特表 2024-504804 酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤを含む半導体パッケージ、それを含む電子システム、及びそれを含むバッテリーモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-01

(54)【発明の名称】酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤを含む半導体パッケージ、それを含む電子システム、及びそれを含むバッテリーモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20240125BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 301F

H01L23/12 501W

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023546103

(86)(22)【出願日】2022-01-07

(85)【翻訳文提出日】2023-07-27

(86)【国際出願番号】 KR2022000317

(87)【国際公開番号】W WO2022164073

(87)【国際公開日】2022-08-04

(31)【優先権主張番号】10-2021-0014291

(32)【優先日】2021-02-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523286381

【氏名又は名称】パク、ソ チェ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】パク、ソ チェ

【テーマコード（参考）】

5F044

【Ｆターム（参考）】

5F044AA01

5F044AA02

5F044FF01

(57)【要約】

本発明は、酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤを含む半導体パッケージ、それを含む電子システム、及びそれを含むバッテリーモジュールを提供する。本発明の一実施例によれば、前記半導体パッケージは、基板と；前記基板上に搭載された半導体チップと；前記基板と前記半導体チップを電気的に接続し、内部に位置する金属コア部、及び前記金属コア部を被覆する酸化物絶縁被覆部を含むボンディングワイヤと；前記基板と前記ボンディングワイヤとが接続された第１部分に位置し、前記ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第１破片と；を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に搭載された半導体チップと、
前記基板と前記半導体チップを電気的に接続し、内部に位置する金属コア部、及び前記金属コア部を被覆する酸化物絶縁被覆部を含むボンディングワイヤと、
前記基板と前記ボンディングワイヤとが接続された第１部分に位置し、前記ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第１破片とを含み、
前記第１破片は、前記ボンディングワイヤがボンディングされる過程で、前記ボンディングワイヤの加熱によって前記金属コア部が加熱されて形成された液状金属による圧力によって破壊された前記酸化物絶縁被覆部の破片で構成され、
前記ボンディングワイヤは、前記酸化物絶縁被覆部が前記金属コア部の長手方向に沿って端部まで被覆された状態で、前記ボンディングワイヤの端部が加熱されて前記液状金属及び前記第１破片を含むボンディング部分が形成された状態で、前記第１部分で前記基板に接続される、半導体パッケージ。

【請求項2】

前記酸化物絶縁被覆部は、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つのような金属酸化物を含み、前記金属酸化物は、前記金属コア部上に原子層蒸着法（ＡＬＤ）を用いて形成される、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項3】

前記基板と前記ボンディングワイヤとが接続された前記第１部分内に形成された金属間化合物層をさらに含み、
前記第１破片の少なくとも一部は前記金属間化合物層内に位置する、請求項２に記載の半導体パッケージ。

【請求項4】

前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとが接続された第２部分に位置し、前記ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第２破片を含む、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項5】

前記第２破片は、前記ボンディングワイヤがボンディングされる過程で破壊された前記酸化物絶縁被覆部の破片で構成された、請求項３に記載の半導体パッケージ。

【請求項6】

前記金属コア部は、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、及びこれらの合金を含む、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項7】

前記酸化物絶縁被覆部は、１０ｎｍ～２０ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項8】

前記金属コア部は、一つの導線で構成されるか、複数の同軸導線を含んで構成されるか、または複数の導線が撚り合わせられて構成された、請求項１に記載の半導体パッケージ。

【請求項9】

基板と、
前記基板上に搭載された第１半導体チップ及び第２半導体チップと、
前記第１半導体チップと前記第２半導体チップを電気的に接続し、内部に位置する金属コア部、及び前記金属コア部を被覆する酸化物絶縁被覆部を含む第１ボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップと前記第１ボンディングワイヤとが接続された部分に位置し、前記第１ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第３破片とを含み、
前記第３破片は、前記第１ボンディングワイヤがボンディングされる過程で、前記第１ボンディングワイヤの加熱によって前記金属コア部が加熱されて形成された液状金属による圧力によって破壊された前記酸化物絶縁被覆部の破片で構成され、
前記第１ボンディングワイヤは、前記酸化物絶縁被覆部が前記金属コア部の長手方向に沿って端部まで被覆された状態で、前記第１ボンディングワイヤの端部が加熱されて前記液状金属及び前記第３破片を含むボンディング部分が形成された状態で前記第１半導体チップに接続される、半導体パッケージ。

