KR100349957B1 - 반도체장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 TAB (tape automated bonding) 테이프가 설치된 반도체 장치에 관한 것이다. 이 TAB 테이프의 일 면상에는 소정 패턴의 배선이 형성되며, 이 TAB 테이프의 다른 표면상에는 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩이 배치된다. 배선 및 칩 전극들은 이 배선의 쓰루홀 (through-hole) 내에 이 칩 전극들과 대향하도록 형성된 범프 (bump) 들을 통해 전기적으로 상호 접속된다. 이로써, 칩 전극과 범프 사이의 불량접속을 방지할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 배선 기판상의 배선과 칩 전극 사이의 어떠한 불량접속도 방지할 수 있는 반도체 장치에 관한 것이다.
최근, 크기를 거의 반도체 칩의 크기로 감소시킨 칩 사이즈 패키지 (chip size package) (이하, CSP 라 함) 라 불리는 반도체 장치가 알려져 있다.
종래의 CSP 들은 반도체 칩을 탑재하기 위한 개재물 (interposer) 의 종류에 따라서 다수의 그룹으로 분류될 수 있다. 이러한 개재물의 예로는 필름 캐리어 (film carrier) 가 있다.
그러나, 필름 캐리어 상의 배선 및 반도체 칩 상의 칩 전극이 열 압착에 의해 상호 접속되는 경우, 생길 수 있는 응력에 의해 그 접속부가 분리되어, 접속부가 전기적으로 개방되게 된다.
본 명세서의 첨부 도면인 도 7 은, 종래의 일반적인 형태의 CSP를 나타낸 사시도이다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 반도체 칩 (1) 은 필름 캐리어인 TAB 테이프(2) 상에 배치되어 있으며, TAB 테이프 (2) 와 실질적으로 크기가 동일하다.
반도체 칩 (1) 의 알루미늄 (Al) 칩 전극 (미도시) 은 TAB 테이프 (2) 의 쓰루홀내의 미도시의 범프들을 통해 범프 (9) 와 전기 접속되어 있다. 전체 반도체 칩 (1) 은 에폭시 수지와 같은 봉지수지 (8) 에 의해 봉지되어 있다.
도 8 은 도 7 의 선 VⅢ-VⅢ 을 따라 취한 부분적인 확대 단면도이다.
도 8 에서, TAB 테이프 (2) 는 기부 (base) 가 될 폴리이미드 테이프 (2b) 및 이 폴리이미드 테이프 (2b) 상에 형성된 구리 포일 (copper foil) 의 배선 (2a) 으로 구성되어 있으며, 반도체 칩 (1) 을 지지하는 필름 캐리어 (배선기판) 로서 기능한다.
배선 (2a) 은 폴리이미드 테이프 (2b) 의 쓰루홀내에 구리를 증착시킴으로써 폴리이미드 테이프 (2b) 상에 소정 패턴의 배선으로 미리 형성된다. 또한, 각 범프 (6) 의 노출된 표면에는, 니켈 (Ni) 또는 금 (Au) 으로 된 또 다른 범프 (5) 가 도금에 의해 형성된다.
칩 전극 (4) 들은 반도체 칩 (1) 내의 배선층 (3) 과 전기접속되어 있으며, 그 표면은 칩 전극 (4) 들이 노출되게 칩 커버막 (12) 으로 덮여 있다.
이렇게 제조된 막 캐리어는 반도체 패키지의 조립시에 다음과 같이 사용된다.
먼저, 범프 (5) 들이 칩 전극 (4) 들과 대향되게 정렬된 상태에서, 본딩 기구를 이용하여 열 또는 초음파 하에서 배선 (2a) 들이 범프 (6) 에 압착된다. 그 결과, 각각의 범프 (5) 가 변형되어 접촉면에서 금-알루미늄 (Au·Al) 합금을형성하게 되어, 범프 (5) 와 대응 칩 전극 (4) 이 서로 열압착되게 된다. 그 후, 반도체 칩 (1) 및 칩 커버막 (12) 이 접착제 (11) 에 의해 서로 접착되되어, 반도체 패키지가 완성되게 된다. 한편, 부식방지를 위해 땜납 레지스트 (10) 가 노출된 배선 (2a) 의 표면에 도포되게 된다.
그러나, 이러한 종래의 기술에 따르면, 범프 (5) 와 칩 전극 (4) 이 열압착에 의해 상호접속된 후, 일어날 수 있는 TAB 테이프 (2) 의 응력으로 인해 그 접속부가 분리되게 되는 경우가 있으며, 그 결과, 그 분리된 접속부가 반도체 패키지의 조립후의 검사동안에 불량접속으로 발견되게 된다.
