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(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】P2025009850
(43)【公開日】2025-01-20
(54)【発明の名称】半導体パッケージ及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 25/07 20060101AFI20250109BHJP
   H10B 80/00 20230101ALI20250109BHJP
   H01L 23/36 20060101ALI20250109BHJP
   H01L 23/12 20060101ALI20250109BHJP
【FI】
H01L25/08 Y
H10B80/00
H01L23/36 Z
H01L23/12 501P
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024078146
(22)【出願日】2024-05-13
(31)【優先権主張番号】10-2023-0084527
(32)【優先日】2023-06-29
(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】林 俊 成
(72)【発明者】
【氏名】池 永 根
【テーマコード(参考)】
5F136
【Fターム(参考)】
5F136BA30
5F136BB18
5F136BC05
5F136DA17
5F136DA43
5F136DA44
(57)【要約】
【課題】パッケージの全体厚さを最小化し、放熱特性を極大化した半導体パッケージ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による半導体パッケージは、再配線基板と、再配線基板上に第1方向の右側に配置される第1半導体チップと、第1半導体チップに隣接して再配線基板上に第1方向の左側に配置される貫通ポストと、第1半導体チップ上に配置される熱放出チップと、熱放出チップに隣接して貫通ポスト上に配置される第2半導体チップと、を有し、熱放出チップは、メタルパッドと接着層を介して第1半導体チップ上に積層される。
【選択図】図1B
【特許請求の範囲】
【請求項1】
再配線基板と、
前記再配線基板上に第1方向の右側に配置される第1半導体チップと、
前記第1半導体チップに隣接して前記再配線基板上に前記第1方向の左側に配置される貫通ポストと、
前記第1半導体チップ上に配置される熱放出チップと、
前記熱放出チップに隣接して前記貫通ポスト上に配置される第2半導体チップと、を有し、
前記熱放出チップは、メタルパッドと接着層を介して前記第1半導体チップ上に積層されることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項2】
前記再配線基板上に配置され、前記第1半導体チップと貫通ポストを取り囲む密封材をさらに有し、
前記第1半導体チップと貫通ポストの上面は、前記密封材から露出され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3】
前記接着層は、TIM(Thermal Interface Material)、ポリマー、又は酸化物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4】
前記メタルパッドの下面と前記第1半導体チップの上面との間のギャップは、1μm以下であり、
前記ギャップに前記接着層が満たされ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】
前記第1半導体チップは、ロジック素子を含み、
前記第2半導体チップは、メモリ素子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6】
前記熱放出チップは、内部にメタルライン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】
前記再配線基板は、多重層の配線ラインを含み、
前記第1半導体チップに結合する最上部層の第1配線ラインのピッチは、前記第1配線ラインの下部層の配線ラインのピッチより小さ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8】
前記最上部層の第1配線ラインのライン幅は2μmであり、間隔は2μmであることを特徴とする請求項7に記載の半導体パッケージ。
【請求項9】
多重層の配線ラインを備えた再配線基板と、
前記再配線基板上に第1方向の右側に第1バンプを介して積層される第1半導体チップと、
前記第1半導体チップに隣接して前記再配線基板上に前記第1方向の左側に配置される貫通ポストと、
前記再配線基板上に配置され、前記第1半導体チップと貫通ポストを取り囲み、前記第1半導体チップと貫通ポストの上面を露出させる密封材と、
前記第1半導体チップ上にメタルパッドと接着層を介して積層された熱放出チップと、
前記熱放出チップに隣接して前記貫通ポスト上に第2バンプを介して積層された第2半導体チップと、を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項10】
前記貫通ポストは、前記密封材を貫通して前記再配線基板と前記第2半導体チップとを接続す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】
前記貫通ポストは、前記第1方向と直交する第2方向に前記第1半導体チップの両方の少なくとも一方にさらに配置され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12】
前記再配線基板の上面に垂直な方向に、前記第1半導体チップの左側の一部は、前記第2半導体チップとオーバーラップされ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13】
前記第1半導体チップに結合する最上部層の第1配線ラインのピッチは、前記第1配線ラインの下部層の配線ラインのピッチより小さい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14】
前記第2半導体チップは、前記第2バンプ、前記貫通ポスト、前記再配線基板の配線ライン、及び前記第1バンプを介して前記第1半導体チップに接続され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15】
下面上に外部接続端子が配置され、内部に配置される多重層の配線ラインを備えた再配線基板と、
前記再配線基板上に第1方向の右側に第1バンプを介して積層される第1半導体チップと、
前記第1半導体チップに隣接して前記再配線基板上に前記第1方向の左側と前記第1方向と直交する第2方向に前記第1半導体チップの両側の一部に配置される貫通ポストと、
前記再配線基板上に配置され、前記第1半導体チップと貫通ポストの側面を覆い、前記第1半導体チップと貫通ポストの上面を露出させる密封材と、
前記第1半導体チップ上にメタルパッドと接着層を介して積層される熱放出チップと、
前記熱放出チップに隣接して前記貫通ポスト上に第2バンプを介して積層される第2半導体チップと、を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項16】
前記第2半導体チップは、前記第2バンプ、前記貫通ポスト、前記再配線基板の配線ライン、及び前記第1バンプを介して前記第1半導体チップに接続されることを特徴とする請求項15に記載の半導体パッケージ。
【請求項17】
第1キャリア基板上に整列用メタルパッドと貫通ポストを形成する段階と、
前記整列用メタルパッド上にアクティブ面が前記第1キャリア基板に向かうように第1半導体チップを積層する段階と、
前記貫通ポストと前記第1半導体チップとを取り囲む密封材を形成する段階と、
