formed within the bottom surface of spacer layer 170 and may extend only to a portion of the thickness, as with local cavity 110.

스페이서 층(170)의 두께는 다이(102a)로부터의 와이어 본드(130)가 다이(102b)의 하측 표면에 접촉하는 것을 방지할 정도로 충분할 필요가 있을 뿐이다. 스페이서 층(170)이 존재하면, 다이(102a, 10b)는 국소 공동을 포함할 필요가 없다. The thickness of the spacer layer 170 need only be sufficient to prevent the wire bond 130 from the die 102a from contacting the bottom surface of the die 102b. If spacer layer 170 is present, dies 102a and 10b need not include a local cavity.

다른 실시 형태에서 스페이서 층(170)은, 전술한 다이(102)와 유사하게, 도 20과 도 21과 관련하여 최저층(bottom-most layer)으로서 제공될 수 있고, 표면 장착 부품을 수용하기 위한 하나 이상의 국소 공동(172)을 포함할 수 있다. 이 실시 형태에서 공동(172)은 스페이서 층(170)이 기판 상에 위치하면서 표면 장착 부품의 바로 상방에 위치할 수 있게 한다. 공동(172)은 부품을 그 위에 장착된 다이(102)부터 절연한다. 그러한 구성은 부품이 기판에 표면 장착될 수 있는 경우의 융통성을 증가시킨다. 여기에서 사용된 용어 "최저층"은, 기판(120) 상에 장착되고 공동을 포함하는 스페이서 층(170) 또는 기판(120)에 장착되고 공동(114)을 포함하는 다이(102)를 지칭한다. In another embodiment the spacer layer 170 may be provided as a bottom-most layer in connection with FIGS. 20 and 21, similar to the die 102 described above, and one for receiving surface mount components. The above-described local cavity 172 may be included. In this embodiment, the cavity 172 allows the spacer layer 170 to be positioned directly above the surface mount component while being positioned on the substrate. The cavity 172 insulates the part from the die 102 mounted thereon. Such a configuration increases the flexibility when the part can be surface mounted to the substrate. As used herein, the term “lowest layer” refers to a spacer layer 170 mounted on a substrate 120 and comprising a cavity or a die 102 mounted on a substrate 120 and including a cavity 114.

전술한 본 발명의 상세한 설명은 예시와 설명을 위한 목적으로 제시되었으며, 본 발명을 개시된 형태 그 자체만으로 제한하기 위한 것은 아니다. 전술한 개시 내용에 기초하여 많은 수정 및 변경 형태가 가능하다. 설명된 실시 형태는, 본 발명의 원리와 실용적인 적용을 최상으로 설명하고 그에 따라 당업자로 하여금 고려된 특정 용도에 적합한 여러 실시 형태와 여러 변형 형태에서 본 발명을 최상으로 활용할 수 있도록 하기 위하여 선정되었다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의하여 규정되도록 의도된다.The foregoing detailed description of the invention has been presented for purposes of illustration and description, and is not intended to limit the invention to the disclosed form per se. Many modifications and variations are possible in light of the above teaching. The described embodiments have been selected in order to best explain the principles and practical applications of the present invention and to enable those skilled in the art to best utilize the present invention in various embodiments and various modifications suitable for the particular use contemplated. It is intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto.

도 1은 한 쌍의 반도체 다이가 편의 관계로 적층되어 있는 종래 기술의 일반적인 반도체 소자의 측면도. 1 is a side view of a conventional semiconductor device of the prior art in which a pair of semiconductor dies are stacked for convenience;

도 2는 한 쌍의 반도체 다이가 중첩 관계로 적층되고 스페이서 층에 의해 분리되어 있는 종래 기술의 일반적인 반도체 소자의 측면도.2 is a side view of a conventional semiconductor device of the prior art in which a pair of semiconductor dies are stacked in an overlapping relationship and separated by a spacer layer.

도 3은 한 쌍의 반도체 다이가 중첩 관계로 적층되고 상측 다이가 반도체 다이의 하측 가장자리를 따라서 트렌치를 포함하는 종래 기술의 일반적인 반도체 소자의 측면도.3 is a side view of a conventional semiconductor device of the prior art in which a pair of semiconductor dies are stacked in an overlapping relationship and the upper die includes trenches along the lower edge of the semiconductor die;

도 4는 도 3에 도시된 트렌치를 구비하는 종래 기술의 일반적인 반도체 소자의 저면 사시도.4 is a bottom perspective view of a conventional semiconductor device of the prior art with the trench shown in FIG.

