KR20230043014A - Semiconductor devices and Methods for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자의 접착 패턴 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to an adhesive pattern of a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
반도체 패키지는 집적회로 칩을 전자제품에 사용하기 적합한 형태로 구현한 것이다. 통상적으로 반도체 패키지는 인쇄회로기판(PCB) 상에 반도체 칩을 실장하고 본딩 와이어 내지 범프를 이용하여 이들을 전기적으로 연결하는 것이 일반적이다. 전자 산업의 발달로 전자 부품의 고기능화, 고속화, 및 소형화 요구가 증대되고 있다. 이러한 추세에 대응하여, 하나의 기판에 여러 반도체 칩들을 적층하는 방법이 대두되고 있다. 반도체 패키지의 제조 공정에서, 서로 다른 격자상수를 갖는 두 반도체칩들을 하나의 단위로 접착시키는 웨이퍼 본딩 기술이 주목을 받고 있다. 웨이퍼 본딩은 직접 본딩 또는 간접 본딩에 의해 진행될 수 있다. 직접 본딩은 고온에서 수행될 수 있다. 더불어, 본딩 공정 이전에 전처리 공정들이 요구될 수 있다. 간접 본딩은 직접 본딩보다 저온에서 간소하게 수행될 수 있다. 이에 따라, 간접 본딩 기술이 주목받고 있다.A semiconductor package is an integrated circuit chip implemented in a form suitable for use in electronic products. In general, a semiconductor package generally mounts semiconductor chips on a printed circuit board (PCB) and electrically connects them using bonding wires or bumps. With the development of the electronic industry, demands for high functionality, high speed, and miniaturization of electronic components are increasing. In response to this trend, a method of stacking several semiconductor chips on one substrate has emerged. In a manufacturing process of a semiconductor package, a wafer bonding technology that bonds two semiconductor chips having different lattice constants into a single unit has attracted attention. Wafer bonding may be performed by direct bonding or indirect bonding. Direct bonding can be performed at high temperatures. In addition, pretreatment processes may be required prior to the bonding process. Indirect bonding can be performed more simply and at a lower temperature than direct bonding. Accordingly, indirect bonding technology is attracting attention.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열방출 특성이 향상된 반도체 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor device with improved heat dissipation characteristics and a manufacturing method thereof.
반도체 소자및 그 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 개념에 따른 반도체 소자는 그 일면 상에 리세스부를 갖는 제1 반도체칩; 상기 제1 반도체칩의 상기 리세스부 내에 채워진 제1 접착 패턴; 및 상기 제1 접착 패턴에 의해 상기 제1 반도체칩에 부착된 제2 반도체칩을 포함하되, 상기 제1 접착 패턴은 상기 제1 반도체칩 및 상기 제2 반도체칩 사이에 배치될 수 있다.A semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided. A semiconductor device according to the concept of the present invention includes a first semiconductor chip having a recessed portion on one surface thereof; a first adhesive pattern filled in the recess portion of the first semiconductor chip; and a second semiconductor chip attached to the first semiconductor chip by the first adhesive pattern, wherein the first adhesive pattern may be disposed between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip.
실시예에 따르면, 상기 제2 반도체칩은 상기 제1 접착 패턴 및 상기 제1 반도체칩과 각각 물리적으로 접촉할 수 있다.According to an embodiment, the second semiconductor chip may physically contact the first adhesive pattern and the first semiconductor chip, respectively.
실시예에 따르면, 상기 제1 반도체칩은 상기 제1 접착 패턴보다 높은 열전도율을 가질 수 있다.According to an embodiment, the first semiconductor chip may have higher thermal conductivity than the first bonding pattern.
실시예에 따르면, 상기 제1 반도체칩은 금속 패턴을 더 포함하되, 상기 리세스부는 상기 금속 패턴 내에 배치될 수 있다.According to an embodiment, the first semiconductor chip may further include a metal pattern, and the recess portion may be disposed within the metal pattern.
