KR20190095882A - 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지 - Google Patents

전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR20190095882A
KR20190095882A KR1020190009219A KR20190009219A KR20190095882A KR 20190095882 A KR20190095882 A KR 20190095882A KR 1020190009219 A KR1020190009219 A KR 1020190009219A KR 20190009219 A KR20190009219 A KR 20190009219A KR 20190095882 A KR20190095882 A KR 20190095882A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum
aluminum pad
adhesive layer
metal structure
conductive metal
Prior art date
Application number
KR1020190009219A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102134718B1 (ko
Inventor
최윤화
최순성
Original Assignee
제엠제코(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제엠제코(주) filed Critical 제엠제코(주)
Priority to US16/772,800 priority Critical patent/US20210166997A1/en
Priority to PCT/KR2019/001322 priority patent/WO2019156420A1/ko
Publication of KR20190095882A publication Critical patent/KR20190095882A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102134718B1 publication Critical patent/KR102134718B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4093—Snap-on arrangements, e.g. clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H01L23/485—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49503—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad
    • H01L23/49513—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad having bonding material between chip and die pad
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517—Additional leads
    • H01L23/49524—Additional leads the additional leads being a tape carrier or flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5385—Assembly of a plurality of insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L24/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/41—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of a plurality of strap connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04026—Bonding areas specifically adapted for layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04034—Bonding areas specifically adapted for strap connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04042—Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29111—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29116—Lead [Pb] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/29124—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/2919—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/30—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/301—Disposition
    • H01L2224/3018—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/30181—On opposite sides of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32153—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/32175—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/37147—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/3754—Coating
    • H01L2224/3756—Disposition, e.g. coating on a part of the core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/3754—Coating
    • H01L2224/37599—Material
    • H01L2224/376—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/37624—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/40245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/405—Material
    • H01L2224/40505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/40507—Material at the bonding interface comprising an intermetallic compound
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73221—Strap and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H01L2224/848—Bonding techniques
    • H01L2224/84801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H01L2224/848—Bonding techniques
    • H01L2224/8485—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지에 관한 것으로, 클립 또는 기둥형태의 전도성 금속 구조체를 이용하여 반도체 칩과 리드프레임 리드와 전기적 연결이 이루어질 수 있도록 하되 반도체 칩과 금속 구조체가 접합되는 부분을 효율적으로 개선하여 생산성을 높이고, 내구성 및 전기적 연결 특성을 향상시킬 수 있는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 반도체 칩; 상기 반도체 칩의 상부에 형성되는 알루미늄 패드;와 솔더 계열의 제2접착층에 의해 상기 알루미늄 패드와 접합되는 전도성 금속 구조체를 포함하며, 상기 제2접착층은 알루미늄 패드와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속간 화합물(IMC)이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지{Semiconductor package with metal structure}
본 발명은 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지에 관한 것으로, 클립 또는 기둥형태의 전도성 금속 구조체를 이용하여 반도체 칩과 리드프레임 리드와 전기적 연결이 이루어질 수 있도록 하되 반도체 칩과 금속 구조체가 접합되는 부분을 효율적으로 개선하여 생산성을 높이고, 내구성 및 전기적 연결 특성을 향상시킬 수 있는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 패키지는 반도체 칩, 리드 프레임(또는 기판), 패키지 몸체를 포함하여 구성되며, 반도체 칩은 리드 프레임의 패드 상에 부착되고, 리드 프레임의 리드와는 금속 와이어를 본딩하여 전기적으로 연결된다.
그러나 종래의 금속 와이어를 이용한 스택 패키지는 금속 와이어를 통하여 전기적인 신호 교환이 이루어지므로 속도가 느리고, 많은 수의 와이어가 사용되어 각 칩에 전기적 특성 열화가 발생한다. 또한, 금속 와이어를 형성하기 위해 기판에 추가 면적이 요구되어 패키지의 크기가 증가하고, 각 칩의 본딩 패드에 와이어 본딩을 하기 위한 갭(Gap)이 요구되므로 패키지의 전체 높이가 불필요하게 높아지는 문제점이 있엇다.
