KR100592368B1 - 반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법 - Google Patents

반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 초박형 모듈 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 이미지 센서 모듈 또는 MEMS 소자 모듈의 크기, 두께, 무게를 감소시키기 위한 것이다. 본 발명에 따른 초박형 모듈 구조는 칩 상부면의 센서 영역이나 기계적 요소를 보호하기 위하여 칩 커버를 직접 칩 상부면에 부착한다. 칩 커버는 또한 렌즈 및 적외선 필터 겸용으로 활용할 수 있다. 칩 커버의 부착은 웨이퍼 절단 공정 이전에 웨이퍼 상태에서 이루어진다.
이미지 센서 모듈, 고체 촬상 소자(CCD) 이미지 센서, 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서, 미세 전기 기계 시스템(MEMS)

Description

반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법{fabrication method of ultrathin module structure for semiconductor device}
도 1a는 종래 기술의 한 예에 따른 반도체 소자의 패키지 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 반도체 소자 패키지가 실장된 반도체 소자 모듈 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래 기술의 다른 예에 따른 반도체 소자의 모듈 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6a 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법을 나타내는 도면들로서,
도 6a 및 도 6b는 반도체 소자의 웨이퍼 상태를 나타내는 평면도 및 단면도 이고,
도 7a 및 도 7b는 웨이퍼 상태에서 개별 칩 표면에 칩 커버를 부착하는 단계를 나타내는 평면도 및 단면도이고,
도 8은 웨이퍼 상태에서 개별 칩을 분리하는 단계를 나타내는 단면도이고,
도 9는 웨이퍼 상태에서 분리된 개별 칩을 모듈 기판에 부착하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 초박형 모듈에 사용되는 렌즈 겸용 칩 커버의 여러 변형예들을 나타내는 단면도들이다.
<도면에 사용된 참조 번호의 설명>
10: 반도체 소자 패키지 11: 반도체 소자 칩
12: 패키지 기판 13: 금속선
14: 패키지 단자 15: 패키지 커버
20: 반도체 소자 모듈 21: 모듈 기판
22: 모듈 하우징 23: 렌즈
24: 적외선 필터 30, 40, 50: 초박형 반도체 소자 모듈
31: 반도체 소자 칩 32: 입출력 패드
33: 보호 대상 영역 34: 칩 커버
34a: 커버 오목부 35: 모듈 기판
36: 금속선 37: 플라스틱 수지
45: 리드 프레임 57: 모듈 하우징
58: 렌즈 60: 웨이퍼
61: 절단선 62: 고정 테이프
본 발명은 반도체 소자의 조립 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이미지 센서(image sensor) 소자, 미세 전기 기계 시스템(MEMS) 소자와 같이 특수한 유형의 반도체 소자에 대한 모듈 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 들면서 디지털 카메라, 캠코더 등과 같은 기존의 영상기술관련 제품 외에도 휴대 전화기, 컴퓨터, PDA(personal digital assistants) 등의 각종 정보통신관련 제품에 이미지를 감지하고 처리하는 기능이 부가되고 있다. 이러한 기능을 수행하는 것은 제품 안에 내장되는 이미지 센서 모듈이며, 이미지 센서 모듈은 이미지 센서 소자를 구비하고 있다.
이미지 센서(image sensor) 소자는 광학적 영상을 전기적 신호로 변환시키는 소자를 일컫는 것으로, 화소(pixel)에 입사된 빛의 광자(photon)를 전자(electron)로 전환하여 화면에 표시하거나 저장장치에 저장할 수 있게 한 소자를 의미한다. 이미지 센서는 크게 고체 촬상 소자(charge coupled device; CCD)와 상보성 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide-silicon; CMOS) 이미지 센서로 구분된다. CCD 이미지 센서는 상대적으로 화질이 우수하고 소음이 적은 반면, CMOS 이미지 센서는 제조비용과 전력소모가 작고 지원 칩과의 통합이 쉽다는 장점이 있다.
이러한 이미지 센서 소자는 패키지 형태로 조립한 후 렌즈가 설치된 모듈에 조립하거나, 또는 직접 모듈에 조립한다. 도 1a는 이미지 센서 소자가 패키지 안에 조립된 구조를, 도 1b는 이미지 센서 패키지가 모듈 안에 조립된 구조를 나타내며, 도 2는 이미지 센서 소자가 직접 모듈 안에 조립된 구조를 나타낸다.
