JP2008078165A - Semiconductor device protective structure and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、半導体デバイス構造体に関し、更に詳記すれば、半導体デバイス保護構造体及びその製造方法に関するものであり、該半導体デバイス構造体は、外部物体と衝突するダイまたは基板の側面による亀裂を回避することができる。 The present invention relates to a semiconductor device structure, and more particularly, to a semiconductor device protection structure and a method for manufacturing the same. The semiconductor device structure has a crack caused by a side surface of a die or a substrate that collides with an external object. It can be avoided.
一般的に、電気部品分野において、集積回路(IC)は、チップとして知られた半導体基板上に組み立てられ、最も一般的にはシリコンで製造される。シリコンチップは、シリコンの入力/出力接点間の距離またはピッチの効果的な拡張を与え、これをプリント基板への付着に適合するようにし、ICを機械的及び環境的な損傷から保護するのに役立たせる大型パッケージで一般的に組立てられる。製品を減少した製品包装体中にパックする特色に段々移行する傾向に伴い、大きさ及び特徴高密度化を改善するためのより小型の電子部品を利用することは、一定で、かつ、膨大な問題点が消費者及び関連製品の製造業者達に提示される。 Generally, in the electrical component field, integrated circuits (ICs) are assembled on a semiconductor substrate known as a chip, and are most commonly made of silicon. Silicon chips provide an effective extension of the distance or pitch between silicon input / output contacts, making it compatible for attachment to printed circuit boards and protecting the IC from mechanical and environmental damage. Commonly assembled in large packages to help. With the tendency to gradually shift to the feature of packing products into reduced product packaging, the use of smaller electronic components to improve size and feature densification is constant and enormous Problems are presented to consumers and manufacturers of related products.
チップスケールパッケージ(CSP)が、直接付着式フリップチップデバイスの代案解決策を提供するために開発された。これらのパッケージ(CSP)は、電子製品、特に電話機、ポケベル、携帯型コンピュータ、ビデオカメラなどのような消費者製品の大きさ、重量及び性能の問題を解決するのに使われる新規な小型形態の半導体パッケージングを表す。標準がまだCSPに対して正式承認されていないし、その結果、多数の変形が存在し、その中のいくつかは前述した“チップスケールパッケージ”に説明されている。一般に、チップはチップ自体の領域よりも20%より大きくは無いパッケージの領域を有するCSPの主要成分であるが、パッケージはフリップチップの直接付着より強健にする支持特徴を有する。 Chip scale packages (CSPs) have been developed to provide an alternative solution for direct attach flip chip devices. These packages (CSPs) are a new compact form used to solve the size, weight and performance problems of electronic products, especially consumer products such as telephones, pagers, portable computers, video cameras, etc. Represents semiconductor packaging. The standard has not yet been officially approved for the CSP, and as a result, there are numerous variations, some of which are described in the “chip scale package” described above. In general, the chip is the main component of a CSP with a package area that is no more than 20% larger than the area of the chip itself, but the package has support features that make it more robust than flip chip direct attachment.
