KR100331386B1 - 웨이퍼 레벨 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 레벨 패키지를 개시한다. 개시된 본 발명은, 반도체 칩의 밑면에 본드 패드가 배치되고, 본드 패드에는 도전성 범프가 형성된다. 반도체 칩의 밑면에 이방성 도전 필름을 매개로 패턴 필름이 접착된다. 패턴 필름은 비아홀이 형성된 절연층의 상하면에 금속 패턴이 형성되고, 상하 금속 패턴은 비아홀에 도금된 금속막을 매개로 전기적으로 연결된 구조로 이루어진다. 따라서, 패턴 필름의 상부 금속 패턴이 이방성 도전 필름을 매개로 도전성 범프에 전기적으로 연결된다. 한편, 패턴 필름의 밑면에는 하부 금속 패턴을 국부적으로 노출시키는 솔더 레지스트가 도포되고, 노출된 하부 금속 패턴 부분인 볼 랜드에 솔더 볼이 마운트된다.

Description

웨이퍼 레벨 패키지{WAFER LEVEL PACKAGE}

본 발명은 웨이퍼 레벨 패키지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 웨이퍼 상태에 패키징 공정이 실시되어 구성되는 웨이퍼 레벨 패키지에 관한 것이다.

반도체 패키지는 반도체 칩의 본드 패드에 전기적으로 연결된 접속 매개체를 포함한다. 접속 매개체는 통상적으로 금속 와이어에 의해 본드 패드에 연결되고, 전체 결과물이 봉지제로 봉지된다. 한편, 봉지제로부터 노출된 접속 매개체의 볼랜드에 보드에 실장되는 외부 접속 단자가 접합된다. 현재 반도체 패키지의 외부 접속 단자로는 솔더 볼이 주로 사용된다. 솔더 볼은 기존의 리드 프레임보다 전기 신호 전달 경로가 대폭 단축되는 잇점이 있다.

한편, 현재 주류를 이루면서 개발 추세에 있는 패키지는 개개의 반도체 칩에 대해 패키징 공정이 실시되는 형태가 아니라 웨이퍼 레벨에서 모든 패키징 공정이 실시된 후 웨이퍼를 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분리하여 구성되는 웨이퍼 레벨 패키지로서, 이러한 웨이퍼 레벨 패키지의 종래 2가지 유형을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 유형의 구조는 다음과 같다. 웨이퍼 표면에는 실리콘 질화막인 보호막이 도포되어 있다. 웨이퍼에 구성된 반도체 칩의 본딩 패드는 식각에 의해 보호막에 형성된 홈을 통해 노출되어 있다.

이러한 상태에서, 보호막 전체 표면에 하부 절연층을 도포한다. 본딩 패드 상부에 위치한 하부 절연층 부분을 식각하여, 본딩 패드를 노출시킨다. 하부 절연층상에 금속막을 증착한 후 이를 패터닝하여, 일단이 본딩 패드에 전기적으로 연결된 금속 패턴을 형성한다. 하부 절연층 표면에 상부 절연층을 도포하고, 금속 패턴의 타단 상부에 위치한 상부 절연층 부분을 식각하여, 금속 패턴의 타단을 노출시킨다. 노출된 금속 패턴의 타단이 솔더 볼이 마운트되는 볼 랜드가 된다. 볼 랜드에 접합 보조층(UBM)을 형성한 후, 솔더 볼을 접합 보조층상에 마운트한다.

이러한 공정은 웨이퍼 레벨에서 실시되고, 마지막으로 스크라이브 라인을 따라 웨이퍼를 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분리하므로써, 웨이퍼 레벨 패키지가완성된다.