【請求項10】

前記酸化物絶縁被覆部は、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つのような金属酸化物を含み、前記金属酸化物は、前記金属コア部上に原子層蒸着法（ＡＬＤ）を用いて形成される、請求項９に記載の半導体パッケージ。

【請求項11】

前記第１半導体チップと前記ボンディングワイヤとが接続された部分内に形成された金属間化合物層をさらに含み、
前記第３破片の少なくとも一部は前記金属間化合物層内に位置する、請求項１０に記載の半導体パッケージ。

【請求項12】

前記第２半導体チップと前記第１ボンディングワイヤとが接続された部分に位置し、前記第１ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第４破片と、
前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップのいずれか１つと前記基板を電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記基板と前記第２ボンディングワイヤとが接続された部分に位置し、前記第２ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第５破片とをさらに含む、請求項９に記載の半導体パッケージ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の技術的思想は、半導体パッケージに関し、より詳細には、酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤを含む半導体パッケージ、それを含む電子システム、及びそれを含むバッテリーモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体パッケージにおいて、配線基板、例えば、印刷回路基板やリードフレームのボンディングパッドと、半導体チップのチップパッドとは、金属で構成されたボンディングワイヤでボンディングして電気的に接続する。このような工程をワイヤボンディング工程と呼ぶ。ワイヤボンディング工程において、半導体チップのチップパッドが微細化され、多層の半導体チップを積層する積層パッケージが適用されることによって、金属ワイヤが互いにくっつくショート現象が発生する。そのため、このようなショート現象を防止するためのボンディングワイヤが求められている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の技術的思想が達成しようとする技術的課題は、酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤを含む半導体パッケージ、それを含む電子システム、及びそれを含むバッテリーモジュールを提供することである。

【0004】

しかし、このような課題は例示的なもので、本発明の技術的思想がこれに限定されるものではない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤを含む半導体パッケージ、それを含む電子システム、及びそれを含むバッテリーモジュールを提供する。

【0006】

本発明の一実施例によれば、前記半導体パッケージは、基板と；前記基板上に搭載された半導体チップと；前記基板と前記半導体チップを電気的に接続し、内部に位置する金属コア部、及び前記金属コア部を被覆する酸化物絶縁被覆部を含むボンディングワイヤと；前記基板と前記ボンディングワイヤとが接続された第１部分に位置し、前記ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第１破片と；を含むことができる。

【0007】

本発明の一実施例によれば、前記第１破片は、前記ボンディングワイヤがボンディングされる過程で破壊された前記酸化物絶縁被覆部の破片で構成され得る。

【0008】

本発明の一実施例によれば、前記基板と前記ボンディングワイヤとが接続された前記第１部分内に形成された金属間化合物層をさらに含み、前記第１破片の少なくとも一部は前記金属間化合物層内に位置することができる。

【0009】

本発明の一実施例によれば、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとが接続された第２部分に位置し、前記ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第２破片を含むことができる。

【0010】

本発明の一実施例によれば、前記第２破片は、前記ボンディングワイヤがボンディングされる過程で破壊された前記酸化物絶縁被覆部の破片で構成され得る。

【0011】

本発明の一実施例によれば、前記酸化物絶縁被覆部は、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つを含むことができ、前記金属コア部は、金、銀、銅、アルミニウム、錫、パラジウム、及びこれらの合金を含むことができる。