図1に示すように、これは従来技術に係るフリップチップデバイス100の側面図である。フリップチップ100は、金属パッド105を有するダイ102を含み、一般的に、通常、製造されたICデバイス構造体を有する。ダイ102は再分配層(RDL)トレースのような複数の電気接点104を有する。ハンダボールのようなバンプ103が電気接点104上に形成されている。保護層106は、ハンダボール103との接触は許容するように、電気接点104を露出させるように電気接点104を覆う。さらに保護膜101は、ダイ102の底面に塗布されている。
As shown in FIG. 1, this is a side view of a
保護膜101は、任意の適合した材料で形成されることができる。例えば、保護膜101は、プラスチック材料またはエポキシで形成されることができる。このエポキシは、ダイ102及びワイヤーボンドを保護するチップオンボード(chip-on-board)の適用のためのグロブトップ(glob top)材料としても通常使われる。保護膜101は、ダイシング作業中のチッピングを実質的に防止し、個々の適用に適した任意の厚さを有することができる。例えば、保護膜101は、厚い膜を透過するレーザーなしに厚い膜のレーザーマーキングを許す厚さを有することができる。好ましくは、保護膜101は、約38.1乃至127㎛(1.5乃至5mil)である。最も好ましくは、保護膜は約50.8乃至76.2㎛(約2乃至3mil)である。
The
さらに、フリップチップまたは半導体デバイス(集積回路のような)の基板は、これらデバイスが外部物体と衝突する、または側方外力が加えられるダイまたは基板の側面に起因する側方損傷または亀裂によりウエハ故障(wafer fail)のセルエッジ(cells edge)を容易にもたらすような脆砕性を有する。したがって、フリップチップまたは半導体デバイスの信頼性または寿命が減じられる。 In addition, substrates for flip-chip or semiconductor devices (such as integrated circuits) may fail due to lateral damage or cracks caused by the sides of the die or substrate where these devices collide with external objects or lateral lateral forces are applied. It has a friability that easily results in (wafer fail) cell edges. Thus, the reliability or lifetime of the flip chip or semiconductor device is reduced.
前述した観点で、本発明は前記の欠点を克服する改良された半導体デバイス構造体を提供する。 In view of the foregoing, the present invention provides an improved semiconductor device structure that overcomes the aforementioned disadvantages.
前記及び他の目的を達成するために、本発明の目的によれば、半導体デバイス保護構造体及びその製造方法が開示される。 In order to achieve the above and other objects, according to an object of the present invention, a semiconductor device protection structure and a method for manufacturing the same are disclosed.
本発明の半導体デバイス保護構造体は、外部物体と衝突するダイまたは基板の側面に起因してダイまたは基板が亀裂することを回避することができる。 The semiconductor device protection structure of the present invention can prevent the die or substrate from cracking due to the side surface of the die or substrate colliding with an external object.
本発明の半導体デバイス保護構造体は、ダイまたは基板の側面が外部物体と衝突する際、ダイまたは基板に対する損傷を減少させるためにダイまたは基板を実質的に取り囲むバッファー層によりダイまたは基板が亀裂することを回避することができる。 In the semiconductor device protection structure of the present invention, when the side of the die or substrate collides with an external object, the die or substrate is cracked by a buffer layer that substantially surrounds the die or substrate to reduce damage to the die or substrate. You can avoid that.
本発明は、半導体デバイス保護構造体を提供する。この構造体はダイの第1表面上に複数の電気接点を有するダイを含む。複数の導電性ボールが接点に連結される。保護層は導電性ボールが外部部分と電気的に連結されることを許容するために、電気接点を露出させるように複数の電気接点及び誘電層を覆う。ダイの第2表面は基板上に直接固着される。第1バッファー層はダイに隣接して基板上に形成される。基板は、第2バッファー層が実質的に全体の基板を取り囲み、これにより、基板の側面が外部物体と衝突する際、基板に対する損傷を減少させるように第2バッファー層の上部に形成される。 The present invention provides a semiconductor device protection structure. The structure includes a die having a plurality of electrical contacts on the first surface of the die. A plurality of conductive balls are connected to the contacts. The protective layer covers the plurality of electrical contacts and the dielectric layer to expose the electrical contacts to allow the conductive ball to be electrically connected to the outer portion. The second surface of the die is secured directly on the substrate. A first buffer layer is formed on the substrate adjacent to the die. The substrate is formed on top of the second buffer layer such that the second buffer layer surrounds substantially the entire substrate, thereby reducing damage to the substrate when the sides of the substrate collide with an external object.
基板は内部に形成された傾斜側壁スロットを含む。第2バッファー層は傾斜側壁スロット内に補充される。傾斜側壁スロットの深さは基板の厚さより若干小さい。 The substrate includes an inclined sidewall slot formed therein. The second buffer layer is refilled into the inclined sidewall slots. The depth of the inclined side wall slot is slightly smaller than the thickness of the substrate.
