KR100888335B1 - Semiconductor package and fabricating?method?thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 실리콘 관통 전극을 이용하여 웨이퍼의 양방향에 입출력 패드를 형성함으로써, 전기적 성능이 향상되며, 웨이퍼의 손실을 줄이고, 크기가 작아지는 반도체 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다. The present invention relates to a semiconductor package and a method for manufacturing the same. The technical problem to be solved is to form an input / output pad in both directions of a wafer by using a silicon through electrode, thereby improving electrical performance, reducing wafer loss, and reducing size. The present invention provides a semiconductor package and a method of manufacturing the same.
이를 위해 본 발명은 평평한 제 1 면, 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면을 갖는 제 1 실리콘 웨이퍼, 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 1 면에 형성되며 제 1 액티브층과 제 1 본드 패드와 제 1 패시베이션층을 포함하는 제 1 반도체 다이, 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 2 면에 형성되며 제 2 액티브층과 제 2 본드 패드와 제 2 패시베이션층을 포함하는 제 2 반도체 다이, 제 1 반도체 다이와 제 2 반도체 다이를 전기적으로 연결하는 제 1 관통 전극 및 제 2 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 1 솔더 범프로 이루어진 반도체 패키지 및 그 제조 방법을 개시한다. To this end, the present invention is formed on the first surface of the first silicon wafer, the first surface of the first silicon wafer, the first silicon wafer having a flat second surface as the opposite surface of the first surface, the first surface, and the first active layer, the first bond pad and the first surface. A first semiconductor die comprising a first passivation layer, a second semiconductor die formed on a second side of the first silicon wafer and comprising a second active layer, a second bond pad and a second passivation layer, a first semiconductor die and a second A semiconductor package comprising a first through electrode electrically connecting a semiconductor die and a first solder bump electrically connected to a second bond pad, and a method of manufacturing the same.
이와 같이 하여 본 발명에 의한 반도체 패키지 및 그 제조 방법은 웨이퍼의 손실이 줄어들고, 웨이퍼 연마를 위한 공정이 단축되며, 반도체 다이의 적층을 위한 배선 길이가 단축됨에 따라 전기적인 성능이 향상된다. 또한, 양면에 본드 패드가 형성된 반도체 다이를 포함하여 상대적으로 작고 얇은 반도체 패키지의 구현이 가능하게 된다.In this manner, the semiconductor package and the method of manufacturing the same according to the present invention reduce wafer loss, shorten the process for polishing the wafer, and improve the electrical performance as the wiring length for stacking the semiconductor die is shortened. In addition, it is possible to implement a relatively small and thin semiconductor package, including a semiconductor die having a bond pad formed on both sides.
관통 전극, 반도체 다이, 본드 패드, 솔더 범프, 실리콘 웨이퍼 Through-electrodes, semiconductor dies, bond pads, solder bumps, silicon wafers
Description
본 발명은 반도체 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리콘 관통 전극을 이용하여 웨이퍼의 양방향에 입출력 패드를 형성함으로써, 전기적 성능이 향상되며, 웨이퍼의 손실을 줄이고, 크기가 작아지는 반도체 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 반도체 패키지(Semiconductor Package)는 웨이퍼(Wafer)를 가공하여 웨이퍼 상에 집적 회로(IC: Integrated Circuit)를 형성하여 제조되는 반도체 다이(Smiconductor die)를 포함하여 이루어진다. 반도체 패키지는 상기 반도체 다이가 리드프레임 또는 인쇄회로기판 등의 서브스트레이트(Substrate)에 실장되는 구조를 통하여 완성된다. 또한, 서브스트레이트 없이 웨이퍼 자체를 기판으로하여 패키징되는 웨이퍼 레벨의 반도체 패키지 등이 사용되고 있다. In general, a semiconductor package includes a semiconductor die manufactured by processing a wafer to form an integrated circuit (IC) on the wafer. The semiconductor package is completed through a structure in which the semiconductor die is mounted on a substrate such as a lead frame or a printed circuit board. In addition, a wafer-level semiconductor package or the like packaged using the wafer itself as a substrate without a substrate is used.
한편, 종래의 반도체 패키지는 웨이퍼의 한쪽 면에만 집적 회로를 형성함으로써, 웨이퍼의 다른 나머지 면은 사용되지 않는 문제점이 있다. 또한, 고성능의 적층 패키지 구현을 위하여 다수의 웨이퍼를 적층하는 경우에는 그만큼 더 많은 면 의 웨이퍼가 손실되는 문제점이 있다. 또한, 다수의 웨이퍼를 적층하기 위한 공정 수도 그만큼 많아진다는 문제점이 있다. On the other hand, the conventional semiconductor package has a problem that the integrated circuit is formed only on one side of the wafer, so that the other side of the wafer is not used. In addition, when stacking a plurality of wafers in order to implement a high-performance stacking package, there is a problem in that the wafer of more planes is lost. In addition, there is a problem that the number of processes for stacking a plurality of wafers increases by that much.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 관통 전극을 이용하여 웨이퍼의 양방향에 반도체 다이를 형성함으로써, 웨이퍼의 손실이 줄어들고 배선 경로가 더 짧아져서 전기적 성능이 향상된 반도체 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention The present invention is to solve the above-mentioned problems, and by forming a semiconductor die in both directions of the wafer by using a through electrode, a semiconductor package and a method for manufacturing the semiconductor having improved electrical performance by reducing wafer loss and shortening wiring paths The purpose is to provide.
또한, 본 발명의 다른 목적은 양방향에 본드 패드가 형성된 반도체 다이를 이용하여 하나의 반도체 다이에서 양방향으로 입출력이 가능해짐으로써, 상대적으로 작고 얇은 구조를 갖는 반도체 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a semiconductor package having a relatively small and thin structure and a method of manufacturing the same, by enabling input / output in both directions from one semiconductor die by using a semiconductor die having bond pads formed in both directions.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 패키지는 평평한 제 1 면, 상기 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면 및 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 연결하는 제 3 면을 갖는 제 1 실리콘 웨이퍼, 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면과 수직을 이루는 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 1 면에 형성되는 제 1 액티브층과, 상기 제 1 액티브층과 전기적으로 연결되도록 상기 제 1 액티브층의 제 1 면에 형성되는 다수의 제 1 본드 패드와, 상기 제 1 액티브층의 제 1 면에 형성되며, 상기 제 1 본드 패드를 노출시키는 제 1 패시베이션층을 포함하는 제 1 반도체 다이, 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면과 수직을 이루는 제 2 면을 갖고, 상 기 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 2 면에 형성되는 제 2 액티브층과, 상기 제 2 액티브층과 전기적으로 연결되도록 상기 제 2 액티브층의 제 1 면에 형성되는 다수의 제 2 본드 패드와 상기 제 2 본드 패드를 노출시키는 제 2 패시베이션층을 포함하는 제 2 반도체 다이, 상기 제 1 반도체 다이와 상기 제 2 반도체 다이를 전기적으로 연결하는 제 1 관통 전극 및 상기 제 2 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 1 솔더 범프;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제 1 액티브층은 상기 제 1 실리콘 웨이퍼를 시드로 하여 성장되는 박막으로 이루어진 제 1 에피택셜층 및 상기 제 1 에피택셜층 사이에 형성되며, 상기 제 1 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 1 소자층을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 2 액티브층은 상기 제 1 실리콘 웨이퍼를 시드로 하여 성장되는 박막으로 이루어진 제 2 에피택셜층 및 상기 제 2 에피택셜층 사이에 형성되며, 상기 제 2 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 2 소자층을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 상기 제 1 액티브층 및 상기 제 2 액티브층은 각각 제 2 면이 상기 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 3 면과 동일한 평면상에 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 1 실리콘 웨이퍼는 상기 제 1 액티브층에 비하여 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 실리콘 웨이퍼는 상기 제 2 액티브층에 비하여 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다. 한편, 상기 제 1 관통 전극은 상기 제 1 본드 패드 및 상기 제 2 본드 패드를 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 또한, 본발명은 상기 제 1 솔더 범프와 전기적으로 연결되는 제 3 반도체 다이를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 평평한 제 1 면, 상기 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면 및 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 연결하는 제 3 면을 갖는 제 2 실리콘 웨이퍼를 더 포함하며, 상기 제 3 반도체 다이는 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면과 수직을 이루는 제 2 면을 갖고, 상기 제 2 실리콘 웨이퍼의 제 1 면에 형성되는 제 3 액티브층, 상기 제 3 액티브층과 전기적으로 연결되도록 상기 제 3 액티브층의 제 1 면에 형성되는 다수의 제 3 본드 패드 및 상기 제 3 액티브층의 제 1 면에 형성되며, 상기 제 3 본드 패드를 노출시키는 제 3 패시베이션층을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 1 솔더 범프는 상기 제 3 본드 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 제 2 실리콘 웨이퍼의 제 2 면에 형성되어, 상기 제 3 반도체 다이와 전기적으로 연결되는 제 4 반도체 다이를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 상기 제 4 반도체 다이는 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면과 수직을 이루는 제 2 면을 갖고, 상기 제 2 실리콘 웨이퍼의 제 2 면에 형성되는 제 4 액티브층, 상기 제 4 액티브층과 전기적으로 연결되도록 상기 제 4 액티브층의 제 1 면에 형성되는 다수의 제 4 본드 패드 및 상기 제 4 액티브층의 제 1 면에 형성되며, 상기 제 4 본드 패드를 노출시키는 제 4 패시베이션층을 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제 3 본드 패드 및 상기 제 4 본드 패드를 전기적으로 연결하도록 형성되는 제 2 관통 전극을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 4 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 2 솔더 범프를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 제 3 액티브층은 상기 제 2 실리콘 웨이퍼를 시드로 하여 성장되는 박막으로 이루어진 제 3 에피택셜층 및 상기 제 3 에피택셜층 사이에 형성되며 상기 제 3 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 3 소자층을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 4 액티브층은 상기 제 2 실리콘 웨이퍼를 시 드로 하여 성장되는 박막으로 이루어진 제 4 에피택셜층 및 상기 제 4 에피택셜층 사이에 형성되며, 상기 제 4 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 4 소자층을 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제 3 액티브층 및 상기 제 4 액티브층은 각각 제 2 면이 상기 제 2 실리콘 웨이퍼의 제 3 면과 동일한 평면상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 실리콘 웨이퍼는 상기 제 3 액티브층에 비하여 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 실리콘 웨이퍼는 상기 제 4 액티브층에 비하여 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다.The semiconductor package of the present invention for achieving the above object A first silicon wafer having a first flat surface, a second surface that is opposite to the first surface, and a third surface connecting the first and second surfaces, the first flat surface and the first surface; A first active layer formed on the first surface of the first silicon wafer, and a plurality of first active layers formed on the first surface of the first active layer to be electrically connected to the first active layer; A first semiconductor die, a flat first surface and the first surface, the first bond pad having a first bond pad and a first passivation layer formed on a first surface of the first active layer to expose the first bond pad; A second active layer formed on the second surface of the first silicon wafer, the second active layer being perpendicular to the second surface, and formed on the first surface of the second active layer to be electrically connected to the second active layer; A plurality of second bond pads and the A second semiconductor die comprising a second passivation layer exposing a second bond pad, a first through electrode electrically connecting the first semiconductor die and the second semiconductor die, and a first electrically connected to the second bond pad Solder bumps; characterized in that comprises a. In this case, the first active layer is formed between the first epitaxial layer and the first epitaxial layer formed of a thin film grown using the first silicon wafer as a seed, and is electrically connected to the first bond pad. It can be made including one device layer. In addition, the second active layer is formed between the second epitaxial layer and the second epitaxial layer formed of a thin film grown using the first silicon wafer as a seed, and is electrically connected to the second bond pad. It may comprise a two-element layer. Here, each of the first active layer and the second active layer may have a second surface formed on the same plane as the third surface of the first silicon wafer. In this case, the first silicon wafer may be formed relatively thicker than the first active layer. In addition, the first silicon wafer may be formed relatively thicker than the second active layer. The first through electrode may be formed to electrically connect the first bond pad and the second bond pad. In addition, the present invention may further include a third semiconductor die electrically connected to the first solder bumps. The semiconductor device may further include a second silicon wafer having a first flat surface, a second surface that is flat as an opposite surface of the first surface, and a third surface that connects the first surface and the second surface to the third semiconductor. The die has a first flat surface and a second surface perpendicular to the first surface, and includes a third active layer formed on the first surface of the second silicon wafer, the third active layer being electrically connected to the third active layer. And a plurality of third bond pads formed on the first surface of the third active layer and a third passivation layer formed on the first surface of the third active layer and exposing the third bond pads. In addition, the first solder bumps may be electrically connected to the third bond pads. The present invention may further include a fourth semiconductor die formed on the second surface of the second silicon wafer and electrically connected to the third semiconductor die. Wherein the fourth semiconductor die has a first flat surface and a second surface perpendicular to the first surface, the fourth active layer being formed on the second surface of the second silicon wafer, and electrically connected to the fourth active layer. A plurality of fourth bond pads formed on the first surface of the fourth active layer to be connected to each other, and a fourth passivation layer formed on the first surface of the fourth active layer and exposing the fourth bond pads; Can be done. In this case, the method may further include a second through electrode formed to electrically connect the third bond pad and the fourth bond pad. The electronic device may further include a second solder bump electrically connected to the fourth bond pad. Wherein the third active layer is formed between the third epitaxial layer and the third epitaxial layer formed of a thin film grown using the second silicon wafer as a seed, and is electrically connected to the third bond pad. It may comprise a layer. In addition, the fourth active layer is formed between the fourth epitaxial layer and the fourth epitaxial layer made of a thin film grown using the second silicon wafer as a seed, and is electrically connected to the fourth bond pad. It can be made including four device layers. In this case, each of the third active layer and the fourth active layer may have a second surface formed on the same plane as the third surface of the second silicon wafer. In addition, the second silicon wafer may be formed relatively thicker than the third active layer. In addition, the second silicon wafer may be formed relatively thicker than the fourth active layer.