다른 유형의 패키지에서는 금속 패턴 대신에 패턴 필름이 사용된다. 즉, 반도체 칩의 표면에 패턴 필름이 접착되어 있다. 패턴 필름은 폴리이미드와 같은 절연층상에 구리 재질의 금속 패턴이 접착제를 매개로 접착되어 있고, 금속 패턴의 표면에는 솔더 레지스트가 도포되어서, 이 솔더 레지스트로부터 금속 패턴이 국부적으로 노출되어 볼 랜드를 형성하도록 되어 있다. 한편, 반도체 칩의 본드 패드는 금속 와이어를 매개로 금속 패턴상에 전기적으로 연결되어 있고, 이러한 와이어 본딩 영역이 봉지제로 봉지되어 있다. 금속 패턴의 볼 랜드에는 솔더 볼이 마운트되어 있다.

그런데, 전자의 종래 패키지에는 금속 패턴과 접합 보조층을 패터닝하기 위해서, 여러 개의 마스크를 사용하는 스퍼터링 방법과 노광 및 현상 공정이 실시되어야 하므로, 공정이 매우 복잡하고 비용도 많이 소요된다는 문제점이 있었다.

한편, 후자의 패키지에서는 금속 패턴 대신에 패턴 필름이 사용되므로, 전술된 문제점은 해소된다. 그러나, 본드 패드와 패턴 필름을 금속 와이어로 연결하는 와이어 본딩 공정이 새로 추가되므로, 공정상의 별 잇점은 없다. 특히, 와이어 본딩 높이로 인하여 봉지제가 패턴 필름으로부터 돌출되어야 하기 때문에, 솔더 볼 전체가 봉지제로부터 노출되지 않게 된다. 결과적으로, 보드에 실장되는 솔더 볼의 실장 면적이 축소되어, 솔더 볼의 접합 강도가 약화되는 다른 문제가 유발된다.

따라서, 본 발명은 종래의 각 웨이퍼 레벨 패키지가 안고 있는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 복잡한 공정을 거치지 않고 단순 접착 방식으로 반도체 칩과 패턴 필름을 전기적으로 연결할 수 있도록 하여, 공정 단순화를 실현하면서 제조 비용이 경감되는 웨이퍼 레벨 패키지를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 패턴 필름으로부터 돌출되는 부분이 없도록 하여, 솔더 볼의 실장 면적 축소를 방지하는데 있다.

도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키지를 제조 공정 순서대로 나타낸 도면.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

10 ; 웨이퍼 11 ; 본드 패드

20 ; 패턴 필름 21 ; 절연층

22 ; 상부 금속 패턴 23 ; 하부 금속 패턴

24 ; 솔더 레지스트 30 ; ACF

40 ; 솔더 볼

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키지는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.

반도체 칩의 밑면에 본드 패드가 배치되고, 본드 패드에는 도전성 범프가 형성된다. 반도체 칩의 밑면에 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film:이하 ACF로 영문표기함)을 매개로 패턴 필름이 접착된다. 패턴 필름은 비아홀이 형성된 절연층의 상하면에 금속 패턴이 형성되고, 상하 금속 패턴은 비아홀에 도금된 금속막을 매개로 전기적으로 연결된 구조로 이루어진다. 따라서, 패턴 필름의 상부 금속 패턴이 이방성 도전 필름을 매개로 도전성 범프에 전기적으로 연결된다. 한편, 패턴 필름의 밑면에는 하부 금속 패턴을 국부적으로 노출시키는 솔더 레지스트가 도포되고, 노출된 하부 금속 패턴 부분인 볼 랜드에 솔더 볼이 마운트된다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 반도체 칩과 패턴 필름이 ACF를 매개로 직접 연결되면서 전기적으로 접속되므로써, 패터닝 공정이나 와이어 본딩 공정이 완전 배제된다. 또한, 솔더 볼이 마운트되는 패턴 필름 밑면에는 돌출되는 부분이 존재하지 않으므로, 솔더 볼의 실장 면적 축소가 방지된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키지를 제조 공정 순서대로 나타낸 도면이다.