실시예에 따르면, 상기 제2 반도체칩은 상기 금속 패턴 및 상기 제1 접착 패턴과 각각 물리적으로 접촉할 수 있다.According to an embodiment, the second semiconductor chip may physically contact the metal pattern and the first adhesive pattern, respectively.
실시예에 따르면, 상기 제1 접착 패턴 및 상기 제2 반도체칩 사이에 개재되는 금속층을 더 포함하되, 상기 금속 층은 상기 제1 접착 패턴보다 높은 열전도율을 가질 수 있다.According to an embodiment, a metal layer interposed between the first adhesive pattern and the second semiconductor chip may be further included, and the metal layer may have higher thermal conductivity than the first adhesive pattern.
실시예에 따르면, 상기 제1 반도체칩의 상기 일면 및 상기 제2 반도체칩의 측면 상에 제공된 제2 접착 패턴을 더 포함하되, 상기 제2 접착 패턴은 상기 제1 접착 패턴과 동일한 물질을 포함할 수 있다.According to an embodiment, a second adhesive pattern provided on the one surface of the first semiconductor chip and the side surface of the second semiconductor chip may be further included, wherein the second adhesive pattern may include the same material as the first adhesive pattern. can
실시예에 따르면, 상기 리세스부는 100nm 내지 10μm의 높이를 가질 수 있다.According to an embodiment, the recess portion may have a height of 100 nm to 10 μm.
실시예에 따르면, 기판을 더 포함하되, 상기 제1 반도체칩은 상기 기판 상에 배치될 수 있다.According to an embodiment, a substrate may be further included, and the first semiconductor chip may be disposed on the substrate.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 그 일면 상에 리세스부를 갖는 제1 반도체칩을 준비하는 것; 상기 리세스부 내에 접착 패턴을 형성하는 것; 및 상기 제1 반도체칩 및 상기 접착 패턴 상에 제2 반도체칩을 배치하는 것을 포함할 수 있다.A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes preparing a first semiconductor chip having a recessed portion on one surface thereof; forming an adhesive pattern in the recess portion; and disposing a second semiconductor chip on the first semiconductor chip and the adhesive pattern.
실시예에 따르면, 상기 제2 반도체칩은 상기 접착 패턴 및 상기 제1 반도체칩과 각각 접촉하고, 상기 제1 반도체칩은 상기 접착 패턴보다 높은 열전도율을 가질 수 있다.According to an embodiment, the second semiconductor chip may contact the adhesive pattern and the first semiconductor chip, respectively, and the first semiconductor chip may have higher thermal conductivity than the adhesive pattern.
실시예에 따르면, 상기 제1 반도체칩을 준비하는 것은: 상기 제1 반도체칩의 상기 일면 상에 마스크 패턴을 형성하는 것; 및 상기 마스크 패턴에 의해 노출된 상기 제1 반도체칩을 식각하여, 상기 리세스부를 형성하는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, preparing the first semiconductor chip may include: forming a mask pattern on the one surface of the first semiconductor chip; and etching the first semiconductor chip exposed by the mask pattern to form the recess portion.
실시예에 따르면, 상기 접착 패턴을 형성하는 것은 상기 접착 패턴을 상기 제1 반도체칩 상에 도포하여, 상기 제1 반도체칩의 상기 일면을 덮는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, forming the adhesive pattern may include applying the adhesive pattern on the first semiconductor chip to cover the one surface of the first semiconductor chip.
실시예에 따르면, 상기 제2 반도체칩을 배치한 후, 상기 제2 반도체칩 상에 압력을 가하여, 상기 제2 반도체칩의 하면을 상기 제1 반도체칩의 상기 일면과 물리적으로 접촉시키는 것을 더 포함할 수 있다.According to the embodiment, after disposing the second semiconductor chip, applying pressure on the second semiconductor chip to physically contact the lower surface of the second semiconductor chip with the one surface of the first semiconductor chip can do.
