KR0170316B1 - 반도체 장치의 패드 설계 방법 - Google Patents

반도체 장치의 패드 설계 방법 Download PDF

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Abstract

슬릿을 구비하는 반도체 장치의 패드에 관해 기재되어 있다. 본딩 패드 및 금속 배선을 덮고 있는 패시베이션 층을 포함하는 반도체 장치에서, 상기 금속 배선을 반도체 장치의 외부 리드에 전기적으로 연결하는 본딩 패드상에 슬릿을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 패드 설계 방법을 제공한다.
따라서, 패드의 가장 자리에 슬릿을 만들어 줄 경우 와이어 본딩에 의해 패드에 가해지는 스트레스는 슬릿에 채워진 몰딩 화합물에 의해 스트레스가 어느정도 수용될 수 있기 때문에 스트레스에 의한 부식을 억제하여 PCT 신뢰성을 개선할 수 있다.

Description

반도체 장치의 패드 설계 방법
제1도는 종래의 일반적인 형태의 패드 평면도.
제2도는 종래의 팔각형 형태의 패드 평면도.
제3도 내지 제5도는 본 발명에 의해 슬릿(Slit)을 구비한 패드 평면도들.
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 장치의 패드에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조공정에서 최종 금속층을 패터닝 한 후, 웨이퍼의 최상면 전체에 패시베이션층(passivation layer)을 증착한다. 이는 후속 어셈블리 및 팩키지 공정 도중에 기계적 및 화학적 손상을 방지하는 절연 및 보호층이다. 널리 사용되는 패시베이션층으로서는, 나트륨이온 및 기타 빠르게 확산하는 금속 오염물질에 대하여 게터링(Gettering, 흡착) 특성이 우수한 포스포실리케이트층(PSG층) 및 양호한 기계적 특성을 나타내는 PECVD질화 실리콘층이 널리 사용되고 있다. 이러한 패시베이션 층에 개구부를 에칭에 의해 형성하여, 패시베이션 층아래에 형성된 일련의 금속화된 패턴을 노출시킨다. 이들 금속 패턴들은 통상적으로, 회로의 주변에 위치하고, 본딩 패드라 부른다. 다음에, 와이어를 본딩 패드의 금속 표면에 연결 또는 결합시킨 후, 칩 패키지에 결합시킨다. 이러한 방식으로 칩패키지로 부터 패키지 리드(lead, 인출선) 까지의 접속이 이루어 진다.
종래의 반도체 장치에서, 상기 금속 패턴은 금속 배선이 직사각형으로 본딩 패드는 제1도에서와 같이 정사각형으로 형성하여왔다.
그러나 본딩 패드의 정사각형 구조는 신뢰성 테스트시, 실리콘 칩과 몰딩 화합물 사이의 열팽창 계수차에 의해서 본딩 패드상에 가해지는 스트레스는 본딩 패드 모서리 부위에 집중될 수 있고, 이것은 패시베이션손상(damage)등의 원인으로 작용한다. 또한, 조립과정에서 패드가 와이어 본딩을 위해 열적 압력(thermal pressure)에 지배될 때, 패드 주위의 견고(rigid)한 패시베이션에 의해 금속의 응축력이 제약 받기 때문에 패드와 와이어 사이에 스트레스 집중이 유발될 수 있다. 이것은 스트레스에 의한 부식(corrosion)으로 이어져 PCT(Pressure Cooker Test)불량이나 본딩 와이어 크랙으로 인해 패키지 신뢰성 저하의 원인으로 작용할 수 있다. 따라서 최근의 메모리 제품에서는 제2도에서와 같이 패드의 형태를 정사각형에서 모서리 부분의 각을 죽인 정 팔각형의 형태로 설계 한다.
한편, 금속라인 구조를 갖는 반도체기판이 통상의 수지몰딩(resinmolding) 방법으로 몰딩된 경우에, 몰딩된 수지 재료로 인해 사각형의 반도체기판의 네 모서리에 높은 스트레스(shear stress)가 작용한다는 것이 밝혀 졌다(Thermal Stress and Strain in Microelectronic Package 1993, pp430-434). 이는, 칩과 수지 사이의 열적 변위 불일치(thermal displacement mismatch)에 의해 야기되는 것으로, 칩 모서리부분의 금속층위에 형성된 패시베이션 필름(passivation film)에 크랙(crack)이 발생하여 반도체소자의 특성을 저하시킨다.
이러한 현상을 방지하기 위하여, 칩 모서리 부위의 금속라인을 따라 L자 형의 슬릿을 만들어 주는 방법(미국특허 No:5,023,699, title:Resin Molded Type Semiconductor Device Having a Conductor Film, 1991년, Hitachi)이 제시되어 활용되고 있다.
본 발명은 칩 모서리 부위의 금속라인을 따라 L자 형의 슬릿을 만들어 주는 방법의 개념 및 적용범위를 달리하여 이를 더욱 진보 시킨 기술로서, 본딩 패드 가장 부위에 슬릿을 만들어 주어 와이어 본딩등의 조립과정에서 패드에 가해지는 스트레스를 슬릿에 채워진 몰딩 화합물, 예컨대, 보통 알루미늄 금속에 비해 최소 2.5배 이상 연성(ductile)인 몰딩 화합물에 의해 스트레스를 어느정도 수용할 수 있도록 설계한 발명이다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 장치의 조립과정에서 패드에 가해지는 스트레스를 분산시킴으로써 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 반도체 칩을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본딩 패드 및 금속 배선을 덮고 있는 패시베이션 층을 포함하는 반도체 장치에서, 상기 금속 배선을 반도체 장치의 외부 리드에 전기적으로 연결하는 본딩 패드상에 슬릿을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 패드 설계 방법을 제공한다.