따라서, 본 발명자에 의해 개시된 특허 제1208332호, 실용신안 제0482370호, 특허 제1669902호, 특허 제1631232호에는 금속의 클립(clip) 구조체를 이용하여 종래의 금속 와이어를 이용한 반도체 패키지보다 우수한 전기적 연결 성능과 열방출이 용이하고 열적 안정성을 좋게 하고, 효율적인 패키지 구조를 제공하였다.
특히, 공개특허 제10-2017-0086828호(메탈범프를 이용한 클립 본딩 반도체 칩 패키지)에는 반도체 칩의 본딩패드 상에 메탈범프를 돌출형성하고 그 위에 클립을 접합하는 구성이 개시되어 있다. 그러나 상기 선행기술의 경우, 본딩패드의 위에 메탈범프를 구성함에 있어 와이어 용융, 스퍼터링, 전기 도금, 스크린 프린팅과 같은 공정을 거쳐야 하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 상기 메탈범프의 재질은 솔더링에 용이한 구리(Cu) 또는 골드(Au)의 재질로 이루어지기 때문에 메탈범프와 본딩패드는 서로 다른 열팽창계수로 인해 결합력이 저하되고 전기적 연결특성이 좋지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 종래의 메탈범프와 같은 별도의 금속재료를 사용하지 않고 반도체 칩의 상단에 본딩을 위해 마련된 금속패드에 전도성 금속 구조체를 직접 솔더링하여 생산비용 및 제조공정을 획기적으로 줄이고 클립과 반도체 칩과의 결합력을 높일 수 있는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지를 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 반도체 칩; 상기 반도체 칩의 상부에 형성되는 알루미늄 패드;와 솔더 계열의 제2접착층에 의해 상기 알루미늄 패드와 접합되는 전도성 금속 구조체를 포함하며, 상기 제2접착층은 알루미늄 패드와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속간 화합물(IMC)이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지를 제공한다.
상기 제2접착층의 금속간 화합물에는 알루미늄(Al)이 포함되며, 상기 알루미늄은 전체 금속간 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부를 차지할 수 있다.
상기 제2접착층을 주석을 포함하는 솔더로 솔더링하는 경우 주석의 중량비가솔더 전체 중량비의 80중량비 이상인 경우, 전체 금속간 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부를 알루미늄이 차지한다.
상기 금속간 화합물은 상기 알루미늄 패드의 경계면을 기준으로 높이 30um이내의 영역에서 산포하여 분포할 수 있다.
금속간 화합물(IMC)에 알루미늄이 5% 이상 포함된 경우 IMC 의 최대 높이는 30um이다.
상기 제2접착층을 납을 포함하는 솔더로 솔더링하는 경우 납의 중량비가 솔더 전체 중량비의 80중량비 이상인 경우, 전체 금속간 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부를 알루미늄이 차지한다.
상기 금속간 화합물은 상기 알루미늄 패드의 경계면을 기준으로 높이 20um이내의 영역에서 조밀하게 분포할 수 있다.
상기 제2접착층에 의한 접착 전 알루미늄 패드의 두께(D)가 M1 ≤ D ≤ M2 인 경우, 제2접착층에 의한 접착 후 알루미늄 패드의 두께(D1)는 0 ≤ D1 ≤ (2/3)×M2 일 수 있다.
상기 알루미늄 패드의 두께(D1)는 0 ≤ D1 ≤ 4 um 일 수 있다.
상기 전도성 금속 구조체는 그 일단이 상기 알루미늄 패드에 접합되는 클립 구조체일 수 있다.
상기 전도성 금속 구조체는 일측이 상기 알루미늄 패드에 접합되는 기둥 구조체이며, 상기 기둥 구조체의 타측은 기판에 연결될 수 있다.