먼저, 평면도인 도 1과 하나의 개별 유니트에 대한 단면도인 도 2에 도시된 패턴 필름(20)을 준비한다. 도 2를 참조로, 웨이퍼 크기와 대응하는 크기를 갖는 패턴 필름(20)은 폴리이미드와 같은 절연층(21)을 포함한다. 절연층(21)의 상하면에는 금속 패턴(22,23)이 형성된다. 한편, 절연층(21)에는 비아홀(미도시)이 관통 형성되고, 비아홀 내벽에는 금속막(미도시)이 도금되어서, 이 금속막을 매개로 상하 금속 패턴(22,23)이 전기적으로 연결된다. 또한, 절연층(21)의 밑면에는 하부 금속 패턴(23)을 국부적으로 노출시키는 솔더 레지스트(24)가 도포되어서, 솔더 레지스트(24)로부터 노출된 하부 금속 패턴(23) 부분이 바로 솔더 볼이 마운트되는 볼 랜드가 된다. 한편, 패턴 필름(20)의 각 유니트 사이 부분에는 긴 슬롯(25)이 형성된다.

이어서, 평면도인 도 3과 단면도인 도 4에 도시된 바와 같이, ACF(30)를 패턴 필름(20) 표면에 접착한다. ACF(30)는 주지된 사실대로, 레진과 같은 절연층(31)내에 복수개의 도전 물질(32)이 내장된 구조로 이루어진다. 따라서, 도전 물질(32)이 패턴 필름(20)의 상부 금속 패턴(22)에 접촉된다.

그런 다음, 평면도인 도 3과 단면도인 도 4와 같이, 복수개의 반도체 칩이 구성된 웨이퍼(10)를 ACF(30)를 매개로 패턴 필름(20) 표면에 접착한다. 여기서, 반도체 칩의 본드 패드(11)는 하부, 즉 패턴 필름(20)을 향하고, 이 본드 패드(11)에는 도전성 범프(12)가 형성된다. 따라서, ACF(30)의 도전 물질(32)이 도전성 범프(12)에도 접촉되므로, 도전성 범프(12)와 상부 금속 패턴(22)이 도전 물질(32)을 매개로 전기적으로 연결된다.

이어서, 평면도인 도 7과 단면도인 도 8에 도시된 바와 같이, 솔더 볼(40)은 하부 금속 패턴(23)의 볼 랜드에 마운트한 후, 도 9와 같이 스크라이브 라인을 따라 웨이퍼(10)를 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분리하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 패키지가 완성된다.

한편, 본 실시예에서는 패턴 필름을 예로 들었으나, 비아홀을 갖지 않는 플렉서블 테이프나 ACA(Anisotropic Conductive Adhesive)를 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 칩과 패턴 필름이 ACF를 매개로 직접 접속되므로써, 기존의 패터닝 공정이나 와이어 본딩 공정 자체를 생략할 수가 있게 된다. 따라서, 패키지 제조 공정이 대폭 줄어들면서 제조 비용도 감축된다.

또한, 패턴 필름의 밑면으로 돌출되는 부분이 없어지게 되므로, 솔더 볼의 실장 면적 축소가 방지된다.

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 (1)

1. 비아홀이 형성된 절연층, 상기 절연층의 상하면에 형성된 금속 패턴, 상기 비아홀 내벽에 도금되어 상기 상하 금속 패턴을 전기적으로 연결하는 금속막, 및 상기 절연층 하부에 형성되어 상기 하부 금속 패턴을 국부적으로 노출시키는 솔더 레지스트로 구성된 패턴 필름;

   상기 패턴 필름 표면에 접착된 이방성 도전 필름;

   본드 패드 형성면이 상기 이방성 도전 필름에 접착된 반도체 칩;

   상기 본드 패드에 형성되어, 상기 이방성 도전 필름을 매개로 상부 금속 패턴에 전기적으로 연결된 도전성 범프; 및

   상기 패턴 필름의 하부 금속 패턴에 마운트된 솔더 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨 패키지.