KR20160020347A - Methods and apparatus for bump-on-trace chip packaging - Google Patents

Methods and apparatus for bump-on-trace chip packaging Download PDF

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KR20160020347A
KR20160020347A KR1020150097255A KR20150097255A KR20160020347A KR 20160020347 A KR20160020347 A KR 20160020347A KR 1020150097255 A KR1020150097255 A KR 1020150097255A KR 20150097255 A KR20150097255 A KR 20150097255A KR 20160020347 A KR20160020347 A KR 20160020347A
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substrate
region
trace
die attach
protective layer
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KR1020150097255A
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옌리앙 린
창치아 황
틴하오 쿼
쉥유 우
첸쉬엔 첸
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타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
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Abstract

A method for attaching a first substrate to a second substrate and a device thereof are provided. In some embodiments, a first substrate has a protective layer, such as a solder mask, around a die attachment region to which a second substrate is attached. A limit region, for example a region between the second substrate and the protective layer, is a region around the second substrate in or from which the protective layer is not formed or is removed. The limit region is sized so that a sufficient gap exists between the second substrate and the protective layer to place an underfill between the first substrate and the second substrate while reducing or preventing voids, and allowing traces in the limit region to be covered by the underfill.

Description

범프-온-트레이스 칩 패키징용 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR BUMP-ON-TRACE CHIP PACKAGING}[0001] METHODS AND APPARATUS FOR BUMP-ON-TRACE CHIP PACKAGING [0002]

우선권 주장 및 상호 참조Priority claim and cross-reference

본 출원은 2012년 4월 18일 출원된 발명의 명칭이 "범프-온-트레이스 칩 패키징용 방법 및 장치(Methods and Apparatus for Bump-on-Trace Chip Packaging)"인 미국 특허 출원 제13/450,191호의 일부 계속 출원이고, 이 미국 출원은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.This application claims priority to U.S. Patent Application No. 13 / 450,191 entitled " Methods and Apparatus for Bump-on-Trace Chip Packaging "filed April 18, Which is hereby incorporated by reference in its entirety.

집적 회로 또는 칩은 트랜지스터 및 커패시터와 같은 수백만개의 능동 및 수동 디바이스로 구성된다. 이들 디바이스는 초기에 서로로부터 격리되어 있고, 이후에 상호 접속되어 집적 회로를 형성한다. 커넥터 구조체가 집적 회로를 위해 또한 형성되는 데, 이는 회로의 표면 상에 형성된 본드 패드(bond pad) 또는 금속 범프(bump)를 포함할 수 있다. 전기 접속부가 본드 패드 또는 금속 범프를 통해 구성되어 칩을 패키지 기판 또는 다른 다이에 접속한다. 일반적으로, 칩은 와이어 본딩(wire bonding: WB) 또는 플립칩(flip chip: FC) 패키징 기술을 사용하여, 핀 그리드 어레이(pin grid array: PGA) 또는 볼 그리드 어레이(ball grid array: BGA)와 같은 패키지 내에 조립될 수도 있다.An integrated circuit or chip consists of millions of active and passive devices such as transistors and capacitors. These devices are initially isolated from each other and are then interconnected to form an integrated circuit. A connector structure is also formed for the integrated circuit, which may include a bond pad or metal bump formed on the surface of the circuit. Electrical connections are made through bond pads or metal bumps to connect the chip to a package substrate or other die. Generally, a chip can be fabricated using a pin grid array (PGA) or a ball grid array (BGA) and a semiconductor device using wire bonding (WB) or flip chip (FC) They may be assembled in the same package.

플립칩(FC) 패키징 기술은 범프-온-트레이스(bump-on-trace: BOT) 구조체를 사용하여 칩을 패키지 기판에 접속할 수도 있고, 여기서 접속부는 금속 범프를 통해 구성되어 칩을 패키지 기판 또는 다이의 금속 트레이스에 접속한다. BOT 구조체는 마이크로전자 패키징 산업에 저비용의 대안을 제공한다. 그러나, 기판 구조체가 더 박형화됨에 따라, BOT 구조체에 대한 신뢰성 문제가 발생한다.Flip chip (FC) packaging techniques may use a bump-on-trace (BOT) structure to connect a chip to a package substrate where the connection is made through a metal bump, To the metal traces of the trenches. The BOT structure provides a low cost alternative to the microelectronic packaging industry. However, as the substrate structure becomes thinner, a reliability problem arises for the BOT structure.

BOT 구조체를 사용할 때, 칩을 위한 범프는 리플로우 프로세스(reflow process)에 의해 패키지 기판 상의 트레이스 상에 납땜된다. 범프가 기판에 결합되고 실온에서 리플로우 조건으로부터 냉각될 때, 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion: CTE)에 의해 발생된 열적 힘은 기판 수축을 추진하고 각각의 범프 상에 상대 비틀림을 유도한다. 일단 응력 레벨이 기판과 트레이스 사이의 접착 기준을 초과하여 상승하면, 트레이스 박리 고장이 발생한다.When using the BOT structure, the bumps for the chip are soldered onto the traces on the package substrate by a reflow process. When the bump is bonded to the substrate and cooled from the reflow conditions at room temperature, the thermal force generated by the coefficient of thermal expansion (CTE) promotes substrate shrinkage and induces relative torsion on each bump. Once the stress level rises above the adhesion criterion between the substrate and the trace, a trace peel failure occurs.

제1 기판을 제2 기판에 부착하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 제1 기판은 제2 기판이 부착되어 있는 다이 부착 영역 주위에 땜납 마스크와 같은 보호층을 갖는다. 제한 영역(예를 들어, 제2 기판과 보호층 사이의 영역)은 보호층이 형성되지 않거나 제거되어 있는 제2 기판 주위의 영역이다. 제한 영역은 공극을 감소시키거나 방지하면서 그리고 제한 영역 내의 트레이스가 언더필에 의해 덮여지게 하면서 제1 기판과 제2 기판 사이에 언더필을 배치하기 위해 충분한 간극이 제2 기판과 보호층 사이에 존재하도록 치수 설정된다.A method and apparatus for attaching a first substrate to a second substrate are provided. In some embodiments, the first substrate has a protective layer, such as a solder mask, around the die attach region to which the second substrate is attached. The restriction region (for example, the region between the second substrate and the protection layer) is a region around the second substrate where the protection layer is not formed or removed. The confinement region is dimensioned such that there is sufficient clearance between the second substrate and the protective layer to reduce or prevent pores and to allow traces within the confinement region to be covered by the underfill and to place the underfill between the first substrate and the second substrate Respectively.

본 발명의 양태는 첨부 도면과 함께 숙독될 때 이하의 상세한 설명으로부터 더 양호하게 이해된다. 산업의 표준 실시에 따르면, 다양한 특징들은 실제 축적대로 도시되지 않는다는 것이 주목된다. 실제로, 다양한 특징들의 치수는 설명의 명료화를 위해 임의적으로 증가되거나 감소되어 있을 수도 있다.
도 1은 플립칩(FC) 패키지를 형성하기 위한 범프-온-트레이스(BOT) 구조체 상의 칩의 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 2a 내지 도 2c는 FC 패키지를 형성하기 위해 BOT 구조체에 사용된 땜납 마스크 트렌치(solder mask trench)의 방법 및 장치의 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 3은 BOT 구조체에 사용된 복수의 땜납 마스크 트렌치링 내의 트레이스에 접속된 복수의 범프의 평면도.
도 4a 내지 도 6b는 몇몇 실시예에 따른 중간 프로세스 단계의 다양한 평면도 및 단면도.
도 7은 몇몇 실시예에 따른 제조 방법을 도시하고 있는 흐름도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the invention will be better understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings. It is noted that according to industry standard practice, the various features are not shown to scale up. Indeed, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or decreased for clarity of description.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows an embodiment of a chip on a bump-on-trace (BOT) structure for forming a flip chip (FC) package.
Figures 2A-2C illustrate an embodiment of a method and apparatus of a solder mask trench used in a BOT structure to form an FC package.
3 is a plan view of a plurality of bumps connected to a trace in a plurality of solder mask trench rings used in a BOT structure.
4A-6B are various top and cross-sectional views of intermediate process steps in accordance with some embodiments.
7 is a flow diagram illustrating a method of manufacturing according to some embodiments.

