KR101794353B1 - Semiconductor device and method of forming narrow interconnect sites on substrate with elongated mask openings - Google Patents
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Abstract
반도체 소자는 반도체 다이 표면 위에 형성된 다수 범프를 구비하는 반도체 다이를 갖는다. 다수 전도성 트레이스가 상호접속 사이트를 구비한 상태로 기판 표면 위에 형성된다. 마스킹 층이 기판 표면 위에 형성된다. 상기 마스킹 층은 다수의 평행하고 신장된 개구를 갖는데, 그 개구 각각은 전도성 트레이스 중 적어도 두 개늘 노출시키고, 다수 신장된 개구내에서의 다수 전도성 트레이스의 길이부를 따르는 범프 재료의 유동은 허용하지만 다수 신장된 개구 경계를 통과한 범프 재료의 유동은 방지한다. 전도성 트레이스 중의 하나는 신장된 개구 중의 적어도 두 개 아래를 통과한다. 범프가 상호접속 사이트에 결합되어 범프가 상호접속 사이트의 정상면 및 측면을 커버한다. 봉지재가 반도체 다이 및 기판의 상호접속 사이트 사이에 전착된다. The semiconductor device has a semiconductor die having a plurality of bumps formed on the surface of the semiconductor die. Multiple conductive traces are formed on the substrate surface with interconnect sites. A masking layer is formed on the substrate surface. The masking layer has a plurality of parallel and elongated openings each of which exposes at least two of the conductive traces and allows flow of the bump material along the length of the plurality of conductive traces in the plurality of elongated openings, Thereby preventing the flow of the bump material through the opened aperture boundary. One of the conductive traces passes under at least two of the elongated openings. The bumps are coupled to the interconnect sites such that the bumps cover the top and sides of the interconnect sites. An encapsulant is electrodeposited between the semiconductor die and the interconnection site of the substrate.
Description
본 발명은 반도체 소자, 특히 반도체 소자 및 신장된 마스크 개구를 구비한 협소한 상호접속 사이트를 기판상에 형성하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of forming on a substrate narrow interconnection sites having semiconductor elements, in particular semiconductor elements and elongated mask openings.
반도체 소자는 현대의 전자 제품에서 일반적으로 사용된다. 반도체 소자는 전기 부품의 숫자 및 밀도에서 가변적이다. 개별 반도체 소자는 일반적으로 전기 부품, 즉, 발광 다이오드(LED), 소형 신호 트랜지스터, 래지스터, 캐패시터, 인덕터 및 MOS 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 중의 한 형태를 포함한다. 집적 반도체 소자는 일반적으로 수백 내지 수백만 개의 전기 부품을 포함한다. 집적 반도체 소자의 예로서 마이크로콘트롤러, 마이크로프로세서, 차지드-접속 장치(CCD), 태양 전지 및 디지털 마이크로-미러 장치(DMD)를 포함한다. Semiconductor devices are commonly used in modern electronics. Semiconductor devices are variable in number and density of electrical components. Discrete semiconductor devices generally include one form of electrical components: light emitting diodes (LEDs), small signal transistors, resistors, capacitors, inductors, and MOS field effect transistors (MOSFETs). Integrated semiconductor devices typically include hundreds to millions of electrical components. Examples of the integrated semiconductor device include a microcontroller, a microprocessor, a charge-coupled device (CCD), a solar cell, and a digital micro-mirror device (DMD).
반도체 소자는 신호 처리, 고속 계산, 전자기 신호의 송수신, 전자 장치 제어, 태양광의 전기로의 변환 및 텔레비젼 디스플래이를 위한 비쥬얼 프로젝션 형성등과 같은 넓은 범위의 기능들을 수행한다. 반도체 소자는 엔터테인먼트, 통신, 동력 변환, 네트워크, 컴퓨터 및 소비자 제품의 분야에 사용된다. 반도체 소자는 또한 군사 응용, 항공, 자동차, 산업 제어기 및 사무용 기기에서도 사용된다. Semiconductor devices perform a wide range of functions such as signal processing, high-speed computation, sending and receiving electromagnetic signals, controlling electronic devices, converting sunlight into electric arc furnaces, and forming visual projections for television displays. Semiconductor devices are used in the fields of entertainment, communications, power conversion, networks, computers and consumer products. Semiconductor devices are also used in military applications, aviation, automotive, industrial controllers and office equipment.
반도체 소자는 반도체 재료의 전기적 특성을 이용한다. 반도체 재료의 원자 구조는 전기장 또는 베이스 전류의 인가 또는 도핑 공정을 통해서 그것의 전기 전도성을 배가시킨다. 도핑은 불순물을 반도체 재료에 도입시키어 반도제 소자의 전도성을 배가 또는 제어한다. Semiconductor devices utilize the electrical properties of semiconductor materials. The atomic structure of the semiconductor material doubles its electrical conductivity through the application of an electric field or base current or through a doping process. Doping introduces impurities into the semiconductor material to double or control the conductivity of the semiconductor device.
반도체 소자는 액티브 및 패시브 전기 구조체를 포함한다. 바이폴라 및 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 액티브 구조체는 전류의 흐름을 제어한다. 도핑 그리고 전계 효과 또는 베이스 전류의 레벨을 변화시킴으로써 트랜지스터는 전류 흐름을 촉진 또는 제한하게 된다. 레지스터, 캐패시터 및 인덕터를 포함하는 패시브 구조체는 다양한 전기적 기능들을 수행하는데 필요한 전압과 전류 사이의 상호 관계를 만들어 낸다. 상기 액티브 및 패시브 구조체들은 전기적으로 연결되어 회로를 형성하고 이것이 반도체 소자가 고속의 계산 및 다른 유용한 기능들을 수행할 수 있게 한다. Semiconductor devices include active and passive electrical structures. The active structure, including bipolar and field effect transistors, controls the flow of current. By doping and varying the level of the field effect or base current, the transistor will either promote or limit current flow. Passive structures, including resistors, capacitors, and inductors, create a correlation between voltage and current required to perform various electrical functions. The active and passive structures are electrically connected to form a circuit, which allows the semiconductor device to perform high-speed calculations and other useful functions.
반도체 소자는 일반적으로 두 개의 복합 제조 공정, 즉, 각각이 잠재적으로 수백개 단계들이 관여되는 프론트-엔드(front-end) 공정 및 백-엔드(back-end) 공정을 사용하여 제조된다. 상기 프론트-엔드 제조는 반도체 웨이퍼 표면상에 다수 다이를 형성하는 것을 포함한다. 각 다이는 기본적으로 동일하고 액티브 및 패시브 부품들을 전기적으로 연결하여 형성되는 회로를 포함한다. 상기 백-엔드 제조는 최종 웨이퍼로부터 각 다이를 싱귤래이팅(singulating)하고, 그리고 구조적 지지와 환경적 분리를 제공하기 위해 상기 다이를 패키징하는 것을 포함한다. Semiconductor devices are typically fabricated using two composite manufacturing processes, a front-end process and a back-end process, each potentially involving hundreds of steps. The front-end fabrication includes forming a plurality of dies on a semiconductor wafer surface. Each die is basically the same and includes a circuit formed by electrically connecting active and passive components. The back-end fabrication includes singulating each die from the final wafer and packaging the die to provide structural support and environmental isolation.
반도체 제조의 한 가지 목적은 보다 소형의 반도체 소자를 제조하는 것이다. 보다 소형의 반도체 소자는 보다 적은 전력을 소모하고, 보다 높은 성능을 가지며, 그리고 보다 효율적으로 제조될 수 있다. 또한, 보다 소형의 반도체 소자는 보다 소형의 풋프린트(footprint)를 갖는데 이것은 보다 소형의 최종 제품에 바람직하다. 보다 소형의 다이 크기는 보다 소형의 고밀도 액티브 및 패시브 부품들을 구비한 다이를 초래하는 프론트-엔드 공정의 개선에 의해 달성될 수 있다. 백-엔드 공정은 전기적 상호 접속 및 재료 패키징에서의 개선에 의해 보다 소형 풋프린트를 구비한 반도체 소자 패키지를 초래할 수 있다. One purpose of semiconductor fabrication is to produce smaller semiconductor devices. Smaller semiconductor devices consume less power, have higher performance, and can be manufactured more efficiently. In addition, smaller semiconductor devices have a smaller footprint, which is desirable for smaller final products. Smaller die sizes can be achieved by improving the front-end process resulting in smaller, high density active and passive die. The back-end process can result in a semiconductor device package with a smaller footprint due to improvements in electrical interconnection and material packaging.
통상적인 플립칩 형태 패키지에서, 반도체 다이는 다이의 액티브 사이드가 기판과 접하는 상태로 패키지 기판에 장착된다. 통상적으로, 다이 회로의 기판 회로에의 상호접속은 다이상의 상호접속 패드 어레이에 부착되고 종종 기판상의 캡쳐 패드로 참조되는 상호접속 패드의 대응 보완 어레이에 결합된 범프를 경유하여 이루어진다. In a typical flip chip type package, the semiconductor die is mounted to the package substrate with the active side of the die in contact with the substrate. Typically, interconnecting the die circuitry to the substrate circuit is accomplished via bumps attached to a plurality of interconnecting pad arrays and coupled to a corresponding complementary array of interconnecting pads, often referred to as capture pads on the substrate.
집적 회로상의 전기적 특징의 면적 밀도는 크게 증가되고 있고, 회로 특징의 보다 큰 밀도를 갖는 반도체 다이는 또한 패키지 기판과의 상호접속을 위해 사이트의 보다 큰 밀도를 가질 수 있다. The areal density of electrical features on integrated circuits is greatly increasing, and semiconductor dies with greater density of circuit features may also have a greater density of sites for interconnections with the package substrate.
패키지는 프린티드 회로 또는 마더보드와 같은 하부 회로에 패키지와 하부 회로 사이의 제 2 레벨 상호접속체를 경유하여 연결된다. 상기 제 2 레벨 상호접속체는 플립칩 접속체 보다 큰 피치를 갖고, 기판상의 라우팅은 통상적으로 펼쳐진다. 큰 기술적 진보가 미세 라인 및 공간 구성을 가능하게 한다. 인접한 패드들 사이의 공간은 어레이의 보다 안쪽 캡쳐 패드로부터 이스케이프할 수 있는 것 보다 트레이스의 숫자를 제한한다. 다이 아래 캡쳐 패드 및 패키지 외부 핀 사이의 팬-아웃 라우팅이 패키지 기판내의 멀티플 금속층상에 통상적으로 형성된다. 복잡한 상호접속 어레이에 대해서, 멀티플 층을 갖는 기판이 다이 패드 및 패키지 상의 제 2 레벨 상호접속체 사이의 라우팅을 달성하는데 요구될 수 있다. The package is connected to a lower circuit such as a printed circuit or a motherboard via a second level interconnect between the package and the lower circuit. The second level interconnect has a larger pitch than the flip chip interconnect, and routing on the substrate is typically unfolded. Large technological advances enable fine line and space configurations. The space between adjacent pads limits the number of traces than can escape from the inner capture pads of the array. Fan-out routing between the capture pads under the die and the package outer pins is typically formed on multiple metal layers within the package substrate. For complex interconnect arrays, a substrate with multiple layers may be required to achieve routing between the die pad and the second level interconnects on the package.
멀티플 층 기판은 비싸고, 통상적인 플립칩 구성물에서, 기판 자체로 패키지 비용의 절반 이상을 설명한다. 멀티층 기판의 높은 비용은 주류 제품에서 플립칩 기술의 확산을 제한하는 요소가 되어 왔다. 이스케이프 라우팅 패턴은 전형적으로 추가적인 전기 파라시틱을 도입하는데, 라우팅이 비차폐 배선의 쇼트런(short run)과 신호 전달 패치에서 배선층들 사이에 비아를 포함하기 때문이다. 전기적 파라시틱은 크게 패키지 성능을 제한한다. Multiple layer substrates are expensive, and in a conventional flip chip construction, the substrate itself accounts for more than half of the package cost. The high cost of multi-layer substrates has been a limiting factor in the diffusion of flip chip technology in mainstream products. The escape routing pattern typically introduces additional electrical parasitics because the routing includes vias between the interconnect layers in the short run and signal propagation patches of the unshielded interconnect. Electrical parasitics largely limit package performance.
일부 통상적인 공정들에서, 플립칩 상호접속체는, 반도체 다이상의 범프 또는 볼을 기판 회로상의 대응 상호접속 사이트에 접촉시키고, 솔더 범프 상의 가용성부 또는 솔더 범프자체를 리플로우되도록 가열하여 전기적 접속을 만드는 것에 의해 이루어진다. 그러한 공정에서, 용융된 솔더는 회로의 금속을 따라 상호접속 사이트로부터 유동되어 그 접속 사이트에서 솔더를 고갈시키고, 범프가 리플로우 조건하에서 붕괴성인 경우에, 범프는 인접한 회로, 또는 부근의 범프와 접촉하여 전기적 불량을 초래한다. 이들 문제점들을 피하기 위해서, 솔더는, 기판의 다이 장착면의 패턴화된 금속층 위에 놓이는 절연층으로서 형성되고, 하부 회로상의 상호접속 사이트를 노출시키는 개구를 구비한 솔더 마스크에 의해 콘파인된다. 솔더 마스크를 패턴닝하는데 있어서 공정 한계는 잘 정렬되고 일정하게 크기가 결정된 개구를 신뢰성있게 형성하는 것을 방해하고, 따라서, 솔더 마스크가 사용되는 경우에, 보다 미세한 피치 상호접속에 요구될 수 있는 미세한 회로 특징 치수를 갖는 기판들이 얻어질 수 없다. In some typical processes, the flip chip interconnects contact the corresponding interconnect sites on the substrate circuit with bumps or balls of semiconductors or more, and heat the solder bumps themselves or the solder bumps themselves to reflow, It is done by making. In such a process, the molten solder flows from the interconnect site along the metal of the circuit to deplete the solder at its connection site, and when the bump collapses under reflow conditions, the bump contacts the adjacent circuit, Resulting in an electrical failure. To avoid these problems, the solder is formed as an insulating layer overlying the patterned metal layer of the die mounting surface of the substrate, and is con fi need by a solder mask with openings that expose interconnection sites on the lower circuit. The process limitations in patterning the solder mask prevent reliable formation of well-aligned and uniformly sized openings, and thus, when a solder mask is used, the fine circuitry that may be required for finer pitch interconnections Substrates with feature dimensions can not be obtained.
통상적인 플립칩 상호접속에서의 상호접속 피치는 기판상의 캡쳐 패드 치수에 의해 부분적으로 제한된다. 캡쳐 패드는 접속 회로 소자들보다 전형적으로 매우 넓다. 최근에, 플립칩 기판 회로 디자인들이 공지되었는데, 그 디자인에서 신뢰성 있는 상호접속이 기판상의 협소 회로 소자들상에 이루어지는바, 이곳에 참조된 두 디자인들, 즉, 미합중국 특허 공개 제20060216860호에 기재된 범프-온-협소 패드(BONP) 상호접속체와, 미합중국 특허 공개 제20050110164호에 기재된 범프-온-리드(BOL) 상호접속체가 있다. 통상적인 솔더 마스크가 사용되는 경우에, 솔더 마스크 패턴닝을 위한 공정에서의 한계들은 일부 BONP 또는 BOL 기판 구성에서 조차도 피치 감소를 제한할 수 있다. 노출된 리드의 결합 가능한 표면이 솔더 마스크 잔류물에 의해 오염 또는 커버될 수 있어서, 불완전한 솔더 조인트를 초래한다. 리드의 결합 가능한 표면은 일관되지 않거나, 또는 상호접속 사이트에서 부분적으로 노출되어서, 신뢰할 수 없는 그리고 일관성 없는 트레이스 구조체를 초래한다. The interconnect pitch in conventional flip chip interconnects is partially limited by the capture pad dimensions on the substrate. Capture pads are typically much wider than connection circuit elements. Recently, flip chip substrate circuit designs have been known in which a reliable interconnect is made on the narrow circuit elements on the substrate, and the two designs referred to here, i.e., the bumps described in U.S. Patent Application Publication No. 20060216860 On-lead (BON) interconnect and a bump-on-lead (BOL) interconnect described in U.S. Patent Application Publication No. 20050110164. When conventional solder masks are used, the limitations in the process for patterning solder masks can limit the pitch reduction even in some BONP or BOL substrate configurations. The bondable surface of the exposed leads can be contaminated or covered by the solder mask residue, resulting in an incomplete solder joint. The engageable surfaces of the leads are inconsistent or partially exposed at the interconnect sites, resulting in unreliable and inconsistent trace structures.
통상적인 플립칩 상호접속이 범프를, 기판의 다이 부착면에서의 패턴화된 금속층의 대응하는 상호접속 사이트의 맞물림면상에 조인시키는 용융 공정을 이용하여 이루어진다. 사이트가 캡쳐 패드인 경우에, 그 상호접속은 범프-온-캡쳐 패드(BOC) 상호접속으로 공지되었다. BOC 디자인에서, 비교적 큰 캡쳐 패드가 반도체 다이상의 범프와 맞물리기 위해 요구된다. 일부 플립칩 상호접속에서, 절연 재료 또는 솔더 마스크가 상호접속 공정 동안 솔더 유동을 콘파인하기 위해 요구된다. 솔더 마스크 개구는 캡쳐 패드에서 용융 솔더 콘투어(contour)를 한정, 즉 솔더 마스크 한정, 또는 솔더 콘투어가 마스크 개구에 의해 한정되지 않는, 즉 비-솔더 마스크 한정이라 한다. 후자의 경우에, 솔더 마스크 개구는 캡쳐 패드보다 훨씬 크다. 솔더 마스크 개구를 한정하는 기술이 솔더 마스크 한정 범프 구성에 대해서 넓은 오차 범위를 갖기 때문에, 마스크 개구가 패드의 맞물림면에 위치되도록 보장하기 위해 캡쳐 패드는 커야, 전형적으로 마스크 개구의 디자인 크기 보다 커야 한다. 비-솔더 마스크 한정 범프 구성에 대해서, 솔더 마스크 개구는 캡쳐 패드보다 커야 한다. 캡쳐 패드 폭 또는 직경은 트레이스 폭 보다 2-4배 정도 넓을 수 있다. 캡쳐 패드의 보다 큰 폭은 정상부 기판 층상의 라우팅 공간의 상당한 손실을 초래한다. 특히, 이스케이프 라우팅 피치는 기판 기술이 제공할 수 있는 가장 미세한 트레이스 피치보다 매우 크다. 많은 수의 패드가 짧은 스터브 및 비아 수단에 의해 하부 기판 층들상에, 종종 다이 풋프린트 아래로 라우팅되어야 하고, 이것은 관심대상의 패드로부터 발산하게 된다. Conventional flip chip interconnections are made using a melting process that joins the bumps onto the engagement surfaces of corresponding interconnect sites of the patterned metal layer at the die attach side of the substrate. If the site is a capture pad, the interconnect is known as a bump-on-capture pad (BOC) interconnect. In the BOC design, a relatively large capture pad is required to engage the bumps above the semiconductor. In some flip chip interconnects, an insulating material or solder mask is required to conform the solder flow during the interconnect process. The soldermask opening is defined as defining a molten solder contour in the capture pad, i. E. Solder mask confinement, or solder contour is not defined by the mask opening, i. E. Non-solder mask confinement. In the latter case, the solder mask opening is much larger than the capture pad. The capture pad must be large, typically larger than the design size of the mask opening, to ensure that the mask opening is located at the engagement surface of the pad, because the technique of defining the solder mask opening has a wide tolerance range for the solder mask confined bump configuration . For a non-solder mask confined bump configuration, the solder mask opening must be larger than the capture pad. The capture pad width or diameter may be 2-4 times wider than the trace width. The larger width of the capture pad results in a significant loss of routing space on the top substrate layer. In particular, the escape routing pitch is much larger than the finest trace pitch that the substrate technology can provide. A large number of pads must be routed on the lower substrate layers, often by short stubs and via means, below the die footprint, which diverges from the pad of interest.