실시예에 따르면, 상기 제1 반도체칩 상을 기판 상에 배치하는 것을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method may further include disposing the first semiconductor chip on a substrate.
본 발명에 따르면, 접착 패턴은 리세스부 내에 제공될 수 있다. 제2 반도체칩의 동작 시, 제2 반도체칩에서 열이 발생할 수 있다. 제1 반도체칩은 제1 접착 패턴보다 높은 열전도율을 가질 수 있다. 따라서, 제2 반도체칩에서 발생한 열은 제1 반도체칩 및 기판을 통하여 외부로 빠르게 방출될 수 있다. 제1 접착 패턴의 부피가 감소할수록, 제2 반도체칩에서 발생한 열이 더 빠르게 방출될 수 있다. 이에 따라, 제2 반도체칩의 열 방출 특성이 향상될 수 있다.According to the present invention, the bonding pattern may be provided in the recessed portion. During operation of the second semiconductor chip, heat may be generated in the second semiconductor chip. The first semiconductor chip may have higher thermal conductivity than the first adhesive pattern. Accordingly, heat generated in the second semiconductor chip can be quickly dissipated to the outside through the first semiconductor chip and the substrate. As the volume of the first adhesive pattern decreases, heat generated in the second semiconductor chip may be released more quickly. Accordingly, heat dissipation characteristics of the second semiconductor chip may be improved.
도 1a는 본 발명의 일 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 A-B선을 따른 단면이다.
도 1c는 다른 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이다.
도 1d는 또 다른 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도로, 도 1a의 A-B선을 따른 단면에 대응된다.
도 2a 및 도 2b는 또 다른 실시예들에 따른 제1 접착 패턴들을 도시한 평면도들이다.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 A'-B'선을 따른 단면이다.
도 4a 내지 도 4d는 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들로, 도 1a의 A-B선을 따라 자른 단면들에 대응된다.
도 5는 또 다른 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 단면도이다.1A is a plan view illustrating a semiconductor device according to example embodiments.
Figure 1b is a cross-section taken along line AB of Figure 1a.
1C is a plan view illustrating a semiconductor device according to other embodiments.
FIG. 1D is a plan view illustrating a semiconductor device according to still other embodiments, and corresponds to a cross section taken along line AB of FIG. 1A .
2A and 2B are plan views illustrating first adhesive patterns according to still other embodiments.
3A is a plan view illustrating a semiconductor device according to still another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a cross-section taken along line A'-B' of FIG. 3A.
4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an exemplary embodiment, and correspond to cross-sections taken along line AB of FIG. 1A.
5 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to still other embodiments.
6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to still other embodiments.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various forms and various changes may be made. However, it is provided to complete the disclosure of the present invention through the description of the present embodiments, and to completely inform those skilled in the art of the scope of the invention to which the present invention belongs. Those of ordinary skill in the art will understand that the inventive concepts may be practiced in any suitable environment.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다 (comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' means that a stated component, step, operation, and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements. or do not rule out additions.
본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 (또는 층) 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.In this specification, when a film (or layer) is referred to as being on another film (or layer) or substrate, it may be formed directly on the other film (or layer) or substrate, or a third film ( or layer) may be interposed.
본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막(또는 층)을 다른 영역 또는 막(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다In various embodiments of this specification, terms such as first, second, and third are used to describe various regions, films (or layers), etc., but these regions and films should not be limited by these terms. do. These terms are only used to distinguish one region or film (or layer) from another region or film (or layer). Therefore, the film quality referred to as the first film quality in one embodiment may be referred to as the second film quality in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiments. Parts designated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art unless otherwise defined.
이하, 본 발명의 개념에 따른 반도체 소자들을 설명한다.Hereinafter, semiconductor devices according to the concept of the present invention will be described.
