WO2022215951A1 - 반도체 패키지용 본딩 와이어 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a bonding wire for a semiconductor package, and more particularly, a buffer layer and an insulating film are formed on the outer surface of the core part by a thin film deposition method, so that a short circuit is fundamentally prevented during wire bonding, and bonding properties are improved. It relates to bonding wire.
- a bonding wire is used in the package process for electrically connecting the electrode of a semiconductor device and the lead frame of the mounting substrate.
- gold which has excellent electrical conductivity, thermal conductivity, and chemical resistance, was used as this bonding wire.
- the technical problem to be solved by the present invention is to provide a bonding wire for a semiconductor package in which a buffer layer and an insulating film are formed on the outer surface of a core part by a thin film deposition method to fundamentally prevent short circuits during wire bonding and improve bonding characteristics.
- a bonding wire for a semiconductor package according to the present invention for solving the above-described technical problem, a core portion made of a conductive metal; a buffer layer formed on the outer surface of the core part by a thin film deposition method; and an insulating film formed on the outer surface of the buffer layer by a thin film deposition method.
- the core part has a circular cross-sectional diameter of 1 ⁇ m to 10000 ⁇ m.
- the core part is made of any one of copper, gold, silver, and aluminum, or palladium (Pd) is alloyed on the outer surface of any one of copper, gold, silver, and aluminum.
- the buffer layer is preferably a metal cone formed by reacting a metal precursor with an organic alcohol by a molecular layer deposition method.
- the buffer layer is preferably formed to a thickness of 1 ⁇ 10 nm.
- the buffer layer is preferably any one of Alucone, Zircone, Zincone, Titanicone, and Nickelcone.
- the insulating film is preferably formed to a thickness of 1 nm ⁇ 1000 nm by an atomic layer deposition method.
- the insulating film is preferably an oxide film containing any one of aluminum, zinc, titanium, and silicon.
- the insulating film is Al 2 O 3 , ZnO 2 , TiO 2 It is preferable that any one of SiO 2 .
- the thin film deposition method is preferably any one selected from an atomic layer deposition method, a chemical vapor deposition method, and a sputtering method.
- the bonding wire for a semiconductor package of the present invention a short circuit due to contact between the wires can be prevented by the insulating film formed on the outer surface of the core part, and an Inter-Metallic Compound (IMC) is formed during wire bonding to provide bonding characteristics. (Bondability) is improved.
- IMC Inter-Metallic Compound
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a bonding wire for a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
- the bonding wire 100 for a semiconductor package includes a core part 110 , a buffer layer 120 , and an insulating film 130 .
- the core part 110 forms the overall outer shape of the bonding wire 100 for a semiconductor package according to the present embodiment, and preferably has a circular cross section.
- the core part 110 is made of a metal having excellent electrical conductivity, and has a cross-sectional diameter of about 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
- the cross-sectional diameter of the core part 110 is preferably 1 ⁇ m ⁇ 10000 ⁇ m.
- the core part 110 is made of any one of copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), which is a metal having excellent electrical conductivity, copper (Cu), gold ( Au), silver (Ag), and may have a structure formed by alloying palladium (Pd) on the outer surface of any one of aluminum (Al).
- the core part 110 is preferably made of copper or silver.
- the buffer layer 120 is formed on the outer surface of the core part 110 by a thin film deposition method, and strengthens adhesion between the insulating film 130 and the core part 110 , and It is a component that prevents crack formation.
- a portion adjacent to a bonding portion may be bent during a bonding process, and a crack may occur in the insulating layer 130 at this portion.
- the buffer layer 120 holds the insulating layer 130 to prevent this.
- the buffer layer 120 is specifically formed by a molecular layer deposition method, and is preferably a metal cone formed by reacting a metal precursor with an organic alcohol. Since the buffer layer 120 is formed by the molecular layer deposition method in this way, the buffer layer formation process and the insulating film formation process may be performed by exchanging only the reaction source in the same deposition apparatus.