또한, 본 발명에 의한 반도체 패키지는 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면에 다수의 제 1 도전 패턴이 형성되고, 상기 제 2 면에 다수의 제 2 도전 패턴이 형성되는 서브스트레이트, 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면에 형성되는 다수의 제 1 본드 패드 및 상기 제 2 면에 형성되는 다수의 제 2 본드 패드를 포함하며, 상기 서브스트레이트에 마운팅되는 제 1 반도체 다이, 상기 제 1 도전 패턴과 상기 제 1 본드 패드를 전기적으로 연결하는 도전성 와이어, 상기 제 2 본드 패드와 상기 제 1 도전 패턴 사이에 전기적으로 연결되는 제 1 솔더 범프 및 상기 서브스트레이트의 제 1 면 중 상기 제 1 반도체 다이 및 상기 도전성 와이어의 외주연을 감싸는 인캡슐란트를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제 1 반도체 다이는 상기 제 1 본드 패드를 노출하도록 상기 제 1 반도체 다이의 제 1 면에 형성되는 제 1 패시베이션층 및 상기 제 2 본드 패드를 노출하도록 상기 제 1 반도체 다이의 제 2 면에 형성되는 제 2 패시베이션층을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 2 도전 패턴과 전기적으로 연결되는 솔더볼을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 상기 서브스트레이트는 상기 제 1 도전 패턴 및 상기 제 2 도전 패턴을 전기적으로 연결시키는 도전성 비아를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 서브스트레이트는 상기 제 1 도전 패턴의 일부를 덮도록 상기 서브스트레이트의 제 1 면에 형성되는 제 1 솔더 마스크 및 상기 제 2 도전 패턴의 일부를 덮도록 상기 서브스트레이트의 제 2 면에 형성되는 제 2 솔더 마스크를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 한편, 상기 제 1 반도체 다이와 상기 서브스트레이트 사이 중 상기 제 1 솔더 범프의 외주연을 감싸도록 형성되는 제 1 언더필을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 반도체 다이와 전기적으로 연결되는 제 2 반도체 다이를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 상기 제 2 반도체 다이는 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대면으로 평평한 제 2 면을 포함하며, 상기 제 2 반도체 다이의 제 1 면에 형성되어 상기 제 1 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 3 본드 패드 및 상기 제 2 반도체 다이의 제 1 면에 형성되어, 상기 제 3 본드 패드를 노출시키는 제 3 패시베이션층을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 본발명은, 상기 제 3 본드 패드와 전기적으로 연결되는 제 2 솔더 범프를 더 포함할 수도 있다. 한편, 상기 제 1 반도체 다이 및 상기 제 2 반도체 다이 사이 중, 상기 제 2 솔더 범프의 외주연을 감싸는 제 2 언더필을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제 2 반도체 다이는 상기 제 2 반도체 다이의 제 2 면에 형성되는 제 4 본드 패드 및 상기 제 2 반도체 다이의 제 2 면에 형성되어 상기 제 4 본드 패드를 노출시키는 제 4 패시베이션층을 더 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, the semiconductor package according to the present invention has a flat first surface and a flat second surface as an opposite surface to the first surface, and a plurality of first conductive patterns are formed on the first surface, and a plurality of the second surfaces are formed on the first surface. A plurality of first bond pads formed on the first surface and having a second surface that is flat as a substrate on which the second conductive pattern of the substrate is formed, the first flat surface, and the opposite surface of the first surface; A first semiconductor die mounted to the substrate, a conductive wire electrically connecting the first conductive pattern and the first bond pad, the second bond pad and the first bond pad to be formed on the substrate; A first solder bump electrically connected between a first conductive pattern and an encapsulant surrounding an outer periphery of the first semiconductor die and the conductive wire of the first side of the substrate; Can be done together. In this case, the first semiconductor die may include a first passivation layer formed on the first surface of the first semiconductor die to expose the first bond pad and a second surface of the first semiconductor die to expose the second bond pad. It may further comprise a second passivation layer formed on. In addition, it may further comprise a solder ball electrically connected to the second conductive pattern. The substrate may further include conductive vias electrically connecting the first conductive pattern and the second conductive pattern. In addition, the substrate is formed on the second surface of the substrate to cover a portion of the first solder mask and the second conductive pattern formed on the first surface of the substrate to cover a portion of the first conductive pattern. A second solder mask may be further included. The semiconductor device may further include a first underfill formed between the first semiconductor die and the substrate to surround an outer circumference of the first solder bump. In this case, the method may further include a second semiconductor die electrically connected to the first semiconductor die. Wherein the second semiconductor die includes a first flat surface and a second surface that is flat to the opposite side of the first surface and is formed on the first surface of the second semiconductor die to be electrically connected to the first bond pad. And a third passivation layer formed on a first bond pad and a first surface of the second semiconductor die to expose the third bond pad. In addition, the present invention may further include a second solder bump electrically connected to the third bond pad. On the other hand, between the first semiconductor die and the second semiconductor die, may further comprise a second underfill surrounding the outer periphery of the second solder bump. In this case, the second semiconductor die may include a fourth bond pad formed on the second surface of the second semiconductor die and a fourth passivation layer formed on the second surface of the second semiconductor die to expose the fourth bond pad. It can be made to include more.
또한, 본 발명에 의한 반도체 패키지는 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면에 다수의 제 1 도전 패턴이 형성되고, 상기 제 2 면에 다수의 제 2 도전 패턴이 형성되는 서브스트레이트, 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면에 형성되는 다수의 제 1 본드 패드 및 상기 제 2 면에 형성되는 다수의 제 2 본드 패드를 포함하여, 상기 서브스트레이트에 마운팅되는 제 1 반도체 다이, 상기 제 1 반도체 다이와 상기 서브스트레이트를 전기적으로 연결하는 제 1 솔더 범프, 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면에 형성되는 다수의 제 3 본드 패드 및 상기 제 2 면에 형성되는 다수의 제 4 본드 패드를 포함하며, 상기 제 1 반도체 다이와 전기적으로 연결되는 제 2 반도체 다이 및상기 제 1 반도체 다이와 상기 제 2 반도체 다이를 전기적으로 연결하는 제 2 솔더 범프를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명은 상기 제 1 반도체 다이와 상기 서브스트레이스 사이 중, 상기 제 1 솔더 범프의 외주연을 감싸는 제 1 언더필을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 반도체 다이와 상기 제 2 반도체 다이 사이 중, 상기 제 2 솔더 범프의 외주연을 감싸는 제 2 언더필을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 제 1 솔더 범프는 상기 제 2 본드 패드와 상기 제 1 도전 패턴 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 2 솔더 범프는 상기 제 1 본드 패드와 상기 제 3 본드 패드 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 서브스트레이트는 상기 제 2 도전 패턴과 전기적으로 연결되는 솔더볼을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 서브스트레이트는 상기 제 1 도전 패턴 및 상기 제 2 도전 패턴을 전기적으로 연결시키는 도전성 비아를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 서브스트레이트는 상기 제 1 도전 패턴의 일부를 덮도록 상기 서브스트레이트의 제 1 면에 형성되는 제 1 솔더 마스크 및 상기 제 2 도전 패턴의 일부를 덮도록 상기 서브스트레이트의 제 2 면에 형성되는 제 2 솔더 마스크를 더 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, the semiconductor package according to the present invention has a flat first surface and a flat second surface as an opposite surface to the first surface, and a plurality of first conductive patterns are formed on the first surface, and a plurality of the second surfaces are formed on the first surface. A plurality of first bond pads formed on the first surface and having a second surface that is flat as a substrate on which the second conductive pattern of the substrate is formed, the first flat surface, and the opposite surface of the first surface; A first semiconductor die mounted to said substrate, a first solder bump electrically connecting said first semiconductor die and said substrate, a first flat surface and said first surface, including a plurality of second bond pads formed; And a plurality of third bond pads formed on the first side and a plurality of fourth bond pads formed on the second side, the second semiconductor die having a flat second surface as an opposite side thereof. And a second solder bump electrically connected to the second semiconductor die and a second solder bump electrically connecting the first semiconductor die and the second semiconductor die. In this case, the present invention may further include a first underfill surrounding the outer periphery of the first solder bumps between the first semiconductor die and the substrain. The semiconductor device may further include a second underfill surrounding the outer periphery of the second solder bumps between the first semiconductor die and the second semiconductor die. The first solder bumps may be electrically connected between the second bond pads and the first conductive pattern. In addition, the second solder bumps may be electrically connected between the first bond pads and the third bond pads. In addition, the substrate may further include a solder ball electrically connected to the second conductive pattern. In addition, the substrate may further include a conductive via that electrically connects the first conductive pattern and the second conductive pattern. In this case, the substrate is formed on the second surface of the substrate to cover a portion of the first solder mask and the second conductive pattern formed on the first surface of the substrate to cover a portion of the first conductive pattern. A second solder mask may be further included.