도 1a는 본 발명의 일 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이다. 도 1b는 도 1a의 A-B선을 따른 단면이다.1A is a plan view illustrating a semiconductor device according to example embodiments. FIG. 1B is a cross-section taken along line A-B of FIG. 1A.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 반도체 소자(1)는 제1 반도체칩(200), 제1 접착 패턴(310), 및 제2 반도체칩(400)을 포함할 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 벌크(bulk) 실리콘, SOI(silicon on insulator), 또는 III-V 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 대략 149W/mk(실리콘의 경우)의 열전도율을 가질 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 로직 회로를 포함할 수 있다. 리세스부(201)가 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)에 제공될 수 있다. 리세스부(201)는 대략 100nm 내지 대략 10μm의 높이(H)를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 1A and 1B , a
제1 접착 패턴(310)이 리세스부(201) 내에 제공될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 리세스부(201) 내에 국소화될 수 있다. 예를 들어, 제1 접착 패턴(310)은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a) 상으로 연장되지 않을 수 있다. 제1 접착 패턴(310)의 상면은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)과 동일 또는 유사한 레벨에 제공될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 접착 패턴(310)은 평면적 관점에서 사각형의 형상을 가질 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 대략 0.5W/mk의 열전도율을 가질 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 열 경화성 물질 또는 광경화성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 접착 패턴(310)은 폴리이미드 또는 벤조싸이클로부탄(Benzocyclobutene, BCB)과 같은 폴리머를 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1 접착 패턴(310)은 스핀 온 글라스(Spin on glass, SOG)를 포함할 수 있다.A first
제2 반도체칩(400)이 제1 반도체칩(200) 및 제1 접착 패턴(310) 상에 배치될 수 있다. 제2 반도체칩(400)의 하면은 제1 접착 패턴(310) 및 제1 반도체칩(200)과 각각 물리적으로 접촉할 수 있다. 평면적 관점에서 제2 반도체칩(400)은 제1 접착 패턴(310)과 중첩될 수 있다. 제2 반도체칩(400)은 제1 접착 패턴(310)에 의해 제1 반도체칩(200)에 부착될 수 있다. 제2 반도체칩(400)은 광학 칩, 이미지 센서칩 또는 메모리칩일 수 있다. 반도체 소자(1) 동작 시, 제2 반도체칩(400)에서 열이 발생할 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 제1 접착 패턴(310)보다 높은 열전도율을 가질 수 있다. 제2 반도체칩(400)이 제1 반도체칩(200)과 물리적으로 접촉하므로, 제2 반도체칩(400)에서 발생한 열은 제1 반도체칩(200)을 통하여 외부로 빠르게 방출될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)의 부피가 감소할수록, 제2 반도체칩(400)에서 발생한 열이 더 빠르게 방출될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제1 접착 패턴(310)의 개수, 평면적 형상, 및 높이가 조절되어, 제2 반도체칩(400)의 열 방출 특성이 향상될 수 있다.The
제2 접착 패턴(320)이 제1 반도체칩(200)의 상면(200a) 및 제2 반도체칩(400)의 측면(400c) 상에 제공될 수 있다. 제2 접착 패턴(320)은 제1 접착 패턴(310)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 도 1a과 같이, 제2 접착 패턴(320)은 제2 반도체칩(400)과 중첩되지 않을 수 있다. 제2 접착 패턴(320)은 제1 접착 패턴(310)과 옆으로 이격 배치될 수 있다.The second
도 1c는 다른 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이다.1C is a plan view illustrating a semiconductor device according to other embodiments.