또한 본 발명은 패드와 리드로 구성되는 리드프레임과, 상기 리드프레임의 패드 상부에 부착되는 반도체 칩과, 상기 반도체 칩의 상부에 형성되는 알루미늄 패드와, 상기 알루미늄 패드에 일측이 접합되고 타측은 리드프레임의 리드에 접합되는 클립구조체와, 상기 반도체 칩과 클립구조체를 몰딩에 의해 감싸는 형태로 형성되는 봉지재;로 구성되며, 상기 리드프레임의 접합부분에는 솔더 또는 에폭시수지 계열의 제1접착층에 의해 접합되고, 상기 알루미늄 패드와 클립구조체의 접합부분에는 솔더 계열의 제2접착층에 의해 클립구조체가 직접 접합되되, 상기 제2접착층은 알루미늄 패드와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속화합물이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명은 패드와 리드로 구성되는 리드프레임과, 상기 리드프레임의 패드 상부에 부착되는 제1반도체 칩과, 상기 제1반도체 칩의 상부에 형성되는 제1알루미늄 패드와 상기 제1알루미늄 패드에 일측이 접합되고 타측은 리드프레임의 리드에 접합되는 제1클립구조체와, 상기 제1클립구조체 상부에 부착되는 제2반도체 칩과, 상기 제2반도체 칩의 상부에 형성되는 제2알루미늄 패드와, 상기 제2알루미늄 패드에 일측이 접합되고 타측은 리드프레임의 리드에 접합되는 제2클립구조체와, 상기 제1,2반도체 칩과 제1,2클립구조체를 몰딩에 의해 감싸는 형태로 형성되는 봉지재;로 구성되며, 상기 리드프레임의 접합부분과 제1클립구조체와 제2반도체 칩의 접합부분에는 솔더 또는 에폭시수지 계열의 제1접착층에 의해 접합되고, 상기 제1,2알루미늄 패드와 제1,2클립구조체의 접합부분에는 솔더 계열의 제2접착층에 의해 제1,2클립구조체가 직접 접합되되, 상기 제2접착층은 각각 제1,2알루미늄 패드와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속화합물이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명은 하부와 상부에 각각 이격된 위치에 서로 마주보는 형태로 메탈패턴이 형성되어 있는 하부기판 및 상부기판과, 상기 하부기판의 상부에 접합되는 반도체 칩과, 상기 반도체 칩의 상부에 형성되는 알루미늄 패드와, 상기 알루미늄 패드에 접합되어 상부기판과 연결되는 제1기둥구조체와, 상기 하부기판의 메탈패턴에 접합되어 상부기판의 메탈패턴과 연결되는 제2기둥구조체와, 상기 반도체 칩과 제1,2기둥구조체를 몰딩에 의해 감싸는 형태로 형성되는 봉지재;로 구성되며, 상기 하부기판의 접합부분에는 솔더 또는 에폭시수지 계열의 제1접착층에 의해 접합되고, 상기 알루미늄 패드와 제1기둥구조체의 접합부분에는 솔더 계열의 제2접착층에 의해 클립구조체가 직접 접합되되, 상기 제2접착층은 알루미늄 패드와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속화합물이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 반도체 칩에 형성된 알루미늄 패드에 클립 또는 기둥형태의 전도성 금속 구조체를 접합하되, 종래와 같이 알루미늄 패드 표면에 별도의 금속범프를 형성하지 않고 알루미늄 패드상에 직접 솔더링하여 금속 구조체를 접합함으로써 제조공정을 줄여 생산성을 높이고, 금속범프 사용에 따른 구조적 문제점을 해결하여 내구성 및 전기적 연결 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제1실시예를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제2접착층의 구성을 나타낸 도면
도 3a는 본 발명의 제2접착층이 주석을 주성분으로 한 경우, 금속간 화합물이 분포되어 있는 형태를 확대하여 나타낸 사진
도 3b는 본 발명의 제2접착층이 납을 주성분으로 한 경우, 금속간 화합물이 분포되어 있는 형태를 확대하여 나타낸 사진
도 4는 본 발명에 의한 클립구조체의 하부에 알루미늄 금속층을 더 형성한 실시예를 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제2실시예를 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제3실시예를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예를 나타낸 단면도로서, 그 구성은 도 1에 도시한 바와 같이 패드(110)와 리드(120)로 구성되는 리드프레임(100)과, 상기 리드프레임(100)의 패드(110) 상부에 부착되는 반도체 칩(200)과, 상기 반도체 칩(200)의 상부에 형성되는 알루미늄 패드(300)와, 상기 알루미늄 패드(300)에 일측이 접합되고 타측은 리드프레임(100)의 리드(120)에 접합되는 클립구조체(400)와, 상기 반도체 칩(200)과 클립구조체(400)를 몰딩에 의해 감싸는 형태로 형성되는 봉지재(500);로 구성되며,
상기 리드프레임(100)의 접합부분에는 솔더 또는 에폭시수지 계열의 제1접착층(600)에 의해 접합되고, 상기 알루미늄 패드(300)와 클립구조체(400)의 접합부분에는 솔더 계열의 제2접착층(700)에 의해 클립구조체(400)가 직접 접합되되, 상기 제2접착층(700)은 알루미늄 패드(300)와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속화합물(710)이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징은 알루미늄 패드(300)와 클립구조체(400)의 접합을 위한 별도의 금속범프를 형성하지 않고, 알루미늄 패드(300)상에 직접 솔더링하여 클립구조체(400)를 접합함으로써, 생산성을 높이고 금속범프 사용에 따른 구조적 문제점을 해결할 수 있게 된다.