또한, 본 발명에 의한 제조 방법은 평평한 제 1 면 및 상기 제 1 면의 반대면으로써 평평한 제 2 면을 갖는 제 1 실리콘 웨이퍼를 준비하는 제 1 실리콘 웨이퍼 준비 단계, 상기 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 1 면에 제 1 반도체 다이를 형성하는 제 1 반도체 다이 형성 단계, 상기 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 2 면을 그라인딩하는 제 1 실리콘 웨이퍼 백그라인딩 단계, 그라인딩된 상기 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 2 면에 제 2 반도체 다이를 형성하는 제 2 반도체 다이 형성 단계, 상기 제 1 반도체 다이와 상기 제 2 반도체 다이를 전기적으로 연결하는 제 1 관통 전극을 형성하는 제 1 관통 전극 형성 단계 및 상기 제 2 반도체 다이에 전기적으로 연결되는 제 1 솔더 범프를 융착하는 제 1 솔더 범프 융착 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제 1 반도체 다이 형성 단계는 상기 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 1 면에, 평평한 제 1 면을 갖으며, 제 1 에피택셜층 및 제 1 소자층을 포함하는 제 1 액티브층을 형성하는 제 1 액티브층 형성 단계, 상기 제 1 소자층과 전기적으로 연결되도록 상기 제 1 액티브층의 제 1 면에 형성되는 다수의 제 1 본드 패드를 형성하는 제 1 본드 패드 형성 단계, 상기 제 1 본드 패드를 덮도록 상기 제 1 액티브층의 제 1 면에 형성되는 제 1 패시베이션층을 형성하는 제 1 패시베이션층 형성 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 2 반도체 다이 형성 단계는 상기 제 1 실리콘 웨이퍼의 제 2 면에, 평평한 제 1 면을 갖으며, 제 2 에피택셜층 및 제 2 소자층을 포함하는 제 2 액티브층을 형성하는 제 2 액티브층 형성 단계, 상기 제 2 소자층과 전기적으로 연결되도록 상기 제 2 액티브층의 제 1 면에 형성되는 다수의 제 2 본드 패드를 형성하는 제 2 본드 패드 형성 단계 및 상기 제 2 액티브층의 제 1 면에 형성되어, 상기 제 2 본드 패드를 노출시키는 제 2 패시베이션층을 형성하는 제 2 패시베이션층 형성 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 상기 제 1 솔더 범프 융착 단계 이후에 상기 제 1 솔더 범프의 표면 및 상기 제 2 패시베이션층의 표면을 테이프로 테이핑 하는 단계, 상기 제 1 패시베이션층을 패터닝하여 상기 제 1 본드 패드를 노출시키는 제 1 패시베이션층 패터닝 단계 및 상기 테이프를 제거하는 테이프 제거 단계를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 제 1 관통 전극 형성 단계는 상기 제 2 패시베이션층 형성 단계 이후에 상기 제 1 본드 패드 및 상기 제 2 본드 패드 사이를 관통하는 관통홀에 도전성 재질을 충진하여 이루어질 수 있다. In addition, the manufacturing method according to the present invention comprises a first silicon wafer preparation step of preparing a first silicon wafer having a flat first surface and a second flat surface as an opposite surface of the first surface, the first of the first silicon wafer A first semiconductor die forming step of forming a first semiconductor die on a surface; a first silicon wafer backgrinding step of grinding a second surface of the first silicon wafer; a second on a second surface of the ground first silicon wafer A second semiconductor die forming step of forming a semiconductor die, a first through electrode forming step of forming a first through electrode electrically connecting the first semiconductor die and the second semiconductor die, and an electrical connection to the second semiconductor die And a first solder bump fusion step of fusion welding the first solder bumps. The forming of the first semiconductor die may include forming a first active layer on the first surface of the first silicon wafer, the first active layer having a flat first surface and including a first epitaxial layer and a first device layer. Forming a first bond pad to form a plurality of first bond pads formed on a first surface of the first active layer to be electrically connected to the first device layer; And forming a first passivation layer formed on the first surface of the first active layer so as to cover the first passivation layer. The forming of the second semiconductor die may include forming a second active layer on the second surface of the first silicon wafer, the second active layer having a flat first surface and including a second epitaxial layer and a second device layer. A second bond pad forming step, a second bond pad forming step of forming a plurality of second bond pads formed on a first surface of the second active layer to be electrically connected to the second device layer, and the second active layer And a second passivation layer formed on the first surface to form a second passivation layer exposing the second bond pads. Wherein after the first solder bump fusion step, the tape of the surface of the first solder bump and the surface of the second passivation layer is taped, and the first passivation layer is patterned to expose the first bond pad. The method may further include a passivation layer patterning step and a tape removing step of removing the tape. The forming of the first through electrode may be performed by filling a conductive material in a through hole penetrating between the first bond pad and the second bond pad after the forming of the second passivation layer.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 패키지 및 그 제조 방법에 에 따르면 제 1 실리콘 웨이퍼의 양면에 각각 제 1 및 제 2 반도체 다이를 형성하여 제 1 실리콘 웨이퍼가 낭비되는 부분 없이 효율적으로 이용될 수 있는 효과가 있다. 이때, 제 1 실리콘 웨이퍼를 가능한 얇게 연마하기 위한 공정이 없어도 되기 때문에 제 1 실리콘 웨이퍼의 연마를 위한 공정이 단축된다. As described above, according to the semiconductor package and the manufacturing method thereof according to the present invention, the first and second semiconductor dies are formed on both sides of the first silicon wafer, respectively, so that the first silicon wafer can be efficiently used without being wasted. It works. At this time, the process for polishing the first silicon wafer is shortened because the process for polishing the first silicon wafer as thin as possible can be eliminated.
또한, 제 1 반도체 다이와 제 2 반도체 다이가 제 1 실리콘 웨이퍼를 관통하 는 제 1 관통 전극에 의해서 전기적으로 연결되어, 반도체 다이의 적층을 위한 별도의 배선이 필요하지 않게 되고, 배선 길이가 단축되어 배선으로 인한 저항 성분이 감소된다. 이에 따라서 반도체 패키지의 전기적인 성능이 향상될 수 있다. In addition, the first semiconductor die and the second semiconductor die are electrically connected by the first through electrode penetrating the first silicon wafer, so that no separate wiring for stacking the semiconductor dies is required, and the wiring length is shortened. The resistance component due to the wiring is reduced. Accordingly, the electrical performance of the semiconductor package can be improved.
또한, 본 발명에 따르면 하나의 실리콘 웨이퍼에 두 개의 반도체 다이가 형성된 각각의 반도체 패키지를 서로 적층하여, 더욱 얇고 고성능의 적층 패키지를 구현할 수 있다.In addition, according to the present invention, by stacking each semiconductor package having two semiconductor dies formed on one silicon wafer with each other, a thinner and higher performance stack package can be realized.
또한, 본 발명에 따르면 양면에 본드 패드가 형성된 반도체 다이를 통하여 양방향으로의 입출력이 가능한 반도체 패키지 구조를 갖는다. 이에 따라 다양한 형태의 반도체 패키지를 구현 가능하다. In addition, according to the present invention has a semiconductor package structure capable of input and output in both directions through a semiconductor die having a bond pad formed on both sides. Accordingly, various types of semiconductor packages can be implemented.
또한, 양면에 형성된 본드 패드들을 이용하여 반도체 다이를 적층함으로써, 별도의 적층 공정이 요구되지 않으며, 이에 따라 상대적으로 작고 얇은 반도체 패키지의 구현이 가능하다. In addition, by stacking semiconductor dies using bond pads formed on both surfaces, a separate stacking process is not required, and thus a relatively small and thin semiconductor package can be realized.
또한, 양면에 본드 패드가 형성된 다수의 반도체 다이를 솔더 범프를 통하여 적층하여, 보다 다양한 크기의 반도체 다이를 공간의 제약 없이 적층할 수 있다.In addition, a plurality of semiconductor dies having bond pads formed on both surfaces thereof may be stacked through solder bumps, so that semiconductor dies of various sizes may be stacked without space constraints.
이하에서 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 반도체 패키지 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 사용하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a semiconductor package and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 1, a cross-sectional view of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention is shown.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지(1)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100), 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 양면으로 각각 형성되는 제 1 반도체 다이(200) 및 제 2 반도체 다이(300), 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)를 전기적으로 연결하는 제 1 관통 전극(400) 및 제 2 반도체 다이(300)에 전기적으로 연결되는 제 1 솔더 범프(500)를 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 1, a
상기 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 대략 평평한 제 1 면(100a), 제 1 면(100a)의 반대면으로써 대략 평평한 제 2 면(100b) 및 제 1 면(100a)과 제 2 면(100b)을 연결하는 제 3 면(100c)을 포함한다. 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 그 두께(t1)가 이하에서 설명될 제 1 액티브층(220) 및 제 2 액티브층(320)의 두께(t2, t3)에 비하여 비교적 두껍게 형성될 수 있다. 이는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)에 제 1 에피택셜층(220) 및 제 2 에피택셜층(320) 등을 형성할 때, 취급을 용이하게 하기 위함이다. 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 다결정 실리콘을 원재료로하여 성장시킨 단결정 규소봉(INGOT)을 얇게 잘라 표면을 매끈하게 연마한 것이다. 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 이하에서 설명될 제 1 반도체 다이(200) 및 제 2 반도체 다이(300)의 베이스 기판으로 사용된다. 즉, 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 제 1 면(100a)과 제 2 면(100b) 각각에 산화(Oxidation) 공정, 포토 레지스트(PR: Photo Resist)를 이용한 패터닝(Patterning) 공정 및 이온 주입(Ion Implantation), 금속 배선 공정 등 을 통하여 집적 회로를 형성함으로써 제 1 반도체 다이(200) 및 제 2 반도체 다이(300)를 완성시킨다. The
