本発明が解決しようとする課題は、信号伝達経路を短縮し、原価を下げ、量産効率を高めるとともに、多数の半導体チップが搭載できる半導体パッケージ製造方法及び半導体パッケージ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、上述の課題に制限されず、言及しない他の課題は以下の記載により当業者が明確に理解することができる。
前記課題を達成するために本発明の技術的思想の実施例は、半導体パッケージ形成方法を提供する。この方法は、上面に第1突出電極を有する第1半導体チップを準備することを含む。前記第1半導体チップ上に、第2突出電極を有する第2半導体チップを前記第1突出電極が露出されるように搭載する。前記第1突出電極と前記第2突出電極との間に絶縁膜を形成する。前記絶縁膜内に溝(グルーブ、groove)を形成する。前記溝の内部を埋め込み、前記第1突出電極及び前記第2突出電極と接続される相互接続を形成する。
応用実施例において、前記溝を形成することは、前記溝の幅を前記第1突出電極の幅よりも狭く形成することを含むことができる。
他の実施例において、前記溝を形成することは、レーザを用いて前記絶縁膜の一部を除去することを含むことができる。
さらに他の実施例において、前記相互接続を形成することは前記第2突出電極の一部を溶融して前記溝を埋め込むことを含むことができる。
さらに他の実施例において、前記相互接続は前記第2突出電極と同一物質からなる膜を含むことができる。前記相互接続は前記第2突出電極に物質的に連続されることができる。
さらに他の実施例において、前記相互接続を形成することは、前記溝内に導電性ペースト、導電性ボール、またはこれらの組み合わせを提供することを含むことができる。
さらに他の実施例において、前記相互接続は、前記第1突出電極及び前記第2突出電極よりも低い温度で溶融する物質を含むことができる。
さらに他の実施例において、前記相互接続は水平幅よりも大きい垂直深さを有することができる。
さらに他の実施例において、前記相互接続は前記絶縁膜の上部表面の一部を覆うことができる。
さらに他の実施例において、前記相互接続の幅は前記第1突出電極の幅よりも狭くすることができる。
さらに他の実施例において、前記相互接続は前記第1突出電極の上部表面及び前記第2突出電極の側面と接触されることができる。
さらに他の実施例において、前記溝の側壁は凹凸を有することができる。
さらに他の実施例において、前記絶縁膜は前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとの間を埋め込むことができる。
さらに他の実施例において、前記第1半導体チップの下部に基板を付着することができる。前記基板と前記第1半導体チップとの間にロジックチップ及びバッファチップを搭載することができる。前記基板上に、前記ロジックチップ、前記バッファチップ、前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップを覆う封止材を形成することができる。
また、本発明の技術的思想の実施例は、他の半導体パッケージ形成方法を提供する。この方法は、第1半導体チップ及び第2半導体チップを準備することを含む。前記第1半導体チップは、第1チップパッド及び前記第1チップパッド上に形成された第1レーザブロッキング電極を有する。前記第2半導体チップは、第2チップパッド及び前記第2チップパッド上に形成された第2レーザブロッキング電極を有する。前記第1半導体チップ上に前記第1レーザブロッキング電極が露出するように前記第2半導体チップを搭載する。前記第1レーザブロッキング電極と前記第2レーザブロッキング電極との間に絶縁膜を形成する。レーザを用いて前記絶縁膜内に溝を形成する。前記溝内に前記第1レーザブロッキング電極及び前記第2レーザブロッキング電極と接触する相互接続を形成する。
さらに、本発明の技術的思想の実施例は、半導体パッケージを提供する。前記半導体パッケージは上面に第1突出電極を有する第1半導体チップを含む。上面に第2突出電極を有する第2半導体チップが前記第1半導体チップ上に搭載される。前記第1突出電極は露出される。前記第1突出電極と前記第2突出電極との間に第1絶縁膜が形成される。前記第1絶縁膜内に第1溝が形成される。前記第1溝内に前記第1突出電極及び前記第2突出電極と接触する第1相互接続が形成される。前記第1溝の幅は前記第1突出電極の幅よりも狭い。
他の実施例において、前記第1相互接続は水平幅よりも大きい垂直高さを有することができる。
さらに他の実施例において、前記第1相互接続は前記第1絶縁膜の上部表面の一部を覆うことができる。
さらに他の実施例において、前記第1相互接続の水平幅は前記第1突出電極の水平幅よりも狭くすることができる。
さらに他の実施例において、前記第1相互接続は前記第2突出電極と同一物質を含むことができる。前記第1相互接続は前記第2突出電極と物質的に連続されることができる。
さらに他の実施例において、前記第1相互接続は前記第1突出電極の上部表面及び前記第2突出電極の側面と接触されることができる。
さらに他の実施例において、前記第1相互接続は前記第1突出電極及び前記第2突出電極よりも低い温度で溶融する物質を含むことができる。
さらに他の実施例において、前記第1絶縁膜は前記第1相互接続と前記第2半導体チップとの間に介在されることができる。前記第1相互接続は前記第1絶縁膜によって前記第2半導体チップと隔離されることができる。
さらに他の実施例において、前記第1絶縁膜は前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとの間を埋め込むことができる。
さらに他の実施例において、前記第1半導体チップの下部に基板が付着することができる。前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップを覆う封止材が提供されることができる。
さらに他の実施例において、前記基板と前記第1半導体チップとの間にロジックチップが付着されることができる。前記ロジックチップに隣接したバッファチップが提供されることができる。
さらに他の実施例において、前記第2半導体チップ上に上面に第3突出電極を有する第3半導体チップが搭載されることができる。前記第3突出電極を露出させるように搭載され、第4突出電極を有する第4半導体チップが提供されることができる。前記第3突出電極と前記第4突出電極との間に第2絶縁膜が形成されることができる。前記第3突出電極と前記第4突出電極との間の前記第2絶縁膜内に第2溝が形成されることができる。前記第2溝上に前記第3突出電極及び前記第4突出電極と接触された第2相互接続が形成されることができる。前記第2半導体チップは前記第1半導体チップ上に第1方向にオフセット整列され、前記第4半導体チップは前記第3半導体チップ上に前記第1方向と異なる第2方向にオフセット整列されることができる。
さらに他の実施例において、前記第2半導体チップと前記第3半導体チップとの間のインタポーザ(Interposer)が提供されることができる。前記第3突出電極は前記インタポーザを経由して前記第2突出電極に電気的に接続されることができる。