前記貫通ポストと前記第1半導体チップの非アクティブ面に第2キャリア基板をボンディングし、前記第1キャリア基板を除去する段階と、
前記密封材を研削して(grinding)、前記貫通ポストの第1面と第1半導体チップの第1バンプを露出させる段階と、
前記貫通ポストの前記第1面と前記第1半導体チップの前記第1バンプ上に再配線基板を形成する段階と、
前記再配線基板をフィルムリングマウント(film ring mount)にボンディングし、前記第2キャリア基板を除去する段階と、
前記第1面に反対となる前記貫通ポストの第2面上に第2半導体チップを積層する段階と、
前記第2半導体チップに隣接して前記第1半導体チップの前記非アクティブ面上にメタルパッドと接着層を介して熱放出チップを積層する段階と、を有することを特徴とする半導体パッケージ製造方法。
【請求項18】
前記整列用メタルパッドと貫通ポストを形成する段階は、
前記第1キャリア基板上にグルーコーティング層を形成する段階と、
前記グルーコーティング層上にメタルシード層を形成する段階と、
前記メタルシード層上に第1方向の右側に前記整列用メタルパッドを形成する段階と、
前記メタルシード層上に前記第1方向の左側に前記貫通ポストを形成する段階と、
前記整列用メタルパッドの間、前記貫通ポストの間、及び前記貫通ポストと整列用メタルパッドの外部に露出された前記メタルシード層を除去する段階と、を含むことを特徴とする請求項17に記載の半導体パッケージ製造方法。
【請求項19】
前記整列用メタルパッドを形成する段階は、
前記メタルシード層上に第1フォトレジスト(PhotoResist:PR)層を形成する段階と、
前記第1PR層をパターニングし、前記右側に第1フォトレジスト(PhotoResist:PR)パターンを形成する段階と、
前記第1PRパターンによって露出された前記メタルシード層上にメッキを介して前記整列用メタルパッドを成長させる段階と、を含み、
前記貫通ポストを形成する段階は、
前記メタルシード層及び前記整列用メタルパッド上に第2PR層を形成する段階と、
前記第2PR層をパターニングし、前記左側に第2PRパターンを形成する段階と、
前記第2PRパターンによって露出された前記メタルシード層上にメッキを介して前記貫通ポストを成長させる段階と、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製造方法。
【請求項20】
前記貫通ポストの第1面と第1半導体チップの第1バンプを露出させる段階において、
前記密封材の厚さは、100μm以下であることを特徴とする請求項17に記載の半導体パッケージ製造方法。
【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し、特に、半導体チップの下部に再配線基板を含む半導体パッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子産業の飛躍的な発展及びユーザの要求によって電子機器は、さらに小型化及び軽量化されている。
電子機器の小型化及び軽量化によって、それに使用される半導体パッケージも小型化及び軽量化され、また半導体パッケージは、高性能及び大容量と共に高い信頼性が要求されている。
【0003】
そのような半導体パッケージが高性能及び高容量化されることにより、半導体パッケージの消費電力が増加している。
これにより、半導体パッケージのサイズ/性能に対応し、半導体パッケージの放熱特性に対する重要度が高まりつつあり、その改善が課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は上記従来の半導体パッケージにおける課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、パッケージの全体厚さを最小化し、放熱特性を極大化した半導体パッケージ及びその製造方法を提供することにある。
【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による半導体パッケージは、再配線基板と、前記再配線基板上に第1方向の右側に配置される第1半導体チップと、前記第1半導体チップに隣接して前記再配線基板上に前記第1方向の左側に配置される貫通ポストと、前記第1半導体チップ上に配置される熱放出チップと、前記熱放出チップに隣接して前記貫通ポスト上に配置される第2半導体チップと、を有し、前記熱放出チップは、メタルパッドと接着層を介して前記第1半導体チップ上に積層されることを特徴とする。
【0006】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による半導体パッケージは、多重層の配線ラインを備えた再配線基板と、前記再配線基板上に第1方向の右側に第1バンプを介して積層される第1半導体チップと、前記第1半導体チップに隣接して前記再配線基板上に前記第1方向の左側に配置される貫通ポストと、前記再配線基板上に配置され、前記第1半導体チップと貫通ポストを取り囲み、前記第1半導体チップと貫通ポストの上面を露出させる密封材と、前記第1半導体チップ上にメタルパッドと接着層を介して積層された熱放出チップと、前記熱放出チップに隣接して前記貫通ポスト上に第2バンプを介して積層された第2半導体チップと、を有することを特徴とする。
【0007】
また、上記目的を達成するためになされた本発明による半導体パッケージは、下面上に外部接続端子が配置され、内部に配置される多重層の配線ラインを備えた再配線基板と、前記再配線基板上に第1方向の右側に第1バンプを介して積層される第1半導体チップと、前記第1半導体チップに隣接して前記再配線基板上に前記第1方向の左側と前記第1方向と直交する第2方向に前記第1半導体チップの両側の一部に配置される貫通ポストと、前記再配線基板上に配置され、前記第1半導体チップと貫通ポストの側面を覆い、前記第1半導体チップと貫通ポストの上面を露出させる密封材と、前記第1半導体チップ上にメタルパッドと接着層を介して積層される熱放出チップと、前記熱放出チップに隣接して前記貫通ポスト上に第2バンプを介して積層される第2半導体チップと、を有することを特徴とする。
【0008】
上記目的を達成するためになされた本発明による半導体パッケージ製造方法は、第1キャリア基板上に整列用メタルパッドと貫通ポストを形成する段階と、前記整列用メタルパッド上にアクティブ面が前記第1キャリア基板に向かうように第1半導体チップを積層する段階と、前記貫通ポストと前記第1半導体チップとを取り囲む密封材を形成する段階と、前記貫通ポストと前記第1半導体チップの非アクティブ面に第2キャリア基板をボンディングし、前記第1キャリア基板を除去する段階と、前記密封材を研削して(grinding)、前記貫通ポストの第1面と第1半導体チップの第1バンプを露出させる段階と、前記貫通ポストの前記第1面と前記第1半導体チップの前記第1バンプ上に再配線基板を形成する段階と、前記再配線基板をフィルムリングマウント(film ring mount)にボンディングし、前記第2キャリア基板を除去する段階と、前記第1面に反対となる前記貫通ポストの第2面上に第2半導体チップを積層する段階と、前記第2半導体チップに隣接して前記第1半導体チップの前記非アクティブ面上にメタルパッドと接着層を介して熱放出チップを積層する段階と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係る半導体パッケージ及びその製造方法によれば、SoCである第1半導体チップの上面上に熱放出接続部を通じて熱放出チップが配置されることで、第1半導体チップの熱放出効果が極大化される。
また、密封材が100μm以下の低い厚さに形成されることにより、ウォーピジ制御が容易であり、パッケージ全体の厚さを減少させる。
また、第1半導体チップは、セルフアライメントされて再配線基板上に配置される。