도 1c를 참조하면, 반도체 소자(2)는 제1 반도체칩(200), 제1 접착 패턴(310), 제2 접착 패턴(320), 및 제2 반도체칩(400)을 포함할 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 도 1a 및 도 1b에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 그 상면(200a)에 리세스부(201)를 가질 수 있다. 제1 접착 패턴(310)이 리세스부(201) 내에서 제1 반도체칩(200)의 상면(200a) 상으로 연장될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 제2 접착 패턴(320)과 연결되며, 제2 접착 패턴(320)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 접착 패턴(310)은 제2 반도체칩(400)의 하면(400b) 상의 부분이고, 제2 접착 패턴(320)은 제2 반도체칩(400)의 측면(400c) 상의 부분을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 1C , the semiconductor device 2 may include a
제2 반도체칩(400)이 제1 반도체칩(200) 상에 제공될 수 있다. 제2 반도체칩(400)은 제1 접착 패턴(310)과 물리적으로 접촉할 수 있다. 제1 반도체칩(200)의 상면(200a) 및 제2 반도체칩(400)의 하면(400b) 사이의 제1 접착 패턴(310)의 부분의 두께(D)가 감소할수록, 제2 반도체칩(400)에서 발생한 열이 빠르게 제1 반도체칩(200)으로 전달될 수 있다. 리세스부(201)가 제공되어, 제1 반도체칩(200)의 상면(200a) 상의 접착 패턴의 두께(D)가 감소할 수 있다. 이에 따라, 제2 반도체칩(400)의 열 방출 특성이 향상될 수 있다.A
도 1d는 또 다른 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도로, 도 1a의 A-B선을 따른 단면에 대응된다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.FIG. 1D is a plan view illustrating a semiconductor device according to still other embodiments, and corresponds to a cross section taken along line A-B of FIG. 1A. Hereinafter, contents overlapping with those described above will be omitted.
도 1d를 도 1a와 함께 참조하면, 반도체 소자(3)는 제1 반도체칩(200), 제1 접착 패턴(310), 제2 반도체칩(400), 및 제2 접착 패턴(320)을 포함할 수 있다. 제2 반도체칩(400)이 제1 반도체칩(200) 상에 제공될 수 있다. 리세스부(401)가 제2 반도체칩(400)의 하면(400b)에 제공될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)이 제1 반도체칩(200) 및 제2 반도체칩(400)의 사이에서, 리세스부(401) 내에 제공될 수 있다. 제2 반도체칩(400)은 제1 접착 패턴(310)에 의해 제1 반도체칩(200)에 부착될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 리세스부(401) 내에 국소화되어, 제2 반도체칩(400)의 하면(400b)을 노출시킬 수 있다. 제2 반도체칩(400)은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)과 물리적으로 접촉할 수 있다.Referring to FIG. 1D together with FIG. 1A , the semiconductor device 3 includes a
도 2a 및 도 2b는 또 다른 실시예들에 따른 제1 접착 패턴들을 도시한 평면도들이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.2A and 2B are plan views illustrating first adhesive patterns according to still other embodiments. Hereinafter, contents overlapping with those described above will be omitted.
도 2a 및 도 2b를 도 1b와 함께 참조하면, 반도체 소자(4, 5)는 제1 반도체칩(200), 제1 접착 패턴(310), 및 제2 반도체칩(400), 및 제2 접착 패턴(320)을 포함할 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 제2 반도체칩(400)과 중첩될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 도 2a와 같이 평면적 관점에서 원형의 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제1 접착 패턴(310)은 도 2b와 같이 평면적 관점에서 일 방향으로 연장될 수 있다. 그러나, 제1 접착 패턴(310)의 평면적 형상은 이에 제한되지 않고 다양할 수 있다.Referring to FIGS. 2A and 2B together with FIG. 1B , the
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자를 도시한 평면도이다. 도 3b는 도 3 b의 A-B선을 따른 단면이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.3A is a plan view illustrating a semiconductor device according to still another exemplary embodiment of the present invention. FIG. 3B is a cross-section taken along line A-B of FIG. 3B. Hereinafter, contents overlapping with those described above will be omitted.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 반도체 소자(6)는 제1 반도체칩(200), 제1 접착 패턴(310), 및 제2 반도체칩(400)을 포함할 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 그 상면(200a)에 리세스부(201)를 가질 수 있다. 제1 접착 패턴(310)이 리세스부(201) 내에 제공될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 제1 반도체칩(200)의 엣지 영역 상에 제공될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 제1 반도체칩(200)의 코어 영역의 상면(200a)을 노출시킬 수 있다. 제2 반도체칩(400)이 제1 반도체칩(200) 상에 제공될 수 있다. 제2 반도체칩(400)은 제1 접착 패턴(310) 및 제1 반도체칩(200)과 각각 물리적으로 접촉할 수 있다. 도 3a와 같이, 평면적 관점에서 제2 반도체칩(400)은 제1 접착 패턴(310)의 일부와 중첩되며, 다른 일부와 중첩되지 않을 수 있다. 도 1a 및 도 1b와 달리, 제2 접착 패턴(320)은 제공되지 않을 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B , the
도 4a 내지 도 4d는 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도들로, 도 1a의 A-B선을 따라 자른 단면들에 대응된다.4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an exemplary embodiment, and correspond to cross-sections taken along line A-B of FIG. 1A.