- the buffer layer 120 is preferably formed to be very thin with a thickness of 1 to 10 nm, and in particular, to be formed to about 1 to 2 nm can sufficiently support the insulating film 130 while rapidly proceeding the process. more preferably.
- the buffer layer 120 is, specifically, preferably any one of Alucone, Zircone, Zincone, Titanicone, and Nickelcone.
- the insulating layer 130 is formed on the outer surface of the buffer layer 120 by a thin film deposition method, and is a component having electrical insulating properties.
- the 'thin film deposition method' refers to a deposition method capable of uniformly forming a thin insulating film with a thickness of 1 to 1000 nm, for example, an atomic layer deposition method, a chemical vapor deposition method, and a sputtering method.
- the insulating layer 130 has electrical insulating properties.
- the insulating film 130 is preferably formed to a very thin thickness of 1 nm to 30 nm by an atomic layer deposition method, and more preferably formed to a thickness of 5 nm to 10 nm. In this way, an insulating film having a uniform thickness over the entire surface of the core part 110 may be coated by an atomic layer deposition method.
- the insulating film 130 is preferably an oxide film including any one of aluminum (Al), zinc (Zn), titanium (Ti), and silicon (Si). Therefore, the insulating layer 130 is preferably any one of Al 2 O 3 , ZnO 2 , TiO 2 , SiO 2 .
- the present invention it is possible to manufacture a bonding wire having no possibility of short circuit in the packaging or use process, and in particular, the bonding property is improved during bonding operation, so that it can be used in the semiconductor industry.
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Abstract
본 발명은 코어부의 외면에 박막 증착 방법에 의하여 버퍼층과 절연막이 형성되어 와이어 본딩시 쇼트 발생이 원천적으로 방지되고, 본딩 특성이 향상되는 반도체 패키지용 본딩 와이어에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 패키지용 본딩 와이어는, 전도성 금속으로 이루어지는 코어부; 상기 코어부의 외면에 박막 증착 방법에 의하여 형성되는 버퍼층; 상기 버퍼층 외면에 박막 증착 방법에 의하여 형성되는 절연막;을 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 패키지용 본딩 와이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코어부의 외면에 박막 증착 방법에 의하여 버퍼층과 절연막이 형성되어 와이어 본딩시 쇼트 발생이 원천적으로 방지되고, 본딩 특성이 향상되는 반도체 패키지용 본딩 와이어에 관한 것이다.
반도체 소자의 전극과 실장 기판의 리드프레임을 전기적으로 연결하는 패키지 공정에서 본딩 와이어를 사용하는데, 기존에는 이러한 본딩 와이어로 전기 전도도, 열전도도 및 내화학성이 매우 우수한 금을 이용하였다.
그러나 금은 귀금속으로서 가격이 매우 높아 반도체 패키지의 제조 단가가 증가하는 문제가 있다. 따라서 이러한 금을 원재료로 하는 기존의 본딩 와이어를 대체하기 위해 재료비가 저렴한 주재료(은, 구리 등)를 채용한 본딩 와이어의 연구가 진행되고 있다.
금으로 제조된 본딩 와이어를 대체하기 위해 전기 전도도가 우수한 구리(Cu) 본딩 와이어에 대한 개발이 진행되고 있으나, 이는 공기 중에서 노출될 경우 표면이 쉽게 산화되기 때문에 접합성에 문제가 있고, 반도체 소자의 집적도가 높아지면서 이웃한 본딩 와이어 사이의 거리가 짧아져서 본딩 와이어 간 접촉으로 인한 쇼트 발생 문제도 있다.