それにより、再配線基板内の再配線ラインが微細なラインアンドスペース(Line&Space:L/S)を有するように設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1A】本発明の一実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す平面図である。
図1B】本発明の一実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図1C図1BのA部分を拡大して示す断面図である。
図2】本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図3】本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図4A】本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図4B図4Aの第3半導体チップの概略構成を示す断面図である。
図5】本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図6】本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図7】本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図8A】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8B】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8C】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8D】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8E】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8F】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8G】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8H】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8I】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8J】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図8K】本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図である。
図9図8Dの段階における半導体パッケージの平面図である。
図10A図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
図10B図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
図10C図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
図10D図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
図10E図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
図10F図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
図10G図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
図10H図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明に係る半導体パッケージ及びその製造方法を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図面における同じ構成要素に対しては、同じ参照符号を使用し、それらについての重複説明は省略する。
【0012】
図1A図1Cは、本発明の一実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す平面図及び断面図である。
図1Bは、図1AのI-I’線に沿って切断した断面図であり、図1Cは、図1BのA部分を拡大して示す断面図である。
図1A図1Cを参照すると、本実施形態の半導体パッケージ100は、再配線基板100、第1半導体チップ120、貫通ポスト130(through post)、第2半導体チップ140、熱放出チップ150、熱放出連結部160、及び密封材170を含む。
【0013】
再配線基板100は、第1半導体チップ120、貫通ポスト130、及び密封材170の下部に配置される。
再配線基板100は、第1半導体チップ120のチップパッドを第1半導体チップ120の外部領域に再配線する役割を行う。
再配線基板110は、ボディー絶縁層112、再配線ライン114、及びビア116を含む。
【0014】
ボディー絶縁層112は、絶縁性物質、例えば、PID(Photo Imageable Dielectric)又は、PIP(Photo Imageable Polyimide)樹脂からなり、無機フィラーをさらに含む。
しかし、ボディー絶縁層112の材質が上述した材質に限定されるものではない。
例えば、ボディー絶縁層112は、PIQ(Polymide Isoindro Quirazorindione)、PI(Polyimide)、PBO(Polybenzoxazole)などを含み得る。
ボディー絶縁層112は、再配線ライン114の多重層構造によって多重層構造を有する。
但し、図1において、便宜上、ボディー絶縁層112は、単一層構造で図に示している。
一方、ボディー絶縁層112が多重層構造を有する場合、ボディー絶縁層112は、全層が同じ物質からなるか、又は少なくとも一層は、異なる物質からなる。
【0015】
再配線ライン114は、ボディー絶縁層112内に多重層に配置される。
他の層に配置された再配線ライン114は、ビア116によって互いに接続される。
再配線ライン114とビア116は、例えば、銅(Cu)からなる。
しかし、再配線ライン114とビア116の材質がCuに限定されるものではない。
ボディー絶縁層112の下面上には、外部接続端子115が配置される。
外部接続端子115は、ボディー絶縁層112の下面上に形成された外部接続パッド上に配置される。
外部接続パッドは、再配線ライン114の一部として含まれる。
しかし、一部実施形態において、外部接続パッドは、再配線ライン114と別途の構成要素に取り扱われ得る。
【0016】
外部接続端子115は、外部接続パッドを通じて再配線ライン114に電気的に接続される。
したがって、外部接続端子115は、再配線基板110の再配線ライン114と第1第1バンプ125を介して第1半導体チップ120に電気的に接続される。
また、外部接続端子115は、半導体パッケージ100を、外部システムのパッケージ基板や、又はモバイルのような電子装置のメインボードなどに接続され得る。
外部接続端子115は、導電性物質、例えば、ソルダー(solder)、錫(Sn)、銀(Ag)、銅(Cu)、及びアルミニウム(Al)の内の少なくとも1つを含む。
しかし、外部接続端子115の材質が上述した物質に限定されるものではない。
【0017】
外部接続端子115は、第1半導体チップ120の下面に対応する再配線基板110の第1下面部分と、第1下面部分でx方向に外部に拡張された再配線基板110の第2下面部分に配置される。
このように外部接続端子115が第1半導体チップ120の下面よりさらに広い領域に配置されたパッケージ構造をファンアウト(Fan-Out:FO)パッケージ構造と称する。
一方、外部接続端子115が第1半導体チップ120の下面に対応する部分にのみ配置されたパッケージ構造をファンイン(Fan-In:FI)パッケージ構造と称する。
