KR100708872B1 - packaged integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
개시된 패키지된 집적 회로 소자는, 활성면에 형성된 적어도 하나의 패드와 측면을 따라 비활성면에 연결되는 도전(導電)성 라인을 구비하며, 패드와 비활성면(측면 또는 활성면의 반대쪽면)과의 연결이 재배선 기판을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The disclosed packaged integrated circuit device has at least one pad formed on the active side and a conductive line connected to the inactive side along the side, the pad and the inactive side (side or opposite side of the active side). The connection is characterized in that through the redistribution substrate.
이와 같은 구성의 패키지된 집적 회로 소자는, 반도체 기판 전체를 이용한 조립, 생산성 향상, 이물질 침입 방지 및 패키지의 소형화 구현을 가능하게 하며, 특히 외부로부터 물리적 신호를 받아 동작하는 반도체 제품의 응용에 유리한 효과를 제공할 수 있다.The packaged integrated circuit device having such a configuration enables assembly of the semiconductor substrate as a whole, productivity improvement, foreign material intrusion prevention, and miniaturization of the package. Especially, it is advantageous for the application of semiconductor products that operate by receiving physical signals from the outside. Can be provided.
웨이퍼, 센서, 기판, 솔더, 상호연결(interconnection)Wafers, Sensors, Boards, Solders, Interconnects
Description
도 1은 종래의 비아홀을 이용한 칩 스케일 패키지의 구조를 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a structure of a chip scale package using a conventional via hole.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패키지된 집적 회로 소자를 도시한 도면.2 illustrates a packaged integrated circuit device according to one embodiment of the invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패키지된 집적 회로 소자를 도시한 도면. 3 illustrates a packaged integrated circuit device according to another embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
200... 재배선 기판 214... 댐 돌기200 ... Rewiring
216... 패턴 돌기 218... 제1금속층216
300... 반도체 기판 302... 활성면300
304... 비활성면 312... 수광부304 ... Non-active 312 ... Receiver
314... 패드 316... 보호층314
318... 제2금속층 320... 홀318 ...
322... 도전성 라인 324... 금속배선322 ...
328... 광솔더 레지스터 330... 단자328
342... 에폭시342 ... Epoxy
본 발명은 패키지된 집적 회로 소자에 관한 것으로서, 더 상세하게는 활성면에 형성된 적어도 하나의 패드와 측면을 따라 비활성면에 연결되는 도전(導電)성 라인을 구비하며, 패드와 비활성면(측면 또는 활성면의 반대쪽면)과의 연결이 재배선 기판을 통하여 이루어지는 패키지된 집적 회로 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a packaged integrated circuit device, and more particularly to at least one pad formed on the active surface and a conductive line connected to the inactive surface along the side surface, the pad and the inactive surface (side or And an opposite side of the active surface) to a packaged integrated circuit device made through a redistribution substrate.
일반적으로 집적회로(IC: Integrated Circuit)란 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등과 같은 전자 회로 소자를 반도체 기판 위에 고밀도로 집적하여 패키징(Packaging)한 것을 말하며, 패키징(Packaging)이란 웨이퍼 공정에 의해 만들어진 개개의 칩(Chip)을 실제 전자 부품으로 사용할 수 있도록 전기적으로 연결해주고, 외부의 충격에 보호되도록 밀봉 포장하는 공정을 말한다.In general, an integrated circuit (IC) refers to a package in which electronic circuit elements such as transistors, diodes, resistors, and capacitors are integrated on a semiconductor substrate with high density, and packaging is an individual package made by a wafer process. Refers to a process of electrically connecting chips to be used as real electronic components and sealing packaging to protect them from external impact.
