(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023181996
(43)【公開日】2023-12-25
(54)【発明の名称】半導体パッケージ
(51)【国際特許分類】
H01L 23/12 20060101AFI20231218BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20231218BHJP
H05K 3/46 20060101ALI20231218BHJP
【ＦＩ】
H01L23/12 501P
H01L25/08 H
H01L23/12 501V
H05K3/46 N
H05K3/46 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096155
(22)【出願日】2023-06-12
(31)【優先権主張番号】10-2022-0071704
(32)【優先日】2022-06-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】沈 鍾 輔
(72)【発明者】
【氏名】朴 智 ヨン
【テーマコード（参考）】
5E316
【Ｆターム（参考）】
5E316AA02
5E316AA12
5E316AA15
5E316AA32
5E316AA43
5E316CC10
5E316CC13
5E316CC32
5E316CC33
5E316CC34
5E316CC39
5E316DD16
5E316DD24
5E316FF07
5E316FF09
5E316FF10
5E316FF14
5E316GG15
5E316GG17
5E316GG18
5E316GG28
5E316HH11
5E316HH17
5E316HH22
5E316JJ12
5E316JJ23
5E316JJ27
(57)【要約】
【課題】信頼性が向上した半導体パッケージの構造を提供する。
【解決手段】本発明による半導体パッケージは、第１再配線基板、第１再配線基板の上の半導体チップ、及び半導体チップの側面から離隔して配置される垂直導電構造体を含む。垂直導電構造体の各々はワイヤ（ｗｉｒｅ）及びワイヤの側面を覆う金属層を含み、ワイヤの上面は金属層から露出される。
【選択図】図２
【解決手段】本発明による半導体パッケージは、第１再配線基板、第１再配線基板の上の半導体チップ、及び半導体チップの側面から離隔して配置される垂直導電構造体を含む。垂直導電構造体の各々はワイヤ（ｗｉｒｅ）及びワイヤの側面を覆う金属層を含み、ワイヤの上面は金属層から露出される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１再配線基板と、
前記第１再配線基板の上の半導体チップと、
前記半導体チップの側面から離隔して配置された垂直導電構造体と、を含み、
前記垂直導電構造体の各々は、
ワイヤ（ｗｉｒｅ）と、
前記ワイヤの側面を覆う金属層と、を含み、
前記ワイヤの上面は、前記金属層から露出されていることを特徴とする半導体パッケージ。
前記第１再配線基板の上の半導体チップと、
前記半導体チップの側面から離隔して配置された垂直導電構造体と、を含み、
前記垂直導電構造体の各々は、
ワイヤ（ｗｉｒｅ）と、
前記ワイヤの側面を覆う金属層と、を含み、
前記ワイヤの上面は、前記金属層から露出されていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項2】
前記ワイヤ及び前記金属層は、互いに異なる金属物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項3】
前記ワイヤは、銀、金、及びアルミニウムの中の少なくとも１つを含み、前記金属層は、銅を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項4】
前記ワイヤは、第１金属物質を含み、
前記金属層は、第２金属物質を含み、
前記第１金属物質及び前記第２金属物質は、同一の物質を含み、
前記第１金属物質の結晶粒のサイズ及び結晶方向は、前記第２金属物質の結晶粒のサイズ及び結晶方向とは異なることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記金属層は、第２金属物質を含み、
前記第１金属物質及び前記第２金属物質は、同一の物質を含み、
前記第１金属物質の結晶粒のサイズ及び結晶方向は、前記第２金属物質の結晶粒のサイズ及び結晶方向とは異なることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項5】
前記ワイヤは、第１部分及び前記第１部分の一端に配置された半球形状の第２部分を含み、
前記半球形状の直径は、前記第１部分の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記半球形状の直径は、前記第１部分の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項6】
前記第１再配線基板は、上面に配置された上部パッドを含み、
前記ワイヤ及び前記金属層は、前記上部パッドに接触し、
前記金属層及び前記上部パッドは、同一の金属物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記ワイヤ及び前記金属層は、前記上部パッドに接触し、
前記金属層及び前記上部パッドは、同一の金属物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項7】
シードパターンをさらに含み、
前記シードパターンは、前記ワイヤの下面及び前記金属層の下面に接触することを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記シードパターンは、前記ワイヤの下面及び前記金属層の下面に接触することを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項8】
シードパターンをさらに含み、