さらに、本発明の技術的思想の実施例は、他の半導体パッケージを提供する。前記半導体パッケージは上面に第1突出電極を有する第1半導体チップを含む。前記第1突出電極を露出させるように前記第1半導体チップ上に搭載され、上面に第2突出電極を有する第2半導体チップが提供される。前記第1突出電極と前記第2突出電極との間に絶縁膜が形成される。前記絶縁膜内に前記第1突出電極及び前記第2突出電極の側面の一部を露出させる溝が形成される。前記溝内に前記第1突出電極及び前記第2突出電極の露出した面と接触する相互接続が形成される。
他の実施例において、前記絶縁膜は前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとの間に延長形成される。
その他の実施例の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
以上説明したように本発明の技術的思想の実施例によれば、絶縁膜、突出電極、及び相互接続を有する半導体パッケージが提供されることができる。これによって、信号伝逹経路の短縮、チップ/クラック(chip/crack)のような不良率の低減、材料費の低減、及び工程時間の短縮のように、品質及び量産効率側面において多様な改善効果を有する半導体パッケージを実現することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。しかし、本発明は、ここに説明した実施例に限定せず、他の形態に具体化することができる。むしろ、ここに紹介した実施例は開示された内容が徹底的かつ完全となるように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために提供される。図面において、層及び領域の厚さは明確にするために誇張されたものである。また、層が他の層または基板「上」にあるとした場合に、それは他の層または基板上に直接形成されることができるか、またはそれらの間に第3の層が介在されることができる。明細書全体において同一参照番号に示された部分は同一構成要素を意味する。
第1、第2などの用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は1つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに用いられる。例えば、本発明の権利範囲を離脱しない範囲において、第1構成要素は第2構成要素とすることができ、同様に第2構成要素は第1構成要素とすることができる。
上端、下端、上面、下面、または上部、下部などの用語は、構成要素において相対的な位置を区別するために用いられる。例えば、便宜上、図面上の上側を上部、図面上の下側を下部に記載する場合、実際では、本発明の権利範囲を離脱しない範囲において、上部は下部とすることができ、下部は上部とすることができる。
本出願で用いる用語は、単に特定の実施例を説明するために用いることで、本発明を限定しようとする意図はない。単数の表現は文脈上に明白に示さない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせの存在を指定しようとするものであって、1つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものとして理解すべきである。
他に定義しない限り、技術的や科学的な用語を含み、ここに用いるすべての用語は本発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に用いられる、事前に定義されている用語は関連技術の文脈上に有する意味と一致するものとして解釈されるべきであり、本出願に明白に定義しない限り、理想的、または過度に形式的な意味として解釈されない。
図1は、本発明の技術的思想の第1実施例による半導体パッケージを説明するための断面図であり、図2Aないし図2Cは図1の一部分を多様な角度で示すレイアウトである。図3Aは図2Aの一部分を詳しく示す拡大図であり、図3Bは図3Aの切断線I−I’による部分断面図であり、図3Cは図3Aの切断線II−II’による部分断面図である。図4A及び図4Bは、図3Bの応用実施例を説明するための部分断面図である。
図1を参照すると、絶縁膜8を用いて基板3上に第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41を搭載することができる。第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は第1チップスタック10を構成することができる。
基板3はフィンガー電極(finger electrode)6を含むことができ、フィンガー電極6上に基板突出電極7が形成されることができる。第1半導体チップ11は第1チップパッド16を含むことができ、第1チップパッド16上に第1突出電極17が形成されることができる。第2半導体チップ21は第2チップパッド26を含むことができ、第2チップパッド26上に第2突出電極27が形成されることができる。第3半導体チップ31は第3チップパッド36を含むことができ、第3チップパッド36上に第3突出電極37が形成されることができる。第4半導体チップ41は第4チップパッド46を含むことができ、第4チップパッド46上に第4突出電極47が形成されることができる。
基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、はんだボール、伝導性バンプ、伝導性ピン、伝導性スペーサ、またはこれらの組み合わせを含むことができる。そして、実施例において、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47ははんだボールまたははんだバンプの場合を上程して説明することにする。よって、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は球状面または曲面を有することができる。
第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は第1方向に順にオフセット搭載されることができる。第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41はカスケード構造とすることができる。具体的に、第1半導体チップ11は、フィンガー電極6及び基板突出電極7と重畳せず、露出されるように整列されることができる。第2半導体チップ21は、第1チップパッド16及び第1突出電極17と重畳せず、露出されるように第1半導体チップ11上にオフセット整列されることができる。第3半導体チップ31は第2チップパッド26及び第2突出電極27と重畳せず、露出されるように第2半導体チップ21上にオフセット整列されることができる。第4半導体チップ41は第3チップパッド36及び第3突出電極37と重畳せず、露出されるように第3半導体チップ31上にオフセット整列されることができる。