【0018】
第1半導体チップ120は、再配線基板110上に第1第1バンプ125を通じて実装される。
第1バンプ125は、メタルピラー(pillar)を含む。
一部実施形態において、第1バンプ125は、メタルピラーとソルダーとを含む。
ここで、メタルピラーは、例えば、Cuを含む。
しかし、メタルピラーの材質がCuに限定されるものではない。
第1半導体チップ120は、再配線基板110上でx方向にいずれか一側に偏って配置される。
例えば、図1に図示されたように、第1半導体チップ120は、再配線基板110上でx方向に右側に偏って配置される。
また、第1半導体チップ120がx方向に右側に偏って配置されることにより、第1半導体チップ120の上部の熱放出チップ150も右側に偏って配置される。
このような配置構造は、第1半導体チップ120で発生する熱を効果的に放出するためである。
【0019】
第1半導体チップ120は、アナログチップであり得る。
第1半導体チップ120は、内部に複数のロジック素子を含み得る。
ここで、ロジック素子は、多様な信号処理を実行する素子であって、例えば、AND、OR、NOT、フリップフロップ(flip-flop)などを含み得る。
ロジック素子は、また、通信を支援するための素子を含み得る。
本実施形態の半導体パッケージ100において、第1半導体チップ120は、例えば、AP(Application Processor)チップでもあり得る。
第1半導体チップ120は、その機能によって、コントロールチップ、プロセスチップ、CPUチップなどとも言及される。
また、統合的な機能の側面で、第1半導体チップ120は、SoC(System on Chip)とも言及される。
一方、実施形態によって、通信を支援する素子は、他のチップ、例えば、モデム(modem)チップとして別途に具備され、第1半導体チップに結合された構造で再配線基板110上に配置される。
そのような構造の半導体パッケージに係わる実施形態については、図4A及び図4Bの説明部分でさらに詳細に説明する。
【0020】
第1半導体チップ120は、基板、及び多重配線層を含む。
一方、基板のアクティブ面上に集積回路層が形成される。
集積回路層は、複数のロジック素子を含む。
多重配線層は、基板の下面上に配置され、多重層の配線を含む。
第1半導体チップ120において、下面がアクティブ面である前面(front surface)であり、上面が非アクティブ面である背面(back surface)である。
すなわち、基板を基準に多重配線層が配置された基板の下面側が第1半導体チップ120の前面に該当し、基板の上面側が第1半導体チップ120の背面に該当する。
【0021】
貫通ポスト130は、再配線基板110と第2半導体チップ140との間に配置される。
一方、再配線基板110と第2半導体チップ140との間に密封材170が配置される。
それにより、貫通ポスト130は、密封材170を貫通して延長される構造を有する。
貫通ポスト130は、再配線基板110と第2半導体チップ140とを電気的に接続する。
例えば、貫通ポスト130の下面は、再配線基板110の再配線ライン114に接続され、貫通ポスト130の上面は、第2バンプ145を介して第2半導体チップ140に接続される。
【0022】
貫通ポスト130は、例えば、Cuを含む。
それにより、貫通ポスト130は、Cuポストと言及される。
しかし、貫通ポスト130の材質がCuに限定されるものではない。
貫通ポスト130は、シード(seed)メタルを用いた電気メッキを通じて形成される。
シードメタルは、例えば、Cu、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)などの多様なメタル物質を含み得る。
本実施形態の半導体パッケージ100において、シードメタルは、貫通ポスト130の一部として含まれる。
例えば、シードメタルがCuからなり、貫通ポスト130もCuからなる。
それにより、図1においては、シードメタルを別途に図に示していない。
【0023】
第2半導体チップ140は、熱放出チップ150に隣接して貫通ポスト130上に実装される。
第2半導体チップ140は、メモリチップである。
それにより、第2半導体チップ140は、内部に複数のメモリ素子を含む。
第2半導体チップ140は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)のような揮発性メモリ素子、又はフラッシュメモリのような不揮発性メモリ素子を含み得る。
本実施形態の半導体パッケージ100において、第2半導体チップ140は、例えば、DRAM素子を含む。
一方、一部実施形態において、第2半導体チップ140の代わりに複数のメモリチップが積層されたパッケージ構造のメモリ素子が貫通ポスト130上に積層され得る。
このように、パッケージ構造のメモリ素子が貫通ポスト130上に積層された場合、全体半導体パッケージは、POP(Package On Package)構造に該当する。
POP構造の半導体パッケージについては、図3の説明部分でさらに詳細に説明する。
【0024】
第2半導体チップ140は、第2バンプ145を介してフリップチップボンディング構造で貫通ポスト130上に実装される。
例えば、第2バンプ145は、第2半導体チップ140のチップパッドと対応する貫通ポスト130の上面間に配置される。
実施形態によって、貫通ポスト130上にポストパッドが形成され、第2バンプ145は、チップパッドと対応するポストパッド間に配置される。
一方、第2半導体チップ140と密封材170との間、第2バンプ145との間にアンダーフィル147が満たされる。
実施形態によって、アンダーフィル147は省略され得る。
【0025】
熱放出チップ150は、第2半導体チップ140に隣接して第1半導体チップ120上に積層される。
熱放出チップ150は、熱放出連結部160を介して第1半導体チップ120上に積層される。
熱放出チップ150は、例えば、シリコン(Si)チップである。
熱放出チップ150の内部には、素子や配線が形成されない場合もある。
一般的に、Siの熱伝導率は、密封材を構成する樹脂、例えば、EMCより高い。
したがって、熱放出チップ150は、第1半導体チップ120から発生した熱の効率的な放出に寄与する。
【0026】
熱放出連結部160は、メタルパッド162と接着層164を含む。
メタルパッド162は、熱放出チップ150の下面上に配置され、熱伝導率が高いメタルによって形成される。
例えば、メタルパッド162は、Cu、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)などを含み得る。
しかし、メタルパッド162の材質が前述したメタルに限定されるものではない。
一方、実施形態によって、熱放出チップ150は、下面上にパッシベーション層を含み、メタルパッド162は、パッシベーション層を貫通する形態に熱放出チップ150の下面上に配置される。
パッシベーション層は、例えば、シリコン酸化物又はシリコン窒化物などによって形成される。
【0027】
接着層164は、熱放出チップ150を第1半導体チップ120上に接着して固定する。
図1Bに示すように、接着層164は、熱放出チップ150の下面上でメタルパッド162を覆い、熱放出チップ150の側面から若干突出する。
一方、接着層164は、第1半導体チップ120からの熱をメタルパッド162及び熱放出チップ150に効率的に伝達するために、熱伝導率の高い物質を含む。
例えば、接着層164は、TIM(Thermal Interface Material)、熱伝導性樹脂、熱伝導性ポリマー、又はSiOやSiCNなどのシリコン酸化物やシリコン窒化物などからなり得る。
ここで、TIMは、熱伝導率の高い物質、すなわち、熱抵抗が低い物質である、グリース(grease)、テープ、エラストマ充填パッド、相転移物質などを含み得る。
【0028】
図1Cに示すように、メタルパッド162は、第1半導体チップ120とのギャップGを保持する。