他の様態において、本発明は半導体デバイス保護構造体の製造方法を開示する。この方法は、上部に形成された複数の導電性ボールが外部部分と電気的に連結される複数のダイスを提供する工程を含む。次に、複数のダイスが基板上に固着される。第1バッファー層は複数の導電性ボールを露出させるようにダイスに隣接して基板の上部に形成される。基板の一部は第1バッファー層に実質的に整列された複数のスロットを形成するように除去される。最後に、第2バッファー層が基板上に形成されて複数のスロットで充填される。 In another aspect, the present invention discloses a method for manufacturing a semiconductor device protection structure. The method includes providing a plurality of dies in which a plurality of conductive balls formed thereon are electrically connected to an external portion. Next, a plurality of dice are secured on the substrate. The first buffer layer is formed on the substrate adjacent to the die so as to expose the plurality of conductive balls. A portion of the substrate is removed to form a plurality of slots substantially aligned with the first buffer layer. Finally, a second buffer layer is formed on the substrate and filled with a plurality of slots.
前述した方法は、スロットの実質的に略中心に沿って基板を複数の個別半導体デバイス保護構造体にソーイング(sawing)及び/またはエッチングする工程を更に含む。 The method described above further includes sawing and / or etching the substrate into a plurality of individual semiconductor device protection structures along substantially the center of the slot.
スロットは傾斜側壁スロットを含む。傾斜側壁スロットの深さは基板の厚さより若干小さい。 The slot includes an inclined sidewall slot. The depth of the inclined side wall slot is slightly smaller than the thickness of the substrate.
更に他の様態において、本発明は、半導体デバイス保護構造体の製造方法を開示する。この方法は複数の導電性ボールが上部に形成された複数のダイスを有する基板を提供する工程を含む。次に、部分基板の裏面が複数のスロットを形成するように除去される。バッファー層は基板上に形成されて複数のスロットで充填される。 In yet another aspect, the present invention discloses a method for manufacturing a semiconductor device protection structure. The method includes providing a substrate having a plurality of dice having a plurality of conductive balls formed thereon. Next, the back surface of the partial substrate is removed so as to form a plurality of slots. The buffer layer is formed on the substrate and filled with a plurality of slots.
前述した方法は、スロットの実質的に略中心に沿って基板を複数の個別半導体デバイス保護構造体にソーイング及び/またはエッチングする工程を更に含む。 The method described above further includes sawing and / or etching the substrate into a plurality of individual semiconductor device protection structures along substantially the center of the slot.
バッファー層は、ダイスまたは基板の側面部が外部物体と衝突する際、ダイスまたは基板が損傷することを回避する機能を達成することができる。 The buffer layer can achieve the function of preventing the die or the substrate from being damaged when the side surface of the die or the substrate collides with an external object.
本発明の前記目的及び他の特徴及び長所は、図面と一緒に、以下の詳細な説明を熟読した後に、一層明らかになるはずである。 The above objects and other features and advantages of the present invention will become more apparent after reading the following detailed description in conjunction with the drawings.
本発明に係る半導体デバイス保護構造体によれば、ダイまたは基板の側面に外力が加えられる際、ダイまたは基板に対する損傷を減少させるために、本発明の保護構造体がダイまたは基板を実質的に取り囲むバッファー層により、ダイまたは基板が亀裂することが回避できる効果が得られる。 According to the semiconductor device protection structure of the present invention, when the external force is applied to the side surface of the die or the substrate, the protection structure of the present invention substantially reduces the die or the substrate in order to reduce damage to the die or the substrate. The surrounding buffer layer has the effect of avoiding cracking of the die or the substrate.