絶縁膜8は、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の間を完全に埋め込み、第1チップスタック10と基板3との間を完全に埋め込むことができる。また、絶縁膜8は第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の側面を覆うことができる。さらに、絶縁膜8は、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の間を覆うことができる。絶縁膜8は接着性を有することができる。例えば、高分子樹脂またはモールディングコンパウンドを含むことができる。
絶縁膜8内に、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gが形成されることができる。第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gは、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の間に形成されることができる。
第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gに沿って第1ないし第4相互接続18、28、38、48が形成されることができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47に物理的及び/または電気的に接続されることができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48のそれぞれは、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の対応する1つに物質的に連続して形成されることができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47と同一物質を含むことができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48及び第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の間に、絶縁膜8を埋め込むことができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、絶縁膜8によって第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41と隔離されることができる。
基板3上に第1チップスタック10を覆う封止材92が形成されることができる。基板3の後面に第1及び第2外部端子5A、5Bが形成されることができる。フィンガー電極6は、基板3を介して第1及び第2外部端子5A、5B中の対応する1つと電気的に接続されることができる。第1外部端子5Aははんだボール、はんだバンプ、ピングリッドアレイ(pin grid array)、リードグリッドアレイ(lead grid array)、導電性タブ(conductive tab)、またはこれらの組み合わせを含むことができる。第2外部端子5Bは金属性バンプまたははんだランドを含むことができる。
他の実施例において、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、レーザブロッキング電極として指称されることができる。
図2Aないし図2Cを参照すると、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48G及び第1ないし第4相互接続18、28、38、48は多様な形状に形成されることができる。第1ないし第4溝18G、28G、38G、48G及び第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、第1突出電極17、第2突出電極27、及び第3突出電極37よりも狭い幅とすることができる。
図2Aを参照すると、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48G及び第1ないし第4相互接続18、28、38、48は同一幅を維持することができる。図2Bを参照すると、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48G及び第1ないし第4相互接続18、28、38、48は中央が凹状とすることができる。これと反対に、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48G及び第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、中央が凸状とすることもできる。図2Cを参照すると、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48G及び第1ないし第4相互接続18、28、38、48は上部が相対的に広い幅を有し、下部が相対的に狭い幅を有することができる。これとは反対に、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48G及び第1ないし第4相互接続18、28、38、48は上部が相対的に狭い幅を有し、下部が相対的に広い幅を有することができる。
図3Aないし図3Cを参照すると、第1ないし第3溝18G、28G、38Gの内壁は、レーザスポットの大きさに対応する粗い表面を含むことができる。すなわち、第1ないし第3溝18G、28G、38Gの側壁及び底は凹凸を有する多数個の半円形底面または側壁を有することができる。第1ないし第3溝18G、28G、38Gの内部に第1ないし第3相互接続18、28、38が形成されることができる。第1ないし第3溝18G、28G、38Gの凹凸を有する側壁及び底は第1ないし第3相互接続18、28、38の接着力を強化させる役割をすることができる。
図3Bを参照すると、第1ないし第3相互接続18、28、38は第1ないし第3溝18G、28G、38Gの内部を埋め込み、絶縁膜8の上部表面よりも高く凸の上部面を有することができる。第1ないし第3相互接続18、28、38は水平幅よりも大きい垂直高さを有することができる。
図3Cを参照すると、第1相互接続18は第1突出電極17の側面と接触することができる。第2相互接続28は第1突出電極17の上面及び第2突出電極27の側面と接触することができる。第3相互接続38は第2突出電極27の側面と接触することができる。
第1チップパッド16上に、第1UBM(under bump metal)16Aが形成されることができ、第2チップパッド26上に第2UBM26Aが形成されることができる。第1UBM16Aは第1チップパッド16と第1突出電極17との間に介在されることができ、第2UBM26Aは第2チップパッド26と第2突出電極27との間に介在されることができる。
図4Aを参照すると、第1ないし第3相互接続18、28、38は、第2溝28Gを完全に埋め込み、隣接した絶縁膜8の表面を部分的に覆うことができる。第1ないし第3相互接続18、28、38は絶縁膜8の上部表面よりも高く凸の曲面を有する上部表面を有することができる。例えば、第2相互接続28は水平幅よりも大きい垂直深さを有することができる。
図4Bを参照すると、第1ないし第3相互接続18、28、38は隣接した絶縁膜8の上部表面よりも低くリセスされた上部表面を有することができる。
図5ないし図13Bは、本発明の技術的思想の第2実施例による半導体パッケージを説明するための断面図である。