이하의 설명은 제공된 요지의 상이한 특징들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예 또는 예를 제공한다. 구성 요소 및 장치의 특정예가 본 명세서를 간단화하기 위해 이하에 설명된다. 이들은 물론 단지 예일뿐이고, 한정이 되도록 의도되지는 않는다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제2 특징부 상에 또는 위에 제1 특징부의 형성은 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수도 있고, 부가의 특징부가 제1 및 제2 특징부 사이에 형성될 수도 있어, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하지 않을 수도 있는 실시예를 또한 포함할 수도 있다. 게다가, 본 명세서는 다양한 예에서 도면 숫자 및/또는 문자를 반복할 수도 있다. 이 반복은 간단화 및 명료화를 위한 것이고, 자체로 설명된 다양한 실시예 및/또는 구성 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다.The following description provides a number of different embodiments or examples for implementing different features of the subject matter provided. Specific examples of components and devices are described below to simplify the present disclosure. These are, of course, examples only and are not intended to be limiting. For example, in the following description, the formation of the first feature on or above the second feature may include an embodiment in which the first and second features are formed in direct contact, and the additional features may include first and second May also be formed between the features so that the first and second features may not be in direct contact. In addition, the present specification may repeat drawing numbers and / or characters in various examples. This repetition is for simplicity and clarity, and does not indicate the relationship between the various embodiments and / or configurations described in themselves.

또한, "밑", "아래", "하부", "위", "상부"와 같은 공간적인 상대 용어는 도면에 도시되어 있는 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 설명하기 위해 설명의 용이성을 위해 본 명세서에 사용될 수도 있다. 공간적 상대 용어는 도면에 도시되어 있는 배향에 추가하여 사용 또는 동작시에 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수도 있고(90도 회전되거나 또는 다른 배향에 있음), 본 명세서에 사용된 공간적 상대 서술자는 마찬가지로 이에 따라 해석될 수도 있다.Also, spatial relative terms such as "bottom", "bottom", "bottom", "top", "top" may refer to one element (s) for another element (s) or feature (s) Or < / RTI > features of the present invention for ease of description. Spatial relative terms are intended to include different orientations of the device in use or operation in addition to the orientations shown in the figures. The device may be oriented in other ways (rotated 90 degrees or in other orientations), and spatial relative descriptors used herein may be interpreted accordingly.

이하에 예시되는 바와 같이, 반도체 패키지를 형성하기 위해 BOT 구조체에 사용된 땜납 마스크 트렌치를 위한 방법 및 장치가 개시된다. 땜납 마스크층은 트레이스 상에 그리고 기판 상에 형성된다. 땜납 마스크 트렌치라 칭하는 땜납 마스크층의 개구가 기판 상에 트레이스를 노출하도록 형성된다. 칩이 땜납 마스크 트렌치 내에 노출된 트레이스에 접속된다. 땜납 마스크 트렌치의 형성에 의해, 트렌치 내에 노출된 트레이스는 더 양호한 파지력(grab force)을 가질 수 있는 데, 이는 반도체 패키지에 대한 트레이스 박리 고장을 감소시킨다.As illustrated below, a method and apparatus for a solder mask trench used in a BOT structure to form a semiconductor package is disclosed. A solder mask layer is formed on the trace and on the substrate. An opening in the solder mask layer, referred to as a solder mask trench, is formed to expose traces on the substrate. A chip is connected to the exposed trace in the solder mask trench. By the formation of the solder mask trenches, the traces exposed in the trenches can have a better grab force, which reduces the trace peeling failure for the semiconductor package.

도 1은 플립칩(FC) 패키지를 형성하기 위한 범프-온-트레이스(BOT) 구조체 상의 칩(201)의 예시적인 실시예의 개략도이다. 기판(206)은 복수의 서브층을 가질 수도 있다. 도 1에 도시되어 있는 기판(206)의 2개의 서브층은 단지 예시를 위한 것이고, 한정은 아니다. 기판(206) 아래의 복수의 볼(207)은 볼 그리드 어레이(BGA)를 형성할 수도 있다. 칩(201)이 복수의 상호 접속부에 의해 기판(206)에 접속되고, 여기서 각각의 상호 접속부는 Cu 필라 범프(pillar bump) 또는 포스트(post)(202) 및 땜납 범프(203)를 포함한다. 땜납 범프(203)는 기판(206) 상에 형성된 트레이스(204) 상에 배치된다. 땜납 마스크(211)는 트레이스를 덮는 기판(206)의 표면 상에 형성된다. 트레이스(204)를 노출하는 땜납 마스크 트렌치라 칭하는 땜납 마스크의 개구가 형성된다. 칩(201)과 기판(206) 사이의 공간은 화합물로 충전될 수도 있어, 캡슐화체(encapsulation body)(205)를 형성한다.1 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a chip 201 on a bump-on-trace (BOT) structure for forming a flip chip (FC) package. The substrate 206 may have a plurality of sub-layers. The two sublayers of the substrate 206 shown in FIG. 1 are for illustration purposes only, and are not limiting. The plurality of balls 207 under the substrate 206 may form a ball grid array (BGA). Chip 201 is connected to substrate 206 by a plurality of interconnects wherein each interconnect includes a Cu pillar bump or post 202 and a solder bump 203. A solder bump (203) is disposed on the trace (204) formed on the substrate (206). A solder mask 211 is formed on the surface of the substrate 206 covering the traces. An opening in the solder mask, referred to as a solder mask trench that exposes the trace 204, is formed. The space between the chip 201 and the substrate 206 may be filled with a compound to form an encapsulation body 205.

도 2a는 도 1의 임의의 트렌치일 수도 있는 기판(206) 상의 단일의 땜납 마스크 트렌치(210)의 실시예를 도시하고 있는 데, 여기서 트렌치는 노출되어 있고 칩(201)으로의 접속부가 구성되어 있다. 트레이스(204)가 기판(206)의 표면 상에 형성된다. 땜납 마스크층(211)이 기판(206)의 표면 및 트레이스를 덮는 트레이스 상에 형성될 수도 있다. 트렌치가 땜납 마스크층(211) 내에 개방되어 트레이스(204)를 노출하기 위한 땜납 마스크 트렌치(210)를 형성할 수도 있다. 트렌치는 땜납볼(203)과 같은 상호 접속부가 개구 내에 수용된 트레이스 상에 직접 랜딩할(landing) 수도 있도록 충분히 큰 개구를 갖는다. 예를 들어, 땜납 마스크 트렌치는 대략 땜납 범프의 직경의 크기를 갖는다. 트레이스(204)는 상호 접속부를 경유하여 칩(201)에 접속될 수도 있다. 상호 접속부는 땜납 범프(203) 및 Cu 필라(202)와 같은 포스트를 포함할 수도 있고, 여기서 땜납볼(203)이 직접 트레이스(204) 상에 배치되고 땜납 마스크 트렌치에 의해 둘러싸인다. 도 2a에 도시되어 있는 구조체는 단지 예시를 위한 것이고, 한정은 아니다. 부가의 실시예가 고려될 수 있다.2A illustrates an embodiment of a single solder mask trench 210 on a substrate 206, which may be any trench in FIG. 1, wherein the trench is exposed and a connection to chip 201 is configured have. A trace 204 is formed on the surface of the substrate 206. A solder mask layer 211 may be formed on the surface of the substrate 206 and traces covering the traces. A trench may be opened into the solder mask layer 211 to form a solder mask trench 210 to expose the trace 204. [ The trenches have openings large enough such that the interconnects, such as solder balls 203, may land directly on the traces received in the openings. For example, the solder mask trench has approximately the size of the diameter of the solder bump. Traces 204 may be connected to chip 201 via interconnects. The interconnects may include posts such as solder bumps 203 and Cu pillars 202 where the solder balls 203 are placed directly on the traces 204 and surrounded by solder mask trenches. The structure shown in FIG. 2A is for illustrative purposes only, and is not limiting. Additional embodiments are contemplated.

도 2b는 땜납 마스크(211)에 의해 둘러싸인 트레이스(204) 상에 포스트(202)가 있는 평면도를 도시하고 있다. 칩(201) 및 기판(206)은 도 2b에는 도시되어 있지 않다.Figure 2B shows a top view with the posts 202 on the traces 204 surrounded by the solder mask 211. Chip 201 and substrate 206 are not shown in FIG. 2B.