도 1-3은 솔더 마스크를 이용하는 통상적인 플립칩 상호접속의 양상들을 도시하고 있다. 도 1은 기판 표면에 평행한 평면에서 본 기판(12)의 도식적인 단면이다. 일부 특징들이 투명한 것처럼 도시되었다. 기판(12)은 다이 부착면의 금속층을 지지하고, 솔더 마스크 아래에 놓이는 회로를 형성하는 절연층을 포함한다. 회로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 솔더 마스크(16)의 개구(18)에 의해 상호접속 사이트(19)에 노출된 리드 또는 트레이스(15)를 포함한다. 통상적인 솔더 마스크는 80-90㎛ 범위의 명목상 마스크 개구 직경을 가질 수 있다. 솔더 마스크 재료는 그러한 피치에서 분해가능하고, 특히, 기판들은, 90㎛ 개구를 갖고 플러스 또는 마이너스 25㎛의 정렬 오차를 갖는 솔더 마스크를 구비한 상태로 비교적 저렴하게 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 표준 디자인 룰에 따라서 제조된 4-금속층 적층물과 같은 적층 기판이 사용된다. 트레이스(15)는 약 90㎛ 피치를 갖고, 협소 패드는 파선(11)으로 표시된 바와 같이, 다이 풋프린트 에지를 횡단하여 약 90㎛의 효과적인 이스케이프 피치를 제공하는 270㎛의 영역 어레이에 위치된다. 1-3 illustrate aspects of a conventional flip chip interconnection using a solder mask. Figure 1 is a schematic cross-section of the
도 3에서, 반도체 다이(34)의 기판(12)상으로의 상호접속은, 기판(12)의 다이 부착면상의 절연층상에 패턴화된 협소 리드 또는 트레이스(15)의 상호접속 사이트(19)상으로 범프(35)를 직접 맞물리게 함으로써 달성된다. 이 예에서, 어떤 패드도 존재하지 않으며, 솔더 마스크(16)는 마스크 개구(18)의 경계내에서 솔더의 유동을 제한하고, 솔더-습윤성 리드를 따르는 상호접속 사이트로부터 떨어진 솔더의 유동을 방지하는 작용을 한다. 솔더 마스크는 또한 조립 공정의 과정에서 리드들 사이에 용융 솔더의 유동을 콘파인(confine)한다. 그러나, 솔더 마스크가 요구되는 플립칩 상호접속의 밀도는 솔더 마스크 패턴닝 공정의 공정 능력에 의해 제한된다. 3, the interconnection of the semiconductor die 34 onto the
반도체 다이(34)의 액티브 사이드 및 기판(12)위의 솔더 마스크(16) 사이의 언더필 재료(37)는 상호접속체를 보호하고 조립체를 기계적으로 안정화시킨다. 언더필(underfill) 재료(37)는 경화성 수지 플러스 필러일 수 있는데, 이것은 실리카 또는 알루미늄 입자와 같은 미세 입자 재료일 수 있다. 수지에서 필러의 일부 뿐 아니라 특수한 수지 및 필러가, 공정 동안 그리고 결과적인 언더필 양자에서 적절한 기계적 그리고 부착적인 특성을 언더필 재료(37)에 제공한다. 언더필 재료(37)는, 다이 및 다이 에지 부근의 기판 사이의 협소 패드에 액체 형태의 언더필 재료를 인가함으로써 기판(12)상의 상호접속 사이트(19) 및 반도체 다이(34)상의 범프(35) 사이에 상호접속이 이루어진 후에 성형된다. 언더필 재료(37)는 모세관 작용에 의해 공간내료 유동이 허용되는데, 이것은 모세관 언더필로 참조된다. 또한, 언더필 재료(37)는, 다량의 언더필 재료를 반도체 다이(34)의 액티브 사이드 또는 기판(12)위의 솔더 마스크(16)에 인가하고, 이어서 다이를 기판을 향해 이동시키어 범프(35)를 상호접속 사이트(19)에 대해 가압함으로써 전착되는데, 이것은 비-유동 언더필로 참조된다. The
도 4 및 도 5는 솔더 마스크 사용이 없는 통상적인 플립칩 상호접속의 양상을 도시하고 있다. 도 4는 도 5에서 선(4-4')을 따르는, 기판 표면에 평행한 평면에서 본 패키지 조립체의 도식적인 부분 단면이다. 일부 특징들이 투명한 것처럼 도시되었다. 도 5는 도 4에서 선(5-5')을 따르는, 패키지 기판 표면의 평면에 수직인 평면에서 본 도 4에서의 패키지의 부분 단면이다. Figures 4 and 5 illustrate aspects of conventional flip chip interconnection without the use of solder masks. Figure 4 is a schematic, partial cross-sectional view of the package assembly viewed in a plane parallel to the substrate surface, along line 4-4 'in Figure 5; Some features were shown as transparent. Fig. 5 is a partial cross-section of the package in Fig. 4 viewed in a plane perpendicular to the plane of the package substrate surface along line 5-5 'in Fig.
도 4는 다이 부착 패드들이 다이 주변 근처 평행한 열 어레이에 위치된 반도체 다이에 대해 배열된 기판(42)의 이스케이프 라우팅 패턴을 도시하고 있다. 패턴화된 트레이스 또는 리드(43)가 반도체 다이상의 범프(45) 배열에 보완적인 패턴에 따라서 라우트된다. BOL 상호접속이, 파선(41)으로 도시된 바와 같이, 범프(45)를 다이 풋프린트 에지 근처 보완 어레이의 기판(42)상의 협소 리드 또는 트레이스(43)의 각 상호접속 사이트(40)상에 직접 맞물리게 함으로써 달성된다. 리드(43)는 기판(42) 절연층의 다이 부착면상의 금속층을 패턴닝함으로써 형성된다. 반도체 다이(46)의 전기적 상호접속은, 도 5에 도시된 바와 같이, 다이 액티브 사이드의 상호접속 패드상에 형성된 범프(45)를 상호접속 사이트(40)상에 조인시킴으로써 이루어진다. 이스케이프 트레이스(43)의 일부는 범프들(45)사이를 통과하고 다이 풋프린트 내부를 향하는 열(row)에서 기판(42)을 횡단하여 라우트된다. 4 shows an escape routing pattern of a
솔더 마스크가 없는 상태에서, 용융 범프 재료가 상호접속 사이트상에 솔더를 구비한 비-붕괴성 범프에 의해 콘파인된다. 또한, 봉지화 수지 부착재가 상호접속 공정의 용융 페이스 동안 솔더 유동을 콘파인하기 위해 비-유동 언더필 공정에 사용된다. 비-유동 언더필 재료는 반도체 다이(46) 및 기판(42)이 함께 모아지기 전에 인가된다. 비-유동 언더필 재료는, 범프(45)의 상호접속 사이트(40)로의 어프로치와, 다이 및 기판의 대향면들에 의해 변위된다. 비-유동 언더필 재료에 대한 부착재는 1-2 초의 시간 동안 겔 온도에서 충분히 겔화되는 패스트-겔링 부착재, 또는 다른 재료일 수 있다.In the absence of a solder mask, a molten bump material is con fi need by a non-collapsible bump with solder on the interconnect site. In addition, the encapsulated resin adhesive is used in a non-flow underfill process to condense the solder flow during the melting phase of the interconnection process. The non-flow underfill material is applied before the semiconductor die 46 and the
도 1은 패키지 기판 표면의 평면에 평행한, 솔더 마스크를 구비한 통상적인 플립칩 패키지 기판을 도시한 도면.
도 2는 패키지 기판 표면의 평면에 수직인, 솔더 마스크를 구비한 통상적인 플립칩 패키지 기판을 도시한 도면.
도 3은 기판상에 상호접속된 반도체 다이를 구비한 통상적인 플립칩 조립체를 도시한 도면.
도 4는 솔더 마스크 없는 상태에서 기판상의 반도체 다이의 플립칩 상호접속을 도시한 도면.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 솔더 마스크 없는 상태에서 기판에 장착된 반도체 다이를 도시한 도면.
도 6은 그것의 표면에 장착된 상이한 형태의 패키지를 구비한 PCB를 도시한 도면.
도 7a-7c는 PCB에 장착된 대표적인 반도체 패키지의 다른 상세 사항을 도시한 도면.
도 8은 패키지 기판 표면의 평면에 평행한 신장된 개구를 갖는 솔더 마스크를 구비한 플립칩 패키지 기판을 도시한 도면.
도 9는 패키지 기판 표면의 평면에 수직인 신장된 개구를 구비한 솔더 마스크를 사용하는 도 8의 플립칩 상호접속을 도시한 도면.
도 10은 도 8 및 도 9에서와 같은, 기판상에 상호접속된 반도체 다이를 구비한 플립칩 조립체를 도시한 도면.
도 11a-11h는 기판상의 전도성 트레이스에의 결합을 위한 반도체 다이 위에 형성된 다양한 상호접속 구조체를 도시한 도면.
도 12a--12g는 전도성 트레이스에 결합된 반도체 다이 및 상호접속 구조체를 도시한 도면.
도 13a-13d는 전도성 트레이스에 결합된 웨지-모양 상호접속 구조체를 구비한 반도체 다이를 도시한 도면.
도 14a-14d는 전도성 트레이스에 결합된 반도체 다이 및 상호접속 구조체의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 15a-15c는 전도성 트레이스에 결합된 계단형 범프 및 스터드 범프 상호접속 구조체를 도시한 도면.
도 16a-16b는 전도 비아를 구비한 전도성 트레이스를 도시한 도면.
도 17a-17c는 반도체 다이 및 기판 사이의 몰드 언더필을 도시한 도면.
도 18은 반도체 다이 및 기판 사이의 다른 몰드 언더필을 도시한 도면.
도 19는 몰드 언더필 후의 반도체 다이 및 기판을 도시한 도면.
도 20a-20g는 개방 솔더 레지스트레이션을 구비한 전도성 트레이스의 다양한 배열을 도시한 도면.
도 21a-21b는 전도성 트레이스들 사이에 패치를 구비한 개방 솔더 레지스트레이션을 도시한 도면.
도 22는 몰드 언더필 동안 봉지재를 제한하기 위한 마스킹 층 댐을 구비한 POP를 도시한 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a conventional flip chip package substrate with a solder mask parallel to the plane of the package substrate surface.
Figure 2 shows a typical flip chip package substrate with a solder mask, perpendicular to the plane of the package substrate surface.
Figure 3 shows a conventional flip chip assembly with a semiconductor die interconnected on a substrate.
4 illustrates flip chip interconnections of a semiconductor die on a substrate in the absence of a solder mask;
Figure 5 illustrates a semiconductor die mounted to a substrate in the absence of a solder mask as shown in Figure 4;
Figure 6 shows a PCB with different types of packages mounted on its surface;
Figures 7a-7c show other details of a representative semiconductor package mounted on a PCB.
8 shows a flip chip package substrate with a solder mask having an elongated opening parallel to the plane of the package substrate surface.
Figure 9 shows the flip chip interconnect of Figure 8 using a solder mask with an elongated opening perpendicular to the plane of the package substrate surface;
10 illustrates a flip chip assembly with semiconductor die interconnected on a substrate, such as in FIGS. 8 and 9. FIG.
11A-11H illustrate various interconnect structures formed over a semiconductor die for coupling to conductive traces on a substrate.
Figures 12A-12G illustrate a semiconductor die and interconnect structure coupled to a conductive trace.
Figures 13A-13D illustrate a semiconductor die with a wedge-shaped interconnect structure coupled to a conductive trace.
Figures 14A-14D illustrate another embodiment of a semiconductor die and interconnect structure coupled to a conductive trace.
Figures 15A-15C illustrate a stepped bump and stud bump interconnect structure coupled to a conductive trace.
16A-16B illustrate a conductive trace with conductive vias.
17A-17C illustrate mold underfills between a semiconductor die and a substrate.
Figure 18 illustrates another mold underfill between a semiconductor die and a substrate.
19 illustrates a semiconductor die and a substrate after mold underfill.
20A-20G illustrate various arrangements of conductive traces with open solder registration;
Figures 21A-21B illustrate an open solder registration with patches between conductive traces.
Figure 22 illustrates a POP with a masking layer dam to limit the encapsulant during mold underfill.
보다 높은 라우팅 밀도를 위해 트레이스 라인의 이스케이프 피치를 최소화할 필요성이 존재한다. 따라서, 하나의 실시예에서, 본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것인데, 그 방법은 반도체 다이의 표면 위에 형성된 다수의 범프를 갖는 반도체 다이를 제공하는 단계; 기판을 제공하는 단계; 상기 전도성 트레이스들 중의 적어도 두 개를 노출시킨 다수의 평행하고 신장된 개구들를 포함하고, 다수의 신장된 상기 개구들 내에서 다수의 전도성 트레이스들의 길이부를 따라 범프 재료의 유동을 허용하지만, 다수의 신장된 상기 개구들의 경계를 통과한 범프 재료의 유동을 방지하는 마스킹 층을 상기 기판의 표면 위에 형성하는 단계; 상기 범프가 상기 상호접속 사이트의 정상면 및 측면을 커버하도록 상기 범프를 상기 상호접속 사이트에 결합시키는 단계; 및 봉지재를 상기 반도체 다이 및 기판 사이의 범프 주위에 전착시키는 단계;를 포함한다.There is a need to minimize the escape pitch of the trace lines for higher routing density. Thus, in one embodiment, the present invention is directed to a method of manufacturing a semiconductor device comprising: providing a semiconductor die having a plurality of bumps formed on a surface of the semiconductor die; Providing a substrate; A plurality of elongated apertures exposing at least two of the conductive traces and allowing flow of the bump material along a length of the plurality of conductive traces within the plurality of elongated apertures, Forming a masking layer on the surface of the substrate to prevent flow of bump material through the openings of the openings; Coupling the bump to the interconnect site such that the bump covers a top surface and a side surface of the interconnect site; And depositing an encapsulant around the bumps between the semiconductor die and the substrate.
다른 하나의 실시예에서, 본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것인데, 그 방법은, 반도체 다이를 제공하는 단계; 기판을 제공하는 단계; 상호접속 사이트를 구비한 다수의 전도성 트레이스를 상기 기판의 표면 위에 형성하는 단계; 상기 전도성 트레이스들 중의 적어도 두 개를 노출시킨 다수의 신장된 상기 개구들을 포함하는 마스킹 층을 상기 기판의 표면 위에 형성하는 단계; 상기 반도체 다이 및 기판의 상호접속 사이트의 사이에 다수의 상호접속 구조체를 형성하는 단계; 및 봉지재를 상기 반도체 다이 및 기판 사이에 전착시키는 단계를 포함한다.In another embodiment, the present invention is directed to a method of manufacturing a semiconductor device, the method comprising: providing a semiconductor die; Providing a substrate; Forming a plurality of conductive traces having interconnect sites on the surface of the substrate; Forming a masking layer over the surface of the substrate, the masking layer including a plurality of elongated apertures exposing at least two of the conductive traces; Forming a plurality of interconnect structures between interconnecting sites of the semiconductor die and the substrate; And electrodepositing an encapsulant between the semiconductor die and the substrate.
다른 하나의 실시예에서, 본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것인데, 그 방법은 반도체 다이를 제공하는 단계; 기판을 제공하는 단계; 상호접속 사이트를 구비한 다수의 전도성 트레이스들을 상기 기판의 표면 위에 형성하는 단계; 상기 전도성 트레이스들 중 적어도 두 개를 노출시킨 다수의 신장된 개구들을 포함하는 마스킹 층을 상기 기판의 표면 위에 형성하는 단계; 및 상호접속 구조체가 상기 상호접속 사이트의 정상면 및 측면을 커버하도록 다수의 상기 상호접속 구조체를 상기 반도체 다이 및 기판의 상호접속 사이트의 사이에 형성하는 단계를 포함한다.In another embodiment, the present invention is directed to a method of manufacturing a semiconductor device, the method comprising: providing a semiconductor die; Providing a substrate; Forming a plurality of conductive traces having interconnect sites on a surface of the substrate; Forming a masking layer over the surface of the substrate, the masking layer including a plurality of elongated openings exposing at least two of the conductive traces; And forming a plurality of the interconnecting structures between the interconnecting sites of the semiconductor die and the substrate such that the interconnecting structures cover the top and sides of the interconnecting sites.
다른 하나의 실시예에서, 본 발명은 반도체 다이; 상호접속 사이트를 구비하고, 기판의 표면 위에 형성된 다수의 전도성 트레이스들를 갖는 기판; 상기 전도성 트레이스들 중 적어도 두 개를 노출시킨 다수의 신장된 개구들을 포함하고, 상기 기판의 표면 위에 형성된 마스킹 층; 상기 반도체 다이 및 기판의 상호접속 사이트의 사이에 형성된 다수의 상호접속 구조체; 및 상기 반도체 다이 및 기판의 사이에 전착된 봉지재를 포함하는 반도체 소자를 제공한다.In another embodiment, the present invention provides a semiconductor die comprising: a semiconductor die; A substrate having interconnect sites and having a plurality of conductive traces formed on the surface of the substrate; A masking layer formed over the surface of the substrate, the masking layer including a plurality of elongated openings exposing at least two of the conductive traces; A plurality of interconnect structures formed between the interconnecting sites of the semiconductor die and the substrate; And an encapsulating material electrodeposited between the semiconductor die and the substrate.
본 발명은 비슷한 참조 번호가 동일 또는 유사한 요소를 나타내는 도면을 참조하여 다음 설명의 하나 이상의 실시예에서 기술된다. 비록 본 발명이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 최선의 모드 관점에서 기술되지만, 당업자는 그것이 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 정신 및 범위와 다음의 상세한 설명 및 도면에 의해 지지되는 균등범위에 포함될 수 있는 치환, 변형 및 균등물을 커버하려는 의도라는 것을 이해할 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in more detail in one or more embodiments of the following description with reference to the drawings in which like reference numerals refer to the same or similar elements. Although the present invention is described in terms of the best modes for attaining the objects of the invention, those skilled in the art will recognize that the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims and the equivalents Variations and equivalents that may be included within the scope of the appended claims.
