KR20100025218A - Semiconductor device and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 다이의 열을 용이하게 외부로 방출하고, 전기적 성능이 우수하며, 크기가 작고 두께가 얇고, 와이어 본딩 패드 위치의 라우팅이 가능한 반도체 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to easily dissipate heat from a semiconductor die to the outside, and to have excellent electrical performance, to be small in size and thin in thickness, and to route wire bonding pad positions. A semiconductor device and a method of manufacturing the same.
점점 사회가 고도화되어 감에 따라, 전자 제품에는 많은 수의 반도체 디바이스가 이용되고 있다. 또한, 제품의 크기와 두께는 줄어들 것이 요구되는 반면, 전기적 열적인 고성능과 입력 출력 단자수의 증대가 요구되고 있다.As society becomes more advanced, a large number of semiconductor devices are used for electronic products. In addition, while it is required to reduce the size and thickness of the product, it is required to increase the electrical thermal performance and the number of input output terminals.
현재 반도체 디바이스 분야에서 널리 사용되고 있는 BGA(Ball Grid Array)의 경우, 다층으로 이루어진 PCB 서브스트레이트가 사용된다. PCB 서브스트레이트의 경우, 다층 구조가 가능하므로 재배선층을 이용해 와이어 본딩패드 위치의 라우 팅이 가능하여 본딩되는 와이어 길이을 줄일 수 있고, 입력/출력 단자의 수를 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만, 서브스트레이트 구조상 열방출 성능이 낮은 단점이 있다.In the case of Ball Grid Arrays (BGAs), which are widely used in the field of semiconductor devices, multilayer PCB substrates are used. In the case of the PCB substrate, since the multilayer structure is possible, the wire bonding pad position can be routed using the redistribution layer, thereby reducing the length of the bonded wire and increasing the number of input / output terminals. However, there is a disadvantage in that the heat dissipation performance is low due to the substrate structure.
한편, 리드프레임 서브스트레이트의 경우, 다이어태치 패드가 열방출 성능이 우수한 구리로 이루어져 있고 반도체 디바이스 외부로 열방출이 용이한 구조가 가능하여 우수한 열방출 성능을 가지고 있다. 그러나, 반도체 디바이스의 크기와 두께가 크고, 입력/출력 단자 수 증가에 한계가 있는 단점이 있다.On the other hand, in the case of the lead frame substrate, the die attach pad is made of copper having excellent heat dissipation performance, and has a heat dissipation performance because the structure can be easily dissipated to the outside of the semiconductor device. However, there are disadvantages in that the size and thickness of the semiconductor device are large and there is a limit in increasing the number of input / output terminals.
최근 리드프레임 서브스트레이트의 단점을 해결하고자, 구리판에 도금으로 입력/출력 단자, 다이어태치 패드, 와이어 본딩패드를 위한 패턴 등을 구현하고, 반도체 다이어태치, 와이어 본딩, 인캡슐레이션 후, 그 구리판을 에칭으로 제거하여 높은 열방출 성능을 유지하며, 입력/출력 단자 수를 획기적으로 증가시킬 수 있는 서브스트레이트 및 반도체 제조공정이 개발되고 있다. 그러나, 이 서브스트레이트의 경우, 라우팅이 불가능하여 와이어 본딩 길이가 크게 증가하는 치명적인 단점을 가지고 있다. 현재 와이어 재료로 금이 대부분 사용되고 있는데, 와이어 본딩 길이가 증가하면 제조 단가가 크게 증가하게 된다.In order to solve the shortcomings of the recent lead frame substrate, the copper plate is plated to implement patterns for input / output terminals, die attach pads, wire bonding pads, and the like, and then the copper plate is subjected to semiconductor die attach, wire bonding, and encapsulation. Substrate and semiconductor manufacturing processes are being developed that can be removed by etching to maintain high heat dissipation performance and can dramatically increase the number of input / output terminals. However, this substrate has a fatal disadvantage in that routing is impossible and the wire bonding length is greatly increased. Currently, gold is mostly used as a wire material, and as the wire bonding length increases, manufacturing cost increases significantly.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 다이의 열을 용이하게 외부로 방출하고, 전기적 성능이 우수하면서도 크기가 작고 두께가 얇고, 본딩 패드 위치의 라우팅이 가능한 반도체 디바이스 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to easily dissipate heat from a semiconductor die to the outside, and to have excellent electrical performance while being small in size and thin, and capable of routing bonding pad positions. The present invention provides a semiconductor device and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체 디바이스는 절연층, 상기 절연층의 하면으로 노출된 랜드, 일단이 상기 랜드와 동일한 단면적으로 상기 절연층을 관통하여 상기 랜드와 전기적으로 연결되고 타단이 상기 절연층의 상면을 따라 라우팅된 재배선층을 포함하는 서브스트레이트와, 상기 서브스트레이트의 상부에 부착된 반도체 다이와, 상기 재배선층과 상기 반도체 다이를 전기적으로 연결하는 도전성 와이어 및 상기 반도체 다이를 감싸도록 상기 서브스트레이트의 상부에 형성된 인캡슐런트를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes an insulating layer, a land exposed to a lower surface of the insulating layer, one end of which is electrically connected to the land by passing through the insulating layer with the same cross-sectional area as the land, and the other end thereof. A substrate comprising a redistribution layer routed along an upper surface of the insulating layer, a semiconductor die affixed on top of the substrate, a conductive wire electrically connecting the redistribution layer and the semiconductor die, and to surround the semiconductor die It may include an encapsulant formed on the substrate.