ダイシング作業の間及び以後に半導体デバイス(集積回路のような)、または基板を保護するための方法及び構造体が以下に説明される。以下の説明において、多数の特定の詳細が本発明の徹底した理解を提供するために説明され、本発明の範囲は添付された請求範囲に規定されたところを除いては、特に限定されるものではない。 Methods and structures for protecting semiconductor devices (such as integrated circuits) or substrates during and after the dicing operation are described below. In the following description, numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of the present invention, and the scope of the present invention is particularly limited except as set forth in the appended claims. is not.
一実施形態において、本発明は半導体デバイス保護構造体の製造方法を開示する。この方法は、複数の導電性ボールが上部に形成された複数のダイスを有するシリコンウエハのような基板を提供するステップを含む。次に、基板の裏面の部分が複数のスロット206を形成するように除去される。バッファー層が基板の上部に形成され、複数のスロット206内に充填される。バッファー層は、BCB、SINR(シロキサンポリマー)、エポキシ、ポリイミドまたは樹脂を含む。さらに、部分基板を除去するステップは、ソーイングまたはエッチングにより遂行される。
In one embodiment, the present invention discloses a method for manufacturing a semiconductor device protection structure. The method includes providing a substrate, such as a silicon wafer, having a plurality of dice having a plurality of conductive balls formed thereon. Next, the back surface portion of the substrate is removed to form a plurality of
前述した方法は、スロットの実質的に略中心に沿って基板をソーイング及び/またはエッチングして、これにより、図2に示すように、基板を保護構造体200を有する複数の個別半導体デバイスに分離するステップを更に含む。バッファー層は、ダイスの側面部が側方外部物体と衝突する際、ダイのより少ない接触領域に起因してダイの側方損傷を減少させる機能を達成することができる。
The method described above saws and / or etches the substrate substantially along the center of the slot, thereby separating the substrate into a plurality of individual semiconductor devices having a
図2に示すように、これは本発明に係る半導体デバイス保護構造体200の側面図である。半導体デバイス保護構造体200は、金属パッド205を有するダイ202を含む。ダイ202はRDLトレースのような複数の電気接点204を有する。ハンダボールのようなバンプ(Bumps)203が電気接点204上に形成される。保護層207はハンダボール203の接触を許容するために電気接点204を露出させるように電気接点204を覆う。
As shown in FIG. 2, this is a side view of a semiconductor
ダイ202はダイ202の裏面からダイ202の一部分内に内方に向かって形成された複数のスロットを含む。さらに、バッファー層201がダイ202の底面に塗布されて保護のためにスロット内に補充される。ソーイングまたはエッチング法により形成されたスロット206が、BCB、SINR(シロキサンポリマー)、エポキシ、ポリイミド、または樹脂で充填されるため、ダイ202のより少ない接触領域が達成される。したがって、バッファー層201は、ダイ202の側方部分が外部物体と衝突したり、または側方外力が加えられる際、ダイ202のより少ない接触領域に起因して、ダイ202が側方損傷されることを減少する機能を達成することができる。
The
図3に示すように、これは半導体デバイス構造体300の側面図である。半導体デバイス構造体300は、その上部に形成された金属パッド306と接点金属ボール307がプリント基板(図示していない)と電気的に連結されるダイ305を含む。保護層309が接点金属ボール307の接触を許容するために、電気接点308を露出させるように電気接点308を覆う。
As shown in FIG. 3, this is a side view of a
ダイ305の裏面は、接着層304を通じて基板302上に直接固着され、第1バッファー層303が基板302上に形成される。第1バッファー層303は、ダイ305に隣接して形成される。基板302の寸法は、ダイ305の寸法より大きいということに注目しなければならない。基板302は第2バッファー層301の上部に構成される。基板302は、基板302の側面が外部物体と衝突したり、または第2バッファー層301の保護の欠乏に起因して外力が加えられる際、損傷されたり亀裂したりされ得る。したがって、ダイ305は基板302から剥離され得、半導体デバイス構造体300の信頼性及び寿命が減少される。
The back surface of the
他の様態において、本発明は半導体デバイス保護構造体の製造方法を開示する。この方法はその上部に形成された複数の導電性ボールが外部部分と電気的に連結される複数のダイスを提供するステップを含む。次に、複数のダイスが基板の上部に固定される。第1バッファー層は複数の導電性ボールを露出させるように基板上に形成される。基板の一部が第1バッファー層に実質的に整列された複数のスロットを形成するように除去される。最後に、第2バッファー層が基板上に形成されて複数のスロットで充填される。 In another aspect, the present invention discloses a method for manufacturing a semiconductor device protection structure. The method includes providing a plurality of dies in which a plurality of conductive balls formed thereon are electrically connected to the outer portion. Next, a plurality of dice are fixed to the top of the substrate. The first buffer layer is formed on the substrate so as to expose the plurality of conductive balls. A portion of the substrate is removed to form a plurality of slots substantially aligned with the first buffer layer. Finally, a second buffer layer is formed on the substrate and filled with a plurality of slots.