상술한 문제점들을 고려하여, 본 발명은 칩 전극과 범프 사이의 어떠한 접속불량도 없는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반도체 장치의 부분 평면도.
도 2 (a) 및 도 2 (b) 는 도 1 의 선 Ⅱ-Ⅱ 을 따라 취한 부분 단면도.
도 3 은 도 1 의 구성을 채용한 반도체 패키지를 나타낸 부분 단면도.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반도체 장치를 나타낸 부분 평면도.
도 5 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 반도체 장치를 나타낸 부분 평면도.
도 6 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 반도체 장치를 나타낸 부분 단면도.
도 7 은 종래의 일반적인 형태의 CSP (chip size package) 를 나타낸 사시도.
도 8 은 도 7 의 VⅢ-VⅢ 을 따라 취한 부분 확대 단면도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 칩 2 : TAB 테이프
2a : 배선 (bump) 2b : 폴리이미드 (polyimide) 테이프
2c : 범프 3 : 배선층
4 : 칩 전극 5, 6, 9 : 범프 (bump)
7 : 본딩 기구 (bonding tool) 8 : 봉지 수지
10 : 땜납 레지스트 11 : 접착제
12 : 칩 커버막
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 상기 목적은, 일면상에 소정 패턴의 배선이 형성된 배선기판, 상기 배선기판의 다른 면에 배치되며, 공통배선층에 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩을 구비하되, 상기 배선기판은 복수개의 쓰루홀을 가지며, 상기 쓰루홀내에 상기 칩 전극들과 각각 대향되게 형성되어, 상기 배선과 상기 칩 전극들을 전기접속시키는 복수개의 범프를 구비한 반도체 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 상기 목적은, 다른 방법으로, 일면상에 소정 패턴의 배선이 형성된 배선기판, 상기 배선기판의 다른 면에 배치되며 공통배선층에 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩 및 상기 배선상에 상기 칩 전극들과 각각 대향되게 배치되어, 상기 배선과 상기 칩 전극들을 전기접속시키는 복수개의 범프를 구비한 반도체 장치에 의해서 달성된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 상기 목적은, 또 다른 방법으로, 일면상에 소정 패턴의 배선을 갖는 TAB (tape automated bonding) 테이프, 상기 TAB 테이프의 다른 면에 배치되며 공통배선층에 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩을 구비하되, 상기 TAB 테이프는 복수개의 쓰루홀을 가지며, 상기 쓰루홀내에 상기 칩 전극들과 각각 대향되게 형성되어, 상기 배선과 상기 칩 전극들을 전기접속시키는 복수개의 범프를 구비한 반도체 장치에 의해서 달성된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 상기 목적은, 또 다른 방법으로, 일면상에 소정 패턴의 배선을 갖는 TAB 테이프, 상기 TAB 테이프의 다른 면에 배치되며, 공통배선층에 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩 및 상기 배선상에 상기 칩 전극들과 각각 대향되게 배치되어, 상기 배선과 상기 칩 전극들을 전기접속시키는 복수개의 범프를 구비한 반도체 장치에 의하여 달성된다.
본 발명의 제 1 내지 제 4 양태중의 어느 한 반도체 장치에 있어서, 바람직한 유형에서는, 칩 전극들이 반도체 칩의 가장자리로부터 그 내측을 향하도록 배열된다.
또 다른 바람직한 유형에서는, 칩 전극들이 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며 배선은 하나 이상의 위치에서 절곡된다.
또 다른 바람직한 유형에서는, 칩 전극들이 반도체 칩의 가장자리에 평행하게 배열되며, 배선의 단부 폭은 칩 전극들 사이의 전극간 거리보다 더 크다.
또 다른 바람직한 유형에서는, 칩 전극들이 반도체 칩의 신호단자, 전원단자 및 접지단자 중에서 선택된 한 종류 이상의 단자를 구비한다.
본 발명에 따른 반도체 장치의 구성에 있어서, 장치는 공통배선층에 대해 2 개조 이상의 칩 전극과 범프를 갖고 있어, 한 지점의 접속부가 분리되는 경우에도 나머지 접속부들이 분리되지 않고 유지되게 된다. 따라서, 본 발명의 반도체 패키지는 어떠한 접속불량도 없게 된다.
본 발명에 대한 상기 목적 및 그 외의 목적, 장점 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명된 다음의 설명으로부터 명백해 질 것이다.
본 발명의 원리들은, 반도체 장치에 적용되는 경우에 특히 유용하며, 이하, 이의 여러 가지 바람직한 실시형태들에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반도체 장치의 부분 평면도이다.