前記シードパターンは、前記金属層の下面及び前記ワイヤの下部の側面に接触し、前記ワイヤの下面から離隔していることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記シードパターンは、前記金属層の下面及び前記ワイヤの下部の側面に接触し、前記ワイヤの下面から離隔していることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項9】
前記半導体チップの上面及び側面と前記金属層の側面を覆うモールディング部材をさらに含み、
前記モールディング部材は、前記ワイヤから離隔していることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記モールディング部材は、前記ワイヤから離隔していることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項10】
前記モールディング部材上の第２再配線基板をさらに含み、
前記第１再配線基板は、第１絶縁層及び前記第１絶縁層内の第１再配線パターンを含み、
前記第２再配線基板は、第２絶縁層及び前記第２絶縁層内の第２再配線パターンを含み、
前記垂直導電構造体は、前記第１再配線パターン及び前記第２再配線パターンに連結されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体パッケージ。
前記第１再配線基板は、第１絶縁層及び前記第１絶縁層内の第１再配線パターンを含み、
前記第２再配線基板は、第２絶縁層及び前記第２絶縁層内の第２再配線パターンを含み、
前記垂直導電構造体は、前記第１再配線パターン及び前記第２再配線パターンに連結されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体パッケージ。
【請求項11】
前記半導体チップの上面及び側面と前記垂直導電構造体の側面を覆うモールディング部材をさらに含み、
前記垂直導電構造体の上面は、前記モールディング部材から露出されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
前記垂直導電構造体の上面は、前記モールディング部材から露出されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項12】
第１再配線基板と、
前記第１再配線基板の上の半導体チップと、
前記第１再配線基板上に配置され、前記半導体チップの側面から離隔した垂直導電構造体と、を含み、
前記垂直導電構造体の各々は、
ワイヤ（ｗｉｒｅ）と、
前記ワイヤの側面を覆う金属層と、を含み、
前記ワイヤの上面のレベル及び前記金属層の上面のレベルは、同一であることを特徴とする半導体パッケージ。
前記第１再配線基板の上の半導体チップと、
前記第１再配線基板上に配置され、前記半導体チップの側面から離隔した垂直導電構造体と、を含み、
前記垂直導電構造体の各々は、
ワイヤ（ｗｉｒｅ）と、
前記ワイヤの側面を覆う金属層と、を含み、
前記ワイヤの上面のレベル及び前記金属層の上面のレベルは、同一であることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項13】
前記半導体チップを介して前記第１再配線基板と垂直に離隔する第２再配線基板をさらに含み、
前記ワイヤは、ライン形状に延長された第１部分及び前記第１部分の一端に配置され、半球形状を有する第２部分を含み、
前記第１部分は、前記第２再配線基板に連結され、前記第２部分は、前記第１再配線基板に連結されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
前記ワイヤは、ライン形状に延長された第１部分及び前記第１部分の一端に配置され、半球形状を有する第２部分を含み、
前記第１部分は、前記第２再配線基板に連結され、前記第２部分は、前記第１再配線基板に連結されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
【請求項14】
前記ワイヤの高さは、前記金属層の高さと同一であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
【請求項15】
前記第１再配線基板は、上部パッドを含み、
前記ワイヤ及び前記金属層は、前記上部パッドに接触し、
前記金属層及び前記上部パッドは、同一の金属物質を含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
前記ワイヤ及び前記金属層は、前記上部パッドに接触し、
前記金属層及び前記上部パッドは、同一の金属物質を含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
【請求項16】
シードパターンをさらに含み、
前記第１再配線基板は、上部パッドを含み、
前記ワイヤ及び前記金属層は、前記シードパターンを介して前記上部パッドから離隔していることを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
前記第１再配線基板は、上部パッドを含み、
前記ワイヤ及び前記金属層は、前記シードパターンを介して前記上部パッドから離隔していることを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
【請求項17】
シードパターンをさらに含み、
前記第１再配線基板は、上部パッドを含み、
前記金属層は、前記シードパターンを介して前記上部パッドから離隔し、
前記ワイヤの最下部は、前記シードパターンの最上部よりも下に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
前記第１再配線基板は、上部パッドを含み、
前記金属層は、前記シードパターンを介して前記上部パッドから離隔し、
前記ワイヤの最下部は、前記シードパターンの最上部よりも下に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体パッケージ。
【請求項18】
第１パッケージと、
前記第１パッケージ上の第２パッケージと、を含み、
前記第１パッケージは、
第１再配線基板と、
前記第１再配線基板の上の第１半導体チップ及び垂直導電構造体と、