종래에 이러한 패키지된 집적 회로 소자는, 통상 웨이퍼에서 만들어진 칩(Chip)을 칩 지지 패들(paddle)에 부착하고, 칩 내부의 전기적 연결 단자와 패키지의 전기 연결 단자인 리드 프레임(lead frame)을 전기도선으로 연결하며, 패키지 내부 칩 및 전기도선을 보호하기 위하여 플라스틱(plastic) 또는 세라믹(ceramic) 등과 같은 몰딩(molding) 물질로 밀봉된 구조를 가진다.Conventionally, such a packaged integrated circuit device attaches a chip made from a wafer to a chip support paddle, and electrically connects a lead frame which is an electrical connection terminal inside the chip and an electrical connection terminal of the package. It is connected by wires and has a structure sealed by a molding material such as plastic or ceramic to protect the chip and the electric wires in the package.
최근 멀티 미디어 및 정보 통신 산업이 급격히 발전하면서, 고집적 및 고성능 반도체 칩에 대한 지속적인 요구가 증대하고 있고, 이에 따라 연결 단자의 증가, 칩 사이즈(chip size)의 축소 등으로 반도체 칩 제조 보다는 패키지(Package)의 물리적, 전기적 특성에 따른 제약에서 문제가 발생하므로 칩 내부의 전기적 연결 단자와 패키지의 전기 연결 단자인 리드 프레임간의 간격을 좁히는 방법을 통하 여 패키지가 생산되고 있다.Recently, with the rapid development of the multimedia and telecommunications industry, there is an increasing demand for highly integrated and high performance semiconductor chips. Accordingly, the package rather than the semiconductor chip is manufactured due to the increase of connection terminals and reduction of chip size. Due to the problems caused by the physical and electrical characteristics of the package, a package is produced by a method of narrowing the gap between the chip's electrical connection terminal and the lead frame, which is an electrical connection terminal of the package.
또한, 기존의 리드 프레임(lead) 방식과는 다른 볼(ball) 방식의 비지에이(BGA: ball grid array) 패키지 형태가 증가하고 있으며, 패키지의 크기가 장착된 칩의 크기에 가까운 칩 스케일 패키지(CSP: chip scale package)의 형태로 발전되고 있다.In addition, the ball type of ball grid array (BGA) package, which is different from the conventional lead frame method, is increasing, and the chip size package (near the size of the chip where the package size is mounted) It is being developed in the form of a chip scale package (CSP).
또한, 반도체 기판을 관통하는 비아 홀(Via hole)을 이용하여, 반도체 기판의 활성면과 비활성면을 전기적으로 연결하는 기술 개발이 시도되고 있다. In addition, a technology for electrically connecting an active surface and an inactive surface of a semiconductor substrate using a via hole penetrating the semiconductor substrate has been attempted.
이와 같은 반도체 기판을 관통하는 비아 홀을 이용하여 반도체 기판의 활성면과 비활성면을 전기적으로 연결하는 기술은 국내 특허공개 제2001-0001159호에 개시(開示)된 바 있다. The technique of electrically connecting the active surface and the inactive surface of the semiconductor substrate using a via hole penetrating the semiconductor substrate has been disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2001-0001159.
도 1은 종래의 비아 홀을 이용한 칩 스케일 패키지의 구조를 도시한 도면이다.1 illustrates a structure of a chip scale package using a conventional via hole.