여기서, 상기 절연층은 솔더 마스크로 형성될 수 있다.Here, the insulating layer may be formed of a solder mask.
그리고 상기 랜드는 상기 절연층의 하면으로 노출된 제 1 금속층 및 상기 제 1 금속층의 상부에 형성된 제 2 금속층을 포함할 수 있다.The land may include a first metal layer exposed to the bottom surface of the insulating layer and a second metal layer formed on the first metal layer.
또한, 상기 제 1 금속층은 금으로 이루어지고, 상기 제 2 금속층은 니켈로 이루어질 수 있다.In addition, the first metal layer may be made of gold, and the second metal layer may be made of nickel.
또한, 상기 재배선층은 구리로 이루어질 수 있다.In addition, the redistribution layer may be made of copper.
또한, 상기 재배선층의 일단은 상기 절연층과 동일한 높이로 형성되고, 상기 재배선층의 타단은 상기 절연층의 상면을 따라 상기 반도체 다이의 주변으로 연장되어 형성될 수 있다.In addition, one end of the redistribution layer may be formed at the same height as the insulating layer, and the other end of the redistribution layer may be formed to extend around the semiconductor die along an upper surface of the insulating layer.
또한, 상기 재배선층의 타단의 상부에는 상기 재배선층으로부터 돌출되어 형성된 본딩층이 더 형성될 수 있다.In addition, a bonding layer protruding from the redistribution layer may be further formed on the other end of the redistribution layer.
또한, 상기 본딩층은 상기 재배선층의 상부에 형성된 제 1 금속층과 상기 제 1 금속층의 상부에 형성된 제 2 금속층을 포함할 수 있다.In addition, the bonding layer may include a first metal layer formed on the redistribution layer and a second metal layer formed on the first metal layer.
또한, 상기 본딩층의 제 1 금속층은 니켈로 형성되고, 상기 제 2 금속층은 금, 은 및 팔라듐/금 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.In addition, the first metal layer of the bonding layer may be formed of nickel, and the second metal layer may be formed of at least one selected from gold, silver, and palladium / gold.
또한, 상기 서브스트레이트는 상기 반도체 다이의 하부에 대응하여 형성된 방열층을 더 포함할 수 있다.In addition, the substrate may further include a heat dissipation layer formed to correspond to the lower portion of the semiconductor die.
또한, 상기 서브스트레이트의 방열층은 상부에 본딩층이 더 형성될 수 있다.In addition, a bonding layer may be further formed on the heat dissipation layer of the substrate.
또한, 상기 방열층의 본딩층은 상기 방열층의 상부에 형성된 제 1 금속층 및 상기 제 1 금속층의 상부에 형성된 제 2 금속층을 포함하고, 상기 제 1 금속층은 니켈로 이루어지며, 상기 제 2 금속층은 금, 은 및 팔라듐/금 중에서 선택된 저어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.The bonding layer of the heat dissipation layer may include a first metal layer formed on the heat dissipation layer and a second metal layer formed on the first metal layer, wherein the first metal layer is made of nickel, and the second metal layer is Stir selected from gold, silver and palladium / gold can be made of either.
또한, 상기 방열층의 하부에는 상기 서브스트레이트의 하면으로 노출되는 랜드가 더 형성될 수 있다.In addition, a land exposed to the lower surface of the substrate may be further formed under the heat dissipation layer.
또한, 상기 재배선층 중 적어도 하나는 상기 랜드의 상부에만 상기 절연층을 채우면서 형성되고, 상기 재배선층의 상부에는 본딩층이 더 형성될 수 있다.In addition, at least one of the redistribution layer may be formed while filling the insulating layer only on the upper portion of the land, and a bonding layer may be further formed on the redistribution layer.
더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체 디바이스의 제조 방법은 절연층, 상기 절연층의 하면으로 노출된 랜드, 일단이 상기 랜드와 동일한 단면적으로 상기 절연층을 관통하여 상기 랜드와 전기적으로 연결되고 타단이 상기 절연층의 상면을 따라 라우팅된 재배선층을 포함하며, 금속 캐리어의 상부에 부착된 서브스트레이트를 구비하는 서브스트레이트 구비 단계와, 상기 서브스트레이트의 상부에 반도체 다이를 부착하는 반도체 다이 부착 단계와, 도전성 와이어를 본딩하여 상기 서브스트레이트와 반도체 다이를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 단계와, 상기 반도체 다이를 감싸도록 상기 서브스트레이트의 상부에 인캡슐런트를 형성하는 인캡슐레이션 단계 및 상기 금속 캐리어를 제거하는 금속 캐리어 제거 단계를 포함할 수 있다.In addition, in order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes an insulating layer, a land exposed to the lower surface of the insulating layer, one end of which is electrically connected to the land by passing through the insulating layer with the same cross-section as the land. A substrate comprising a redistribution layer connected at the other end and routed along an upper surface of the insulating layer, the substrate having a substrate attached to an upper portion of the metal carrier, and a semiconductor attaching a semiconductor die to the upper portion of the substrate. A die attaching step, a wire bonding step of electrically connecting the substrate and the semiconductor die by bonding a conductive wire, an encapsulation step of forming an encapsulant on the substrate to surround the semiconductor die, and the And removing the metal carrier to remove the metal carrier. Can be.