図5を参照すると、第1相互接続18は、フィンガー電極6と第1突出電極17との間に形成されることができる。第1相互接続18の一端はフィンガー電極6に直接的に接触することができる。
図6Aを参照すると、絶縁膜8は第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の間に部分的に介在され、第1半導体チップ11と基板3との間に部分的に介在されることができる。この場合、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の間と第1半導体チップ11及び基板3の間に空の空間8Vが提供されることができる。
図6Bを参照すると、絶縁膜8は第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の間に部分的に介在され、第1半導体チップ11と基板3との間に部分的に介在されることができる。絶縁膜8は第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の一側面を覆うことができ、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の他側面は露出されることができる。
図7A及び図7Bを参照すると、第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47と異なる物質を含むことができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47よりも低い温度で溶融する物質を含むことができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の側面に接触されることができる。
図8A及び図8Bを参照すると、第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47と異なる物質を含むことができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47よりも低い温度で溶融する物質を含むことができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の側面及び上部表面を覆うことができる。
図9A及び図9Bを参照すると、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、伝導性バンプ、伝導性ピン、または伝導性スペーサとすることができる。図9Aを参照すると、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、柱状またはメサ(mesa)状を有することができる。すなわち、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は平らな上部表面及び/または側壁を有することができる。他の実施例において、第1ないし第4突出電極17、27、37、47は円柱または多角形柱状を有することができる。図9Bを参照すると、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は円錐または台形状を有することができる。すなわち、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は平らな上部表面及び/または側壁を有することができる。
第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47と異なる物質を含むことができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47よりも低い温度で溶融する物質を含むことができる。例えば、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は金属を含むことができ、第1ないし第4相互接続18、28、38、48ははんだを含むことができる。
図10Aを参照すると、第1チップスタック10上にインタポーザ(interposer)113が搭載されることができる。第1チップスタック10及びインタポーザ113との間に絶縁膜8が介在されることができる。インタポーザ113は、下部パッド114、内部配線115及び上部パッド116を含むことができる。下部パッド114は第4突出電極47に接触されることができる。上部パッド116は内部配線115を経由して下部パッド114に電気的に接続されることができる。上部パッド116上にインタポーザ突出電極117が形成されることができる。
絶縁膜8を用いてインタポーザ113上に、第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81が搭載されることができる。第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81は第2チップスタック50を構成することができる。絶縁膜8は第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81の間を完全に埋め込み、第2チップスタック50とインタポーザ113との間を完全に埋め込むことができる。
第5半導体チップ51は第5チップパッド56を含むことができ、第5チップパッド56上に第5突出電極57が形成されることができる。第6半導体チップ61は第6チップパッド66を含むことができ、第6チップパッド66上に第6突出電極67が形成されることができる。第7半導体チップ71は第7チップパッド76を含むことができ、第7チップパッド76上に第7突出電極77が形成されることができる。第8半導体チップ81は第8チップパッド86を含むことができ、第8チップパッド86上に第8突出電極87が形成されることができる。
第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81は第1方向と異なる第2方向に順にオフセット搭載されることができる。第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81はカスケード構造とすることができる。第1方向と第2方向は反対とすることができる。例えば、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は右側方向に順にオフセット積層されることができ、第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81は左側方向に順にオフセット積層されることができる。
インタポーザ突出電極117、第5突出電極57、第6突出電極67、第7突出電極77、及び第8突出電極87の間に、第1ないし第4相互接続18、28、38、48と類似の第5ないし第8相互接続58、68、78、88が形成されることができる。基板3上に第1チップスタック10及び第2チップスタック50を覆う封止材92が形成されることができる。