상기 제1실시예는 1개의 클립구조체(400)가 결합된 예시를 나타낸 것으로서, 클립구조체(400)는 일측에 위치한 리드(120)와 연결되고, 반대편의 리드(120)는 본딩와이어(B-W)에 의해 전기적으로 연결되는 것이다.
상기 제1실시예의 리드프레임(100)은 반도체 칩(200)이 올려지는 패드(110)와 반도체 칩(200)과 전기적 연결이 이루어지는 리드(120)로 구성되는데, 후술하는 제3실시예와 같은 형태로 메탈패턴이 형성된 기판으로 얼마든지 변경적용이 가능하다.
상기 알루미늄 패드(300)는 반도체 칩(200)의 상부에 형성되는 것으로, 와이어 본딩용으로 제조된 반도체 칩(200)에는 클립구조체(400)를 직접 접합할 수 없기 때문에 일정한 두께로 형성되는 구성이다. 알루미늄 패드(300)라고 호칭한다고 하여 알루미늄이 패드의 전체 중량을 차지하는 것은 아니며, 불가피한 불순물들이 함유되는 것을 고려하면 알루미늄은 패드 전체의 95중량부 이상을 차지한다고 보는 것이 적절하다. 본 발명에서의 알루미늄 패드(300)는 최적화된 금속간 화합물(IMC(intermetallic compound); 710)을 구성하기 위해 1 내지 6㎛(마이크로미터)의 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 패드(300)의 두께는 클립구조체(400)의 접합 이전의 두께를 의미하는 것으로서, 제2접착층(700)의 솔더링 과정을 거치게 되면 알루미늄 패드(300)가 용융되어 금속간 화합물(710)로 확산되기 때문에 알루미늄 패드(300)의 두께는 0 내지 4㎛(마이크로미터)로 전보다 줄어들게 되는 것이다.
상기 알루미늄 패드(300)의 두께에 대한 구체적인 상관관계를 좀 더 설명하자면 아래와 같다.
본 발명의 알루미늄 패드(300)의 두께에 대하여 솔더링 이전에 해당하는 초기두께를 (D)라 가정하고 솔더링 후의 변화된 두께를 (D1)으로 가정하면,
(솔더링 전) 두께 (D) 에 대한 범위가 M1 ≤ D ≤ M2 일때
(솔더링 후) 두께 (D1)에 대한 범위는 0 ≤ D1 ≤ (2/3)×M2 인 경우 솔더링 접합이 효율적으로 시행됨이 발견되었다. 이때 0값은 알루미늄 패드의 두께가 완전히 용융된 상태를 의미하는 것이며, (2/3)×M2는 알루미늄 패드의 두께가 해당범위 내에서 가장 두꺼울 때 최대로 용해가능한 범위이다.
따라서, 전술한 것과 같이,
(솔더링 전)두께 ( D ) 에 대한 범위를 1 ≤ D ≤ 6 일때
(솔더링 후)두께 ( D1 )에 대한 범위는 0 ≤ D1 ≤ 4 식이 되는 것이다.
이와 같이 알루미늄 패드(300)의 솔더링 전 초기두께 ( D )와 솔더링 후의 두께 ( D1 )가 상기의 범위 내에서 이루어질 경우 본 발명의 효과를 탁월하게 달성할 수 있게 되는 것이다.
