KR19980032685A - 리드 온 칩 구조의 반도체 장치 - Google Patents
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Abstract
리드 온 칩(lead-on-chip) 구조의 반도체 장치에서, 내부 리드들 각각은 와이어 본딩 영역 내의 반도체 칩의 주 표면과 직접 접촉하는 하부면을 구비하고, 이 각각의 내부 리드의 하부면은 와이어 본딩 영역과 다른 위치에 형성된 오목부를 구비한다. 이중 코팅 접착 테이프는 내부 리드를 반도체 칩의 주 표면에 접착하기 위해 각각의 내부 리드의 오목부 내에 수용된다. 본딩 와이어들 각각은 반도체 칩의 주 표면 상의 대응 전극 패드에 접속된 한 단부와 와이어 본딩 영역 내의 대응 내부 리드의 상부면에 접속된 다른 단부를 구비한다.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것이며, 구체적으로는, 리드 온 칩 구조를 갖는 반도체 장치에 관한 것이다.
그 내용이 본 출원에 참조로서 기재된 미심사 일본 특허 공보 제 JP-A-5-029528호에 개시되어 있는 바와 같이, 리드 온 칩 구조(이하 LOC 구조)를 갖는 반도체 장치는 일반적으로 접착성 테이프를 통해 반도체 칩 상에 부착된 내부 리드를 구비한다(JP-A-5-029528의 영문 요약은 일본 특허청으로부터 입수할 수 있으며, JP-A-5-029528의 영문 요약의 내용은 본 본 출원에 참조로서 기재되어 있다).
도 1을 참조하면, JP-A-5-029528에 개시된 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 개략적인 사시도가 부분적으로 절개된 형태로 도시되어 있다. 도 2는 도 1에 도시되고 또한 JP-A-5-029528에도 도시되어 있는 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 개략적인 부분 확대 단면도이다. 도 3a는 도 1에 도시된 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 개략적인 부분 확대 단면도이며, 반도체 칩 상에 부착된 내부 리드를 도시하고 있고, 도 3b는 도 1에 도시된 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 개략적인 부분 확대 평면도이며, 도 3a에 도시된 부분의 반도체 칩 상에 부착된 내부 리드를 도시하고 있다.
도시된 LSI 패키지는 통상 참조 기호(10)으로 표시되고, 에폭시 수지로 형성된 패키지 본체(12)를 포함한다. 에폭시 수지 패키지 본체(12) 내에 반도체 칩(14)이 캡슐화된다. 상기의 반도체 칩(14)의 주 표면(14a)은 패키지 본체(12)로부터 외부로 연장한 대응 외부 리드들(20)(리드 프레임)과 일체인 내부 리드들(18)의 하부면에 절연성 접착 테이프를 통해서 부착된다. 각각의 내부 리드(18)는 본딩 와이어(22)를 통해 반도체 칩(14)의 대응 전극 패드(24)에 접속된다. 접착 테이프(16)는 소위 압력 감지 이중 코팅 접착 테이프로 구성된다. 특히, 내부 리드들을 반도체 칩에 부착하는 기능만이 아니라 내부 리드들이 반도체 칩에 부착되기 이전에 서로 연관되게 내부 리드들을 고정하는 기능도 있으므로, 접착 테이프(16)는 예를 들어 0.1mm인 비교적 두꺼운 폴리이미드 이중 코팅 테이프가 된다.
상술한 종래의 LOC 구조 반도체 장치에서는, 접착 테이프(16)가 반도체 칩(14)의 주 표면과 각각의 내부 리드의 와이어 본딩 사이에 존재하므로, 각각의 내부 리드의 와이어 본딩부는 반도체 칩(14)의 주 표면과 직접 접촉하지 않으며, 한편, 비교적 두꺼운 접착 테이프(16)는 완충 부재로서 작용한다. 본딩 와이어가 내부 리드의 와이어 본딩부에 접착될 때, 와이어 본딩에 사용되는 열 및/또는 초음파는 전도 혹은 전송이 어려워, 내부 리부로의 본딩 와이어의 접착 특성이 불만족스러운 경우가 자주 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 결점을 극복한 LOC 구조 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 내부 리드에 대해 본딩 와이어가 만족스러운 접착 특성을 갖는 LOC 구조 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적들은, 본 발명에 따라서, 주 표면과, 상기 주 표면 위에 제공된 복수의 전극 패드(pad)를 구비한 반도체 칩; 와이어 본딩 영역에서 상기 반도체 칩의 상기 주 표면과 직접 접촉하고, 상기 와이어 본딩 영역과 다른 위치에 형성된 오목부(recess)를 갖는 하부면을 구비한 복수의 내부 리드(inner lead); 상기 내부 리드들을 상기 반도체 칩의 상기 주 표면에 부착하기 위해, 상기 각각의 내부 리드의 오목부 내에 수용되어 상기 각각의 내부 리드의 상기 오목부의 하부에 부착된 상부면과 상기 반도체 칩의 상기 주 표면에 부착된 하부면을 구비한 이중 코팅 접착 테이프(adhesive double coated tape); 및 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상의 대응 전극 패드에 접속된 한 단부와 상기 와이어 본딩 영역 내의 대응 내부 리드의 상부면에 접속된 다른 단부를 각각 구비한 복수의 본딩 와이어를 구비한 리드 온 칩 구조의 반도체 장치에 의해 이루어진다.
