KR101344345B1 - 본딩 패드 구조체 및 복수의 본딩 패드 구조체를 포함하는 집적 회로 - Google Patents

본딩 패드 구조체 및 복수의 본딩 패드 구조체를 포함하는 집적 회로 Download PDF

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Abstract

집적 회로 상에 배치된 본딩 패드 구조체는 접속 패드, 절연층 및 골드 범프를 포함한다. 상기 접속 패드는 상기 집적 회로 상에 형성된다. 상기 절연층은 상기 접속 패드 상에 형성되고, 상기 절연층은 오직 하나의 개구를 가지고, 상기 개구의 형상은 적어도 굴곡을 포함한다. 상기 골드 범프는 상기 절연층 상에 형성되고, 상기 골드 범프는 상기 절연층의 상기 개구를 통해 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된다.

Description

본딩 패드 구조체 및 복수의 본딩 패드 구조체를 포함하는 집적 회로{Bonding pad structure and integrated circuit comprising a plurality of bonding pad structures}
본 발명은 본딩 패드 구조체에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 집적 회로 상에 배치되고 칩 온 글라스(COG, chip on glass) 및 칩 온 필름(COF, chip on film) 패키지들에 적용되는 본딩 패드 구조체에 관한 것이다.
도 1을 참조한다. 도 1은 COG 구조체(100)를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, COG 구조체(100)는 구동 집적 회로(IC)(110), 이방성 도전성 필름(ACF)(120) 및 유리 기판(130)을 포함하고, 구동 IC(110)는 복수의 본딩 패드 구조체들(112)을 포함하고, ACF(120)는 접착제(122) 및 도전성 입자들(124)로 이루어지고, 본딩 패드 구조체들(112)에 대응하는 복수의 전극들(132)은 유리 기판(130) 상에 형성된다.
COG 본딩 공정 중에, 첫 번째로, ACF(120)는 유리 기판(130) 상에 배치된다. 그 후, 구동 IC(110)의 본딩 패드 구조체들(112)은 유리 기판(130)의 전극들(132)과 정렬되고, 구동 IC(110)와 유리 기판(130)은 특정 온도, 속도 및 압력 하에서 서로를 향하여 가압되어, 구동 IC(110)의 본딩 패드 구조체들(112)이 ACF(120)의 도전성 입자들(124)을 통해 유리 기판(130)의 전극들(132)에 전기적으로 연결되고, 구동 IC(110)이 접착제(122)를 통해 유리 기판(130)에 접착되게 된다. 도 2는 가압된 COG 구조체를 도시한다. 본 기술분야의 당업자는 COG 공정의 세부 사항들을 이해할 것이며, 본 명세서에서는 간결성을 위해 추가적인 설명을 생략한다.
또한, 액정 디스플레이(LCD)의 고해상도로 인하여, 구동 IC(110)의 핀들의 개수(즉, 본딩 패드 구조체들(112)의 개수)는 많아지고, 두 본딩 패드 구조체들 간의 피치는 좁아진다. 본딩 패드 구조체들(112)의 좁은 피치로 인하여, 두 본딩 패드 구조체들(112) 사이의 단락을 방지하기 위해 더 작은 도전성 입자들(약 3-4㎛)을 갖는 ACF(120)이 사용된다.
도 3을 참조한다. 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 본딩 패드 구조체(112)의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본딩 패드 구조체(112)는 접속 패드(302), 접속 패드(302) 상에 형성된 절연층(304), 및 접속 패드(302)와 절연층(304) 상에 형성된 골드 범프(306)를 포함한다. 접속 패드(302)와 절연층(304) 상에 골드 범프(306)를 형성하면, 골드 범프(306)의 표면이 움푹 들어가게 된다. 따라서, 도전성 입자들의 크기가 너무 작은 경우, COG 패키지가 형성되는 동안에 충분한 도전성 입자들이 끼어들지 못하기 때문에, 구동 IC(110)의 본딩 패드 구조체들(112)과 유리 기판(130)의 전극들(132) 사이의 도전성은 영향을 받을 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 유리 기판과 함께 가압된 후에, 상기 유리 기판 상에 배치된 전극과 더 좋은 도전성을 갖도록, 골드 범프가 평평한 표면을 갖는 본딩 패드 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 집적 회로 상에 배치된 본딩 패드 구조체는 접속 패드, 절연층 및 골드 범프를 포함한다. 상기 접속 패드는 상기 집적 회로 상에 형성된다. 상기 절연층은 상기 접속 패드 상에 형성되고, 상기 절연층은 오직 하나의 개구를 가지며, 상기 개구의 형상은 적어도 굴곡(bend)을 포함한다. 상기 골드 범프는 상기 절연층 상에 형성되고, 상기 골드 범프는 상기 절연층의 상기 개구를 통해 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 집적 회로는 복수의 본딩 패드 구조체들을 포함하고, 상기 본딩 패드 구조체들의 각각은 접속 패드, 절연층 및 골드 범프를 포함한다. 상기 접속 패드는 상기 집적 회로 상에 형성된다. 상기 절연층은 상기 접속 패드 상에 형성되고, 상기 절연층은 오직 하나의 개구를 가지고, 상기 개구의 형성은 적어도 굴곡을 포함한다. 상기 골드 범프는 상기 절연층 상에 형성되고, 상기 골드 범프는 상기 절연층의 상기 개구를 통해 상기 접속 패드에 전기적으로 연결된다.
본 발명에 따르면, 본딩 패드 구조체의 골드 범프의 표면은 평평해지고, 본딩 패드 구조체들과 전극들 간의 도전성이 향상될 수 있다. 그 결과, 본딩 패드 구조체의 피치는 더욱 좁아질 수 있고, 구동 IC 상에 골드 범프의 밀도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 COG 구조체를 도시하는 도면이다.