도 2c는 도 2a에 도시되어 있는 실시예를 제조하는 예시적인 프로세스를 도시하고 있다. 도 2c에 도시되어 있는 프로세스의 상세가 이하에 설명된다.Figure 2C illustrates an exemplary process for fabricating the embodiment shown in Figure 2A. Details of the process shown in FIG. 2C are described below.

프로세스는 단계 220에서 시작하고, 여기서 도 2a의 기판(206)과 같은 기판이 제공된다. 기판(206)은 패키지에 기계적 지지 및 패키지 내의 디바이스로의 외부 구성 요소 액세스를 허용하는 인터페이스를 제공할 수도 있다. 기판(206)은 도핑된 또는 미도핑된 벌크 실리콘, 또는 실리콘-온-절연체(silicon-on-insulator: SOI) 기판의 활성층을 포함할 수도 있다. 다른 기판은 다층 기판, 구배 기판 또는 하이브리드 배향 기판을 포함할 수도 있다. 기판(206)은 또한 비스말레이미드 트리아진 등과 같은 폴리머 재료의 다수의 얇은층의 스택으로서 형성된 라미네이트 기판일 수도 있다.The process begins at step 220, where a substrate, such as the substrate 206 of FIG. 2A, is provided. The substrate 206 may provide an interface that allows mechanical support for the package and access to external components to the device in the package. The substrate 206 may comprise an active layer of doped or undoped bulk silicon, or a silicon-on-insulator (SOI) substrate. The other substrate may include a multilayer substrate, a gradient substrate, or a hybrid alignment substrate. Substrate 206 may also be a laminate substrate formed as a stack of multiple thin layers of polymeric material, such as bismaleimide triazine.

트레이스(204)가 기판(206)의 표면 상에 있을 수도 있다. 트레이스(204)는 다이의 푸트프린트를 확장하기 위한 것일 수도 있다. 트레이스의 폭 또는 직경은 볼(또는 범프) 직경과 대략 동일할 수도 있고, 볼(또는 범프) 직경보다 2배 내지 4배 좁을 수도 있다. 예를 들어, 트레이스(204)는 약 10 ㎛ 내지 40 ㎛의 라인폭 및 약 30 ㎛ 내지 70 ㎛의 트레이스 피치(P)를 가질 수도 있다. 트레이스는 좁은, 넓은 또는 테이퍼진 형상을 가질 수도 있다. 트레이스의 말단부는 트레이스의 본체와는 상이한 형상일 수도 있다. 트레이스 본체는 실질적으로 일정한 두께를 가질 수도 있다. 트레이스의 말단부 및 트레이스의 본체는 단일편으로서 형성되는 데, 이는 트레이스 상에 패드를 배치하는 것과는 상이하다. 트레이스는 볼(또는 범프) 직경보다 실질적으로 긴 길이를 가질 수도 있다. 다른 한편으로, 접속 패드는 볼 또는 범프 직경과 유사한 길이 또는 폭을 가질 수도 있다.Trace 204 may be on the surface of substrate 206. Trace 204 may be for extending the footprint of the die. The width or diameter of the trace may be approximately equal to the ball (or bump) diameter, and may be two to four times narrower than the ball (or bump) diameter. For example, trace 204 may have a line width of about 10 [mu] m to 40 [mu] m and a trace pitch (P) of about 30 [mu] m to 70 [mu] m. The traces may have a narrow, wide, or tapered shape. The distal end of the trace may be of a different shape than the body of the trace. The trace body may have a substantially constant thickness. The end of the trace and the body of the trace are formed as a single piece, which is different from placing the pad on the trace. The traces may have a length that is substantially longer than the ball (or bump) diameter. On the other hand, the connection pad may have a length or width similar to the diameter of the ball or bump.

서로로부터 각각 전기적으로 절연되어 있는 다수의 트레이스가 기판 상에 존재할 수도 있고, 2개의 인접한 트레이스 사이의 간격은 약 10 ㎛ 내지 40 ㎛일 수도 있다.Multiple traces, each electrically isolated from each other, may be present on the substrate, and the spacing between two adjacent traces may be between about 10 [mu] m and 40 [mu] m.

트레이스(204)는 예로서, Al, Cu, Au, 이들의 합금, 다른 재료, 또는 이들의 조합 및/또는 다수의 층과 같은 도전성 재료를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 트레이스(204)는 다른 재료를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 유전층은 트레이스(204)의 몇몇 부분을 덮을 수도 있다. 트레이스(204)는 트레이스(204) 상에 코팅된 Ni/Pd/Au와 같은 유기 필름 또는 혼합 재료의 층과 같은 금속 마감부에 의해 덮일 수도 있다.Traces 204 may include conductive materials such as, for example, Al, Cu, Au, alloys thereof, other materials, or combinations thereof and / or multiple layers. Alternatively, the trace 204 may comprise other materials. In some embodiments, the dielectric layer may cover several portions of the trace 204. Trace 204 may be covered by a metallic finish, such as a layer of organic film or mixed material, such as Ni / Pd / Au, coated on traces 204.

트레이스(204) 및 기판은 이들 사이에 단지 계면 접착에 의해 접속되는 데, 이는 트레이스(204)와 기판(206) 사이에 강한 접속부를 구성하기 위해 파지력이 충분하지 않을 수도 있다.Trace 204 and the substrate are connected only by interfacial adhesion between them, which may not be sufficient to hold the trace 204 and the substrate 206 to form a strong connection therebetween.

단계 221에서, 도 2a에 도시되어 있는 땜납 마스크층(211)과 같은 땜납 마스크층이 기판(206)의 표면 상에 형성되어 트레이스(204) 및 기판의 표면을 덮을 수도 있다. 땜납 마스크층(211)은 기판 상의 회로 트레이스들 사이에 전기 절연 저항성, 화학 및 부식 저항성 또는 보호, 기계적(스크래치, 마모) 보호, 땜납 표면 상의 경계, 트레이스 상의 부가의 파지력, 및 향상된 유전성 신뢰성을 포함하는, 다수의 기능을 수행할 수도 있다. 땜납 마스크층은, 땜납 마스크, 트레이스 및 기판이 샌드위치 구조를 형성하고, 여기서 땜납 마스크 및 기판이 트레이스를 "클립(clib)"하기 때문에, 트레이스(204)와 기판(206) 사이에 부가의 파지력을 제공한다.At step 221, a solder mask layer, such as the solder mask layer 211 shown in FIG. 2A, may be formed on the surface of the substrate 206 to cover the traces 204 and the surface of the substrate. The solder mask layer 211 includes electrical insulation resistance, chemical and corrosion resistance or protection, mechanical (scratch, abrasion) protection, boundary on the solder surface, additional grip on the trace, and improved dielectric reliability between the circuit traces on the substrate , Or may perform a number of functions. The solder mask layer is used to provide additional gripping forces between the traces 204 and the substrate 206 because the solder mask, the traces, and the substrate form a sandwich structure where the solder mask and substrate "clips" to provide.

땜납 마스크층(211)은 기판 표면 상에 습식 필름을 스크리닝하고(screening) 이어서 오븐 베이킹(oven baking)에 의해 습식 필름을 경화함으로써, 단일 단계에서 형성될 수도 있다. 땜납 마스크층(211)의 두께는 약 30 내지 40 미크론(통상적으로 약 35 미크론)일 수도 있다. 땜납 마스크층은 폴리머 재료를 포함할 수도 있다.The solder mask layer 211 may be formed in a single step by screening the wet film on the substrate surface and then curing the wet film by oven baking. The thickness of the solder mask layer 211 may be about 30 to 40 microns (typically about 35 microns). The solder mask layer may comprise a polymeric material.