상기 클립구조체(400)는 반도체 칩(200)과 리드프레임(100)의 리드(120)와 전기적 연결을 위한 금속 구조체로서, 구리(Cu)를 주성분으로 한 단일금속으로 이루어지거나 구리 (Cu)의 특성을 변화시키기 위한 첨가 되는 불순물로 규소(Si), 니켈(Ni), 인(P), 아연 (Zn), 철(Fe), 납(Pb), 망간(Mn), 주석(Sn), 크롬(Cr) 등이 일부 혼합된 금속혼합물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 접착층은 2종류로 이루어질 수 있다. 즉, 리드프레임(100)의 접합부분에는 제1접착층(600)이 적용되고, 알루미늄 패드(300)와 클립구조체(400)의 접합부분에는 제2접착층(700)이 적용되는 것이다. 상기 제1접착층(600)은 솔더 또는 에폭시수지 계열의 전도성 접착제가 사용되며 전기적 연결이 가능하다면 접착제의 종류에 따른 제한이 없다.
그러나, 상기 제2접착층(700)은 솔더 계열의 접착제만 가능하며, 에폭시수지 계열의 전도성 접착제가 적용될 수 없는 이유는 접착과정에서 금속간 화합물(710)을 생성할 수 없기 때문이다. 따라서, 도 2 내지 3에 도시한 바와 같은 금속간 화합물(710)은 제2접착층(700)에만 형성되는 것이다.
상기 금속간 화합물(710)은 제2접착층(700) 내에서 알루미늄 패드(300)와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 분포된 형태로 구성되는 것으로서, 솔더링 과정에서 특정 온도 이상에서 알루미늄 패드(300)의 일부분이 용융되면서 이탈된 금속물질이 솔더 내의 금속성분과 계면반응[界面反應]에 의해 만들어진 화합물이다. 상기 금속간 화합물(710)은 솔더의 금속성분에 해당하는 물질들이 일부 포함될 수 있으나, 본 발명에서는 무엇보다 알루미늄(Al)성분이 일정량 포함되는 것에 특징이 있다.
이와 같이 제2접착층(700)에 분포되어 있는 알루미늄이 포함된 금속간 화합물(710)은 알루미늄 패드(300)와 유사한 금속특성을 갖기 때문에, 열팽창계수에 따른 구조적 스트레스가 적고 내구성 및 전기적 연결 특성을 향상시킬 수 있는 것이다.
발명자는 알루미늄 패드(300)와 클립 구조체(400)의 솔더링 접합을 실시하는 경우, 제2접착층을 주석을 포함하는 솔더로 솔더링하는 경우 주석의 중량비가 솔더 전체 중량비의 80중량비 이상인 경우, 전체 금속간 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부를 알루미늄이 차지함을 확인하였다. 그리고 이때는 금속간 화합물(710)이 알루미늄 패드의 경계면을 기준으로 대략 높이 30um이내의 영역에서 산포하여 흩어져 분포하게 된다. 특히 금속간 화합물(IMC)에 알루미늄이 5% 이상 포함된 경우 IMC 의 최대 높이는 30um이하로서 균형있고 적절하게 분포되며 결합력이 우수하다.
또한, 발명자는 알루미늄 패드(300)와 클립 구조체(400)의 솔더링 접합을 실시하는 경우, 납을 포함하는 솔더로 솔더링하는 경우 납의 중량비가 솔더 전체 중량비의 80중량비 이상인 경우, 전체 금속간 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부를 알루미늄이 차지함을 확인하였다. 그리고 이때는 도 3b에 도시한 것과 같이, 금속간 화합물(710)이 알루미늄 패드의 경계면을 기준으로 대략 높이 20um이내의 영역에서 조밀하게 분포하게 된다.
솔더링 접착제의 주 성분을 달리하거나 함량 비율을 달리하는 경우도 포괄하면, 금속화합물(710)에서 알루미늄의 비율은 전체 금속간 화합물(710)의 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부를 차지하는 것이 바람직한데, 만약 0.5 중량부 미만일 경우 상기의 결합특성에 따른 효과를 제대로 발휘하기 어렵고, 30중량부를 초과할 경우 지나친 알루미늄 성분에 의해 접착부분의 경도가 낮아져 오히려 결합력이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 금속간 화합물(710)의 알루미늄 성분을 구성하기 위하여 제2접착층(700)에 용융촉진제가 더 포함되어 솔더링이 원활히 이루어질 수 있도록 한다. 상기 용융촉진제의 바람직한 예로 안티몬(Sb)이 일정량 포함될 수 있는데, 상기 안티몬(Sb)은 200 ~ 300℃의 솔더링 조건에서 알루미늄 패드(300)를 효과적으로 용융시켜 금속간 화합물(710)에 알루미늄 성분이 포함될 수 있게 하는 것이다.