도 2는 가압된(pressed) COG 구조체를 도시한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 본딩 패드 구조체의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 COG 구조체를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 패드 구조체를 도시하는 도면이다.
도 6은 "O" 형상을 갖는, 도 4에 도시된 절연층의 개구를 도시한다.
도 7은 "S" 형상을 갖는, 도 4에 도시된 절연층의 개구를 도시한다.
도 8은 "피시-본(fish-bone)" 형상을 갖는, 도 4에 도시된 절연층의 개구를 도시한다.
본 발명의 이러한 목적들 그리고 다른 목적들은 의심할 여지없이 다양한 도면들에 도시되는 바람직한 실시예에 대한 아래의 상세한 설명을 읽은 후에 본 기술분야의 당업자들에게 자명할 것이다.
도 4를 참조한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 COG 구조체(400)를 도시하는 도면이다. 도 4를 참조하면, COG 구조체(400)는 구동 IC(410), ACF(420) 및 유리 기판(430)을 포함하고, 구동 IC(410)는 복수의 본딩 패드 구조체들(412)을 포함하고, ACF(420)는 접착제(422) 및 도전성 입자들(424)로 이루어지고, 본딩 패드 구조체들(412)에 대응하는 복수의 전극들(432)은 유리 기판(430) 상에 배치된다. 구동 IC(410)의 본딩 패드 구조체들은 ACF(420)의 도전성 입자들(424)을 통해 유리 기판(430)의 전극들(432)에 전기적으로 연결되고, 구동 IC(410)는 접착제(422)에 의해 유리 기판(430)에 접착될 수 있다.
도 5를 참조한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 패드 구조체(412)를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본딩 패드 구조체(412)는 접속 패드(502), 접속 패드(502) 상에 형성된 절연층(504), 및 접속 패드(502)와 절연층(504) 상에 형성된 골드 범프(506)를 포함하고, 절연층(504)은 오직 하나의 개구를 가지고, 상기 개구는 적어도 굴곡을 포함한다. 예를 들면, 절연층(504)의 개구들(602, 702, 802)이 "O" 형상, "S" 형상 및 "피시-본" 형상일 수 있다는 것을 각각 도시하는 도 6, 7 및 8을 참조하면, 골드 범프(506)는 절연층(504)과 개구들(602, 702, 801) 상에 직접 형성되어, 골드 범프(506)가 개구들(602, 702, 802)을 통해 접속 패드(502)에 전기적으로 연결되게 한다.
또한, 도 6 내지 8이 "O" 형상, "S" 형상 및 "피시-본" 형상을 도시하지만, 본 발명은 이러한 실시예들로 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 절연층(504)의 상기 개구는 "O" 형상, "S" 형상 및 "피시-본" 형상의 임의의 조합(예컨대, 상기 개구는 "O" 형상과 "피시-본" 형상 모두를 포함함) 또는 이들의 단순한 변형들(예컨대, "U" 형상 또는 역 "S" 형상)일 수 있다. 다시 말하지만, 상기 개구가 적어도 굴곡을 갖는 한, 이러한 대체적인 디자인들은 모두 본 발명의 범위 내에 속해야 한다. 또한, "굴곡(bend)"이 도 6 내지 8에 도시된 바와 같은 직각 굴곡일 필요는 없으며, "굴곡(bend)"은 비-직각 굴곡(non-right angle bending) 또는 커브 굴곡(curve bending)을 포함할 수 있다.
또한, 골드 범프(506)의 물질은 구리, 니켈, 금 또는 이들의 임의의 조합, 또는 주석(Sn)-납(Pb) 합금일 수 있고, 전기도금에 의해 상기 절연층 상에 형성될 수 있다.
절연층(504)의 상기 개구가 도 6 내지 8에 도시된 개구들과 같이 적어도 굴곡을 가지기 때문에, 골드 범프(506)의 낙하 높이(drop height)는 상당히 감소된다. 예시적으로 골드 범프들이 동일한 표면 면적을 갖는 경우, 도 3에 도시된 종래 본딩 패드 구조체의 골드 범프의 낙하 높이가 2㎛이라면, 본 발명의 본딩 패드 구조체의 골드 범프의 낙하 높이는 1㎛ 미만이다. 따라서, 상기 골드 범프의 표면이 평평하며, 구동 IC(410)와 유리 기판(430)이 서로를 향해 가압될 때 충분한 개수의 도전성 입자들(424)이 끼어들고, 그 결과, 본딩 패드 구조체들(412)과 전극들(432) 간의 도전성이 개선된다.
본딩 패드 구조체(412)의 골드 범프의 낙하 높이가 매우 작기 때문에, ACF(420)는 도전성의 손실 없이 더 작은 도전성 입자들(424)을 채용할 수 있다. 따라서, 본딩 패드 구조체(412)의 피치는 더욱 좁아질 수 있고, 구동 IC(410) 상에 골드 범프의 밀도를 증가시킬 수 있다.
또한, 앞에서 제시한 개시사항들은 예시적으로 COG 패키지에 관한 것이었지만, 본 발명의 구동 IC(410)는 COF 패키지에도 적용될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 유리 기판(430)은 복수의 전극들을 갖는 필름으로 대체될 수 있고, 구동 IC(410)와 상기 필름은 ACF 또는 공융 접합(eutectic bonding)에 의해 서로 가압된다.
간략하게 요약하자면, 상기 본딩 패드 구조체의 절연층은 오직 하나의 개구만을 가지고, 상기 개구는 적어도 굴곡을 포함한다. 따라서, 상기 골드 범프의 표면은 평평해지고, 상기 본딩 패드 구조체들과 상기 전극들 간의 도전성이 개선된다.
본 기술분야의 당업자들은 본 발명의 가르침 아래에서 상기 소자의 다양한 변형들 및 변경들, 및 상기 방법의 다양한 변형들 및 변경들이 만들어질 수 있다는 것을 쉽게 알 것이다.