도 1a에 도시된 종래의 이미지 센서 패키지(10)를 설명하면, 이미지 센서 소자가 웨이퍼 상태로부터 개별 칩(11)으로 분리되어 패키지 기판(12)에 부착된다. 이미지 센서 칩(11)과 패키지 기판(12)은 금속선(13)에 의하여 서로 전기적으로 연결된다. 패키지 기판(12) 외부에는 패키지 단자(14)가 형성되어 있고, 패키지 단자(14)는 패키지 기판(12)의 회로배선(도시되지 않음)을 통하여 금속선(13)과 전기적으로 연결된다. 패키지 기판(12)의 상단에는 패키지 커버(15, package cover)가 부착되어 이미지 센서 칩(11)과 금속선(13)을 외부 환경으로부터 보호한다. 패키지 커버(15)는 외부로부터 입사되는 빛을 투과할 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다.
이어서 도 1b에 도시된 종래의 이미지 센서 모듈(20)을 설명하면, 전술한 이미지 센서 패키지(10)가 모듈 기판(21)에 실장된다. 이 때, 패키지 단자(14)는 모듈 기판(21)의 회로배선(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된다. 이어서 패키지(10) 전체를 덮도록 모듈 하우징(22, module housing)이 모듈 기판(21) 위에 부착된다. 모듈 하우징(22)에는 렌즈(23)와 적외선 필터(24)가 설치된다.
도 2에 도시된 종래의 이미지 센서 모듈(30)은 칩-온-보드(chip-on-board; COB) 기술을 이용하여 이미지 센서 칩(11)을 직접 모듈 기판(21)에 부착한다. 이미 지 센서 칩(11)과 모듈 기판(21)은 금속선(13)에 의하여 전기적으로 연결된다. 모듈 하우징(22)은 이미지 센서 칩(11)을 덮으면서 모듈 기판(21)에 부착된다. 모듈 하우징(22)에는 렌즈(23)와 적외선 필터(24)가 설치된다.
이상 설명한 종래의 이미지 센서 모듈(20)은 그 기능을 수행하기 위하여 렌즈(23)와 적외선 필터(24)를 필수적으로 구비하고 있다. 렌즈(23)와 적외선 필터(24)는 모듈 하우징(21)에 설치되어 칩(11) 위쪽에 배치된다. 그런데 이러한 이미지 센서 모듈(20)이 사용되고 있는 각종 전자제품들(특히, 휴대용 제품)은 지속적으로 소형화, 박형화, 경량화의 요구에 직면하고 있고, 이미지 센서 모듈은 제품의 크기와 무게 등을 결정하는 주요 요소 중의 하나이다.
따라서 본 발명의 목적은 이미지 센서 모듈을 사용하는 각종 제품들의 소형화, 박형화, 경량화를 달성하기 위하여 이미지 센서 모듈의 크기, 두께, 무게를 감소시키고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이미지 센서 소자와 같이 특수한 유형의 반도체 소자에 대한 초박형 모듈 구조 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 구조는, 상부면 중앙에 형성된 보호 대상 영역과 상부면 가장자리에 형성된 다수의 입출력 패드를 포함하는 반도체 소자 칩과; 상기 반도체 소자 칩이 부착되고 전기적으로 연결되는 모듈 기판; 및 하부면 중앙부가 움푹 파여진 오목부가 형성되고 상기 반도체 소자 칩의 상부면 에 부착되는 칩 커버를 포함한다. 특히, 상기 칩 커버의 오목부는 상기 반도체 소자 칩의 보호 대상 영역 전체를 덮고, 상기 반도체 소자 칩의 입출력 패드가 상기 칩 커버의 외부에 노출된다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 구조에 있어서, 상기 반도체 소자 칩은 이미지 센서 소자이거나 미세 전기 기계 시스템(MEMS) 소자이며, 상기 반도체 소자 칩의 보호 대상 영역은 상기 이미지 센서 소자의 센서 영역이거나 상기 미세 전기 기계 시스템 소자의 기계적 요소이다. 상기 모듈 기판은 인쇄 회로 기판, 리드 프레임, 세라믹 기판, 배선 필름 중의 어느 하나이다.
본 발명의 초박형 모듈 구조에서 상기 칩 커버의 소재는 빛을 전투과하는 물질일 수 있고, 바람직하게는 유리, 투명 수지 물질, 투명 금속 산화물 중의 어느 하나이다. 상기 칩 커버는 금속 이온이 함유되거나 박막 코팅될 수 있다. 또한, 상기 칩 커버의 소재는 빛을 반투과하거나 난투과하는 물질일 수 있고, 바람직하게는 플라스틱이나 세라믹이다.