상기 제 1 반도체 다이(200)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)에 형성되는 제 1 액티브층(220), 제 1 액티브층(220)에 형성되는 제 1 본드 패드(240) 및 제 1 패시베이션층(260)을 포함하여 이루어질 수 있다. The first semiconductor die 200 may include a first
상기 제 1 액티브층(220)은 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 면(100a)에 형성된다. 제 1 액티브층(220)은 대략 평평한 제 1 면(220a) 및 제 1 면(220a)과 대략 수직을 이루는 제 2 면(220b)을 갖도록 형성된다. 제 1 액티브층(220)의 제 2 면(220b)은 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 3 면(100c)과 대략 동일한 평면상에 형성될 수 있다. 제 1 액티브층(220)은 제 1 에피택셜층(221) 및 제 1 소자층(222)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제 1 에피택셜층(221)은 실리콘(Si) 및 갈륨비소(GaAs) 또는 이의 등가물 중에 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 박막으로 이루어진다. 제 1 에피택셜층(221)은 제 1 실리콘 웨이퍼(100)를 시드(Seed)로 하여 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 면(100a)에 단결정의 박막을 성장시키는 에피택시(Epitaxy) 공정에 의해 형성될 수 있다. 에피택시 공정은 단결정 실리콘막의 성장 방법에 따라서, 액상 에피택시(LPE : Liquid phase epitaxy), 기상 에피택시(VPE : Vapor phase epitaxy) 및 분자선 에피택시(MBE : Molecular beam epitaxy) 등이 있을 수 있으나, 본 발명에서 제 1 에피택셜층(221)의 성장 방법을 한정하는 것은 아니다. 이러한 제 1 에피택셜층(221)에 형성될 회로를 패터닝하고, 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 배선을 증착하는 공정을 통하여 다수의 제 1 소자 층(222)이 형성된다. 제 1 에피택셜층(221) 중 필요한 부분에 이온을 주입하고, 제 1 소자층(222)을 위하여 절연성 재질로 이루어진 소자 분리막(미도시)과 층간 절연막(미도시) 등을 더 포함함으로써 제 1 액티브층(220)이 완성된다. 제 1 액티브층(220)은 트랜지스터 등의 능동 소자를 포함하는 집적 회로(IC: Integrated circuit) 또는 캐패시터, 저항 등이 집적된 집적 수동 소자( IPD : Integrated passive device)일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 한편, 본 발명에서 제 1 에피택셜층(221)이 하나의 층으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 다수의 층으로 형성될 수도 있음은 물론이다. The first
상기 제 1 본드 패드(240)는 제 1 액티브층(220)의 제 1 면(220a)에 형성된다. 보다 상세하게 설명하면, 제 1 본드 패드(240)는 제 1 소자층(222)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 또한, 제 1 본드 패드(240)는 이하에서 설명될 제 1 관통 전극(400)을 통해서 제 2 반도체 패키지(300)와 전기적으로 연결된다. 제 1 본드 패드(240)는 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 또는 이에 등가하는 재질로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 제 1 본드 패드(240)는 스퍼터링, 진공 증착, 또는 포토 리소그래피(Photo Lithography) 공법 등으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The
상기 제 1 패시베이션층(260)은 제 1 액티브층(220)의 제 1 면(220a)에 형성된다. 즉, 제 1 패시베이션층(260)은 제 1 액티브층(220)의 제 1 면(220a)을 덮도록 형성되며, 제 1 액티브층(220)에 형성된 제 1 본드 패드(240)의 일부를 노출시킨다. 제 1 패시베이션층(260)은 제 1 액티브층(220)의 제 2 면(220b)과 대략 동일 한 평면상에 형성되는 측면(260a)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제 1 패시베이션층(260)은 제 1 본드 패드(240)의 외주연인 제 1 액티브층(220)의 대략 제 1 면(220a)을 덮음으로써, 제 1 액티브층(220)을 보호하는 역할을 한다. 제 1 패시베이션층(260)은 통상의 산화막, 질화막 및 폴리이미드 또는 그 등가물 중 선택되는 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지 않는다. 또한, 제 1 패시베이션층(260)은 화학적 증착 또는 이에 등가하는 어느 하나의 방법으로 제 1 액티브층(220)의 제 1 면(220a)에 증착된 후, 평탄화 공정(CMP : Chemical Mechanical Planarization)을 통하여 대략 평평한 상태로 형성될 수 있다. 제 1 패시베이션층(260)은 이하에서 설명될 제 2 반도체 다이(300), 제 1 관통 전극(400) 및 제 1 솔더 범프(500)가 차례로 형성된 이후에 패터닝 공정을 통해서 제 1 본드 패드(240)를 노출시키게 된다. 이에 따라, 제 1 패시베이션층(260)은 제 2 반도체 다이(300)가 형성되는 동안에 제 1 반도체 다이(300)를 열 및 외부의 자극으로부터 보호할 수 있게 된다. The
상기 제 2 반도체 다이(300)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)에 형성되는 제 2 액티브층(320), 제 2 액티브층(320)에 형성되는 제 2 본드 패드(340) 및 제 2 패시베이션층(360)을 포함하여 이루어질 수 있다. The second semiconductor die 300 may include a second
상기 제 2 에피택셜층(320)은 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 2 면(100b)에 형성된다. 제 2 에피택셜층(320)은 대략 평평한 제 1 면(320a) 및 제 1 면(320a)과 대략 수직을 이루는 제 2 면(320b)을 갖도록 형성된다. 제 2 액티브층(320)의 제 2 면(320b)은 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 3 면(100c)과 대략 동일한 평면상에 형 성될 수 있다. 제 2 액티브층(320)은 제 2 에피택셜층(321) 및 제 2 소자층(322)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제 2 에피택셜층(321) 및 제 2 소자층(322)은 상술한 제 1 에피택셜층(221) 및 제 1 소자층(322)과 대략 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 제 2 액티브층(320)은 트랜지스터 등의 능동 소자를 포함하는 집적 회로(IC: Integrated circuit) 또는 캐패시터, 저항 등이 집적된 집적 수동 소자( IPD : Integrated passive device)일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 한편, 본 발명에서 제 2 에피택셜층(321)은 하나의 층으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 다수의 층으로 형성될 수도 있음은 물론이다. The
상기 제 2 본드 패드(340)는 제 2 액티브층(320)의 제 1 면(320a)에 형성된다. 보다 상세하게 설명하면, 제 2 본드 패드(340)는 제 2 소자층(322)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 제 2 본드 패드(340)는 제 1 본드 패드(240)를 관통하여 형성되는 이하에서 설명될 제 1 관통 전극(400)과 전기적으로 연결되도록 형성된다. 또한 이때, 제 2 본드 패드(340)에는 이하에서 설명될 제 1 솔더 범프(500)가 전기적으로 연결될 수 있다. 제 2 본드 패드(340)는 상술한 제 1 본드 패드(240)와 대략 동일한 재질 및 동일한 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The
상기 제 2 패시베이션층(360)은 제 2 액티브층(320)의 제 1 면(320a)에 형성된다. 즉, 제 2 패시베이션층(360)은 제 2 액티브층(320)의 제 1 면(320a)을 덮도록 형성되며, 제 2 액티브층(320)에 형성된 제 2 본드 패드(340)의 일부를 노출시킨다. 제 2 패시베이션층(360)은 제 2 액티브층(320)의 제 2 면(320b)과 대략 동일 한 평면상에 형성되는 측면(360a)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제 2 패시베이션층(360)은 제 2 본드 패드(340)의 외주연인 제 2 액티브층(320)의 대략 제 1 면(320a)을 덮음으로써, 제 2 액티브층(320)을 보호하는 역할을 한다. 제 1 패시베이션층(360)은 상술한 제 1 패시베이션층(260)과 대략 동일한 재질로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 또한, 제 2 패시베이션층(360)은 화학적 증착 또는 이에 등가하는 어느 하나의 방법으로 형성된 후, 패터닝 공정을 통해서 제 2 본드 패드(340)를 노출시킨다. The
상기 제 1 관통 전극(400)은 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)를 전기적으로 연결한다. 즉, 제 1 관통 전극(400)은 제 1 본드 패드(240)와 제 2 본드 패드(340)를 사이를 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 이러한 제 1 관통 전극(400)으로 인하여 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 및 제 2면(100a, 100b)에 형성된 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)가 전기적으로 연결될 수 있게 된다. 제 1 관통 전극(400)은 제 2 본드 패드(340), 제 2 액티브층(320), 제 1 실리콘 웨이퍼(100), 제 1 액티브층(220) 및 제 1 본드 패드(240)를 관통하는 관통홀(v1)에 도전성 재료를 충진하여 형성될 수 있다. 관통홀(v1)은 레이저 드릴(Laser Drilll) 또는 화학적 에칭 등의 방법으로 형성될 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 제 1 관통 전극(400)은 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 또는 이에 등가하는 재질 중 선택되는 어느 하나의 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 제 1 관통 전극(400)은 물리 기상 증착법(PVD: Physical Vapor Deposition), 화학 기상 증착법(CVD : Chemical Vapor Deposition) 및 전해 또는 무전해 방식의 도금법 또는 이에 등가하는 방법 중 선택되는 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 도시하지는 않았으나, 관통홀(v1)의 내벽에는 절연막이 충진되어 제 1 관통 전극(400)으로부터 제 1 실리콘 웨이퍼(100), 제 1 반도체 다이(200) 및 제 2 반도체 다이(300)로 전류가 누설되지 않도록 할 수 있다. The first through
상기 제 1 솔더 범프(500)는 제 2 본드 패드(340)와 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 제 1 솔더 범프(500)는 주석/납(Sn/Pb) 및 무연 주석(Leedless Sn) 또는 이의 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 제 1 솔더 범프(500)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 제 1 솔더 범프(500)는 제 2 본드 패드(340)에 플럭스를 도포한 후, 제 1 솔더 범프(500)의 형성을 위한 솔더 또는 볼 형상의 솔더를 제 2 본드 패드(340)에 스크린 프린팅(Screen Printing) 또는 볼 드랍(Ball Drop) 등의 방법으로 안착시킨 후, 리플로우(Reflow) 및 냉각 과정을 통해 형성될 수 있다. 제 2 본드 패드(340)에 도포된 플럭스는 제 1 솔더 범프(500)를 위한 솔더가 잘 안착될 수 있도록 점성이 있는 물질로 형성될 수 있으며, 휘발성 물질로 리플로우 과정에서 대부분 휘발된다. The first solder bumps 500 may be formed to be electrically connected to the
상술한 반도체 패키지(1)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 면(100a)에 반도체 다이(200)가 형성되고, 제 2 면(100b)에 제 2 반도체 다이(300)가 형성됨으로써, 양면(100a, 100b) 모두에 반도체 다이(200, 300)를 형성하여 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 손실을 방지한다. 또한 여기서, 제 1 실리콘 웨이퍼(100)를 얇게 형성할 필요가 없기 때문에 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 연마를 위한 공정이 단축된다. In the
또한, 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)를 관통하여 형성되는 제 1 관통 전극(400)에 의해 전기적으로 연결됨으로써, 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)를 연결하기 위한 별도의 배선이 필요하지 않게 되고, 배선 길이가 단축되어 배선으로 인한 저항 성분을 감소할 수 있다. 이에 따라서 반도체 패키지(1)의 전기적인 성능이 향상된다. In addition, the first semiconductor die 200 and the second semiconductor die 300 are electrically connected to each other by the first through
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도가 도시되어 있다. 2, a cross-sectional view of a semiconductor package according to another embodiment of the present invention is shown.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지(3)는제 1 반도체 패키지(1) 및 제 2 반도체 패키지(2)를 포함한다. 도 2의 반도체 패키지(3)는 일부 구성이 도 1의 반도체 패키지(1)와 동일하므로, 이하에서는 그 차이점을 위주로 설명하기로 한다. As shown in FIG. 2, a