도 5는 본 발명의 실시 형태에 따라 반도체 다이를 형성하기 위한 흐름도.5 is a flow chart for forming a semiconductor die in accordance with an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명에 실시 형태에 따라 제조되는 다수의 반도체 다이를 제공하는 반도체 웨이퍼의 평면도. 6 is a plan view of a semiconductor wafer providing a plurality of semiconductor dies manufactured in accordance with an embodiment of the present invention.

도 7은 제조 중의 반도체 다이의 평면도.7 is a plan view of a semiconductor die during manufacture.

도 8은 제조 중의 도 7의 반도체 다이의 사시도.8 is a perspective view of the semiconductor die of FIG. 7 during manufacture.

도 9는 반도체 다이의 저부 표면에 형성된 국소 공동을 포함하는 반도체 다이의 평면도. 9 is a plan view of a semiconductor die including local cavities formed in the bottom surface of the semiconductor die.

도 10은 반도체 다이의 저부 표면에 형성된 국소 공동을 포함하는 도 9의 반도체 다이의 저면 사시도. 10 is a bottom perspective view of the semiconductor die of FIG. 9 including local cavities formed in the bottom surface of the semiconductor die.

도 10a는 도 10의 선 10-10을 지나는 단면도. 10A is a cross sectional view taken along line 10-10 of FIG. 10;

도 10b는 도 10a와 같은 도시 위치에서 경사 표면을 구비하는 국소 공동의 다른 실시 형태의 단면도. FIG. 10B is a cross-sectional view of another embodiment of a local cavity having an inclined surface in a shown position as in FIG. 10A.

도 11은 반도체 다이의 저부 표면의 중앙부에 내포된 국소 공동을 포함하는 반도체 다이의 측면도.11 is a side view of a semiconductor die including a local cavity embedded in a central portion of the bottom surface of the semiconductor die.

도 12는 반도체 다이의 저부 표면의 중앙부에 형성된 국소 공동을 포함하는 도 11의 반도체 다이의 저면 사시도.12 is a bottom perspective view of the semiconductor die of FIG. 11 including local cavities formed in the central portion of the bottom surface of the semiconductor die.

도 13은 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조를 나타내는 흐름도.13 is a flow chart showing the manufacture of a semiconductor device according to the present invention.

도 14는 제조 중에 인접하는 반도체 다이의 국소 공동 내에 위치하는 와이어 본드를 포함하는 반도체 소자의 사시도.14 is a perspective view of a semiconductor device including wire bonds located within local cavities of adjacent semiconductor dies during manufacture.

도 15는 본 발명의 실시 형태에 따라 완료된 반도체 소자의 측면도. 15 is a side view of a semiconductor device completed in accordance with an embodiment of the present invention.

도 16은 본 발명의 대안적 실시 형태에 따른 국소 공동과 와이어 본드 구성을 포함하는 평면도. 16 is a plan view of a local cavity and wire bond configuration in accordance with an alternative embodiment of the present invention.

도 17은 도 16의 대안적 실시 형태에 따른 반도체 소자의 단부 도면.17 is an end view of a semiconductor device in accordance with an alternative embodiment of FIG. 16.

도 18은 본 발명의 다른 대안적 실시 형태에 따른 국소 공동과 와이어 본드 구성을 포함하는 평면도. 18 is a plan view of a local cavity and wire bond configuration in accordance with another alternative embodiment of the present invention.

도 19는 도 18의 대안적 실시 형태에 따른 반도체 소자의 단부 도면. 19 is an end view of a semiconductor device in accordance with an alternative embodiment of FIG. 18.

도 20은 반도체 다이의 중앙부 내에 국소 공동을 포함하는 대안적 실시 형태에 따른 반도체 소자의 평면도.20 is a plan view of a semiconductor device in accordance with an alternate embodiment that includes a local cavity in the central portion of the semiconductor die.

도 21은 도 20의 대안적 실시 형태에 따른 반도체 소자의 단면도.21 is a cross-sectional view of a semiconductor device in accordance with an alternative embodiment of FIG. 20.