Claims (9)

  1. 집적 회로 상에 배치되는 본딩 패드 구조체로서,
    상기 집적 회로 상에 형성된 접속 패드;
    상기 접속 패드 상에 형성되고, 오직 하나의 개구를 가지는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 형성되고, 상기 절연층의 상기 개구를 통해 상기 접속 패드에 전기적으로 연결되는 골드 범프를 포함하고,
    상기 개구의 형상은 적어도 굴곡(bend)을 포함하며,
    상기 골드 범프의 상부 표면은 상기 굴곡을 제외하고 평평하고, 상기 굴곡을 제외하고 평평한 상기 상부 표면에 의해 상기 골드 범프의 낙하 높이가 감소되어, 상기 집적 회로와 기판 또는 필름이 서로를 향해 가압될 때 다수의 도전성 입자들이 상기 골드 범프와 상기 기판 또는 상기 필름의 전극 사이에 끼어들음으로써, 상기 골드 범프와 상기 전극 간의 도전성이 개선되는 것을 특징으로 하는 본딩 패드 구조체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 개구는 "O" 형상의 개구 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 패드 구조체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 개구는 "S" 형상의 개구 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 패드 구조체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 개구는 "피시-본(fish-bone)" 형상의 개구 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩 패드 구조체.
  5. 집적 회로 및 기판을 포함하는 패키지로서, 상기 패키지는 본딩 구조체들을 포함하고,
    상기 본딩 구조체들 각각은,
    상기 집적 회로 상에 형성된 접속 패드;
    상기 접속 패드 상에 형성되고, 오직 하나의 개구를 가지는 절연층;
    상기 절연층 상에 형성되고, 상기 절연층의 상기 개구를 통해 상기 접속 패드에 전기적으로 연결되는 골드 범프;
    상기 기판 상에 형성된 전극; 및
    상기 골드 범프와 상기 전극 사이의 적어도 하나의 도전성 입자를 포함하고,
    상기 개구의 형상은 적어도 굴곡(bend)을 포함하며,
    상기 굴곡에 의해 상기 골드 범프의 낙하 높이(drop height)가 감소되어, 상기 골드 범프의 표면은 종래의 움폭 파인 골드 범프(conventional dented gold bump)보다 더 평평하고,
    상기 굴곡을 제외하고 평평한 상기 골드 범프의 상기 표면에 의해, 상기 기판과 상기 집적 회로가 서로 가압되는 경우 상기 도전성 입자들이 상기 골드 범프와 상기 전극 사이에 끼어들음으로써, 상기 도전성 입자를 통한 상기 골드 범프와 상기 전극 사이의 도전성이 양호하게 달성되는 것을 특징으로 하는 패키지.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 개구는 "O" 형상의 개구 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 개구는 "S" 형상의 개구 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 개구는 "피시-본(fish-bone)" 형상의 개구 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 본딩 패드 구조체를 포함하는 집적 회로.
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