前述した方法は、スロットの実質的に略中心に沿って基板をソーイング及び/またはエッチングして、これにより、図4に示すように、ダイスを保護構造体400を有する複数の個別半導体デバイスに分離する工程を更に含む。
The method described above saws and / or etches the substrate substantially along the center of the slot, thereby separating the dice into a plurality of individual semiconductor devices having a
実施形態において、本発明に係る半導体デバイス保護構造体400は、その上部に形成された金属パッド406及び接点金属ボール407がプリント基板(PCB)または外部部分(図示していない)と電気的に連結されるダイ405を含む。誘電層410が複数の電気接点408を露出させるようにダイ405の部分区域を覆う。一実施形態において、電気接点408は、例えば、スパッタリングにより形成されたTi/Cu合金のような金属合金及び/または電気メッキにより形成されたCu/Ni/Au合金である。保護層411は、導電性ボール407がプリント基板(PCB)または外部部分(図示していない)と電気的に連結することを許容するために電気接点408を露出させるように複数の電気接点408及び誘電層410を覆う。好ましい一実施形態において、保護層411の材料は、BCB、SINR(シロキサンポリマー)、エポキシ、ポリイミド、または樹脂を含む。ダイ405の裏面は、接着層404を通じて基板402に直接固着され、第1バッファー層403は基板402上にダイ405に隣接して形成される。例えば、基板402は、シリコン、ガラス、アロイ42、石英、セラミック、PCB(プリント基板)、またはコード基板を含む。
In the embodiment, the semiconductor
さらに、第1バッファー層403は、シリコンゴム、BCB、SINR(シロキサンポリマー)、エポキシ、ポリイミド、または樹脂を含む。
Further, the
基板402は、図4に示すように、基板402の側面が外部物体と衝突したり、または外力が加えられる際、基板402に対する損傷を減少させるために、第2バッファー層401が傾斜側壁スロット409に起因して全体基板402を実質的に取り囲むように第2バッファー層401の上部に構成される。したがって、特に、第2バッファー層401が全体基板402を取り囲むときに、本発明の半導体デバイス保護構造体400の信頼性及び寿命が増加する。或る場合に、傾斜側壁スロット409はウェットエッチング、または他の制御可能なドライエッチング及び化学的侵食によりエッチングされ得る。傾斜側壁スロット409の深さは基板402の厚さより若干小さい。
As shown in FIG. 4, the
好ましい一実施形態において、第2バッファー層401の材料は、シリコンゴム、BCB、SINR(シロキサンポリマー)、エポキシ、ポリイミド、または樹脂を含む。
In a preferred embodiment, the material of the
したがって、本発明によれば、前述した半導体デバイス保護構造体は、ダイまたは基板の側面に外力が加えられる際、ダイまたは基板に対する損傷を減少させるために、本発明の保護構造体がダイまたは基板を実質的に取り囲むバッファー層によりダイまたは基板が亀裂することを回避することができる長所を有する。 Therefore, according to the present invention, when the external force is applied to the side surface of the die or the substrate, the protective structure of the present invention is used to reduce the damage to the die or the substrate. The buffer layer that substantially surrounds the die or the substrate can be avoided from cracking.