図10Bを参照すると、第4半導体チップ41上に再配線フロア123が形成されることができる。再配線フロア123は、第1再配線パッド124、内部配線125及び第2再配線パッド126を含むことができる。第1再配線パッド124は第4チップパッド46に接続されることができる。第1再配線パッド124上に第4突出電極47が形成されることができる。第2再配線パッド126は内部配線125を経由して第1再配線パッド124に電気的に接続されることができる。第2再配線パッド126上に再配線突出電極127が形成されることができる。
絶縁膜8を用いて再配線フロア123上に、第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81が搭載されることができる。第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81は第2チップスタック50を構成することができる。再配線突出電極127、第5突出電極57、第6突出電極67、第7突出電極77、及び第8突出電極87の間に、第5ないし第8相互接続58、68、78、88が形成されることができる。
図11Bは、図11Aの切断線III−III’による断面図である。
図11A及び図11Bを参照すると、第4半導体チップ41上に再配線フロア123が形成されることができる。再配線フロア123は、第1再配線パッド124、内部配線125及び第2再配線パッド126を含むことができる。第1再配線パッド124は第4チップパッド46に接続されることができる。第1再配線パッド124上に第4突出電極47が形成されることができる。第2再配線パッド126は内部配線125を経由して第1再配線パッド124に電気的に接続されることができる。第2再配線パッド126上に再配線突出電極127が形成されることができる。
第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は順に第1方向にオフセット搭載されることができる。再配線フロア123上に第5ないし第8半導体チップ51、61、71、81が第1方向と異なる第2方向に順にオフセット搭載されることができる。第2方向は第1方向に対して90度の交角をなすことができる。
図12を参照すると、基板3上にロジックチップ211及び支持台291が付着することができる。ロジックチップ211はフリップチップ技術を用いて装着されることができる。支持台291はロジックチップ211と同一レベルに搭載されることができる。支持台291及びロジックチップ211上に第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41が搭載されることができる。絶縁膜8は、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41、支持台291及びロジックチップ211の間を埋め込むことができる。
図13Aを参照すると、基板3上にロジックチップ211、バッファチップ295、及び支持台291が付着することができる。ロジックチップ211及びバッファチップ295は、フリップチップ技術を用いて装着されることができる。ロジックチップ211、バッファチップ295及び支持台291上に、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41が搭載されることができる。絶縁膜8は、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41、支持台291、バッファチップ295及びロジックチップ211の間を埋め込むことができる。
第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は、メモリチップとすることができる。例えば、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は、NANDフラッシュメモリのような不揮発性メモリ素子を含むことができる。バッファチップ295は、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41と比較して速い動作速度を有する半導体素子を含むことができる。例えば、バッファチップ295はDRAMまたはSRAMのような揮発性メモリ素子を含むことができる。
図13Bを参照すると、基板3上にロジックチップ211が付着することができる。ロジックチップ211は第1半導体チップ11と同一レベルに搭載されることができる。ロジックチップ211は絶縁膜8の外側に搭載されることができる。
図14は、本発明の技術的思想の第3実施例による半導体パッケージの製造方法を説明するための工程フローチャートである。図15、図16、図18、図19、及び図20は、本発明の技術的思想の第3実施例による半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図であり、図17Aは図16の一部分を詳しく示す拡大図であり、図17Bは図17Aの切断線I−I’による部分断面図であり、図17Cは、図17Aの切断線II−II’による部分断面図である。
図14を参照すると、本発明の技術的思想の第3実施例による半導体パッケージの製造方法は、絶縁膜を用いて多数の半導体チップを積層し(S10)、絶縁膜内に溝を形成し(S20)、相互接続を形成し(S30)、封止材を形成し(S40)、半導体パッケージを分離する(S50)ことを含むことができる。以下では、工程断面図及び部分拡大図を用いてより詳しく説明する。
図14及び図15を参照すると、絶縁膜8を用いて基板3上に第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41が積層されることができる(S10)。第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は、第1チップスタック10を構成することができる。
基板3は、硬性印刷回路基板(rigid printed circuit board)、軟性印刷回路基板(flexible printed circuit board)、または硬軟性印刷回路基板(rigid−flexible printed circuit board)とすることができる。基板3の一面に、フィンガー電極6が形成されることができる。基板3の下部表面を覆う下部はんだレジスト2が形成されることができ、基板3の上部表面を覆い、フィンガー電極6を露出する上部はんだレジスト4が形成されることができる。
フィンガー電極6上に基板突出電極7が形成されることができる。第1半導体チップ11は第1チップパッド16を含むことができ、第1チップパッド16上に第1突出電極17が形成されることができる。第2半導体チップ21は第2チップパッド26を含むことができ、第2チップパッド26上に第2突出電極27が形成されることができる。第3半導体チップ31は第3チップパッド36を含むことができ、第3チップパッド36上に第3突出電極37が形成されることができる。第4半導体チップ41は第4チップパッド46を含むことができ、第4チップパッド46上に第4突出電極47が形成されることができる。