도 4a를 도 1a와 함께 참조하면, 마스크 패턴(500)이 제1 반도체칩(200) 상에 제공될 수 있다. 마스크 패턴(500)은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)을 노출시킬 수 있다. 마스크 패턴(500)을 사용하여 제1 반도체칩(200)이 식각되어, 리세스부(201)가 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)에 형성될 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 습식식각 또는 건식 식각될 수 있다. 마스크 패턴(500)은 제거될 수 있다.Referring to FIG. 4A together with FIG. 1A , a
도 4b를 도 1a와 참조하면, 접착 패턴(300)이 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)에 형성되어, 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)을 덮을 수 있다. 접착 패턴(300)은 리세스부(201) 내에 채워질 수 있다.Referring to FIG. 4B and FIG. 1A , the
도 4c 및 도 4d를 차례로 참조하면, 제2 반도체칩(400)이 접착 패턴(300) 상에 배치될 수 있다. 접착 패턴(300)은 유동성을 가질 수 있다. 제2 반도체칩(400)이 제1 반도체칩(200)에 접촉할 때까지, 압력이 제2 반도체칩(400) 상에 가질 수 있다. 제1 반도체칩(200)의 상면(200a) 및 제2 반도체칩(400)의 하면(400b) 사이의 접착 패턴(300)은 제2 반도체칩(400)의 측면(400c) 상으로 이동할 수 있다. 상기 압력에 의해, 도 4d와 같이 제2 접착 패턴(320)은 제1 접착 패턴(310)으로부터 분리될 수 있다. 이에 따라, 리세스부(201) 내에 국소화된 제1 접착 패턴(310)이 형성될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)을 덮지 않을 수 있다. 제2 접착 패턴(320)은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a) 및 제2 반도체칩(400)의 측면(400c) 상에 제공될 수 있다. 빛 또는 열에 의해 제1 접착 패턴(310) 및 제2 접착 패턴(320)이 경화될 수 있다. 지금까지 설명한 예에 의해 반도체 소자(1)의 제조가 완성될 수 있다.Referring to FIGS. 4C and 4D in turn, the
도 5는 또 다른 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 단면도로, 도 1a의 A-B선을 따라 자른 단면에 대응된다.5 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to still other embodiments, corresponding to a cross-section taken along line A-B of FIG. 1A.
이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.Hereinafter, contents overlapping with those described above will be omitted.