반도체 소자는 일반적으로 두 개 복합 제조 공정, 즉, 프론트-엔드 제조 및 백-엔드 제조를 사용하여 제조된다. 프론트-엔드 제조는 반도체 웨이퍼 표면상에 다수 다이를 형성시키는 것을 포함한다. 웨이퍼 상의 각 다이는 액티브 및 패시브 전기 부품들을 포함하는데, 그것들은 전기적으로 연결되어 기능적인 전기 회로를 형성한다. 트랜지스터 및 다이오드와 같은 액티브 전기 부품은 전류 흐름을 제어할 수 있는 능력을 갖는다. 캐패시터, 인덕터, 레지스터 및 트랜스포머와 같은 패시브 전기 부품은 전기 회로 기능을 수행하는데 필요한 전압 및 전류 사이의 관계를 형성한다. Semiconductor devices are generally fabricated using two complex manufacturing processes: front-end manufacturing and back-end manufacturing. Front-end fabrication includes forming a plurality of dies on a semiconductor wafer surface. Each die on the wafer includes active and passive electrical components, which are electrically connected to form a functional electrical circuit. Active electronic components such as transistors and diodes have the ability to control current flow. Passive electrical components such as capacitors, inductors, resistors and transformers form the relationship between voltage and current required to perform electrical circuit functions.
액티브 및 패시브 부품들은 도핑, 전착, 포토리소그래피, 에칭 및 평탄화를 포함하는 일련의 공정 단계에 의해 반도체 웨이퍼 표면상에 형성된다. 도핑은 이온 주입 또는 열 확산과 같은 기술에 의해 반도체 재료안에 불순물을 도입시킨다. 도핑 공정은 액티브 소자에서 반도체 재료의 전기 전도성을 변형시키고, 반도체 재료를 절연체 또는 도체로 변형시키거나, 또는 전기장 또는 베이스 전류에 반응하여 반도체 재료 전도성을 극적으로 변화시킨다. 트랜지스터는, 전기장 또는 베이스 전류의 인가에 따라서 트랜지스터가 전류 흐름을 촉진 또는 제한할 수 있도록 하는데 필요한 것으로 배열된 도핑의 다양한 정도 및 형태의 영역들을 포함한다. The active and passive components are formed on a semiconductor wafer surface by a series of process steps including doping, electrodeposition, photolithography, etching, and planarization. Doping introduces impurities into the semiconductor material by techniques such as ion implantation or thermal diffusion. The doping process transforms the electrical conductivity of the semiconductor material in the active device, transforms the semiconductor material into an insulator or conductor, or dramatically changes the conductivity of the semiconductor material in response to an electric field or a base current. The transistor includes regions of varying degrees and types of doping arranged to be necessary for the transistor to facilitate or limit current flow in response to application of an electric field or base current.
액티브 및 패시브 부품들은 상이한 전기적 특성들을 갖는 재료층들에 의해 형성된다. 상기 층들은 전착되는 재료의 형태에 의해 부분적으로 결정된 다양한 전착 기술에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 박막 전착은 화학적 증착(CVD), 물리적 증착(PVD), 전해 도금 및 무전해 도금 공정을 포함한다. 각 층은 일반적으로 패턴화되어 액티브 부품, 패시브 부품 및 그들 사이의 전기적 접속부의 부분들을 형성한다. The active and passive components are formed by layers of material having different electrical properties. The layers can be formed by various electrodeposition techniques, which are determined in part by the type of electrodeposited material. For example, thin film electrodeposition includes chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), electroplating, and electroless plating processes. Each layer is generally patterned to form active parts, passive parts and portions of the electrical connection therebetween.
상기 층들은, 패턴화되는 층위에 광 민감 재료, 즉, 포토레지스트를 전착시키는 것을 포함하는 포토리소그래피를 이용하여 패턴화된다. 하나의 패턴이 빛을 이용하여 포토마스크로부터 포토레지스트로 이동한다. 빛을 접한 포토레지스트 패턴의 부분은 용매를 이용하여 제거되고, 패턴화되는 하부층이 노출된다. 포토레지스트의 나머지 부분은 제거되어 뒤에 패턴화된 층을 남겨둔다. 또한, 재료의 일부 형태는, 무전해 및 전해 도금과 같은 기술을 이용하는 앞선 전착/에칭 공정에 의해 형성된 영역 또는 보이드안으로 재료를 직접 전착시키는 것에 의해 패턴화된다. The layers are patterned using photolithography, which involves electrodepositing a photosensitive material, i. E., Photoresist, over the patterned layer. One pattern moves from the photomask to the photoresist using light. The portions of the photoresist pattern that are exposed to light are removed using a solvent, and the lower layer to be patterned is exposed. The remainder of the photoresist is removed leaving behind the patterned layer. In addition, some forms of the material are patterned by direct electrodeposition of the material into regions or voids formed by prior electrodeposition / etching processes that utilize techniques such as electroless and electrolytic plating.
이미 존재하는 패턴상에 재료의 박막 필름을 전착시키는 것은 하부 패턴을 악화 시키고 비-균일 플랫면을 형성시킬 수 있다. 균일 플랫면이 보다 소형의 밀한 패킹된 액티브 및 패시브 부품들을 만들기 위해서 요구된다. 평탄화는 웨이퍼 표면에서 재료를 제거하고 균일한 플랫면을 생성하는데 사용될 수 있다. 평탄화는 폴리싱 패드로 웨이퍼 표면을 폴리싱하는 공정을 포함한다. 폴리싱 동안에 마모재 및 부식 화학재가 웨이퍼 표면에 첨가된다. 화학재의 마모 및 부식 작용의 조합된 기계적 작용은 어떤 불규칙한 형태도 제거하여 균일한 플랫면을 만든다. Electrodeposition of a thin film of material onto an existing pattern can degrade the underlying pattern and form a non-uniform flat surface. A uniform flat surface is required to make smaller packed active and passive components. Planarization can be used to remove material from the wafer surface and create a uniform flat surface. The planarization includes a step of polishing the wafer surface with a polishing pad. During polishing, wear and corrosion chemicals are added to the wafer surface. The combined mechanical action of chemical abrasion and erosion removes any irregular shapes to create a uniform flat surface.
백-엔드 제조는 최종 웨이퍼를 개별 다이로 컷팅 및 싱귤래이팅한 후에 구조적 지지 및 환경적 분리를 위해 상기 다이를 패키징하는 것을 말한다. 다이를 싱귤래이트하기 위해서 웨이퍼는 쏘우 스트리트(saw street) 또는 스크라이브(scribe)로 불리는 웨이퍼의 비-기능 영역을 따라서 줄이 그어지고 부수어진다. 웨이퍼는 레이저 컷팅 공구 또는 톱날을 이용하여 싱귤래이트된다. 싱귤래이션 후에 각각의 다이들은 다른 시스템 부품들과의 상호접속을 위한 핀 또는 접촉 패드를 포함하는 패키지 기판에 장착된다. 반도체 다이위에 형성된 접촉 패드가 이어서 패키지내의 접촉 패드에 접속된다. 전기적 접속은 솔더 범프, 스터드 범프, 전도 페이스트 또는 와이어본드로 이루어질 수 있다. 봉지재 또는 다른 몰딩 재료가 패키지 위에 전착되어 물리적 지지 및 전기적 분리를 제공한다. 최종 패키지는 이어서 전기 시스템 안에 삽입되고, 반도체 소자의 기능이 다른 시스템 부품에 이용가능하게 발휘된다.Back-end fabrication refers to packaging the die for structural support and environmental isolation after cutting and singulating the final wafer into individual die. To singulate the die, the wafer is stripped and crushed along the non-functional area of the wafer, referred to as the saw street or scribe. The wafer is singulated using a laser cutting tool or saw blade. After singulation, each die is mounted on a package substrate comprising pins or contact pads for interconnection with other system components. The contact pads formed on the semiconductor die are then connected to the contact pads in the package. Electrical connections may be made of solder bumps, stud bumps, conductive paste or wire bonds. An encapsulant or other molding material is deposited over the package to provide physical support and electrical isolation. The final package is then inserted into the electrical system and the function of the semiconductor device is exerted to other system components.
도 6은 그것의 표면상에 장착된 다수 반도체 패키지를 구비한 칩 캐리어 기판 또는 프린트 회로 보드(PCB)(52)를 갖는 전자 소자(50)를 도시하고 있다. 전자 소자(50)는 적용에 따라서 한 형태의 반도체 패키지 또는 멀티플 형태의 반도체 패키지를 가질 수 있다. 반도체 패키지의 상이한 형태들이 도시 목적으로 도 6에 도시되었다. Figure 6 shows an
전자 소자(50)는 하나 이상의 전기적 기능을 수행하기 위해 반도체 패키지를 사용하는 독립형 시스템일 수 있다. 또한, 전자 소자(50)는 보다 큰 시스템의 하부 부품일 수 있다. 예를 들면, 전자 소자(50)는 핸드폰, 개인용 디지털 어시스턴트(PDA), 디지털 비디오 카메라(DVC) 또는 다른 전자 통신 장치의 부분일 수 있다. 또한 전자 소자(50)는 컴퓨터에 삽입될 수 있는 그래픽 카드, 네트워크 인터페이스 카드 또는 다른 신호 처리 카드일 수 있다. 반도체 패키지는 마이크로프로세서, 메모리, 특정 용도 직접 회로(ASIC), 로직 회로, 아날로그 회로, RF회로, 개별 장치 또는 다른 반도체 다이 또는 전기 부품을 포함할 수 있다. 이들 제품들이 시장에 의해 수용되기 위해서는 소형화 및 중량 감소가 필수적이다. 반도체 소자들 사이의 거리는 보다 높은 집적을 위해 감소 되어야 한다. The
도 6에서, PCB(52)는 PCB상에 장착된 반도체 패키지의 구조적 지지 및 전기적 상호접속을 위한 일반적인 기판을 제공한다. 전도 신호 트레이스(54)가 증발, 전해 도금, 무전해 도금, 스크린 프린팅 또는 다른 적절한 금속 전착 공정을 이용하여 PCB(52) 표면 위에 또는 PCB층들 내에 형성된다. 신호 트레이스(54)는 각각의 반도체 패키지, 장착된 부품들 그리고 다른 외부 시스템 부품들 사이에 전기적 통신을 제공한다. 트레이스(54)는 또한 반도체 패키지 각각에 전력 및 접지 접속을 제공한다. In Figure 6, the
일부 실시예에서, 반도체 소자는 두 패키징 레벨을 갖는다. 제 1 레벨 패키징은 반도체 다이를 중간 캐리어에 기계적으로 그리고 전기적으로 부착시키는 기술이다. 제 2 레벨 패키징은 중간 캐리어를 PCB에 기계적으로 그리고 전기적으로 부착시키는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 반도체 소자는 다이가 기계적으로 그리고 전기적으로 PCB에 직접 장착되는 제 1레벨 패키징만을 가질 수 있다. In some embodiments, the semiconductor device has two packaging levels. First level packaging is a technique for mechanically and electrically attaching a semiconductor die to an intermediate carrier. Second level packaging involves mechanically and electrically attaching the intermediate carrier to the PCB. In another embodiment, the semiconductor device may only have a first level packaging in which the die is mechanically and electrically mounted directly to the PCB.
도시의 목적으로, 와이어 본드 패키지(56) 및 플립 칩(58)을 포함하는 제 1레벨 패키징의 여러 형태들이 PCB(52)상에 도시되었다. 추가적으로, 볼 그리드 어레이(BGA)(60), 범프 칩 캐리어(BCC)(62), 듀얼 인-라인 패키지(DIP)(64), 랜드 그리드 어레이(LGA)(66), 멀티-칩 모듈(MCM)(68), 쿼드(quad) 플랫 넌-리디드 패키지(QFN)(70) 및 쿼드 플랫 패키지(72)를 포함하는 제 2레벨 패키징의 여러 형태가 PCB(52)상에 장착된 것으로 도시되었다. 시스템 요건에 따라서, 다른 전자 부품뿐 아니라 제 1 및 제 2 레벨 패키징 형태의 어떤 조합으로 구성된 반도체 패키지의 어떤 조합이라도 PCB(52)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 소자(50)는 싱글 부착 반도체 패키지를 포함하지만, 다른 실시예는 멀티플 상호접속 패키지를 요구한다. 싱글 기판 위에 하나 이상의 반도체 패키지를 조합시킴으로써, 제조자는 전자 소자 및 시스템안에 기-제조된 부품들을 합체시킬 수 있다. 반도체 패키지는 복잡한 기능성을 갖기 때문에, 전자 소자는 보다 싼 부품과 간소화된 제조 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 결과적인 소자들은 고장이 적으며 제조하는데 저렴하여 소비자에게 낮은 비용을 초래한다. For purposes of illustration, various forms of first level packaging, including a
도 7a-7c는 예시적인 반도체 패키지를 도시하고 있다. 도 7a는 PCB(52)상에 장착된 DIP(64)의 다른 상세 사항을 도시하고 있다. 반도체 다이(74)는 그 안에 형성된 액티브 소자, 패시브 소자, 전도층 및 절연층으로서 구현된 아날로그 또는 디지털 회로를 포함하는 액티브 영역을 포함하고, 다이의 전기적 디자인에 따라서 전기적으로 상호 접속된다. 예를 들면, 상기 회로는 반도체 다이(74)내에 형성된 하나 이상의 트랜지스터, 다이오드, 인덕터, 캐패시터, 레지스터 및 다른 회로 부재들을 포함한다. 접촉 패드(76)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 주석(Sn), 니켈(Ni), 금(Au) 또는 은(Ag)과 같은 전도 재료로 구성된 하나 이상의 층이고, 반도체 다이(74)내에 형성된 회로 부재와 전기적으로 접속된다. DIP(64)의 조립 동안에, 반도체 다이(74)는 금-은 공정층 또는 열 에폭시 또는 에폭시 수지와 같은 부착 재료를 이용하여 중간 캐리어(78)에 부착된다. 패키지 몸체는 폴리머 또는 세라믹과 같은 절연 패키징 재료를 포함한다. 컨덕터 리드(80)와 본드 와이어(82)는 반도체 다이(74) 및 PCB(52) 사이에 전기적 접속을 제공한다. 습분과 입자들의 패키지로의 침투를 방지하고 반도체 다이(74) 또는 본드 와이어(82)의 오염을 방지하는 것에 의한 환경적 보호를 위해서 패키지 위에 봉지재(84)가 전착된다. Figures 7A-7C illustrate an exemplary semiconductor package. FIG. 7A shows other details of the
도 7b는 PCB(52)상에 장착된 BCC(62)의 다른 상세 사항을 도시하고 있다. 반도체 다이(88)는 언더필 또는 에폭시-수지 부착 재료(92)를 이용하여 캐리어(90) 위에 장착된다. 본드 와이어(94)는 접촉 패드(96,98) 사이에 제 1 레벨 패키징 상호접속을 제공한다. 몰딩 화합물 또는 봉지재(100)가 소자의 물리적 지지 및 전기적 분리를 제공하기 위해서 반도체 다이(88) 및 본드 와이어(94) 위에 전착된다. 접촉 패드(102)가 전해 도금 또는 무전해 도금과 같은 적절한 금속 전착 공정을 이용하여 산화 방지를 위해 PCB(52) 표면 위에 형성된다. 접촉 패드(102)는 PCB(52)의 하나 이상의 전도 신호 트레이스(54)에 전기적으로 접속된다. 범프(104)가 BCC(62)의 접촉 패드(98)와 PCB(52)의 접촉 패드(102) 사이에 형성된다. FIG. 7B shows another detail of the BCC 62 mounted on the
도 7c에서, 반도체 다이(58)는 플립 칩 형태 제 1 레벨 패키징을 구비한 상태로 중간 캐리어(106)에 하향으로 접하여 장착된다. 반도체 다이(58)의 액티브 영역(108)은 다이의 전기적 디자인에 따라서 형성된 액티브 소자, 패시브 소자, 전도층 및 절연층으로서 구현된 아날로그 및 디지털 회로를 포함한다. 예를 들면, 상기 회로는 액티브 영역(108)내에 하나 이상의 트랜지스터, 다이오드, 인덕터, 캐패시터, 래지스터 및 다른 회로 부재들을 포함할 수 있다. 반도체 다이(58)는 범프(110)를 통해서 캐리어(06)에 전기적으로 그리고 기계적으로 접속된다. 7C, the semiconductor die 58 is mounted tangentially downwardly to the
BGA(60)가 범프(112)를 이용하여 BGA 형태 제 2 레벨 패키징을 구비한 상태로 PCB(52)에 전기적으로 그리고 기계적으로 접속된다. 반도체 다이(58)는 범프(110), 신호 라인(114) 및 범프(112)를 통해서 PCB(52)의 전도 신호 트레이스(54)에 전기적으로 접속된다. 몰딩 화합물 또는 봉지재(116)가 소자의 물리적 지지 및 전기적 분리를 제공하기 위해서 반도체 다이(58) 및 캐리어(106) 위에 전착된다. 플립 칩반도체 소자는 신호 전파 거리 감축, 보다 낮은 캐패시턴스 제공 및 전반적인 회로 성능을 개선시키기 위해서 반도체 다이(58)상의 액티브 소자로부터 PCB(52)상의 전도 트랙까지 짧은 전기 전도 경로를 제공한다. 다른 하나의 실시예에서, 반도체 다이(58)는 중간 캐리어(106) 없이 플립 칩 형태 제 1 레벨 패키징을 이용하여 PCB(52)에 기계적 및 전기적으로 직접 접속될 수 있다. The
플립칩 형태 반도체 다이에서, 상호접속은 상호접속 범프를, 통상적인 캡쳐 패드 대신에 협소 상호접속 패드 또는 협소 패드상에 직접 연결함으로써 달성된다. 플립칩 패키지 기판은, 절연 기판층의 다이 부착 사이드상의 패턴화된 금속층과, 상호접속 사이트를 포함하는 금속층과, 그리고 다수 상호접속 사이트 및 트레이스에 결쳐진 개구를 갖는 마스킹층을 포함하는 기판을 갖는다. 상기 개구는 그것의 긴 치수가 멀티플 상호접속 사이트들, 트레이스들 및 다른 회로 소자들에 걸쳐지도록 방향이 정해지는 일반적으로 신장된 모양을 갖는다. 신장된 개구의 보다 짧은 치수는 상호접속 사이트의 길이 노출을 제한한다. 따라서, 상호접속 공정의 리플로우 단계 동안에 용융되는 가용성 재료의 유동은 마스크 개구 폭에 의해 상호접속 사이트의 길이를 따라서 제한된다. 용융된 범프 재료의 유동이 그렇게 제한되는 상호접속 사이트의 수는, 마스크 개구의 길이와 개구에 의해 걸쳐지는 상호접속 사이트의 수에 의해 결정된다. 마스킹 층은 상호접속의 재용융 스테이지 동안에 범프 재료의 콘파인먼트(confinement)를 허용하지만, 마스크 패턴닝에 대해서는 보통의 디자인 룰내에서만 그러하다. In a flip chip type semiconductor die, the interconnection is achieved by connecting the interconnect bumps directly onto narrow interconnection pads or narrow pads instead of conventional capture pads. The flip chip package substrate has a substrate comprising a patterned metal layer on the die attach side of the insulating substrate layer, a metal layer comprising interconnect sites, and a masking layer having openings to the plurality of interconnect sites and traces . The opening has a generally elongated shape that is oriented such that its long dimension spans multiple interconnect sites, traces, and other circuit elements. The shorter dimensions of the elongated openings limit the length exposure of the interconnect sites. Thus, the flow of soluble material that melts during the reflow phase of the interconnect process is limited along the length of the interconnect sites by the mask opening width. The number of interconnect sites where the flow of the molten bump material is so restricted is determined by the length of the mask openings and the number of interconnect sites spanned by the openings. The masking layer allows confinement of the bump material during the remelting stage of the interconnect, but is only within the normal design rules for mask patterning.