도 1 에서, 도 8 의 구성요소와 유사한 구성요소 또는 부품에 대해 동일한 참조부호로써 지칭한다. 반도체 칩 (1) 이 필름 캐리어인 TAB 테이프 (2) 상에 배치되며, TAB 테이프 (2) 의 크기와 실질적으로 동일한 크기를 갖는다. 그 반도체 칩 (1) 의 공통배선층 (3) 에 알루미늄 (Al) 으로 된 2 개의 칩 전극 (4) 이 접속된다.
이 반도체 칩 (1) 의 각 칩 전극 (4) 들은 각기 TAB 테이프 (2) 상의 공통배선 (2a) 과 전기접속되며, 배선 (2a) 의 일단에는 패드 (2c) 가 형성되어, 범프가 접착되게 된다. 배선 (2a) 은 TAB 테이프 (2) 상에 구리로 소정 패턴으로 형성된다.
이하, 도 2 (a) 및 도 2 (b) 를 참조하여, 제 1 실시형태의 반도체 장치의 제조공정에 대해 설명한다.
도 2 (a) 및 도 2 (b) 은 도 1 의 선 Ⅱ-Ⅱ 을 따라 취한 단면도로서, 도 1 의 반도체 장치의 제조공정을 나타낸다.
먼저, 도 2 (a) 에서, 필름 캐리어로 기능하는 TAB 테이프 (2) 는, 기부가 될 폴리이미드 테이프 (2b) 및 이 폴리이미드 테이프 (2b) 상에 형성된 구리 포일의 배선 (2a) 으로 구성된다. 그 후, 범프 (5) 들이 칩 전극 (4) 들과 정렬된 상태에서, 배선 (2a) 들이 2 개의 본딩 기구에 의해 열 또는 초음파 하에서 범프 (6) 에 압착된다. 그 결과, 반도체 칩 (1) 이 TAB 테이프 (2) 상에 탑재되게 된다.
도 2 (b) 에 나타낸 바와 같이, 본딩 기구 (7) 의 압력으로 각 범프 (5) 가 변형되어, 접촉표면에서 금-알루미늄 (Au·Al) 합금이 형성되며, 그 결과, 2 개의 범프 (5) 및 칩 전극들이 열에 의해 서로 압착되게 된다.
더욱 강한 접합 강도를 얻기 위해, 3 개이상의 전극 (4) 들이 각 조의 범프 (5 및 6) 에 대응되어 형성될 수도 있다.
도 3 은 도 1 의 구성을 채용한 반도체 패키지를 나타낸 부분 단면도이다.
도 3 에서, 배선 (2a) 은 각 조의 범프 (5 및 6) 를 통해 2 개 지점에서 각각의 칩 전극 (4) 에 접속된다. 배선 (2a) 의 일단에는, 패드 (2c) 가 형성되며, 이 패드 (2c) 에는 패키지 기판과의 접속을 위한 큰 범프가 탑재된다.
도 4 및 도 5 는 본 발명의 제 2 및 제 3 실시형태를 나타낸 부분 평면도이다.
도 4 및 도 5 에서, 도 3 에서와 유사한 구성요소 또는 부품에 대해서는 동일한 참조부호로써 지칭한다. 제 2 및 제 3 실시형태에서, 동일 배선층 (3) 에 접속된 2 개의 칩 전극 (4) 이 반도체 칩 (1) 의 가장자리와 평행하게 배열된다.
도 4 의 제 2 실시형태에서, 타단부에서 구부려진 (90 도) 배선 (2a) 이 2 개의 칩 전극 (4) 에 접속되어 있다. 도 5 의 제 3 실시형태에서는, 배선 (2a) 의 단부 폭은 2 개의 칩 전극 (4) 들의 간격보다 더 크다. 물론, 이들의 경우, 배선 (2a) 및 칩 전극 (4) 들은 범프들 (미도시) 에 의해 상호접속되어 있다.
또한, 본 발명은 반도체 칩 (1) 의 전원단자 (VCC), 접지단자 (GND), 신호단자와 같은 어떠한 단자에도 응용될 수 있다. 만약 접지단자에 응용되는 경우, 다음의 결과를 얻을 수 있다.