すなわち、メタルパッド162の下面と第1半導体チップ120の上面との間にギャップGが存在し、ギャップGには、接着層164が介在する。
本実施形態の半導体パッケージ100において、ギャップGは、例えば、1μm以下である。
このようにメタルパッド162と第1半導体チップ120がギャップGを保持し、ギャップGに接着層164が介在することにより、メタルパッド162と第1半導体チップ120との熱膨張率差に起因するストレスが緩和されてウォーピジ(warpage)が防止される。
一方、ウォーピジ問題が大きくない場合、実施形態によって、メタルパッド162の下面が第1半導体チップ120の上面に接触する。
【0029】
参考までに、一般的な半導体パッケージの場合、第1半導体チップ120を密封材が上面と側面を取り囲み、上部に再配線基板が配置されるか、又は、基板間の接続端子を介して上部パッケージが配置される構造を有する。
そのような構造の場合、第1半導体チップ120が熱伝導率の低い密封材によって覆われているので、熱放出効率が大きく落ちてしまう。
しかし、本実施形態の半導体パッケージ100の場合、第1半導体チップ120の上面が露出され、第1半導体チップ120上に熱放出連結部160を通じてSiの熱放出チップ150が積層されることで、熱放出効率が大きく向上する。
【0030】
密封材170は、再配線基板110と第2半導体チップ140との間と、再配線基板110と熱放出チップ150との間に配置される。
密封材170は、第1半導体チップ120の側面を覆って密封する。
また、密封材170は、貫通ポスト130の側面を覆う。
一方、図1Bに示すように、密封材170は、再配線基板110と第1半導体チップ120との間と、第1半導体チップ120の下面上の第1バンプ125との間を満たす。
しかし、一部実施形態において、第1半導体チップ120の下面上の第1バンプ125の間にアンダーフィル(underfill)が満たされ、密封材170は、第1半導体チップ120とアンダーフィルとの側面を覆う。
【0031】
密封材170は、絶縁性物質、例えば、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、又はポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はそれらに無機フィラーのような補強材が含まれた樹脂を含み得る。
例えば、密封材170は、ABF、FR-4、BT樹脂などを含み得る。
また、密封材170は、EMCのようなモールディング物質、又は、PIE(Photo Imageable Encapsulant)のような感光性材料を含み得る。
しかし、密封材170の材質が前述した物質に限定されるものではない。
【0032】
図1Bに示したように、密封材170は、第1半導体チップ120の上面を露出させる構造で第1半導体チップ120を密封する。
このように密封材170が第1半導体チップ120の上面を露出させる構造を有することにより、密封材170の厚さが最小化される。
例えば、密封材170は、第1厚さH1を有し、第1厚さH1は、100μm以下である。
しかし、密封材170の厚さが前述した数値範囲に限定されるものではない。
このように密封材170が100μm以下の低い厚さに形成されることにより、ウォーピジ制御が容易である。
例えば、密封材170が薄くなることにより、密封材170と第1半導体チップ120との熱膨張率差によるストレスが減少し、それにより、ウォーピジが減少する。
また、密封材170が薄く形成されることにより、薄くなった厚さほど半導体パッケージ100の全体厚さが減少する。
【0033】
図1Aを参照して、再配線基板110と各チップ(120、140、150)の平面的サイズと位置関係とを簡略に見れば、再配線基板110は、平面視において、密封材170と実質的に等しいサイズを有する。
したがって、平面視において、再配線基板110内に第1半導体チップ120と貫通ポスト130が位置する。
また、第1半導体チップ120と貫通ポスト130の上部に配置された第2半導体チップ140と熱放出チップ150も、平面視において、再配線基板110内に位置する。
一方、第1半導体チップ120のほとんどは、熱放出チップ150にオーバーラップされ、第1半導体チップ120の一部のみが第2半導体チップ140とオーバーラップされる。
【0034】
本実施形態の半導体パッケージ100において、SoCである第1半導体チップ120の上面上に熱放出連結部160を介して熱放出チップ150が配置されることにより、第1半導体チップ120の熱放出効果が極大化される。
また、本実施形態の半導体パッケージ100において、密封材170が100μm以下の低い厚さに形成されることにより、ウォーピジ制御が容易であり、パッケージ全体の厚さを減少させる。
一方、第1半導体チップ120と第2半導体チップ140との信号交換は、第2バンプ145、貫通ポスト130、再配線基板110の再配線114、及び第1バンプ125を通じて行われる。
本実施形態の半導体パッケージ100において、密封材170の厚さが減少するので、貫通ポスト130の長さも減少する。
したがって、第1半導体チップ120と第2半導体チップ140との信号交換経路が短くなる。
【0035】
本実施形態の半導体パッケージ100において、第1半導体チップ120は、セルフアライメントされて再配線基板110上に配置される。
それにより、再配線基板110内の再配線ライン114が微細なライン幅と間隔(Line&Space、以下、例えば、L/S(μm)と記載)を有するように設計することができる。
例えば、本実施形態の半導体パッケージ100の再配線基板110の再配線ライン114において、第1半導体チップ120の第1バンプ125に接続される最上部再配線ライン114の場合、2/2μm程度のライン幅と間隔を有する。
また、それ以下の再配線ライン114の場合は、例えば、7/8μm程度のライン幅と間隔を有する。
第1半導体チップ120のセルフアライメントされる配置については、図8A図10Gの半導体パッケージ製造方法に関連する説明部分でさらに詳細に説明する。
【0036】
図2は、本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図1A図1Cの説明部分で既に説明した内容は簡略に説明するか、省略する。
図2を参照すると、本実施形態の半導体パッケージ100Aは、熱放出チップ150aの構造において、図1Bの半導体パッケージ100と異なっている。
具体的には、本実施形態の半導体パッケージ100Aにおいて、熱放出チップ150aの内部に複数のメタルライン155が配置される。
【0037】
メタルライン155は、例えば、熱放出チップ150aを垂直方向に貫通する貫通ビアである。
メタルライン155は、熱伝導率の高いメタルを含む。
例えば、メタルライン155は、Cu、Ni、Al、Sn、Au、Agなどを含む。
しかし、メタルライン155の材質が前述したメタルに限定されるものではない。
メタルライン155は、熱放出チップ150aのSiより熱伝導率が高いので、第1半導体チップ120からの熱をさらに効率的に放出するのに寄与する。
メタルライン155は、熱放出チップ150aの下部に配置されたメタルパッド162に接続される。
しかし、メタルライン155の少なくとも一部は、メタルパッド162に接続されない。
【0038】
図3は、本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図1A図2の説明部分で既に説明した内容については、簡略に説明するか、省略する。
図3を参照すると、本実施形態の半導体パッケージ100bは、第2半導体チップの代わりに、パッケージ構造のメモリ素子140aが貫通ポスト130上に積層されるという点で、図1Bの半導体パッケージ100と異なる。
本実施形態の半導体パッケージ100bにおいて、メモリ素子140aは、HBM(High Bandwidth Memory)パッケージである。
【0039】
さらに具体的に説明すれば、HBMパッケージであるメモリ素子140aは、ベースチップ142、及びベースチップ142上に複数のコアチップ144を含む。