도 8은,기판 표면에 평행한 평면에서 본 기판(120)의 도식적인 단면 또는 평면을 도시하고 있다. 일부 특징들이 투명한 것으로 도시되었다. 기판(120)은 다이 부착면의 금속층을 지지하고, 마스킹층 아래에 회로를 형성하도록 패턴화된 절연층을 갖는다. 상기 회로는, 도 9에 도시된 바와 같이, 마스킹 층(130)에서 신장된 개구(128a,128b,128c)에 의해 상호접속 사이트(126a,126b,126c)에 노출된 트레이스 또는 리드(124)를 포함한다. 상호접속 사이트(126a-126c)는, 파선(132)로 표시된 바와 같이, 각각이 다이 에지에 일반적으로 평행한 세 열 중의 직교 어레이에 배열된다. Figure 8 shows a schematic cross section or plane of the
마스킹 층(130)의 신장된 개구(128a-128c)는 두 개 이상의 인접한 회로 특징부와 관련된 멀티플 상호접속 사이트(126a-126c)를 노출시킨다. 도 8에 도시된 바와 같이, 신장된 개구들(128a-128c) 각각은 상호접속 사이트(126a-126c) 열 중의 하나를 노출시키는데, 그것은 상호접속 사이트 어레이상의 한 열이 될 수 있다. 노출된 상호접속 사이트(126a-126c) 열은 직선일 필요가 없는데, 즉, 개구(128a-128c)는 사각형일 필요가 없다. 개구(128a-128c)는 규칙적인 또는 불규칙적인 모양을 가질 수 있다. 신장된 개구(128a-128c)가 사각형과 같은 규칙적인 다각형 모양을 갖는 경우에, 신장된 개구는 상호접속 사이트의 열 또는 다이 마진에 평행하게 꼭 방향이 결정될 필요는 없다. 또한, 리드(124) 중의 일부는 멀티플 신장 개구(128a-128c) 아래를 통과한다. The
도 10c에서, 플립칩 상호접속 구조체가, 다이 패드에 부착된 범프(142)를 구비한 반도체 다이(140)를 제공하고, 범프(142)를 높은 트레이스 밀도 배열로 기판(120)상의 상호접속 사이트(126)에 결합시킴으로써 형성된다. 다른 리드들(124)이 다른 위치에 상호접속되는데, 이것들은 다른 단면도에서 볼 수 있다. 신장된 개구(128a-128c)의 협소 치수 폭은 습윤성 리드(124)를 따르는 상호접속 사이트(126a-126c)로부터 떨어진 범프 재료의 유동을 제한한다. 신장된 마스크 개구(128a-128c)의 폭은 마스킹 층을 패턴화하기 위한 디자인 룰에 의해 결정된다. 하나의 실시예에서, 명목 마스크 개구 폭은 약 80-90㎛ 정도가 될 수 있다. 또한, 명목 마스크 개구 폭은 100㎛ 정도일 수 있다. 마스크 재료는 그러한 피치에서 분해될 수 있고, 특히, 기판은, 90㎛의 개구를 갖고 플러스 또는 마이너스 25㎛의 정렬 오차를 갖는 마스킹 층을 구비하는 상태로 비교적 저렴하게 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 4-금속층 적층물과 같은 적층 기판이 사용된다. 10C, the flip chip interconnect structure provides a
마스킹 층(130)에 요구되는 특징부 사이즈는 보다 커칠게 이루어질 수 있는데, 신장된 마스크 개구(128a-128c)가 다수 상호접속 사이트(126a-126c)에 걸쳐지기 때문이다. 마스크 개구(128a-128c)의 상호접속 사이트(126a-126c)와의 정렬은 매우 이완된다. 상호접속 사이트(126a-126c)에서의 리드(124)의 결합 가능한 영역의 부분적 노출 위험은 실제적으로 방지된다. 상호접속 사이트(126a-126c)에서의 회로 특징부 길이를 따라서 진행하는 범프 재료는 마스크 개구(128a-128c)의 폭에 의해 콘파인된다. 기판(120)의 절연층이 범프 재료에 의해 습윤되지 않기 때문에, 인접한 회로 특징부를 향한 어떤 흐름도 감소된다. The required feature size for the
전기적 상호접속이 범프 재료의 용융없이 범프(142)를 상호접속 사이트(126a-126c)에 열적-기계적으로 조인시킴으로써 형성될 수 있다. 비-유동 언더필 재료가 겔 상태로 경화된다. 범프(142)는 이어서 리플로우 작용에서 용융되어, 조인트부를 비교적 적은 부피로 콘파인하고 인접한 회로 소자에의 브리징 위험을 최소화하는 신뢰성 있는 상호접속체를 형성한다. 일부 실시예들에서, 필렛(fillet)이 주위 표면을 따라서 형성되고 상호접속 사이트(126a-126c)의 측벽을 노출시킨다. Electrical interconnection may be formed by thermo-mechanically joining the
솔더 페이스트가 리드(124)상의 상호접속 사이트(126a-126c)에 제공되어 상호접속을 위한 가용성 매질을 제공할 수 있다. 상기 페이스트는 프린팅 공정에 의해 분배되고, 리플로우되고, 그리고 필요한 경우 코인되어 범프(142)와의 만남을 위한 균일한 표면을 제공한다. 솔더 페이스트는 조립 과정에서 인가될 수 있거나, 또는 기판이 조립전에 적절하게 패턴화된 페이스트를 구비할 수 있다. 솔더를 상호접속 사이트(126a-126c)에 선택적으로 인가하는 다른 어프로치는 무전해 도금 또는 전해 도금과 같은 솔더-온-리드(solder-on-lead) 실시예들을 포함한다. 솔더-온-리드 구성은 상호접속에 대한 추가적인 솔더 부피를 제공하고, 보다 높은 제품 수율과 다이 스탠드오프를 제공할 수 있다. Solder paste may be provided to
세라믹 기판에 사용된 고-리드 솔더와 같은, 높은 용융 온도 범프를 갖는 반도체 다이의 유기 기판상에의 상호접속을 위해서, 마스킹 층은 상호접속 사이트 부근의 회로 소자를 따르는 가용성 솔더 페이스트의 유동을 제한한다. 솔더 페이스트가, 유기 기판이 리플로우 동안 손상되지 않을 정도의 낮은 용융 온도를 갖도록 선택될 수 있다. 그러한 실시예들에서 상호접속을 형성하기 위해, 고-융점 상호접속 범프가 솔더-온-리드 사이트와 접촉하고, 재용융물은 솔더-온-리드를 범프로 융합시킨다. 솔더-온-리드 공정과 함께, 비-붕괴성 범프가 사용되는 경우에, 어떤 예비-인가된 부착재도 요구되지 않고, 솔더의 변위 또는 유동은 단지 적은 양의 솔더가 각 상호접속에 존재한다는 사실에 의해서 제한된다. 비-붕괴성 범프는 조립체의 붕괴를 방지한다. 다른 실시예들에서, 솔더-온-리드 구성은 공정 솔더 범프를 사용할 수 있다. For interconnection of a semiconductor die having a high melting temperature bump, such as a high-lead solder used in a ceramic substrate, onto an organic substrate, the masking layer limits the flow of the soluble solder paste along the circuit elements near the interconnect site do. The solder paste may be selected to have a low melting temperature such that the organic substrate is not damaged during reflow. In such embodiments, the high-melting point interconnect bumps contact the solder-on-lead sites to form interconnections, and the remelts fuse the solder-on-leads to the bumps. When a non-collapsible bump is used, in addition to the solder-on-lead process, no pre-applied attachment material is required, and the displacement or flow of the solder causes the fact that only a small amount of solder is present in each interconnect Lt; / RTI > The non-collapsible bump prevents collapse of the assembly. In other embodiments, the solder-on-lead configuration may use process solder bumps.
비-유동 언더필 기술을 사용하는 패키지에 대해서, 적어도 하나의 절연층을 구비하고 다이 부착면에 금속층을 갖는 기판이 제공된다. 상기 금속층은 패턴화되어 회로, 특히, 다이 부착면상에 상호접속 사이트를 구비한 트레이스 또는 리드를 제공한다. 기판은, 기판 표면이 지지체와 접하는 다이 부착면과 대향하는 상태로, 예를 들면, 캐리어 또는 스태이지상에 지지된다. 반도체 다이는 액티브 사이드상의 다이 패드에 부착된 범프를 구비한다. 범프는 리드의 맞물림면과 접촉하는 가용성 재료를 포함한다. 캡슐화 수지 부착재와 같은 언더필 재료의 많은 양이 기판의 다이 부착 표면 위에 분배되어, 반도체 다이 액티브 사이드 위의 리드상의 상호접속 사이트를 커버한다. 척을 구비한 픽-앤드-플래이스 툴이 척과 다이 백사이드와의 접촉에 의해 반도체 다이를 픽업한다. 픽-앤드-플래이스 툴을 이용하여 반도체 다이는 다이의 액티브 사이드가 기판의 다이 부착 표면을 향하는 상태로 기판과 접하게 위치된다. 반도체 다이 및 기판은, 나란해지고 서로 각각을 향해 이동하여 범프가 기판의 트레이스 또는 리드상의 대응하는 상호접속 사이트와 접촉한다. 힘이 인가되어 리드상의 상호접속 사이트의 맞물림면상으로 범프를 가압한다. 상기 힘은 범프 및 리드상의 상호접속 사이트의 맞물림면 사이로부터 어드헤시브(adhesive)를 변위시키는데 충분하다. 범프는 힘에 의해 변형되어, 범프의 접촉면 및/또는 리드의 상호접속 사이트상의 산화막을 파손시킨다. 범프의 변형은 범프의 가용성 재료가 상호접속 사이트 정상부 및 에지 위로 가압하는 결과를 초래할 수 있다. 어드헤시브는 선택된 온도까지의 가열에 의해 적어도 부분적으로 경화를 일으킨다. 이 스테이지에서, 어드헤시브는, 어드헤시브와 전도성 트레이스 사이의 인터페이스를 따르는 용융 범프 재료의 유동을 방지하는데 충분할 정도의 부분적 경화만을 필요로 한다. 범프의 가용성 재료는 용융되고 재-응고되어 범프 및 상호접속 사이트 사이의 금속학적 상호접속을 형성한다. 어드헤시브는 완전하게 경화되어 다이 장착을 완성하고, 전기적 상호접속을 맞물림면에 고정시킨다. For packages using non-flow underfill techniques, a substrate is provided that has at least one insulating layer and a metal layer on the die attach surface. The metal layer is patterned to provide a trace, or lead, with interconnection sites on the circuit, especially die attach surface. The substrate is supported on a carrier or a stage, for example, in a state in which the surface of the substrate faces the die attach surface contacting with the support. The semiconductor die has bumps attached to die pads on the active side. The bump includes a soluble material in contact with the engagement surface of the lead. A large amount of underfill material, such as an encapsulating resin adhesive, is dispensed onto the die attach surface of the substrate to cover the interconnection sites on the leads on the semiconductor die active side. A pick-and-put tool with a chuck picks up the semiconductor die by contact between the chuck and the die backside. Using a pick-and-place tool, the semiconductor die is positioned in contact with the substrate with the active side of the die facing the die attach surface of the substrate. The semiconductor die and the substrate are aligned and moved toward each other so that the bumps contact the corresponding interconnect sites on the trace or lead of the substrate. A force is applied to press the bump onto the engagement surface of the interconnection site on the lead. The force is sufficient to displace the adhesive from between the engagement surfaces of the interconnect sites on the bump and lead. The bump is deformed by the force to break the oxide film on the contact surface of the bump and / or the interconnection site of the lead. Deformation of the bumps may result in the bubble's soluble material being pressed onto the tops and edges of the interconnect sites. The adhesives at least partially cure by heating to a selected temperature. In this stage, the adhesives require only a partial cure to a sufficient degree to prevent flow of the melt bump material along the interface between the adhesives and the conductive traces. The soluble material of the bumps is melted and re-solidified to form metallurgical interconnections between the bumps and interconnect sites. The adhesives are fully cured to complete the die mounting and fix the electrical interconnections to the engagement surfaces.
상호접속이 비-유동 언더필 공정에 의해 형성되는 경우에, 비-유동 언더필 어드헤시브가 기판 대신에 다이 표면 또는 적어도 다이 표면상의 범프에 예비-인가될 수 있다. 어드헤시브는 용기에 풀(pool) 처럼 저장될 수 있고, 다이의 액티브 사이드가 풀에 담겨지고 나오면서 어드헤시브의 상당량이 범프상에 운반된다. 픽-앤-플래이스 툴을 이용하여 다이는 다이의 액티브 사이드가 기판의 다이 부착 표면을 향한 상태로 지지된 기판과 접하게 위치된다. 다이 및 기판은 나란하게 되고 서로 각각에 대해 이동하여 범프는 기판상의 대응 상호접속 사이트와 접촉하게 된다. 그러한 방법은 이곳에 참조된 미합중국 특허 제6,780,682호에 기재되어 있다. 이어지는 가압, 경화 및 용융 공정들이 전술한 바와 같이 수행된다. If the interconnect is formed by a non-flow underfill process, the non-flow underfill adhesives can be pre-applied to the die surface or at least to the bumps on the die surface instead of the substrate. Adhesive can be stored in a container like a pool, and a significant amount of adherence is carried on the bump as the active side of the die comes in and out of the pool. Using a pick-and-place tool, the die is positioned in contact with the substrate supported with the active side of the die facing the die attach surface of the substrate. The die and substrate are aligned and move relative to each other so that the bumps come into contact with corresponding interconnection sites on the substrate. Such a method is described in U.S. Pat. No. 6,780,682, incorporated herein by reference. Subsequent pressurization, curing and melting processes are carried out as described above.
플립칩 상호접속에 대한 일부 어프로치에서, 금속학적인 상호접속이 먼저 이루어지고, 이어서 언더필 재료가 반도체 다이 및 기판 사이의 공간내로 유동한다. 비-유동 언더필 재료가 반도체 다이 및 기판이 함께 모아지기 전에 인가된다. 비-유동 언더필 재료는 범프의 상호접속 사이트로의 어프로치와, 다이 및 기판의 대향면들에 의해 변위된다. 비-유동 언더필 재료는 비-전도성 페이스트 또는 1-2 초의 시간 동안에 겔 온도에서 충분히 겔화되는 패스트-겔링 어드헤시브일 수 있다. In some approaches to flip chip interconnection, the metallurgical interconnection first takes place and then the underfill material flows into the space between the semiconductor die and the substrate. The non-flow underfill material is applied before the semiconductor die and substrate are gathered together. The non-flowing underfill material is displaced by the approach to the interconnection site of the bump and the opposing sides of the die and substrate. The non-flowing underfill material may be a non-conductive paste or a fast-gelling adhe- sive that is sufficiently gelled at a gel temperature for a time of 1 to 2 seconds.
어드헤시브의 경화는, 범프 재료의 용융 전에, 또는 그와 동시에, 또는 그 후에 완성될 수 있다. 전형적으로, 어드헤시브는 열적 경화성 어드헤시브이고, 공정의 어느 페이스에서 경화 정도는 온도 조절에 의해 제어된다. 부품들이 픽-앤드-플래이스 툴상의 척 온도를 상승시키거나, 또는 기판 지지체의 온도를 상승시키는 것에 의해 가열되고 경화될 수 있다. Curing of the adhesives can be completed before, simultaneously with, or after melting of the bump material. Typically, adhesives are thermally curable adhesives, and the degree of cure at any phase of the process is controlled by temperature control. Parts can be heated and cured by raising the chuck temperature on the pick-and-put tool or by raising the temperature of the substrate support.
복합 범프와 같은 선택적인 범프 구조체가 BOL 상호접속에 사용될 수 있다. 복합 범프는, 리플로우 조건하에서 붕괴성인 하나와 리플로우 조건하에서 비-붕괴성인 다른 하나를 포함하는, 상이한 범프 재료로 이루어진, 적어도 두 범프 부분들을 갖는다. 비-붕괴성부는 다이상의 상호접속 사이트에 부착된다. 비-붕괴성부의 전형적인 재료는 고 Pb 함량을 갖는 다양한 솔더들을 포함한다. 복합 범프의 붕괴성부의 전형적인 재료는 공정 솔더를 포함한다. 붕괴성부는 비-붕괴성부에 조인되고, 상호접속 사이트와 접촉을 이루는 것은 붕괴성부이다. An optional bump structure, such as a composite bump, may be used for the BOL interconnection. The composite bumps have at least two bump parts made of different bump materials, including one that is collapsible under reflow conditions and another that is non-collapsible under reflow conditions. The non-disintegratable portion is attached to a plurality of interconnection sites. Typical materials for the non-disintegratable portion include various solders having a high Pb content. Typical materials for the collapsible portion of the composite bump include process solder. The disintegratable part is joined to the non-disintegratable part, and the contact with the interconnection site is the disintegratable part.