도면을 참조하면, 종래의 비아 홀을 이용한 칩 사이즈 패키지는 본딩패드(112)들이 형성된 활성면(114)과 반대편의 비활성면(공보에서는 하면)(116)을 갖는 반도체 칩(110); 활성면(114)과 비활성면(116)을 전기적으로 연결하며, 반도체 칩(110)의 측면들을 따라 형성된 전도성 라인(120); 전도성 라인(120)을 통하여 임의의 본딩패드(112)에 전기적으로 연결되고 비활성면(116)에서 임의의 본딩패드(112)에 대응되는 볼 패드를 형성하는 금속 배선(140); 본딩패드(112)들, 금속 배선(140) 및 전도성 라인(120)을 봉지하는 봉지수단(130); 및 볼 패드 위에 각각 형성되는 솔더 볼(150)들을 포함하는 칩 스케일 패키지에 있어서, 전도성 라인(120)은 반도체 칩(110)들이 구비된 웨이퍼 레벨에서 스크라이빙 라인을 따라 형성된 비아 홀을 이용함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.Referring to the drawings, a chip size package using a conventional via hole includes a
그러나 종래의 비아홀을 이용한 칩 스케일 패키지는 본딩패드와 전도성 라인을 본딩 와이어로 연결하며, 따라서, 금속 배선이 반도체 칩의 활성면에 형성되어 있어, 고집적 반도체 소자의 제작에 한계가 있고, 특히 전하결합소자(CCD: charge coupled device), 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor)와 같은 광학 센서 패키지 등의 제작에 있어서 디자인의 이용도에 제약이 되는 문제점이 있다.However, the chip scale package using the conventional via hole connects the bonding pad and the conductive line with the bonding wire. Therefore, since the metal wiring is formed on the active surface of the semiconductor chip, there is a limitation in the fabrication of the highly integrated semiconductor device. In the manufacture of an optical sensor package, such as a charge coupled device (CCD) and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), there is a problem in that the use of a design is limited.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 반도체 기판의 활성면에 형성된 패드와 비활성면에 연결되는 도전성 라인을, 별개로 만들어진 재배선 기판을 이용하여 전기적으로 연결할 수 있도록 개선된 패키지된 집적 회로 소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has been packaged and improved to electrically connect a pad formed on an active surface of a semiconductor substrate and a conductive line connected to an inactive surface using a redistribution substrate made separately. It is an object of the present invention to provide an integrated circuit device.
또한, 본 발명의 다른 목적은 댐 돌기가 형성된 재배선 기판을 이용하여 반도체 기판의 활성면에 형성된 센서부로 이물질이 침입되는 것을 방지하는 패키지된 집적 회로 소자를 제공하는 데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a packaged integrated circuit device for preventing foreign matter from entering the sensor unit formed on the active surface of the semiconductor substrate by using a redistribution substrate formed with a dam protrusion.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 활성면에 적어도 하나의 패드가 형성되고, 측면을 따라 상기 비활성면에 연결되는 도전(導電)성 라인이 상기 패드에 대응(對應)하여 형성된 반도체 기판; 및 상기 반도체 기판에 결합되어 상기 패드와 상기 도전성 라인을 전기적으로 연결하는 재배선 기판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having at least one pad formed on an active surface, and a conductive line connected to the inactive surface along a side thereof corresponding to the pad; And a redistribution substrate coupled to the semiconductor substrate to electrically connect the pad and the conductive line.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 활성면과 그 반대쪽에 비활성면을 가지며, 상기 활성면에 광학 센서와 적어도 하나의 패드가 형성되고, 측면을 따라 상기 비활성면에 연결되는 도전(導電)성 라인이 상기 패드에 대응(對應)하여 형성된 반도체 기판; 및 상기 반도체 기판에 결합되어 상기 패드와 상기 도전성 라인을 전기적으로 연결하는 재배선 기판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention for achieving the above object, has an inactive surface on the opposite side of the active surface, an optical sensor and at least one pad is formed on the active surface, the conductive ( A semiconductor substrate formed with an electrostatic line corresponding to the pad; And a redistribution substrate coupled to the semiconductor substrate to electrically connect the pad and the conductive line.
여기에서, 상기 도전성 라인은 상기 반도체 기판을 관통하는 홀이나 홀의 일부를 이용하여 형성되고, 상기 홀은 드릴(drill) 또는 식각(etching) 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the conductive line is formed using a hole or a portion of the hole penetrating the semiconductor substrate, the hole is preferably formed by any one of a drill (drill) or etching (etching) method.