본 실시예에서, 각각의 내부 리드의 오목부는 실질적으로 내부 리드의 절반 두께에 대응하는 깊이를 갖는다. 또한, 각각의 내부 리드의 오목부는 실질적으로 이중 코팅 접착 테이프의 두께에 대응하는 깊이를 갖는다.
특히, 이중 코팅 접착 테이프는 내부 리드에 수직 방향으로 내부 리드들 각각을 가로질러 연장됨으로써 각각의 내부 리드의 오목부 내에 수용되면서 인접한 내부 리드들의 각 쌍 사이의 반도체 칩의 주 표면 상에 존재하게 된다.
본 발명의 또다른 특징에 따라서, 주 표면과, 상기 주 표면 위에 제공된 복수의 전극 패드를 구비한 반도체 칩; 하부면을 각각 구비하되, 상기 각각의 하부면은, 상기 각각의 하부면과 상기 주 표면에 부착되어 와이어 본딩을 위한 접착력을 실질적인 손실없이 전달하는 초박층을 통해 적어도 와이어 본딩 영역 내에서 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상에 부착된 복수의 내부 리드; 인접한 내부 리드들의 각각의 쌍 사이의 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상의 공간 내에 채워지는 절연성 접착제; 및 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상의 대응 전극 패드에 접속된 한 단부와 상기 와이어 본딩 영역 내의 대응 내부 리드의 상부면에 접속된 다른 단부를 각각 구비한 복수의 본딩 와이어를 구비한 리드 온 칩 구조의 반도체 장치가 제공된다.
예를 들어, 초박층은 폴리 이미드 이중 코팅 테이프와 같은 종래의 압력 감지 이중 코팅 접착 테이프보다 충분히 낮은 탄성 계수를 갖고 종래의 압력 감지 이중 코팅 접착 테이프의 두께보다 충분히 얇은 두께로 필수적인 정도의 접착 특성을 갖는 수지층으로 형성된다. 바람직하게, 초박층은 5㎛ - 30㎛ 범위 내의 두께를 가지며, 예를 들어 에폭시 수지로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 초박층은 반도체 칩의 주 표면 상에 상기 내부 리드에 수직 방향으로 내부 리드를 가로질러 연장됨으로써 각각의 내부 리드 아래에 존재하면서 인접한 내부 리드들의 각 쌍 사이의 반도체 칩의 주 표면 상에 존재하게 된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 장점은 첨부된 도면을 참조로한 본 발명의 양호한 실시예에 대한 다음 설명으로서 명백해질 것이다.
도 1은 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 일례의 부분적으로 절개된 개략적인 사시도.
도 2는 반도체 칩 상에 부착된 내부 리드를 도시하기 위한, 도 1에 도시된 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 개략적인 부분 확대 단면도.
도 3a는 반도체 칩 상에 부착된 내부 리드를 도시하기 위한, 도 1에 도시된 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 또다른 개략적인 부분 확대 단면도.
도 3b는 도 3a에 도시된 부분 내의 반도체 칩 상에 부착된 내부 리드를 도시하기 위한, 도 1에 도시된 종래 기술의 LOC 구조 반도체 장치의 개략적인 부분 확대 평면도.
도 4a는 도 3a와 유사하지만, 본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 제1 실시예를 도시한 개략적인 부분 확대 단면도.
도 4b는 도 3b와 유사하지만, 도 4a에 도시된 본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 제1 실시예를 도시한 개략적인 부분 확대 평면도.
도 5a는 도 3a와 유사하지만, 본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 제2 실시예를 도시한 개략적인 부분 확대 단면도.