도 5를 도 1a와 함께 참조하면, 반도체 소자(7)는 연결단자(105), 제1 반도체칩(200), 제1 접착 패턴(310), 제2 반도체칩(400), 및 제2 접착 패턴(320)을 포함할 수 있다. 제1 반도체칩(200)은 베이스층(210) 및 상기 베이스층(210) 상의 금속 패턴(220)을 포함할 수 있다. 베이스층(210)은 벌크(bulk) 실리콘, SOI(silicon on insulator), 또는 III-V 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 베이스층(210)은 대략 149W/mk(실리콘의 경우)의 열전도율을 가질 수 있다. 금속 패턴(220)은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)에 인접할 수 있다. 금속 패턴(220)은 400W/mk 이상의 열전도율을 가질 수 있다. 금속 패턴(220)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 리세스부(201)는 금속 패턴(220) 내에 제공되고, 베이스층(210)의 상면(210a)을 노출시킬 수 있다. 제1 접착 패턴(310)이 리세스부(201) 내에 제공되며, 금속 패턴(220)의 상면을 노출시킬 수 있다. 여기에서, 금속 패턴(220)의 상면은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)을 의미할 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 도 1a 및 도 1b에서 설명한 물질들 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1 접착 패턴(310)은 도 2a의 예, 도 2b의 예, 또는 도 3a 및 도 3b의 예에서 설명한 바 같은 형상을 가질 수 있다.Referring to FIG. 5 together with FIG. 1A , the
제2 반도체칩(400)이 제1 반도체칩(200) 및 제1 접착 패턴(310) 상에 제공될 수 있다. 제2 반도체칩(400)은 금속 패턴(220) 및 제1 접착 패턴(310)과 각각 물리적으로 접촉할 수 있다. 제1 반도체칩(200)이 제1 접착 패턴(310)보다 더 높은 열전도율을 가질수록, 제2 반도체칩(400)의 열이 제1 반도체칩(200)으로 더 빠르게 전달될 수 있다. 실시예들에 따르면, 금속 패턴(220)은 제1 접착 패턴(310) 및 베이스층(210)보다 높은 열 전도율을 가질 수 있다. 따라서, 제2 반도체칩(400)의 열 방출특성이 금속 패턴(220)에 의해 더욱 향상될 수 있다.A
도 6은 또 다른 실시예들에 따른 반도체 소자를 도시한 단면도로, 도 1a의 A-B선을 따라 자른 단면에 대응된다.FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to still other embodiments, and corresponds to a cross-section taken along line A-B of FIG. 1A.
이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.Hereinafter, contents overlapping with those described above will be omitted.
도 6을 도 1a와 함께 참조하면, 반도체 소자(8)는 기판(100), 연결단자(105), 제1 반도체칩(200), 제1 접착 패턴(310), 제2 반도체칩(400), 및 제2 접착 패턴(320)을 포함할 수 있다. 기판(100), 제1 반도체칩(200), 제1 접착 패턴(310), 및 제2 반도체칩(400)은 도 5에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체칩(200)은 베이스층(210) 및 금속 패턴(220)을 포함할 수 있다. 리세스부(201)는 금속 패턴(220) 내에 제공될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)이 리세스부(201) 내에 제공될 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 제1 반도체칩(200)의 상면(200a)을 노출시킬 수 있다. 제1 접착 패턴(310)은 대략 0.5W/mk의 열전도율을 가질 수 있다.Referring to FIG. 6 together with FIG. 1A , the
금속층(410)이 제1 반도체칩(200) 및 제2 반도체칩(400) 사이에 개재될 수 있다. 금속층(410)은 금속 패턴(220)및 제1 접착 패턴(310)과 각각 물리적으로 접촉할 수 있다. 예를 들어, 금속층(410)은 400W/mK이상의 열전도율을 가질 수 있다. 금속층(410)은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.A
제2 반도체칩(400)이 금속층(410) 상에 배치될 수 있다. 금속층(410)은 제1 접착 패턴(310)보다 높은 열전도율을 가질 수 있다. 제2 반도체칩(400) 및 금속층(410)의 접촉 면적이 증가될수록, 제2 반도체칩(400)에서 발생하는 열이 빠르게 방출될 수 있다. 제2 반도체칩(400)의 하면(400b)은 금속층(410)과 물리적으로 접촉하되, 제1 접착 패턴(310)과 접촉하지 않을 수 있다. 제2 반도체칩(400)의 동작 시, 제2 반도체칩(400)에서 발생하는 열은 금속층(410)으로 빠르게 전달될 수 있다. 금속층(410)으로 전달된 열은 금속 패턴(220) 및 베이스층(210)을 통해 외부로 방출될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제2 반도체칩(400)의 열 방출특성이 더욱 향상될 수 있다.A
