KR100558269B1 - Metal chip scale semiconductor package and method the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프레임을 구비하는 단계와; 상기 프레임 일면 상에 적어도 하나 이상의 접지전극과, 다수의 외부접속전극을 형성하는 단계와; 상기 프레임 일면 상에 반도체칩을 고정하는 단계와; 상기 적어도 하나 이상의 접지전극과, 상기 다수의 외부접속전극을 각각 반도체칩에 전기적으로 연결하는 단계와; 상기 프레임의 일면 상으로, 상기 반도체칩과, 적어도 하나 이상의 접지전극과, 다수의 외부접속전극을 감싸도록 몰딩하는 단계와; 상기 적어도 하나 이상의 접지전극과, 상기 다수의 외부접속전극이 노출되도록 상기 프레임을 제거하는 단계를 포함하는 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조방법 및 이를 통해 제조된 금속 칩 스케일 반도체패키지를 제공한다.The present invention includes the steps of providing a frame; Forming at least one ground electrode and a plurality of external connection electrodes on one surface of the frame; Fixing a semiconductor chip on one surface of the frame; Electrically connecting the at least one ground electrode and the plurality of external connection electrodes to a semiconductor chip, respectively; Molding the semiconductor chip, at least one ground electrode, and a plurality of external connection electrodes on one surface of the frame; It provides a method of manufacturing a metal chip scale semiconductor package comprising the step of removing the frame to expose the at least one ground electrode and the plurality of external connection electrodes and a metal chip scale semiconductor package manufactured through the same.
금속, 반도체패키지Metal, Semiconductor Package
Description
도 1a는 일반적인 금속 칩 스케일 반도체패키지의 일부를 절개하여 도시한 평면도Figure 1a is a plan view showing a portion of a typical metal chip scale semiconductor package cut away
도 1b는 일반적인 금속 칩 스케일 반도체패키지의 저면도1B is a bottom view of a typical metal chip scale semiconductor package.
도 2는 도 1a의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 도시한 일부단면도FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1A
도 3은 일반적인 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조공정을 순서대로 도시한 순서도3 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a general metal chip scale semiconductor package in order;
도 4a 내지 4h는 각각 일반적인 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조공정 순서에 따라 상기 도 1a의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 도시한 공정단면도4A to 4H are cross-sectional views illustrating a cross section taken along line II-II of FIG. 1A according to a manufacturing process sequence of a general metal chip scale semiconductor package, respectively.
도 5a는 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지의 일부를 절개하여 도시한 평면도Figure 5a is a plan view showing a cut away a portion of the metal chip scale semiconductor package according to the present invention
도 5b는 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지의 저면도5B is a bottom view of a metal chip scale semiconductor package according to the present invention.
도 6는 도 5a의 VI-VI 선을 따라 절단한 단면을 도시한 일부단면도6 is a partial cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5A
도 7은 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조공정을 순서대로 도시한 순서도7 is a flow chart showing the manufacturing process of the metal chip scale semiconductor package according to the present invention in order
도 8a 내지 8f는 각각 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조공정순서에 따라 상기 도 5a의 VI-VI 선을 따라 절단한 단면을 도시한 공정단면도8A to 8F are cross-sectional views illustrating a cross section taken along the line VI-VI of FIG. 5A according to a manufacturing process sequence of the metal chip scale semiconductor package according to the present invention, respectively.
도 9는 도 8c의 원내를 확대하여 도시한 부분확대도9 is an enlarged partial view of the circle of FIG. 8C in an enlarged manner;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
111 : 반도체칩 111a : 접착제111
113 : 외부접속단자 113a : 외부접속전극113:
113b : 솔더단자 115 : 접지전극113b: solder terminal 115: ground electrode
117 : 몰딩 119 : 와이어117: molding 119: wire
본 발명은 반도체칩(semiconductor chip)의 패키징(packaging) 방법 및 이를 통해 제조된 반도체패키지(semiconductor package)에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 금속 칩 스케일 반도체패키지(metal chip scale semiconductor package) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체패키지란 반도체칩을 포함하는 메모리(memory) 소자의 상용화된 명칭으로서, 피씨비(Printed Curcuit Board : PCB)등의 기판에 장착되어 전자정보기기의 회로를 구현하는 중요한 기능성 소자로 사용되고 있다.The semiconductor package is a commercial name for a memory device including a semiconductor chip, and is used as an important functional device that is mounted on a substrate such as a printed curcuit board (PCB) to implement a circuit of an electronic information device.