또한, 상기 도전성 라인은 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb), 인듐 주석 산화물(ITO: Indium tin Oxide) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 것이 바람직하다.The conductive line may include tungsten (W), titanium (Ti), aluminum (Al), zirconium (Zr), chromium (Cr), copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), and lead (Pb). Indium tin oxide (ITO) and nickel (Ni) is preferably formed to include at least one.
또한, 상기 반도체 기판은 비활성면 쪽에 외부 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)의 전기적 회로에 연결되는 단자(terminal)가 형성되고, 상기 도전성 라인은 상기 단자와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하며, 상기 단자는 금속과 금속을 연결시키는 솔더 볼(solder ball) 또는 상기 단자는 금속과 금속을 연결시키는 솔더 패드(solder pad)인 것이 바람직하다.In addition, the semiconductor substrate may have a terminal connected to an electrical circuit of an external printed circuit board (PCB) on an inactive surface thereof, and the conductive line may be electrically connected to the terminal. The terminal is preferably a solder ball connecting the metal to the metal or the terminal is a solder pad connecting the metal to the metal.
또한, 상기 반도체 기판은 측면에, 패드를 구비하는 외부 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)과 전기적으로 연결되는 단자(terminal)가 형성되고, 상기 도전성 라인은 상기 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 단자는 상기 인쇄회로기판의 패드에 솔더링(soldering)되는 것이 바람직하다.In addition, a side surface of the semiconductor substrate may include a terminal electrically connected to an external printed circuit board (PCB) including a pad, and the conductive line may be electrically connected to the terminal. The terminal is preferably soldered to the pad of the printed circuit board.
또한, 상기 도전성 라인과 상기 단자 사이에 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 티타늄텅스텐(TiW) 중 어느 하나로 이루어진 씨드층(seed layer)에 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au) 재질 순서 또는 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au) 재질 순서, 티타늄텅스텐(TiW), 니켈(Ni) 재질 순서 중 어느 하나의 재질 순서로 패턴 플레이팅(Pattern Plating)되어 형성된 금속 배선이 더 포함되는 것이 바람직하다.Further, titanium (Ti), copper (Cu), and nickel (Ni) are formed on a seed layer made of any one of chromium (Cr), titanium (Ti), and titanium tungsten (TiW) between the conductive line and the terminal. , Gold (Au) material order or chromium (Cr), copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au) material order, titanium tungsten (TiW), nickel (Ni) material order It is preferable to further include a metal wiring formed by plating (Pattern Plating).
또한, 상기 금속배선은 감광제(Photo Resist)가 도포되어 패턴닝 됨에 따라 패턴닝 되거나 레이저 트리밍(laser trimming) 방식으로 패턴닝 된 후, 상기 단자가 마운팅된 상태로 밀봉수단으로 밀봉되는 것이 바람직하다.In addition, the metal wiring may be patterned or patterned by laser trimming as a photoresist is applied and patterned, and then the terminal is sealed with a sealing means in a mounted state.
또한, 상기 반도체 기판과 상기 도전성 라인사이는 열경화성 고분자 화합물(ex:에폭시)로 몰딩(molding)되는 것이 바람직하다.In addition, the semiconductor substrate and the conductive line may be molded with a thermosetting polymer compound (ex: epoxy).
또한, 상기 재배선 기판은 일면에 상기 패드와 상기 도전성 라인에 각각 접촉되는 패턴 돌기가 쌍을 이루며 형성되고, 상기 쌍을 이루는 패턴 돌기는 제1금속층으로 도포되는 것이 바람직하며, 상기 패드는 알루미늄(Al)을 기반으로 한 금속층으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the redistribution substrate may have a pair of pattern protrusions contacting the pad and the conductive line, respectively, on one surface thereof, and the pair of pattern protrusions may be coated with a first metal layer. It is preferred to be formed of a metal layer based on Al).