본 발명의 초박형 모듈 구조는 상기 반도체 소자 칩을 덮으면서 상기 칩 커버를 노출시키는 플라스틱 수지를 더 포함하거나, 또는 상기 반도체 소자 칩을 덮으면서 상기 모듈 기판에 부착되고, 상기 칩 커버 위쪽에 위치하는 렌즈가 구비된 모듈 하우징을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 초박형 모듈 구조에서 상기 칩 커버는 렌즈이거나 적외선 필터일 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법은, 다수의 반도체 소자 칩을 포함하며, 각각의 상기 반도체 소자 칩이 상부면 중앙에 형성된 보호 대상 영역과 상부면 가장자리에 형성된 다수의 입출력 패드를 포함하는 웨이퍼를 제공하는 단계와; 하부면 중앙부가 움푹 파여진 오목부를 포함하는 칩 커버를, 상기 칩 커버의 오목부가 상기 반도체 소자 칩의 보호 대상 영역 전체를 덮고 상기 반도체 소자 칩의 입출력 패드가 상기 칩 커버의 외부에 노출되도록, 각각의 상기 반도체 소자 칩의 상부면에 부착하는 단계와; 상기 웨이퍼를 절단하여 각각의 상기 반도체 소자 칩을 개별적으로 분리하는 단계; 및 개별적으로 분리된 상기 반도체 소자 칩을 모듈 기판에 부착하고 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 초박형 모듈 제조 방법에 있어서, 상기 반도체 소자 칩을 덮으면서 상기 칩 커버를 노출시키도록 플라스틱 수지를 형성하는 단계를 더 포함하거나, 또는 렌즈가 구비된 모듈 하우징을, 상기 렌즈가 상기 칩 커버 위쪽에 위치하고 상기 모듈 하우징이 상기 반도체 소자 칩을 덮도록, 상기 모듈 기판에 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 보다 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 도면을 통틀어 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
실시예
도 3 내지 도 5는 본 발명의 여러 실시예에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈(30, 40, 50) 구조를 나타내는 단면도들이다. 예시된 바와 같이 본 발명의 반도체 소자 모듈(30, 40, 50)은 여러 가지 형태의 구조로 구현될 수 있으며, 예시된 구조 외에도 다양한 변형이 가능하다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 반도체 소자 칩(31)은 모듈 기판(35, 45)의 상부면 위에 직접 부착된다. 반도체 소자 칩(31)의 상부면 가장자리에는 신호와 전력을 입출력하기 위한 다수의 입출력 패드(32)가 형성되어 있고, 상부면 중앙에는 보호 대상 영역(33)이 형성되어 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았지만 모듈 기판(35)의 하부면에는 디지털 신호 처리(digital signal processing; DSP) 칩이 부착될 수 있다.
본 발명에 적용되는 반도체 소자 칩(31)은 예컨대 이미지 센서 소자이지만, 미세 전기 기계 시스템(micro electro mechanical system; MEMS) 소자가 될 수도 있다. 이 때, 보호 대상 영역(33)은 이미지 센서 소자의 센서 영역과 MEMS 소자의 기계적 요소를 통칭하는 것이다. MEMS 소자는 초소형의 전기적, 기계적 요소들이 결합하여 새로운 기능을 하게 되는 시스템을 일컫는 것으로, 단일 칩 상에 전기적, 기계적 특성이 모두 집약된 소자를 의미한다. MEMS 소자는 일반적인 집적회로(IC) 소자처럼 반도체 제조 공정의 일괄 처리(batch process) 기술을 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 만들어지므로 낮은 제조비용으로 제작할 수 있는 이점이 있다. MEMS 기술은 현재 매우 활발한 연구개발이 진행되고 있으며, 향후 각종 산업 분야에 응용될 것으로 기대된다.
모듈 기판은 도 3과 도 5에 예시된 바와 같이 인쇄 회로 기판(35, PCB)이 사용될 수도 있고, 도 4에 예시된 바와 같이 리드 프레임(45, lead frame)이 사용될 수도 있다. 그러나 모듈 기판이 반드시 이들에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 세라믹 기판, 배선 필름과 같이 다른 유형의 모듈 기판도 사용 가능하다.