【0012】

本発明の一実施例によれば、前記酸化物絶縁被覆部は、２ｎｍ～５０ｎｍの範囲の厚さを有することができる。

【0013】

本発明の一実施例によれば、前記金属コア部は、一つの導線で構成されるか、複数の同軸導線を含んで構成されるか、または複数の導線が撚り合わせられて構成されてもよい。

【0014】

本発明の一実施例によれば、前記半導体パッケージは、基板と；前記基板上に搭載された第１及び第２半導体チップと；前記第１半導体チップと前記第２半導体チップを電気的に接続し、内部に位置する金属コア部、及び前記金属コア部を被覆する酸化物絶縁被覆部を含む第１ボンディングワイヤと；前記第１半導体チップと前記第１ボンディングワイヤとが接続された部分に位置し、前記第１ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第３破片と；を含むことができる。

【0015】

本発明の一実施例によれば、前記第２半導体チップと前記第１ボンディングワイヤとが接続された部分に位置し、前記第１ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第４破片と；前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップのいずれか１つと前記基板を電気的に接続する第２ボンディングワイヤと；前記基板と前記第２ボンディングワイヤとが接続された部分に位置し、前記第２ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第５破片と；をさらに含むことができる。

【0016】

本発明の一実施例によれば、第１バッテリーと；前記第１バッテリーと電気的に接続された第２バッテリーと；前記第１バッテリーと前記第２バッテリーを電気的に接続し、内部に位置する金属コア部、及び前記金属コア部を被覆する酸化物絶縁被覆部を含むボンディングワイヤと；前記第１バッテリー又は前記第２バッテリーと前記ボンディングワイヤとが接続された部分に位置し、前記ボンディングワイヤの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる破片と；を含むことができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の技術的思想による場合、半導体パッケージは、基板と半導体チップとの間、または半導体チップと半導体チップとの間を、酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤを用いて電気的に接続することによって、ボンディングワイヤ間のショートを防止することができ、高い密度でボンディングワイヤを集積することができ、また、チップとチップとの間の長さが長いボンディングワイヤを使用することができる。また、前記ボンディングワイヤが酸化物絶縁被覆されることによって、ショートを防止できるので、前記ボンディングワイヤの直径を減少させることができる。前記ボンディングワイヤの酸化物絶縁被覆部を、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つで構成する場合には、絶縁性に優れ、誘電強度に優れ、金属コア部を構成する物質と金属間化合物を形成しないので安定性が高く、ボンディングワイヤの結合性に優れ、また、保護性に優れる。

【0018】

前記ボンディングワイヤの酸化物絶縁被覆部から形成された第１破片又は第２破片が、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つのような金属酸化物で構成されることによって、基板又は半導体チップの接着表面の粗さを増加させ、ボンディングワイヤとの接着力を向上させることができる。特に、金属間化合物による結合に比べて、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つと金属との結合力がさらに大きいため、ステッチボンディングの場合には接着力がさらに増加することができる。

【0019】

上述した本発明の効果は例示的に記載されたもので、このような効果によって本発明の範囲が限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施例に係るボンディングワイヤを示す概略図である。

【図2】本発明の一実施例に係るボンディングワイヤの金属コア部を示す概略図である。

【図3】本発明の一実施例に係る半導体パッケージを示す断面図である。

【図4】本発明の一実施例に係る半導体パッケージにおけるボンディングワイヤの接続状態を示す断面図である。

【図5】本発明の一実施例に係る半導体パッケージにおけるボンディングワイヤの接続状態を示す断面図である。

【図6】本発明の一実施例に係る半導体パッケージにおけるボンディングワイヤの接続状態を示す断面図である。

【図7】本発明の一実施例に係る半導体パッケージにおけるボンディングワイヤのボンディング工程を示す概略図である。

【図8】本発明の一実施例に係る半導体パッケージを示す断面図である。

【図9】本発明の一実施例に係る半導体パッケージにおけるボンディングワイヤの接続状態を示す断面図である。

【図10】本発明の一実施例に係る電子システムのブロックダイアグラムである。

【図11】本発明の一実施例に係るバッテリーモジュールを示す概略図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0021】