또한, 상기 제1금속층은 크롬(Cr), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 재질 순서, 티타늄 (Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni) 재질 순서, 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni) 재질 순서 또는 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 재질 순서 중 어느 하나의 재질 순서로 도포되어 형성되고, 각 재질은 50Å 내지 25um 두께로 도포되는 것이 바람직하다.In addition, the first metal layer is chromium (Cr), copper (Cu), titanium (Ti) material order, titanium (Ti), copper (Cu), nickel (Ni) material order, chromium (Cr), copper (Cu) , Nickel (Ni) material order or titanium (Ti), tungsten (W), nickel (Ni) material order is formed by coating any one material, each material is preferably applied to a thickness of 50 ~ 25um.
또한, 상기 제1금속층은 증착방법, 스퍼터링(sputtering)방법, 도금방법, 비전해 도금방법, 스크린 프린팅 방법 및 잉크 프린팅 방법 중 어느 하나의 방법으로 도포되는 것이 바람직하다.In addition, the first metal layer is preferably applied by any one of a deposition method, a sputtering method, a plating method, an electroless plating method, a screen printing method and an ink printing method.
또한, 상기 재배선 기판은 상기 광학센서에 이물질이 침입되는 것을 방지하는 댐(dam) 돌기가 더 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the redistribution substrate may further include a dam protrusion that prevents foreign matter from entering the optical sensor.
또한, 상기 패턴 돌기와 댐 돌기는 고분자 화합물(ex:폴리이미드)이 패턴닝(pattering)되어 형성되는 것을 특징으로 하는 패키지된 집적 회로 소자.The pattern protrusion and the dam protrusion may be formed by patterning a polymer compound (ex: polyimide).
또한, 상기 패턴 돌기가 접촉되는 패드 상부, 전도성 라인 및 상기 댐 돌기가 접촉되는 부분은 제2금속층으로 도포되고, 상기 제2금속층은 금(Au), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 및 구리(Cu) 중 어느 하나가 100Å 내지 5um 두께로 도포되어 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the upper portion of the pad, the conductive line and the portion where the dam protrusion contacts the pattern protrusion may be coated with a second metal layer, and the second metal layer may be gold (Au), nickel (Ni), aluminum (Al), and copper. It is preferable that any one of (Cu) is formed by apply | coating to 100 micrometers-5um thickness.
또한, 상기 재배선 기판은 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide) 재질을 포함하여 구성되는 글래스(Glass) 기판인 것이 바람직하다.In addition, the redistribution substrate may be a glass substrate including an indium tin oxide (ITO) material.
마지막으로, 상기 반도체 기판과 재배선 기판 사이는 이방성 도전 에폭시(epoxy) 및 나노 인터커넥션 페이스트(nano interconnect paste) 물질 중 어느 하나로 도포되는 것이 바람직하다.Finally, it is preferable that the semiconductor substrate and the redistribution substrate be coated with one of an anisotropic conductive epoxy and a nano interconnect paste material.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패키지된 집적 회로 소자를 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 패키지된 집적 회로 소자는 반도체 기판(300)과 재배선 기판(200)을 포함하여 구성될 수 있다.2 illustrates a packaged integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, a packaged integrated circuit device according to an embodiment of the present invention may include a