단계 223에서, 트렌치는 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 트레이스(204)를 노출하기 위한 땜납 마스크 트렌치(210)를 형성하기 위해 땜납 마스크층(211) 내에 개방될 수도 있다. 트렌치는 땜납볼(203)과 같은 상호 접속부가 개구 내에 수용된 트레이스 상에 직접 랜딩될 수도 있도록 충분히 큰 개구를 갖는다. 땜납볼을 호스팅하기 위한 더 넓은 개구는 땜납볼과 트레이스 사이의 접속 강도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 개구의 크기는 탄력적이고, 트레이스에 접속하는 데 사용된 땜납볼의 크기에 따라 변경될 수도 있다. 습식 필름에 의해 형성된 땜납 마스크층(211)은 땜납 마스크 트렌치(210)를 형성하기 위한 패턴으로 스크리닝될 수 있다. 예를 들어, 땜납 마스크 트렌치를 갖는 땜납 마스크층은 기판 상에 인쇄하기 위해 먼저 롤러 상에 배치될 수도 있다. 대안적으로, 감광 재료가 땜납 마스크 트렌치(210)를 경화된 필름에 패터닝하는 데 사용될 수도 있다. 땜납 마스크 트렌치(210)는 기판 상에 장착될 다이와의 적절한 전기 접속부를 더 형성하기 위해 트레이스(204)를 노출하도록 형성될 수도 있다.In step 223, the trench may be opened in the solder mask layer 211 to form a solder mask trench 210 for exposing the trace 204, as shown in FIG. 2A. The trenches have openings large enough such that the interconnects, such as solder balls 203, may land directly on the traces received in the openings. A wider opening for hosting the solder ball may increase the connection strength between the solder ball and the trace. Thus, the size of the openings is elastic and may vary depending on the size of the solder balls used to connect the traces. The solder mask layer 211 formed by the wet film can be screened with a pattern for forming the solder mask trench 210. [ For example, a solder mask layer having solder mask trenches may be first placed on the rollers for printing on the substrate. Alternatively, a photosensitive material may be used to pattern the solder mask trench 210 into the cured film. The solder mask trenches 210 may be formed to expose the traces 204 to further form appropriate electrical connections with the die to be mounted on the substrate.

땜납 플럭스(도시 생략)가 트레이스에 도포될 수도 있다. 플럭스는 주로 땜납의 유동을 보조하는 역할을 하여, 땜납볼(203)이 기판 상의 트레이스와 양호한 접촉을 하게 된다. 이는 브러싱(brushing) 또는 스프레잉(spraying)을 포함하는, 다양한 방법들 중 임의의 것에 적용될 수도 있다. 플럭스는 일반적으로, 땜납 표면으로부터 산화물 배리어를 제거하는 산성 성분과, 조립 프로세스 중에 칩이 기판 표면 상에서 이동하는 것을 방지하는 것을 돕는 접착제 특질을 갖는다.A solder flux (not shown) may be applied to the trace. The flux mainly serves to assist the flow of the solder so that the solder balls 203 make good contact with the traces on the substrate. This may be applied to any of a variety of methods, including brushing or spraying. The flux generally has an acidic component that removes the oxide barrier from the solder surface and an adhesive nature that helps prevent the chip from moving on the substrate surface during the assembly process.

단계 227에서, 칩(201)은 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 칩의 상호 접속부를 거쳐 트레이스(204)에 접속될 수도 있다. 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 상호 접속부는 땜납 범프(203) 및 Cu 필라(202)와 같은 포스트를 포함할 수도 있다. 트렌치는 땜납볼(203)이 개구 내에 수용된 트레이스 상에 직접 랜딩할 수도 있도록 충분히 큰 개구를 갖는다.At step 227, the chip 201 may be connected to the trace 204 via interconnects of the chips, as shown in FIG. 2A. As shown in FIG. 2A, the interconnects may include posts such as solder bumps 203 and Cu pillars 202. The trenches have openings large enough so that the solder balls 203 may land directly on the traces contained in the openings.

칩(201)의 땜납 범프(203)는 땜납 마스크 트렌치에 의해 노출된 트레이스(204) 상에 배치될 수도 있다. 땜납 범프(203)는 주석과 같은 재료, 또는 은, 무연 주석, 구리, 이들의 조합 등과 같은 다른 적합한 재료를 포함할 수도 있다. 땜납 범프(203)가 주석 땜납 범프인 실시예에서, 땜납 범프(203)는 초기에 증발, 전해도금, 인쇄, 땜납 전사 또는 볼 배치와 같은 방법을 통해 층을 예를 들어 약 15 ㎛의 두께로 형성하고, 이어서 원하는 범프 형상으로 재료를 성형하기 위해 리플로우를 수행함으로써 형성될 수도 있다. 땜납 범프(203)를 제조하는 임의의 적합한 방법이 대안적으로 이용될 수도 있다.The solder bumps 203 of the chip 201 may be disposed on the traces 204 exposed by the solder mask trenches. The solder bumps 203 may comprise a material such as tin or other suitable materials such as silver, lead-free tin, copper, combinations thereof, and the like. In embodiments where the solder bumps 203 are tin solder bumps, the solder bumps 203 may be initially formed by methods such as evaporation, electrolytic plating, printing, solder transfer, or ball placement to a thickness of, for example, about 15 [ And then performing reflow to form the material into the desired bump shape. Any suitable method of manufacturing the solder bumps 203 may alternatively be used.

도 2a에 도시되어 있는 칩(201)과 같은 칩이 땜납 범프(203) 및 포스트(202)에 의해 트레이스(204)에 접속될 수도 있다. 포스트(202)가 칩(201) 상에 형성될 수도 있다. 포스트(202)는 300℃ 초과의 용융 온도를 갖는 Cu 필라 또는 다른 금속일 수도 있다. 칩(201)은 포스트(202)가 땜납 범프(203) 상에 배치되도록 정렬될 수도 있다. 칩은 메모리칩, 또는 임의의 다른 기능칩일 수도 있다.A chip such as chip 201 shown in Figure 2A may be connected to trace 204 by solder bump 203 and post 202. [ A post 202 may be formed on the chip 201. Post 202 may be a Cu pillar or other metal with a melting temperature above 300 ° C. The chip 201 may be aligned so that the posts 202 are disposed on the solder bumps 203. The chip may be a memory chip, or any other functional chip.

포스트(202) 및 땜납 범프(203)는 함께 칩의 상호 접속부를 형성한다. 포스트(202) 및 땜납 범프(203)는 가까운 부품들을 회피하고, 칩(201)과 트레이스(204) 사이의 접속 영역을 제어하고, 또는 다른 적합한 이유로 적절하게 복수의 형상으로 형성될 수도 있다. 상호 접속부는 원형, 팔각형, 직사각형, 세장형 육각형의 대향 단부들에 2개의 사다리꼴을 갖는 세장형 육각형, 타원형, 다이아몬드형의 형상일 수도 있다.The posts 202 and the solder bumps 203 together form the interconnections of the chips. Post 202 and solder bump 203 may be formed in a plurality of shapes as appropriate to avoid nearby components and to control the area of connection between chip 201 and trace 204 or for other suitable reasons. The interconnections may be in the form of elongated hexagons, ellipses, or diamonds having two trapezoids at opposite ends of a circle, octagon, rectangle, and elongated hexagon.

단계 231에서, 리플로우 프로세스가 수행된다. 칩(201)이 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이 트레이스에 접합된 후에, 열이 칩(201) 및 기판(206)에 인가될 수도 있어, 땜납볼(203)이 리플로우하여 칩(201)과 기판(206) 사이에 전기 접속부를 형성하게 한다. 일 실시예에서, 열은 약 220℃일 수도 있다.In step 231, a reflow process is performed. After the chip 201 is bonded to the trace as shown in Figure 2A, heat may be applied to the chip 201 and the substrate 206 such that the solder ball 203 reflows to the chip 201 Thereby forming electrical connections between the substrates 206. In one embodiment, the heat may be about 220 < 0 > C.

단계 233에서, 언더필 재료(underfill material), 통상적으로 열경화성 에폭시가 칩(201)과 기판(206) 사이의 간극 내로 분배될 수도 있다. 열경화성 에폭시의 비드가 칩의 일 에지를 따라 도포될 수도 있고, 여기서 에폭시는 칩과 기판 사이의 간극을 완전히 충전할 때까지 모세관 작용에 의해 칩 아래로 흡인된다. 언더필 재료가 간극 내에 균일하게 분배되는 것이 중요하다.In step 233, an underfill material, typically a thermosetting epoxy, may be dispensed into the gap between the chip 201 and the substrate 206. The beads of the thermosetting epoxy may be applied along one edge of the chip, where the epoxy is sucked down the chip by capillary action until the gap between the chip and the substrate is completely filled. It is important that the underfill material is uniformly distributed within the gap.