여기서, 상기 서브스트레이트 구비 단계는 플레이트 형상의 상기 금속 캐리어를 구비하는 금속 캐리어 구비 단계와, 상기 금속 캐리어의 상부에 패턴된 절연층을 형성하는 절연층 형성 단계와, 상기 절연층의 패턴 사이에 랜드를 형성하는 랜드 형성 단계와, 상기 절연층 및 랜드의 상부에 금속을 도금하여 시드층을 형성하는 시드층 형성 단계와, 상기 시드층의 상부에 DFR(Dry Film Resist)을 형성하는 DFR 형성 단계와, 상기 시드층을 이용한 전해 도금으로 예비 재배선층을 형성하는 전해 도금 단계와, 상기 DFR을 제거하는 DFR 제거 단계 및 상기 예비 재배선층을 플래시 에칭하여 재배선층을 형성하는 플래시 에칭 단계를 포함할 수 있다.The substrate providing step may include a metal carrier providing the plate-shaped metal carrier, an insulating layer forming step of forming a patterned insulating layer on the metal carrier, and a land between the patterns of the insulating layer. Forming a land, forming a seed layer by plating a metal on the insulating layer and the land, and forming a DFR (Dry Film Resist) on the seed layer; The method may include an electroplating step of forming a pre-rewiring layer by electroplating using the seed layer, a DFR removal step of removing the DFR, and a flash etching step of forming a redistribution layer by flash etching the pre-rewiring layer. .
그리고 상기 전해 도금 단계 및 DFR 제거 단계의 사이에는 상기 예비 재배선층의 상부에 보조 DFR을 형성하는 보조 DFR 형성 단계 및 상기 보조 DFR의 사이에 도금을 수행하여 본딩층을 형성하는 본딩층 형성 단계가 더 이루어질 수 있다.Further, between the electrolytic plating step and the DFR removing step, an auxiliary DFR forming step of forming an auxiliary DFR on the preliminary redistribution layer and a bonding layer forming step of forming a bonding layer by plating between the auxiliary DFRs are further performed. Can be done.
또한, 상기 금속 캐리어 구비 단계는 구리 재질로 이루어진 상기 금속 캐리어를 구비하는 것일 수 있다.In addition, the step of providing the metal carrier may be provided with the metal carrier made of a copper material.
또한, 상기 랜드 형성 단계는 상기 절연층의 사이에 금으로 형성된 제 1 금속층을 형성하고, 상기 제 1 금속층의 상부에 니켈로 형성된 제 2 금속층을 형성하는 것일 수 있다.In addition, the land forming step may be to form a first metal layer formed of gold between the insulating layer, and to form a second metal layer formed of nickel on the first metal layer.
또한, 상기 시드층 형성 단계는 무전해 도금으로 이루어질 수 있다.In addition, the seed layer forming step may be made of electroless plating.
또한, 상기 전해 도금 단계는 전해 도금 방법을 이용하여 상기 시드층의 노출된 상부에 구리를 도금하여 상기 예비 재배선층을 형성하는 것일 수 있다.In addition, the electrolytic plating step may be to form the pre-redistribution layer by plating copper on the exposed top of the seed layer using an electrolytic plating method.
또한, 상기 본딩층 형성 단계는 상기 DFR 및 보조 DFR의 노출된 상부에 상기 본딩층을 형성하는 것일 수 있다.In addition, the bonding layer forming step may be to form the bonding layer on the exposed top of the DFR and the auxiliary DFR.
또한, 상기 본딩층 형성 단계는 상기 예비 재배선층의 상부에 형성된 제 1 금속층을 형성하고 상기 제 1 금속층의 상부에 제 2 금속층을 형성하여 상기 본딩층을 형성하는 것일 수 있다.The bonding layer forming step may be to form the bonding layer by forming a first metal layer formed on the preliminary redistribution layer and a second metal layer on the first metal layer.
또한, 상기 플래시 에칭 단계는 구리로 이루어진 상기 예비 재배선층을 식각하여 상호간에 전기적으로 독립된 상기 재분배층을 형성하는 것일 수 있다.In addition, the flash etching step may be to form the redistribution layer electrically independent of each other by etching the pre-rearrangement layer made of copper.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 반도체 디바이스는 서브스트레이트에 일단이 랜드에 연결되고 타단이 절연층의 상면으로 재배선된 재배선층을 구비하여 반도체 다이의 주변까지 연장되도록 함으로써, 도전성 와이어의 길이를 일정하게 유지하여 노이즈 신호가 발생하는 것을 줄일 수 있고, 도전성 와이어의 길이를 줄임으로써 제조 단가를 줄일 수 있다.As described above, the semiconductor device according to the present invention includes a redistribution layer in which one end is connected to a land and the other end is rewired to the upper surface of the insulating layer so that the semiconductor device extends to the periphery of the semiconductor die. It is possible to keep the noise signal from being generated, and to reduce the manufacturing cost by reducing the length of the conductive wire.