상기 반도체 기판(300)은 단결정 실리콘으로 만들어진 두께 50내지 150um의 얇은 기판으로 활성면과 비활성면(측면 또는 활성면의 반대쪽면)을 구비하는 기판일 수 있다. 반도체 기판(300)의 활성면(302)에는 전기적 연결 단자로 동작하는 다수의 패드(314)가 형성되고, 측면을 따라 비활성면(304)에 연결되는 도전(導電)성 라인(322)이 패드(314)에 대응(對應)하여 다수 개 형성되는 것이 바람직하다. The
상기 패드(314)는 알루미늄(Al)을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 패드(314)는 알루미늄(Al) 재질만으로 형성될 수 있으며, 알루미늄(Al)과 구리(Cu)의 합금재질로 형성될 수 도 있다.The
상기 도전성 라인(322)은 반도체 기판(300)의 비활성면(측면 또는 활성면의 반대쪽면)(304) 쪽에 형성될 수 있는 외부 인출 단자(330), 즉 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 등 외부의 전기적 회로에 연결되는 단자(terminal)와 전기적으로 연결된다. 상기 단자(330)는 금속과 금속을 연결시키는 솔더 볼(solder ball), 솔더패드(solder pad) 또는 컨택트 패드(contact pad)일 수 있다.The
도전성 라인(322)은 금속 또는 전도성이 높은 비금속 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도전성 라인(322)은 텅스텐(W), Ti(티타늄), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr) 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb) 및 인듐 주석 산화 물(ITO: Indium tin Oxide) 재질의 금속을 포함하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 크롬, 구리, 니켈 순으로 도금되어 형성될 수 있다. The
도전성 라인(322)은 솔더링(soldering) 기술의 정밀도에 따라, 반도체 기판(300)을 관통하는 비아 홀(via hole)(320) 또는 비아 홀(320)의 일부를 이용하여 인쇄회로기판(PCB)과 솔더링(soldering) 가능하도록 형성될 수 있다.The
이때, 홀(320)은 레이저 드릴(laser drill) 또는 기계적 드릴(mechanical drill) 등 드릴방법과 플라즈마(plasma)를 이용한 건식 식각(dry etching) 또는 반응 이온 식각(reactive ion etching) 등 식각방법을 통하여 형성될 수 있다.In this case, the
식각방법을 이용하여 홀(320)을 형성하는 경우에는 반도체 기판(300)과 도전성 라인(322)사이는 교차 결합 가능한(cross-linkable) 열경화성 고분자 화합물(342), 예를 들면, 에폭시(epoxy)등 으로 몰딩(molding)되는 것이 바람직하며, 이는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패키지된 집적 회로 소자로서, 도 3에 도시된 구조를 가진다. 도면을 참조하면, 에폭시(342)로 몰딩되는 것 외에는 도 2에서 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 패키지된 집적 회로 소자의 구조와 동일한 구조를 가진다.When the
도전성 라인(322)과 단자(330) 사이의 연결은 일반적으로 실리콘(silicon) 및 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W)등과 같이 접착력이 강한 금속으로 이루어 질 수 있으며, 필요에 따라서 기타 금속의 컴퍼지트(composite) 구성의 금속층(metal layer) 구조로 구현될 수도 있다. 예를 들면, 주석(Sn) 확산 방지막(Tin diffusion barrier)으로 니켈(Ni), 솔더 웨팅(solder wetting)을 위해 금(Au)층이 사용될 수 있다.The connection between the
도전성 라인(322)과 단자(330) 사이의 연결이 컴퍼지트 금속층으로 이루어지는 경우, 컴퍼지트 금속층은, 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 또는 티타늄텅스텐(TiW)으로 이루어진 접착층(adhesion layer) 또는 씨드층(seed layer)이 형성되고, 형성된 씨드층에 도전성과 열전도성이 우수한 금속 재질로 패턴 플레이팅(Pattern Plating)되어 형성된 금속 배선(324)일 수 있다. When the connection between the