도 22는 반도체 다이들 사이의 스페이서 층의 국소 공동 내에 위치한 와이어 본드를 포함하는 제조 중의 반도체 소자를 나타내는 대안적 실시 형태의 사시도. FIG. 22 is a perspective view of an alternative embodiment showing a semiconductor device in manufacture including wire bonds located within local cavities of a spacer layer between semiconductor dies. FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]

100: 웨이퍼 102: 반도체 다이100 wafer 102 semiconductor die

104: 본드 패드 110: 국소 공동104: bond pad 110: local cavity

114: 국소 공동 120: 기판114: local cavity 120: substrate

122: 접촉 패드 130: 와이어 본드122: contact pad 130: wire bond

140, 142: 가장자리140, 142: edge

Claims (15)

반도체 소자를 제조하는 방법으로서,As a method of manufacturing a semiconductor device, (a) 기판에 제1 반도체 다이를 부착하는 단계,(a) attaching a first semiconductor die to the substrate, (b) 제1 반도체 다이의 측부에 인접한 패드와 기판 상의 패드 사이에 와이어를 와이어 접합하는 단계,(b) wire bonding a wire between the pad adjacent to the side of the first semiconductor die and the pad on the substrate, (c) 제2 반도체 다이를 형성하되, 상기 제2 반도체 다이의 측부에는 제2 반도체 다이의 측부 전체의 일부를 차지하는 국소 공동을 포함하고, 상기 국소 공동의 둘 또는 세 개의 측부는 상기 제2 반도체 다이의 상부 표면과 평행한 평면에, 상기 제2 반도체 다이에 의해 둘러싸여 있고, 상기 국소 공동의 나머지 측부 또는 나머지 측부들은 개방되어 있는, 제2 반도체 다이를 형성하는 단계, 및(c) forming a second semiconductor die, wherein a side of the second semiconductor die includes a local cavity occupying a portion of the entire side of the second semiconductor die, wherein two or three sides of the local cavity are located in the second semiconductor die; Forming a second semiconductor die in a plane parallel to the top surface of the die, surrounded by the second semiconductor die, the remaining side or remaining sides of the local cavity being open, and (d) 제1 반도체 다이 상부에 제2 반도체 다이를 부착하되, 상기 단계 (b)에서 와이어 접합된 와이어가 국소 공동에 배치되도록 하는 단계를 (d) attaching a second semiconductor die on top of the first semiconductor die, wherein the wire bonded wire in step (b) is disposed in the local cavity; 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.A semiconductor device manufacturing method comprising the. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 측부에 국소 공동을 포함하는 제2 반도체 다이를 형성하는 상기 단계 (c)는, 제2 반도체 다이의 저부 표면에 형성되고 제2 반도체 다이의 저부 표면의 반대쪽의 상부 표면까지의 중도까지 연장된 국소 공동을 구비하는 제2 반도체 다이를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.The step (c) of forming a second semiconductor die comprising a local cavity at the side is a local formed on the bottom surface of the second semiconductor die and extending midway to the upper surface opposite the bottom surface of the second semiconductor die. Forming a second semiconductor die having a cavity. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2, (e) 제2 반도체 다이의 상부 표면에 다이 본드 패드를 형성하는 단계를 또한 포함하며, 상부 표면 내의 다이 본드 패드의 위치가 제2 반도체 다이의 저부 표면 내의 국소 공동의 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.(e) forming a die bond pad on the top surface of the second semiconductor die, wherein the position of the die bond pad in the top surface corresponds to the location of the local cavity in the bottom surface of the second semiconductor die. A semiconductor device manufacturing method. 제3항에 있어서, The method of claim 3, (g) 제3 반도체 다이의 측부에, 측부 전체의 일부를 차지하는 국소 공동을 포함하는 제3 반도체 다이를 형성하는 단계와, (h) 제2 반도체 다이 상부에 제3 반도체 다이를 부착하는 단계를 또한 포함하며, 상기 단계 (f)에서 연결된 와이어가 제3 반도체 다이의 국소 공동 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.(g) forming a third semiconductor die on the side of the third semiconductor die, the third semiconductor die comprising a local cavity occupying a portion of the entire side, and (h) attaching a third semiconductor die on top of the second semiconductor die. And a wire connected in the step (f) is located in a local cavity of the third semiconductor die. 제1항 또는 제4항에 있어서, The method according to claim 1 or 4, (j) 제2 반도체 다이의 하나 이상의 측부에 다수의 국소 공동을 형성하는 단계를 또한 포함하며, 제2 반도체 다이의 하나의 측부의 모든 국소 공동 전체는 하나의 측부 전체의 일부를 차지하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법. (j) forming a plurality of local cavities in one or more sides of the second semiconductor die, wherein all of all local cavities in one side of the second semiconductor die occupy a portion of the whole of one side A semiconductor device manufacturing method. 