또한, 본 발명에 의한 반도체 디바이스는 랜드의 위치가 도전성 와이어의 길이에 구애받지 않으므로 보다 많은 수의 랜드를 구비할 수 있다.In addition, the semiconductor device according to the present invention can be provided with a larger number of lands because the position of the land is independent of the length of the conductive wire.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 구성을 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)에 이용되는 서브스트레이트(110)를 도시한 평면도이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)에 이용되는 서브스트레이트(110)를 도시한 저면도이다. 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 단면도로서 도 1a의 A-A' 방 향으로 전개한 것이다.1A is a plan view illustrating a
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)는 서브스트레이트(110), 상기 서브스트레이트(110)의 상부에 부착된 반도체 다이(120), 상기 서브스트레이트(110)와 반도체 다이(120)를 연결하는 도전성 와이어(130), 상기 반도체 다이(120)를 감싸면서 형성된 인캡슐런트(140)를 포함한다.1A to 1C, a
상기 서브스트레이트(110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)가 구비되기 위한 기본을 제공한다. 상기 서브스트레이트(110)는 수평 방향으로 대략 평평한 형태로 구비됨이 일반적이다. 상기 서브스트레이트(110)는 상부가 반도체 다이(120)와 연결되고, 하부는 솔더볼 또는 PCB(Printed Circuit Board, 도시되지 않음)등과 연결되어 상호간에 연결시킨다.The
상기 서브스트레이트(110)는 수평 방향으로 평평하게 형성된 절연층(111), 상기 절연층(111)의 하면으로 노출된 다수의 랜드(112), 상기 랜드(112)와 연결되어 상기 절연층(111)의 상면을 따라 연장된 다수의 재배선층(113), 상기 재배선층(113)의 상부에 형성된 본딩층(114)을 포함한다. 또한, 상기 서브스트레이트(110)는 상기 절연층(111)의 대략 중앙 영역에 형성된 중앙 랜드(115), 상기 중앙 랜드(115)의 상부에 형성된 방열층(116), 상기 방열층(116)의 상부에 형성된 중앙 본딩층(117)을 더 포함할 수도 있다.The
상기 절연층(111)은 수평 방향으로 평평하게 형성된다. 또한, 상기 절연층(111)은 패턴되어 형성된다. 상기 절연층(111)은 전기적으로 절연성이 있는 물질로 형성된다. 이를 위해 상기 절연층(111)은 솔더 마스크 또는 필름 타입의 솔더 마스크로서 형성될 수 있다. 상기 절연층(111)은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 서브스트레이트(110)를 구비하기 위한 기본을 이루게 된다.The insulating
상기 랜드(112)는 상기 절연층(111)의 패턴 사이에 형성된다. 상기 랜드(112)는 상기 절연층(111)의 하면으로 노출된다. 따라서, 상기 랜드(112)는 상기 절연층(111)의 하면을 통해 솔더볼(도시되지 않음) 또는 외부의 PCB(Printed Circuit Board, 도시되지 않음)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
또한, 상기 랜드(112)는 상기 절연층(111)의 하면으로 노출되는 제 1 금속층(112a), 상기 제 1 금속층(112a)의 상부에 형성되는 제 2 금속층(112b)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 금속층(112a)은 솔더볼 또는 PCB 등과 직접 연결되는 부분이다. 상기 제 1 금속층(112a)은 반도체 디바이스의 표면 실장용 도금으로 널리 사용되고 있는 금을 이용하여 형성될 수 있다. 그리고 상기 제 2 금속층(112b)은 상기 제 1 금속층(112a)의 상부에 형성된다. 상기 제 2 금속층(112b)은 구리 확산을 막기 위해 니켈을 이용하여 형성될 수 있다.In addition, the
상기 재배선층(113)은 상기 랜드(112)와 전기적으로 연결된다. 상기 재배선 층(113)의 일단은 상기 랜드(112)와 동일한 단면적을 가지면서 형성되어 상기 절연층(111)을 관통한다. 상기 재배선층(113)은 상기 랜드(112)의 제 2 랜드(112b)와 접할 수 있다. 상기 재배선층(113)은 일단이 상기 랜드(112)와 연결되고, 타단은 상기 절연층(111)의 상면을 따라 패턴되어 형성된다.The
상기 재배선층(113)은 타단이 상기 반도체 다이(120)의 주변까지 도달하도록 형성된다. 즉, 상기 재배선층(113)은 상기 랜드(112)와 연결된 전기적 경로를 상기 반도체 다이(120)의 주변까지 재배선한다. 또한, 상기 재배선층(113)은 상기 반도체 다이(120)로부터 상기 재배선층(113)까지의 거리가 일정하게 유지되도록 재배선될 수 있다. 따라서, 상기 반도체 다이(120)로부터 상기 재배선층(113)까지 도달하는 상기 도전성 와이어(130)는 상기 랜드(112)의 위치에 구애받지 않고 일정한 길이로 형성될 수 있다. 결국, 상기 랜드(112)는 상기 서브스트레이트(110) 내에서 위치가 제한되지 않으므로 다수개로 구비될 수 있다. 또한, 상기 도전성 와이어(130)는 상기 랜드(112)가 아닌 상기 재배선층(113)까지만 형성되면 되므로 그 길이가 기존에 비해 줄어들 수 있고, 동일한 길이로 형성될 수 있기 때문에 상기 도전성 와이어(130)의 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 상기 도전성 와이어(130)가 최단 경로로 형성될 수 있기 때문에 상기 도전성 와이어(130)를 통한 노이즈 신호가 줄어들 수 있다.The