第1半導体チップ11は絶縁膜8を用いて基板3上に付着することができる。第1半導体チップ11はフィンガー電極6及び基板突出電極7と重畳されないように整列されることができる。第2半導体チップ21は絶縁膜8を用いて第1半導体チップ11上に付着することができる。第2半導体チップ21は第1チップパッド16及び第1突出電極17と重畳されないように、第1半導体チップ11上にオフセット整列されることができる。第3半導体チップ31は絶縁膜8を用いて第2半導体チップ21上に付着することができる。第3半導体チップ31は第2チップパッド26及び第2突出電極27と重畳されないように、第2半導体チップ21上にオフセット整列されることができる。第4半導体チップ41は絶縁膜8を用いて第3半導体チップ31上に付着することができる。第4半導体チップ41は第3チップパッド36及び第3突出電極37と重畳されないように、第3半導体チップ31上にオフセット整列されることができる。言い換えると、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は第1方向に順にオフセット搭載されることができる。第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41はカスケード構造とすることができる。
絶縁膜8は、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の間を埋め込み、第1半導体チップ11と基板3との間を埋め込むことができる。また、絶縁膜8は第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の側面を覆うことができる。これに加えて、絶縁膜8は、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の間を覆うことができる。基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、絶縁膜8を貫通して露出されることができる。他の実施例において、絶縁膜8は、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の上端を完全に覆うことができる。
絶縁膜8は、液状エポキシ樹脂を用いて形成されることができる。絶縁膜8は接着性を有することができる。
基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、はんだボール、伝導性バンプ、伝導性ピン、伝導性スペーサ、またはこれらの組み合わせを含むことができる。そして、実施例において、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、はんだボールまたははんだバンプの場合を上程して説明する。基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、ソルダジェッティング(solder jetting)、ロールプリンティング(roll printing)、リトグラフィックソルダバンピング(lithographic solder bumping)、またはこれらの組み合わせを用いて形成されることができる。
フィンガー電極6、第1チップパッド16、第2チップパッド26、第3チップパッド36、及び第4チップパッド46は、Cu、Al、Ni、Pd、Au、Pt、Ag、W、またはこれらの組み合わせを含むことができる。第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41はメモリチップとすることができる。例えば、第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は、NANDフラッシュメモリのような不揮発性メモリ素子を含むことができる。
図14及び図16を参照すると、絶縁膜8内に、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gが形成されることができる(S20)。第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gは、レーザを用いて形成されることができる。第1ないし第4溝18G、28G、38G、48G及び第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の間に絶縁膜8が埋め込まれることができる。図面において、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gが形成される前の絶縁膜8の表面は点線に表示し、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gの底面は実線に表示した。
基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、レーザを反射する特性を示すことができる。これによって、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gを形成する間にフィンガー電極6、第1チップパッド16、第2チップパッド26、第3チップパッド36、及び第4チップパッド46がレーザにより損傷されることを防止する役割をする。すなわち、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47はレーザをブロッキングすることができる。
他の実施例において、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gは、機械ドリリング(mechanical drilling)、またはエッチング技術を用いて形成されることができる。
図17A、図17B、及び図17Cを参照すると、第1ないし第3溝18G、28G、38Gは第1幅W1に形成されることができる。第1突出電極17及び第2突出電極27は第2幅W2とすることができる。第1幅W1は第2幅W2よりも狭くすることができる。第1ないし第3溝18G、28G、38Gの内壁は、レーザスポットLSの大きさに対応する粗い表面を有するように形成されることができる。すなわち、第1ないし第3溝18G、28G、38Gの側壁及び底は凹凸のある面とすることができる。第1突出電極17及び第2突出電極27の側面及び上端は、第1ないし第3溝18G、28G、38Gによって露出されることができる。
第1チップパッド16上に、第1UBM16Aが形成されることができ、第2チップパッド26上に第2UBM26Aが形成されることができる。第1UBM16Aは第1チップパッド16と第1突出電極17との間に介在されることができ、第2UBM26Aは第2チップパッド26と第2突出電極27との間に介在されることができる。第1UBM16A及び第2UBM26Aは、Ni、Pd、Au、またはこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、第1チップパッド16及び第2チップパッド26は、Cu、またはAlとすることができ、第1UBM16A及び第2UBM26Aは無電解Ni、Ni/Pd、またはNi/Pd/Auとすることができる。
図14及び図18を参照すると、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gに沿って第1ないし第4相互接続18、28、38、48が形成されることができる(S30)。