종래에는 접착제에 이러한 구성이 존재하지 않아 알루미늄 재질의 본딩패드의 용융이 원활하지 않기 때문에 Ag, Au, Pb 와 같은 금속으로 금속범프를 부착하여 솔더링이 이루어졌던 것이다. 따라서, 본 발명은 제2접착층(700)에 알루미늄 패드(300)의 용융을 촉진할 수 있는 용융촉진제가 더 포함됨으로써 별도의 금속범프를 사용하지 않고 클립구조체(400)를 직접 접합할 수 있고, 금속간 화합물(710)에 포함된 알루미늄에 의해 결합특성을 우수하게 하는 이점을 갖는 것이다.
아울러, 도 4는 본 발명에 의한 클립구조체(400)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 구리(Cu)재질로 이루어진 클립구조체(400)의 하부 즉, 제2접착층(700)과 접촉되는 부분에는 알루미늄 금속층을 더 형성함으로써, 알루미늄 패드(300)와의 금속특성을 같게 하여 결합력을 높일 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제2실시예를 나타낸 도면으로서, 2개의 반도체 칩(200)과, 2개의 클립구조체(400)가 적층 연결된 구성이다. 상기 제2실시예의 구성을 구체적으로 설명하자면, 패드(110)와 리드(120)로 구성되는 리드프레임(100)과, 상기 리드프레임(100)의 패드(110) 상부에 부착되는 제1반도체 칩(210)과, 상기 제1반도체 칩(210)의 상부에 형성되는 제1알루미늄 패드(310)와 상기 제1알루미늄 패드(310)에 일측이 접합되고 타측은 리드프레임(100)의 리드(120)에 접합되는 제1클립구조체(410)와, 상기 제1클립구조체(410) 상부에 부착되는 제2반도체 칩(220)과, 상기 제2반도체 칩(220)의 상부에 형성되는 제2알루미늄 패드(320)와, 상기 제2알루미늄 패드(320)에 일측이 접합되고 타측은 리드프레임(100)의 리드(120)에 접합되는 제2클립구조체(420)와, 상기 제1,2반도체 칩(210),(220)과 제1,2클립구조체(410),(420)를 몰딩에 의해 감싸는 형태로 형성되는 봉지재(500);로 구성되며,
상기 리드프레임(100)의 접합부분과 제1클립구조체(410)와 제2반도체 칩(220)의 접합부분에는 솔더 또는 에폭시수지 계열의 제1접착층(600)에 의해 접합되고, 상기 제1,2알루미늄 패드(310),(320)와 제1,2클립구조체(410),(420)의 접합부분에는 솔더 계열의 제2접착층(700)에 의해 제1,2클립구조체(410),(420)가 직접 접합되되, 상기 제2접착층(700)은 각각 제1,2알루미늄 패드(310),(320)와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속간 화합물(710)이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2실시예도 제1실시예와 마찬가지로 제2접착층(700)의 금속간 화합물(710)에는 알루미늄(Al)이 포함된다. 이러한 제2접착층(700)의 특성은 제1,2실시예 뿐만 아니라 후술하는 제3실시예에도 동일하게 적용됨은 물론이고, 알루미늄 패드(300)의 두께에 따른 특성 역시 제2실시예, 제3실시예에 공통으로 적용되는 것은 당연하므로 반복적인 설명은 생략하고자 한다.