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。本発明の実施例は、当該技術分野における通常の知識を有する者に本発明の技術的思想をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施例は様々な他の形態に変形可能であり、本発明の技術的思想の範囲が下記の実施例に限定されるものではない。むしろ、これらの実施例は、本開示をさらに充実かつ完全にし、当業者に本発明の技術的思想を完全に伝達するために提供されるものである。本明細書全体において、同一の符号は同一の要素を意味する。さらに、図面での様々な要素と領域は概略的に示されたものである。したがって、本発明の技術的思想は、添付の図面に示された相対的な大きさや間隔によって制限されない。

【0022】

従来のボンディングワイヤは、金、銀、銅またはアルミニウムなどのような金属のみを用いて形成するか、又は、目的に応じて、銀コアに金を被覆したり、金コアにアルミニウムを被覆したり、金コアに銅を被覆したり、銅にパラジウムを被覆したり、銅にアルミニウムを被覆したりして形成した。しかし、チップが微細化されるにつれ、ボンディングワイヤの直径が減少し、また、ボンディングワイヤ間の間隔が減少するため、上述したボンディングワイヤを使用する場合には、互いに接触してショート現象が発生するようになる。そのため、ボンディングワイヤの表面に絶縁層を形成することに関する関心が増大している。

【0023】

本発明の技術的思想によれば、酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤ、及びそれを含む半導体パッケージを提供する。

【0024】

図１は、本発明の一実施例に係るボンディングワイヤ１３０を示す概略図である。

【0025】

図１を参照すると、ボンディングワイヤ１３０は、内部に位置する金属コア部１３２と、金属コア部１３２を被覆する酸化物絶縁被覆部１３４とを含む。

【0026】

金属コア部１３２は、例えば、０．１ｍｍ～５．０ｍｍの範囲の直径を有してもよく、例えば、０．１ｍｍ～１．０ｍｍの範囲の直径を有してもよい。金属コア部１３２は、金属を含むことができ、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、及びこれらの合金を含むことができる。金属コア部１３２は、様々な断面形状を有することができ、例えば、真円形、楕円形、半円形、三角形、四角形などの断面形状を有することができる。

【0027】

酸化物絶縁被覆部１３４は、金属コア部１３２を外部と絶縁する機能を行うことができ、また、金属コア部１３２を保護するパッシベーション機能を行うことができる。酸化物絶縁被覆部１３４は、金属コア部１３２を完全に被覆することができる。酸化物絶縁被覆部１３４は、例えば、２ｎｍ～１００ｎｍの範囲の厚さを有してもよく、例えば、２ｎｍ～５０ｎｍの範囲の厚さを有してもよい。酸化物絶縁被覆部１３４の厚さは、印加される電圧が増加するほど厚くなることが好ましい。

【0028】

酸化物絶縁被覆部１３４は、絶縁物を含むことができ、例えば酸化物を含むことができ、例えば、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸化物（ＴｉＯ２）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）、及びハフニウム酸化物（ＨｆＯ２）のうちの少なくともいずれか１つを含むことができる。特に、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つで酸化物絶縁被覆部１３４を形成する場合には、絶縁性に優れ、誘電強度に優れ、金属コア部１３２を構成する物質と金属間化合物を形成しないので、安定性が高く、ボンディングワイヤの結合性に優れ、また、保護性に優れる。酸化物絶縁被覆部１３４は、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、または原子層蒸着法（ＡＬＤ）などを用いて形成することができる。

【0029】

図２は、本発明の一実施例に係るボンディングワイヤ１３０の金属コア部１３２を示す概略図である。

【0030】

図２を参照すると、金属コア部１３２は、一つの導線で構成された金属コア部１３２ａ、複数の同軸導線を含んで構成された金属コア部１３２ｂ、または複数の導線が撚り合わせられて構成された金属コア部１３２ｃなどを含むことができる。