도 11-14는, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능한 다양한 상호접속 구조체를 구비한 다른 실시예들을 도시하고 있다. 도 11은 실리콘, 게르마늄, 비화 갈늄, 인화 인듐 또는 탄화 실리콘과 같은 구조적 지지를 위한 베이스 기판 재료(222)를 구비한 반도체 웨이퍼(220)를 도시하고 있다. 전술한 바와 같은 쏘우 스트리트(226)에 의해 분리된 다수 반도체 다이 또는 부품들(224)이 웨이퍼(220)상에 형성된다. Figs. 11-14 show other embodiments with various interconnect structures applicable to the interconnect structure, as shown in Figs. 8-10. 11 illustrates a
도 11b는 반도체 웨이퍼(220) 일부의 단면을 도시하고 있다. 각 반도체 다이(224)는 후방 표면(228)과, 다이의 전기적 디자인 또는 기능에 따라서 전기적으로 상호 접속되고 다이내에 형성된 액티브 소자, 패시브 소자, 전도층 및 절연층으로 구현된 아날로그 및 디지털 회로들을 포함하는 액티브 표면(230)을 갖는다. 예를 들면, 상기 회로는, 디지털 신호 처리기(DSP), ASIC, 메모리 또는 다른 신호 처리 회로와 같은 아날로그 또는 디지털 신호들을 구현하기 위해서 액티브 표면(230)내에 형성된 하나 이상의 트랜지스터, 다이오드 및 다른 회로 부재들을 포함할 수 있다. 반도체 다이(224)는 또한, RF 신호 처리용으로 인덕터, 캐패시터 및 레지스터와 같은 집적된 패시브 소자(IPD)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 반도체 다이(224)는 플립칩 형태 반도체 다이이다. 11B shows a cross section of a part of the
전기 전도 층(232)이 PVD, CVD, 전해 도금, 무전해 도금 공정 또는 다른 적절한 금속 전착 공정을 이용하여 액티브 표면(230) 위에 형성된다. 전도층(232)은 Al, Cu, Sn, Ni, Au, Ag 또는 다른 적절한 전기 전도 재료의 하나 이상의 층일 수 있다. 전도 층(232)은 액티브 표면(230)상의 회로에 전기적으로 접속된 접촉 패드로서 작용한다. An electrically
도 11c는 접촉 패드(232) 위에 형성된 상호 접속 구조체를 구비한 반도체 웨이퍼(220)의 일부를 도시하고 있다. 전기적 전도 범프 재료(234)가 증발, 전해 도금, 무전해 도금, 볼 드롭 또는 스크린 프린팅 공정을 이용하여 접촉 패드(232) 위에 전착된다. 상기 범프 재료(234)는 선택적인 플럭스 용액을 구비한 Al, Sn, Ni, Au, Ag, Pb, Bi, Cu, 솔더 및 그들의 조합일 수 있다. 예를 들면, 범프 재료(234)는 공정 Sn/Pb, 고-리드 솔더 또는 리드-프리 솔더일 수 있다. 범프 재료(234)는 일반적으로 유순하고 약 200g의 수직 부하와 동등한 힘 아래서 약 25㎛ 보다 큰 플라스틱 변형을 겪는다. 범프 재료(234)는 적절한 부착 또는 결합 공정을 이용하여 접촉 패드(232)에 결합 된다. 범프 재료(234)는 접촉 패드(232)에 압착 결합될 수 있다. 범프 재료(234)는 또한 도 11d에 도시된 바와 같이, 구형 볼 또는 범프(236)를 형성하기 위해 범프 재료를 그것의 융점 이상으로 가열하여 리플로우시킬 수 있다. 일부 응용에서, 범프(236)는 두 번 리플로우되어 접촉 패드(232)에의 전기적 접촉을 개선시킨다. 범프(236)는 접촉 패드(232) 위에 형성될 수 있는 상호 접속 구조체의 한 형태를 나타낸다. 상기 상호 접속 구조체는 스터드 범프, 마이크로 범프 또는 다른 전기적 접속체를 사용할 수 있다. 11C illustrates a portion of a
도 11e는 비-가용성 또는 비-붕괴성부(240) 및 가용성 또는 붕괴성부(242)를 포함하는 복합 범프(238)로서 접촉 패드(232) 위에 형성된 상호 접속 구조체의 다른 하나의 실시예를 도시하고 있다. 가용성 또는 붕괴성 및 비-가용성 또는 비-붕괴성 속성은 리플로우 조건에 대한 범프(238)에 대해 정의 된다. 비-가용성부(240)는 Au, Cu, Ni, 고-리드 솔더 또는 리드-주석 합금일 수 있다. 가용성부(242)는 Sn, 리드-프리 합금, Sn-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Ag-인듐(In) 합금, 공정 솔더, Ag, Cu 또는 Pb의 주석 합금 또는 다른 비교적 저온 용융 솔더일 수 있다. 하나의 실시예에서, 100㎛의 접촉 패드(232) 폭 또는 직경이 주어지는 경우에, 비-가용성부(240)는 높이 약 45㎛, 그리고 가용성부(242)는 높이 약 35㎛가 된다. Figure 11E illustrates another embodiment of an interconnect structure formed over
도 11f는 전도성 필라(246)위의 범프(244)로서 접촉 패드(232) 위에 형성된 상호 접속 구조체에 대한 다른 하나의 실시예를 도시하고 있다. 범프(244)는 가용성 또는 붕괴성이고 전도성 필라(246)는 비-가용성 또는 비-붕괴성이다. 가용성 또는 붕괴성 및 비-가용성 또는 비-붕괴성 속성은 리플로우 조건에 대하여 정의 된다. 범프(244)는 Sn, 리드-프리 합금, Sn-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Ag-In 합금, 공정 솔더, Ag, Cu 또는 Pb의 주석 합금 또는 다른 비교적 저온 용융 솔더일 수 있다. 전도성 필라(246)는 Au, Cu, Ni, 고-리드 솔더 또는 리드-주석 합금일 수 있다. 하나의 실시예에서, 전도성 필라(246)는 Cu 필라이고 범프(244)는 솔더 캡이다. 접촉 패드(232)의 폭 또는 직경이 100㎛로 주어진 경우에, 전도성 필라(246) 높이는 약 45㎛이고 범프(244) 높이는 약 35㎛이다. Figure 11F illustrates another embodiment of an interconnect structure formed over
도 11g는 돌기(250)를 구비한 범프 재료(248)로서 접촉 패드(232)위에 형성된 상호 접속 구조체의 다른 실시예를 도시하고 있다. 범프 재료(248)는 범프 재료(234)와 비슷하게, 낮은 인장 강도와 파손에 대한 높은 신장율을 구비하고, 연성이고 리플로우 조건하에서 변형가능하다. 돌기(250)는 도금 마무리 표면으로 형성되고 도시의 목적으로 도면에서 확대되어 있다. 돌기(250)의 크기는 또한 일반적으로 약 1-25㎛이다. 돌기는 또한 범프(236), 복합 범프(238) 및 범프(244)상에 형성될 수 있다. 11G shows another embodiment of the interconnect structure formed on the
도 11h에서, 반도체 웨이퍼(220)는 쏘우 블래이드 또는 레이저 컷팅 공구(252)를 이용하여 쏘우 스트리트(226)를 따라서 개별적인 반도체 다이(224)로 싱귤래이트된다.
도 12a는 전도성 트레이스(256)를 구비한 기판 또는 PCB(254)를 도시하고 있다. 기판(254)은 싱글 사이드 FR5 라미네이트 또는 2-사이드 BT-수지 라미네이트일 수 있다. 반도체 다이(224)는 범프 재료(234)가 전도성 트레이스(256)의 상호 접속 사이트와 나란하게 정렬되도록 위치되는데, 도 20a-20g를 참조하라. 또한, 범프 재료(234)는 기판(254)상에 형성된 전도 패드 또는 다른 상호접속 사이트와 나란하게 배열될 수 있다. 범프 재료(234)는 전도성 트레이스(256) 보다 넓다. 하나의 실시예에서, 범프 재료(234)는 100㎛ 미만의 폭을 갖고 전도성 트레이스 또는 패드(256)는 150㎛의 범프 피치에 대해서 35㎛의 폭을 갖는다. 전도성 트레이스는, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능하다. 12A shows a PCB or
압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방 표면(228)에 인가되어 범프 재료(234)를 전도성 트레이스(256)로 압착한다. 힘(F)은 고온 상태에서 인가될 수 있다. 범프 재료(234)의 유순한 성질로 인해서 범프 재료는 범프-온-리드(BOL)로 참조되는 바와 같이, 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출된다. 특히 압력의 인가는 범프 재료(234)가 약 200g의 수직 하중에 해당하는 힘(F) 아래서 약 25㎛ 보다 큰 플라스틱 변형을 겪게 하고, 도 12b에 도시된 바와 같이, 전도성 트레이스의 정상면 또는 측면을 커버하게 한다. 범프 재료(234)는 또한 범프 재료를 전도성 트레이스와 물리적으로 접촉시키고 범프 재료를 리플로우 온도하에서 리플로우시키는 것에 의해 전도성 트레이스(256)와 금속학적으로 연결될 수 있다. A pressure or force F is applied to the
전도성 트레이스(256)를 범프 재료(234)보다 협소하게 만드는 것에 의해 전도성 트레이스 피치가 감소되어 라우팅(routing) 밀도 및 I/O 카운트를 증가시킬 수 있다. 보다 협소해진 전도성 트레이스(256)는 전도성 트레이스 주변의 범프 재료(234)를 변형시키는데 필요한 힘(F)를 감소시킨다. 예를 들면, 필수적인 힘(F)은 범프 재료 보다 넓은 전도성 트레이스 또는 패드에 대해서 범프 재료를 변형시키는데 필요한 힘의 30-50%일 수 있다. 보다 낮은 압축력(F)이, 특수한 오차를 갖는 동일 평면성을 유지하고 균일한 z 방향 변형과 높은 신뢰성의 상호 접속 유니온을 달성하기 위해서 미세 피치 상호 접속과 작은 다이에 대해서 유용하다. 추가하여, 전도성 트레이스(256) 주위의 범프 재료(234)를 변형시키는 것은 기계적으로 범프를 트레이스에 로킹시키어 리플로우 동안에 다이 시프팅 또는 다이 플로팅을 방지한다. By making the
도 12c는 반도체 다이(224)의 접촉 패드(232)위에 형성된 범프(236)를 도시하고 있다. 반도체 다이(224)는 범프(236)가 전도성 트레이스(256)상의 상호 접속 사이트와 나란하게 되도록 위치된다. 또한, 범프(236)는 기판(254)상에 형성된 전도 패드 또는 다른 상호 접속 사이트와 나란해질 수 있다. 범프(236)는 전도성 트레이스(256)보다 넓다. 전도성 트레이스(256)는, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능하다. 12C shows
압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 범프(236)를 전도성 트레이스(256)로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 범프(236)의 유순한 성질로 인해서, 범프는 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 범프(236)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면을 커버하게 한다. 범프(236)는 또한 리플로우 온도하에서 범프를 전도성 트레이스와 물리적으로 접촉시키는 것에 의해 전도성 트레이스(256)와 금속학적으로 연결된다. A pressure or force F is applied to the
전도성 트레이스(256)를 범프(236)보다 협소하게 만드는 것에 의해, 전도성 트레이스 피치가 감소되어 라우팅(routing) 밀도 및 I/O 카운트를 증가시킬 수 있다. 보다 협소해진 전도성 트레이스(256)는 전도성 트레이스 주변의 범프 재료(234)를 변형시키는데 필요한 힘(F)을 감소시킨다. 예를 들면, 필수적인 힘(F)은 범프 재료보다 넓은 전도성 트레이스 또는 패드에 대해서 범프 재료를 변형시키는데 필요한 힘의 30-50%일 수 있다. 보다 낮은 압축력(F)이, 특수한 오차 범위내의 동일 평면성을 유지하고 군일한 z 방향 변형과 높은 신뢰성의 상호 접속 유니온을 달성하기 위해서 미세 피치 상호접속과 작은 다이에 대해서 유용하다. 게다가, 전도성 트레이스(256) 주위의 범프 재료(234)를 변형시키는 것은 기계적으로 범프를 트레이스에 로킹시키어 리플로우 동안에 다이 시프팅 또는 다이 플로팅을 방지한다. By making the
도 12d는 반도체 다이(224)의 접촉 패드(232)위에 형성된 복합 범프(238)를 도시하고 있다. 반도체 다이(224)는 복합 범프(238)가 전도성 트레이스(256)상의 상호 접속 사이트와 나란하게 되도록 위치된다. 또한, 복합 범프(238)는 기판(254)상에 형성된 전도 패드 또는 다른 상호 접속 사이트와 나란해질 수 있다. 복합 범프(328)는 전도성 트레이스(256)보다 넓다. 전도성 트레이스(256)는, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능하다. 12D shows the
압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 가용성부(242)를 전도성 트레이스(256)로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 가용성부(242)의 유순한 성질로 인해서, 가용성부는 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 가용성부(242)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면을 커버하게 한다. 복합 범프(238)는 또한 가용성부(242)를 리플로우 온도하에서 전도성 트레이스와 물리적으로 접촉시키는 것에 의해 전도성 트레이스(256)와 금속학적으로 연결될 수 있다. 비-가용성부(240)는 압력 또는 온도의 인가 동안에 용융 또는 변형되지 않으며, 반도체 다이(224) 및 기판(254) 사이에서 그것의 높이와 수직 스탠드오프로서 모양을 유지한다. 반도체 다이(224) 및 기판(254) 사이의 추가적인 변위는 맞물림면 사이에서 보다 큰 동일 평면성 오차를 제공한다. A pressure or force F is applied to the
리플로우 공정 동안에, 반도체 다이(224)상의 큰 수(예를 들면, 수천)의 복합 범프(238)가 기판(254)의 전도성 트레이스(256)상의 상호 접속 사이트에 부착된다. 범프(238)의 일부는 특히 다이(224)가 뒤틀어진 경우에 전도성 트레이스(256)에의 적절한 접속에 실패한다. 복합 범프(238)가 전도성 트레이스(256)보다 넓은 것을 상기하라. 인가되는 적절한 힘을 가지고 가용성부(242)는 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출되고 복합 범프(238)를 전도성 트레이스에 기계적으로 로킹시킨다. 전도성 트레이스(256)보다 연성이고 유순한 가용성부(242)의 성질, 그리고 따라서 보다 큰 접촉 표면적에 대한 전도성 트레이스의 정상면(top surface) 위 및 측면 주위에서의 변형에 의해 기계적 인터로킹이 형성된다. 복합 범프(238) 및 전도성 트레이스(256) 사이의 기계적 인터로킹은 리플로우 동안 전도성 트레이스를 유지, 즉, 범프 및 전도성 트레이스가 접촉을 잃지 않게 한다. 따라서, 전도성 트레이스(256)와 맞물리는 복합 범프(238)는 범프 상호 접속 불량을 감소시킨다. During the reflow process, a large number (e.g., thousands) of
도 12e는 반도체 다이(224)의 접촉 패드(232)위에 형성된 전도성 필라(246) 및 범프(244)를 도시하고 있다. 반도체 다이(224)는 범프(244)가 전도성 트레이스(256)의 상호 접속 사이트와 나란하게 정렬되도록 위치된다. 또한, 범프(244)는 기판(254)상에 형성된 전도 패드 또는 다른 상호 접속 사이트와 나란해질 수 있다. 범프(244)는 전도성 트레이스(256) 보다 넓다. 전도성 트레이스(256)는, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능하다. 12E shows
압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 범프(244)를 전도성 트레이스(256)로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 범프(244)의 유순한 성질로 인해서, 범프는 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 범프(244)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면을 커버하게 한다. 전도성 필라(246) 및 범프(244)는 또한 범프를 리플로우 온도하에서 전도성 트레이스와 물리적으로 접촉시키는 것에 의해 전도성 트레이스(256)와 금속학적으로 연결될 수 있다. 전도성 필라(246)는 압력 또는 온도의 인가 동안에 용융 또는 변형되지 않으며, 반도체 다이(224) 및 기판(254) 사이에서 그것의 높이와 수직 스탠드오프로서 모양을 유지한다. 반도체 다이(324) 및 기판(254) 사이의 추가적인 변위는 맞물림면 사이에서 보다 큰 동일 평면성 오차를 제공한다. 보다 넓은 범프(244) 및 보다 협소 전도성 트레이스(256)는 범프 재료(234) 및 범프(236)에 대해 전술한 것과 비슷한 낮은 필수적 압착력, 기계적 로킹 특징 및 장점을 갖는다. A pressure or force F is applied to the
도 12f는 반도체 다이(224)의 접촉 패드(232) 위에 형성된 돌기(250)를 구비한 범프 재료(248)를 도시하고 있다. 반도체 다이(224)는 범프 재료(248)가 전도성 트레이스(256)의 상호 접속 사이트와 나란하게 정렬되도록 위치된다. 또한, 범프 재료(248)는 기판(254)상에 형성된 전도 패드 또는 다른 상호 접속 사이트와 나란해질 수 있다. 범프 재료(248)는 전도성 트레이스(256)보다 넓다. 압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 범프 재료(248)를 전도성 트레이스(256)로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 범프 재료(248)의 유순한 성질로 인해서, 범프는 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 범프 재료(248)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(256)의 정상면 및 측면을 커버하게 한다. 또한, 돌기(250)는 전도성 트레이스(256)와 금속학적으로 연결된다. 돌기(250)는 약 1-25㎛크기이다. 12F illustrates a
도 12g는 각진 또는 경사진 측부를 갖는 사다리꼴 전도성 트레이스(260)를 구비한 PCB(258)를 도시하고 있다. 범프 재료(261)가 반도체 다이(224)의 접촉 패드(232)위에 형성된다. 반도체 다이(224)는 범프 재료(261)가 전도성 트레이스(260)의 상호 접속 사이트와 나란하게 정렬되도록 위치된다. 또한, 범프 재료(261)는 기판(254)상에 형성된 전도 패드 또는 다른 상호 접속 사이트와 나란해질 수 있다. 범프 재료(261)는 전도성 트레이스(260)보다 넓다. 전도성 트레이스(260)는, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능하다. 12G shows
압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 범프 재료(261)를 전도성 트레이스(260)로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 범프 재료(261)의 유순한 성질로 인해서, 범프 재료는 전도성 트레이스(260)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 범프 재료(261)가 힘(F) 아래서 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(260)의 정상면 및 각진 측면을 커버하게 한다. 범프 재료(261)는 또한 범프 재료를 리플로우 온도하에서 전도성 트레이스와 물리적으로 접촉시키고 그 후에 리플로우 시키는 것에 의해 전도성 트레이스(260)와 금속학적으로 연결될 수 있다. A pressure or force F is applied to the