에폭시의 개별 비드가 또한 칩(201)의 주계(perimeter) 주위에 분배되어 접합될 수도 있다. 그 후에, 언더필 및 주계 접합 에폭시의 모두는 기판 및 칩을 적절한 경화 온도로 가열함으로써 경화되고, 이는 도 1에 도시되어 있는 캡슐화체(205)와 같은 캡슐화체를 형성한다. 캡슐화체(205)는 칩(201)과 기판(206) 사이의 간극을 충전한다. 이 방식으로, 프로세스는 프로세스가 종료할 때, 기계적으로, 뿐만 아니라 전기적으로 접합된 반도체 칩 조립체를 제조한다.Individual beads of epoxy may also be dispensed and bonded around the perimeter of the chip 201. Thereafter, both the underfill and the primary bonded epoxy are cured by heating the substrate and the chip to an appropriate curing temperature, which forms an encapsulated body, such as the encapsulated body 205 shown in FIG. The encapsulation body 205 fills the gap between the chip 201 and the substrate 206. In this way, the process produces a mechanically, as well as electrically bonded semiconductor chip assembly when the process ends.

도 3은 BOT 구조체에 의해 형성된 반도체 패키지의 기판의 평면도를 도시하고 있다. 기판의 표면은 영역(301)을 제외하고는, 땜납 마스크에 의해 덮여질 수도 있다. 땜납 마스크는 마찬가지로 다른 형상의 기판의 표면을 덮을 수도 있다. 땜납 마스크층 상에 형성된 복수의 땜납 마스크 트렌치(311)가 존재할 수도 있다. 땜납 마스크 트렌치는 기판의 중앙 영역을 둘러싸고, 복수의 땜납 마스크 트렌치링을 형성한다. 땜납 마스크 트렌치의 형상은 기판 상의 트레이스의 윤곽을 따른다. 형성된 땜납 마스크링 대신에 다른 형상이 존재할 수도 있다. 도 3에 형성된 3개의 이러한 땜납 마스크 트렌치링이 존재한다. 형성된 다른 수의 땜납 마스크 트렌치링이 존재할 수도 있다. 2021 및 2022와 같은 복수의 포스트 또는 상호 접속부가 땜납 마스크 트렌치 내에 노출된 트레이스 상에 배치될 수도 있다. 2개의 포스트 또는 2개의 상호 접속부 사이의 피치는 약 140 um 미만일 수도 있다.3 shows a top view of a substrate of a semiconductor package formed by a BOT structure. The surface of the substrate may be covered by a solder mask except for the region 301. [ The solder mask may likewise cover the surface of a substrate of another shape. There may be a plurality of solder mask trenches 311 formed on the solder mask layer. The solder mask trench surrounds the central region of the substrate and forms a plurality of solder mask trench rings. The shape of the solder mask trenches follows the contours of the traces on the substrate. Other shapes may be present instead of the formed solder mask ring. There are three such solder mask trench rings formed in Fig. There may be other numbers of solder mask trench rings formed. A plurality of posts or interconnects, such as 2021 and 2022, may be disposed on the exposed traces in the solder mask trenches. The pitch between two posts or two interconnects may be less than about 140 um.

다른 실시예에서, 땜납 마스크는 다이 또는 다른 기판이 부착될 수도 있는 영역과 같은 다이 부착 영역, 및 제한 영역(keep-out region)(예를 들어, 다이 부착 영역을 즉시 둘러싸는 영역)으로부터 제거된다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 땜납 마스크 재료는 제거되어 다이 바로 아래의 영역 및 즉시 둘러싸는 영역이 제거될 수 있게 된다. 땜납 마스크 재료가 제거되는 영역의 크기는 다이의 크기보다 크다. 땜납 마스크 재료가 제거되는 영역의 크기는 다이의 에지와 땜납 마스크의 에지 사이의 횡방향 영역이 노출된 트레이스를 방치하지 않고, 다이와 아래에 놓인 기판 사이의 영역을 완전히 충전하는 방식으로 언더필 재료가 도포되게 하도록 결정된다.In another embodiment, the solder mask is removed from a die attach region, such as a region where a die or other substrate may be attached, and a keep-out region (e.g., an area immediately surrounding the die attach region) . As will be described in more detail below, the solder mask material is removed so that the area immediately beneath the die and the immediately surrounding area can be removed. The size of the area from which the solder mask material is removed is greater than the size of the die. The size of the area from which the solder mask material is removed ensures that the transverse area between the edge of the die and the edge of the solder mask does not leave exposed traces and the underfill material is applied in such a way as to completely fill the area between the die and the underlying substrate .

예를 들어, 다이의 에지와 땜납 마스크의 에지 사이의 횡방향 영역이 너무 작은 몇몇 상황에서, 언더필 재료는 다이와 아래에 놓인 기판 사이의 영역을 완전히 충전하지 않을 수도 있어, 다이와 아래에 놓인 기판 사이의 하나 이상의 공극(void)의 형성을 허용한다. 다이의 에지와 땜납 마스트의 에지 사이의 횡방향 영역이 너무 큰 다른 상황에서, 트레이스는 노출 유지될 수도 있다. 다이의 에지와 땜납 마스크의 에지 사이의 거리의 폭을 제어함으로써 그리고/또는 다이의 면적에 대한 다이의 에지와 땜납 마스크의 에지 사이의 영역의 면적의 비를 제어함으로써, 언더필은 다이와 아래에 놓인 기판 사이의 영역을 완전히 충전하고 트레이스를 덮을 수도 있어, 이에 의해 다이와 아래에 놓인 기판 사이의 전기 접속부에 그리고 아래에 놓인 기판 상의 트레이스에 보호를 제공한다는 것이 발견되었다.For example, in some situations where the lateral area between the edge of the die and the edge of the solder mask is too small, the underfill material may not completely fill the area between the die and the underlying substrate, Allowing the formation of one or more voids. In other situations where the lateral area between the edge of the die and the edge of the solder mast is too large, the trace may be exposed and held. By controlling the width of the distance between the edge of the die and the edge of the solder mask and / or by controlling the ratio of the area of the area between the edge of the die to the edge of the die to the area of the die and the edge of the solder mask, To cover the traces so as to provide protection to the electrical contacts between the die and the underlying substrate and to the traces on the underlying substrate.

본 명세서의 설명은 다양한 실시예의 특징을 설명하기 위해 예시의 목적으로 기판에 부착된 다이를 참조한다는 것이 주목되어야 한다. 다른 실시예에서, 다이는 패키지, 패키징 기판, 인터포저(interposer), 다이, 인쇄 회로 기판 등과 같은 다른 기판일 수도 있다. 유사하게, 아래에 놓인 기판은 예를 들어, 패키지, 패키징 기판, 인터포저, 다이, 인쇄 회로 기판 등일 수도 있다.It should be noted that the description herein refers to a die attached to a substrate for illustrative purposes to illustrate features of various embodiments. In other embodiments, the die may be another substrate, such as a package, a packaging substrate, an interposer, a die, a printed circuit board, or the like. Similarly, the underlying substrate may be, for example, a package, a packaging substrate, an interposer, a die, a printed circuit board, and the like.