반도체 소자 칩(31)의 상부면 중앙에는 칩 커버(34)가 부착된다. 칩 커버(34)는 보호 대상 영역(33)을 보호하는 기존의 패키지 커버(도 1의 15) 역할을 수행함과 동시에, 이미지 센서 소자의 모듈 구조에서는 칩 커버(34)가 기존의 렌즈(도 1, 도 2의 23)와 적외선 필터(도 1, 도 2의 24)의 역할을 겸할 수 있다. 도 3, 도 4의 실시예는 칩 커버(34)가 렌즈와 적외선 필터를 겸용하는 경우이고, 도 5의 실시예는 칩 커버(34)가 적외선 필터를 겸용하는 경우이다. 이와 같이 칩 커버(34)를 반도체 소자 칩(31)의 상부면에 직접 부착하고 칩 커버(34)를 렌즈 및 적외선 필터 겸용으로 구현하면 여러 가지 이점들이 발생한다. 이에 대해서는 후술한다.
칩 커버(34)는 이미지 센서 모듈의 경우에 빛을 전투과하는 물질로 이루어지지만, MEMS 소자 모듈인 경우에는 빛을 반투과하거나 난투과하는 물질로도 형성 가능하다. 예를 들면, 이미지 센서 모듈의 경우에 칩 커버(34)의 소재는 유리, 아크릴 수지(acrylic acid resin)나 폴리에스테르 수지(polyester resin)와 같은 투명 수지 물질, 산화 주석(tin oxide)이나 인듐 산화물(indium oxide)과 같은 투명 금 속 산화물 등이 가능하다. 칩 커버(34)를 적외선 필터로 겸용할 경우에는 투명 소재에 구리나 철 등의 금속 이온을 함유시키거나 박막 코팅한다. MEMS 소자 모듈의 경우에 칩 커버(34)의 소재는 빛 투과성에 의하여 제한 받지 않으므로 각종 플라스틱이나 세라믹 등이 가능하다.
도 3과 도 5의 실시예의 경우, 반도체 소자 칩(31)의 입출력 패드(32)와 인쇄 회로 기판(35)의 회로배선(도시되지 않음)은 금속선(36)에 의하여 전기적으로 연결된다. 도 4의 실시예의 경우, 반도체 소자 칩(31)은 리드 프레임(45)의 칩 고정용 패드(45a) 위에 접착되고, 금속선(36)은 리드 프레임(45)의 리드 단자(45b)에 연결된다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 칩 커버(34)를 기존의 렌즈와 적외선 필터로 겸용하면, 반도체 소자 칩(31)과 금속선(36)을 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 통상적인 몰딩(molding) 공정을 진행할 수 있다. 몰딩 공정에 의하여 반도체 소자 칩(31)과 금속선(36)은 플라스틱 수지(37)로 덮인다. 반면에 칩 커버(34)는 플라스틱 수지(37) 밖으로 노출된다. 이와 같이 플라스틱 수지(37)가 기존의 모듈 하우징(도 1, 도 2의 22)을 대체할 수 있으므로, 양산성을 높일 수 있고 제조원가를 절감할 수 있다.
도 4의 실시예에서는 리드 프레임(45)의 칩 고정용 패드(45a) 역시 플라스틱 수지(37) 밖으로 노출시키는 것이 열 방출 효율 면에서 바람직하지만, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 도 4에 예시된 리드 프레임(45) 대신에 칩 고정용 패드(45a) 없이 리드 단자(45b)만으로 이루어진 리드 프레임을 사용할 수도 있다. 이 경우에 는 반도체 소자 칩(31)의 밑면이 직접 플라스틱 수지(37) 밖으로 노출되며, 몰딩 공정 전까지 임시로 칩(31)을 고정할 수 있는 고정 테이프와 같은 수단이 사용될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 칩 커버(34)가 적외선 필터만을 겸용할 때에는 렌즈(58)가 구비된 모듈 하우징(57)을 사용할 수도 있다. 이 때 모듈 하우징(57)은 반도체 소자 칩(31)을 덮으면서 모듈 기판(31)에 부착되고 렌즈(58)는 칩 커버(34) 위쪽에 위치한다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법이 도 6a 내지 도 9에 도시되어 있다. 이하, 도 6a 내지 도 9를 참조하여 반도체 소자 모듈의 제조 방법에 대하여 설명할 것이며, 이하의 설명으로부터 반도체 소자 모듈의 구조 또한 보다 명확해질 것이다.