본 발명의 반도체 칩에 있어서, 상기 슬릿은 패드의 가장자리를 따라 슬릿 형태가 곡선인 것이 바람직하다.
상기 슬릿의 곡선은 연속적으로 형성되거나 불연속적으로 형성될 수 있다.
상기 슬릿의 갯수는 1개이상으로 형성될 수 있다.
상기 슬릿을 채우는 형태로 몰딩 화합물이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 몰딩 화합물은 수지 몰딩 화합물로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 패드의 가장 자리에 슬릿을 만들어 줄 경우 와이어 본딩에 의해 패드에 가해지는 스트레스는 슬릿에 채워진 몰딩 화합물, 예컨대 알루미늄 금속에 비해 2.5배 이상 연성(Ductile)인 몰딩 화합물에 의해 스트레스가 어느정도 수용(Accommodate) 될 수 있기 때문에 스트레스 부식(Stress Corrosion)을 억제하여 PCT 신뢰성을 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제3도 내지 제5도는 본 발명에 의해 슬릿(Slit)을 구비한 패드 평면도들이다.
제3도는 슬릿의 곡선이 연속적으로 형성된 패드 형태이다. 패드의 가장 부위에 슬릿을 만들어 주어 와이어 본딩등의 조립과정에서 패드에 가해지는 스트레스를 슬릿에 채워진 몰딩 화합물로 어느정도 수용할 수 있도록 하였다. 구체적으로, 패드에 폭(width) 3㎛ 이상의 슬릿(32)을 칩 중심부위(Chip Center)로 향한 부위(34)를 제외한 나머지 부위에 슬릿 곡선을 연속적으로 만들어 줌으로써 와이어 본딩후 연성(Ductile)인 몰딩 화합물이 슬릿부위에 채워질때 와이어 본딩으로 인해 패드에서 받게 되는 스트레스의 완충의 역활을 수행 할 수 있다.
제4도는 슬릿의 곡선이 불연속적으로 형성된 패드 형태이다.
구체적으로, 패드에 폭(Width) 3㎛ 이상의 슬릿을 패드 코너부위에 슬릿 곡선을 불연속적(41, 42, 43, 44)으로 만들어 줌으로써 와이어 본딩후 연성(Ductile)인 몰딩 화합물이 슬릿부위에 채워질때 와이어 본딩으로 인해 패드에서 받게 되는 스트레스의 완충 역활을 수행 할 수 있도록 하였다.
제5도는 슬릿 곡선의 갯수를 1개이상, 예컨대 2개로 형성한 패드 평면도이다. 패드에 폭(Width) 3㎛ 이상의 슬릿을 칩 중심부위로 향한 부위(54)를 제외한 나머지 부위에 연속적인 슬릿 곡선을 2개(56, 58)로 만들어 줌으로써 와이어 본딩후 연성(Ductile)인 몰딩 화합물이 슬릿부위에 채워질 때 와이어 본딩으로 인해 패드에서 받게 되는 스트레스의 완충 역활을 수행 할 수 있도록 하였다. 따라서, 슬릿 곡선의 갯수를 복수로 하여 패드에 유기 되는 스트레스를 보다 적절하게 막아주기 위하여 패드내에 한층 더 적합하고 다양한 슬릿의 형태를 제공하였다.
본 발명에 의하면, 패드에 가장 자리에 슬릿을 만들어 줄 경우 와이어 본딩에 의해 패드에 가해지는 스트레스는 슬릿에 채워진 몰딩 화합물, 예컨대 알루미늄 금속에 비해 2.5배 이상 연성(Ductile)인 몰딩 화합물에 의해 스트레스가 어느정도 완충될 수 있기 때문에 스트레스에 의한 부식을 억제하여 PCT 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

  1. 반도체 집적회로를 외부의 리드 프레임에 연결하기 위해 상기 반도체 집적회로 상에 배치되는 본딩패드의 제조 방법에 있어서, 상기 반도체 집적회로에 상기 본딩패드를 제공하되, 상기 본딩패드의 가장자리 내측에 슬릿이 형성되도록 상기 본딩패드를 제공하는 단계; 상기 슬릿에 몰딩 화합물을 채우는 단계; 를 포함하는 반도체 집적회로의 본딩패드 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 본딩패드의 내측 가장자리를 제외하고 다른 측 가장자리를 따라 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패드 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 슬릿은 상기 본딩패드의 가장자리를 따라 불연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패드 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 슬릿은 복수 개가 평행하게 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패드 제조 방법.
  5. 반도체 집적회로를 외부의 리드 프레임에 연결하기 위해 상기 반도체 집적회로 상에 배치되는 본딩패드에 있어서, 가장자리 내측에 슬릿이 형성되어 있는 패드 본체; 상기 슬릿 내부에 채워지는 몰딩 화합물; 을 포함하는 반도체 집적회로의 본딩패드.
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