이와 같이, 도 4a 내지 도 6b는 몇몇 실시예를 형성하는 프로세스에서 다양한 중간 스테이지를 도시하고 있고, 여기서 "a" 도면은 평면도이고, "b" 도면은 대응 "a" 도면의 B-B 라인을 따른 단면도이다. 먼저 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 기판(402)의 평면도 및 도 4a의 B-B 라인을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 제1 기판(402)은 예를 들어 집적 회로 다이, 패키징 기판, 웨이퍼, 인쇄 회로 기판, 인터포저 등일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, BOT 구성이 사용된다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b는 트레이스(401)를 도시하고 있다. 일반적으로, 트레이스(404)는 전기 신호를 원하는 위치로 라우팅하고 그리고/또는 다이의 푸트프린트를 확장하기 위한 것이다. 트레이스(404)의 폭 또는 직경은 볼(또는 범프) 직경과 대략 동일할 수도 있고, 또는 볼(또는 범프) 직경보다 2배 내지 4배 좁을 수 있다. 예를 들어, 트레이스(404)는 약 10 ㎛ 내지 40 ㎛의 라인폭 및 약 30 ㎛ 내지 70 ㎛의 트레이스 피치(P)를 가질 수도 있다. 트레이스는 좁은, 넓은 또는 테이퍼진 형상을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 트레이스의 말단부 트레이스의 본체와는 상이한 형상일 수도 있고, 또는 트레이스 본체는 실질적으로 일정한 두께를 가질 수도 있다. 트레이스의 말단부 및 트레이스의 본체는 단일편으로서 형성되는 데, 이는 트레이스 상에 패드를 배치하는 것과는 상이하다. 트레이스는 볼(또는 범프) 직경보다 실질적으로 긴 길이를 가질 수도 있다. 다른 한편으로, 접속 패드는 볼 또는 범프 직경과 유사한 길이 또는 폭을 가질 수도 있다.Thus, Figures 4a-b illustrate various intermediate stages in the process of forming some embodiments, wherein the "a" drawing is a plan view and the "b" to be. Referring first to Figs. 4A and 4B, a top view of the first substrate 402 and a cross-sectional view taken along line B-B of Fig. 4A are shown. The first substrate 402 may be, for example, an integrated circuit die, a packaging substrate, a wafer, a printed circuit board, an interposer, or the like. In some embodiments, a BOT configuration is used. For example, FIGS. 4A and 4B illustrate trace 401. FIG. Generally, trace 404 is intended to route the electrical signal to a desired location and / or to extend the footprint of the die. The width or diameter of the trace 404 may be approximately the same as the ball (or bump) diameter, or may be two to four times narrower than the ball (or bump) diameter. For example, trace 404 may have a line width of about 10 [mu] m to 40 [mu] m and a trace pitch P of about 30 [mu] m to 70 [mu] m. The traces may have a narrow, wide, or tapered shape. In some embodiments, the body of the traces may be of a different shape than the body of the traces, or the body of traces may have a substantially constant thickness. The end of the trace and the body of the trace are formed as a single piece, which is different from placing the pad on the trace. The traces may have a length that is substantially longer than the ball (or bump) diameter. On the other hand, the connection pad may have a length or width similar to the diameter of the ball or bump.

몇몇 실시예에서, 트레이스(404)는 예로서, Al, Cu, Au, 이들의 합금, 다른 재료, 또는 이들의 조합 및/또는 다수의 층과 같은 도전성 재료를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 트레이스(404)는 다른 재료를 포함할 수도 있다. 트레이스(204)는 트레이스(404) 상에 코팅된 Ni/Pd/Au와 같은 유기 필름 또는 혼합 재료의 층과 같은 금속 마감부에 의해 덮여질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인접한 트레이스들 사이의 피치는 약 10 ㎛ 내지 40 ㎛일 수도 있다.In some embodiments, trace 404 may comprise a conductive material such as, for example, Al, Cu, Au, alloys thereof, other materials, or combinations thereof and / or multiple layers. Alternatively, the trace 404 may comprise other materials. Trace 204 may be covered by a metallic finish such as a layer of organic film or mixed material such as Ni / Pd / Au coated on traces 404. In some embodiments, the pitch between adjacent traces may be between about 10 [mu] m and 40 [mu] m.

도 4a 및 도 4b는 보호층(406)을 또한 도시하고 있다. 일반적으로, 보호층(406)은 환경 오염물로부터의 보호, 기판 상의 회로 트레이스들 사이의 전기 절연 저항성, 화학 및 부식 저항성 또는 보호, 기계적(스크래치, 마모) 보호, 땜납 표면 상의 경계, 트레이스 및/또는 기판 상의 부가의 파지력, 및 향상된 유전성 신뢰성을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 보호층(406)은 예를 들어, 폴리머 또는 다른 유전성 재료이다. 몇몇 실시예에서, 보호층(406)은 예를 들어, 스크리닝 또는 스핀 코팅에 의해 형성되고, 패터닝되고, 이후에 경화되는 폴리머이다.4A and 4B also illustrate a protective layer 406. The protective layer 406 is shown in FIG. In general, the protective layer 406 may be formed of any suitable material, such as protection from environmental contaminants, electrical insulation resistance between circuit traces on the substrate, chemical and corrosion resistance or protection, mechanical (scratch, abrasion) protection, Additional gripping power on the substrate, and improved dielectric reliability. In some embodiments, the protective layer 406 is, for example, a polymer or other dielectric material. In some embodiments, the protective layer 406 is a polymer that is formed, patterned, and then cured, for example, by screening or spin coating.

보호층(406)은 제1 기판(402)의 주변 영역의 트레이스의 부분과 같은, 트레이스(404)의 부분을 덮는다. 예를 들어, 도 4a에 도시되어 있는 실시예에서, 보호층(406)은 도 4a에 점선 윤곽선에 의해 표현된 다이 부착 영역(408)으로부터 분리되어 그 주위에 형성된다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 다이 부착 영역(408)은 다른 기판이 배치될 영역을 표현한다. 보호층(406)은 외부 환경 오염물로부터 트레이스(404)를 보호할 것이고, 또한 노출된 트레이스(404)를 덮으면서 언더필이 다이와 제1 기판(402) 사이의 영역을 완전히 충전하게 하도록 치수 설정된다. 보호층(412)의 두께는 약 30 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 예를 들어 약 35 ㎛일 수도 있다.The protective layer 406 covers a portion of the trace 404, such as a portion of the trace in the peripheral region of the first substrate 402. For example, in the embodiment shown in FIG. 4A, the protective layer 406 is formed around and separated from the die attach region 408 represented by the dashed outline in FIG. 4A. As will be described in greater detail below, the die attach region 408 represents an area in which another substrate is to be placed. The protective layer 406 will protect the traces 404 from external environmental contaminants and is sized to completely fill the area between the die and the first substrate 402 while covering the exposed traces 404. The thickness of the protective layer 412 may be from about 30 microns to about 40 microns, for example about 35 microns.

이제 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 제2 기판(520)이 제1 기판(402)에 부착된 후에 도 4a 및 도 4b의 제1 기판(402)이 도시되어 있다. 제2 기판(520)은 예를 들어, 다이, 기판, 웨이퍼, 패키징 기판, 인쇄 회로 기판 등일 수도 있다. 제2 기판(520)은 전기 커넥터(522)에 의해 제1 기판에 전기적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 전기 커넥터(522)는 도전성 필라(522a)(예를 들어, 구리 필라) 및 그에 결합된 땜납 재료(522b)를 포함하지만, 다른 전기 커넥터가 사용될 수도 있다.Referring now to FIGS. 5A and 5B, a first substrate 402 of FIGS. 4A and 4B is shown after a second substrate 520 according to some embodiments is attached to a first substrate 402. The second substrate 520 may be, for example, a die, a substrate, a wafer, a packaging substrate, a printed circuit board, or the like. The second substrate 520 is electrically coupled to the first substrate by an electrical connector 522. In some embodiments, the electrical connector 522 includes a conductive pillar 522a (e.g., a copper pillar) and a solder material 522b coupled thereto, although other electrical connectors may be used.

몇몇 실시예에서, 제1 기판(402)은 집적 회로 다이이고, 제2 기판(404)은 웨이퍼이고, 이들 기판들은 플립칩 칩-스케일 패키지(flip-chip chip-scale package: FCCSP)에 접합된다. 웨이퍼는 이후에 싱귤레이션되어(singulated) 개별 패키지를 형성할 수도 있다. 그러나, 다른 구성이 사용될 수도 있다.In some embodiments, the first substrate 402 is an integrated circuit die, the second substrate 404 is a wafer, and these substrates are bonded to a flip-chip chip-scale package (FCCSP) . The wafer may then be singulated to form individual packages. However, other configurations may be used.