상기 제 1 반도체 패키지(1)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100), 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 양면으로 각각 형성되는 제 1 반도체 다이(200) 및 제 2 반도체 다이(300), 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)를 전기적으로 연결하는 제 1 관통 전극(400) 및 제 2 반도체 다이(300)에 전기적으로 연결되는 제 1 솔더 범프(500)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 제 1 반도체 패키지(1)는 제 1 솔더 범프(500)를 통하여 제 2 반도체 패키지(3)와 전기적으로 연결된다. 실질적으로 제 1 반도체 패키지(1)는 도 1의 반도체 패키지(1)와 동일하다. The
상기 제 2 반도체 패키지(2)는 제 2 실리콘 웨이퍼(600), 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 양면으로 각각 형성되는 제 3 반도체 다이(700) 및 제 4 반도체 다이(800), 제 3 반도체 다이(700)와 제 4 반도체 다이(800)를 전기적으로 연결하는 제 2 관통 전극(900) 및 제 4 반도체 다이(800)에 전기적으로 연결되는 제 2 솔더 범프(1000)를 포함하여 이루어질 수 있다. 실질적으로 제 2 반도체 패키지(2)는 도 1의 반도체 패키지(1)와 동일한 구조를 갖는다. The
상기 제 2 실리콘 웨이퍼(600)는 대략 평평한 제 1 면(600a), 제 1 면(600a)의 반대면으로써 대략 평평한 제 2 면(600b) 및 제 1 면(600a)과 제 2 면(600b)을 연결하는 제 3 면(600c)을 포함한다. 제 2 실리콘 웨이퍼(600)는 그 두께(t4)가 이하에서 설명될 제 3 액티브층(720) 및 제 4 액티브층(820)의 두께(t5, t6)에 비하여 비교적 두껍게 형성될 수 있다. 이는 제 2 실리콘 웨이퍼(600)에 제 3 액티브층(720) 및 제 4 액티브층(820)을 형성할 때, 실리콘 웨이퍼의 취급을 용이하게 하기 위함이다. 제 2 실리콘 웨이퍼(600)는 상술한 제 1 실리콘 웨이퍼(100)와 대략 동일한 방식으로 형성된다.The
상기 제 3 반도체 다이(700)는 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 1 면(600a)에 형성된다. 제 3 반도체 다이(700)는 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 1 면(600a)에 형성되는 제 3 액티브층(720), 제 3 액티브층(720)에 형성되는 제 3 본드 패드(740) 및 제 3 패시베이션층(760)을 포함하여 이루어질 수 있다. The third semiconductor die 700 is formed on the
상기 제 3 액티브층(720)은 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 1 면(600a)에 형성되며, 대략 평평한 제 1 면(720a) 및 제 1 면(720a)과 대략 수직을 이루는 제 2 면(720b)을 포함한다. 제 3 액티브층(720)의 제 2 면(720b)은 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 3 면(600c)과 대략 동일한 평면상에 형성될 수 있다. 제 3 액티브층(720)은 제 3 에피택셜층(721) 및 다수의 제 3 소자층(722)을 포함한다. 제 3 액티브층(720)은 상술한 제 1 액티브층(220)과 대략 동일한 방식을 통하여 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 1 면(600a)에 성장될 수 있다. 제 3 소자층(722)은 상술한 제 1 소자층(221)과 동일한 방식으로 형성될 수 있다. 제 3 액티브층(720)은 능동 소자를 포함하는 집적 회로 또는 집적 수동 소자 중 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The third
상기 제 3 본드 패드(740)는 제 3 액티브층(720)의 제 1 면(720a)에 형성된다. 제 3 본드 패드(740)는 제 3 소자층(722)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 이러한 제 3 본드 패드(740)는 상술한 제 1 반도체 패키지(1)의 제 1 솔더 범프(500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 제 1 반도체 패키지(1)와 제 2 반도체 패키지(2)는 전기적으로 연결된다. 또한, 제 3 본드 패드(740)는 이하에서 설명될 제 2 관통 전극(900)을 통해서 제 4 본드 패드(840)와 전기적으로 연결된다. 여기서 제 3 본드 패드(740)의 재질 및 형성 방법은 상술한 제 1 본드 패드(240)와 동일하다. The
상기 제 3 패시베이션층(760)은 제 3 액티브층(720)의 제 1 면(720a)을 덮도록 형성되며, 제 3 액티브층(720)에 형성된 제 3 본드 패드(740)의 일부를 노출시킨다. 제 3 패시베이션층(260)은 제 3 액티브층(720)을 보호하며, 이하에서 설명될 제 4 반도체 다이(800)가 형성되는 동안에 제 3 반도체 다이(700)가 손상되지 않도 록 한다. 제 3 패시베이션층(260)의 재질 및 형성 방법은 상술한 제 1 패시베이션층(260)과 대략 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. The
상기 제 4 반도체 다이(800)는 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 2 면(600b)에 형성된다. 제 4 반도체 다이(800)는 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 2 면(600b)에 형성되는 제 4 액티브층(820), 제 4 액티브층(820)에 형성되는 제 4 본드 패드(840) 및 제 4 패시베이션층(860)을 포함하여 이루어질 수 있다. The fourth semiconductor die 800 is formed on the
상기 제 4 액티브층(820)은 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 2 면(600b)에 형성되며, 대략 평평한 제 1 면(820a) 및 제 1 면(820a)과 대략 수직을 이루는 제 2 면(820b)을 갖도록 형성된다. 제 4 액티브층(820)의 제 2 면(820b)은 제 2 실리콘 웨이퍼(600)의 제 3 면(600c)과 대략 동일한 평면상에 형성될 수 있다. 제 4 에피택셜층(221) 제 4 에피택셜층(821) 및 제 4 소자층(822)을 포함한다. 이때, 제 4 소자층(822)은 제 4 본드 패드(840)와 전기적으로 연결된다. 제 4 액티브층(820)은 능동 소자를 포함하는 집적 회로 또는 집적 수동 소자 중 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.The fourth
상기 제 4 본드 패드(840)는 제 4 액티브층(820)의 제 1 면(820a)에 형성된다. 제 4 본드 패드(840)는 제 4 소자층(822)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 제 4 본드 패드(840)는 이하에서 설명될 제 2 관통 전극(900)과 전기적으로 연결되도록 형성된다. 또한 이때, 제 4 본드 패드(840)에는 제 2 솔더 범프(900)가 전기적으로 연결될 수 있다. 제 4 본드 패드(840)는 도 1의 제 1 본드 패드(240)와 대략 동일한 재질 및 동일한 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하 는 것은 아니다. The
상기 제 4 패시베이션층(860)은 제 4 액티브층(820)의 제 1 면(820a)을 덮도록 형성되며, 제 4 액티브층(320)에 형성된 제 4 본드 패드(840)의 일부를 노출시킨다. 제 4 패시베이션층(860)은 제 4 액티브층(820)을 보호하는 역할을 한다. 제 4 패시베이션층(860)의 재질 및 형성 방법은 도 1의 제 2 본드 패드(340)와 대략 동일하다. The
상기 제 2 관통 전극(900)은 제 3 반도체 다이(700)와 제 4 반도체 다이(800)를 전기적으로 연결한다. 즉, 제 2 관통 전극(900)은 제 3 본드 패드(840)와 제 4 본드 패드(840)를 사이를 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 제 2 관통 전극(900)은 도 1의 제 1 관통 전극(400)과 대략 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 제 2 관통 전극(900)은 제 4 본드 패드(840), 제 4 액티브층(820), 제 2 실리콘 웨이퍼(600), 제 3 액티브층(720) 및 제 3 본드 패드(740)를 관통하는 관통홀(v2)에 도전성 재질을 충진하여 형성될 수 있다. 관통홀(v2)을 형성하는 방법 및 관통 전극(900)의 재질은 도 1의 제 1 관통 전극(400)과 동일하다. 도시하지는 않았으나, 관통홀(v2)의 내벽에는 절연막이 충진되어, 제 2 관통 전극(900)으로부터 제 3 반도체 다이(700), 제 2 실리콘 웨이퍼(600) 및 제 4 반도체 다이(800)로 전류가 누설되는 것을 방지할 수 있다. The second through
상기 제 2 솔더 범프(1000)는 제 4 본드 패드(240)와 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 제 2 솔더 범프(1000)의 재질 및 형성 방법은 도 1 의 제 1 솔더 범프(500)와 대략 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. The second solder bumps 1000 may be formed to be electrically connected to the
상술한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 패키지(3)는 실리콘 웨이퍼(100, 600)의 제 1 면(100a, 600a) 및 제 2 면(100b, 600b) 모두에 반도체 다이(200, 300, 700, 800)가 형성된 반도체 패키지(1, 2)를 서로 적층하여, 더욱 얇고 고성능의 적층 패키지의 구현이 가능하다. 본 발명에서는 두 개의 반도체 패키지가 적층된 구조를 예로 들었으나, 더 많은 반도체 패키지가 적층될 수 있음은 물론이다. 이때, 적층되는 반도체 패키지(또는 반도체 다이)의 수가 많아질수록 실리콘 웨이퍼의 손실률이 더 줄어들며, 실리콘 웨이퍼 연마를 위한 공정 수가 상대적으로 줄어들 수 있다. 그 밖에 기본적인 작용은 도 1의 반도체 패키지(1)와 유사하거나 동일하며, 상세한 설명은 생략하기로 한다. According to another embodiment of the present invention described above, the
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 3, there is shown a cross-sectional view of a semiconductor package in accordance with another embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지(5)는 서브스트레이트(1100), 제 1 본드 패드(1220) 및 제 2 본드 패드(1240)를 포함하며 서브스트레이트(1100)에 실장되는 제 1 반도체 다이(1200), 서브스트레이트(1100)와 제 1 본드 패드(1220)를 전기적으로 연결하는 도전성 와이어(1300), 서브스트레이트(1100)와 제 2 본드 패드(1240)를 전기적으로 연결하는 제 1 솔더 범프(1400), 제 1 솔더 범프(1400)의 외주연에 형성되는 제 1 언더필(1500), 서브스트레이트(1100), 반도체 다이(1200) 및 도전성 와이어(1300)의 외주연을 감싸는 인캡슐란트(1600) 및 서브스트레이트(1100)에 전기적으로 연결되는 솔더볼(1700)을 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 3, the semiconductor package 5 according to another embodiment of the present invention includes a
상기 서브스트레이트(1100)는 절연층(1110)을 중심으로 대략 평평한 제 1 면(1100a)과 제 1 면(1100a)의 반대면으로서 대략 평평한 제 2 면(1100b) 및 제 1 면(1100a) 및 제 2 면(1100b)과 대략 수직을 이루는 제 3 면(1100c)을 포함한다. 서브스트레이트(1100)는 절연층(1110) 및 절연층(1110)을 중심으로 제 1 면(1100a)에 형성되는 다수의 제 1 도전 패턴(1120) 및 제 2 면(1100b)에 형성되는 다수의 제 2 도전 패턴(1130)을 포함하여 이루어진다. 이때, 적어도 하나의 제 1 도전 패턴(1120)과 적어도 하나의 제 2 도전 패턴(1130)은 도전성 비아(1140)를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 서브스트레이트(1100)는 제 1 도전 패턴(1120)과 제 2 도전 패턴(1140) 각각의 일부를 덮도록 형성되는 제 1 솔더 마스크(1150) 및 제 2 솔더 마스크(1160)를 더 포함할 수 있다. 제 1 솔더 마스크(1150) 및 제 2 솔더 마스크(1160)는 각각, 제 1 도전 패턴(1120)과 상기 제 2 도전 패턴(1130)이 외부로 과도하게 노출되어 산화 또는 부식되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 서브스트레이트(1100)는 통상의 경성인쇄회로기판(Rigid Printed Circuit Board), 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board) 및 리드 프레임(Lead Frame) 또는 그 등가물 중에 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 본 발명에서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.The
한편, 상기 제 1 도전 패턴(1120) 중 적어도 어느 하나는 이하에서 설명될 제 1 본드 패드(1220) 및 제 2 본드 패드(1240) 각각과 전기적으로 연결될 수 있다. 적어도 하나의 제 1 도전 패턴(1120)은 도전성 와이어(1300)를 통하여 제 1 본 드 패드(1220)와 전기적으로 연결된다. 제 1 도전 패턴(1120) 중 제 1 본드 패드(1220)와 전기적으로 연결되지 않는 적어도 하나는 제 1 솔더 범프(1400)를 통해서 제 2 본드 패드(1240)와 전기적으로 연결된다. 이때, 제 2 도전 패턴(1130)에는 외부로 전기적인 신호를 전달하기 위한 솔더볼(1700)이 전기적으로 연결된다. At least one of the first
상기 제 1 반도체 다이(1200)는 서브스트레이트(1100)의 제 1 면(1100a)에 실장된다. 제 1 반도체 다이(1200)는 서브스트레이트(1100)의 제 2 면(1100b)에 실장될 수도 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 제 1 반도체 다이(1200)는 대략 평평한 제 1 면(1200a) 및 제 1 면(1200a)의 반대면으로 대략 평평한 제 2 면(1200b)을 포함한다. 제 1 반도체 다이(1200)의 제 1 면(1200a)에는 제 1 본드 패드(1220) 및 제 1 본드 패드(1220)를 노출시키도록 제 1 반도체 다이(1200)의 제 1 면(1100a)을 덮는 제 1 패시베이션층(1230)이 형성된다. 제 1 반도체 다이(1200)의 제 2 면(1100b)에는 제 2 본드 패드(1240) 및 제 2 본드 패드(1240)를 노출시키도록 제 1 반도체 다이(1200)의 제 2 면(1200b)을 덮는 제 2 패시베이션층(1250)이 형성된다. 제 1 본드 패드(1220) 및 제 2 본드 패드(1240)는 각각 서브스트레이트(1100)와 전기적으로 연결되어, 제 1 반도체 다이(1200)의 입출력(I/O)을 담당한다. 도시하지는 않았으나, 제 1 반도체 다이(1200)는 제 1 본드 패드(1220)와 제 2 본드 패드(1240) 사이에 관통 전극(미도시)을 형성하여 이들을 전기적으로 연결시킬 수도 있다. 제 1 본드 패드(1220)와 제 2 본드 패드(1220)는 하나의 반도체 다이(1200)에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 도 1의 실시예와 같이 실리콘 웨이퍼(미도시)의 양면에 각각 형성된 두 개의 반도체 다이들에 (미도 시) 각각 형성된 본드 패드일 수도 있다. 한편, 제 1 및 제 2 패시베이션층(1230, 1250)은 각각, 제 1 반도체 다이(1200)의 제 1 면 및 제 2 면(1200a, 1200b)을 보호하기 위해 형성되는 것으로 산화막 또는 질화막으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The first semiconductor die 1200 is mounted on the