도 5b는 도 3b와 유사하지만, 도 5a에 도시된 본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 제2 실시예를 도시한 개략적인 부분 확대 평면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
14 : 반도체 칩
16 : 접착 테이프
18 : 내부 리드
22 : 본딩 와이어
24 : 전극 패드
도 4a를 참조하면, 반도체 칩 상에 내부 리드가 부착된 방법을 도시하기 위한, LOC 구조의 제1 실시예의 개략적인 부분 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 4b는 도 4a에 도시된 LOC 구조 반도체 장치의 개략적인 부분 확대 평면도이며, 도 4a에 도시된 부분에 대응하는 부분을 도시하고 있다. 상기의 도면들에서, 도 3a 및 3b에 도시된 바에 대응하는 소자들은 동일한 참조 기호로 표시되어 있다.
본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 도시된 제1 실시예는 반도체 칩(14), 리드 프레임부를 각각 구성하고 내부 리드의 와이어 본딩 영역(34)에 인접하거나 혹은 와이어 본딩 영역(34)에서 얼마간 분리된 위치의 하부면 상에 형성된 오목부(32)를 구비한 복수의 내부 리드(30), 내부 리드들(30)을 반도체 칩(14)의 주 표면(14a)에 접착하기 위해 내부 리드들(30)의 오목부(32)에 수용되는 압력 감지 이중 코팅 접착 테이프(36), 및 와이어 본딩 기술에 의해 본도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상의 대응 전극 패드(24)에 접속된 한 단부와 와이어 본딩 기술에 의해 와이어 본딩 영역(34) 내의 대응 내부 리드(30)의 상부면에 접속된 다른 단부를 각각 구비한 복수의 본딩 와이어(22)를 포함한다. 이러한 와이어 본딩 영역(34)은 와이어 본딩을 위한 은판 영역에 대응한다.
본 실시예에서, 오목부(32)는 그 깊이가 내부 리드 두께의 절반이 되도록 에칭에 의해 내부 리드(30)의 하부면 상에 형성될 수 있다. 또한, 내부 리드(30)의 오목부(32)는 실질적으로 접착 테이프(32)의 두께에 대응하는 깊이를 갖는다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 이중 코팅 접착 테이프(36)는 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 위에 내부 리드와 수직 방향으로 내부 리드들(30) 각각을 가로질러 연장하므로, 이중 코팅 접착 테이프(36)는 각각의 내부 리드(30)의 오목부(32)에 수용되면서 인접한 내부 리드들(30)의 각 쌍 사이의 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상에 존재한다. 그러나, 이중 코팅 접착 테이프(36)는 내부 리드(32)의 하부면과 와이어 본딩 구역(34) 내의 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 사이에는 존재하지 않는다.
상술한 반도체 장치는 다음과 같이 형성될 수 있다. 오목부(32)는 리드 프레임의 각각의 내부 리드(30)의 하부면 상에 미리 형성되고, 이중 코팅 접착 테이프(36)는 리드 프레임의 각각의 내부 리드(30)의 오목부(32) 내에 사용되어, 내부 리드에 수직 방향으로 내부 리드들(30) 각각을 가로질러 연장된다. 이러한 조건에서, 도 1 - 3b에 도시된 종래 기술의 접착 테이프(16)와 유사하게, 이중 코팅 접착 테이프(36)는 내부 리드들을 반도체 칩으로 접착하는 기능만이 아니라 내부 리드들이 반도체 칩에 부착되기 전에 리드 프레임 내에서 서로에 관련된 내부 리드들을 서로 연관되게 고정하는 기능도 있으므로, 이중 코팅 접착 테이프(36)는 접착 테이프(16)와 유사한 실질적인 두께를 가질 것이 요구된다. 이후에, 이와 같이 준비된 리드 프레임은 이중 코팅 접착 테이프가 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상에 부착된 것과 동일한 방식으로 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상에 부착된다.
살술한 제1 실시예에서, 내부 리드(32)는 내부 리드(30)의 오목부(32) 내에 수용된 이중 코팅 접착 테이프(36)를 사용함으로써 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상에 부착되고, 한편, 와이어 본딩 영역(34) 내에서, 내부 리드(32)의 하부면은 반도체 칩(14)의 주 표면(14a)과 직접 접촉된다. 그러므로, 본딩 와이어(22)가 와이어 본딩 영역(34) 내의 내부 리드(30)의 상부면으로 접착될 때, 와이어 본딩에 사용되는 열 및/또는 초음파는 이중 코팅 접착 테이프(36)에 의해 결코 완충될 수 없다. 즉, 와이어 본딩에 사용되는 열 및/또는 초음파는 효율적으로 전도 혹은 전송되므로, 본딩 와이어는 만족스러운 접착 특성으로 내부 리드의 상부면에 접착된다.