ベースチップ142とコアチップ144は、内部に貫通電極148を含む。
ここで、貫通電極148は、TSVである。
図3に示すように、コアチップ144の内の最上部のコアチップ144は、貫通電極148を含まない。
一方、図に示していないが、ベースチップ142とコアチップ144との間、及び隣接するコアチップ144の間に微細バンプと接着層が配置される。
また、微細バンプは、貫通電極148に接続される。
【0040】
ベースチップ142は、ロジック素子を含み、よって、ベースチップ142は、ロジックチップである。
そのようなベースチップ142は、コアチップ144の下部に配置され、コアチップ144の信号を統合して外部に伝達し、かつ外部からの信号及び電源をコアチップ144に伝達する。
それにより、ベースチップ142は、バッファチップ又はコントロールチップとも言及される。
一方、コアチップ144それぞれは、メモリチップである。
例えば、コアチップ144それぞれは、DRAMチップである。
一方、コアチップ144は、パッドツーパッド(pad-to-pad)ボンディング、ハイブリッドボンディング(Hybird Bonding:HB)、ボンディング部材を用いたボンディング、又はACF(Anisotropic Conductive Film)を用いたボンディングなどを通じてベースチップ142又は下部のコアチップ144上に積層される。
図3において、コアチップ144がベースチップ142上に4個が積層されているが、コアチップ144の個数が4個に限定されるものではない。
例えば、コアチップ144は、ベースチップ142上に3個以下、又は5個以上積層され得る。
【0041】
メモリ素子140aは、第2バンプ145を通じて貫通ポスト130上に実装される。
さらに具体的には、ベースチップ142の下面と貫通ポスト130との間に第2バンプ145が配置される。
図に示していないが、ベースチップ142の下面上にチップパッドが配置され、第2バンプ145がチップパッド上に配置される。
また、実施形態によって、貫通ポスト130上にポストパッドが形成され、第2バンプ145は、チップパッドと対応するポストパッドとの間に配置される。
ベースチップ142上のコアチップ144は、内部密封材146によって密封される。
但し、コアチップ144の内の最上部のコアチップ144は、内部密封材146によって覆われない。
しかし、他の実施形態において、最上部のコアチップ144の上面が内部密封材146によって覆われ得る。
【0042】
本実施形態の半導体パッケージ100bにおいて、メモリ素子140aがHBMパッケージに限定されるものではない。
例えば、メモリ素子140aは、一般的なパッケージ構造を有し得る。
例えば、メモリ素子140aは、上部パッケージ基板、及び上部パッケージ基板上に積層された複数のメモリチップを含み得る。
上部パッケージ基板は、第2バンプ145を通じて貫通ポスト130上に積層され得る。
また、メモリチップは、ボンディングワイヤを介して上部パッケージ基板上に積層されるか、又はバンプとTSVを介して上部パッケージ基板上に積層され得る。
本実施形態の半導体パッケージ100bは、POP構造を有する。
具体的には、再配線基板110、第1半導体チップ120、貫通ポスト130、及び密封材170が第1パッケージPKG1を構成し、メモリ素子140aが第2パッケージPKG2を構成する。
したがって、本実施形態の半導体パッケージ100bは、第2パッケージPKG2が第2バンプ145を介して第1パッケージPKG1上に積層されたPOP構造を有する。
【0043】
図4A及び図4Bは、本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図であって、図4Bは、図4Aの半導体パッケージにおいて、第3半導体チップ120aをさらに詳細に示す断面図である。
図1A図3の説明部分で既に説明した内容については、簡略に説明するか、省略する。
図4A及び図4Bを参照すると、本実施形態の半導体パッケージ100cは、第1半導体チップ120の下部に配置された第3半導体チップ120aをさらに含むという点で、図1Bの半導体パッケージ100と異なる。
【0044】
本実施形態の半導体パッケージ100cにおいて、第3半導体チップ120aは、第1半導体チップ120の通信を支援するモデムチップである。
しかし、第3半導体チップ120aの種類がモデムチップに限定されるものではない。
例えば、第3半導体チップ120aは、第1半導体チップ120の動作を支援する多様な種類の集積素子を含み得る。
第3半導体チップ120aは、第2半導体チップ140とメモリ信号を交換するための多チャネルI/Oインターフェースを含み得る。
【0045】
図4Bに示すように、第3半導体チップ120aは、基板121、下部多重配線層123、上部配線層127、及び貫通電極129を含む。
基板121は、第3半導体チップ120aのボディーを構成し、Siを基盤とする。
基板121のアクティブ面上に集積回路層が形成される。
集積回路層は、複数のロジック素子を含む。
下部多重配線層123は、基板121の下面上に配置され、多重層の配線を含む。
一方、下部多重配線層123の下面上には、チップパッドが配置され、チップパッド上に第1バンプ125が配置される。
【0046】
上部配線層127は、基板121の上部に配置される。
上部配線層127内には、配線が配置され、配線は、単一層又は多重層に配置される。
多重層の配線の場合、他の層の配線は、ビアを介して互いに接続される。
上部配線層127の上面上には、配線に接続された上部パッドが配置される。
実施形態によって、上部配線層127は、省略され得る。
上部配線層127が省略された場合、貫通電極129の上面が基板121から露出されるか、又は貫通電極129の上面上の電極パッドが基板121から露出される。
【0047】
貫通電極129は、基板121を貫通し、上部配線層127の配線と下部多重配線層123の配線を互いに接続する。
貫通電極129は、基板121を構成するシリコンを貫通する構造を有するので、TSV(Through Silicon Via)とも言及される。
貫通電極129は、基板121上の集積回路層が形成される前に形成されたビアファースト構造、集積回路層の形成後、多重配線層の形成前に形成されたビアミドル構造、及び多重配線層の形成後に形成されたビアラスト構造に区別される。
図4Bにおいて、貫通電極129は、例えば、ビアミドル構造に該当する。
【0048】
第3半導体チップ120aにおいて、下面がアクティブ面である前面であり、上面が非アクティブ面である背面である。
すなわち、下部多重配線層123の下面が第3半導体チップ120aの前面に該当し、上部配線層127の上面が第3半導体チップ120aの背面に該当する。
アクティブ面である前面上にチップパッドが形成され、第3半導体チップ120aは、第1バンプ125を通じて再配線基板110上にフリップチップ構造に実装される。
一方、第1半導体チップ120は、第3半導体チップ120a上にバンプを用いたボンディング、ACFを用いたボンディング、HBなどを介して第1半導体チップ120上に積層され得る。
参考までに、HBは、パッド対パッドボンディングと絶縁体対絶縁体(insulator-to-insulator)ボンディングが複合されたボンディングを意味する。
ACFは、一方向のみに電気が通じるようにした異方性導電膜であって、微細導電粒子を接着樹脂に混合させてフィルム状態にした導電膜を意味する。
【0049】
図5は、本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図1A図4Bの説明部分で既に説明した内容については、簡略に説明するか、省略する。
図5を参照すると、本実施形態の半導体パッケージ100dは、受動素子180をさらに含むという点で、図1Bの半導体パッケージ100と異なる。
【0050】
具体的には、本実施形態の半導体パッケージ100dにおいて、受動素子180は、再配線基板110の下面上に配置される。