상기 도전성 와이어(1300)는 서브스트레이트(1100)와 제 1 반도체 다이(1200)를 전기적으로 연결한다. 즉, 도전성 와이어(1300)는 제 1 반도체 다이(1200)에 형성된 적어도 하나의 제 1 본드 패드(1220)와 서브스트레이트(1100)에 형성된 적어도 하나의 제 1 도전 패턴(1120)을 전기적으로 연결한다. 이러한 도전성 와이어(1300)는 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al) 및 은(Ag)을 포함하는 그룹 또는 이에 등가하는 그룹 중에서 선택되는 어느 하나의 그룹을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명에서 도전성 와이어(1300)의 재질을 따로 한정하는 것은 아니다. 이러한 도전성 와이어(1300)는 와이어 본더 장치를 통하여 제 1 본드 패드(1220)와 연결되는 일단이 볼 본딩(Ball Bonding)되고, 제 1 도전 패턴(1120)과 연결되는 타단이 스티치 본딩(Stitch Bonding)되는 방식으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 도전성 와이어(1300)는 제 1 본드 패드(1220)와 같이 하나 또는 다수로 형성될 수 있으며, 본 발명에서 도전성 와이어(1300)가 형성되는 개수를 한정하지는 않는다.The
상기 제 1 솔더 범프(1400)는 반도체 다이(1200)와 서브스트레이트(1100)를 전기적으로 연결한다. 즉, 제 1 솔더 범프(1400)는 제 1 반도체 다이(1200)에 형성된 적어도 하나의 제 2 본드 패드(1240)와 서브스트레이트(1100)에 형성된 적어도 하나의 제 1 도전 패턴(1120)을 전기적으로 연결한다. 제 1 솔더 범프(1400)는 주석/납(Sn/Pb) 및 무연 주석(Leedless Sn) 또는 이의 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 제 1 솔더 범프(1400)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 제 1 솔더 범프(1400)는 제 2 본드 패드(1240)에 플럭스를 도포한 후, 제 1 솔더 범프(1400)의 형성을 위한 솔더 또는 볼 형상의 솔더를 제 2 본드 패드(1240)에 스크린 프린팅(Screen Printing) 또는 볼 드랍(Ball Drop) 등의 방법으로 안착시킨 후, 리플로우(Reflow) 및 냉각 과정을 통해 형성될 수 있다. 이때, 제 2 본드 패드(1240)에 도포된 플럭스는 제 1 솔더 범프(1400)를 위한 솔더가 잘 안착될 수 있도록 점성이 있는 물질로 형성될 수 있으며, 휘발성 물질로 리플로우 과정에서 대부분 휘발된다. The first solder bumps 1400 electrically connect the semiconductor die 1200 and the
상기 제 1 언더필(1500)은 서브스트레이트(1100)와 제 1 반도체 다이(1200) 사이에 형성된다. 보다 상세하게 설명하면, 제 1 언더필(1500)은 서브스트레이트(1100)와 제 1 반도체 다이(1200)의 사이 중 제 1 솔더 범프(1400)의 외주연을 감싸도록 형성될 수 있다. 제 1 언더필(1500)은 제 1 솔더 범프(1400)와 제 1 반도체 다이(1200) 및 제 1 솔더 범프(1400)와 서브스트레이트(1100)가 열 공정(제 1 솔더 범프의 형성 이후에 열이 가해지는 모든 공정) 또는 외부의 충격에도 안정적인 결합을 유지하도록 한다. 제 1 언더필(1500)은 에폭시 수지, 열경화성 수지 및 폴리머 중합체 또는 이에 등가하는 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. The
상기 인캡슐란트(1600)는 서브스트레이트(1100)의 제 1 면(1100a) 중 제 1 반도체 다이(1200), 도전성 와이어(1300)의 외주연을 감싸도록 형성된다. 인캡슐란트(1600)는 제 1 반도체 다이(1200)와 도전성 와이어(1300)를 완전히 봉지하여 이들이 외부의 충격 및 산화로부터 손상되지 않도록 보호한다. 인캡슐란트(1600)는 몰드를 통하여 인캡슐레이션을 수행하는 에폭시 컴파운드, 디스펜서를 통하여 인캡슐레이션을 수행하는 액상 봉지재 및 그 등가물 중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 인캡슐란트(1600)의 재질을 한정하지는 않는다.The
상기 솔더볼(1700)은 서브스트레이트(1100)의 제 2 도전 패턴(1130)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 솔더볼(1700)을 통해 반도체 패키지(5)는 외부 기기와 전기적 신호를 주고 받을 수 있게 된다. 솔더볼(1700)은 상술한 제 1 솔더 범프(1400)와 대략 동일한 재질 및 동일한 방법을 통하여 형성될 수 있다. 이때, 솔더볼(1700)은 제 1 솔더 범프(1400)에 비하여 상대적으로 넓은 직경을 갖도록 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The
상술한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 패키지(5)는 반도체 다이(1200)의 제 1 면(1200a)과 제 2 면(1200b) 모두에 본드 패드(1220, 1240)가 형성되어, 양방향으로의 입출력이 가능한 구조를 갖는다. 따라서, 반도체 패키지(5)는 제 1 반도체 다이(1200)와 서브트레이트(1100)를 연결할 때, 도전성 와이어(1300)와 제 1 솔더 범프(1400)를 동시에 이용할 수 있으므로 다양한 형태의 반도체 패키지의 구현이 가능하다. According to another embodiment of the present invention described above, in the semiconductor package 5,
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도가 도시되어 있다. 4, a cross-sectional view of a semiconductor package according to another embodiment of the present invention is shown.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지(7)는 서브스트레이트(1100), 제 1 본드 패드(1220) 및 제 2 본드 패드(1240)를 포함하며 서브스트레이트(1100)에 마운팅되는 제 1 반도체 다이(1200), 서브스트레이트(1100)와 제 1 본드 패드(1220)를 전기적으로 연결하는 도전성 와이어(1300), 서브스트레이트(1100)와 제 2 본드 패드(1240)를 전기적으로 연결하는 제 1 솔더 범프(1400), 제 1 솔더 범프(1400)의 외주연에 형성되는 제 1 언더필(1500), 제 3 본드 패드(1820)를 포함하며 제 1 반도체 다이(1200)에 마운팅되는 제 2 반도체 다이(1800), 제 1 본드 패드(1220)와 제 3 본드 패드(1820) 사이를 전기적으로 연결하는 제 2 솔더 범프(1900), 제 2 솔더 범프(1900)의 외주연에 형성되는 제 2 언더필(2000), 서브스트레이트(1100), 제 1 반도체 다이(1200), 도전성 와이어(1300) 및 제 2 반도체 다이(1800)의 외주연을 감싸는 인캡슐란트(2100) 및 서브스트레이트(1100)에 전기적으로 연결되는 솔더볼(1700)을 포함하여 이루어질 수 있다. 도 4의 반도체 패키지(7)는 일부 구성이 도 3의 반도체 패키지(5)와 동일하므로, 이하에서는 그 차이점을 위주로 설명하기로 한다. As shown in FIG. 4, the semiconductor package 7 according to another embodiment of the present invention includes a
상기 제 2 반도체 다이(1800)는 제 1 반도체 다이(1200)의 제 1 면(1100a)에 마운팅된다. 제 2 반도체 다이(1800)는 대략 평평한 제 1 면(1800a) 및 제 1 면(1800a)의 반대면으로 대략 평평한 제 2 면(1800b)을 포함한다. 제 2 반도체 다이(1800)의 제 1 면(1800a)에는 제 3 본드 패드(1820) 및 제 3 본드 패드(1820)를 노출키도록 제 2 반도체 다이(1800)의 제 1 면(1800a)을 덮는 제 3 패시베이션 층(1830)이 형성된다. 이때, 제 2 반도체 다이(1800)의 제 2 면(1800b)에 형성되는 제 4 본드 패드(1840) 및 제 4 본드 패드(1840)를 노출시키도록 제 2 반도체 다이(1800)의 제 2 면(1800b)을 덮는 제 4 패시베이션층(1850)을 더 포함할 수 있다. 제 3 본드 패드(1820)는 제 2 솔더 범프(1900)를 통하여 제 1 반도체 다이(1200)와 제 2 반도체 다이(1800)를 전기적으로 연결함으로써, 제 2 반도체 다이(1800)의 입출력(I/O)을 담당한다. 제 2 반도체 다이(1800)의 재질 및 형성 방법은 상술한 제 1 반도체 다이(1200)와 대략 동일할 수 있다. The second semiconductor die 1800 is mounted on the
상기 제 2 솔더 범프(1900)는 제 1 반도체 다이(1200)와 제 2 반도체 다이(1800)를 전기적으로 연결하도록 형성된다. 보다 상세하게 설명하면, 제 2 솔더 범프(1900)는 제 1 반도체 다이(1200)의 제 1 본드 패드(1220) 및 제 2 반도체 다이(1800)의 제 3 본드 패드(1820) 사이에 형성될 수 있다. 제 2 솔더 범프(1900)의 재질 및 형성 방법은 상술한 제 1 솔더 범프(1400)와 대략 동일하다. The second solder bumps 1900 are formed to electrically connect the
상기 제 2 언더필(2000)은 제 1 반도체 다이(1200)와 제 2 반도체 다이(1200)의 사이 중, 제 2 솔더 범프(1900)의 외주연을 감싸도록 형성된다. 이에 따라, 제 2 언더필(2000)은 제 1 본드 패드(1220)와 제 2 솔더 범프(1900) 및 제 3 본드 패드(1820)와 제 3 본드 패드(1820)가 열 공정에서 가해지는 열, 또는 외부의 충격이 있더라도 안정적인 결합을 유지할 수 있게된다. 제 2 언더필(2000)은 제 1 언더필(1500)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. The
상기 인캡슐란트(2000)는 도 3의 인캡슐란트(1600)와 동일한 방식으로 이루어질 수 있다. 인캡슐란트(2000)는 서브스트레이트(1100)의 제 1 면(1100a) 중, 제 1 반도체 다이(1200), 도전성 와이어(1300) 및 제 2 반도체 다이(1800)의 외주연을 감싸도록 형성된다. The
상술한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 패키지(7)는 제 1 및 제 2 반도체 다이(1200, 1800)의 양면에 형성된 본드 패드들을 이용하여 서로 적층됨으로써, 별도의 적층 공정이 요구되지 않는다. 이에 따라, 상대적으로 작고 얇은 반도체 패키지(7)의 구현이 가능하다. According to another embodiment of the present invention described above, the semiconductor package 7 is laminated to each other using bond pads formed on both sides of the first and second semiconductor dies 1200 and 1800, so that a separate lamination process is not required. . Accordingly, it is possible to implement a relatively small and thin semiconductor package 7.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도가 도시되어 있다. 5, a cross-sectional view of a semiconductor package according to another embodiment of the present invention is shown.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지(9)는, 서브스트레이트(3100), 제 1 본드 패드(3220) 및 제 2 본드 패드(3240)를 갖고 서브스트레이트(3100)에 실장되는 제 1 반도체 다이(3200), 제 1 반도체 다이(3200)와 서브스트레이트(3100)를 전기적으로 연결하는 제 1 솔더 범프(3400), 제 1 솔더 범프(3400)의 외주연에 형성되는 제 1 언더필(3500), 제 1 솔더 범프(3400)와 전기적으로 연결되며 제 3 본드 패드(3820) 및 제 4 본드 패드(3840)를 갖는 제 2 반도체 다이(3800), 제 1 반도체 다이(3200)와 제 2 반도체 다이(3800)를 전기적으로 연결하는 제 2 솔더 범프(3900), 제 2 솔더 범프(3900)의 외주연에 형성되는 제 2 언더필(4000) 및 서브스트레이트(3100)와 전기적으로 연결되는 솔더볼(3700)을 포함하여 이루어진다. 도 5의 반도체 패키지(9)는 일부 구성이 도 4의 반도체 패키지(7)와 동일하므로, 이하에서는 그 차이점을 위주로 설명하기로 한다. As shown in FIG. 5, a
상기 서브스트레이트(3100)는 절연층(3110)을 중심으로 대략 평평한 제 1 면(3100a)과 제 1 면(3100a)의 반대면으로서 대략 평평한 제 2 면(3100b) 및 제 1 면(3100a) 및 제 2 면(3100b)과 대략 수직을 이루는 제 3 면(3100c)을 포함한다. 이때, 제 1 면(3100a)에는 제 1 도전 패턴(3120)이 형성되고, 제 2 면(3100b)에는 제 2 도전 패턴(3130)이 형성된다. 이때, 적어도 하나의 제 1 도전 패턴(3120)과 적어도 하나의 제 2 도전 패턴(3130)은 도전성 비아(3140)를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 서브스트레이트(3100)는 제 1 도전 패턴(3120)과 제 2 도전 패턴(3140) 각각의 일부를 덮도록 형성되는 제 1 솔더 마스크(1150) 및 제 2 솔더 마스크(1160)를 더 포함할 수 있다. 실질적으로 서브스트레이트(3100)는 도 4의 서브스트레이트(3100)와 대략 동일하다. The
상기 제 1 반도체 다이(3200)는 대략 평평한 제 1 면(3200a) 및 제 1 면(3200a)의 반대면인 제 2 면(3200b)을 갖는다. 제 1 반도체 다이(3200)는 제 1 면(3200a)에 형성되는 제 1 본드 패드(3220) 및 제 2 면(3200b)에 형성되는 제 2 본드 패드(3240)를 포함한다. 이때, 제 1 본드 패드(3220) 및 제 2 본드 패드(3240)는 각각, 제 1 패시베이션층(3130) 및 제 2 패시베이션층(3250)으로부터 노출되도록 형성될 수 있다. 적어도 하나의 제 1 본드 패드(3220)에는 이하에서 설명될 제 2 솔더 범프(3900)와 적어도 하나 연결될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제 2 본드 패드(3240)는 이하에서 설명될 제 1 솔더 범프(3400)와 적어도 하나 연결될 수 있다. 제 1 본드 패드(3220) 및 제 2 본드 패드(3240)는 각각 제 1 반도체 다이(3200)의 양방향에 형성되어, 제 1 반도체 다이(3200)의 입출력을 담당한다. The first semiconductor die 3200 has an approximately flat