상기 본딩층(114)은 상기 재배선층(113)의 상부에 형성된다. 상기 본딩층(114)은 상기 재배선층(113)의 타단 상부에 형성된다. 상기 본딩층(114)은 상기 도전성 와이어(130)와 상기 재배선층(113)의 결합력을 향상시키기 위해서 형성된다. 이를 위해 상기 본딩층(114)은 상기 재배선층(113)의 상부에 형성된 제 1 금속층(114a), 상기 제 1 금속층(114a)의 상부에 형성된 제 2 금속층(114b)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 금속층(114a)은 니켈로 형성될 수 있고, 상기 제 2 금속층(114b)은 금, 은 및 팔라듐/금 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
상기 중앙 랜드(115)는 상기 서브스트레이트(110)의 상기 반도체 다이(120)에 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 상기 중앙 랜드(115)는 상기 절연층(111)의 패턴 사이에 형성된다. 또한, 상기 중앙 랜드(115)는 상기 서브스트레이트(110)의 하면을 통해 노출된다. 상기 중앙 랜드(115)는 상기 서브스트레이트(110)의 하면을 통해 노출되는 제 1 금속층(115a), 상기 제 1 금속층(115b)의 상부에 형성되는 제 2 금속층(115b)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 금속층(115a)은 금으로 형성될 수 있으며, 상기 제 2 금속층(115b)은 니켈을 이용하여 형성될 수 있다.The
상기 방열층(116)은 상기 중앙 랜드(115)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 방열층(116)은 상기 중앙 랜드(115)의 상면을 따라 형성된 플레이트 형상으로 구비될 수 있다. 상기 방열층(116)은 그 상부에 부착되는 상기 반도체 다이(120)와 면 접촉을 이룬다. 또한, 상기 방열층(116)은 구리 재질로 형성되어 상기 반도체 다이(120)의 열을 용이하게 흡수하고, 상기 중앙 랜드(115)를 통해 상기 열을 방출시 킨다. 또한, 상기 방열층(116)은 상기 중앙 랜드(115)와 연결된 전기적 연결 경로를 형성하여 상기 반도체 다이(120)에 전압이 인가되는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 상기 전압은 접지 전압일 수 있다. 따라서, 상기 방열층(116)은 상기 반도체 다이(120)에 접지 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.The
상기 중앙 본딩층(117)은 상기 방열층(116)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 중앙 본딩층(117)은 상기 반도체 다이(120) 및 방열층(116)의 전기적 경로 사이에 형성되어 상기 방열층(116)이 상기 도전성 와이어(130)에 용이하게 결합할 수 있도록 한다. 상기 중앙 본딩층(117)은 상기 방열층(116)의 상부에 위치한 제 1 금속층(117a) 및 상기 제 1 금속층(117a)의 상부에 위치한 제 2 금속층(117b)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 금속층(117a)은 니켈로 형성될 수 있고, 상기 제 2 금속층(117b)은 금, 은 및 팔라듐/금 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
상기 반도체 다이(120)는 상기 서브스트레이트(110)의 상부에 부착된다. 상기 반도체 다이(120)는 상기 서브스트레이트(110)의 대략 중앙 상부에 위치하며, 접착제(121)를 통해 하면이 상기 서브스트레이트(110)에 부착된다. 상기 반도체 다이(120)는 그 상부에 형성된 다수의 본드 패드(122)를 구비한다. 상기 본드 패드(122)는 상기 반도체 다이(120)의 상면으로 돌출된 것으로 도시되어 있으나, 상기 반도체 다이(120)의 내부로 형성될 수도 있다.The semiconductor die 120 is attached to the top of the
상기 도전성 와이어(130)는 상기 서브스트레이트(110)와 상기 반도체 다이(120)를 전기적으로 연결시킨다. 상기 도전성 와이어(130)는 상기 서브스트레이트(110)의 본딩층(114)과 상기 반도체 다이(120)의 본드 패드(122)를 전기적으로 연결시킨다. 그리고 상기 도전성 와이어(130)는 상기 중앙 본딩층(117)과 상기 반도체 다이(120)의 본드 패드(122)를 전기적으로 연결시킨다.The
상기 인캡슐런트(140)는 상기 반도체 다이(120) 및 도전성 와이어(130)를 감싸도록 상기 서브스트레이트(110)의 상부에 형성된다. 상기 인캡슐런트(140)는 상기 반도체 다이(120) 및 도전성 와이어(130)를 외부의 충격으로부터 보호한다. 상기 인캡슐런트(140)는 전기적 절연재를 사용하며, 에폭시 계열의 수지로 형성되는 것이 일반적이다. 다만, 상기 인캡슐런트(140)의 재질로서 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.The
상기와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)는 서브스트레이트(110)에 일단이 상기 랜드(112)에 연결되고 타단이 절연층(111)의 상면으로 재배선된 재배선층(113)을 구비하여 반도체 다이(120)의 주변까지 연장되도록 함으로써, 도전성 와이어(130)의 길이를 일정하게 유지하여 노이즈 신호가 발생하는 것을 줄일 수 있다. 그리고 도전성 와이어(130)의 길이를 줄임으로써 제조 단가를 줄일 수 있다. 또한, 랜드(112)의 위치가 도전성 와이어(130)의 길이에 구애 받지 않으므로 보다 많은 랜드(112)를 구비할 수 있다.As described above, in the
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스(200)의 구성을 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스(200)를 도시한 단면도이다. 동일한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명하기로 한다. 2 is a cross-sectional view illustrating a
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스(200)는 서브스트레이트(210), 반도체 다이(120), 도전성 와이어(130), 인캡슐런트(140)를 포함한다.As shown in FIG. 2, a