しかし、実施形態によって、受動素子180は、再配線基板110の上面や内部に配置される。
受動素子180は、抵抗、インダクター、キャパシタのような2端子素子を含む。
本実施形態の半導体パッケージ100dにおいて、受動素子180は、MLCC182(Multi-Layer Ceramic Capacitor)とSiキャパシタ184を含む。
【0051】
図6は、本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図1A図5の説明部分で既に説明した内容については、簡略に説明するか、省略する。
図6を参照すると、本実施形態の半導体パッケージ100eは、第1半導体チップ120、貫通ポスト130、及び密封材170上に第2半導体チップ140と熱放出チップ150を密封する上部密封材175をさらに含む。
上部密封材175の材質と特性は、図1Bの半導体パッケージ100の密封材170についての説明と同一である。
【0052】
上部密封材175は、図6に示すように、第2半導体チップ140とアンダーフィル147の側面、そして、熱放出チップ150と熱放出連結部160の側面を覆う。
一部実施形態において、アンダーフィル147が省略され、第2半導体チップ140と密封材170との間と、第2バンプ145間と、を上部密封材175が満たす。
一方、上部密封材175は、第2半導体チップ140と熱放出チップ150の上面は覆わない。
しかし、実施形態によって、上部密封材175は、第2半導体チップ140の上面を覆う。
そのような構造の場合、第2半導体チップ140の上面が熱放出チップ150の上面より低い。
【0053】
図7は、本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を示す断面図である。
図1A図6の説明部分で既に説明した内容については、簡略に説明するか、省略する。
図7を参照すると、本実施形態の半導体パッケージ100fは、第2半導体チップ140と熱放出チップ150上に熱放出構造物190をさらに含むという点で、図6の半導体パッケージ100eと異なる。
また、本実施形態の半導体パッケージ100fの熱放出構造物190は、図6の半導体パッケージ100eに限らず、図1B、及び図2図5の半導体パッケージ(100、100a~100d)上にも配置され得る。
【0054】
熱放出構造物190は、例えば、ヒートシンク(heatsink)又はヒートスラグ(heatslug)を含む。
熱放出構造物190は、上部接着層195を介して第2半導体チップ140と熱放出チップ150上に接着及び積層される。
上部接着層195は、熱伝導率が高い物質、例えば、TIM、又は熱伝導性樹脂からなる。
【0055】
図8A図8Kは、本発明の一実施形態による図1Bの半導体パッケージの製造方法を説明するための概略断面図であり、図9は、図8Dの段階での半導体パッケージの平面図である。
図1Bを共に参照して説明し、図1A図7の説明部分で既に説明した内容については、簡略に説明するか、省略する。
【0056】
図8Aを参照すると、本実施形態の半導体パッケージ製造方法は、まず、第1キャリア基板200上に整列用メタルパッド310と初期貫通ポスト130aを形成する。
整列用メタルパッド310と初期貫通ポスト130aは、第1キャリア基板200の第1接着層210上に形成する。
第1接着層210は、例えば、グルー(glue)コーティング層である。
しかし、第1接着層210の材質がグルーに限定されるものではない。
整列用メタルパッド310と初期貫通ポスト130aは、メッキ(plating)工程を通じて形成する。
整列用メタルパッド310と初期貫通ポスト130aの製造過程については、図10A図10Hの説明部分でさらに詳細に説明する。
【0057】
整列用メタルパッド310は、例えば、Cu、又はTi/Cuを含む。
しかし、整列用メタルパッド310の材質にそれに限定されるものではない。
整列用メタルパッド310は、微細な幅と間隔を有する。
また、整列用メタルパッド310は、第1半導体チップ120が再配線基板110にセルフアライメントされて積層される。
また、整列用メタルパッド310が微細な幅と間隔で形成することにより、再配線基板110に形成される再配線ライン、例えば、最上部に配置される再配線ラインの幅と間隔を非常に微細にすることができる。
【0058】
初期貫通ポスト130aも、Cu、又はTi/Cuを含む。
しかし、初期貫通ポスト130aの材質がそれに限定されるものではない。
初期貫通ポスト130aは、整列用メタルパッド310より比較的大幅と間隔を有する。
初期貫通ポスト130aは、整列用メタルパッド310が配置された領域の少なくとも一側面に2次元アレイ構造に配置する。
【0059】
図8Bを参照すると、以後、整列用メタルパッド310上に第1半導体チップ120を積層する。
具体的に、第1半導体チップ120は、下面上に初期バンプ125aを含む。
初期バンプ125aは、メタルピラー(125-1)とソルダー(125-2)を含む。
メタルピラー(125-1)は、例えば、Cuを含む。
しかし、メタルピラー(125-1)の材質がCuに限定されるものではない。
初期バンプ125aが対応する整列用メタルパッド310と結合する方式で、第1半導体チップ120を整列用メタルパッド310上に積層する。
【0060】
図8Cを参照すると、第1半導体チップ120の積層後、第1接着層210上に初期貫通ポスト130aと第1半導体チップ120を覆う初期密封材170aを形成する。
図8Cに示すように、初期密封材170aは、初期貫通ポスト130aと第1半導体チップ120の側面と上面を覆う。
また、初期密封材170aは、第1半導体チップ120と第1接着層210との間、及び初期バンプ125aの間を満たす。
初期密封材170aの材質及び特性は、図1Bの半導体パッケージ100の密封材170についての説明と同一である。
【0061】
図8D及び図9を参照すると、引き続き、矢印で表示したように、第1グラインディングを通じて初期密封材170aの上部一部を除去し、1次的に薄くなった初期密封材170bを形成する。
第1グラインディングを通じて初期貫通ポスト130aと第1半導体チップ120の上面が初期密封材170bから露出される。
一方、図9から分かるように、初期貫通ポスト130aは、第1半導体チップ120の少なくとも一側面、例えば、x方向に左側に2次元アレイ構造に配置される。
また、初期貫通ポスト130aの内の一部は、y方向に第1半導体チップ120の両側の一部にも配置される。
【0062】
図8Eを参照すると、初期密封材170bの形成後、第1半導体チップ120、初期貫通ポスト130a、及び初期密封材170bの上面上に第2キャリア基板400を結合させる。
第2キャリア基板400は、第2接着層410を介して第1半導体チップ120、初期貫通ポスト130a、及び初期密封材170bの上面上に接着及び固定する。
第2キャリア基板400の結合後、整列用メタルパッド310、初期貫通ポスト130a、及び初期密封材170bから第1キャリア基板200を除去する。
第1キャリア基板200を除去するとき、第1接着層210も共に除去する。
しかし、一部実施形態において、第1接着層210は、保持し、第1キャリア基板200のみを除去し得る。
【0063】
図8Fを参照すると、第1キャリア基板200の除去後、第2キャリア基板400が下方に位置し、整列用メタルパッド310が上方に位置するように全体構造物を逆さまにする。
以後、矢印で表示したように、第2グラインディングを通じて整列用メタルパッド310と初期バンプ125aの一部を除去する。
例えば、第2グラインディングを通じて初期バンプ125aのソルダー(125-2)を除去することにより、第1半導体チップ120上に第1バンプ125を形成する。
また、第2グラインディングを通じて初期貫通ポスト130aと初期密封材170bを薄くし、貫通ポスト130と2次的に薄くなった密封材170を形成する。