도 5a를 참조하면, 내부 리드가 반도체 칩에 부착되는 방법을 도시하기 위한, 본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 제2 실시예의 개략적인 부분 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 5b는 도 5a에 도시된 LOC 구조 반도체 장치의 개략적인 부분 확대 평면도이며, 도 5a에 도시된 부분에 대응하는 부분을 도시하고 있다. 상기의 도면들에서, 도 3a 및 3b에 도시된 바에 대응하는 소자들은 동일한 참조 기로로 표시되어 있다.
본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 도시된 제2 실시예는 반도체 칩(14), 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상에 설치된 복수의 내부 리드(40), 내부 리드들(40)을 부착 구간(44) 내의 반도체 칩(14)의 주 표면(14a)에 부착하기 위해 와이어 본딩 영역(46)을 포함하는 부착 구간(44) 내의 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상의 에폭시 수지 박층(42)을 포함한다. 에폭시 수지 박층(42)은 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 위에 내부 리드에 수직 방향으로 내부 리드들(40)을 가로질러 연장되어 에폭시 수지 박층(42)은 각각의 내부 리드(40) 아래에 존재하면서 인접한 내부 리드(40)의 각 쌍 사이의 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상에 존재하게 된다.
제2 실시예는 또한 인접한 내부 리드들(40)의 각 쌍 사이의 공간 내에 채워지는 3절연성 접착제, 및 와이어 본딩 기술에 의해 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상의 대응 전극 패드(24)에 접속된 한 단부와 와이어 본딩 기술에 의해 본딩 구간 내의 대응 내부 리드(40)의 상부면에 접속된 다른 단부를 각각 구비한 복수의 본딩 와이어(22)를 포함한다.
상술한 반도체 장치는 다음과 같이 형성될 수 있다. 절연성 접착제(48)는 부착 구간(44) 내의 리드 프레임의 인접한 내부 리드들(40)의 각 쌍 사이의 공간 내에 미리 채워지고, 그 다음에 리드 프레임 내에서 서로에 연관된 내부 리드들을 고정하도록 응고된다. 이후에, 부착 구간(44) 내에서, 에폭시 수지 박층(42)은 내부 리드의 하부면과 인접한 리드(4)의 각 쌍 사이의 공간 내에 채워진 절연성 접착제(48)의 하부면 위에 코팅된다. 그러므로, 에폭시 수지 박층(42)은 내부 리드들을 반도체 칩에 접착하는 기능만이 아니라, 내부 리드들이 반도체 칩에 접착되기 이전에 서로 연관된 내부 리드들을 고정시키는 기능도 갖는다. 이후에, 이와 같이 준비된 리드 프레임은 에폭시 수지 박층(42)이 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상에 부착된 것과 동일한 방식으로 반도체 칩(14)의 주 표면(14a) 상에 부착된다.
살술한 실시예에서, 에폭시 박층(42)은 와이어 본딩 영역(46) 내의 각각의 내부 리드(40) 아래에 제공된다. 그러나, 에폭시 수지층(42)은 내부 리드들을 반도체 칩에 부착하는 기능만을 가지므로, 에폭시 수지층(42)은 종래 기술의 예의 접착 테이프(16) 및 제1 실시예의 접착 테이프(36)에 비해 매우 얇게 제작되면서도 필수적인 정도의 접착 특성을 가질 수 있고, 또한 에폭시 수지층(42)은 폴리이미드 이중 코팅 테이프보다 충분히 낮은 탄성 계수를 가지게 되어, 본딩 와이어(22)가 와이어 본딩 영역(46) 내의 내부 리드(40)의 상부면에 접착될 때, 와이어 본딩에 사용되는 열 및/또는 초음파는 에폭시 수지층(42)에 의해 결코 완충되지 않는다. 즉, 와이어 본딩에 사용되는 열 및/또는 초음파는 실질적인 손실없이 효율적으로 전도 혹은 전송되므로, 본딩 와이어는 만족스러운 접착 특성으로 내부 리드의 상부면에 접착된다. 그러므로, 에폭시 수지층(42)은 내부 리드들을 반도체 칩에 부착할 수 있고 실질적인 손실없이 와이어 본딩 에너지를 전달할 수 있는 또다른 재료의 초박층으로 대체될 수 있다.