도 5a 및 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 제한 영역(keep-out-region: KOR)(524)은 제2 기판(520)과 보호층(406) 사이에서 제2 기판(520) 주위로 연장한다. 몇몇 실시예에서, KOR(524)은 보호층(406)의 내부 에지가 제한 거리(keep-out distance: KOD)(D1)만큼 제2 기판(520)의 에지로부터 이격되어 있는 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, KOR(524)의 면적은 제2 기판(520)의 면적의 약 5% 내지 약 18%이다. 예를 들어, 제2 기판(520)의 면적이 폭(W1) 곱하기 길이(L1)이면, 제2 기판(520)의 면적[예를 들어, 폭(W1) 곱하기 길이(L1)]에 대한 KOR(524)의 면적의 비는 약 1:20 내지 약 9:50이다. 부가적으로, 몇몇 실시예에서, 제한 거리(D1)는 약 420 ㎛ 이상이다.5A and 5B, a keep-out-region (KOR) 524 extends between the second substrate 520 and the protective layer 406 and extends around the second substrate 520 do. In some embodiments, KOR (524) is an inner edge of the protective layer 406 limits away comprises a region that is spaced apart from the edge of the second substrate (520), (D 1) (keep-out distance KOD) . In some embodiments, the area of the KOR 524 is between about 5% and about 18% of the area of the second substrate 520. For example, if the area of the second substrate 520 is the width W 1 times the length L 1 , the area of the second substrate 520 (for example, the width W 1 times the length L 1 ) ] Is about 1:20 to about 9:50. Additionally, in some embodiments, the limiting distance D 1 is greater than about 420 탆.

이들 가이드라인[제2 기판(520)의 면적에 대한 KOR(524)의 비 및 제한 거리의 최소 크기]을 사용하여, 언더필 재료가 실질적으로 공극이 없고 KOR(524) 내의 노출된 트레이스를 덮을 수 있도록 언더필 재료가 도포되게 하기 위해 충분한 거리가 보호층(406) 및 제2 기판(520)의 에지들 사이에 제공된다는 것이 발견되었다. 전술된 바와 같이, 더 작은 거리를 갖는 것은 제1 기판(402)과 제2 기판(520) 사이에 열악한 충전 능력을 야기하여, 이에 의해 공극을 생성할 수도 있고, 더 큰 거리를 갖는 것은 KOR(524) 내의 노출된 트레이스를 야기할 수도 있다. 전술된 바와 같이 제한 거리 및 KOR(524)을 유지하는 것은 이들 문제점을 해결하여, 제1 기판(402)과 제2 기판(520) 사이의 공극의 발생을 방지하거나 감소시키고 KOR(524) 내의 노출된 트레이스의 더 양호한 커버리지를 제공한다.Using these guidelines (the ratio of the KOR 524 to the area of the second substrate 520 and the minimum size of the limiting distance), the underfill material is substantially free of voids and can cover the exposed traces in the KOR 524 It has been found that a sufficient distance is provided between the edges of the protective layer 406 and the second substrate 520 to allow the underfill material to be applied. As described above, having a smaller distance may result in poor filling capability between the first substrate 402 and the second substrate 520, thereby creating voids, and having a larger distance may result in a KOR 524 Lt; RTI ID = 0.0 > trace. ≪ / RTI > Maintaining the limiting distance and KOR 524 as described above solves these problems to prevent or reduce the generation of voids between the first substrate 402 and the second substrate 520 and to reduce the exposure within the KOR 524 Lt; RTI ID = 0.0 > trace. ≪ / RTI >

도 6a 및 도 6b는 몇몇 실시예에 따른, 언더필(650)을 그 사이에 개재한 후에 제1 기판(402)과 제2 기판(520)을 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 언더필(650)은 제2 기판(520)과 보호층(406), 예를 들어 KOR(524) 사이의 간극 내에 분배된, 폴리머, 열경화성 에폭시 등을 포함한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 언더필 재료는 이산화실리콘 충전제 재료를 갖는 폴리머 화합물이다. 언더필(650)의 비드는 칩의 일 에지를 따라 도포될 수도 있고, 여기서 언더필(650)은 제1 기판(402)과 제2 기판(520) 사이의 간극을 완전히 충전할 때까지 모세관 작용에 의해 칩 아래로 흡인된다.Figures 6A and 6B illustrate a first substrate 402 and a second substrate 520 after interposing the underfill 650 therebetween, according to some embodiments. In some embodiments, the underfill 650 includes a polymer, a thermosetting epoxy, or the like, distributed within the gap between the second substrate 520 and the protective layer 406, e.g., KOR 524. For example, in some embodiments, the underfill material is a polymeric compound having a silicon dioxide filler material. The beads of the underfill 650 may be applied along one edge of the chip where the underfill 650 is capillary action until the gap between the first substrate 402 and the second substrate 520 is fully filled And sucked down the chip.

도 7은 몇몇 실시예에 따른 제조 프로세스를 도시하고 있는 흐름도이다. 프로세스는 단계 702에서 시작하고, 여기서 제1 기판이 다이 부착 영역, 제한 영역 및 주변 영역을 포함하도록 제1 기판이 제공되고, 보호층은 도 4a 및 도 4b를 참조하여 전술된 것과 같은 주변 영역 내의 트레이스를 보호한다. 단계 704에서, 제2 기판이 제공되고, 단계 706에서, 제2 기판은 도 5a 및 도 5b를 참조하여 전술된 바와 같이 제1 기판에 부착된다. 제1 기판은 제1 기판과 보호층의 가장 가까운 에지 사이에 KOR 영역 및 제한 거리를 제공하기 위한 방식으로 제2 기판에 부착된다. 단계 708에서, 언더필이 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치된다. 전술된 바와 같이 KOR 및 제한 거리를 유지하는 것은 KOR 내의 트레이스에 보호를 제공하면서 언더필이 공극을 거의 또는 전혀 갖지 않고 배치될 수 있게 한다.Figure 7 is a flow chart illustrating a manufacturing process in accordance with some embodiments. The process begins at step 702 where the first substrate is provided such that the first substrate includes a die attach region, a confined region and a peripheral region, and the protective layer is disposed within a peripheral region such as that described above with reference to Figures 4A and 4B Protect the trace. In step 704, a second substrate is provided, and in step 706, a second substrate is attached to the first substrate as described above with reference to Figures 5A and 5B. The first substrate is attached to the second substrate in a manner to provide a KOR region and a limiting distance between the first substrate and the nearest edge of the protective layer. In step 708, the underfill is disposed between the first substrate and the second substrate. Maintaining the KOR and the limiting distance as described above allows the underfill to be deployed with little or no voids while providing protection to the traces in the KOR.

실시예에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 트레이스가 그 위에 형성되어 있는 제1 기판을 포함한다. 제1 기판은 다이 부착 영역, 다이 부착 영역의 주변부 주위의 제한 영역, 및 제한 영역의 주변부 주위의 주변 영역을 갖는다. 제1 기판은 주변 영역 내의 트레이스 위에 놓이는 보호층을 더 포함한다. 제2 기판이 다이 부착 영역에서 제1 기판에 전기적으로 결합되고, 언더필이 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재되고, 언더필은 제한 영역 내에 위치된 트레이스 위로 연장하고, 제한 영역의 면적은 제2 기판의 면적의 약 5% 내지 약 18%이다.In an embodiment, a device is provided. The device includes a first substrate on which a trace is formed. The first substrate has a die attach region, a confined region around the perimeter of the die attach region, and a perimeter region around the perimeter of the confined region. The first substrate further comprises a protective layer overlying the trace in the peripheral region. The second substrate is electrically coupled to the first substrate in the die attach region, the underfill is interposed between the first substrate and the second substrate, the underfill extends over the trace located within the confinement region, About 5% to about 18% of the area of the substrate.

다른 실시예에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는 다이 부착 영역, 주변 영역, 및 다이 부착 영역과 주변 영역 사이에 개재된 제한 영역을 갖는 제1 기판을 포함하고, 보호층이 주변 영역 내의 트레이스를 덮고, 보호층은 다이 부착 영역 및 제한 영역 내로 연장하지 않는다. 제2 기판은 제1 기판에 전기적으로 결합되어 제2 기판이 제1 기판의 다이 부착 영역 위에 위치되게 된다. 다이 부착 영역은 제2 기판 바로 아래의 제1 기판의 영역에 대응하고, 제한 영역은 보호층의 경계로부터 다이 부착 영역의 경계로 연장한다. 제한 영역의 면적은 제2 기판의 면적의 약 5% 내지 약 18%이다.In another embodiment, a device is provided. The device includes a first substrate having a die attach region, a peripheral region, and a confining region interposed between the die attach region and the peripheral region, wherein the protective layer covers the trace in the peripheral region, Lt; / RTI > The second substrate is electrically coupled to the first substrate such that the second substrate is positioned over the die attach region of the first substrate. The die attach region corresponds to a region of the first substrate directly below the second substrate and the confinement region extends from the boundary of the protective layer to the boundary of the die attach region. The area of the confinement region is from about 5% to about 18% of the area of the second substrate.