한편, 근래에 들어 각종 전자정보기기는 고속화 및 고기능화에 따른 대용량의 메모리를 요구하고, 사이즈(size)에 있어서 경량화 및 소형화되는 추세에 있다. 이에 반도체패키지의 경박단소(輕薄短小) 및 다핀화를 구현할 수 있는 새로운 패키징 방법이 중요한 화두가 되고 있는 바, 현재로서는 반도체패키지의 크기가 반도체칩과 거의 같을 정도로 얇고 작게 패키징하는 이른바 금속 씨에스피(Metal Chip Scale Packaging) 기술이 주목받고 있다.On the other hand, in recent years, various electronic information devices require a large memory due to high speed and high functionality, and have been in a trend of being lighter and smaller in size. Therefore, a new packaging method that can realize thin and small size and multi-pinning of semiconductor packages has become an important topic. Currently, the semiconductor package is a so-called metal CS package that is thin and small so that the size of the semiconductor package is almost the same as that of a semiconductor chip. Metal Chip Scale Packaging) technology is attracting attention.
이 금속 씨에스피 기술의 결과물로, SEMICON Korea Technical Symposium 98 에서 소개된 일본 Fujitsu 사의 범퍼칩캐리어(Bump Chip Carrier : 비씨씨) 반도체패키지가 좋은 예가 될 수 있는데, 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.As a result of this metal CS technology, a bumper chip carrier (BCC) semiconductor package of Fujitsu, Japan, introduced at SEMICON Korea Technical Symposium 98, is a good example, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings. .
도 1a는 일반적인 금속 칩 스케일 반도체패키지(1)를 X-X 선을 따라 절개하여 내부구조를 도시한 평면도이고, 도 1b는 이의 저면도이다. 또한 도 2는 도 1a의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도로서, 이는 외관상 원형 또는 사각형 등의 블록(block)형상을 갖는다.FIG. 1A is a plan view showing an internal structure of a typical metal chip
좀더 자세히, 금속 칩 스케일 반도체패키지(1)는 반도체칩(11)과, 이와 전기적으로 연결된 다수의 외부접속단자(13) 및 적어도 하나 이상의 접지전극(15)을 포함한다. 그리고 이들 다수의 외부접속단자(13) 및 접지전극(15)을 각각 외부로 노출시킨 상태로 상기 반도체칩(11)을 수용하여 감싸는 외장(外障)의 몰딩(molding : 17)을 포함한다. 이때 외부접속단자(13) 및 접지전극(15)은 각각 몰딩(17) 내부로 다수의 Au 와이어(wire : 19)를 통해 반도체칩(11)과 연결되어 있다.More specifically, the metal chip
결국, 금속 칩 스케일 반도체패키지(1)는 반도체칩(11)과, 상기 반도체칩(11)과 각각 와이어(19)로 연결되는 다수의 외부접속단자(13) 및 적어도 하나 이상의 접지전극(15)과, 이들을 노출시킨 상태로 상기 와이어(19) 및 반도체칩(11)을 감싸 외부의 충격으로부터 보호하는 몰딩(17)을 포함한다. As a result, the metal chip
따라서 금속 칩 스케일 반도체패키지(1)가 피씨비 등의 회로기판에 장착될 경우, 다수의 외부접속단자(13)는 납땜 등의 방법을 통해 타 전기적 소자와 연결되고, 적어도 하나 이상의 접지전극(15)은 각각 접지된다. Therefore, when the metal chip
이때 도 2에 있어서 미설명부호 11a는 표시한 부분은 반도체칩(11)을 고정하기 위한 접착제를 표시한 것으로, 몰딩(17)의 저면으로 노출될 수 있고, 이에 대해서는 후술하는 제조공정을 통해 좀더 쉽게 이해될 수 있을 것이다.In this case,
한편, 금속 칩 스케일 반도체패키지(1)의 제조방법은 간단히, 판(plate) 상의 프레임(frame) 일면으로 다수의 외부접속단자(13) 및 적어도 하나 이상의 접지전극(15)을 형성한 후, 이와 와이어로 연결되는 반도체칩(11)을 고정하고 이들을 둘러싸는 몰딩(17)을 형성한다. 그리고 최종적으로 프레임을 제거함으로써 완성된다.On the other hand, the manufacturing method of the metal chip
이하 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하면, 도 3은 일반적인 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조공정 순서를 나타낸 순서도이고, 도 4a 내지 도 4h는 각각, 이에 따라 도 1a의 II-II 선을 따라 절단한 단면을 도시한 공정단면도이다.3 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a general metal chip scale semiconductor package, and FIGS. 4A to 4H are cross-sectional views taken along line II-II of FIG. 1A, respectively. Process cross-sectional view showing.