前記第１半導体チップ及び前記垂直導電構造体を介して前記第１再配線基板から離隔した第２再配線基板と、
前記第１再配線基板及び前記第２再配線基板の間に配置され、前記第１半導体チップの上面及び側面と前記金属層の側面を覆う第１モールディング部材と、を含み、
前記第２パッケージは、
パッケージ基板と、
前記パッケージ基板の上の第２半導体チップと、
前記パッケージ基板の上面と前記第２半導体チップの上面及び側面を覆う第２モールディング部材と、を含み、
前記垂直導電構造体は、ワイヤ及び前記ワイヤの側面を覆う金属層を含み、
前記ワイヤは、第１部分及び前記第１部分の一端に配置された第２部分を含み、
前記第１部分は、前記第１再配線基板の上面と垂直な第１方向に沿って幅が一定のライン形状を有し、前記第２部分は、前記第１方向に沿って幅が減少する形状を有し、
前記第１部分の他端は、前記第２再配線基板に接触し、前記第２部分は、前記第１再配線基板に接触していることを特徴とする半導体パッケージ。
前記第１パッケージ上の第２パッケージと、を含み、
前記第１パッケージは、
第１再配線基板と、
前記第１再配線基板の上の第１半導体チップ及び垂直導電構造体と、
前記第１半導体チップ及び前記垂直導電構造体を介して前記第１再配線基板から離隔した第２再配線基板と、
前記第１再配線基板及び前記第２再配線基板の間に配置され、前記第１半導体チップの上面及び側面と前記金属層の側面を覆う第１モールディング部材と、を含み、
前記第２パッケージは、
パッケージ基板と、
前記パッケージ基板の上の第２半導体チップと、
前記パッケージ基板の上面と前記第２半導体チップの上面及び側面を覆う第２モールディング部材と、を含み、
前記垂直導電構造体は、ワイヤ及び前記ワイヤの側面を覆う金属層を含み、
前記ワイヤは、第１部分及び前記第１部分の一端に配置された第２部分を含み、
前記第１部分は、前記第１再配線基板の上面と垂直な第１方向に沿って幅が一定のライン形状を有し、前記第２部分は、前記第１方向に沿って幅が減少する形状を有し、
前記第１部分の他端は、前記第２再配線基板に接触し、前記第２部分は、前記第１再配線基板に接触していることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項19】
前記第２部分の直径は、前記第１部分の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１８に記載の半導体パッケージ。
【請求項20】
前記ワイヤは、銀、金、及びアルミニウムの中の少なくとも１つを含み、前記金属層は、銅を含むことを特徴とする請求項１８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】
本発明は、半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体パッケージは、集積回路チップを電子製品に使用するのに適合した形態で具現したものである。通常的に、半導体パッケージは印刷回路基板上に半導体チップを実装し、ボンディングワイヤ乃至バンプを利用してこれらを電気的に連結することが一般的である。電子産業の発達につれ、半導体パッケージの信頼性向上及び小型化のための様々な研究が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第１０５１０６９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、信頼性が向上した半導体パッケージの構造を提供することにある。
また、本発明の目的は、半導体パッケージを構成する垂直導電構造体の形成段階の数を減らしながらも、垂直導電構造体の剛性を高めた製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は以上で言及した課題に限定されず、以上で言及されないその他の課題も以下の記載から当業者には明確に理解される。
また、本発明の目的は、半導体パッケージを構成する垂直導電構造体の形成段階の数を減らしながらも、垂直導電構造体の剛性を高めた製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は以上で言及した課題に限定されず、以上で言及されないその他の課題も以下の記載から当業者には明確に理解される。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による半導体パッケージは、第１再配線基板、前記第１再配線基板の上の半導体チップ、及び前記半導体チップの側面から離隔して配置された垂直導電構造体を含み、前記垂直導電構造体の各々はワイヤ（ｗｉｒｅ）及び前記ワイヤの側面を覆う金属層を含み、前記ワイヤの上面は前記金属層から露出されていることを特徴とする。
【0006】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による半導体パッケージは、第１再配線基板、前記第１再配線基板の上の半導体チップ、及び前記第１再配線基板上に配置され、前記半導体チップの側面から離隔した垂直導電構造体を含み、前記垂直導電構造体の各々はワイヤ（ｗｉｒｅ）及び前記ワイヤの側面を覆う金属層を含み、前記ワイヤの上面のレベル及び前記金属層の上面のレベルは同一であることを特徴とする。
【0007】