特定の実施形態が例示及び説明されたが、多様な修正が添付された請求範囲のみにより限定されるように意図されたところを逸脱しなくて、なされ得るということが当技術分野の熟練者には明らかである。 While specific embodiments have been illustrated and described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the scope intended to be limited only by the appended claims. Is clear.
100 フリップチップ
101、106、207 保護膜
102、202、305 ダイ
103、203 バンプ
104、204、308 電気接点
105、205、306 金属パッド
200 保護構造体
206 スロット
300 半導体デバイス構造体
302、302 基板
303 第1バッファー層
304 接着層
307 接点金属ボール
100
Claims (15)
前記電気接点に連結された複数の導電性ボールと、
前記ダイの第2表面上に固着された基板と、
前記ダイに隣接して前記基板上に形成された第1バッファー層と、
第2バッファー層を含み、
前記基板は、前記第2バッファー層が実質的に前記基板の全体を取り囲んで、これにより前記基板の側面に外力が加えられる際、前記基板に対する損傷を減少させるように前記第2バッファー層の上部に構成されることを特徴とする半導体デバイス保護構造体。 A die having a plurality of electrical contacts on a first surface of the die;
A plurality of conductive balls connected to the electrical contacts;
A substrate secured on the second surface of the die;
A first buffer layer formed on the substrate adjacent to the die;
Including a second buffer layer;
The substrate has an upper portion of the second buffer layer to reduce damage to the substrate when the second buffer layer substantially surrounds the entire substrate, thereby applying an external force to the side surface of the substrate. A semiconductor device protection structure characterized by comprising:
前記電気接点に連結された複数の導電性ボールと、
前記ダイの第2表面上に固着された基板と、
バッファー層とを含み、
前記基板は、前記バッファー層が前記基板の全体を実質的に取り囲み、これにより前記基板の側面に外力が加えられる際、前記基板に対する損傷を減少させるように前記バッファー層の上部に構成されることを特徴とする半導体デバイス保護構造体。 A die having a plurality of electrical contacts on a first surface of the die;
A plurality of conductive balls connected to the electrical contacts;
A substrate secured on the second surface of the die;
Including a buffer layer,
The substrate is configured on top of the buffer layer such that the buffer layer substantially surrounds the entire substrate, thereby reducing damage to the substrate when an external force is applied to a side surface of the substrate. A semiconductor device protection structure.
前記複数のダイスを基板上に固着する工程と、
前記複数の導電性ボールを露出させるように前記ダイスに隣接して前記基板の上部に第1バッファー層を形成する工程と、
前記第1バッファー層に実質的に整列される複数のスロットを形成するように前記基板の部分を除去する工程と、
前記複数のスロットで充填する第2バッファー層を前記基板の上部に形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体デバイス保護構造体の製造方法。 Providing a plurality of dice having a plurality of conductive balls formed thereon;
Fixing the plurality of dice on a substrate;
Forming a first buffer layer on top of the substrate adjacent to the die to expose the plurality of conductive balls;
Removing a portion of the substrate to form a plurality of slots substantially aligned with the first buffer layer;
Forming a second buffer layer filling the plurality of slots on the substrate;
The manufacturing method of the semiconductor device protection structure characterized by including.
複数のスロットを形成するように前記基板の裏面の一部を除去する工程と、
前記複数のスロットで充填するバッファー層を前記基板上に形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体デバイス保護構造体の製造方法。 Providing a substrate having a plurality of dice having a plurality of conductive balls formed thereon;
Removing a portion of the back surface of the substrate to form a plurality of slots;
Forming a buffer layer filling the plurality of slots on the substrate;
The manufacturing method of the semiconductor device protection structure characterized by including.
The semiconductor device protection structure according to claim 14, further comprising sawing or etching the substrate into a plurality of individual semiconductor device protection structures along substantially the center of the slot. Method.
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