먼저 도 4a와 같은 판 상의 프레임(2)을 구비한다.(st1) First, the plate-
이 프레임(2)은 통상의 리드프레임과 마찬가지로 Cu 등의 금속 재질로 이루어진 기판(substrate)으로서, 후술하는 하프에칭(half etching)을 감안하면 그 두 께(k)는 250 마이크로미터 정도가 일반적이다. 후술하겠지만 금속 칩 스케일 반도체패키지에 있어서 프레임(2)의 두께는 매우 중요한 의미를 갖는다.The
이어 프레임(2)을 대상으로 1차 포토리소그라피(photo lithography) 공정을 통해 제 1 포토레지스트 패턴(photoresist pattern)을 형성하는데(st2), 이는 상기 프레임(2) 일면으로 포토레지스트를 도포하는 1차 포토레지스트 도포공정(st2a)과, 제 1 마스크(mask)를 사용하여 선택된 영역의 포토레지스트를 노출 또는 은폐시킨 후, 이를 제거하는 노광 및 현상 공정(st2b)을 포함한다. 이를 통해 도 4b와 같이, 프레임(2)과, 이의 일면으로 상기 프레임(2)을 노출시키는 다수의 제 1 홀(6a)을 포함하는 제 1 포토레지스트 패턴(4a)이 형성된다.Subsequently, a first photoresist pattern is formed on the
그리고 소정의 에천트(etchant)를 사용하여 다수의 제 1 홀(6a)로 노출된 프레임(2)을 에칭하는데, 특히 상기 제 1 홀(6a)로 노출된 부분의 상단 일부만을 제거하여 각각 케이브(cave) 형상의 홈(13a)을 형성하는 하프에칭을 한다.(st 3 : 도 4c 참조)In addition, a predetermined etchant is used to etch the
그리고 금속물질을 각각의 홈(13a)에 충진되도록 1차 도금함으로서, 도 4d와 같이 외부접속단자(13)를 형성한다.(st4) 이때 외부접속단자(13)는 수종의 금속막을 적층하여 구성하는 것이 일반적인 바, 일례로 외부회로와 납땜 연결되거나 또는 반도체칩과 와이어 본딩(bonding)되는 최외면으로 각각 금(Au) 막을, 그 사이로는 파라듐(Pd) 및/또는 니켈(Ni) 막이 개재될 수 있다.In addition, by first plating the metal material to be filled in each of the
이어 잔류 포토레지스트를 박리하고 불순물을 제거하는 1차 세정공정을 거쳐, 프레임(2)과, 상기 프레임(2) 일면에 각각 금속물질이 주입되어 이루어진 외부 접속전극(13)이 형성된 도 4e와 같은 상태가 된다.(st5)Next, as shown in FIG. 4E, a
그리고 프레임(2) 일면으로 다시 2 차 포토리스그라피 공정이 진행되는데(st6), 이는 1 차의 경우와 마찬가지로 프레임(2) 일면에 포토레지스트를 도포하는 2차 포토레지스트 도포공정(st6a)과, 제 2 마스크를 사용하여 이중 선택된 영역의 포토레지스트를 제거하는 2차 노광 및 현상공정(st6b)을 포함한다.Then, the second photolithography process proceeds to one side of the
이에 프레임(2) 일면의 일부를 노출시키는 적어도 하나 이상의 제 2 홀(6b)을 가지는 제 2 포토레지스트 패턴(4b)이 형성되고, 이 제 2 홀(6b) 내로 금 등의 금속을 2차 도금해 충진시킴으로서 접지전극(15)을 형성한다.(st7 : 도 4f) Accordingly, a
그리고 잔류 포토레지스트를 박리하고 불순물을 제거하는 2차 세정공정을 거친다.(st8)The remaining photoresist is then stripped and a second cleaning step is performed to remove impurities. (St8)
이와 같이 프레임(2) 일면으로 다수의 외부접속단자(13) 및 적어도 하나 이상의 접지전극(15)이 각각 형성된 상태에서, 상기 프레임(2) 일면으로 접착제(11a) 등을 통해 반도체칩(11)을 고정시킨다.(st9) 그리고 반도체칩(11)과 외부접속단자(13) 및 접지전극(15)을 각각 와이어(19)로 본딩하여 접속한다.(st10 : 도 4g) As described above, in a state in which a plurality of
이후 반도체칩(11)과, 외부접속단자(13) 및 접지전극(15)과, 와이어(19)를 덮어 싸는 몰딩(17)을 형성한다.(st11 : 도 4h) 이는 에폭시 수지를 사용한 몰드 성형 또는 포팅(potting) 등의 방법으로 구현 가능하다.Thereafter, the
그리고 최종적으로 프레임(2)을 에칭하여 제거함으로서, 도 2와 같이 외부접속단자(13)가 저면으로 돌출됨과 동시에 접지전극(15)이 노출된 범프칩캐리어 반도 체패키지가 완성된다.Finally, the
한편, 이상의 설명에 있어서 공정효율을 높이기 위해 대면적 프레임을 대상으로 동시에 다수의 금속 칩 스케일 반도체패키지를 제조할 수 있고, 이 경우 이들을 각각 절단하여 분리하는 절단공정이 후속될 수 있다.(st13)Meanwhile, in the above description, in order to increase process efficiency, a plurality of metal chip scale semiconductor packages may be manufactured at the same time with respect to a large area frame, and in this case, a cutting process of cutting and separating them may be followed. (St13)
그러나 이상에서 설명한 일반적인 금속 칩 스케일 반도체패키지는 적어도 두 번의 포토리스그라피 공정을 거침에 따라 제조공정이 복잡한 단점을 가진다. 다시 말해 외부접속단자(13)를 위한 1 차 포토리스그라피공정과(st2), 접지전극(15)을 위한 2 차 포토리소그라피공정(st6)이 필요하므로 전체적인 제조 공정이 매우 복잡하게 되고, 이는 결국 제조단가를 상승시키는 원인이 된다However, the general metal chip scale semiconductor package described above has a disadvantage in that the manufacturing process is complicated by going through at least two photolithography processes. In other words, since the first photolithography process (st2) for the