【0031】

図３は、本発明の一実施例に係る半導体パッケージ１００を示す断面図である。

【0032】

図４乃至図６は、本発明の一実施例に係る半導体パッケージ１００におけるボンディングワイヤの接続状態を示す断面図である。

【0033】

図３乃至図６を参照すると、半導体パッケージ１００は、基板１１０、半導体チップ１２０、ボンディングワイヤ１３０、及び第１破片１４０を含む。

【0034】

半導体パッケージ１００は、ボンディングワイヤを用いる様々な半導体パッケージを含むことができ、例えば、ＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ－Ｉｎ－Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＪ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｊ－Ｂａｎｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＰＬＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）、ＪＬＣＣ（Ｊ Ｌｅａｄｅｄ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）、ＭＳＰ（Ｍｉｎｉ Ｓｑｕａｒｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＣＣ（Ｌｅａｄｌｅｓｓ Ｃｈｉｐ Ｃａｒｒｉｅｒ）、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎ－Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＩＬＰ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎ－Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＺＩＰ（Ｚｉｇｚａｇ Ｉｎ－Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、Ｓ－ＤＩＰ（Ｓｈｒｉｎｋ Ｄｕａｌ Ｉｎ－Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＫ－ＤＩＰ（Ｓｋｉｎｎｙ Ｄｕａｌ Ｉｎ－Ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＰＧＡ（Ｐｉｎ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＢＧＡ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＰＧＡ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｉｎ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＣＣ（Ｌｅａｄｌｅｓｓ Ｃｈｉｐ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、またはＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）などを含むことができる。

【0035】

基板１１０は、様々な基板を含むことができ、例えば、印刷回路基板、リードフレーム、フレキシブル印刷回路基板、ＬＥＤ ＭＣＰＣＢ（ｍｅｔａｌ－ｃｏｒｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）、またはバッテリーモジュール電極などを含むことができる。

【0036】

半導体チップ１２０は、基板１１０上に搭載され得る。半導体チップ１２０の基板１１０上への搭載は、様々な方式で行われ得る。半導体チップ１２０は、様々な半導体チップを含むことができる。半導体チップ１２０は、例えば、メモリ半導体チップであってもよい。前記メモリ半導体チップは、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又はＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性メモリ半導体チップであるか、あるいはＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ－ｃｈａｎｇｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＲＡＭ（ＲｅｓｉｓｔｉｖｅＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような非揮発性メモリ半導体チップであってもよい。また、半導体チップ１２０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ、ＭＰＵ）、アプリケーションプロセッサ（ＡＰ）、グラフィック処理半導体チップ（ＧＰＵ）、イメージセンサ半導体チップなどのようなロジック半導体チップであってもよい。

【0037】

ボンディングワイヤ１３０は、基板１１０と半導体チップ１２０を電気的に接続することができる。ボンディングワイヤ１３０は、内部に位置する金属コア部１３２と、金属コア部１３２を被覆する酸化物絶縁被覆部１３４とを含むことができる。

【0038】

図４を参照すると、基板１１０とボンディングワイヤ１３０が第１部分１４２で接続されている。第１部分１４２には第１破片１４０が位置し、第１破片１４０は、ボンディングワイヤ１３０の酸化物絶縁被覆部１３４と同じ物質からなることができる。第１破片１４０は、ボンディングワイヤ１３０がボンディングされる過程で破壊された酸化物絶縁被覆部１３４の破片で構成され得る。