따라서 구리 본딩 와이어의 외면에 팔라듐을 형성하거나 폴리머를 코팅하는 기술이 제시되어 있으나, 팔라듐을 형성하는 경우 팔라듐의 전기 저항이 구리보다 6배 이상 높은 문제가 있고, 폴리머 코팅의 경우 와이어 본딩시 본딩 특성이 나쁘고 접합성도 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 코어부의 외면에 박막 증착 방법에 의하여 버퍼층과 절연막이 형성되어 와이어 본딩시 쇼트 발생이 원천적으로 방지되고, 본딩 특성이 향상되는 반도체 패키지용 본딩 와이어를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 반도체 패키지용 본딩 와이어는, 전도성 금속으로 이루어지는 코어부; 상기 코어부의 외면에 박막 증착 방법에 의하여 형성되는 버퍼층; 상기 버퍼층 외면에 박막 증착 방법에 의하여 형성되는 절연막;을 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 코어부는, 단면 지름이 1㎛ ~ 10000 ㎛인 원형인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 코어부는, 구리, 금, 은, 알루미늄 중 어느 하나로 이루어지거나, 구리, 금, 은, 알루미늄 중 어느 하나의 외면에 팔라듐(Pd)이 합금되어 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 버퍼층은, 분자층 증착 방법(Molecular Layer Deposition)으로 금속 전구체와 유기 알코올이 반응하여 형성된 메탈콘(Metalcone)인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 버퍼층은 1 ~ 10 nm 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 버퍼층은 알루콘(Alucone), 지르콘(Zircone), 진콘(Zincone), 티타니콘(Titanicone) 및 니켈콘(Nikelcone) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 절연막은, 원자층 증착 방법에 의하여 1nm ~ 1000nm 의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 절연막은, 알루미늄, 아연, 티타늄, 실리콘 중 어느 하나를 포함하는 산화막인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 절연막은 Al2O3, ZnO2, TiO2, SiO2 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 박막 증착 방법은, 원자층 증착 방법, 화학기상 증착 방법, 스퍼터링 방법 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 반도체 패키지용 본딩 와이어에 의하면 코어부의 외면에 형성되어 있는 절연막에 의하여 와이어 간 접촉에 의한 쇼트(Short)를 방지할 수 있고, 와이어 본딩시 IMC(Inter-Metallic Compoud)가 형성되어 본딩 특성(Bondability)이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지용 본딩 와이어의 모식 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 반도체 패키지용 본딩 와이어(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 코어부(110), 버퍼층(120) 및 절연막(130)으로 이루어진다.
먼저 상기 코어부(110)는 본 실시예에 따른 반도체 패키지용 본딩 와이어(100)의 전체적인 외형을 이루며, 단면이 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 코어부(110)는 전기전도도가 우수한 금속으로 이루어지며, 그 단면 지름은 10㎛ ~ 50 ㎛ 정도로 형성된다. 이때 상기 코어부(110)의 단면 지름은 1㎛ ~ 10000 ㎛인이 바람직하다.
한편 본 실시예에서 상기 코어부(110)는 전기전도도가 우수한 금속인 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어지거나, 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al) 중 어느 하나의 외면에 팔라듐(Pd)이 합금되어 이루어지는 구조를 가질 수 있다. 특히, 본 실시예에서 상기 코어부(110)는 구리 또는 은으로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 버퍼층(120)은 상기 코어부(110)의 외면에 박막 증착 방법에 의하여 형성되며, 상기 절연막(130)과 상기 코어부(110)의 부착성을 강화하고, 상기 절연막(130)의 크랙 형성을 방지하는 구성요소이다. 본 실시예에 따른 반도체 패키지용 본딩 와이어(1)는 본딩 과정에서 본딩 부분과 인접한 부분이 꺾일 수 있는데, 이 부분에서 상기 절연막(130)에 크랙이 발생할 수 있다. 이때 상기 버퍼층(120)이 상기 절연막(130)을 잡아주어 이를 방지하는 것이다.