또한 프레임(2)을 에칭하여 제거함에 있어 다량의 에천트 및 장시간을 요구하는 단점이 있다. 전술한 설명을 참조하면 프레임(2)의 두께는 적어도 외부접속단자(13)의 높이보다 커야함을 알 수 있는데, 이를 위해 통상 250 마이크로미터 이상의 두께임은 앞서 언급한 바 있다. 그러나 후속되는 공정(st12 참조)에서 이 프레임은 모두 제거되어야 하므로 다량의 에천트 및 오랜 에칭시간이 필요하다. In addition, there is a disadvantage in that a large amount of etchant and a long time is required to remove the
이에 자원의 낭비는 물론 제조수율을 저하시키는 단점과 더불어, 환경오염 가능성이 매우 크다. The waste of resources, as well as the disadvantages of lowering the manufacturing yield, environmental pollution is very high.
또한 잘 알려진 바와 같이, st 3 단계의 하프에칭은 균일도(uniformity) 제어가 까다로워, 결국 외부접속단자(13)의 두께가 불균일하게 나타나는 현상 또한 빈번하게 관찰되고 있다.Also, as is well known, the half-etching of the st 3 stage is difficult to control uniformity, and thus, a phenomenon in which the thickness of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 안출한 것으로, 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조공정을 단순화하면서도 신뢰성 있는 소자구현이 가능하고, 또한 보다 얇은 프레임을 사용함에 따라 제조수율의 증가 및 원자재비용의 감소와, 특히 환경오염을 줄일 수 있는 금속 칩 스케일 반도체패키지 및 그 제조방법을 설명한다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to implement a reliable device while simplifying the manufacturing process of the metal chip scale semiconductor package, and also to increase the manufacturing yield and raw material cost by using a thinner frame A metal chip scale semiconductor package and a method of manufacturing the same, which can reduce the amount of pollution and, in particular, reduce environmental pollution, will be described.
특히 하프에칭을 하지 않고도 제조가 가능한 금속 칩 스케일 반도체패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In particular, it is an object of the present invention to provide a metal chip scale semiconductor package which can be manufactured without performing half etching and a method of manufacturing the same.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조방법으로서, 프레임을 구비하는 단계와; 상기 프레임 일면 상에 적어도 하나 이상의 접지전극과, 다수의 외부접속전극을 형성하는 단계와; 상기 프레임 일면 상에 반도체칩을 고정하는 단계와; 상기 적어도 하나 이상의 접지전극과, 상기 다수의 외부접속전극을 각각 상기 반도체칩에 전기적으로 연결하는 단계와; 상기 프레임의 일면 상으로, 상기 반도체칩과, 적어도 하나 이상의 접지전극과, 다수의 외부접속전극을 감싸도록 몰딩하는 단계와; 상기 적어도 하나 이상의 접지전극과, 상기 다수의 외부접속전극이 노출되도록 상기 프레임을 제거하는 단계를 포함하는 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a metal chip scale semiconductor package, comprising the steps of: providing a frame; Forming at least one ground electrode and a plurality of external connection electrodes on one surface of the frame; Fixing a semiconductor chip on one surface of the frame; Electrically connecting the at least one ground electrode and the plurality of external connection electrodes to the semiconductor chip, respectively; Molding the semiconductor chip, at least one ground electrode, and a plurality of external connection electrodes on one surface of the frame; And removing the frame such that the at least one ground electrode and the plurality of external connection electrodes are exposed.