도 13a-13d는 반도체 다이(224)와, 비-가용성 또는 비-붕괴성부(264) 그리고 가용성 또는 붕괴성부(266)를 갖는 신장된 복합 범프(262)의 BOL 실시예를 도시하고 있다. 비-가용성부(264)는 Au, Cu, Ni, 고-리드 솔더 또는 리드-주석 합금일 수 있다. 가용성부(266)는 Sn, 리드-프리 합금, Sn-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Ag-In 합금, 공정 솔더, Ag, Cu 또는 Pb의 주석 합금 또는 다른 비교적 저온 용융 솔더일 수 있다. 비-가용성부(264)는 가용성부(266) 보다 복합 범프(262)의 더 큰 부분을 이루고 있다. 비-가용성부(264)는 반도체 다이(224)의 접촉 패드(232)에 고정된다. FIGS. 13A-13D illustrate a BOL embodiment of an elongated
반도체 다이(224)는, 도 13a에 도시된 바와 같이, 복합 범프(262)가 기판(270)에 형성된 전도성 트레이스(268)상의 상호 접속 사이트와 나란하게 되도록 위치된다. 복합 범프(262)는 전도성 트레이스(268)를 따라 테이퍼되는데, 즉, 복합 범프는 웨지 모양을 갖는데, 전도성 트레이스(268)의 길이를 따라서 보다 길고 전도성 트레이스를 횡단하면서 보다 좁아진다. 복합 범프(262)의 테이퍼된 양상은 전도성 트레이스(268)의 길이를 따라서 발생한다. 도 13a는 보다 짧은 양상 또는 전도성 트레이스(268)와 동일 선상의 협소해진 테이퍼를 도시하고 있다. 도 13a에 수직인 도 13b는 웨지-모양 복합 범프(262)의 보다 긴 양상을 도시하고 있다. 복합 범프(262)의 보다 짧아진 양상은 전도성 트레이스(268)보다 넓다. 가용성부(266)는, 도 13c 및 도 13d에 도시된 바와 같이, 압력의 인가 및/또는 열로 리플로우시킴에 따라서 전도성 트레이스(268) 주위에서 붕괴된다. 비-가용성부(264)는 리플로우 동안에 용융 또는 변형되지 않고 그것의 형태와 모양을 유지한다. 비-가용성부(264)는 반도체 다이(224) 및 기판(270) 사이에 스탠드오프(standoff) 거리를 제공하도록 크기가 결정된다. Cu OSP와 같은 마무리재가 기판(270)에 인가될 수 있다. 전도성 트레이스(268)는, 도 98-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능하다. The semiconductor die 224 is positioned so that the
리플로우 공정 동안에, 반도체 다이(224)상의 큰 수(예를 들면, 수천)의 복합 범프(262)가 기판(270)의 전도성 트레이스(268)상의 상호 접속 사이트에 부착된다. 범프(262)의 일부는 특히 반도체 다이(224)가 뒤틀어진 경우에 전도성 트레이스(268)에의 적절한 접속에 실패한다. 복합 범프(262)가 전도성 트레이스(268)보다 넓은 것을 상기하라. 인가되는 적절한 힘을 가지고 가용성부(266)는 전도성 트레이스(268)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출되고 복합 범프(262)를 전도성 트레이스에 기계적으로 로킹시킨다. 전도성 트레이스(268)보다 연성이고 유순한 가용성부(266)의 성질, 그리고 따라서 보다 큰 접촉 표면적에 대한 전도성 트레이스의 정상면 위 및 측면 주위에서의 변형에 의해 기계적 인터로킹이 형성된다. 복합 범프(262)의 웨지-모양은 범프 및 전도성 트레이스 사이, 즉, 도 13b 및 도 13d의 보다 긴 양상을 따르는 피치의 희생 없이도, 도 13a 및 도 13c의 보다 짧은 양상을 따라서 접촉 면적을 증가시킨다. 복합 범프(262) 및 전도성 트레이스(268) 사이의 기계적 인터로킹은 리플로우 동안 전도성 트레이스를 유지, 즉, 범프 및 전도성 트레이스가 접촉을 잃지 않게 한다. 따라서, 전도성 트레이스(268)와 맞물리는 복합 범프(262)는 범프 상호 접속 불량을 감소시킨다. During the reflow process, a large number (e.g., thousands) of
도 14a-14d는 도 11c와 비슷하게, 접촉 패드(232)위에 형성된 범프 재료(274)를 구비한 반도체 다이(224)의 BOL 실시예를 도시하고 있다. 도 14a에서, 범프 재료(274)는 일반적으로 유순하고 약 200g의 수직 하중과 동등한 힘 아래서 약 25㎛ 보다 큰 플라스틱 변형을 겪는다. 범프 재료(274)는 기판(278)상의 전도성 트레이스(276) 보다 넓다. 다수 돌기(280)가 약 1-25㎛의 높이로 전도성 트레이스(276)상에 형성된다. Figs. 14A-14D illustrate a BOL embodiment of a
반도체 다이(224)가, 범프 재료(274)가 전도성 트레이스(276)상의 상호접속 사이트와 나란하게 되도록 위치된다. 또한, 범프 재료(274)는 기판(278)에 형성된 전도 패드 또는 상호접속 사이트와 나란하게 될 수 있다. 압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어, 도 14b에 도시된 바와 같이, 범프 재료(274)를 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 범프 재료(274)의 유순한 성질로 인해서, 범프 재료는 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 및 측면 주위에서 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 범프 재료(274)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 및 측면을 커버하게 한다. 범프 재료(274)의 플라스틱 유동은 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면과 측면 사이에 거시적인 기계적 인터로킹 포인트를 만든다. 범프 재료(274)의 플라스틱 유동은 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면과 측면 주위에서 발생하지만, 전기적 단락 및 다른 결점을 유발시킬 수 있는 기판(278)까지 과도하게 연장되지는 않는다. 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면과 측면 사이의 기계적 인터로킹은 결합 힘을 크게 증가시키지 않고도 각 표면 사이에 큰 접촉 면적을 통해서 강고한 연결을 만든다. 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 및 측면 사이의 기계적 인터로킹은 또한 캡슐화 과정과 같은 후속 제조 공정 동안에 측방향 다이 시프팅을 감소시킨다. The semiconductor die 224 is positioned such that the
도 14c는 전도성 트레이스(276)보다 협소한 범프 재료(274)를 구비한 다른 BOL 실시예를 도시하고 있다. 압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 범프 재료(274)를 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 범프 재료(274)의 유순한 성질로 인해서, 범프 재료는 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 위에서 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 범프 재료(274)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면을 커버하게 한다. 범프 재료(274)의 플라스틱 유동은 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 사이에 거시적인 기계적 인터로킹 포인트를 만든다. 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 사이의 기계적 인터로킹은 결합 힘을 크게 증가시키지 않고도 각 표면 사이에 큰 접촉 면적을 통해서 강고한 연결을 만든다. 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 사이의 기계적 인터로킹은 또한 캡슐화 과정과 같은 후속 제조 공정 동안에 측방향 다이 시프팅을 감소시킨다. 14C shows another BOL embodiment with a
도 14d는 전도성 트레이스(276)의 에지 위에 형성된 범프 재료(274), 즉, 범프 재료의 일부가 전도성 트레이스 위에 있고 범프 재료의 일부는 전도성 트레이스 위에 있지 않는 범프 재료를 구비한 다른 BOL 실시예를 도시하고 있다. 압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 범프 재료(274)를 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 범프 재료(274)의 유순한 성질로 인해서, 범프 재료는 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 및 측면 위에서 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 범프 재료(274)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 및 측면을 커버하게 한다. 범프 재료(274)의 플라스틱 유동은 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면과 측면 사이에 거시적인 기계적 인터로킹을 만든다. 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면과 측면 사이의 기계적 인터로킹은 결합 힘을 크게 증가시키지 않고도 각 표면 사이에 큰 접촉 면적을 통해서 강고한 연결을 만든다. 범프 재료와 전도성 트레이스(276) 및 돌기(280)의 정상면 및 측면 사이의 기계적 인터로킹은 또한 캡슐화 과정과 같은 후속 제조 공정 동안에 측방향 다이 시프팅을 감소시킨다. 14D illustrates another BOL embodiment with a
도 15a-15c는 도 11c와 비슷하게, 접촉 패드(232)위에 형성된 범프 재료(284)를 구비한 반도체 다이(224)의 BOL 실시예를 도시하고 있다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 범프 재료(284)의 몸체 보다 협소한 팁(286)을 구비한 계단형 범프로서 범프 재료(284)의 몸체로부터 팁(286)이 연장된다. 반도체 다이(224)는, 범프 재료(284)가 기판(290)의 전도성 트레이스(288)상의 상호접속 사이트와 나란하도록 위치된다. 특히, 팁(286)은 전도성 트레이스(288)의 상호접속 사이트 위에 중심이 맞추어진다. 또한, 범프 재료(284)와 팁(286)은 기판(290)상에 형성된 전도 패드 또는 다른 상호접속 사이트와 나란해질 수 있다. 범프 재료(284)는 기판(290)상의 전도성 트레이스(288)보다 넓다. Figs. 15A-15C illustrate a BOL embodiment of a
전도성 트레이스(288)는 일반적으로 유순하고 약 200g의 수직 하중과 동등한 힘 아래서 약 25㎛ 보다 큰 플라스틱 변형을 겪는다. 압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 팁(284)을 전도성 트레이스(288)로 가압한다. 힘(F)은 고온으로 인가될 수 있다. 전도성 트레이스(288)의 유순한 성질로 인해서 전도성 트레이스는, 도 15b에 도시된 바와 같이, 팁(286) 주위에서 변형된다. 특히, 압력의 인가는 전도성 트레이스(288)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 팁(286)의 정상면 및 측면을 커버하게 한다. The conductive traces 288 are generally compliant and undergo plastic deformation greater than about 25 microns under a force equivalent to a vertical load of about 200 grams. A pressure or force F is applied to the
도 15c는 접촉 패드(232)위에 형성된 둥근 범프 재료(294)를 구비한 다른 BOL 실시예를 도시하고 있다. 범프 재료(294)의 몸체 보다 협소한 팁을 구비한 스터드 범프를 형성하도록 범프 재료(294)의 몸체로부터 팁(296)이 연장된다. 반도체 다이(224)는, 범프 재료(294)가 기판(300)의 전도성 트레이스(298)상의 상호접속 사이트와 나란하도록 위치된다. 특히, 팁(296)은 전도성 트레이스(298)의 상호접속 사이트 위에 중심이 맞추어진다. 또한, 범프 재료(294)와 팁(296)은 기판(300)상에 형성된 전도 패드 또는 다른 상호접속 사이트와 나란해질 수 있다. 범프 재료(294)는 기판(300)상의 전도성 트레이스(298)보다 넓다. Fig. 15C shows another BOL embodiment with a
전도성 트레이스(298)는 일반적으로 유순하고(compliant) 약 200g의 수직 하중과 동등한 힘 아래서 약 25㎛ 보다 큰 플라스틱 변형을 겪는다. 압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 팁(296)을 전도성 트레이스(298)로 가압한다. 힘(F)은 고온으로 인가될 수 있다. 전도성 트레이스(298)의 유순한 성질로 인해서 전도성 트레이스는 팁(296) 주위에서 변형된다. 특히, 압력의 인가는 전도성 트레이스(298)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 팁(296)의 정상면 및 측면을 커버하게 한다. The conductive traces 298 typically undergo plastic deformation greater than about 25 microns under a force equivalent to a normal load of about 200 grams compliant. A pressure or force F is applied to the
도 12a-12g, 13a-13d 및 도 14a-14d에 기술된 전도성 트레이스 또한 도 15a-15c에 기술된 것과 같이 유순한 재료일 수 있다. The conductive traces described in Figs. 12A-12G, 13A-13D and Figs. 14A-14D may also be of a soft material as described in Figs. 15A-15C.
도 16a-16b는 도 11c와 비슷하게, 접촉 패드(232)위에 형성된 범프 재료(304)를 구비한 반도체 다이(224)의 BOL 실시예를 도시하고 있다. 범프 재료(304)는 일반적으로 유순하고 약 200g의 수직 하중과 동등한 힘 아래서 약 25㎛ 보다 큰 플라스틱 변형을 겪는다. 범프 재료(304)는 기판(308)상의 전도성 트레이스(306) 보다 넓다. 전도 비아(310)가, 도 16a에 도시된 바와 같이, 개구(312) 및 전도 측벽(314)을 구비한 상태로 전도성 트레이스(306)를 관통하여 형성된다. 전도성 트레이스(306)는, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능하다. 16A-16B illustrate a BOL embodiment of a
반도체 다이(224)가, 범프 재료(304)가 전도성 트레이스(306)상의 상호접속 사이트와 나란하게 되도록 위치되는데, 도 20a-20g를 참조하라. 또한, 범프 재료(304)는 기판(308)상에 형성된 전도 패드 또는 상호접속 사이트와 나란하게 될 수 있다. 압력 또는 힘(F)이 반도체 다이(224)의 후방면(228)에 인가되어 범프 재료(304)를 전도성 트레이스(306) 및 전도 비아(310)의 개구(312)안으로 가압한다. 힘(F)은 고온 상태로 인가될 수 있다. 범프 재료(304)의 유순한 성질로 인해서, 도 16b에 도시된 바와 같이, 범프 재료는 전도성 트레이스(306)의 정상면 및 측면 주위에서 그리고 전도 비아(310)의 개구(312) 안으로 변형 또는 압출된다. 특히, 압력의 인가는 범프 재료(304)가 플라스틱 변형을 겪게 하고 전도성 트레이스(306)의 정상면 및 측면과 전도 비아(310)의 개구(312)안을 커버하게 한다. 범프 재료(304)는 따라서 기판(308)을 관통하는 z-방향 수직 상호접속을 위해 전도성 트레이스(306) 및 전도 측벽(314)에 전기적으로 연결된다. 범프 재료(304)의 플라스틱 유동은 범프 재료와 전도성 트레이스(306)의 정상면과 측면 및 전도 비아(310)의 개구(312) 사이에 기계적 인터로킹을 만든다. 범프 재료와 전도성 트레이스(306)의 정상면과 측면 및 전도 비아(310)의 개구(312) 사이의 기계적 인터로킹은 결합 힘을 크게 증가시키지 않고도 각 표면 사이에 큰 접촉 면적을 통해서 강고한 연결을 만든다. 범프 재료와 전도성 트레이스(306)의 정상면과 측면 및 전도 비아(310)의 개구(312) 사이의 기계적 인터로킹은 또한 캡슐화 과정과 같은 후속 제조 공정 동안에 측방향 다이 시프팅을 감소시킨다. 전도 비아(310)가 범프 재료(304)를 구비한 상호접속 사이트내에 형성되기 때문에, 전체 기판 상호접속 면적이 감소된다.Semiconductor die 224 is positioned so that
도 12a-12g, 도 13a-13d, 도 14a-14d, 도 15a-15c 및 도 16a-16b의 실시예에서, 전도성 트레이스를 상호 접속 구조체 보다 협소하게 만드는 것에 의해 전도성 트레이스 피치가 감소되어 라우팅(routing) 밀도 및 I/O 카운트를 증가시킬 수 있다. 보다 협소해진 전도성 트레이스는 전도성 트레이스 주변의 상호접속 구조체를 변형시키는데 필요한 힘(F)를 감소시킨다. 예를 들면, 필수적인 힘(F)은 범프 재료보다 넓은 전도성 트레이스 또는 패드에 대해서 범프를 변형시키는데 필요한 힘의 30-50%일 수 있다. 보다 낮은 압축력(F)이, 특수한 오차 범위내의 동일 평면성을 유지하고 균일한 z 방향 변형과 높은 신뢰성의 상호 접속 유니온을 달성하기 위해서 미세 피치 상호 접속과 작은 다이에 대해서 유용하다. 추가하여, 전도성 트레이스 주위의 상호접속 구조체를 변형시키는 것은 기계적으로 범프를 트레이스에 로킹시키어 리플로우 동안에 다이 시프팅 또는 다이 플로팅을 방지한다. In the embodiment of Figures 12a-12g, 13a-13d, 14a-14d, 15a-15c, and 16a-16b, the conductive trace pitch is reduced by making the conductive traces narrower than the interconnect structure, ) Density and I / O count. The narrower conductive traces reduce the force F required to deform the interconnect structure around the conductive traces. For example, the required force F may be 30-50% of the force required to deform the bump for a conductive trace or pad wider than the bump material. A lower compressive force (F) is useful for fine pitch interconnects and small dies to maintain coplanarity within a specific tolerance range and achieve uniform unidirectional deformation and high reliability interconnections. In addition, deforming the interconnect structure around the conductive traces mechanically locks the bumps into the traces to prevent die shifting or die floating during reflow.