上記目的を達成するためになされた本発明のその他の態様による半導体パッケージは、第１パッケージ及び前記第１パッケージ上の第２パッケージを含み、前記第１パッケージは第１再配線基板、前記第１再配線基板の上の第１半導体チップ及び垂直導電構造体、前記第１半導体チップ及び前記垂直導電構造体を介して前記第１再配線基板から離隔した第２再配線基板、及び前記第１再配線基板及び前記第２再配線基板の間に配置され、前記第１半導体チップの上面及び側面と前記金属層の側面を覆う第１モールディング部材を含み、前記第２パッケージはパッケージ基板、前記パッケージ基板の上の第２半導体チップ、及び前記パッケージ基板の上面と前記第２半導体チップの上面及び側面を覆う第２モールディング部材を含み、前記垂直導電構造体は、ワイヤ及び前記ワイヤの側面を覆う金属層を含み、前記ワイヤは第１部分及び前記第１部分の一端に配置された第２部分を含み、前記第１部分は前記第１再配線基板の上面と垂直な第１方向に沿って幅が一定のライン形状を有し、前記第２部分は前記第１方向に沿って幅が減少する形状を有し、第１部分の他端は前記第２再配線基板に接触し、前記第２部分は前記第１再配線基板に接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、垂直導電構造体はワイヤ及びその側面を覆う金属層を含み、ワイヤは工程上で、長さ調節が可能であり、金属層はワイヤの剛性を補強することができる。その結果、放熱特性を向上させるためにパッケージ内の半導体チップの厚さを増加させる場合、垂直導電構造体の高さの増加が容易に可能であり、半導体パッケージの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態による半導体パッケージの平面図である。
【図7A】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7B】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7C】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7D】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7E】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7F】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7G】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7H】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7I】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7J】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7K】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図7L】本発明の一実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図8】一部の実施形態による半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。
【図9A】一部の実施形態による半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。
【図9B】一部の実施形態による半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。
【図9C】一部の実施形態による半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。
【図9D】一部の実施形態による半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。
【図10A】一部の実施形態による半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。
【図10B】一部の実施形態による半導体パッケージの製造過程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して本発明の概念による半導体パッケージを説明する。
【0011】
【0012】
図１及び図２を参照すれば、半導体パッケージ１は、第１半導体パッケージＰＫ１及び第１半導体パッケージＰＫ１上の第２半導体パッケージＰＫ２を含む。半導体パッケージ１は、パッケージオンパッケージ（ｐａｃｋａｇｅ ｏｎ ｐａｃｋａｇｅ）構造を有する。
【0013】
第１半導体パッケージＰＫ１は、第１再配線基板１０００、第１半導体チップ７００、第２再配線基板２０００、垂直導電構造体３００、及び第１モールディング部材９５０を含む。
【0014】
第１再配線基板１０００は、対向する第１面１０００ａ及び第２面１０００ｂを有する。第１再配線基板１０００の第１面１０００ａに平行な方向は、第１方向Ｄ１として定義される。第１面１０００ａに平行であり、かつ第１方向Ｄ１に垂直な方向は、第２方向Ｄ２として定義される。第１再配線基板１０００の第１面１０００ａに垂直な方向は、第３方向Ｄ３として定義される。
【0015】
第１再配線基板１０００は、第１再配線パターン１０、第１絶縁層２０、及びアンダーバンプパターン７０を含む。第１再配線パターン１０及びアンダーバンプパターン７０は第１絶縁層２０内に配置される。第１絶縁層２０は、図示されたものとは異なり、１つの絶縁層として観察される。第１絶縁層２０は感光性絶縁材料を含み得る。一例として、第１絶縁層２０は、感光性ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、フェノール系ポリマー、及びベンゾベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）系ポリマーの中の少なくとも１つを含み得る。
【0016】
第１再配線基板１０００の第２面１０００ｂにはアンダーバンプパターン７０が配置される。アンダーバンプパターン７０の各々の下面は第１絶縁層２０から露出される。アンダーバンプパターン７０は銅又はアルミニウムを含む。
【0017】
第１再配線パターン１０は、アンダーバンプパターン７０上に積層されて配置される。第１再配線パターン１０の各々は、第１導電パターン１２及び第１シード／バリアーパターン１４を含む。一例として、第１導電パターン１２は銅を含み、第１シード／バリアーパターン１４は銅／チタニウムを含む。
【0018】
第１シード／バリアーパターン１４は、第１導電パターン１２の下面に局部的に提供される。第１再配線パターン１０の各々は、一体型で連結されるビア部分Ｖ１及び配線部分Ｌ１を含む。第１再配線パターン１０のビア部分Ｖ１は第１絶縁層２０のビアホールＶＨを満たし、その下にある他の第１再配線パターン１０の配線部分Ｌ１又はアンダーバンプパターン７０に連結される。