도 6a 및 도 6b는 반도체 소자의 웨이퍼 상태를 나타내는 도면으로, 도 6a는 평면도이며, 도 6b는 도 6a의 ⅥB-ⅥB선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 웨이퍼(60)는 실리콘 기판에 형성된 다수의 반도체 소자 칩(31)을 포함한다. 각각의 반도체 소자 칩(31) 사이에는 소정의 폭을 갖는 절단선(61)이 종횡으로 마련되어 있다. 전술한 바와 같이 반도체 소자 칩(31)은 예컨대 이미지 센서 소자이거나 또는 MEMS 소자이다. 입출력 패드(32)는 칩 상부면 가장자리에, 보호 대상 영역(33)은 칩 상부면 중앙에 형성된다.
이어서 개별 칩(31) 표면에 칩 커버(34)를 부착한다. 도 7a 및 도 7b는 웨이퍼(60) 상태에서 개별 칩(31) 표면에 칩 커버(34)를 부착하는 단계를 나타내는 도 면으로, 도 7a는 평면도이며, 도 7b는 도 7a의 ⅦB-ⅦB선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7a와 도 7b를 참조하면, 웨이퍼(60) 상태에서 각각의 칩(31) 상부면 중앙에 칩 커버(34)를 부착한다. 칩 커버(34)는 하부면 중앙부가 움푹 파여진 오목부(34a)를 포함하고 있다. 오목부(34a)는 반도체 칩(31)의 보호 대상 영역(33) 전체를 덮을 수 있을 만큼의 크기를 가진다. 아울러, 칩 커버(34)의 크기는 반도체 소자 칩(31)의 입출력 패드(32)를 가리지 않도록 반도체 칩(31) 전체의 크기보다 약간 작다.
칩 커버(34)의 하부면에 오목부(34a)를 형성하는 방법은 기계적인 절삭 방법, 레이저를 이용한 절삭 방법, 식각에 의한 방법 등이 가능하며, 플라스틱이나 세라믹 소재는 금형을 이용할 수 있다. 칩 커버(34)가 단순히 커버의 역할만 하거나 커버와 적외선 필터의 역할을 겸할 경우에는 오목부(34a)의 형태에 특별한 제한이 없지만, 칩 커버(34)가 렌즈의 역할까지 겸할 경우에는 오목부(34a)의 표면을 렌즈의 형태로 가공해 준다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 초박형 모듈에 사용되는 렌즈 겸용 칩 커버(34)의 여러 변형예들을 보여준다. 도 10a와 도 10b에 도시된 바와 같이 칩 커버(34)의 오목부(34a) 표면을 가공하여 볼록 렌즈나 오목 렌즈를 구현할 수도 있고, 도 10c와 도 10d에 도시된 바와 같이 칩 커버(34)의 상부면(34b)까지 가공하여 렌즈를 구현할 수도 있다.
웨이퍼(60) 상태에서 개별 칩(31) 위에 직접 칩 커버(34)를 부착하고 나면, 웨이퍼(60)를 절단하여 각각의 개별 칩(31)으로 분리한다. 도 8은 웨이퍼(60) 상태에서 개별 칩(31)을 분리하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 먼저 웨이퍼(60)의 밑면에 고정 테이프(62)를 접착하고, 통상적인 웨이퍼 절단(wafer sawing) 공정을 진행한다. 웨이퍼 절단 공정은 다이아몬드 휠(wheel) 또는 레이저와 같은 절단 기구(도시되지 않음)를 사용하여 절단선(61)을 따라 웨이퍼(60)를 절단하는 공정이다. 따라서 각각의 개별 칩(31)은 고정 테이프(62)에 의하여 고정된 상태에서 개별적으로 분리된다. 이 때, 반도체 소자 칩(31) 위에 미리 부착되어 있는 칩 커버(34)는 웨이퍼 절단 공정에서 발생하는 실리콘 부스러기 입자에 의한 오염이나 세정수에 의한 얼룩으로부터 보호 대상 영역(33)을 보호한다.