이때 상기 프레임을 제거하는 단계 이후, 상기 노출된 외부접속전극을 성장 시켜 돌출시키는 솔더디핑 또는 솔드 볼 어태치 중에서 선택되는 어느 하나의 도금단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. At this time, after the step of removing the frame, characterized in that it further comprises any one of the plating step selected from the solder dipping or the solder ball attach to grow and protrude the exposed external connection electrode.
또한 상기 프레임 일면 상에 하나 이상의 접지전극과, 다수의 외부접속전극을 형성하는 단계는, 상기 프레임 일면으로 포토레지스트를 도포하는 단계와; 마스크를 사용한 노광, 현상을 통해 상기 프레임을 노출시키는 다수의 홀을 포함하는 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와; 상기 각각의 홀로 충진되도록 금속을 적어도 두 번 이상 적층 도금하여, 상기 적어도 하나 이상의 접지전극과, 다수의 외부접속전극을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, forming one or more ground electrodes and a plurality of external connection electrodes on one surface of the frame may include applying photoresist to one surface of the frame; Forming a photoresist pattern including a plurality of holes exposing the frame through exposure and development using a mask; Laminating and plating metal at least twice so as to fill each hole to form at least one ground electrode and a plurality of external connection electrodes; And removing the photoresist pattern.
또한 상기 적어도 하나 이상의 접지전극과, 상기 다수의 외부접속전극을 각각 상기 반도체칩에 전기적으로 연결하는 단계에 있어서, 상기 반도체칩과, 상기 적어도 하나 이상의 접지전극 및 다수의 외부접속전극은 각각 Au 재질의 와이어로 본딩되는 것을 특징으로 한다. In the step of electrically connecting the at least one ground electrode and the plurality of external connection electrodes to the semiconductor chip, respectively, the semiconductor chip, the at least one ground electrode and the plurality of external connection electrodes are each made of Au. It is characterized in that the bonding of the wire.
또한 상기 프레임을 제거하는 단계는, 에천트에 상기 프레임을 담그고 에칭하는 디핑에칭으로 구현되는 것을 특징으로 한다. In addition, the step of removing the frame, characterized in that implemented by dipping etching to immerse the frame in an etchant.
또한 상기 프레임의 재질은 Cu, Fe 또는 Cu합금, Fe합금 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, the material of the frame is characterized in that it is made of any one selected from Cu, Fe or Cu alloy, Fe alloy.
또한 상기 적어도 하나 이상의 접지전극과 상기 다수의 외부접속전극은 각각, 상기 프레임과 일면이 접하는 제 1 Au 금속막과; 상기 와이어가 본딩되는 제 2 Au 금속막을 포함하는 것을 특징으로 한다. The at least one ground electrode and the plurality of external connection electrodes may each include a first Au metal film in contact with one side of the frame; And a second Au metal film to which the wire is bonded.
또한 상기 제 1 Au 금속막과 상기 제 2 Au 금속막 사이로 각각 개재되고, 상기 제 1 Au 금속막과 일면이 접하는 제 1 Ni 금속막과; 상기 제 2 Au 금속막과 일면이 접하는 제 2 Ni 금속막과; 상기 제 1 Ni 금속막과 상기 제 2 Ni 금속막 사이로 개재되는 Cu 금속막을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. A first Ni metal film interposed between the first Au metal film and the second Au metal film, the first Ni metal film being in contact with one surface of the first Au metal film; A second Ni metal film in contact with the second Au metal film; And a Cu metal film interposed between the first Ni metal film and the second Ni metal film.