【0019】
第１再配線パターン１０の中で最上部の第１再配線パターン１０上には第１上部パッド８２及び第２上部パッド８４が提供される。第１上部パッド８２及び第２上部パッド８４は、第１再配線パターン１０と実質的に同一の構成を有する。即ち、第１上部パッド８２及び第２上部パッド８４は、各々第１導電パターン１２及び第１シード／バリアーパターン１４を含む。
【0020】
第１半導体チップ７００が第１再配線基板１０００上に提供される。第１半導体チップ７００は、一例としてロジックチップ（ｌｏｇｉｃ ｃｈｉｐ）又はメモリチップ（ｍｅｍｏｒｙ ｃｈｉｐ）である。第１半導体チップ７００の第１チップパッド７０５が第１再配線基板１０００に向かうように、第１半導体チップ７００が第１再配線基板１０００上に配置される。
【0021】
連結端子７０８が、第１上部パッド８２及び第１チップパッド７０５に接触して、第１チップパッド７０５及び第１上部パッド８２と電気的に連結される。第１半導体チップ７００は、連結端子７０８を通じて第１再配線基板１０００と電気的に連結される。連結端子７０８は、ソルダ、ピラー、及びバンプの中の少なくとも１つを含む。連結端子７０８は、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）等のような導電物質を含む。
【0022】
垂直導電構造体３００は、第１再配線基板１０００の第１面１０００ａ上に配置され、第１半導体チップ７００の側面から離隔して配置される。垂直導電構造体３００は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿って互いに離隔されるように配列される。垂直導電構造体３００に関する詳細な説明は後述する。
【0023】
第２再配線基板２０００が第１モールディング部材９５０の上面及び垂直導電構造体３００の上面上に配置される。
【0024】
第２再配線基板２０００は、第２絶縁層４０及び第２再配線パターン３０を含む。垂直導電構造体３００は第２再配線パターン３０に連結される。第２絶縁層４０は、第１絶縁層２０と同一又は類似の感光性絶縁層である。第２再配線パターン３０は、第２導電パターン３２、及び第２シード／バリアーパターン３４を含む。第２導電パターン３２及び第２シード／バリアーパターン３４は、各々第１導電パターン１２及び第１シード／バリアーパターン１４と同一又は類似の物質を含む。第２再配線パターン３０は、第１再配線パターン１０のようにビア部分Ｖ１及びこれと連結される配線部分Ｌ１を有する。
【0025】
第２半導体パッケージＰＫ２は、第２再配線基板２０００上に提供される。第２半導体パッケージＰＫ２は、パッケージ基板８１０、第２半導体チップ８００、及び第２モールディング部材８５０を含む。パッケージ基板８１０は、印刷回路基板又は再配線基板である。金属パッド８１５、８１７がパッケージ基板８１０の両面上に提供される。第２半導体チップ８００は、一例としてＤＲＡＭ又はＮＡＮＤフラッシュのようなメモリチップである。又は第２半導体チップ８００はロジックチップであってもよい。第２半導体チップ８００は、第１半導体チップ７００とは互いに異なる種類の半導体チップであり得る。一例として、第２半導体チップ８００の一面に配置された第２チップパッド８０５は、ワイヤボンディング方式でパッケージ基板８１０の金属パッド８１５に連結される。
【0026】
パッケージ接続端子８０８が、第１半導体パッケージＰＫ１と第２半導体パッケージＰＫ２との間に配置される。パッケージ接続端子８０８は、第２再配線パターン３０の中で最上部の第２再配線パターン３０と金属パッド８１７とに接触する。パッケージ接続端子８０８は、第２再配線パターン３０及び金属パッド８１７と電気的に連結される。したがって、第２半導体パッケージＰＫ２が、パッケージ接続端子８０８、第２再配線基板２０００、垂直導電構造体３００、及び第１再配線基板１０００を通じて第１半導体チップ７００及び外部接続端子９０８と電気的に連結される。
【0027】
第２上部パッド８４上に垂直導電構造体３００が配置される。垂直導電構造体３００の各々は、第３方向Ｄ３に沿って延長するワイヤ３１０及び金属層３２０を含む。金属層３２０はワイヤ３１０の側面を覆う。ワイヤ３１０及び金属層３２０は、各々第１金属物質及び第２金属物質を含む。第１金属物質及び第２金属物質は、互いに異なる金属物質又は同一の金属物質であり得る。一例として、第１金属物質は金、銀、及びアルミニウムの中の少なくとも１つを含み、第２金属物質は銅を含む。他の一例として、第１金属物質及び第２金属物質は銅を含む。ワイヤ３１０及び金属層３２０は、同一の金属物質を含む場合にも、各金属物質の結晶粒のサイズ及び結晶方向は互いに異なる。これはワイヤ３１０が形成工程で一方向に伸張過程を経て、後述するように金属層３２０は電気鍍金によって形成されるためである。
【0028】
ワイヤ３１０は、第１部分３１１及び第１部分３１１の一端に連結された第２部分３１２を含む。第１部分３１１はライン形状を有し、第２部分３１２は半球（ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ）又は半球と類似な形状を有する。又は第２部分３１２は、第１再配線基板１０００の第１面１０００ａから垂直に遠くなる第３方向Ｄ３に沿って、その幅が減少する形状を有し得る。第１部分３１１は、第３方向Ｄ３に沿ってその幅が実質的に一定である。第２部分３１２の直径は第１部分３１１の幅よりも大きい。
【0029】
【0030】
図２及び図３を参照すれば、垂直導電構造体３００の上面は、第１モールディング部材９５０の上面９５０ａから露出される。また、ワイヤ３１０の上面３１０ａは、金属層３２０の上面３２０ａから露出される。ワイヤ３１０は、これをなす物質（Ａｕ）及び結晶性の理由によって金属層３２０よりも電気的特性が優れる。ワイヤ３１０は、第１再配線パターン１０及び第２再配線パターン３０に直接連結されることによって半導体パッケージ１の電気的特性が向上する。第１モールディング部材９５０の上面９５０ａ、ワイヤ３１０の上面３１０ａ、及び金属層３２０の上面３２０ａは共面をなす。ワイヤ３１０の上面３１０ａのレベル及び金属層３２０の上面３２０ａのレベルは実質的に同一である。ワイヤ３１０の高さは、金属層３２０の高さと実質的に同一である。ワイヤ３１０の高さ及び金属層３２０の高さは、第２上部パッド８４の上面を基準に第３方向Ｄ３への長さを意味する。