본 실시예에서 상기 버퍼층(120)은 구체적으로 분자층 증착 방법(Molecular Layer Deposition)으로 형성되며, 금속 전구체와 유기 알코올이 반응하여 형성된 메탈콘(Metalcone)인 것이 바람직하다. 이렇게 상기 버퍼층(120)이 분자층 증착 방법에 의하여 형성되므로, 상기 버퍼층 형성 공정과 절연막 형성 공정을 동일한 증착 장치 내에서 반응 소스만을 교환하여 진행할 수도 있다.
본 실시예에서 상기 버퍼층(120)은 1 ~ 10 nm 두께로 매우 얇게 형성되는 것이 바람직하며, 특히, 1 ~ 2 nm 정도로 형성되는 것이 공정을 신속하게 진행하면서도 충분히 절연막(130)을 지지할 수 있어서 더욱 바람직하다.
그리고 본 실시예에서 상기 버퍼층(120)은, 구체적으로 알루콘(Alucone), 지르콘(Zircone), 진콘(Zincone), 티타니콘(Titanicone) 및 니켈콘(Nikelcone) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
다음으로 상기 절연막(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼층(120)의 외면에 박막 증착 방법에 의하여 형성되며, 전기적 절연 특성을 가지는 구성요소이다. 여기에서 '박막 증착 방법'이라 함은 1 ~ 1000nm 두께의 얇은 절연막을 균일하게 형성할 수 있는 증착 방법으로서, 예를 들어, 원자층 증착 방법(Atomic Layer Deposition), 화학기상증착 방법 및 스퍼터링 방법에 의하여 형성되며, 상기 절연막(130)은 전기적 절연 특성을 가진다.
본 실시예에서 상기 절연막(130)은 원자층 증착 방법에 의하여 1nm ~ 30nm 의 매우 얇은 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 5nm ~ 10nm의 두께로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 이렇게 얇은 두께로 상기 코어부(110)의 전면에 걸쳐서 균일한 두께의 절연막 코팅은 원자층 증착 방법에 의하여 이루어질 수 있다.
그리고 본 실시예에서 상기 절연막(130)은 알루미늄(Al), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 실리콘(Si) 중 어느 하나를 포함하는 산화막인 것이 바람직하다. 따라서 상기 절연막(130)은 Al2O3, ZnO2, TiO2, SiO2 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본원발명에 의하면 패키징이나 사용 과정에서 쇼트 발생 가능성이 전혀 없는 본딩 와이어를 제조할 수 있으며, 특히 본딩 작업시 본딩 특성이 향상되어 반도체 산업에 이용 가능하다.
Claims (10)
- 전도성 금속으로 이루어지는 코어부;상기 코어부의 외면에 박막 증착 방법에 의하여 형성되는 버퍼층;상기 버퍼층 외면에 박막 증착 방법에 의하여 형성되는 절연막;을 포함하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 코어부는,단면 지름이 1㎛ ~ 10000 ㎛인 원형인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 코어부는,구리, 금, 은, 알루미늄 중 어느 하나로 이루어지거나, 구리, 금, 은, 알루미늄 중 어느 하나의 외면에 팔라듐(Pd)이 합금되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 버퍼층은,분자층 증착 방법(Molecular Layer Deposition)으로 금속 전구체와 유기 알코올이 반응하여 형성된 메탈콘(Metalcone)인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제4항에 있어서, 상기 버퍼층은,1 ~ 10 nm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제5항에 있어서, 상기 버퍼층은,알루콘(Alucone), 지르콘(Zircone), 진콘(Zincone), 티타니콘(Titanicone) 및 니켈콘(Nikelcone) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 절연막은,1nm ~ 1000nm 의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 절연막은,알루미늄, 아연, 티타늄, 실리콘 중 어느 하나를 포함하는 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제8항에 있어서, 상기 절연막은,Al2O3, ZnO2, TiO2, SiO2 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 박막 증착 방법은,원자층 증착 방법, 화학기상 증착 방법, 스퍼터링 방법 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 본딩 와이어.
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