또한, 본 발명은 이상의 방법으로 제조되는 금속 칩 스케일 반도체패키지를 제공하는 바, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 올바른 실시예를 설명한다.In addition, the present invention provides a metal chip scale semiconductor package manufactured by the above method, hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 5a는 X-X 선을 따라 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지(101)를 절개하여 그 내부구조를 쉽게 이해할 수 있도록 도시한 평면도이고, 도 5b는 이의 저면도이며, 도 6은 도 5a의 VI-VI 선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.First, FIG. 5A is a plan view illustrating the internal structure of the metal chip
이들을 참조하면, 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지(101)는 반도체칩(111)과, 상기 반도체칩(111)과 각각 와이어(119)로 연결되는 다수의 외부접속단자(113) 및 적어도 하나 이상의 접지전극(115)과, 이들을 노출시킨 상태로, 상기 와이어(119) 및 반도체칩(111)을 감싸 외부의 충격으로부터 보호하는 몰딩(117)을 포함한다.Referring to these, the metal chip
따라서 이는 외부접속단자(113)가 납땜 등의 방법을 통해 타 전기적 소자와 연결되고, 적어도 하나 이상의 접지전극(115)은 각각 접지되도록 하여 피씨비 등의 회로기판에 장착될 수 있다. Therefore, the
한편 도 5b 내지 도 6에 있어 미설명부호 111a는, 반도체칩(111)을 고정하기 위한 접착제로서 몰딩(117) 저면으로 노출될 수 있음을 나타내고 있다.Meanwhile,
이상의 설명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지(101)의 구성은 일반적인 경우와 유사하다 할 수 있지만, 그 제조방법에 있어 매우 상이한 것을 특징으로 하는데, 간단히 설명하면, 먼저 프레임을 구비하여 이의 일면으로 다수의 외부접속전극(113a) 및 적어도 하나 이상의 접지전극(115)을 형성하고, 동일 평면상에 반도체칩(111)을 고정한다.The structure of the metal chip
상기 외부접속전극(113a)과 접지전극(115)은 섬(island) 모양을 형상으로 형성될 수 있다.The
이어 각각의 전극(113a,115)을 반도체칩(111)에 전기적으로 연결한 후, 이들 반도체칩(111)과, 각 전극(113a, 115)을 감싸는 몰딩(117)을 형성한다. Subsequently, the
그리고 각 전극(113a, 115)이 노출되도록 프레임을 제거함으로서 완성된다.And it completes by removing a frame so that each
이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 먼저 도 7은 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조공정 순서를 나타낸 순서도이고, 도 8a 내지 도 8f는 각각, 이에 따라 도 5a의 VI-VI 선을 따라 절단한 단면을 도시한 공정단면도이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, first, Figure 7 is a flow chart showing a manufacturing process sequence of a metal chip scale semiconductor package according to the present invention, Figures 8a to 8f, respectively, according to the VI-VI line of Figure 5a Process sectional drawing which shows the cross section cut along this.
먼저 도 8a와 같은 판 상의 프레임(112)을 구비한다.(st1) First, a frame 112 on a plate as shown in FIG. 8A is provided. (St1)
이 프레임(112)은 Cu, Fe 또는 Cu합금, Fe합금 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 재질로 이루어진 기판(substrate)이 사용될 수 있는데, 특히 그 두께(k)는 1 내지 25 마이크로미터 범위가 바람직하나 이에 한정되지 않고 보다 두꺼워도 무방함은 물론이다. The frame 112 may be a substrate made of any one metal selected from Cu, Fe, Cu alloy, and Fe alloy. In particular, the thickness k is preferably in the range of 1 to 25 micrometers. Of course, it is not limited to this and may be thicker.
이는 종래와 같이 250 마이크로미터 두께 이상의 기판이 사용되는 경우와 비 교하면 매우 작은 값임을 알 수 있는데, 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조방법에는 하프에칭이 사용되지 않으므로, 보다 얇은 두께의 프레임을 사용하여도 신뢰성 있는 소자를 구현할 수 있음은 이하의 설명을 통해 당업자에게 쉽게 이해될 수 있을 것이다.This is a very small value compared to the case where a substrate having a thickness of 250 micrometers or more is used as in the prior art. Since the half etching is not used in the method of manufacturing a metal chip scale semiconductor package according to the present invention, a frame having a thinner thickness is used. It can be easily understood by those skilled in the art through the following description that can be implemented a reliable device even using.
이어 프레임(112)을 대상으로 포토리소그라피 공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성하는데(st2), 이는 프레임(112) 일면으로 포토레지스트를 도포하는 포토레지스트 도포공정(st2a)과, 마스크를 사용하여 선택된 영역의 포토레지스트를 노출 또는 은폐시킨 후, 이를 제거하는 노광 및 현상 공정(st2b)을 포함한다.Subsequently, a photoresist pattern is formed on the frame 112 through a photolithography process (st2), which is a photoresist coating process st2a for applying photoresist to one surface of the frame 112 and a region selected using a mask. And exposing and concealing the photoresist of the photoresist and then removing the photoresist.