웨이퍼 절단 공정이 끝나면, 이어서 통상적인 칩 부착 공정을 진행한다. 도 9는 웨이퍼 상태에서 분리된 개별 칩(31)을 모듈 기판(35)에 부착하는 단계를 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 칩 부착 공정은 칩 커버(34)가 부착된 개별 반도체 소자 칩(31)을 모듈 기판(35)의 칩 부착 위치에 접착하는 공정이다. 칩 부착 공정을 진행하기 위하여 진공 콜렛(collet)과 같은 이송 기구(도시되지 않음)가 사용된다. 진공 콜렛은 진공압으로 칩 상부면을 흡착하여 고정 테이프(62)로부터 반도체 소자 칩(31)을 떼어낸 후, 반도체 소자 칩(31)의 상부면 쪽에 압력을 가하면서 모듈 기판(35)에 접착시킨다. 칩 부착 공정에서도 반도체 소자 칩(31) 위에 미리 부착되어 있는 칩 커버(34) 때문에 이송 기구에 의한 물리적 충격 등으로부터 보호 대상 영 역(33)을 보호할 수 있다.
칩 부착 공정 후에는 통상적인 와이어 본딩(wire bonding) 공정과, 몰딩 공정 또는 모듈 하우징 부착 공정을 진행하여 모듈 제조를 완료한다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 구조는 이미지 센서 소자 또는 MEMS 소자와 같이 특수한 유형의 반도체 소자에 유용하게 적용할 수 있다. 이미지 센서 소자나 MEMS 소자는 일반적인 집적회로 소자의 패키지나 모듈 형태가 아닌 전문화된 조립 구조를 필요로 한다. 이미지 센서 소자는 외부로부터 입사되는 빛이 모듈 내부의 센서 화소에 도달할 수 있어야 하고, MEMS 소자는 기계적 요소의 작동에 문제가 되지 않도록 모듈 내부에 공간이 확보되어야 하기 때문이다. 본 발명에 따른 칩 커버는 칩 상부면에 형성된 보호 대상 영역, 즉 이미지 센서 소자의 센서 영역이나 MEMS 소자의 기계적 요소를 효과적으로 보호할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 구조는 보호 대상 영역을 보호하기 위하여 칩 커버를 직접 칩 상부면에 부착하고 또한 칩 상부면에 부착된 칩 커버를 렌즈 및 적외선 필터 겸용으로 활용할 수 있다. 이럴 경우, 모듈의 두께뿐만 아니라 크기와 무게까지 대폭 줄일 수 있으므로, 본 발명에 따른 모듈 구조는 이미지 센서 모듈을 사용하는 각종 제품들의 소형화, 박형화, 경량화에 매우 효과적이다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법은 웨이퍼 절단 공정 이전에 웨이퍼 상태에서 개별 칩 위에 칩 커버를 부착하기 때문에, 이후 진행되는 조립 공정에서 나타날 수 있는 공정 불량으로부터 반도체 소자 칩의 보호 대상 영 역이 오염되거나 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 모듈 제조 방법은 또한 칩 커버에 렌즈 기능을 부가할 수 있고 조립 초기 단계에서 칩 커버를 부착하기 때문에, 통상적인 몰딩 공정을 진행할 수 있고 양산성과 제조원가 면에서 상대적으로 유리한 플라스틱 모듈 구조를 구현할 수 있는 장점도 있다.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (22)

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  20. 다수의 반도체 소자 칩을 포함하며, 각각의 상기 반도체 소자 칩이 상부면 중앙에 형성된 보호 대상 영역과 상부면 가장자리에 형성된 다수의 입출력 패드를 포함하는 웨이퍼를 제공하는 단계와;
    하부면 중앙부가 움푹 파여진 오목부를 포함하는 칩 커버를, 상기 칩 커버의 오목부가 상기 반도체 소자 칩의 보호 대상 영역 전체를 덮고 상기 반도체 소자 칩의 입출력 패드가 상기 칩 커버의 외부에 노출되도록, 각각의 상기 반도체 소자 칩의 상부면에 부착하는 단계와;
    상기 웨이퍼를 절단하여 각각의 상기 반도체 소자 칩을 개별적으로 분리하는 단계; 및
    개별적으로 분리된 상기 반도체 소자 칩을 모듈 기판에 부착하고, 상기 반도체 소자 칩의 입출력 패드와 상기 모듈 기판을 전기적으로 연결하는 단계를 포함하며,
    상기 칩 커버의 오목부 표면 또는 상부면 중의 어느 하나는 가공되어 렌즈로 구현된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 반도체 소자 칩을 덮으면서 상기 칩 커버를 노출시키도록 플라스틱 수지를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법.
  22. 제20 항에 있어서,
    렌즈가 구비된 모듈 하우징을, 상기 렌즈가 상기 칩 커버 위쪽에 위치하고 상기 모듈 하우징이 상기 반도체 소자 칩을 덮도록, 상기 모듈 기판에 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 초박형 모듈 제조 방법.
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