第1ないし第4相互接続18、28、38、48を形成することは、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47を溶融して第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gに沿って流れ落ちるようにすることを含むことができる。この場合、第1ないし第4相互接続18、28、38、48のそれぞれは、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の対応する1つに物質的に連続して形成されることができる。すなわち、第1ないし第4相互接続18、28、38、48及び第1ないし第4突出電極17、27、37、47は同一物質を含むことができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47に接続されることができる。
図14及び図19を参照すると、基板3上に第1チップスタック10を覆う封止材92が形成されることができる(S40)。封止材92はモールディングコンパウンドを用いて形成されることができる。
図14及び図20を参照すると、基板3の後面に第1及び第2外部端子5A、5Bが形成されることができる。第1外部端子5Aは、はんだボール、はんだバンプ、ピングリッドアレイ、リードグリッドアレイ、導電性タブ、またはこれらの組み合わせを含むことができる。他の実施例において、第1外部端子5Aは省略することができる。第2外部端子5Bは金属性バンプまたははんだランドを含むことができる。他の実施例において、第2外部端子5Bも省略することができる。
続いて、半導体パッケージを分離する工程が実行される(S50)。半導体パッケージを分離する工程は、ソーイング(sawing)工程を用いて封止材92及び基板3を切断することを含むことができる。その結果、図1を参照して説明したものと同じ半導体パッケージが形成されることができる。
図21ないし図23は、応用実施例による半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
図21を参照すると、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gに沿って第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mが追加的に提供されることができる。第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mは、導電性ペースト、導電性ボール、またはこれらの組み合わせを含むことができる。第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mは、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47と異なる物質とすることができる。第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mは、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47よりも低い温度で溶融する物質とすることができる。
例えば、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は、Sn−Ag−Cuを含む第1はんだボールとすることができる。第1はんだボールは、217℃〜221℃で溶融する特性を示すことができる。この場合、第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mは、Sn−Biを含む第2はんだボール、またはSn−Znを含む第3はんだボールとすることができる。第2はんだボールは約138℃で溶融する特性を示すことができ、第3はんだボールは約200℃で溶融される特性を示すことができる。
他の実施例において、第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mは、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47と同一物質とすることができる。
図22を参照すると、第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mを溶融して第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gに沿って第1ないし第4相互接続18、28、38、48が形成されることができる。第1ないし第4相互接続18、28、38、48は、基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47に接触されることができる。
他の実施例において、第1ないし第4相互接続18、28、38、48は基板突出電極7、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47の側面及び上端を覆うことができる。
図23を参照すると、基板3上に第1チップスタック10を覆う封止材92が形成されることができる。基板3の後面に外部端子5A、5Bが形成されることができる。
続いて、ソーイング工程を用いて封止材92及び基板3を切断することができる。その結果、図7Aを参照して説明したものと同じ半導体パッケージが形成される。
図24ないし図28は、さらに他の実施例による半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
図24を参照すると、基板突出電極7ははんだボールまたははんだバンプとすることができ、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47は伝導性ピンまたは伝導性スペーサとすることができる。
図25を参照すると、レーザを用いて絶縁膜8内に第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gが形成されることができる。
図26を参照すると、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gに沿って第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mが追加的に提供されることができる。第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mは、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47と異なる物質とすることができる。第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mは、第1突出電極17、第2突出電極27、第3突出電極37、及び第4突出電極47よりも低い温度で溶融する物質とすることができる。
図27を参照すると、第1ないし第4導電性物質18M、28M、38M、48Mを溶融させて第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gに沿って第1ないし第4相互接続18、28、38、48が形成されることができる。