그리고 도 6는 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제2실시예를 나타낸 도면으로서 클립 형태의 금속구조체가 아닌 기둥 형태의 금속구조체를 통한 전기적 연결이 이루어지는 구성을 나타낸 것이다. 상기 제3실시예를 좀더 구체적으로 하자면, 하부와 상부에 각각 이격된 위치에 서로 마주보는 형태로 메탈패턴이 형성되어 있는 하부기판(150) 및 상부기판(160)과, 상기 하부기판(150)의 상부에 접합되는 반도체 칩(200)과, 상기 반도체 칩(200)의 상부에 형성되는 알루미늄 패드(300)와, 상기 알루미늄 패드(300)에 접합되어 상부기판(160)과 연결되는 제1기둥구조체(410a)와, 상기 하부기판(150)의 메탈패턴에 접합되어 상부기판(160)의 메탈패턴과 연결되는 제2기둥구조체(420a)와, 상기 반도체 칩(200)과 제1,2기둥구조체(410a),(420a)를 몰딩에 의해 감싸는 형태로 형성되는 봉지재(500);로 구성되며,
상기 하부기판(150)의 접합부분에는 솔더 또는 에폭시수지 계열의 제1접착층(600)에 의해 접합되고, 상기 알루미늄 패드(300)와 제1기둥구조체(410a)의 접합부분에는 솔더 계열의 제2접착층(700)에 의해 클립구조체(400)가 직접 접합되되, 상기 제2접착층(700)은 알루미늄 패드(300)와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속간 화합물(710)이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1기둥구조체(410a)와 제2기둥구조체(420a)는 앞서 설명한 제1,2실시예의 클립구조체(400)와 마찬가지로 구리(Cu)를 주성분으로 한 금속으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 제2접착층(700)이 적용되는 제1기둥구조체(410a)의 경우 도면에 도시한 바와 같이 하부는 알루미늄층으로 형성되고 상부는 구리층으로 형성되어 서로 다른 이종의 금속 결합으로 이루어질 수 있다. 상기 제1기둥구조체(410a)를 이와 같이 구성함에 따라 앞서 설명한 바와 같이 제1기둥구조체(410a)의 알루미늄층과 그 하부에 위치한 알루미늄 패드(300)와의 금속특성을 같게 하여 결합력을 높일 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
100 : 리드프레임 110 : 패드
120 : 리드 150 : 하부기판
160 : 상부기판 200 : 반도체 칩
210 : 제1반도체 칩 220 : 제2반도체 칩
300 : 알루미늄 패드 310 : 제1알루미늄 패드
320 : 제2알루미늄 패드 400 : 클립구조체
410 : 제1클립구조체 420 : 제2클립구조체
410a : 제1기둥구조체 420a : 제2기둥구조체
500 : 봉지재 600 : 제1접착층
700 : 제2접착층 710 : 금속간 화합물
B-W : 본딩 와이어

Claims (11)

  1. 반도체 칩;
    상기 반도체 칩의 상부에 형성되는 알루미늄 패드;와
    솔더 계열의 제2접착층에 의해 상기 알루미늄 패드와 접합되는 전도성 금속 구조체를 포함하며,
    상기 제2접착층은 알루미늄 패드와 근접한 부분에 해당하는 하부 일정영역에 금속간 화합물(IMC)이 분포된 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2접착층의 금속간 화합물에는 알루미늄(Al)이 포함되며, 상기 알루미늄은 전체 금속간 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부를 차지하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2접착층을 주석을 포함하는 솔더로 솔더링하는 경우 주석의 중량비가 솔더 전체 중량비의 80중량비 이상인 경우, 전체 금속간 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부의 알루미늄을 차지하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 금속간 화합물은 상기 알루미늄 패드의 경계면을 기준으로 높이 30um이내의 영역에서 산포하여 분포하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2접착층을 납을 포함하는 솔더로 솔더링하는 경우 납의 중량비가 솔더 전체 중량비의 80중량비 이상인 경우, 전체 금속간 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 30 중량부의 알루미늄을 차지하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 금속간 화합물은 상기 알루미늄 패드의 경계면을 기준으로 높이 20um이내의 영역에서 조밀하게 분포하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2접착층에 의한 접착 전 알루미늄 패드의 두께(D)가 M1 ≤ D ≤ M2 인 경우, 제2접착층에 의한 접착 후 알루미늄 패드의 두께(D1)는 0 ≤ D1 ≤ (2/3)×M2 인 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 알루미늄 패드의 두께(D1)는 0 ≤ D1 ≤ 4 um 인 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 금속 구조체는 그 일단이 상기 알루미늄 패드에 접합되는 클립 구조체인 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  10. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 금속 구조체는 일측이 상기 알루미늄 패드에 접합되는 기둥 구조체이며, 상기 기둥 구조체의 타측은 기판에 연결되는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
  11. 제 4항에 있어서,
    금속간 화합물에 알루미늄이 5% 이상 포함된 경우 금속간 화합물의 최대 높이가 30um인 것을 특징으로 하는 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지.