상기 제 1 솔더 범프(3400)는 서브스트레이트(3100)와 제 1 반도체 다이(3200)를 전기적으로 연결한다. 실질적으로 제 1 솔더 범프(3400)는 도 4의 제 1 솔더 범프(1400)와 대략 동일하다. The
상기 제 1 언더필(3500)는 서브스트레이트(3100)와 제 1 반도체 다이(3200) 사이 중 제 1 솔더 범프(3400)의 외주연을 감싸도록 형성된다. 제 1 언더필(3500)은 도 4의 제 1 언더필(1500)과 실질적으로 동일하다. The
상기 제 2 반도체 다이(3800)는 대략 평평한 제 1 면(3800a) 및 제 1 면(3800a)의 반대면으로 대략 평평한 제 2 면(3800b)을 갖는다. 제 2 반도체 다이(3800)는 제 1 면(3800a)에 형성되는 제 3 본드 패드(3820) 및 제 2 면(3800b)에 형성되는 제 4 본드 패드(3840)를 포함한다. 이때, 제 3 본드 패드(3820) 및 제 4 본드 패드(3840)는 각각, 제 3 패시베이션층(3830) 및 제 4 패시베이션층(3850)으로부터 노출되도록 형성될 수 있다. 제 3 본드 패드(3820)는 이하의 제 2 솔더 범프(3900)를 통하여 제 1 본드 패드(3220)와 전기적으로 연결된다. 이에 따라서 제 1 반도체 다이(3200)와 제 2 반도체 다이(3800)가 전기적으로 연결될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 제 2 반도체 다이(3800)에도 또 다른 반도체 다이가 마운팅될 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 즉, 제 4 본드 패드(3840)에도 솔더 범프가 더 형성되어 다른 반도체 다이와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 제 1 반도체 다이(3200)와 제 2 반도체 다이(3800)는 대략 동일한 크기로 형성되어 있으나, 서로 다른 크기를 갖도록 형성될 수도 있음은 물론이다. The second semiconductor die 3800 has a
상기 제 2 솔더 범프(3900)는 제 1 반도체 다이(3200)와 제 2 반도체 다 이(3800)를 전기적으로 연결한다. 실질적으로 제 2 솔더 범프(3900)는 도 4의 제 2 솔더 범프(1900)와 대략 동일하다. The
상기 제 2 언더필(4000)는 제 1 반도체 다이(3200)와 제 2 반도체 다이(3800) 중 제 2 솔더 범프(3900)의 외주연을 감싸도록 형성된다. 제 2 언더필(4000)은 도 4의 제 2 언더필(2000)과 실질적으로 동일하다. The
상기 솔더볼(3700)은 서브스트레이트(3100)의 제 2 도전 패턴(3130)과 전기적으로 연결된다. 솔더볼(3700)을 통해 반도체 패키지(9)는 외부 기기와 전기적 신호를 주고 받을 수 있게 된다.The
상술한 본 발의 다른 실시예에 따르면, 반도체 패키지(9)는 솔더 범프만을 이용하여 반도체 다이를 적층함으로써, 보다 다양한 크기의 반도체 다이를 공간의 제약없이 적층할 수 있다. 또한, 도전성 와이어를 보호하기 위한 인캡슐란트가 더 형성되지 않아도 되어, 공정이 감소한다. 이때, 각각의 반도체 다이는 양면에 본드 패드가 형성되어 있기 때문에 양방향 입출력이 가능한 구조를 갖는다. 따라서 더 얇고 고성능의 반도체 패키지 구현이 가능하다.According to another embodiment of the present invention described above, the
다음으로 본 발명에 의한 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하기로 한다. 여기서는 도 1에 도시된 반도체 패키지(1)를 기준으로 그 제조 방법을 설명하기로 한다. 그러나 반도체 패키지의 제조 방법은 상술한 다른 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다. Next, a method of manufacturing a semiconductor package according to the present invention will be described. Here, the manufacturing method will be described with reference to the
도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 반도체 패키지의 제조 방법을 나타내는 플로우 차트가 도시되어 있고, 도 7a 내지 도 7g를 참조하면, 도 6의 플로우 차트에 따른 단계별 제조 방법이 도시되어 있다. Referring to FIG. 6, a flowchart illustrating a method of manufacturing a semiconductor package according to the present invention is illustrated, and FIGS. 7A to 7G illustrate a step-by-step manufacturing method according to the flowchart of FIG. 6.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은 제 1 실리콘 웨이퍼 준비 단계(S100), 제 1 반도체 다이 형성 단계(S200), 제 1 실리콘 웨이퍼 백그라인딩 단계(S300), 제 2 반도체 다이 형성 단계(S400), 제 1 관통 전극 형성 단계(S500), 제 1 솔더볼 융착 단계(S600) 및 제 1 패시베이션층 패터닝 단계(S700)을 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 6, the method of manufacturing a semiconductor package according to the present invention may include preparing a first silicon wafer (S100), forming a first semiconductor die (S200), and performing a first silicon wafer backgrinding step (S300). The semiconductor die forming step (S400), the first through electrode forming step (S500), the first solder ball fusion step (S600), and the first passivation layer patterning step (S700) are performed.
도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 실리콘 웨이퍼 준비 단계(S100)는 대략 평평한 제 1 면(100a), 제 1 면(100a)의 반대면으로써 대략 평평한 제 2 면(100b) 및 제 1 면(100a)과 제 2 면(100b)을 연결하는 제 3 면(100c)을 갖는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)를 준비하는 단계이다. 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 다결정 실리콘을 원재료로하여 성장시킨 단결정 규소봉(INGOT)을 얇게 잘라 표면을 매끈하게 연마하는 방법을 통하여 준비될 수 있다. 이에 따라 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 면(100a) 및 제 2 면(100b)은 박막 증착 및 패턴 형성이 가능한 매끈한 형태의 표면을 갖는다. 이러한 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 이하에서 설명될 제 1 반도체 다이(200) 및 제 2 반도체 다이(300)의 베이스 기판으로 사용된다. 즉, 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 제 1 면(100a)과 제 2 면(100b) 각각에 산화(Oxidation) 공정, 포토 레지스트(PR: Photo Resist)를 이용한 패터닝(Patterning) 공정 및 이온 주입(Ion Implantation), 금속 배선 공정 등을 통하여 집적 회로를 형성함으로써 제 1 반도체 다이(200) 및 제 2 반도체 다이(300)를 완성시킬 수 있다. As shown in FIG. 7A, the first silicon wafer preparation step S100 may include a
도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 반도체 다이 형성 단계(S200)는 상기 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 면(100a)에 제 1 반도체 다이(200)를 형성하는 단계이다. 제 1 반도체 다이 형성 단계(S200)는 제 1 액티브층 형성 단계(S220), 제 1 본드 패드 형성 단계(S240) 및 제 1 패시베이션층 형성 단계(S260)를 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 7B, the first semiconductor die forming step S200 is a step of forming the first semiconductor die 200 on the
상기 제 1 액티브층 형성 단계(S220)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 면(100a)에 제 1 액티브층(220)을 형성하는 단계이다. 제 1 액티브층(220)은 대략 평평한 제 1 면(220a) 및 제 1 면(220a)과 대략 수직을 이루는 제 2 면(220b)을 갖도록 형성된다. 제 1 액티브층(220)의 제 2 면(220b)은 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 3 면(100c)과 대략 동일한 평면상에 형성될 수 있다. 제 1 액티브층(220)은 제 1 에피택셜층(221) 및 제 1 소자층(222)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제 1 에피택셜층(221)은 실리콘(Si) 및 갈륨비소(GaAs) 또는 이의 등가물 중에 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 박막으로 이루어진다. 제 1 에피택셜층(221)은 제 1 실리콘 웨이퍼(100)를 시드(Seed)로 하여 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 면(100a)에 단결정의 박막을 성장시키는 에피택시(Epitaxy) 공정에 의해 형성될 수 있다. 에피택시 공정은 단결정 실리콘막의 성장 방법에 따라서, 액상 에피택시(LPE : Liquid phase epitaxy), 기상 에피택시(VPE : Vapor phase epitaxy) 및 분자선 에피택시(MBE : Molecular beam epitaxy) 등이 있을 수 있으나, 본 발명에서 제 1 에피택셜층(221)의 성장 방법을 한정하는 것은 아니다. 이러한 제 1 에피택셜층(221) 에 형성될 회로를 패터닝하고, 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 배선을 증착하는 공정을 통하여 다수의 제 1 소자층(222)이 형성된다. 제 1 에피택셜층(221) 중 필요한 부분에 이온을 주입하고, 제 1 소자층(222)을 위하여 절연성 재질로 이루어진 소자 분리막(미도시)과 층간 절연막(미도시) 등을 더 포함함으로써 제 1 액티브층(220)이 완성된다. 제 1 액티브층(220)은 트랜지스터 등의 능동 소자를 포함하는 집적 회로(IC: Integrated circuit) 또는 캐패시터, 저항 등이 집적된 집적 수동 소자( IPD : Integrated passive device)일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 한편, 본 발명에서 제 1 에피택셜층(221)이 하나의 층으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 다수의 층으로 형성될 수도 있음은 물론이다. In the first active layer forming step S220, the first
상기 제 1 본드 패드 형성 단계(S240)는 제 1 액티브층(220)과 전기적으로 연결되는 제 1 본드 패드(240)를 형성하는 단계이다. 제 1 본드 패드(240)는 제 1 액티브층(220)의 제 1 면(220a)에 형성된다. 보다 상세하게 설명하면, 제 1 본드 패드(240)는 제 1 소자층(222)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 또한, 제 1 본드 패드(240)는 이하에서 설명될 제 1 관통 전극(400)을 통해서 제 2 반도체 패키지(300)와 전기적으로 연결된다. 제 1 본드 패드(240)는 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 또는 이에 등가하는 재질로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 제 1 본드 패드(240)는 스퍼터링, 진공 증착, 또는 포토 리소그래피(Photo Lithography) 공법 등으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The first bond pad forming step (S240) is a step of forming a
상기 제 1 패시베이션층 형성 단계(S260)는 제 1 액티브층(220)의 제 1 면(220a) 및 제 1 본드 패드(240)를 덮는 제 1 패시베이션층(260)을 형성하는 단계이다. 상기 제 1 패시베이션층(260)은 제 1 액티브층(220)의 제 1 면(220a)에 형성된다.이러한 제 1 패시베이션층(260)은 제 1 액티브층(220)의 제 2 면(220b)과 대략 동일한 평면상에 형성되는 측면(260a)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제 1 패시베이션층(260)은 통상의 산화막, 질화막 및 폴리이미드 또는 그 등가물 중 선택되는 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지 않는다. 제 1 패시베이션층(260)은 화학적 증착 또는 이에 등가하는 어느 하나의 방법으로 제 1 액티브층(220)의 제 1 면(220a)에 증착된 후, 평탄화 공정(CMP : Chemical Mechanical Planarization)을 통하여 대략 평평한 상태로 형성될 수 있다. 제 1 패시베이션층(260)은 제 2 반도체 다이 형성 단계(S400)가 진행되는 동안, 열 공정 또는 외부의 손상으로부터 제 1 액티브층(220) 및 제 1 본드 패드(240)가 손상되지 않도록 보호한다. 이러한 제 1 패시베이션층(260)은 제 2 반도체 다이(300) 및 제 1 관통 전극(400)이 형성된 이후에, 패터닝 과정을 통해서 제 1 본드 패드(240)를 노출시킬 수 있다. The first passivation layer forming step (S260) is a step of forming a
도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 실리콘 웨이퍼 백그라인딩 단계(S300)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 2 면(100b)을 일정 두께만큼 그라인딩하여 제거하는 단계이다. 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 이에 따라 반도체 패키지(1)의 사양에 맞는 두께를 갖을 수 있다. 이때, 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 2 면(100b)은 직접 회로의 형성이 가능하도록 매끈하게 연마됨은 물론이다. 제 1 실리콘 웨이퍼(100)는 그 두께(t1)가 제 1 액티브층(220)의 두께(t2)에 비하여 상대적으로 두 껍게 형성될 수 있다. 이는, 제조 공정 중 제 1 실리콘 웨이퍼(100) 등의 취급을 용이하게 하기 위함이다. 주지된 바와 같이, 그라인딩 방법은 예를 들면 다이아몬드 그라인더 및 그 등가물을 이용하여 수행할 수 있으며, 여기서 그라인딩 방법을 한정하는 것은 아니다. As illustrated in FIG. 7C, the first silicon wafer backgrinding step S300 may be performed by grinding the