図28を参照すると、基板3上に第1チップスタック10を覆う封止材92が形成されることができる。基板3の後面に外部端子5A、5Bが形成されることができる。
続いて、ソーイング工程を用いて封止材92及び基板3を切断することができる。その結果、図9Bを参照して説明したものと同じ半導体パッケージが形成されることができる。
上述のように、本発明の技術的思想の第3実施例による半導体パッケージの製造方法によれば、レーザを用いて絶縁膜8内に第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gが形成されることができる。第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gを形成する間に、突出電極7、17、27、37、47は、フィンガー電極6、及び第1ないし第4チップパッド16、26、36、46がレーザによって損傷されることを防止する役割をする。また、第1ないし第4溝18G、28G、38G、48Gの内壁は、レーザスポットLSの大きさに対応する粗い表面を有するように形成することができる。これによって、第1ないし第4相互接続18、28、38、48は最も優秀な接着特性を示すことができる。
さらに、ボンディングワイヤを用いる従来技術と比べて、第1ないし第4相互接続18、28、38、48は信号伝達経路短縮、チップ/クラック(chip/crack)のような不良率減少、材料費減少、及び工程時間短縮のように、品質及び量産効率の側面において多様な改善効果を得ることができる。これに加えて、絶縁膜8は、DAF(direct adhesive film)に比べて低い材料費及び短い工程時間を有する液状エポキシ樹脂が適用されることができる。また、絶縁膜8は第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41の側面を覆い、突出電極7、17、27、37、47の側面を覆うことができるので、湿気に強く優秀な信頼性を示す半導体パッケージを実現することができる。
図29は本発明の技術的思想の第4実施例によるカードパッケージを説明するためのレイアウトであり、図30は本発明の技術的思想の第4実施例によるカードパッケージを説明するための断面図である。
図29及び図30を参照すると、絶縁膜8を用いてカード基板213上に第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41が搭載されることができる。第1ないし第4半導体チップ11、21、31、41は第1チップスタック10を構成することができる。カード基板213は下部はんだレジスト212及び上部はんだレジスト214に覆われる。カード基板213の一面に外部端子225が形成されることができる。外部端子225は導電性タブを含むことができる。カード基板213上に第1チップスタック10を覆う封止材292が提供される。
上述のように、絶縁膜8、突出電極7、17、27、37、47、及び相互接続18、28、38、48の構成は、信号伝達経路短縮、不良率減少、材料費減少、及び工程時間短縮のような多様な改善効果を示すことができる。結果的に、多数の半導体チップを搭載しながら品質及び量産効率の側面において優秀なカードパッケージを実現することができる。
さらに、図1ないし図28を参照して説明された半導体パッケージ及びその形成方法は、カードパッケージ及びその形成方法に多様に応用されることができる。
図31及び図32は、本発明の技術的思想の第5実施例による電子装置の斜視図及びシステムブロック図である。
図31に示すように、図1ないし図30を参照して説明した半導体パッケージ及びその形成方法は、携帯電話1900、ネットパソコン、ノートパソコン、またはタブレットPCのような電子システムに有用に適用される。例えば、図1ないし図30を参照して説明したものと同じ半導体パッケージは携帯電話1900内のメインボードに搭載されることができる。さらに、図1ないし図30を参照して説明したものと同じ半導体パッケージは外装型メモリカードのような拡張装置として提供されて携帯電話1900に結合されて使用されることができる。
図32を参照すると、図1ないし図30を参照して説明したものと同じ半導体パッケージは、電子システム2100に適用されることができる。電子システム2100は、ボディ2110、マイクロプロセッサユニット2120、パワーユニット2130、機能ユニット2140、及びディスプレイコントローラユニット2150を含むことができる。ボディ2110は、印刷回路基板PCBに形成されたマザーボードとすることができる。マイクロプロセッサユニット2120、パワーユニット2130、機能ユニット2140、及びディスプレイコントローラユニット2150はボディ2110に装着されることができる。ボディ2110の内部あるいはボディ2110の外部にディスプレイユニット2160が配置されることができる。例えば、ディスプレイユニット2160はボディ2110の表面に配置されてディスプレイコントローラユニット2150によって処理されたイメージを表示することができる。
パワーユニット2130は、外部バッテリ(図示せず)などから所定の電圧の供給を受けてこれを所望する電圧レベルに分岐してマイクロプロセッサユニット2120、機能ユニット2140、ディスプレイコントローラユニット2150などに供給する役割をする。マイクロプロセッサユニット2120は、パワーユニット2130から電圧の供給を受けて機能ユニット2140とディスプレイユニット2160を制御することができる。機能ユニット2140は多様な電子システム2100の機能を実行することができる。例えば、電子システム2100が携帯電話である場合、機能ユニット2140は、ダイヤリング、または外部装置2170との交信によりディスプレイユニット2160への映像出力、スピーカへの音声出力などのような携帯電話機能を実行することができる多様な構成要素を含むことができ、カメラが一緒に装着された場合にはカメライメージプロセッサの役割をする。
応用実施例において、電子システム2100が容量拡張のためにメモリカードなどに接続された場合、機能ユニット2140はメモリカードコントローラとすることができる。機能ユニット2140は有線あるいは無線の通信ユニット2180を介して外部装置2170と信号を交信することができる。さらに、電子システム2100が機能拡張をするために、USB(Universal Serial Bus)などを必要とする場合、機能ユニット2140はインターフェースコントローラの役割をする。さらに、機能ユニット2140は大容量保存装置を含むことができる。
図1ないし図30を参照して説明したものと同じ半導体パッケージは機能ユニット2140に適用されることができる。例えば、機能ユニット2140は、基板3、外部端子5、絶縁膜8、チップスタック10、及び第1ないし第4相互接続18、28、38、48を含むことができる。外部端子5はボディ2110に接続されることができる。この場合、電子システム2100は、多数の半導体チップを搭載しながらも品質及び量産効率の側面から多様な改善効果を示すことができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。