도 17a-17c는 봉지재를 반도체 다이와 기판 사이의 범프 주위에 전착시키기 위한 몰드 언더필(MUF)공정을 도시하고 있다. 도 17a는 도 12b로부터의 범프 재료(234)를 이용하여 기판(254)에 장착되고 체이스 몰드(320)의 상부 몰드 지지체(316)와 하부 몰드 지지체(318) 사이에 위치된 반도체 다이(224)를 도시하고 있다. 도 12a-12g, 도 13a-13d, 도 14a-14d, 도 15a-15c 및 도 16a-16b로부터의 다른 반도체 다이 및 기판 조합이 체이스 몰드(320)의 상부 몰드 지지체(316) 및 하부 몰드 지지체(318) 사이에 위치될 수 있다. 상부 몰드 지지체(316)는 압축성 해제 필름(322)을 포함한다. 17A-17C illustrate a mold underfill (MUF) process for depositing an encapsulant around the bumps between the semiconductor die and the substrate. 17A shows a
도 17b에서, 상부 몰드 지지체(316) 및 하부 몰드 지지체(318)가 기판 위와 반도체 다이 및 기판 사이에 오픈 스페이스를 구비하는 상태로 반도체 다이(224) 및 기판(254)을 감싸도록 함께 모아진다. 압축성 해제 필름(322)이 반도체 다이(224)의 후방면(228) 및 측면에 일치되게 배열되어 이들 표면에 봉지재의 형성을 차단한다. 액체 상태의 봉지재(324)가 노즐(326)을 이용하여 체이스 몰드(320)의 한 사이드안으로 주입되는 동안 선택적인 진공 어시스트(328)가 맞은편으로부터 압력을 유인하여 기판(254) 위의 오픈 스페이스 및 반도체 다이(224) 및 기판(254) 사이의 오픈 스페이스를 봉지재로 균일하게 충진시킨다. 봉지재(324)는 필러를 구비한 에폭시 수지, 필러를 구비한 에폭시 아크릴래이트 또는 필러를 구비한 적절한 폴리머와 같은 폴리머 복합재일 수 있다. 봉지재(324)는 비-전도성이고 외부 요소 및 오염물로부터 반도체 소자를 환경적으로 보호한다. 압축성 재료(322)는 봉지재(324)가 반도체 다이(224)의 후방면(228) 위에 그리고 측면 주위에 유동하는 것을 방지한다. 봉지재(324)는 경화된다. 반도체 다이(224)의 후방면 및 측면은 봉지재(324)로부터 노출된 상태로 남는다. 17B, an
도 17c는 MUF 및 몰드 오버필(MOF), 즉, 압축성 재료(322)가 없는 것의 실시예를 도시하고 있다. 반도체 다이(224) 및 기판(254)은 체이스 몰드(320)의 상부 몰드 지지체(316) 및 하부 몰드 지지체(318) 사이에 위치된다. 상부 몰드 지지체(316) 및 하부 몰드 지지체(318)가 기판 위, 반도체 다이 주변 그리고 반도체 다이 및 기판 사이에 오픈 스페이스를 구비하는 상태로 반도체 다이(224) 및 기판(254)을 감싸도록 함께 모아진다. 액체 상태의 봉지재(324)가 노즐(326)을 이용하여 체이스 몰드(320)의 한 사이드안으로 주입되는 동안 선택적인 진공 어시스트(328)가 맞은편으로부터 압력을 유인하여 반도체 다이(224) 주변 및 기판(254)위의 오픈 스페이스와 반도체 다이(224) 및 기판(254) 사이의 오픈 스페이스를 봉지재로 균일하게 충진시킨다. 봉지재(324)는 경화된다. Fig. 17C shows an embodiment of the MUF and mold overfill (MOF), i.e., without the
도 18은 봉지재를 반도체 다이(224) 주변 그리고 반도체 다이(224) 및 기판(254) 사이의 갭에 전착시키는 다른 실시예를 도시하고 있다. 반도체 다이(224) 및 기판(254)은 댐(330)에 의해 감싸진다. 봉지재(332)가 액체 상태로 노즐(334)로부터 댐(330)안으로 분배되어 기판(254) 위의 오픈 스페이스와 반도체 다이(224) 및 기판(254) 사이의 오픈 스페이스로 충진된다. 노즐(334)로부터 분배되는 봉지재(332)의 부피는 반도체 다이(224)의 후방면(228) 또는 측면을 커버하지 않는 상태로 댐(330)을 충진하도록 제어된다. 봉지재(332)는 경화된다. 18 shows another embodiment for depositing an encapsulant around the semiconductor die 224 and into a gap between the semiconductor die 224 and the
도 19는 도 17a, 도 17c 및 도 18로부터의 MUF공정 후의 반도체 다이(224) 및 기판(254)을 도시하고 있다. 봉지재(224)는 기판(254) 위와 반도체 다이(224) 및 기판(254) 사이의 범프 재료(234) 주위에 균일하게 분포된다. 19 shows the semiconductor die 224 and the
도 20a-20g는 기판 또는 PCB(340)상의 다양한 전도성 트레이스 래이아웃의 평면도이다. 도 20a에서, 전도성 트레이스(342)는 기판(340)상에 형성된 집적된 범프 패드 또는 상호접속 사이트(344)를 구비한 스트레이트 컨덕터이다. 기판 범프 패드(344)의 측부는 전도성 트레이스(342)와 동일 선상에 있을 수 있다. 종래 기술에서는, 솔더 레지스트레이션 오픈닝(SRO)이 일반적으로 리플로우 동안에 범프 재료를 수용하도록 상호접속 사이트 위에 형성된다. SRO는 상호접속 피치를 증가시키고 I/O 카운트를 감소시킨다. 대조적으로, 마스킹 층(346)이 기판(340)의 일부 위에 형성될 수 있으나, 마스킹 층은 전도성 트레이스(342)의 기판 범프 패드(344) 주변에는 형성되지 않는다. 즉, 범프 재료와 맞물리도록 설계된 전도성 트레이스(342) 부분은 리플로우 동안 범프 수용을 위해 사용될 수 있는 마스킹 층(346)의 어떤 SRO도 결여된다. 20A-20G are plan views of various conductive trace rails on a substrate or
반도체 다이(224)는 기판(340) 위에 위치되고 범프 재료는 기판 범프 패드(344)와 나란하게 배열된다. 범프 재료는, 그것을 범프 패드와 물리적으로 접촉시키고 이어서 범프 재료를 리플로우 온도하에 리플로우시키는 것에 의해 기판 범프 패드(344)에 전기적 그리고 금속학적으로 연결된다. The semiconductor die 224 is positioned over the
다른 하나의 실시예에서, 전기적 전도 범프 재료가 증발, 전해 도금, 무전해 도금, 볼 드롭 또는 스크린 프린팅 공정을 이용하여 기판 범프 패드(444)위에 전착된다. 범프 재료는 선택적인 플럭스 용액을 구비한 Al, Sn, Ni, Au, Ag, Pb, Bi, Cu, 솔더 및 그들의 조합일 수 있다. 예를 들면, 범프 재료는 공정 Sn/Pb, 고-리드 솔더 또는 리드-프리 솔더일 수 있다. 범프 재료는 적절한 부착 또는 결합 공정을 이용하여 기판 범프 패드(344)에 결합 된다. 하나의 실시예에서, 범프 재료는 도 20b에 도시된 바와 같이, 범프 또는 상호접속 구조체(348)를 형성하기 위해 범프 재료를 그것의 융점 이상으로 가열하는 것에 의해 리플로우된다. 일부 응용에서, 범프(348)는 두 번 리플로우되어 기판 범프 패드(344)에 전기적 접촉을 개선시킨다. 협소 기판 범프 패드(344) 주위의 범프 재료는 리플로우 동안에 다이 위치를 유지시킨다. In another embodiment, an electrically conductive bump material is deposited over the substrate bump pads 444 using evaporation, electrolytic plating, electroless plating, ball drop or screen printing processes. The bump material may be Al, Sn, Ni, Au, Ag, Pb, Bi, Cu, solder with a selective flux solution and combinations thereof. For example, the bump material may be a process Sn / Pb, a high-lead solder or a lead-free solder. The bump material is bonded to the
높은 라우팅 밀도 응용에서, 전도성 트레이스(342)의 이스케이프 피치를 최소화하는 것이 바람직하다. 전도성 트레이스(342) 사이의 이스케이프 피치는 리플로우 수용 목적의 마스킹 층을 제거함으로써, 즉, 범프 재료를 마스킹 층 없이 리플로우시킴으로써 감소될 수 있다. 어떤 SRO도 다이 범프 패드(232) 또는 기판 범프 패드(344) 주위에 형성되지 않기 때문에, 전도성 트레이스(342)는 보다 미세한 피치로 형성될 수 있는데, 즉, 전도성 트레이스(342)는 구조체와 근접하게 또는 그 이웃에 놓일 수 있다. 기판 범프 패드(244) 주위에 어떤 SRO도 없는 상태에서, 전도성 트레이스(342) 사이의 피치는 P=D+ PLT + W/2로 주어지는데, 여기서 D는 범프(348)의 베이스 직경, PLT는 다이 위치 오차, 그리고 W는 전도성 트레이스(342)의 폭이다. 하나의 실시예에서, 100㎛의 범프 베이스 직경, 10㎛의 PLT, 그리고 30㎛의 트레이스 라인 폭이 주어지면, 전도성 트레이스(242)의 최소 이스케이프 피치는 125㎛가 된다. 마스크-레스(mask-less) 범프 형성은 종래 기술에서 알 수 있듯이, 인접한 개구들 사이의 마스킹 재료의 리거먼트 공간, 솔더 마스크 레지스트레이션 오차(SRT) 그리고 최소 레졸버블(resolvable) SRO에 대한 설명 필요성을 제거시킨다. In high routing density applications, it is desirable to minimize the escape pitch of the conductive traces 342. The escape pitch between the
범프 재료가, 마스킹 층없이 다이 범프 패드(232)를 금속학적으로 그리고 전기적으로 기판 범프 패드(344)에 연결시키기 위해서 리플로우 되는 경우에, 웨팅(wetting) 및 표면 장력은 범프 재료를 셀프-콘파인먼트(confinement) 상태로 유지시키고, 다이 펌프 패드(232) 및 기판 범프 패드(344) 사이의 공간내와, 범프 패드의 풋프린트내의 전도성 트레이스(342)에 바로 인접한 기판(340) 부분에 보유시킨다. When the bump material is reflowed to connect the
원하는 셀프-콘파인먼트(self-confinement) 특성을 달성하기 위해서, 범프 재료는 범프 재료와 접촉하는 영역을 전도성 트레이스(342)의 주위 영역보다 더 습윤적으로 선택적으로 만들기 위해 다이 범프 패드(232) 또는 기판 범프 패드(344)에 위치되기 전에 플럭스 용액에 함침될 수 있다. 용융 범프 재료는 플럭스 용액의 습윤 특성으로 인해 범프 패드에 의해 한정된 영역내에 국한되게 잔류한다. 범프 재료는 덜 습윤 가능한 영역까지 진행되지 않는다. 박막의 산화층 또는 다른 절연층이 범프 재료가 덜 습윤적으로 만들려 의도하지 않았던 영역 위에 형성될 수 있다. 이런 이유로, 마스킹 층(340)이 다이 펌프 패드(232) 또는 기판 범프 패드(344) 주위에 필요하지 않다. To achieve the desired self-confinement characteristics, the bump material may be removed from the
도 20c는 기판(350)상에 형성된 집적된 직사각형 범프 패드 또는 상호접속 사이트(354)를 구비한 스트래이트 컨덕터로서 평행한 전도성 트레이스(352)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 경우에, 기판 범프 패드(354)는 전도성 트레이스(342)보다 넓고 맞물림 범프의 폭 보다 덜하다. 기판 범프 패드(354)의 측부들은 전도성 트레이스(352)와 평행할 수 있다. 마스킹층(356)이 기판(350)의 일부 위에 형성될 수 있으나, 마스킹층은 전도성 트레이스(352)의 기판 범프 패드(354) 주위에 형성되지는 않는다. 즉, 범프 재료와 맞물리도록 설계된 전도성 트레이스(352) 부분은 리플로우 동안 범프 수용을 위해 사용될 수 있는 마스킹층(356)의 어떤 SRO도 결여된다. 20C illustrates another embodiment of a parallel
도 20d는 최대 상호접속 밀도 및 용량을 위해 기판(366)상에 형성된 옵셋 집적 범프 패드 또는 상호접속 사이트(364)를 구비한 멀티플 열의 어레이에 배열된 전도성 트레이스(360,362)의 다른 하나의 실시예를 도시하고 있다. 교번적인 전도성 트레이스(360,362)는 범프 패드(364)로 라우팅하기 위한 엘보우를 포함한다. 각 기판 범프 패드(364)의 측부들은 전도성 트레이스(360,362)와 동일선상에 있다. 마스킹층(368)이 기판(366)의 일부 위에 형성될 수 있으나, 마스킹층(368)은 전도성 트레이스(360,362)의 기판 범프 패드(364) 주위에는 형성되지 않는다. 즉, 범프 재료와 맞물리도록 설계된 전도성 트레이스(360,362) 부분은 리플로우 동안에 범프 수용을 위해 사용될 수 있는 마스킹층(368)의 어떤 SRO도 결여된다. 20D illustrates another embodiment of
도 20e는 최대 상호접속 밀도 및 용량을 위해 기판(376)상에 형성된 옵셋 집적 범프 패드 또는 상호접속 사이트(374)를 구비한 멀티플 열의 어레이에 배열된 전도성 트레이스(370,372)의 다른 하나의 실시예를 도시하고 있다. 교번적인 전도성 트레이스(370,372)는 범프 패드(374)로 라우팅하기 위한 엘보우를 포함한다. 이 경우에, 기판 범프 패드(374)는 라운드되고 전도성 트레이스(370,372)보다 넓지만, 맞물림 상호접속 범프 재료의 폭 보다 덜하다. 마스킹층(378)이 기판(376)의 일부위에 형성될 수 있으나, 마스킹층(378)은 전도성 트레이스(370,372)의 기판 범프 패드(374) 주위에는 형성되지 않는다. 즉, 범프 재료와 맞물리도록 설계된 전도성 트레이스(370,372) 부분은 리플로우 동안에 범프 수용을 위해 사용될 수 있는 마스킹층(378)의 어떤 SRO도 결여된다. 20E illustrates another embodiment of
도 20f는 최대 상호접속 밀도 및 용량을 위해 기판(386)상에 형성된 옵셋 집적 범프 패드 또는 상호접속 사이트(384)를 구비한 멀티플 열의 어레이에 배열된 전도성 트레이스(380,382)의 다른 하나의 실시예를 도시하고 있다. 교번적인 전도성 트레이스(380,382)는 범프 패드(384)로 라우팅하기 위한 엘보우를 포함한다. 이 경우에, 기판 범프 패드(384)는 직사각형이고 전도성 트레이스(380,382)보다 넓지만, 맞물림 상호접속 범프 재료의 폭 보다 덜하다. 마스킹층(388)이 기판(386)의 일부 위에 형성될 수 있으나, 마스킹층(388)은 전도성 트레이스(380,382)의 기판 범프 패드(384) 주위에는 형성되지 않는다. 즉, 범프 재료와 맞물리도록 설계된 전도성 트레이스(380,382) 부분은 리플로우 동안에 범프 수용을 위해 사용될 수 있는 마스킹층(388)의 어떤 SRO도 결여된다. 20F shows another embodiment of
상호접속 공정의 한 예로서, 반도체 다이(224)는 기판(366)위에 위치되고 범프 재료(234)는 도 20d로부터의 기판 범프 패드(364)와 나란하게 된다. 범프 재료(234)는, 도 12a-12g, 13a-13d, 14a-14d, 15a-15c 및 16a-16b에서 기술한 바와 같이, 범프 재료를 가압하거나 또는 범프 재료를 범프 패드와 물리적으로 접촉시키고 이어서 범프 재료를 리플로우 온도하에 리플로우 시키는 것에 의해 기판 범프 패드(364)에 전기적 및 금속학적으로 연결된다. As an example of an interconnection process, the semiconductor die 224 is positioned over the
다른 하나의 실시예에서, 전기 전도 범프 재료가 증발, 전해 도금, 무전해 도금, 볼 드롭 또는 스크린 프린팅 공정을 이용하여 기판 범프 패드(364)위에 전착된다. 범프 재료는 선택적인 플럭스 용액을 구비한 Al, Sn, Ni, Au, Ag, Pb, Bi, Cu, 솔더 및 그들의 조합일 수 있다. 예를 들면, 범프 재료는 공정(eutectic) Sn/Pb, 고-리드 솔더(high-lead solder) 또는 리드-프리 솔더(lead-free solder)일 수 있다. 범프 재료는 적절한 부착 또는 결합 공정을 이용하여 기판 범프 패드(364)에 결합 된다. 하나의 실시예에서, 범프 재료는 도 20g에 도시된 바와 같이, 범프 또는 상호접속 구조체(390)를 형성하기 위해 재료를 그것의 융점 이상으로 가열하는 것에 의해 리플로우된다. 일부 응용에서, 범프(390)는 두 번 리플로우되어 기판 범프 패드(364)에 전기적 접촉을 개선 시킨다. 협소 기판 범프 패드(364) 주위의 범프 재료는 리플로우 동안에 다이 위치를 유지시킨다. 범프 재료(234) 또는 범프(390)는 또한 도 20a-20g의 기판 범프 패드 구조상에 형성될 수 있다. In another embodiment, an electrically conductive bump material is electrodeposited over the
높은 라우팅 밀도 응용에서, 전도성 트레이스(360,362) 또는 도 20a-20g의 다른 전도성 트레이스 구성의 이스케이프 피치를 최소화하는 것이 바람직하다. 전도성 트레이스(360,362) 사이의 이스케이프 피치는 리플로우 수용 목적의 마스킹 층을 제거함으로써, 즉, 범프 재료를 마스킹 층 없이 리플로우시킴으로써 감소될 수 있다. 어떤 SRO도 다이 범프 패드(232) 또는 기판 범프 패드(364) 주위에 형성되지 않기 때문에, 전도성 트레이스(360,362)는 보다 미세한 피치로 형성될 수 있는데, 즉, 전도성 트레이스(360,362)는 구조체와 근접하게 또는 그 이웃에 놓일 수 있다. 기판 범프 패드(364) 주위에 어떤 SRO도 없는 상태에서, 전도성 트레이스(360,362) 사이의 피치는 P=D/2+ PLT + W/2로 주어지는데, 여기서 D는 범프(390)의 베이스 직경, PLT는 다이 위치 오차, 그리고 W는 전도성 트레이스(360,362)의 폭이다. 하나의 실시예에서, 100㎛의 범프 베이스 직경, 10㎛의 PLT, 그리고 30㎛의 트레이스 라인 폭이 주어지면, 전도성 트레이스(360,362)의 최소 이스케이프 피치는 75㎛가 된다. 마스크-레스(mask-less) 범프 형성은 종래 기술에서 알 수 있듯이, 인접한 개구들 사이의 마스킹 재료의 리거먼트(ligament) 공간, 솔더 마스크 레지스트레이션(SRT) 그리고 최소 레졸버블(resolvable) SRO에 대한 설명 필요성을 제거시킨다. In high routing density applications, it is desirable to minimize the escape pitches of the conductive traces (360, 362) or other conductive trace configurations of Figures 20a-20g. The escape pitch between the conductive traces 360,362 can be reduced by removing the masking layer for reflow accepting purposes, i. E., Reflowing the bump material without the masking layer. Since no SRO is formed around the
범프 재료가, 마스킹 층없이 다이 범프 패드(232)를 금속학적으로 그리고 전기적으로 기판 범프 패드(364)에 연결시키기 위해서 리플로우 되는 경우에, 웨팅(wetting) 및 표면 장력은 범프 재료를 셀프-콘파인먼트(confinement) 상태로 유지시키고, 다이 펌프 패드(232) 및 기판 범프 패드(364) 사이의 공간내와, 범프 패드 풋프린트내의 전도성 트레이스(360,362)에 바로 인접한 기판(366)부분에 보유시킨다. When the bump material is reflowed to connect the
원하는 셀프-콘파인먼트 특성을 달성하기 위해서, 범프 재료는 범프 재료와 접촉하는 영역을 전도성 트레이스(360,362)의 주위 영역보다 더 습윤적으로 선택적으로 만들기 위해 다이 범프 패드(232) 또는 기판 범프 패드(364)에 위치되기 전에 플럭스 용액에 함침될 수 있다. 용융 범프 재료는 플럭스 용액의 습윤 특성으로 인해 범프 패드에 의해 한정된 영역내에 국한되게 잔류한다. 범프 재료는 덜 습윤 가능한 영역까지 진행되지 않는다. 박막의 산화층 또는 다른 절연층이 범프 재료가 덜 습윤적으로 만들려 의도하지 않았던 영역 위에 형성될 수 있다. 이런 이유로, 마스킹층(368)이 다이 펌프 패드(232) 또는 기판 범프 패드(364) 주위에 필요하지 않다. In order to achieve the desired self-confinement characteristics, the bump material may be removed from the
도 21a에서, 마스킹층(392)이 전도성 트레이스(394,396)의 일부 위에 전착된다. 그러나 마스킹층(392)은 집적된 범프 패드(398) 위에는 형성되지 않는다. 결과적으로, 기판(400)상의 각 범프 패드(398)에 대해 어떤 SRO도 존재하지 않는다. 비-습윤성 마스킹 패치(402)가 집적 범프 패드(398)의 어레이내에, 즉, 인접한 범프 패드 사이에 침입형으로 기판(400)상에 형성된다. 마스킹 패치(402)는 또한 다이 범프 패드(398)의 어레이내에 침입형으로 반도체 다이(224)상에 형성될 수 있다. 보다 일반적으로, 마스킹 패치는 보다 덜한 습윤성 영역으로의 진행을 막기 위해서 어떤 배열에서의 집적 범프 패드에 근접하여 형성된다. In FIG. 21A, a
반도체 다이(224)는 기판(400)위에 위치되고 범프 재료는 기판 범프 패드(398)와 나란하게 된다. 범프 재료는, 도 12a-12g, 13a-13d, 14a-14d, 15a-15c 및 16a-16b에서 기술한 바와 같이, 범프 재료를 가압하거나 또는 범프 재료를 범프 패드와 물리적으로 접촉시키고 이어서 범프 재료를 리플로우 온도하에 리플로우 시키는 것에 의해 기판 범프 패드(398)에 전기적 및 금속학적으로 연결된다. The semiconductor die 224 is positioned over the
다른 하나의 실시예에서, 전기 전도 범프 재료가 증발, 전해 도금, 무전해 도금, 볼 드롭 또는 스크린 프린팅 공정을 이용하여 다이 집적 범프 패드(398)위에 전착된다. 범프 재료는 선택적인 플럭스 용액을 구비한 Al, Sn, Ni, Au, Ag, Pb, Bi, Cu, 솔더 및 그들의 조합일 수 있다. 예를 들면, 범프 재료는 공정 Sn/Pb, 고-리드 솔더 또는 리드-프리 솔더일 수 있다. 범프 재료는 적절한 부착 또는 결합 공정을 이용하여 집적 범프 패드(398)에 결합 된다. 하나의 실시예에서, 범프 재료는, 도 21b에 도시된 바와 같이, 구형 볼 또는 범프(404)를 형성하기 위해 범프 재료를 그것의 융점 이상으로 가열하는 것에 의해 리플로우된다. 일부 응용에서, 범프(404)는 두 번 리플로우되어 집적 범프 패드(398)에 전기적 접촉을 개선시킨다. 범프는 또한 집적 범프 패드(398)에 압착 결합될 수 있다. 범프(404)는 집적 범프 패드(398)위에 형성될 수 있는 상호접속 구조체의 한 형태를 나타낸다. 상호접속 구조체는 또한 스터드 범프, 마이크로 범프 또는 다른 전기적 상호접속체일 수 있다. In another embodiment, an electrically conductive bump material is electrodeposited over die
높은 라우팅 밀도 응용에서, 이스케이프 피치를 최소화하는 것이 바람직하다. 전도성 트레이스(394,396) 사이의 피치를 감소시키기 위해서, 범프 재료는 마스킹 층 없이 집적 범프 패드(398) 주위로 리플로우된다. 전도 트레이스(394,396) 사이의 이스케이프 피치는 리플로우 수용목적을 위한 마스킹층 및 집적 범프 패드 주위의 관련 SRO를 제거함으로써,즉, 마스킹층 없이 범프 재료를 리플로우시킴으로써 감소될 수 있다. 마스킹층(392)은 전도성 트레이스(394,396) 및 집적 범프 패드(398)로부터 떨어진 기판(400)의 일부 위에 형성될 수 있으나, 마스킹층(392)은 집적 범프 패드(398) 주위에는 형성되지 않는다. 즉, 범프 재료와 맞물리도록 설계된 전도성 트레이스(394,396) 부분은 리플로우 동안 범프 수용을 위해 사용될 수 있는 마스킹 층(392)의 어떤 SRO도 결여된다. In high routing density applications, it is desirable to minimize the escape pitch. To reduce the pitch between the