도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 반도체 다이 형성 단계(S400)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 2 면(100a)에 제 2 반도체 다이(300)를 형성하는 단계이다.제 2 반도체 다이 형성 단계(S400)는 제 2 액티브층 형성 단계(S420), 제 2 본드 패드 형성 단계(S440) 및 제 2 패시베이션층 형성 단계(S460)을 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 7D, the second semiconductor die forming step S400 is a step of forming the second semiconductor die 300 on the
상기 제 2 액티브층 형성 단계(S420)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 2 면(100b)에 제 2 액티브층(320)을 형성하는 단계이다. 제 2 액티브층(320)은 대략 평평한 제 1 면(320a) 및 제 1 면(320a)과 대략 수직을 이루는 제 2 면(320b)을 갖도록 형성된다. 제 2 액티브층(320)의 제 2 면(320b)은 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 3 면(100c)과 대략 동일한 평면상에 형성될 수 있다. 제 2 액티브층(320)은 제 2 에피택셜층(321) 및 제 2 소자층(322)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제 2 에피택셜층(321) 및 제 2 소자층(322)은 상술한 제 1 에피택셜층(221) 및 제 1 소자층(322)과 대략 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 제 2 액티브층(320)은 트랜지스터 등의 능동 소자를 포함하는 집적 회로(IC: Integrated circuit) 또는 캐패시터, 저항 등이 집적된 집적 수동 소자( IPD : Integrated passive device)일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 한편, 본 발명에서 제 2 에피택셜 층(321)은 하나의 층으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 다수의 층으로 형성될 수도 있음은 물론이다. The second active layer forming step (S420) is a step of forming the second
상기 제 2 본드 패드 형성 단계(S440)는 제 2 액티브층(320)의 제 1 면(320a)에 제 2 본드 패드(340)를 형성하는 단계이다. 이때, 제 2 본드 패드(340)는 제 2 소자층(322)과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 제 2 본드 패드(340)는 이하의 제 1 관통 전극(400)을 통하여 제 1 본드 패드(240)와 전기적으로 연결된다. 또한 제 2 본드 패드(340)는 이하의 제 1 솔더 범프(500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제 2 본드 패드(340)는 상술한 제 1 본드 패드(240)와 대략 동일한 재질 및 동일한 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The second bond pad forming step (S440) is a step of forming the
상기 제 2 패시베이션층 형성 단계(S460)는 제 2 액티브층(320)의 제 1 면(320a)에 제 2 패시베이션층(360)을 형성하는 단계이다. 제 2 패시베이션층(360)은 제 2 액티브층(320)의 제 1 면(320a)을 덮도록 형성되며, 제 2 액티브층(320)에 형성된 제 2 본드 패드(340)의 일부를 노출시킨다. 제 2 패시베이션층(360)은 제 2 액티브층(320)의 제 2 면(320b)과 대략 동일한 평면상에 형성되는 측면(360a)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제 2 패시베이션층(360)은 상술한 제 1 패시베이션층(260)과 대략 동일한 재질로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 제 2 패시베이션층(360)은 제 2 패시베이션층(360)은 제 1 관통 전극 형성 단계(S500)가 진행되는 동안에 제 1 본드 패드(340) 및 제 2 액티브층(320)의 제 1 면(320a)을 보호한다. The second passivation layer forming step (S460) is a step of forming the
도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 관통 전극 형성 단계(S500)는 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)를 전기적으로 연결하는 제 1 관통 전극(400)을 형성하는 단계이다. 즉, 제 1 관통 전극(400)은 제 1 본드 패드(240)와 제 2 본드 패드(340)를 사이를 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 이러한 제 1 관통 전극(400)으로 인하여 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 제 1 및 제 2 면(100a, 100b) 각각에 형성된 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)가 전기적으로 연결될 수 있게 된다. 제 1 관통 전극(400)은 제 2 본드 패드(340), 제 2 액티브층(320), 제 1 실리콘 웨이퍼(100), 제 1 액티브층(220) 및 제 1 본드 패드(240)를 관통하는 관통홀(v1)에 도전성 재질을 충진하여 형성될 수 있다. 관통홀(v1)은 레이저 드릴(Laser Drilll) 또는 화학적 에칭 등의 방법으로 형성될 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 제 1 관통 전극(400)은 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 또는 이에 등가하는 재질 중 선택되는 어느 하나의 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 제 1 관통 전극(400)은 물리 기상 증착법(PVD: Physical Vapor Deposition), 화학 기상 증착법(CVD : Chemical Vapor Deposition) 및 전해 또는 무전해 방식의 도금법 또는 이에 등가하는 방법 중 선택되는 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. 도시하지는 않았으나, 관통홀(v1)의 내벽에는 절연막이 충진되어 제 1 관통 전극(400)으로부터 제 1 실리콘 웨이퍼(100), 제 1 반도체 다이(200) 및 제 2 반도체 다이(300)로 전류가 누설되지 않도록 할 수 있다. 제 1 관통 전 극(400)이 완성되면, 제 2 패시베이션층(360)을 패터닝하여 제 2 본드 패드(340)의 일부를 노출시킨다. As shown in FIG. 7E, the forming of the first through electrode S500 may include forming a first through
도 7f에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 솔더 범프 융착 단계(S600)는 제 2 본드 패드(340)와 전기적으로 연결되는 제 1 솔더 범프(500)를 형성하는 단계이다. 제 1 솔더 범프(500)는 주석/납(Sn/Pb) 및 무연 주석(Leedless Sn) 또는 이의 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 제 1 솔더 범프(500)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 제 1 솔더 범프(500)는 제 2 본드 패드(340)에 플럭스를 도포한 후, 제 1 솔더 범프(500)의 형성을 위한 솔더 또는 볼 형상의 솔더를 제 2 본드 패드(340)에 스크린 프린팅(Screen Printing) 등의 방법으로 안착시킨 후, 리플로우(Reflow) 및 냉각 과정을 통해 형성될 수 있다. 제 2 본드 패드(340)에 도포된 플럭스는 제 1 솔더 범프(500)를 위한 솔더가 잘 안착될 수 있도록 점성이 있는 물질로 형성될 수 있으며, 휘발성 물질로 리플로우 과정에서 대부분 휘발된다. As shown in FIG. 7F, the first solder bump fusion step S600 is a step of forming a
도 7g에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 패시베이션층 패터닝 단계(S700)는 제 1 패시베이션층(260)을 패터닝하여 제 1 본드 패드(240)의 필요한 부분을 노출시키는 단계이다. 제 1 패시베이션층 패터닝 단계(S700)는 테이핑 단계(S720), 패터닝 단계(S740) 및 테이프 제거 단계(S760)를 포함하여 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 7G, the first passivation layer patterning step S700 is a step of patterning the
상기 테이핑 단계(S720)는 제 1 솔더 범프(500)의 표면(500a) 및 제 2 패시베이션층(260)의 표면(360b)을 감싸는 테이프(Tp)를 부착하는 단계이다. 테이프(Tp)는 제 1 패시베이션층(260)을 패터닝하는 동안에 제 2 패시베이션층(260) 및 제 1 솔더 범프(500)가 열, 자외선 및 이물질 등으로부터 손상되지 않도록 보호한 다. 테이프(Tp)로는 공정 진행 후, 제 1 솔더 범프(500) 및 제 2 패시베이션층(260)의 손상 없이 제거가 가능한 유브이 테이프(UV Tape) 등이 사용될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The taping step S720 is a step of attaching a tape Tp surrounding the
상기 패터닝 단계(S740)는 제 1 패시베이션층(260)을 패터닝하여 제 1 본드 패드(240)의 일부를 노출시키는 단계이다. 또한, 제 2 반도체 다이(300)의 형성을 위하여 두껍게 형성된 제 1 패시베이션층(260)은 반도체 패키지(1)의 사양에 따라 얇게 패터닝된다. 제 1 패시베이션층(260)은 건식 식각 또는 습식 식각을 이용하여 패터닝될 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 제 1 패시베이션층(260)에 의해 노출된 제 1 본드 패드(240)에는 다른 솔더 범프, 반도체 다이 및 반도체 패키지가 전기적으로 더 연결될 수도 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. The patterning step S740 is a step of exposing a portion of the
상기 테이프 제거 단계(S760)는 제 2 패시베이션층(260) 및 제 1 솔더 범프(500)의 표면(260b, 500a)에 부착되었던 테이프(Tp)를 제거하는 단계이다. 테이프(Tp)는 자극을 통하여 점착성을 약하게 하거나, 점착성이 더 강한 다른 테이프를 이용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 테이프(Tp)가 유브이 테이프일 경우, 테이프(Tp) 표면에 자외선을 조사하는 방법을 통하여 테이프(Tp)의 점착성이 약하게 할 수 있다. The tape removing step S760 is a step of removing the tape Tp attached to the
상술한 본 발명의 반도체 패키지의 제조 방법에 따르면, 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 양면(100a, 100b) 모두에 반도체 다이(200, 300)를 형성하여 제 1 실리콘 웨이퍼(100)가 낭비되는 부분 없이 효율적으로 이용된다. 또한 여기서, 제 1 실 리콘 웨이퍼(100)를 얇게 할 필요가 없기 때문에 제 1 실리콘 웨이퍼(100)의 연마를 위한 공정이 단축된다. According to the manufacturing method of the semiconductor package of the present invention described above, the portion of the
또한, 제 1 반도체 다이 형성 단계(S200)에서 제 1 패시베이션층(260)을 상대적으로 두껍게 형성하여, 제 2 반도체 다이 형성 단계(S400)에서 이미 형성된 제 1 반도체 다이(200)가 손상되지 않도록 보호 할 수 있다. 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)는 제 1 실리콘 웨이퍼(100)를 관통하여 형성되는 제 1 관통 전극(400)에 의해 전기적으로 연결됨으로써, 제 1 반도체 다이(200)와 제 2 반도체 다이(300)를 연결하기 위한 별도의 배선이 필요하지 않게 되고, 배선 길이가 단축되어 배선으로 인한 저항 성분을 감소할 수 있다. 이에 따라서 반도체 패키지(1)의 전기적인 성능이 향상된다. In addition, by forming the
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and any person skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor package in accordance with another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a semiconductor package in accordance with another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a semiconductor package in accordance with another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a semiconductor package in accordance with another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 반도체 패키지의 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a semiconductor package according to the present invention.
도 7a 내지 도 7g는 도 6의 플로우 차트에 따른 단계별 제조 방법을 나타내는 도면이다. 7A to 7G are diagrams illustrating a step-by-step manufacturing method according to the flowchart of FIG. 6.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1, 3, 5, 7, 9 : 반도체 패키지 100 : 제 1 실리콘 웨이퍼1, 3, 5, 7, 9: semiconductor package 100: first silicon wafer
200 : 제 1 반도체 다이 220 : 제 1 액티브층200: first semiconductor die 220: first active layer
240 : 제 1 본드 패드 260 : 제 1 패시베이션층240: first bond pad 260: first passivation layer
300 : 제 2 반도체 다이 320 : 제 2 액티브층300: second semiconductor die 320: second active layer
340 : 제 2 본드 패드 360 : 제 2 패시베이션층340: second bond pad 360: second passivation layer
400 : 제 1 관통 전극 500 : 제 1 솔더 범프400: first through electrode 500: first solder bump
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