【0039】

図５を参照すると、基板１１０とボンディングワイヤ１３０が第１部分１４２で接続されている。基板１１０とボンディングワイヤ１３０とが接続された第１部分１４２内に形成された金属間化合物層１４４をさらに含むことができる。また、第１破片１４０の少なくとも一部は、金属間化合物層１４４内に位置することができる。または、第１破片１４０の少なくとも一部は、ボンディングワイヤ１３０と金属間化合物層１４４との界面に位置するか、または基板１１０と金属間化合物層１４４との界面に位置することができる。金属間化合物層１４４は、基板１１０のパッドを構成する物質と、前記パッドに接触するボンディングワイヤ１３０を構成する物質とが合金化結合して形成され得る。

【0040】

図６を参照すると、半導体チップ１２０とボンディングワイヤ１３０が第２部分１５２で接続されている。第２部分１５２には第２破片１５０が位置し、第２破片１５０は、ボンディングワイヤ１３０の酸化物絶縁被覆部１３４と同じ物質からなることができる。第２破片１５０は、ボンディングワイヤ１３０がボンディングされる過程で破壊された酸化物絶縁被覆部１３４の破片で構成され得る。また、図示していないが、第２部分１５２には、上述した金属間化合物層１４４のような金属間化合物層が形成され得、第２破片１５０の少なくとも一部は前記金属間化合物層内に位置することができる。

【0041】

このような第１破片１４０又は第２破片１５０が、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つのような金属酸化物で構成されることによって、基板１１０又は半導体チップ１２０の表面の粗さを増加させ、ボンディングワイヤ１３０との接着力を向上させることができる。また、金属間酸化物による結合力に比べて、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びハフニウム酸化物のうちの少なくともいずれか１つのような金属酸化物と金属との結合力がさらに大きいので、接着力が増加することができる。

【0042】

図７は、本発明の一実施例に係る半導体パッケージにおけるボンディングワイヤのボンディング過程を示す概略図である。

【0043】

図７を参照すると、まず、金属コア部１３２と酸化物絶縁被覆部１３４で構成されたボンディングワイヤ１３０を提供する。次いで、ボンディングワイヤ１３０の一端部を加熱すると、加熱によって金属コア部１３２が加熱されて液状金属１３６を形成し、これによって、酸化物絶縁被覆部１３４は外側方向に圧力を受けるようになる。このような加熱は、電気的スパーク又はレーザーを用いて行われてもよい。これによって、前記圧力によって絶縁被覆部１３４が破壊される。次いで、破壊された絶縁被覆部１３４の破片１４０，１５０が液状金属１３６に混合されるようになる。これによって、破片１４０，１５０が、基板１１０の第１部分１４２又は半導体チップ１２０の第２部分１５２に残存するようになる。

【0044】

前記ボンディングワイヤは、半導体チップと半導体チップを接続する場合に適用され得、以下に説明する。

【0045】

図８は、本発明の一実施例に係る半導体パッケージ１００ａを示す断面図である。

【0046】

図９は、本発明の一実施例に係る半導体パッケージ１００ａにおけるボンディングワイヤの接続状態を示す断面図である。

【0047】

図８において、点線で表示された領域は、半導体チップとボンディングワイヤとが接続された領域、または基板とボンディングワイヤとが接続された領域を示す。

【0048】

図８及び図９を参照すると、半導体パッケージ１００ａは、基板１１０と；基板１１０上に搭載された第１及び第２半導体チップ１２０ａ，１２０ｂと；第１半導体チップ１２０ａと第２半導体チップ１２０ｂを電気的に接続し、内部に位置する金属コア部、及び前記金属コア部を被覆する酸化物絶縁被覆部を含む第１ボンディングワイヤ１３０ａと；第１半導体チップ１２０ａと第１ボンディングワイヤ１３０ａとが接続された第３部分１６２に位置し、第１ボンディングワイヤ１３０ａの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第３破片１６０と；を含むことができる。

【0049】

また、第２半導体チップ１２０ｂと第１ボンディングワイヤ１３０ａとが接続された第４部分１７２に位置し、第１ボンディングワイヤ１３０ａの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第４破片１７０を含むことができる。