상기 서브스트레이트(210)는 절연층(111), 랜드(112), 재배선층(113), 본딩층(114), 중앙 랜드(115), 방열층(116), 중앙 본딩층(117), 상기 랜드(112)의 상부에 형성된 내측 재배선층(213), 상기 내측 재배선층(213)의 상부에 형성된 내측 본딩층(214)을 포함한다.The
상기 내측 재배선층(213)은 일단이 상기 랜드(112)와 연결되고 타단이 상기 반도체 다이(120)와 전기적으로 연결된다. 상기 내측 재배선층(213)은 상기 절연층(111)과 동일한 높이로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 내측 재배선층(213)은 상기 랜드(112) 중에서 상기 반도체 다이(120)와 인접한 랜드(112)의 상부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 내측 재배선층(213)은 상기 절연층(111)을 채우면서 형성된다. 따 라서, 상기 반도체 다이(120)와 인접한 상기 내측 재배선층(213)은 재배선되지 않도록 함으로써, 상기 내측 재배선층(213)을 형성하는 금속의 양을 줄일 수 있다. 또한, 상기 랜드(112)가 상기 반도체 다이(120)와 인접될 수 있으므로, 보다 많은 랜드(112)가 구비되도록 할 수 있다.One end of the
상기 내측 본딩층(214)은 상기 내측 재배선층(213)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 내측 본딩층(214)은 상기 내측 재배선층(213)의 재배선되지 않은 영역에 형성될 수 있다. 상기 내측 본딩층(214)은 제 1 금속층(214a) 및 제 2 금속층(214b)를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 제 1 금속층(214a)은 니켈, 상기 제 2 금속층(214b)은 금, 은 및 팔라듐/금 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.The
상기와 같이 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스(200)는 내측 재배선층(213)이 절연층(111)을 채우고 재배선되지 않도록 함으로써, 랜드(112)가 반도체 다이(120)에 더 근접하게 위치하도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스(200)는 보다 많은 수의 랜드(112)를 구비할 수 있고, 재배선층(113)을 형성하는 금속을 줄여서 제조 단가를 낮출 수 있다.As described above, in the
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 제조 방법 에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 제조 방법 중 서브스트레이트 구비 단계(S1)를 상세히 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 4a 내지 도 4n은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.3A is a flowchart for describing a method of manufacturing the
도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 제조 방법은 서브스트레이트 구비 단계(S1), 반도체 다이 부착 단계(S3), 와이어 본딩 단계(S5), 인캡슐레이션 단계(S7), 금속 캐리어 제거 단계(S9)를 포함한다. 이하에서는 도 3a의 각 단계들을 도 4a 내지 도 4n을 함께 참조하여 설명하도록 한다.Referring to FIG. 3A, a method of manufacturing a
상기 서브스트레이트 구비 단계(S1)는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)의 기본이 되는 서브스트레이트를 구비하는 단계이다. 도 3b를 함께 참조하면, 상기 서브스트레이트 구비 단계(S1)는 금속 캐리어 구비 단계(S11), 절연층 형성 단계(S12), 랜드 형성 단계(S13), 시드층 형성 단계(S14), DFR 형성 단계(S15), 전해 도금 단계(S16), DFR 제거 단계(S19), 플래시 에칭 단계(S20)를 포함한다. 또한, 상기 전해 도금 단계(S16) 및 DFR 제거 단계(S19)의 사이에는 보조 DFR 형성 단계(S17) 및 본딩층 형성 단계(S18)가 더 형성될 수도 있다.The substrate providing step (S1) is a step of providing a substrate that is the basis of the
도 3b 및 도 4a를 참조하면, 금속으로 이루어진 플레이트 형상의 금속 캐리어(10)를 구비하는 금속 캐리어 구비 단계(S11)가 이루어진다. 상기 금속 캐리어(10)는 이후 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)가 제조되기 위한 강판 역할을 할 수 있고, 전해 도금의 시드층으로 이용될 수도 있다. 상기 금속 캐리어(10)는 구리로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 3B and 4A, a metal carrier providing step S11 including a plate-shaped
도 3b 및 도 4b를 참조하면, 상기 금속 캐리어(10)의 상부에 절연층(111)을 형성하는 절연층 형성 단계(S12)가 이루어진다. 상기 절연층(111)은 전기적으로 절연성이 있는 물질로 구성된다. 상기 절연층(111)은 통상의 솔더 마스크로 형성될 수 있다. 상기 절연층(111)은 패턴을 이루면서 형성된다. 즉, 상기 금속 캐리어(10)의 상부에 필름 형상의 솔더 마스크를 라미네이션하고, 이후 노광, 현상, 경화 공정 등을 거쳐서 상기 절연층(111)을 형성할 수 있다. 따라서, 이후 상기 절연층(111)의 패턴 사이를 메우면서 랜드 및 재배선층 등의 구조가 형성될 수 있다. 3B and 4B, an insulating layer forming step S12 of forming an insulating
상기 절연층 형성 단계(S12)에서는 상기 금속 캐리어(10)의 하면에 DFR(Dry Film Resist, 20)를 형성할 수 있다. 따라서, 이후 랜드를 형성하는 공정에서 상기 금속 캐리어(10)의 하면에 금속이 도금되는 것이 방지된다.In the insulating layer forming step S12, a dry film resist (DFR) 20 may be formed on the bottom surface of the