【0031】
第１モールディング部材９５０から露出された垂直導電構造体３００の上面は、円又は円に近い形状を有する。露出されたワイヤ３１０の上面３１０ａは、円又は円に近い形状を有する。露出された金属層３２０の上面３２０ａは、リングの形状を有する。
【0032】
平面視において、垂直導電構造体３００の直径Ｒ１は８０μｍ～１２０μｍである。平面視において、ワイヤ３１０の直径Ｒ２は４０μｍ～６０μｍである。ワイヤ３１０の直径Ｒ２は、ワイヤ３１０の第１部分３１１の幅に対応する。
【0033】
平面視において、金属層３２０の幅Ｔ１は４０μｍ～６０μｍである。ワイヤ３１０の直径Ｒ２及び金属層３２０の幅Ｔ１は設計に応じて、自由に調節される。
【0034】
【0035】
図２及び図４を参照すれば、ワイヤ３１０の第２部分３１２は、第２上部パッド８４の第１導電パターン１２に接触する。また、金属層３２０は、第２上部パッド８４の第１導電パターン１２に接触する。金属層３２０及び第１導電パターン１２は同一の金属物質を含む。一例として、金属層３２０及び第１導電パターン１２は銅を含む。
【0036】
一部の実施形態によれば、ワイヤ３１０の第２部分３１２及び金属層３２０と第２上部パッド８４の第１導電パターン１２との間に、拡散防止及び接着力を向上させる金属パターンが追加で介在され得る（図示せず）。金属パターンは、金及びニッケルの中の少なくとも１つを含む。
【0037】
金属層３２０は、ワイヤ３１０の第１部分３１１を覆う延長部３２１、及びワイヤ３１０の第２部分３１２を覆う突出部３２２を含む。突出部３２２は延長部３２１の一端に配置され、延長部３２１から第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿って突出した形状を有する。
【0038】
一部の実施形態によれば、延長部３２１の表面及び突出部３２２の表面は、各々ワイヤ３１０の第１部分３１１の表面及び第２部分３１２の表面と類似のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）を有する。
【0039】
金属層３２０の延長部３２１の厚さＵ１は、突出部３２２の厚さＵ２よりも小さいか、同一であるか、或いは大きい。これに反して、ワイヤ３１０の第１部分３１１の直径Ｘ１は、第２部分３１２の直径Ｘ２よりも常に小さい。金属層３２０の延長部３２１の厚さＵ１と突出部３２２の厚さＵ２との差は、ワイヤ３１０の第１部分３１１の直径Ｘ１と第２部分３１２の直径Ｘ２との差よりも小さい。ワイヤ３１０の第１部分３１１の直径Ｘ１は、露出されたワイヤ３１０の上面３１０ａの直径Ｒ２に対応し、金属層３２０の延長部３２１の厚さＵ１は図３の露出された金属層３２０の上面３２０ａの幅Ｔ１に対応する。
【0040】
【0041】
図２及び図５を参照すれば、ワイヤ３１０の第２部分３１２及び金属層３２０と第２上部パッド８４の第１導電パターン１２との間にシードパターン１６が介在される。シードパターン１６は銅を含む。ワイヤ３１０の第２部分３１２の下面及び金属層３２０の下面は、シードパターン１６の上面に接触する。
【0042】
【0043】
図２及び図６を参照すれば、ワイヤ３１０の第２部分３１２は、第２上部パッド８４の第１導電パターン１２の上面に接触する。金属層３２０と第２上部パッド８４の第１導電パターン１２との間にはシードパターン１６が介在される。シードパターン１６は、ワイヤ３１０の第２部分３１２の側面に接触する。ワイヤ３１０の最下部は、シードパターン１６の最上部よりも下に配置される。
【0044】
再び図２を参照すれば、半導体パッケージ１又は第１半導体パッケージＰＫ１の放熱特性を向上させるために、第１半導体チップ７００の厚さは一定のサイズ以上が要求される。この場合、垂直導電構造体３００は第１半導体チップ７００の厚さよりも大きい高さで形成されることが要求される。
【0045】
本発明は、垂直導電構造体３００がワイヤ３１０及びその側面を覆う金属層３２０を含む。ワイヤ３１０は、ワイヤ制御装備を利用して大きい高さ（すなわち第３方向Ｄ３に長い）を有するように長さ調節が可能であり、金属層３２０はワイヤ３１０の剛性を補強する。その結果、第１半導体チップ７００の厚さを増加させる場合に、垂直導電構造体３００の高さを容易に増加させながらも、剛性が増加することによって半導体パッケージの信頼性が向上する。
【0046】
【0047】
図７Ａを参照すれば、接着層ＡＤが一面に形成されたキャリヤー基板ＣＲが提供される。シード／バリアー層１４ａがキャリヤー基板ＣＲ上に形成されて接着層ＡＤの上面を覆う。シード／バリアー層１４ａは蒸着工程によって形成される。一例として、シード／バリアー層１４ａは銅／チタニウム（Ｃｕ／Ｔｉ）を含む。接着層ＡＤはシード／バリアー層１４ａをキャリヤー基板ＣＲの上面に付着させる。
【0048】
第１フォトマスクパターンＰＭ１が、シード／バリアー層１４ａの上面上に形成される。第１フォトマスクパターンＰＭ１は、アンダーバンプパターン７０が形成される空間を定義する開口を含む。第１フォトマスクパターンＰＭ１は、フォトレジスト層（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ ｌａｙｅｒ）の形成、露光、現像工程を経て形成される。第１フォトマスクパターンＰＭ１によって、シード／バリアー層１４ａの一部が露出される。アンダーバンプパターン７０が開口内にシード／バリアー層１４ａを電極として使用する電気鍍金工程を実施して形成される。
【0049】
図７Ｂを参照すれば、第１フォトマスクパターンＰＭ１が除去される。続いて、アンダーバンプパターン７０を覆う第１絶縁層２０が形成される。第１絶縁層２０は、スピンコーティングのような工程によって形成され、その後露光及び現像工程によって、アンダーバンプパターン７０の上面の少なくとも一部を露出する開口を有するようにパターニングされる。続いて、第１絶縁層２０の硬化工程が進行される。第１絶縁層２０上に再びシード／バリアー層１４ａが形成される。シード／バリアー層１４ａ上に開口を含む第２フォトマスクパターンＰＭ２が形成される。続いて、シード／バリアー層１４ａを電極として電気鍍金方式で第１導電パターン１２がシード／バリアー層１４ａ上に形成される。