또한, 마스킹 패치(402)가 집접 범프 패드(398)의 어레이내에 침입형으로 기판(400)상에 형성된다. 마스킹 패치(402)는 비-습윤성 재료이다. 마스킹 패치(402)는 마스킹 층(392)과 동일한 재료이고 동일한 공정 단계 동안에 인가되거나 또는 상이한 재료이고 상이한 공정 단계 동안에 인가될 수 있다. 마스킹 패치(402)는 집적 범프 패드(398) 어레이내의 트레이스 또는 패드 부분의 선택적인 산화, 도금 또는 다른 처리에 의해 형성될 수 있다. 마스킹 패치(402)는 범프 재료 유동을 집적 범프 패드(398)에 한정하여 전도 범프 재료의 인접 구조체로의 침출을 방지한다. A masking
범프 재료가 집적 범프 패드(398) 어레이내에 침입형으로 위치된 마스킹 패치(402)를 구비한 상태로 리플로우되는 경우에, 습윤 및 표면장력은 다이 범프 패드(232) 및 집적 범프 패드(398) 사이의 공간내와, 그리고 전도성 트레이스(394,396)에 바로 인접하고 집적 범프 패드(398)의 풋프린트내의 기판(400) 부분에 범프 재료를 한정 및 보유시킨다. The wetting and surface tension is reduced by the
원하는 콘파인먼트 특성을 달성하기 위해서, 범프 재료가, 범프 재료와 접촉하는 영역을 전도성 트레이스(394,396)의 주위 영역보다 더 습윤적으로 선택적으로 만들기 위해 다이 범프 패드(232) 또는 집적 범프 패드(398)에 위치되기 전에 플럭스 용액에 함침될 수 있다. 용융 범프 재료는 플럭스 용액의 습윤 특성으로 인해 범프 패드에 의해 한정된 영역 내에 국한되게 잔류한다. 범프 재료는 덜 습윤 가능한 영역까지 진행되지 않는다. 박막의 산화층 또는 다른 절연층이 범프 재료가 덜 습윤적으로 만들려 의도하지 않았던 영역 위에 형성될 수 있다. 이런 이유로, 마스킹 층(392)이 다이 펌프 패드(232) 또는 집적 범프 패드(398) 주위에 필요하지 않다. The bump material may be removed from the
어떤 SRO도 다이 범프 패드(232) 또는 집적 범프 패드(398) 주위에 형성되지 않기 때문에, 전도성 트레이스(394,396)는 보다 미세한 피치로 형성될 수 있는데, 즉, 접촉을 이루고 그리고 전기적 쇼트 형성 없이도 전도성 트레이스는 인접한 구조체에 근접하여 놓일 수 있다. 동일한 솔더 레지스트레이션 디자인 룰을 가정하면, 전도성 트레이스(394,396) 사이의 피치는 P=(1.1D + W)/2로 주어지는데, 여기서 D는 범프(404)의 베이스 직경, 그리고 W는 전도성 트레이스(394,396)의 폭이다. 하나의 실시예에서, 100㎛의 범프 직경, 그리고 20㎛의 트레이스 라인 폭이 주어지면, 전도성 트레이스(394,396)의 최소 이스케이프 피치는 65㎛가 된다. 범프 형성은 종래 기술에서 알 수 있듯이, 인접한 개구들 사이의 마스킹 재료의 리거먼트 공간, 그리고 최소 레졸버블(resolvable) SRO에 대한 설명 필요성을 제거시킨다. Since no SRO is formed around the
도 22는 다이 부착 어드헤시브(410)를 이용하여 반도체 다이(408)위에 적재된 반도체 다이(406)를 구비한 패키지-온-패키지(PoP)(405)를 도시하고 있다. 반도체 다이(406,408) 각각은, 다이의 전기적 디자인 및 기능에 따라서 다이내에 형성되고 전기적으로 상호접속된 활성 소자, 패시브 소자, 전도층 및 절연층으로서 구현된 아날로그 및 디지털 회로를 포함하는 활성 표면을 갖는다. 예를 들면, 상기 회로는 DSP, ASIC, 메모리 또는 다른 신호 처리 회로와 같은 아날로그 또는 디지털 회로를 구현하기 위한 활성 표면내에 형성된 하나 이상의 트랜지스터, 다이오드 및 다른 회로 소자를 포함할 수 있다. 반도체 다이(406,408)는 또한 RF신호 처리용 인덕터 캐패시터 및 레지스터와 같은 IPD를 포함할 수 있다. 22 shows a package-on-package (PoP) 405 having a
반도체 다이(406)는 도 12a-12g, 13a-13d, 14a-14d, 15a-15c 또는 16a-16b로부터의 어떤 실시예를 사용하여 접촉 패드(418)상에 형성된 범프 재료(416)를 사용하여 기판(414)상에 형성된 전도성 트레이스(412)에 장착된다. 전도성 트레이스(412)는, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 상호접속 구조체에 적용가능하다. 반도체 다이(408)는 본드 와이어(422)를 이용하여 기판(414)상에 형성된 접촉 패드(420)에 전기적으로 연결된다. 본드 와이어(422)의 대향 단부는 반도체 다이(406)상의 접촉 패드(424)에 결합된다. Semiconductor die 406 may be formed using
마스킹층(426)이 기판(414) 위에 형성되고 반도체 다이(406)의 풋프린트를 넘어 개방된다. 마스킹층(426)은 리플로우 동안에 범프 재료(416)를 전도성 트레이스(412)에 한정시키지 않지만, 오픈 마스크는 댐으로 작용하여 봉지재(428)가 MUF동안에 접촉 패드(420) 또는 본드 와이어(422)로 이주하는 것을 방지한다. 봉지재(428)는 도 17a-17c와 비슷하게, 반도체 다이(408) 및 기판(414) 사이에 전착된다. 마스킹층(426)은 MUF 봉지재(428)가 접촉 패드(420) 및 본드 와이어(422)에 도달하는 것을 차단하는데, 도달하면 결함을 초래할 수 있다. 마스킹층(426)은 봉지재(428)가 접촉 패드(420)로 빠지는 위험 없이 보다 큰 반도체 다이가 주어진 기판상에 위치되게 한다. A
본 발명의 하나 이상의 실시예가 상세하게 기술되었지만, 당업자는 다음의 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 이탈하지 않는 범위에서 그 실시예들에 변형 및 적용이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. While one or more embodiments of the invention have been described in detail, those skilled in the art will appreciate that modifications and adaptations may be made to the embodiments without departing from the scope of the invention as set forth in the following claims.
Claims (25)
기판을 제공하는 단계와,
상호접속 사이트를 구비한 기판의 표면 위에 다수의 전도성 트레이스들을 형성하는 단계와,
상기 기판의 표면 위에 마스킹 층을 형성하는 단계 - 상기 마스킹 층은 상기 전도성 트레이스들 중의 적어도 두 개를 노출시킨 다수의 평행하고 신장된 개구들를 포함하고, 다수의 신장된 상기 개구들 내에서 다수의 전도성 트레이스들의 길이부를 따라 범프 재료의 유동을 허용하지만, 다수의 신장된 상기 개구들의 경계를 통과한 범프 재료의 유동을 방지함 - 와,
상기 범프가 상기 상호접속 사이트의 정상면 및 측면을 커버하도록 상기 범프를 상기 상호접속 사이트에 결합시키는 단계 - 상기 상호접속 사이트를 따라서, 범프의 길이부는 상기 상호접속 사이트에 걸쳐서 범프의 폭보다 크고, 범프의 폭은, 상기 반도체 다이에 근접하면서 더 넓어지고, 상기 상호접속 사이트에 근접하면서 좁아지도록 범프의 길이부를 따라 테이퍼됨 - 와,
봉지재를 상기 반도체 다이 및 기판 사이의 범프 주위에 전착시키는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.Providing a semiconductor die having a plurality of bumps formed over the surface of the semiconductor die,
Providing a substrate;
Forming a plurality of conductive traces on a surface of a substrate having an interconnect site;
Forming a masking layer on a surface of the substrate, the masking layer comprising a plurality of parallel and elongated openings exposing at least two of the conductive traces, wherein a plurality of conductive Thereby preventing flow of the bump material through the boundary of the plurality of elongated openings, while allowing flow of the bump material along the length of the traces,
Coupling the bump to the interconnect site such that the bump covers the top and sides of the interconnect site, the length of the bump along the interconnect site being greater than the width of the bump across the interconnect site, Is tapered along the length of the bump such that it is wider and closer to the interconnect die and closer to the interconnecting site,
And electrodepositing an encapsulant around the bumps between the semiconductor die and the substrate.
상기 다수의 전도성 트레이스들 중의 하나는 신장된 상기 개구들 중의 적어도 두 개의 아래를 통과하는 반도체 소자의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein one of the plurality of conductive traces passes under at least two of the elongated apertures.
다수의 신장된 상기 개구들의 각 길이부는 상기 다수의 전도성 트레이스들의 각 길이부에 수직인 반도체 소자의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein each length of the plurality of elongated apertures is perpendicular to each length of the plurality of conductive traces.
다수의 신장된 상기 개구들의 각각의 폭은 90㎛ 이하인 반도체 소자의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the width of each of the plurality of elongated openings is 90 占 퐉 or less.
상기 기판의 표면이 상기 범프 재료에 비습윤성인 반도체 소자의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the surface of the substrate is non-wettable to the bump material.
상기 범프는 가용성부 및 비가용성부를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the bump comprises a soluble portion and a non-soluble portion.
기판을 제공하는 단계와,
상호접속 사이트를 구비한 기판의 표면 위에 다수의 전도성 트레이스들을 형성하는 단계와,
상기 전도성 트레이스들 중의 적어도 두 개를 노출시킨 다수의 신장된 개구들을 포함하는 마스킹 층을 상기 기판의 표면 위에 형성하는 단계와,
상기 반도체 다이 및 기판의 상호접속 사이트의 사이에 다수의 상호접속 구조체를 형성하는 단계 - 상기 상호접속 사이트를 따라서, 상호접속 구조체의 길이부는 상기 상호접속 사이트에 걸쳐서 상호접속 구조체의 폭보다 크고, 상호접속 구조체의 폭은, 상기 반도체 다이에 근접하면서 더 넓어지고, 상기 상호접속 사이트에 근접하면서 좁아지도록 범프의 길이부를 따라 테이퍼됨 - 와,
봉지재를 상기 반도체 다이 및 기판 사이에 전착시키는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.Providing a semiconductor die,
Providing a substrate;
Forming a plurality of conductive traces on a surface of a substrate having an interconnect site;
Forming a masking layer over the surface of the substrate, the masking layer including a plurality of elongated openings exposing at least two of the conductive traces;
Forming a plurality of interconnect structures between the interconnecting sites of the semiconductor die and the substrate, wherein along the interconnect sites the length of the interconnect structure is greater than the width of the interconnect structure across the interconnect sites, The width of the connection structure is tapered along the length of the bump so as to be wider and closer to the semiconductor die and closer to the interconnect site,
And electrodepositing an encapsulant between the semiconductor die and the substrate.
상기 다수의 전도성 트레이스들 중의 하나는 다수의 신장된 상기 개구들 중의 적어도 두 개의 아래를 통과하는 반도체 소자의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein one of the plurality of conductive traces passes under at least two of the plurality of elongated apertures.
다수의 신장된 상기 개구들의 각 길이부는 상기 다수의 전도성 트레이스들의 각 길이부에 수직인 반도체 소자의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein each length of the plurality of elongated apertures is perpendicular to each length of the plurality of conductive traces.
다수의 신장된 상기 개구들의 각각의 폭은 90㎛ 이하인 반도체 소자의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the width of each of the plurality of elongated openings is 90 占 퐉 or less.
신장된 상기 개구들은 신장된 상기 개구들 내에서 상기 다수의 전도성 트레이스들의 길이부를 따라 범프 재료의 유동을 허용하지만, 상기 신장된 다수의 개구들의 경계를 통과한 범프 재료의 유동을 방지하는 반도체 소자의 제조 방법.8. The method of claim 7,
The elongated apertures allow flow of the bump material along the length of the plurality of conductive traces within the elongated apertures, but prevent the flow of bump material through the boundary of the elongated apertures Gt;
상기 상호접속 구조체는 가용성부 및 비가용성부를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the interconnect structure comprises a soluble portion and a non-soluble portion.
상기 상호접속 구조체는 전도성 필라 및 상기 전도성 필라 위에 형성된 범프를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the interconnect structure comprises a conductive pillar and a bump formed on the conductive pillar.
기판을 제공하는 단계;
상호접속 사이트를 구비한 기판의 표면 위에 다수의 전도성 트레이스들을 형성하는 단계
상기 전도성 트레이스들 중 적어도 두 개를 노출시킨 다수의 신장된 개구들을 포함하는 마스킹 층을 상기 기판의 표면 위에 형성하는 단계; 및
상호접속 구조체가 상기 상호접속 사이트의 정상면 및 측면을 커버하도록 다수의 상기 상호접속 구조체를 상기 반도체 다이 및 기판의 상호접속 사이트의 사이에 형성하는 단계를 포함하되, 상기 상호접속 사이트를 따라서, 상호접속 구조체의 길이부는 상기 상호접속 사이트에 걸쳐서 상호접속 구조체의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.Providing a semiconductor die;
Providing a substrate;
Forming a plurality of conductive traces on a surface of a substrate having interconnect sites,
Forming a masking layer over the surface of the substrate, the masking layer including a plurality of elongated openings exposing at least two of the conductive traces; And
Forming a plurality of the interconnect structures between the interconnecting sites of the semiconductor die and the substrate such that the interconnect structure covers the top and sides of the interconnect sites, Wherein the length of the structure is greater than the width of the interconnect structure across the interconnect sites.
봉지재를 상기 반도체 다이 및 기판 사이에 전착시키는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.15. The method of claim 14,
≪ / RTI > further comprising electrodepositing an encapsulant between the semiconductor die and the substrate.
상기 다수의 전도성 트레이스들 중의 하나는 다수의 신장된 상기 개구들 중의 적어도 두 개의 아래를 통과하는 반도체 소자의 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein one of the plurality of conductive traces passes under at least two of the plurality of elongated apertures.
다수의 신장된 상기 개구들의 각 길이부는 상기 다수의 전도성 트레이스들의 각 길이부에 수직인 반도체 소자의 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein each length of the plurality of elongated apertures is perpendicular to each length of the plurality of conductive traces.
다수의 신장된 상기 개구들의 각각의 폭은 90㎛ 이하인 반도체 소자의 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the width of each of the plurality of elongated openings is 90 占 퐉 or less.
상기 상호접속 구조체는 가용성부 및 비가용성부를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the interconnect structure comprises a soluble portion and a non-soluble portion.
상기 상호접속 구조체는 전도성 필라 및 상기 전도성 필라 위에 형성된 범프를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the interconnect structure comprises a conductive pillar and a bump formed on the conductive pillar.
상호접속 사이트를 구비하고, 기판의 표면 위에 형성된 다수의 전도성 트레이스들를 갖는 기판;
상기 전도성 트레이스들 중 적어도 두 개를 노출시킨 다수의 신장된 개구들을 포함하고, 상기 기판의 표면 위에 형성된 마스킹 층;
상기 반도체 다이 및 기판의 상호접속 사이트의 사이에 형성된 다수의 상호접속 구조체 - 상호접속 구조체의 폭은 상기 반도체 다이에 근접하면서 더 넓어지고, 상기 상호접속 사이트에 근접하면서 좁아지도록 상호접속 구조체의 길이부를 따라 테이퍼됨 - 와,
상기 반도체 다이 및 기판의 사이에 전착된 봉지재를 포함하는 반도체 소자.A semiconductor die;
A substrate having interconnect sites and having a plurality of conductive traces formed on the surface of the substrate;
A masking layer formed over the surface of the substrate, the masking layer including a plurality of elongated openings exposing at least two of the conductive traces;
A plurality of interconnect structures formed between the interconnecting sites of the semiconductor die and the substrate, the interconnect structure having a width that is wider and closer to the semiconductor die and a length of the interconnect structure Tapered along -
And an encapsulating material electrodeposited between the semiconductor die and the substrate.
상기 다수의 전도성 트레이스들 중의 하나는 다수의 신장된 상기 개구들 중 적어도 두 개의 아래를 통과하는 반도체 소자.22. The method of claim 21,
Wherein one of the plurality of conductive traces passes under at least two of the plurality of elongated apertures.
다수의 신장된 상기 개구들의 각 길이부는 다수의 전도성 트레이스들의 각 길이부에 수직인 반도체 소자.22. The method of claim 21,
Wherein each length of the plurality of elongated apertures is perpendicular to each length of the plurality of conductive traces.
상기 상호접속 구조체는 가용성부 및 비가용성부를 포함하는 반도체 소자.22. The method of claim 21,
Wherein the interconnect structure comprises a soluble portion and a non-soluble portion.
상기 상호접속 구조체는 전도성 필라 및 상기 전도성 필라 위에 형성된 범프를 포함하는 반도체 소자. 22. The method of claim 21,
Wherein the interconnect structure comprises a conductive pillar and a bump formed on the conductive pillar.
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