이때 프레임(112) 일면에는 도 8b와 같이, 상기 프레임(112)을 노출시키는 다수의 제 1 홀(116a) 및 적어도 하나 이상의 제 2 홀(116b)을 포함하는 포토레지스트 패턴(114a)이 형성되는 바, 이들 다수의 제 1 홀(116a)과 적어도 하나 이상의 제 2 홀(116b)은 각각 본 발명에 따른 외부접속전극과 접지전극을 형성하기 위한 것이다.In this case, as shown in FIG. 8B, a
이어 금속물질을 각각의 홀(116a, 116b)에 충진시켜 다수의 외부접속전극(113a)과 적어도 하나 이상의 접지전극(115)을 각각 형성하는데, 이는 도금방법을 통해 구현할 수 있다.(st3 : 도 8c 참조)Subsequently, a plurality of
이때 특히 각각의 전극(113a, 115)은 여러 종류의 금속이 적층된 구조를 이루도록 하는 것이 바람직한데, 도 8c의 원내를 확대하여 도시한 도 9를 참조하면, 특히 각 전극은 프레임(112) 일면에 접하도록 최하층의 제 1 Au 금속막(120a)과, 최상층의 제 2 Au 금속막(120b)을 포함한다.In this case, it is particularly preferable that each of the
또한, 더욱 바람직하게는, 이들 제 1 Au 금속막(120a)과 제 2 Au 금속막(120b) 사이로 각각 Cu 및/또는 Ni 등의 금속막이 각각 개재될 수 있는 바, 일례로 도시한 바와 같이 제 1 Au 금속막(120a) 상에 적층된 제 1 Ni 금속막(120c)과, 이의 상부로 적층된 Cu 금속막(120e)과, 이의 상부로 적층되어 제 2 Au 금속막(120b) 하면에 접하는 제 2 Ni 금속막(120d)을 포함할 수 있다. More preferably, metal films such as Cu and / or Ni may be interposed between the first
따라서 가운데의 Cu 금속막(120e)을 중심으로 각각 제 1 및 제 2 Ni 금속막(120c, 120d)과, 제 1 및 제 2 Au 금속막(120a, 120b)이 차례로 적층된다 할 수 있는데, 이 중 특히 가운데의 Cu 금속막(120e)은 적층되는 금속막들 중에서 가장 큰 두께를 가지며 5 내지 150 마이크로미터 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.Therefore, the first and second
다시 도 8d로 돌아와서, 전술한 적층 구조의 외부접속전극(113a) 및 접지전극(115)이 형성된 프레임(112)을 대상으로 잔류 포토레지스트를 박리하고 불순물을 제거하는 세정공정을 진행한다.(st4) 그리고 이 프레임(112) 일면으로 접착제(111a) 등을 통해 반도체칩(111)을 고정시키고,(st5) 이어 반도체칩(111)과 외부접속전극(113a) 및 접지전극(115)을 각각 전기적으로 연결한다.Returning to FIG. 8D, the cleaning process of peeling the residual photoresist and removing impurities is performed on the frame 112 on which the
이 연결방법으로서 일반적인 경우와 유사하게 Au 와이어(119)를 통한 본딩이 가능하다.(st6)As the connection method, bonding through the
따라서 이 경우 도시한 바와 같이, 프레임(112)과, 상기 프레임(112) 일면 상에 각각 섬 모양으로 형성된 다수의 외부접속전극(113a) 및 적어도 하나 이상의 접지전극(115)과, 이들과 동일평면 상에 고정된 반도체칩(111)을 포함하고, 각각의 전극(113a, 115)과 반도체칩(111)은 와이어(119)를 통해 본딩된 상태가 된다.Therefore, in this case, as shown, the frame 112, the plurality of
이후 반도체칩(111)과, 외부접속전극(113a) 및 접지전극(115)과, 와이어(119)를 덮어 싸는 몰딩(117)을 형성한다.(st7 : 도 8e) 이는 일반적인 경우와 마찬가지로 에폭시 수지를 사용한 몰드 성형 또는 포팅(potting) 등의 방법이 사용될 수 있다.Thereafter, the
그리고 최종적으로 프레임(112)을 제거하는데, 바람직하게는 소정의 에천트 속에 담그고 에칭하는 디핑에칭방법으로 제거함으로서, 도 8f와 같이 각각 외부접속전극(113a)과 접지전극(115)이 몰딩(117) 저면으로 노출된 금속 칩 스케일 반도체패키지를 완성한다.(st8)Finally, the frame 112 is removed. Preferably, the
이상의 과정을 통해 완성된 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지와 일반적인 그것을 비교하면, 특히 본 발명의 경우에는 다수의 외부접속전극(113a)이 몰딩(117) 저면으로 노출되어 있을 뿐, 특별히 돌출되지 않은 것에서 차이가 나는데, 비록 이들 다수의 외부접속전극(113a)은 몰딩(117) 저면으로 단순 노출되어 있다 하더라도 회로기판에 장착하여 타 전기적 요소와 연결하는 데에는 아무런 무리가 없다. Compared with the metal chip scale semiconductor package according to the present invention completed through the above process and the general, in particular, in the case of the present invention, a plurality of
이때 참고적으로 설명하면, 다수의 외부접지전극(113a) 및 적어도 하나 이상의 접지전극(115)으로 도 9의 적층구조를 사용하는 이유는, 와이어(119)와 외부의 전기적 요소와 연결되는 부위의 납땜특성을 향상시키기 위한 것으로, 이를 위해 제 1 Au 금속막(120a)과 제 2 Au 금속막(120b)이 각각 최 외면에 위치하고 있다.In this case, for reference, the reason why the multilayer structure of FIG. 9 is used as the plurality of