도 3b 및 도 4c를 참조하면, 상기 절연층(111)의 패턴 사이에 금속을 도금하여 랜드(112)를 형성하는 랜드 형성 단계(S13)가 이루어진다. 이 때, 상기 도금의 방법으로는 전해 도금 방법이 사용될 수 있으며, 상기 금속 캐리어(10)는 전해 도 금의 시드층(seed layer)으로 이용될 수 있다. 또한, 상기 랜드(112)는 상기 금속 캐리어(10)의 상부에 형성되는 제 1 금속층(112a) 및 상기 제 1 금속층(112a)의 상부에 형성되는 제 2 금속층(112b)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 금속층(112a)은 반도체 다바이스의 표면 실장용 도금으로 널리 사용되고 있는 금으로 형성될 수 있고, 상기 제 2 금속층(112b)은 구리 확산을 막기 위해 니켈을 이용하여 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 2 금속층(112b)의 상부에 바로 구리를 더 도금할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 금속층(112b)를 형성하는 니켈층 표면에서의 산화가 방지될 수 있다.3B and 4C, a land forming step S13 of forming a
도 3b 및 도 4d를 참조하면, 상기 절연층(111) 및 랜드(112)의 상부에 금속을 도금하여 시드층(31)을 형성하는 시드층 형성 단계(S14)가 이루어진다. 상기 도금의 방법으로는 무전해 도금이 이용될 수 있다. 상기 시드층(31)은 상기 절연층(111) 및 랜드(112)의 상부에 전면적으로 형성되며, 이후 재배선층을 형성하기 위한 전해 도금의 시드층으로 이용된다. 이 때, 상기 시드층(31)은 이후 재배선층을 형성하는 금속과 동일한 재질인 구리를 이용하여 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 3B and 4D, a seed layer forming step S14 is performed to plate the metal on the insulating
도 3b 및 도 4e를 참조하면, 상기 시드층(31)의 상부에 DFR(40)을 형성하는 DFR 형성 단계(S15)가 이루어진다. 상기 DFR(40)은 상기 시드층(31)의 상부에 필름의 형태로 도포된다. 상기 DFR(40)은 상기 시드층(31)의 상부에 도포된 후, 노광, 현상 등의 공정을 더 거쳐서 패턴을 구비하게 된다. 상기 DFR(40)은 전기적으로 절 연성을 갖기 때문에 이후 전해 도금 방법을 통해 재배선층을 형성하는 경우, 상기 DFR(40)에 의해 덮인 부분에는 금속이 도금되지 않도록 한다.3B and 4E, a DFR forming step (S15) of forming a
도 3b 및 도 4f를 참조하면, 상기 시드층(31)을 이용하여 전해 도금을 실시함으로써, 상기 시드층(31)의 일부 영역이 두껍게 형성된 예비 재배선층(32)을 형성하는 전해 도금 단계(S16)가 이루어진다. 상기 예비 재배선층(32)은 상기 시드층(31)과 동일한 재질인 구리를 상기 시드층(31)에 도금함으로써 형성될 수 있다. 물론, 이 때, 상기 시드층(31)의 영역 중에서 상기 DFR(20, 40)에 의해 덮인 영역에는 도금이 이루어지지 않는다. 또한, 상기 전해 도금 단계(S16)까지의 상기 예비 재배선층(32)은 상기 시드층(31)의 구성으로 인해 상호간에 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.Referring to FIGS. 3B and 4F, electroplating using the
도 3b 및 도 4g를 참조하면, 상기 예비 재배선층(32) 및 DFR(40) 중 일부 영역의 상부에 보조 DFR(50)을 형성하는 상기 보조 DFR 형성 단계(S17)가 이루어진다. 상기 보조 DFR(50)은 상기 DFR(40)과 동일한 방법 및 재질로서 이루어지며, 상기 보조 DFR(50)은 역시 상기 예비 재배선층(32) 및 DFR(40)의 상부 전면에 걸쳐 도포된 뒤, 노광, 현상을 통해 패턴된다. 상기 보조 DFR(50)은 이후 본딩층(114) 및 중앙 본딩층(116)이 형성되는 영역을 제외한 영역에만 형성된다.3B and 4G, the auxiliary DFR forming step S17 is performed to form the
도 3b 및 도 4h를 참조하면, 상기 보조 DFR(50)의 패턴 사이에 금속을 도금 하여 본딩층(114)을 형성하는 본딩층 형성 단계(S18)가 이루어진다. 상기 보조 DFR(50)의 패턴에 금속을 도금하는 방법으로는 전해 도금 방법이 이루어질 수 있으며, 이 때 상기 예비 재분배층(32)이 시드층으로 사용될 수 있다. 상기 본딩층(114)을 형성하기 위해 먼저, 상기 재분배층(32)의 상부에 니켈을 도금하여 제 1 금속층(114a)를 형성하고, 상기 제 1 금속층(114a)의 상부에 금, 은 및 팔라듐/금 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 도금하여 제 2 금속층(114b)를 형성할 수 있다.3B and 4H, a bonding layer forming step (S18) is performed to form a
도 3b 및 도 4i를 참조하면, 상기 DFR(40), 보조 DFR(50)을 제거하는 DFR 제거 단계(S19)가 이루어진다. 또한, 상기 DFR 제거 단계(S19)에는 상기 금속 캐리어(10)의 하면에 형성된 DFR(20)도 역시 함께 제거된다.3B and 4I, a DFR removal step S19 for removing the
도 3b 및 도 4j를 참조하면, 상기 예비 재분배층(32)을 플래시 에칭하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)에 이용되는 재분배층(113)을 형성하는 플래시 에칭 단계(S20)가 이루어진다. 상기 플래시 에칭은 상기 예비 재분배층(32)을 구성하는 구리 성분을 선택적으로 에칭하여 이루어지며, 결과적으로 상기 재분배층(32)은 상부로부터 식각된다. 따라서, 형성된 재분배층(113)은 패턴된 상호간에 전기적으로 독립될 수 있다. 또한, 상기와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)에 이용되는 서브스트레이트(110)가 형성된다.3B and 4J, a flash etching step (S20) of performing a flash etching of the