상기 제2 실시예는 와이어 본딩 특성이 제1 실시예보다 어느 정도 나쁘지만, 각각의 내부 리드에 오목부(32)를 형성할 필요가 없다는 점에서 우수하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 제1 실시예에서는, 내부 리드가 와이어 본딩 영역 내의 반도체 칩의 주 표면과 직접 접촉되고, 본 발명에 따른 LOC 구조 반도체 장치의 제2 실시예에서는, 내부 리드가 실질적인 손실없이 와이어 본딩 에너지를 전달하는 에폭시 수지 초박층과 같은 초박층만을 통해 와이어 본딩 영역 내의 반도체 칩의 주 표면 상에 부착된다. 그러므로, 상술한 양 실시예에서는, 종래 기술에서 와이어 본딩을 위한 열 및/또는 초음파와 같은 본딩 에너지를 흡수 및/또는 와이어 본딩을 위한 본딩 에너지의 전달을 방해하는 완충 부재로서 작용하는 내부 리드의 하부면과 와이어 본딩 영역 내의 반도체 칩의 주 표면 사이에 제공되는 두꺼운 이중 코팅 접첵 테이프가 없으므로, 와이어 본딩을 위해 사용되는 열 및/또는 초음파와 같은 본딩 에너지가 실질적인 손실없이 전도되고 전송되어, 만족스럽게 향상된 접착 특성으로 본딩 와이어가 내부 리드의 상부면에 접착된다.
본 발명은 특정한 실시예들을 참조로 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은 설명된 구조의 세부 사항만으로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 특허 청구의 범위 내에서 변화 및 변경을 가할 수 있다는 것이 인식될 수 있을 것이다.
Claims (7)
- 리드 온 칩(lead-on-chip) 구조의 반도체 장치에 있어서,주 표면과, 상기 주 표면 위에 제공된 복수의 전극 패드(pad)를 구비한 반도체 칩;와이어 본딩 영역에서 상기 반도체 칩의 상기 주 표면과 직접 접촉하고, 상기 와이어 본딩 영역과 다른 위치에 형성된 오목부(recess)를 갖는 하부면을 각각 구비한 복수의 내부 리드(inner lead);상기 내부 리드들을 상기 반도체 칩의 상기 주 표면에 부착하기 위해, 상기 각각의 내부 리드의 오목부 내에 수용되어 상기 각각의 내부 리드의 상기 오목부의 하부에 부착된 상부면과 상기 반도체 칩의 상기 주 표면에 부착된 하부면을 구비한 이중 코팅 접착 테이프(adhesive double coated tape); 및상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상의 대응 전극 패드에 접속된 한 단부와 상기 와이어 본딩 영역 내의 대응 내부 리드의 상부면에 접속된 다른 단부를 각각 구비한 복수의 본딩 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 내부 리드의 오목부는 실질적으로 상기 내부 리드 두께의 절반에 대응하는 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 내부 리드의 오목부는 실질적으로 상기 이중 코팅 접착 테이프의 두께에 대응하는 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 이중 코팅 접착 테이프는 상기 내부 리드에 수직 방향으로 상기 내부 리드들 각각을 가로질러 연장됨으로써 상기 각각의 내부 리드의 오목부 내에 수용되면서 인접한 내부 리드들의 각 쌍 사이의 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상에 존재하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 리드 온 칩 구조의 반도체 장치에 있어서,주 표면과, 상기 주 표면 위에 제공된 복수의 전극 패드를 구비한 반도체 칩;하부면을 각각 구비하되, 상기 각각의 하부면은, 상기 각각의 하부면과 상기 반도체 칩의 상기 주 표면에 부착되어 와이어 본딩을 위한 접착력을 실질적인 손실없이 전달하는 초박층을 통해 적어도 와이어 본딩 영역 내에서 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상에 부착된 복수의 내부 리드;인접한 내부 리드들의 각각의 쌍 사이의 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상의 공간 내에 채워지는 절연성 접착제; 및상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상의 대응 전극 패드에 접속된 한 단부와 상기 와이어 본딩 영역 내의 대응 내부 리드의 상부면에 접속된 다른 단부를 각각 구비한 복수의 본딩 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 초박층은 에폭시 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 초박층은 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상에 상기 내부 리드에 수직 방향으로 상기 내부 리드를 가로질러 연장됨으로써 상기 각각의 내부 리드 아래에 존재하면서 인접한 내부 리드들의 각 쌍 사이의 상기 반도체 칩의 상기 주 표면 상에 존재하는 것을 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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