그러나 보다 용이한 연결을 위해서, 도 8f 상태의 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지를 전해액에 담그고, 외부접속전극(113a)을 연장하도록 솔더를 성장시키는 솔더디핑(solder dipping) 또는 솔더 볼 어태치(solder ball attach) 중에 선택되는 어느 하나의 도금공정을 추가할 경우, 쉽게 도 6 및 일반적인 금속 칩 스케일 반도체패키지와 동일한 형태의 소자를 구현할 수 있다.(st9) However, for easier connection, a solder dipping or solder ball attach to immerse the metal chip scale semiconductor package according to the present invention in the state of FIG. 8F in the electrolyte and grow the solder to extend the
이에 도 6에 있어서 도면부호 113b는 성장된 솔더단자를 표시하고 있으며, 상기 솔더단자(113b)와 외부접속전극(113a)이 함께 외부접속단자(113)를 형성하게 된다.In FIG. 6,
한편, 이상의 설명에 있어서 공정효율을 높이기 위해 대면적 프레임을 대상으로 동시에 다수의 금속 칩 스케일 반도체패키지를 제조할 수 있고, 이 경우 이들을 각각 절단하여 분리하는 절단공정이 후속될 수 있음은 앞서 이미 설명한 바 있다.(st10)Meanwhile, in the above description, in order to increase process efficiency, a plurality of metal chip scale semiconductor packages may be manufactured at the same time for a large area frame, and in this case, a cutting process of cutting and separating them may be followed. (St10)
정리하면, 본 발명에 따른 금속 칩 스케일 반도체패키지의 제조방법을 일반적인 경우와 비교할 경우, 특히 본 발명은 하프에칭을 사용하지 않고도 동일한 구성의 소자를 구현할 수 있다. 또한 다수의 외부접속전극과 적어도 하나 이상의 접지전극을 동일한 공정순서에서 같이 구현함에 따라 한번의 포토리소그라피 공정만이 진행된다. In summary, when the manufacturing method of the metal chip scale semiconductor package according to the present invention is compared with the general case, in particular, the present invention may implement a device having the same configuration without using half etching. In addition, only one photolithography process is performed by implementing a plurality of external connection electrodes and at least one ground electrode in the same process sequence.
따라서 보다 단순한 공정으로도 동일한 구성의 금속 칩 스케일 반도체패키지를 구현할 수 있게 되는 것이다.Therefore, even a simpler process can implement a metal chip scale semiconductor package of the same configuration.
본 발명에 의하면 하나의 도금 공정에 의해 패턴형성 및 기능성 도금을 동시에 수행할 수 있으며, 한 번의 포토리소그라피 공정을 통해 외부접속전극 및 접지전극을 구현할 수 있도록 함으로서 전체공정을 획기적으로 단순화시켜 생산성을 크게 제고할 수 있는 이점이 있다. According to the present invention, it is possible to simultaneously perform pattern formation and functional plating by one plating process, and to realize external connection electrodes and ground electrodes through one photolithography process, thereby greatly simplifying the overall process to greatly increase productivity. There is an advantage that can be improved.
또한, 본 발명은 하프에칭을 사용하지 않음에 따라, 종래 하프에칭을 사용하는 기술에서 예상되는 균일도 특성 저하에 따른 부작용을 걱정할 필요가 없으므로 대면적 프레임에서 다수의 금속 칩 스케일 반도체패키지를 동시 제조함에 있어서도 정밀한 미세 패턴의 구현이 가능하다.In addition, since the present invention does not use half etching, there is no need to worry about side effects due to the decrease in uniformity characteristics expected in the conventional half etching technique, so that a large number of metal chip scale semiconductor packages can be simultaneously manufactured in a large area frame. Even precise fine patterns can be implemented.
또한, 본 발명은 종래와 달리 몰딩재와 단자의 밀착면적이 상대적으로 커서 반도체 조립에 있어 그 신뢰성이 우수한 특성을 가진다.In addition, the present invention, unlike the prior art, the contact area between the molding material and the terminal is relatively large, and has excellent characteristics of reliability in semiconductor assembly.
또한, 본 발명은 하프에칭 없이도 특성이 우수한 소자를 제조할 수 있어 사용되는 에천트의 양이 대폭 절감됨으로서 이에 따른 환경오염 및 공정수율의 개선을 꾀할 수 있게 해준다.In addition, the present invention can manufacture a device having excellent characteristics without half etching, so that the amount of etchant used is greatly reduced, thereby improving the environmental pollution and process yield.
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