【0050】

また、第１半導体チップ１２０ａ及び第２半導体チップ１２０ｂのいずれか１つと前記基板１１０を電気的に接続する第２ボンディングワイヤ１３０ｂ，１３０ｃと；基板１１０と第２ボンディングワイヤ１３０ｂ，１３０ｃとが接続された部分に位置し、第２ボンディングワイヤ１３０ｂ，１３０ｃの前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる第５破片と；をさらに含むことができる。前記第５破片は、上述した第１破片１４０又は第２破片１５０と同一であってもよい。

【0051】

また、図示していないが、第３部分１６２及び第４部分１７２には、上述した金属間化合物層１４４のような金属間化合物層が形成され得、第３破片１６０の少なくとも一部及び第４破片１７０の少なくとも一部は、それぞれ前記金属間化合物層内に位置することができる。

【0052】

基板１１０は単一の基板として示されているが、これは例示的であり、基板１１０が、分離された２つの基板で構成され、第１半導体チップ１２０ａと第２半導体チップ１２０ｂが、分離された基板のそれぞれに位置する場合も、本発明の技術的思想に含まれる。

【0053】

上述したように、本発明の技術的思想による半導体パッケージは、基板と半導体チップとの間、または半導体チップと半導体チップとの間を、酸化物絶縁被覆されたボンディングワイヤを用いて電気的に接続することによって、ボンディングワイヤ間のショートを防止することができ、高い密度でボンディングワイヤを集積することができ、また、チップとチップとの間の長さが長いボンディングワイヤを使用することができる。

【0054】

図１０は、本発明の一実施例に係る電子システムのブロックダイアグラムである。

【0055】

図１０を参照すると、電子システム１０００は、コントローラ１０１０、入出力装置（Ｉ／Ｏ）１０２０、メモリ１０３０、及びインターフェース１０４０を含み、これらは、それぞれバス１０５０を介して相互接続されている。

【0056】

コントローラ１０１０は、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、デジタル信号プロセッサ、及びこれらと類似の処理装置のうちの少なくとも１つを含むことができる。入出力装置１０２０は、キーパッド（ｋｅｙｐａｄ）、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）、及びディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。メモリ１０３０は、コントローラ１０１０によって実行された命令を格納するのに使用され得る。例えば、メモリ１０３０は、ユーザデータ（ｕｓｅｒ ｄａｔａ）を格納するのに使用されてもよい。電子システム１０００は、上述した半導体パッケージ、及びこれらから本発明の技術的思想の範囲内で変形及び変更された様々な製造方法により製造された半導体パッケージのうちの少なくとも１つを含む。

【0057】

図１１は、本発明の一実施例に係るバッテリーモジュール２００を示す概略図である。

【0058】

図１１を参照すると、バッテリーモジュール２００は、第１バッテリー２１０と；第１バッテリー２１０と電気的に接続された第２バッテリー２２０と；第１バッテリー２１０と第２バッテリー２２０を電気的に接続し、内部に位置する金属コア部、及び前記金属コア部を被覆する酸化物絶縁被覆部を含むボンディングワイヤ１３０と；第１バッテリー２１０又は第２バッテリー２２０とボンディングワイヤ１３０とが接続された部分に位置し、ボンディングワイヤ１３０の前記酸化物絶縁被覆部と同じ物質からなる破片と；を含む。

【0059】

前記金属コア部は、上述した金属コア部１３２と実質的に同一であってもよい。前記酸化物絶縁被覆部は、上述した酸化物絶縁被覆部１３４と実質的に同一であってもよい。前記破片は、上述した第１破片１４０と実質的に同一であってもよい。

【0060】

また、本発明の技術的思想によるボンディングワイヤは、電気自動車のモータの内部のワイヤーにも適用可能であり、様々な配線に適用可能である。

【0061】

以上で説明した本発明の技術的思想が、前述した実施例及び添付の図面に限定されず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるということは、本発明の技術的思想が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】