상기 금속배선(324)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au) 재질 순서 또는 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au) 재질 순서, 티타늄텅스텐(TiW), 니켈(Ni) 재질 순서 등으로 패턴 플레이팅(Pattern Plating)되어 형성될 수 있다.The
상기 금속배선(324) 형성시 감광제(Photo Resist)를 사용할 경우, 감광제는 단자(330)가 마운팅 된 후 밀봉수단으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 금속배선(324)은 감광제가 도포되고, 포토 레지스터(photo resister), 마스크(mask) 또는 레이저(laser) 등에 의해 패턴닝되는 감광제와 함께 패턴닝 된 후, 솔더볼과 같은 단자(330)가 마운팅된 상태로 광솔더레지스터(PSR: photo solder resister)(328)와 같은 밀봉수단으로 밀봉되는 것이 바람직하다. 금속배선(324)은 레이저 트리밍(laser trimming) 방식으로 패턴닝될 수도 있다.When the photoresist is used when the
상기 재배선 기판(200)은 반도체 기판(300)에 형성된 패드(314)와 도전성 라인(322)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행하는 것으로서 본 발명의 사상에 있어서 가장 특징적인 구성요소이다.The
다시 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 패키지된 집적 회로 소자는, 종 래 기술과는 달리 반도체 기판(300)의 활성면(302)에 형성된 패드(314)와 도전성 라인(322)(이는 반도체 기판의 비활성면 쪽에 마운팅되는 단자와 연결됨)의 전기적 연결이 반도체 기판(300)의 활성면(302)에 형성되는 배선 또는 와이어 본딩에 의해 이루어지는 것이 아니라, 반도체 기판(300)과는 별개의 재배선 기판(200)을 이용하여 이루어짐에 특징이 있는 것이다.In other words, the packaged integrated circuit device according to the embodiment of the present invention, unlike the prior art, the
상기 재배선 기판(200)은 광 투과율이 좋은 무기 재료, 예를 들면, 글래스(glass), 석영(quartz) 재질의 기판일 수 있으며, 인듐 주석 산화물(ITO: Indium tin Oxide)을 포함하는 기판인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것이 아니며, 상기 반도체 기판(300)에 형성된 패드(314)와 도전성 라인(322)을 전기적으로 연결하는 기능을 수행할 수 있는 한, 다른 재질 예를 들면, 세라믹 또는 반도체 등 다른 어떤 재질의 기판일 수 있다. The
재배선 기판(200)은 본 발명의 일실시예에 따라서 반도체 기판(300)의 패드(314)와 도전성 라인(322)을 전기적으로 연결하기 위하여, 일면에 패드(314)와 도전성 라인(322)에 각각 접촉되는 패턴 돌기(216)가 형성되고, 패턴 돌기(216)는 제1금속층(218)으로 도포되는 구조를 가지며, 반도체 기판(300)에 얼라인(align)된 상태로 결합되는 것이 바람직하다. The
즉 쌍을 이루는 패턴 돌기(216)에 도포된 제1금속층(218)을 통하여 패드(314)와 도전성 라인(322)은 전기적으로 서로 연결되게 되는 것이다. That is, the
상기 제1금속층(218)은 크롬(Cr), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 재질 순서, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni) 재질 순서, 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni) 재질 순서 또 는 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 금(Au) 재질 순서 등의 재질 순서로 도포되어 형성될 수 있다.The
각 금속 재질은 필요에 따라서 50Å 내지 20 um 두께로 도포될 수 있으며, 바람직하게는 나열된 순서에 따라서, 첫 번째 금속 재질은 100Å 내지 2um 두께로 도포되고, 두 번째 금속 재질은 100Å 내지 5 um 두께로 도포되며, 세 번째 금속 재질은 100Å 내지 20um 두께로 도포될 수 있다.Each metal material can be applied to a thickness of 50 kPa to 20 um as needed, preferably in the order listed, the first metal material is applied to a thickness of 100 kPa to 2 um and the second metal material is 100 kPa to 5 um thick. The third metal material may be applied to a thickness of 100 μm to 20 μm.