【0050】
図７Ｃを参照すれば、第２フォトマスクパターンＰＭ２が除去される。続いて、第１導電パターン１２から露出した領域のシード／バリアー層１４ａが除去されて、第１シード／バリアーパターン１４が形成される。第１導電パターン１２及び第１シード／バリアーパターン１４を含む第１再配線パターン１０が形成される。
【0051】
図７Ｄを参照すれば、先に第１絶縁層２０及び第１再配線パターン１０が形成された方法と同様に、順次的に第１絶縁層２０及び第１再配線パターン１０が積層される。第１上部パッド８２及び第２上部パッド８４も第１再配線パターン１０が形成された方法と同様に形成される。
【0052】
図７Ｅ及び図７Ｆを参照すれば、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）工程が進行される。図７Ｅのように、第２上部パッド８４上にワイヤ（ｗｉｒｅ）３１０が配置される。ワイヤ３１０は、長さ調節及び移動が可能なワイヤ制御装備４００を通じて第２上部パッド８４上に配置される。
【0053】
ワイヤ制御装備４００は、ワイヤースプール（ｗｉｒｅ ｓｐｏｏｌ）、ワイヤ引張システム（ｗｉｒｅ ｔｅｎｓｉｏｎｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）、ワイヤクランプ（ｗｉｒｅ ｃｌａｍｐ）４２０、キャピラリー（ｃａｐｉｌｌａｒｙ）４１０、及びＥＦＯ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ－Ｆｌａｍｅ－Ｏｆｆ）を含む。ワイヤ制御装備４００は既存の公知されたワイヤ制御装備４００である。
【0054】
キャピラリー４１０の真ん中にワイヤ３１０を通過させて、キャピラリー４１０から少し出たテール（ｔａｉｌ）を作り、ＥＦＯで強いスパーク（Ｓｐａｒｋ）を与えてワイヤ３１０の一端にボール形状３１０Ｓを形成する。ボール形状３１０Ｓの直径はワイヤ３１０の幅よりも大きい。
【0055】
図７Ｆのように、ワイヤ３１０のボール形状３１０Ｓの部分が第２上部パッド８４の上面に接着され、外力が加わる。ボール形状３１０Ｓは外力、熱、及び超音波の組み合わせによってその形状が調節される。再びキャピラリー４１０を利用してワイヤ３１０の長さを調整した後に、ワイヤ３１０を切断する。その結果、ワイヤ３１０は垂直方向に延長された第１部分３１１及び第１部分３１１の一端に連結された第２部分３１２を有するように形成される。
【0056】
図７Ｇを参照すれば、第１再配線基板１０００の上面１０００ａ上に配置された第２上部パッド８４の各々の上に順にワイヤボンディングが進行される。ワイヤ３１０上に複数のホールＨＬを含む電極基板ＥＰが提供される。ワイヤ３１０の各々の上部は電極基板ＥＰのホールＨＬ内に配置され、ワイヤ３１０は電極基板ＥＰに直接接触されるか、或いは電気的に連結される。
【0057】
図７Ｈを参照すれば、電極基板ＥＰを電極として利用して、ワイヤ３１０に金属物質を電気鍍金する。金属物質は、一例として銅である。その結果、ワイヤ３１０の側面を覆う金属層３２０が形成され、ワイヤ３１０及び金属層３２０を含む垂直導電構造体３００が形成される。金属層３２０はワイヤ３１０の側面上に均一に形成されるが、一部の実施形態によれば、ワイヤ３１０の第１部分３１１及び第２部分３１２にしたがってその厚さが異なって形成される。ワイヤ３１０の上面３１０ａは金属層３２０から露出されるか、又は露出されないこともある。
【0058】
図７Ｉを参照すれば、第１半導体チップ７００の第１チップパッド７０５が第１再配線基板１０００に向かうように、第１半導体チップ７００が第１再配線基板１０００上に実装される。第１半導体チップ７００が第１再配線基板１０００上に配置される過程は熱圧着工程であり得る。
【0059】
図７Ｊを参照すれば、第１再配線基板１０００の上面１０００ａ、第１半導体チップ７００の上面及び側面を覆い、第１半導体チップ７００の下面と第１再配線基板１０００のとの間を満たす第１モールディング部材９５０が形成される。第１モールディング部材９５０はワイヤ３１０の上面３１０ａ、及び金属層３２０の上面３２０ａを覆うように形成される。
【0060】
図７Ｋを参照すれば、第１モールディング部材９５０上に平坦化工程が進行される。平坦化工程は、ワイヤ３１０の上面３１０ａ及び金属層３２０の上面３２０ａが露出されるまで進行される。平坦化工程の結果、第１モールディング部材９５０の上面、ワイヤ３１０の上面３１０ａ、及び金属層３２０の上面３２０ａは共面をなす。
【0061】
図７Ｌを参照すれば、第１モールディング部材９５０、垂直導電構造体３００上に第２再配線基板２０００が形成される。第２再配線基板２０００の形成は、先に第１再配線基板１０００の形成と実質的に同一、又は類似の方法で形成される。第２再配線パターン３０は、垂直導電構造体３００に連結されるように形成される。第３方向Ｄ３に、ソーイングライン（Ｓａｗｉｎｇ ｌｉｎｅ）ＳＬに沿って、シンギュレーション（ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ）工程が行われ、第１半導体パッケージＰＫ１が形成される。続いて、キャリヤー基板ＣＲ、接着層ＡＤ、及びシード／バリアー層１４ａが除去される。シード／バリアー層１４ａの除去は蝕刻工程である。シード／バリアー層１４ａが除去されることによって、アンダーバンプパターン７０が露出される。
【0062】
図２を再び参照すれば、露出されたアンダーバンプパターン７０上に外部接続端子９０８が形成されることによって第１半導体パッケージＰＫ１が形成される。続いて、第２半導体パッケージＰＫ２が第１半導体パッケージＰＫ１上に実装される。
【0063】
図８は、一部の実施形態による半導体パッケージの製造方法を示す断面図である。
【0064】