密封材170は、図1Bの半導体パッケージ100の密封材170と実質的に同一であり、よって、第1厚さH1を有する。
【0064】
図8Gを参照すると、引き続き、第1半導体チップ120、貫通ポスト130、及び密封材170上に再配線基板110を形成する。
再配線基板110は、ボディー絶縁層112、再配線ライン114、及びビア116を含む。
前述したように、第1半導体チップ120の第1バンプ125は、整列用メタルパッド310を用いてセルフアライメントされて非常に微細に形成する。
それに対応して、再配線基板110の再配線ライン114も非常に微細な幅と間隔に形成する。
例えば、再配線基板110の再配線ライン114の内の第1半導体チップ120の第1バンプ125と結合する再配線ライン114は、2/2μm程度のライン幅と間隔を有する。
【0065】
図8Hを参照すると、再配線基板110の形成後、再配線基板110上に外部接続端子115を形成する。
外部接続端子115については、図1Bの半導体パッケージ100の外部接続端子115についての説明と同一である。
【0066】
図8Iを参照すると、以後、外部接続端子114をフィルムフレームマウント500の粘着フィルム520上に付着させる。
フィルムフレームマウント500は、円環状のサポートリング510とサポートリング510の開口部分を覆う粘着フィルム520を含む。
それにより、フィルムフレームマウント500は、リングフレームマウントとも言及される。
再配線基板110の外部接続端子115をフィルムフレームマウント500に付着した後、第2キャリア基板400を第1半導体チップ120、貫通ポスト130、及び密封材170から除去する。
第2キャリア基板400を除去するとき、第2接着層410も共に除去する。
【0067】
図8Jを参照すると、第2キャリア基板400の除去後、第2半導体チップ140を貫通ポスト130上に積層する。
第2半導体チップ140は、第2バンプ145を介して積層する。
以後、第2半導体チップ140と密封材170との間、及び第2バンプ145の間をアンダーフィル147で満たす。
しかし、一部実施形態において、アンダーフィル147は省略し得る。
【0068】
図8Kを参照すると、引き続き、第2半導体チップ140に隣接し、第1半導体チップ120上に熱放出チップ150を積層する。
熱放出チップ150は、熱放出連結部160を用いて積層する。
熱放出連結部160は、メタルパッド162と接着層164を含む。
第2半導体チップ140を第1半導体チップ120上に積層することにより、図1Bの半導体パッケージ100が完成する。
【0069】
図10A図10Gは、図8Aの段階をさらに具体的に説明するための断面図である。
図1Bを共に参照して説明し、図1A図8Kの説明部分で既に説明した内容については、簡略に説明するか、省略する。
図10Aを参照すると、整列用メタルパッド310と初期貫通ポスト130aの製造工程は、まず、第1キャリア基板200上に第1接着層210を形成する。
第1接着層210は、例えば、グルーコーティング層である。
しかし、第1接着層210の材質がグルーに限定されるものではない。
【0070】
図10Bを参照すると、第1接着層210の形成後、第1接着層210上にメタルシード層301を形成する。
メタルシード層301は、例えば、Cu単一層、又はTi/Cu多重層を含む。
しかし、メタルシード層301の材質及び層状構造が前述した物質及び層状構造に限定されるものではない。
一方、Ti/Cu多重層の場合、下部がTi層であり、上部がCu層である。
【0071】
図10Cを参照すると、メタルシード層301の形成後、メタルシード層301上に第1フォトレジスト(PhotoResist:PR)パターンPH1を形成する。
さらに具体的に説明すれば、まずメタルシード層301の全面上に薄い厚さに第1PR層610を形成する。
以後、第1PR層610にフォトリソグラフィー工程を進めて第1半導体チップ120が配置される部分に第1PRパターンPH1を形成する。
一方、第1PRパターンPH1は、追って形成される整列用メタルパッド310のサイズ及び間隔などを考慮して非常に微細な幅と間隔を有する。
一方、第1PRパターンPH1は、底面にメタルシード層301を露出させる。
【0072】
図10Dを参照すれば、第1PRパターンPH1の形成後、第1PRパターンPH1を介して露出されたメタルシード層301にメッキ工程を進め、初期整列用メタルパッド310aを形成する。
メッキ工程は、例えば、Cuメッキ工程である。
しかし、メッキ工程がCuメッキ工程に限定されるものではない。
【0073】
図10Eを参照すると、初期整列用メタルパッド310aの形成後、第1PR層610と第1PRパターンPH1とを除去する。
第1PR層610と第1PRパターンPH1は、PRストリップ及び/又はアッシング工程を通じて除去する。
第1PR層610と第1PRパターンPH1の除去を通じてメタルシード層301と初期整列用メタルパッド310aが露出される。
【0074】
図10Fを参照すると、以後、初期整列用メタルパッド310aに隣接した部分に第2PRパターンPH2を形成する。
さらに具体的に説明すれば、まず、メタルシード層301と初期整列用メタルパッド310aの全面を覆う第2PR層620を比較的厚く形成する。
以後、第2PR層620にフォトリソグラフィー工程を進めて貫通ポスト130が配置される部分に第2PRパターンPH2を形成する。
一方、第2PRパターンPH3は、底面にメタルシード層301を露出させる。
【0075】
図10Gを参照すると、第2PRパターンPH2の形成後、第2PRパターンPH2を介して露出されたメタルシード層301にメッキ工程を進め、初期貫通ポスト130bを形成する。
メッキ工程は、例えば、Cuメッキ工程である。
しかし、メッキ工程がCuメッキ工程に限定されるものではない。
【0076】
図10Hを参照すると、初期貫通ポスト130bの形成後、第2PR層620と第2PRパターンPH2を除去する。
第2PR層620と第2PRパターンPH2は、PRストリップ及び/又はアッシング工程を通じて除去する。
第2PR層620と第2PRパターンPH2の除去を通じて初期貫通ポスト130bの間、及び初期整列用メタルパッド310aの間、そして、初期貫通ポスト130bと初期整列用メタルパッド310aが配置された領域の外部に、メタルシード層301が露出される。
引き続き、露出されたメタルシード層301を、エッチング工程を通じて除去することにより、初期貫通ポスト130aと整列用メタルパッド310を形成する。
【0077】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【0078】
100、100a~100f 半導体パッケージ
110 再配線基板
112 ボディー絶縁層
114 再配線ライン
116 ビア
115 外部接続端子
120 第1半導体チップ
120a 第3半導体チップ
121 基板
123 下部多重配線層
125 第1バンプ
127 上部配線層
129 貫通電極
130 貫通ポスト
130a 初期貫通ポスト
140 第2半導体チップ
140a メモリ素子
142 ベースチップ
144、144-1~4 コアチップ
145 第2バンプ
146 内部密封材
147 アンダーフィル
148 貫通電極
150 熱放出チップ
160 熱放出接続部
162 メタルパッド
164 接着層
170 密封材
170b 初期密封材
175 上部密封材
180 受動素子
182 MLCC
184 Siキャパシタ
190 熱放出構造物
195 上部接着層
200 第1キャリア基板
210 第1接着層
310 整列用メタルパッド
400 第2キャリア基板
410 第2接着層
500 フィルムフレームマウント
610、620 PR層
PH1、PH2 PRパターン
図1A
図1B
図1C
図2
図3
図4A
図4B
図5
図6
図7
図8A
図8B
図8C
図8D
図8E
図8F
図8G
図8H
図8I
図8J
図8K
図9
図10A
図10B
図10C
図10D
図10E
図10F
図10G
図10H