다른 실시예에 따르면, 금속 패턴(220)은 생략되고, 리세스부(201)는 베이스층(210) 내에 형성될 수 있다. 이 경우, 금속층(410)은 제1 반도체칩(200)의 베이스층(210) 및 제1 접착 패턴(310)과 각각 접촉할 수 있다.According to another embodiment, the
Claims (9)
상기 제1 반도체칩의 상기 리세스부 내에 채워진 제1 접착 패턴; 및
상기 제1 접착 패턴에 의해 상기 제1 반도체칩에 부착된 제2 반도체칩을 포함하되,
상기 제1 접착 패턴은 상기 제1 반도체칩 및 상기 제2 반도체칩 사이에 배치되는 반도체 소자.a first semiconductor chip having a recessed portion on one surface thereof;
a first adhesive pattern filled in the recess portion of the first semiconductor chip; and
A second semiconductor chip attached to the first semiconductor chip by the first bonding pattern;
The first bonding pattern is disposed between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip.
상기 제2 반도체칩은 상기 제1 접착 패턴 및 상기 제1 반도체칩과 각각 물리적으로 접촉하는 반도체 소자.According to claim 1,
The second semiconductor chip physically contacts the first adhesive pattern and the first semiconductor chip, respectively.
상기 제1 반도체칩은 상기 제1 접착 패턴보다 높은 열전도율을 갖는 반도체 소자.According to claim 1,
The first semiconductor chip has a higher thermal conductivity than the first bonding pattern.
상기 제1 반도체칩은 금속 패턴을 더 포함하되,
상기 리세스부는 상기 금속 패턴 내에 배치되는 반도체 소자.According to claim 1,
The first semiconductor chip further includes a metal pattern,
The semiconductor device of claim 1 , wherein the recess portion is disposed within the metal pattern.
상기 제2 반도체칩은 상기 금속 패턴 및 상기 제1 접착 패턴과 각각 물리적으로 접촉하는 반도체 소자According to claim 4,
The second semiconductor chip is a semiconductor device that physically contacts the metal pattern and the first adhesive pattern, respectively.
상기 제1 접착 패턴 및 상기 제2 반도체칩 사이에 개재되는 금속층을 더 포함하되, 상기 금속층은 상기 제1 접
착 패턴보다 높은 열전도율을 갖는 반도체 소자.According to claim 1,
A metal layer interposed between the first adhesive pattern and the second semiconductor chip, wherein the metal layer comprises the first contact
A semiconductor device having a higher thermal conductivity than the complex pattern.
상기 제1 반도체칩의 상기 일면 및 상기 제2 반도체칩의 측면 상에 배치된 제2 접착 패턴을 더 포함하되,
상기 제2 접착 패턴은 상기 제1 접착 패턴과 동일한 물질을 포함하는 반도체 소자.According to claim 1,
Further comprising a second adhesive pattern disposed on the one surface of the first semiconductor chip and the side surface of the second semiconductor chip,
The second adhesive pattern includes the same material as the first adhesive pattern semiconductor device.
상기 리세스부는 100nm 내지 10μm의 높이를 갖는 반도체 소자.According to claim 1,
The semiconductor device having a height of 100 nm to 10 μm of the recess portion.
기판을 더 포함하되, 상기 제1 반도체칩은 상기 기판 상에 배치되는 반도체 소자.
According to claim 1,
The semiconductor device further comprising a substrate, wherein the first semiconductor chip is disposed on the substrate.
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