図７Ｈ及び図８を参照すれば、電気鍍金をする場合、コンタクト方法に応じて金属層３２０はワイヤ３１０の上面３１０ａを覆い得る。その後の工程は同一であり、先の説明と同一であり、図７Ｋの平坦化工程はワイヤ３１０の上面３１０ａが露出されるまで進行される。
【0065】
【0066】
図７Ｄ及び図９Ａを参照すれば、第１再配線基板１０００の上面１０００ａ上にシード層１６ａが形成される。シード層１６ａは、第１再配線基板１０００の上面１０００ａ、第１上部パッド８２の上面及び側面、第２上部パッド８４の上面及び側面を覆う。続いて、第２上部パッド８４の上面を露出させる開口ＯＰを含む第３フォトマスクパターンＰＭ３が形成される。第３フォトマスクパターンＰＭ３は、第１上部パッド８２及び第２上部パッド８４と垂直に重畳しないシード層１６ａを覆う。第３フォトマスクパターンＰＭ３の厚さは第１上部パッド８２の上面を覆う程度の厚さであれば、十分である。
【0067】
図９Ｂを参照すれば、第２上部パッド８４の上面上のシード層１６ａ上にワイヤボンディングが行われる。ワイヤ３１０の第２部分３１２はシード層１６ａに接触する。
【0068】
図９Ｃを参照すれば、シード層１６ａを電極に利用して、ワイヤ３１０の上面３１０ａ及び側面を覆う金属層３２０が形成される。金属層３２０は、ワイヤ３１０の上面３１０ａ及び側面上に局所的かつ選択的に形成される。
【0069】
図９Ｄを参照すれば、第３フォトマスクパターンＰＭ３が除去される。蝕刻工程等を通じて、シード層１６ａが除去され、シードパターン１６が形成される（図５参照）。続いて、図７Ｊ～図７Ｌ、及び図２のような工程が進行されて、半導体パッケージが形成される。
【0070】
【0071】
図７Ｄ及び図１０Ａを参照すれば、第２上部パッド８４上にワイヤボンディングが直接成される。続いて、シード層１６ａが第１再配線基板１０００の上面１０００ａ、ワイヤ３１０から露出された第２上部パッド８４の上面の一部及び側面、第１上部パッド８２の上面及び側面を覆う。続いて、第２上部パッド８４と垂直に重畳されたシード層１６ａの上面を露出させる開口を含む第３フォトマスクパターンＰＭ３が形成される。
【0072】
図１０Ｂを参照すれば、シード層１６ａを電極として利用して、ワイヤ３１０の上面及び側面を覆う金属層３２０が形成される。第３フォトマスクパターンＰＭ３が除去され、蝕刻工程等を通じて、シード層１６ａが除去され、シードパターン１６が形成される（図６参照）。続いて、図７Ｊ～図７Ｌのような工程が進行されて、半導体パッケージが形成される。
【0073】
既存工程の場合、垂直導電構造体を形成する時にその高さを増加させることが難しかった。一例として、ワイヤ無しで、電気鍍金を利用して垂直導電構造体を形成する場合、垂直導電構造体の形成空間を定義するマスクパターンとして厚いフォトレジスト層を使用した。又は第１マスクパターン形成、第１垂直導電構造体形成、第１垂直導電構造体を露出させる第２マスクパターン形成、第１垂直導電構造体に連結される第２垂直導電構造体形成等に数回フォトレジスト層を使用する工程によって垂直導電構造体の高さを増加させた。このような工程の場合、垂直導電構造体の形成に時間がかかり、コスト上昇等の問題があった。
【0074】
これに反して、本発明によれば、ワイヤを利用して垂直導電構造体の高さを工程上で容易に増加させ、金属層を利用して剛性を補強した。また、金属層の形成過程はワイヤを電気鍍金方式で利用する場合、フォトレジストを使用しなくともよい。シード層を利用する場合にも、ワイヤがシード層に連結されて電極の役割をするので、形成しようとする高さまでフォトレジストを厚く使用しないで、薄い厚さのフォトレジストでも金属層の形成が可能である。
【0075】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更しなくとも他の具体的な形態に実施できることを理解することができる。したがって、以上で説明した実施形態はすべての面で例示的なものであり、本発明を限定するものではないことを理解しなければならない。
【符号の説明】
【0076】
１ 半導体パッケージ
１０ 第１再配線パターン
１２ 第１導電パターン
１４ 第１シード／バリアーパターン
１６ シードパターン
１６ａ シード層
２０ 第１絶縁層
３０ 第２再配線パターン
３２ 第２導電パターン
３４ 第２シード／バリアーパターン
４０ 第２絶縁層
７０ アンダーバンプパターン
８２ 第１上部パッド
８４ 第２上部パッド
３００ 垂直導電構造体
３１０ ワイヤ
３１１ 第１部分
３１２ 第２部分
３１６ シードパターン
３２０ 金属層
３２１ 延長部
３２２ 突出部
７００ 第１半導体チップ
７０５ 第１チップパッド
７０８ 連結端子
８００ 第２半導体チップ
８０８ パッケージ接続端子
８１０ パッケージ基板
８１５、８１７ 金属パッド
８５０ 第２モールディング部材
９０８ 外部接続端子
９５０ 第１モールディング部材
１０００ 第１再配線基板
２０００ 第２再配線基板
ＰＫ１ 第１半導体パッケージ
ＰＫ２ 第２半導体パッケージ
１０ 第１再配線パターン
１２ 第１導電パターン
１４ 第１シード／バリアーパターン
１６ シードパターン
１６ａ シード層
２０ 第１絶縁層
３０ 第２再配線パターン
３２ 第２導電パターン
３４ 第２シード／バリアーパターン
４０ 第２絶縁層
７０ アンダーバンプパターン
８２ 第１上部パッド
８４ 第２上部パッド
３００ 垂直導電構造体
３１０ ワイヤ
３１１ 第１部分
３１２ 第２部分
３１６ シードパターン
３２０ 金属層
３２１ 延長部
３２２ 突出部
７００ 第１半導体チップ
７０５ 第１チップパッド
７０８ 連結端子
８００ 第２半導体チップ
８０８ パッケージ接続端子
８１０ パッケージ基板
８１５、８１７ 金属パッド
８５０ 第２モールディング部材
９０８ 外部接続端子
９５０ 第１モールディング部材
１０００ 第１再配線基板
２０００ 第２再配線基板
ＰＫ１ 第１半導体パッケージ
ＰＫ２ 第２半導体パッケージ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図7H】
【図7I】
【図7J】
【図7K】
【図7L】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10A】
【図10B】