도 3a 및 도 4k를 참조하면, 상기 서브스트레이트(110)의 상부에 반도체 다 이(120)를 부착하는 반도체 다이 부착 단계(S3)가 이루어진다. 상기 반도체 다이(120)는 접착제(121)를 이용하여 상기 서브스트레이트(110)의 대략 중앙에 부착된다. 또한, 상기 반도체 다이(120)는 상기 서브스트레이트(110) 중에서도 상기 방열층(116)의 상부에 부착될 수 있다.3A and 4K, a semiconductor die attaching step S3 is performed to attach the semiconductor die 120 to the upper portion of the
도 3a 및 도 4l을 참조하면, 상기 서브스트레이트(110)와 반도체 다이(120)를 도전성 와이어(130)을 통해 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 단계(S5)가 이루어진다. 상기 도전성 와이어(130)는 일단이 상기 반도체 다이(120)의 본드 패드(122)에 볼 본딩층(131)을 형성한 뒤 상기 서브스트레이트(110)의 본딩층(114)에 스티치 본딩층(132)을 형성하는 포워드 폴디드 루프 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 도전성 와이어(130)는 상기 서브스트레이트(110)의 본딩층(114)에 볼 본딩층을 미리 구비하고, 상기 반도체 다이(120)의 본드 패드(122)의 볼 본딩층과 연결하는 백워드 폴디드 루프 방식을 이용하여 형성될 수도 있다.3A and 4L, a wire bonding step S5 is performed to electrically connect the
도 3a 및 도 4m을 참조하면, 상기 반도체 다이(120) 및 도전성 와이어(130)을 감싸도록 상기 서브스트레이트(110)의 상부에 인캡슐런트(140)를 형성하는 인캡슐레이션 단계(S7)가 이루어진다. 상기 인캡슐런트(140)는 통상의 에폭시 수지로 형성될 수 있다.3A and 4M, an encapsulation step (S7) of forming an
도 3a 및 도 4n을 참조하면, 상기 서브스트레이트(110) 하부의 상기 금속 캐리어(10)를 제거하는 금속 캐리어 제거 단계(S9)가 이루어진다. 상기 금속 캐리어(10)는 선택적 습식 케미칼 에칭 방법을 이용하여 제거될 수 있다. 그리고 그 결과 상기 서브스트레이트(110)의 하면으로 상기 랜드(112)가 드러날 수 있게 된다. 상기와 같이 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스(100)가 제조될 수 있다.3A and 4N, a metal carrier removing step S9 is performed to remove the
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스에 이용되는 서브스트레이트의 평면도이다.1A is a plan view of a substrate used in a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스에 이용되는 서브스트레이트의 저면도이다.1B is a bottom view of a substrate used in a semiconductor device in accordance with one embodiment of the present invention.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스의 단면도이다.1C is a cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 디바이스의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.3A is a flowchart for describing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브스트레이트의 제조 방법 중 서브스트레이트 구비 단계를 상세히 설명하기 위한 플로우챠트이다.3B is a flowchart for explaining in detail a step of providing a substrate in the method of manufacturing a substrate according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4n은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.4A to 4N are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100, 200; 본 발명에 따른 반도체 디바이스100, 200; Semiconductor device according to the invention
110; 서브스트레이트 111;절연층110;
112; 랜드 113; 재배선층112;
114; 본딩층 115; 중앙 랜드114;
116; 방열층 117; 중앙 본딩층116;
120; 반도체 다이 130; 도전성 와이어120; Semiconductor die 130; Conductive wire
140; 인캡슐런트140; Encapsulant
Claims (24)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080083903A KR20100025218A (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Semiconductor device and fabricating method thereof |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101366394B1 (en) * | 2012-04-09 | 2014-02-25 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | Semiconductor device and fabricating method thereof |
-
2008
- 2008-08-27 KR KR1020080083903A patent/KR20100025218A/en not_active Application Discontinuation
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