제5항에 있어서, The method of claim 5, (k) 제1 반도체 다이 상의 패드와 기판 상의 패드 사이에 다수의 추가 와이어를 와이어 접합하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법. (k) wire bonding a plurality of additional wires between the pad on the first semiconductor die and the pad on the substrate. 제6항에 있어서, The method of claim 6, (m) 제2 반도체 다이의 상부 표면에 제2 반도체 다이의 가장자리를 따라 다수의 다이 본드 패드를 형성하는 단계를 또한 포함하며, 제2 반도체 다이의 저부 표면에 상기 단계 (j)에서 형성된 제2 반도체 다이 내의 국소 공동은 제2 반도체 다이의 상부 표면에 상기 단계 (m)에서 형성된 다이 본드 패드의 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법. (m) forming a plurality of die bond pads along the edge of the second semiconductor die on the top surface of the second semiconductor die, wherein the second formed in step (j) on the bottom surface of the second semiconductor die; The local cavity in the semiconductor die corresponds to the position of the die bond pad formed in the step (m) on the upper surface of the second semiconductor die. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 측부에 국소 공동을 포함하는 제2 반도체 다이를 형성하는 상기 단계 (c)는 제2 반도체의 인접한 측부들에 개구부를 구비하는 제2 반도체 다이의 저부 부분을 통과하는 터널을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법. The step (c) of forming a second semiconductor die comprising a local cavity at the side includes forming a tunnel through a bottom portion of the second semiconductor die having openings at adjacent sides of the second semiconductor. A semiconductor device manufacturing method, characterized in that. 집적 회로와, With integrated circuits, 반도체 다이의 능동 표면 상에 형성된 하나 이상의 다이 본드 패드와,At least one die bond pad formed on the active surface of the semiconductor die, 반도체 다이의 비능동 표면 내에 다이의 하나 이상의 측부를 따라서 형성된 하나 이상의 국소 공동을 포함하며,One or more local cavities formed along one or more sides of the die within the non-active surface of the semiconductor die, 반도체 다이의 각 측부의 하나 이상의 국소 공동은 반도체 다이의 측부 전체의 일부를 차지하며, 상기 국소 공동의 둘 또는 세 개의 측부는 상기 반도체 다이의 능동 표면과 평행한 평면에, 상기 반도체 다이에 의해 둘러싸여 있고, 상기 국소 공동의 나머지 측부 또는 나머지 측부들은 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 다이.One or more local cavities of each side of the semiconductor die occupy a portion of the entire side of the semiconductor die, and two or three sides of the local cavities are surrounded by the semiconductor die in a plane parallel to the active surface of the semiconductor die. And the remaining side or the remaining sides of the local cavity are open. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 반도체 다이의 능동 표면 상의 하나 이상의 다이 본드 패드는 반도체 다이의 비능동 표면 내의 하나 이상의 국소 공동의 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 반도체 다이. At least one die bond pad on the active surface of the semiconductor die corresponds to the location of at least one local cavity in the non-active surface of the semiconductor die. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 부품을 수용하기 위하여, 비능동 표면 내에 형성되고 반도체 다이의 각 측부로부터 내측으로 이격되어 있는 추가 공동을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 다이. And a further cavity formed in the non-active surface and spaced inwardly from each side of the semiconductor die to receive the component. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 추가 공동은, 추가 부품이 추가 공동의 측벽에 접촉하지 않으면서 추가 공동 내에 수용되도록, 크기가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 다이. And the additional cavity is sized such that the additional component is received in the additional cavity without contacting the sidewall of the additional cavity. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 국소 공동은 반도체 다이의 인접한 측부들에 개구부를 구비하는 반도체 다이의 저부 부분을 통과하는 터널을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 다이. And wherein the local cavity comprises a tunnel through a bottom portion of the semiconductor die having openings at adjacent sides of the semiconductor die. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 터널은 만곡형 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 다이. And wherein the tunnel includes curved sidewalls. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 터널은 직선형 측벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 다이.And wherein the tunnel comprises straight sidewalls.
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