KR1020190009219A 2018-02-07 2019-01-24 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지 KR102134718B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/772,800 US20210166997A1 (en) 2018-02-07 2019-01-31 Semiconductor package using conductive metal structure
PCT/KR2019/001322 WO2019156420A1 (ko) 2018-02-07 2019-01-31 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180015197 2018-02-07
KR20180015197 2018-02-07
KR20180029167 2018-03-13
KR1020180029167 2018-03-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190095882A true KR20190095882A (ko) 2019-08-16
KR102134718B1 KR102134718B1 (ko) 2020-07-17

Family

ID=67806880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190009219A KR102134718B1 (ko) 2018-02-07 2019-01-24 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20210166997A1 (ko)
KR (1) KR102134718B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102196397B1 (ko) * 2020-05-13 2020-12-30 제엠제코(주) 메탈포스트, 이를 포함하는 반도체 패키지 및 반도체 패키지 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011228405A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Hitachi Cable Ltd リード部品及びそれを用いた半導体パッケージ並びにリード部品の製造方法
JP2014060410A (ja) * 2008-04-09 2014-04-03 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
KR20160085672A (ko) * 2015-01-08 2016-07-18 (주) 루트세미콘 초음파 용접을 이용한 반도체 패키지 및 제조 방법
KR20160109573A (ko) * 2015-03-12 2016-09-21 제엠제코(주) 클립을 이용한 반도체 칩 패키지 및 그를 위한 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014060410A (ja) * 2008-04-09 2014-04-03 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JP2011228405A (ja) * 2010-04-16 2011-11-10 Hitachi Cable Ltd リード部品及びそれを用いた半導体パッケージ並びにリード部品の製造方法
KR20160085672A (ko) * 2015-01-08 2016-07-18 (주) 루트세미콘 초음파 용접을 이용한 반도체 패키지 및 제조 방법
KR20160109573A (ko) * 2015-03-12 2016-09-21 제엠제코(주) 클립을 이용한 반도체 칩 패키지 및 그를 위한 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102196397B1 (ko) * 2020-05-13 2020-12-30 제엠제코(주) 메탈포스트, 이를 포함하는 반도체 패키지 및 반도체 패키지 제조방법
CN113675168A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 Jmj韩国株式会社 金属柱、包含其的半导体封装及半导体封装制造方法
US11798864B2 (en) 2020-05-13 2023-10-24 Jmj Korea Co., Ltd. Semiconductor package with metal post having non-vertical structure
CN113675168B (zh) * 2020-05-13 2024-06-07 Jmj韩国株式会社 金属柱、包含其的半导体封装及半导体封装制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210166997A1 (en) 2021-06-03
KR102134718B1 (ko) 2020-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7508012B2 (en) Electronic component and method for its assembly
US5530284A (en) Semiconductor leadframe structure compatible with differing bond wire materials
US5438021A (en) Method of manufacturing a multiple-chip semiconductor device with different leadframes
TWI405274B (zh) 無夾且無線之半導體晶粒封裝及其製造方法
US7659531B2 (en) Optical coupler package
CN101136344A (zh) 制造半导体器件的方法
US9837373B2 (en) Semiconductor device and production method therefor
DE102010000407A1 (de) Halbleiter-Package mit einem aus Metallschichten bestehenden Band
US20120156832A1 (en) Electronic component
KR102134718B1 (ko) 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지
KR102222146B1 (ko) 저비용 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지
CN209843696U (zh) 利用导电性金属结构体的半导体封装
CN111834322B (zh) 半导体封装用夹具结构体及包括其的半导体封装件
US11189550B2 (en) Low-cost semiconductor package using conductive metal structure
US10896889B2 (en) Multilayer clip structure attached to a chip
KR20190007936A (ko) 복합 클립 구조체 및 이를 이용한 반도체 패키지
KR20100050640A (ko) 반도체 패키지 제조용 리드프레임 및 이의 도금 방법
WO2019156420A1 (ko) 전도성 금속 구조체를 이용한 반도체 패키지
CN107591382B (zh) 增强型焊料焊盘
US10714450B2 (en) Method of bonding terminal of semiconductor chip using solder bump and semiconductor package using the same
JP2716355B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US11804424B2 (en) Method for fabricating a semiconductor device by using different connection methods for the semiconductor die and the clip
KR102684854B1 (ko) 반도체 패키지 및 이의 제조방법
TWI250628B (en) Leadframe, semiconductor package and method for manufacturing the same
US20070290301A1 (en) Multi-chip stacked package with reduced thickness

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right