또 다른 실시예에서, 반도체 디바이스를 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 트레이스가 그 위에 형성되어 있는 제1 기판을 제공하는 것과, 제1 기판의 부분 위에 보호층을 형성하는 것을 포함한다. 제2 기판이 제1 기판에 부착된다. 제한 영역이 보호층의 경계와 제2 기판의 주변부 사이에서 연장하고, 제한 영역의 면적은 제2 기판의 면적의 약 5% 내지 약 18%이다.In yet another embodiment, a method of forming a semiconductor device is provided. The method includes providing a first substrate on which a trace is formed, and forming a protective layer over the portion of the first substrate. A second substrate is attached to the first substrate. The confinement region extends between the boundary of the protective layer and the periphery of the second substrate and the area of the confinement region is between about 5% and about 18% of the area of the second substrate.

상기 설명은 당 기술 분야의 숙련자들이 본 발명의 양태를 더 양호하게 이해할 수도 있도록 다수의 실시예의 특징을 개략 설명하였다. 당 기술 분야의 숙련자들은, 본 명세서에 소개된 실시예의 동일한 목적을 수행하고 그리고/또는 동일한 장점을 성취하기 위해 다른 프로세스 및 구조를 설계하거나 수정하기 위한 기초로서 본 발명을 즉시 사용할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 당 기술 분야의 숙련자들은 이러한 등가의 구성이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고, 이들이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 본 명세서의 다양한 변경, 치환 및 수정을 행할 수도 있다는 것을 또한 이해해야 한다.The foregoing has outlined the features of the several embodiments in order that those skilled in the art may better understand aspects of the invention. It should be understood by those skilled in the art that the present invention may be used immediately as a basis for designing or modifying other processes and structures to accomplish the same purpose of the embodiments disclosed herein and / or to achieve the same advantages . It should also be understood by those skilled in the art that such equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of the present invention and that they may make various changes, substitutions and modifications of the present specification without departing from the spirit and scope of the present invention.

201: 칩 202: Cu 필라 범프(포스트)
203: 땜납 범프 204: 트레이스
205: 캡슐화체 206: 기판
207: 볼 210: 땜납 마스크 트렌치
211: 땜납 마스크층 301: 영역
311: 땜납 마스크 트렌치 402: 제1 기판
404: 트레이스 406: 보호층
201: chip 202: Cu pillar bump (post)
203: solder bump 204: trace
205: encapsulated body 206: substrate
207: ball 210: solder mask trench
211: solder mask layer 301: region
311: Solder mask trench 402: First substrate
404: trace 406: protective layer

Claims (10)

디바이스에 있어서,
트레이스(trace)가 위에 형성되어 있는 제1 기판으로서, 상기 제1 기판은 다이(die) 부착 영역, 상기 다이 부착 영역의 주변부 주위의 제한 영역(keep-out region), 및 상기 제한 영역의 주변부 주위의 주변 영역을 갖고, 상기 제1 기판은 상기 주변 영역 내의 트레이스 위에 놓이는 보호층을 갖는 것인, 상기 제1 기판;
상기 다이 부착 영역에서 상기 제1 기판에 전기적으로 결합된 제2 기판; 및
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 언더필(underfill)로서, 상기 언더필은 상기 제한 영역 내에 위치된 트레이스 위에서 연장하는 것인, 상기 언더필
을 포함하고,
상기 제한 영역의 면적은 상기 제2 기판의 면적의 5% 내지 18%인 것인, 디바이스.
In a device,
A first substrate on which a trace is formed, the first substrate having a die attach region, a keep-out region around the periphery of the die attach region, Wherein the first substrate has a protective layer overlying a trace in the peripheral region;
A second substrate electrically coupled to the first substrate in the die attach region; And
And an underfill interposed between the first substrate and the second substrate, the underfill extending over a trace located within the confinement region,
/ RTI >
Wherein the area of the confinement region is 5% to 18% of the area of the second substrate.
제1항에 있어서, 상기 제2 기판은 집적 회로 다이를 포함하는 것인, 디바이스.2. The device of claim 1, wherein the second substrate comprises an integrated circuit die. 제1항에 있어서, 상기 제2 기판의 에지와 상기 보호층의 가장 가까운 에지 사이의 제한 거리는 420 ㎛ 이상인 것인, 디바이스.2. The device of claim 1, wherein the limiting distance between the edge of the second substrate and the nearest edge of the protective layer is 420 [mu] m or more. 제1항에 있어서, 상기 언더필은 이산화실리콘 충전제 재료를 갖는 폴리머 화합물을 포함하는 것인, 디바이스.2. The device of claim 1, wherein the underfill comprises a polymeric compound having a silicon dioxide filler material. 제1항에 있어서, 상기 언더필은 상기 제한 영역 및 상기 다이 부착 영역 내의 트레이스들을 완전히 덮는 것인, 디바이스.2. The device of claim 1, wherein the underfill completely covers the traces within the confinement region and the die attach region. 제1항에 있어서, 상기 제2 기판은 범프-온-트레이스 접속부를 사용하여 상기 제1 기판에 부착되는 것인, 디바이스.2. The device of claim 1, wherein the second substrate is attached to the first substrate using a bump-on-trace connection. 제1항에 있어서, 상기 제2 기판은 땜납 재료를 사용하여 상기 제1 기판 상의 제1 트레이스에 직접 결합된 구리 필라(pillar)를 포함하는 것인, 디바이스.2. The device of claim 1, wherein the second substrate comprises a copper pillar directly bonded to the first trace on the first substrate using a solder material. 다이 부착 영역, 주변 영역, 및 상기 다이 부착 영역과 상기 주변 영역 사이에 개재된 제한 영역을 갖는 제1 기판으로서, 보호층이 상기 주변 영역 내의 트레이스를 덮고, 상기 보호층은 상기 다이 부착 영역 및 상기 제한 영역 내로 연장하지 않는 것인, 상기 제1 기판; 및
상기 제1 기판에 전기적으로 결합된 제2 기판으로서, 상기 제2 기판은 상기 제1 기판의 다이 부착 영역 위에 위치되는 것인, 상기 제2 기판
을 포함하고,
상기 다이 부착 영역은 상기 제2 기판 바로 아래의 상기 제1 기판의 영역에 대응하고,
상기 제한 영역은 상기 보호층의 경계로부터 상기 다이 부착 영역의 경계로 연장하며,
상기 제한 영역의 면적은 상기 제2 기판의 면적의 5% 내지 18%인 것인, 디바이스.
A first substrate having a die attach region, a peripheral region, and a confining region interposed between the die attach region and the peripheral region, wherein a protective layer covers a trace in the peripheral region, The first substrate does not extend into the confinement region; And
A second substrate electrically coupled to the first substrate, wherein the second substrate is positioned above a die attach region of the first substrate;
/ RTI >
Wherein the die attach region corresponds to a region of the first substrate immediately below the second substrate,
The limiting region extending from a boundary of the protective layer to a boundary of the die attach region,
Wherein the area of the confinement region is 5% to 18% of the area of the second substrate.
제8항에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 언더필을 더 포함하는, 디바이스.9. The device of claim 8, further comprising an underfill interposed between the first substrate and the second substrate. 반도체 디바이스를 형성하는 방법에 있어서,
트레이스가 위에 형성되어 있는 제1 기판을 제공하는 단계;
상기 제1 기판의 부분 위에 보호층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 기판에 제2 기판을 부착하는 단계
를 포함하고,
제한 영역이 상기 보호층의 경계와 상기 제2 기판의 주변부 사이에서 연장하며, 상기 제한 영역의 면적은 상기 제2 기판의 면적의 5% 내지 18%인 것인, 반도체 디바이스를 형성하는 방법.
A method of forming a semiconductor device,
Providing a first substrate on which a trace is formed;
Forming a protective layer over the portion of the first substrate; And
Attaching a second substrate to the first substrate
Lt; / RTI >
Wherein a confinement region extends between a boundary of the passivation layer and a periphery of the second substrate and the area of the confinement region is between 5% and 18% of the area of the second substrate.
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