즉, 일반적으로, 반도체 칩에는 복수개의 전원단자 및 복수개의 접지단자가 구비되므로, 하나의 접속부에서 접속불량이 발생되더라도, 다른 접속부가 닫힌 상태로 있어, 그 본래의 기능을 완수할 수 있게 된다. 그러나, 사용자의 제품검사시에 하나의 접속부에서 접속불량이 발견되는 경우에는, 제조자의 기술수준 및 기술력을 의심받게 된다. 이러한 위험은 적어도 전원단자 및 접지단자만에 대해서라도 본 발명을 응용함으로써 방지될 수 있게 된다. 단지, 단점으로서, 칩 전극들이 차지하는 면적이 증대하게 되더라도, 본 발명이 전원단자 및 접지단자에만 적용되는 한, 있을 수 있는 영향은 무시할 수 있을 정도로 작다. 또한, 확실한 접속을 실현할 수 있게 되므로, 칩 전극들이 점유하는 면적이 증대될 다소의 위험이 있더라도, 본 발명을 전원단자 및 접지단자에 응용할 가치가 있다.
상술한 실시형태들에서는, 범프 (5) 들이 반도체 칩 (1) 의 후면상에 배치된다. 다른 방법으로는, 도 6 에 나타낸 바와 같이 배선 (2a) 과 범프 (5) 가 서로 대향되게 배치될 수도 있다.
본 발명의 반도체 장치에 따르면, 배선기판상의 배선은 반도체 칩의 공통배선층에 접속된 2 개이상의 칩 전극들과 접속되므로, 하나의 접속부가 분리되는 경우에도, 다른 접속부들이 결합된 상태로 유지되게 된다. 따라서, 본 발명의 반도체 장치는, 전체적으로 어떠한 접속불량이 없게 된다.
따라서, 본 발명은 상술한 실시형태들에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않고 변형 및 수정될 수도 있음은 명백하다.
마지막으로, 본 출원은 1997년 12월 26일자로 출원된 일본 특개평 제 9-359478 호에 대해 우선권 주장을 하며, 여기에 참조된다.
Claims (20)
- 일면상에 소정 패턴의 배선이 형성되며 복수개의 쓰루홀을 가지는 배선기판;상기 배선기판의 다른 면에 배치되며, 공통배선층에 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩; 및상기 쓰루홀내에 상기 칩 전극들과 각각 대향되게 형성되어, 상기 배선과 상기 칩 전극들을 전기접속시키는 복수개의 범프를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리로부터 그 내측방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며, 상기 배선은 하나 이상의 위치에서 절곡된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며, 상기 배선의 단부 폭은 상기 칩 전극들 사이의 전극간의 거리보다 더 큰 것을 특징으로하는 반도체 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 신호단자, 전원단자 및 접지단자들 중에서 선택된 한 종류 이상의 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 일면상에 소정 패턴의 배선이 형성된 배선기판;상기 배선기판의 다른 면에 배치되며, 공통배선층에 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩; 및상기 배선상에 상기 칩 전극들과 각각 대향되게 배치되어, 상기 배선과 상기 칩 전극들을 전기접속시키는 복수개의 범프를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리로부터 그 내측방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며, 상기 배선은 하나 이상의 위치에서 절곡된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며, 상기 배선의 단부 폭은 상기 칩 전극들 사이의 전극간의 거리보다 더 큰 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 신호단자, 전원단자 및 접지단자들 중에서 선택된 한 종류 이상의 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 일면상에 소정 패턴의 배선과 복수개의 쓰루홀을 가지는 TAB (tape automated bonding) 테이프;상기 TAB 테이프의 다른 면에 배치되며, 공통배선층에 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩; 및상기 쓰루홀내에 상기 칩 전극들과 각각 대향되게 형성되어, 상기 배선과 상기 칩 전극들을 전기접속시키는 복수개의 범프를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리로부터 그 내측방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며, 상기 배선은 하나 이상의 위치에서 절곡된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며, 상기 배선의 단부 폭은 상기 칩 전극들 사이의 전극간의 거리보다 더 큰 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 신호단자, 전원단자 및 접지단자들 중에서 선택된 한 종류 이상의 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 일면상에 소정 패턴의 배선을 갖는 TAB 테이프;상기 TAB 테이프의 다른 면에 배치되며, 공통배선층에 2 개이상의 칩 전극을 갖는 반도체 칩; 및상기 배선상에 상기 칩 전극들과 각각 대향되게 배치되어, 상기 배선과 상기 칩 전극들을 전기접속시키는 복수개의 범프를 구비하는 것을 특징으로 하는반도체 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리로부터 그 내측방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며, 상기 배선은 하나 이상의 위치에서 절곡된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 가장자리와 평행하게 배열되며, 상기 배선의 단부 폭은 상기 칩 전극들 사이의 전극간의 거리보다 더 큰 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 칩 전극들은 상기 반도체 칩의 신호단자, 전원단자 및 접지단자들 중에서 선택된 한 종류 이상의 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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