제1금속층(218)의 도포방법은 증착방법, 스퍼터링(sputtering)방법, 도금방법, 비전해 도금방법, 스크린 프린팅 방법 또는 잉크 프린팅 방법일 수 있다.The coating method of the
본 발명의 일실시예에 따른 패키지된 집적 회로 소자는 이미지 어레이(image array)와 마이크로 렌즈(micro lens)로 구성되는 수광부(312) 등을 포함하는 광학 센서 패키지일 수 있다. The packaged integrated circuit device according to the exemplary embodiment of the present invention may be an optical sensor package including a
이때, 상기 수광부(312)는 반도체 기판(300)의 활성면(302)에 형성되고, 재배선 기판(200)에는 수광부(312)에 이물질이 침입되는 것을 방지하는 댐(dam) 돌기(214)가 더 형성될 수 있다.In this case, the
상기 패턴 돌기(216)와 댐 돌기(214)는 폴리이미드(Polyimid)와 같은 유기 고분자 화합물이 패턴닝(pattering)되어 형성될 수 있다.The
한편, 반도체 기판(300)의 활성면(302)은 산화실리콘(SiOx)또는 질화실리콘(SiNx)으로 구성되는 보호(Passivation)막(316)이 도포되며, 이때, 보호막(316)은 수광부(312), 패드(314) 및 도전성 라인(322)이 노출되어 정상적으로 동작할 수 있 도록 도포되는 것이 바람직하다.On the other hand, the
상기 반도체 기판(300)과 상기 재배선 기판(200)이 얼라인되어 결합된 상태에서, 패턴 돌기(216)가 접촉되는 패드(314) 상부와 전도성 라인(322) 및 댐 돌기(214)가 접촉되는 보호막(316) 부분은 제2금속층(318)으로 도포될 수 있다. In a state where the
상기 제2금속층(318)은 제1금속층(218)과 같은 재질 또는 기타 다른 금속이 조합(combination)된 재질의 금속층일 수 있으며, 바람직하게는 금(Au), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)가 1 내지 3um 두께로 도포되어 형성될 수 있다. The
더 바람직하게는 상기 금(Au), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)가 도포되어 형성된 금속층에 금(Au)과 같이 산화 저항력이 강하거나 주석(Sn)과 같이 전도성 산화막을 형성하는 금속이 100Å 내지 5um 두께로 더 도포되는 것이 바람직하다. More preferably, the metal layer formed by coating the gold (Au), nickel (Ni), aluminum (Al), or copper (Cu) has a strong oxidation resistance such as gold (Au) or a conductive oxide film such as tin (Sn). It is preferable that the metal to be formed is further applied to a thickness of 100 kPa to 5 um.
상술한 바와 같이 본 발명의 패키지된 집적 회로 소자는 다음과 같은 효과를 제공한다. As described above, the packaged integrated circuit device of the present invention provides the following effects.
첫째, 반도체 기판의 활성면에 형성된 패드와 비활성면에 연결되는 도전성 라인을 재배선 기판을 이용하여 전기적으로 연결함으로써, 집적 회로 소자의 설계시 디자인의 이용도(availability) 및 생산성 향상, 패키지의 소형화 구현을 가능하게 하며, 특히 외부로부터 물리적 신호를 받아 동작하는 반도체 제품의 응용에 유리한 효과를 제공한다.First, by electrically connecting the pads formed on the active surface of the semiconductor substrate and the conductive lines connected to the non-active surface using a redistribution substrate, the design availability and productivity of the integrated circuit device is improved, and the package is miniaturized. It can be implemented, and in particular, it provides an advantageous effect for the application of semiconductor products that operate by receiving a physical signal from the outside.
둘째, 댐 돌기가 형성된 재배선 기판을 이용하여 반도체 기판의 활성면에 형 성된 센서부로 이물질이 침입되는 것을 방지함으로써, 전하결합소자(CCD: charge coupled device)와 같은 센서 패키지 등의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.Second, by preventing the intrusion of foreign matter into the sensor unit formed on the active surface of the semiconductor substrate by using the redistribution substrate formed with the dam protrusion, to improve the performance and reliability of the sensor package, such as a charge coupled device (CCD) It provides an effect that can be improved.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the invention is not limited to that described above and illustrated in the drawings and that many more modifications and variations are possible within the scope of the following claims.
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