JP2007227897A - 変圧器またはアンテナを有する半導体パッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】変圧器またはアンテナを有する半導体パッケージを提供する。
【解決手段】半導体パッケージは、パッケージボードPB1及びパッケージボードPB1上に順に積層された複数の半導体チップC1、C2、C3を具備する。半導体チップC1、C2、C3のそれぞれは半導体基板61、23、37及び半導体基板上に提供されたオープンループ型チップ配線73LP、33LP、47LPを具備する。オープンループ型チップ配線73LP、33LP、47LPは、第1端部及び第2端部を有する。これらの第1端部及び第2端部は、コネクタ31、45により電気的に接続され、コネクタ31、45及びオープンループ型チップ配線73LP、33LP、47LPは螺旋状のアンテナを構成する。
【選択図】図1
【解決手段】半導体パッケージは、パッケージボードPB1及びパッケージボードPB1上に順に積層された複数の半導体チップC1、C2、C3を具備する。半導体チップC1、C2、C3のそれぞれは半導体基板61、23、37及び半導体基板上に提供されたオープンループ型チップ配線73LP、33LP、47LPを具備する。オープンループ型チップ配線73LP、33LP、47LPは、第1端部及び第2端部を有する。これらの第1端部及び第2端部は、コネクタ31、45により電気的に接続され、コネクタ31、45及びオープンループ型チップ配線73LP、33LP、47LPは螺旋状のアンテナを構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体パッケージに関し、特に、変圧器またはアンテナを有する半導体パッケージ(Semiconductor packages including transformer or antenna)に関するものである。
携帯用電子製品(portable electronic devices)を小型化することにより、前記携帯用電子製品に装着される半導体パッケージの大きさも小さくなりつつある。さらに、前記半導体パッケージの容量を増加させるために1つの半導体パッケージ内に複数の半導体チップを搭載させるパッケージ技術が広く用いられている。前記パッケージ技術は、マルチチップパッケージ(multi chip package:MCP)技術、多重積層パッケージ(multi stack package:MSP)技術及びシステムパッケージ(system in package:SIP)技術を含む。
さらに、互いに隣接した半導体パッケージ間の無線通信のために前記半導体パッケージのそれぞれはアンテナを具備する。この場合、前記アンテナの性能は、前記アンテナの長さ及び構造によって直接的に影響される。例えば、前記アンテナにより受信される信号の周波数を低くするためには前記アンテナの長さが長くなければならない。すなわち、前記アンテナの低周波特性を改善させるためには前記アンテナの長さを増加させねばならない。
また、前記半導体パッケージは、集積回路(IC)カード内に装着される。この場合に、前記半導体パッケージは外部のシステムから供給される外部電力により誘導される内部電力を生成するためにソレノイド状のコイルからなる変圧器を具備する。すなわち、前記ICカードが外部システムの端末装置に接触される際、前記ICカード内の半導体パッケージはそれに装着されている変圧器を介して適切な内部電力を発生することができる。
上述のアンテナを具備する半導体パッケージが特許文献1及び特許文献2にそれぞれメティュスなど(Mathews et al.)及びヘカマンなど(Heckaman et al.)により「保護体及びアンテナを有するマルチチップ半導体パッケージ(Multi-chip semiconductor package with integral shield and antenna)」及び「外部を覆うように装着されたアンテナ要素を有する高周波チップキャリアパッケージ(Microwave chip carrier package having cover-mounted antenna element)」という名称により開示されている。メティユス及びヘカマンによれば、パッケージ基板上に搭載された半導体チップを取り囲むように接地シールドが提供され、前記接地シールドの上部にアンテナが提供される。よって、前記アンテナにより高周波信号を受信したり送信しても、前記接地シールドは前記半導体チップの内部信号及び前記送/受信信号(transceiving signal)間の電磁気干渉を防止することができる。しかしながら、メティユス及びヘカマンによる半導体パッケージは前記アンテナ及び接地シールドが半導体チップを取り囲むパッケージの外部に提供されている。したがって、前記アンテナ及び接地シールドを具備する半導体パッケージの大きさを減少させるには限界がある。
本発明が解決しようとする技術的課題は、パッケージの大きさの増加なしに高周波信号はもちろん、低周波信号の送/受信に好適な高性能アンテナを具備する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他の技術的課題は、パッケージ大きさの増加なしに変圧器の誘導コイルの巻線数を増加させるのに好適な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他の技術的課題は、パッケージ大きさの増加なしに変圧器の誘導コイルの巻線数を増加させるのに好適な半導体パッケージを提供することにある。
本発明によれば、アンテナを有する半導体パッケージを提供する。前記半導体パッケージはパッケージボード及び前記パッケージボード上に順に積層された複数の半導体チップを具備する。前記半導体チップのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されたオープンループ型チップ配線(open loop-shaped chip line)を具備し、前記オープンループ型チップ配線は第1端部及び第2端部を有する。前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部はコネクタにより電気的に接続され、前記オープンループ型チップ配線及び前記コネクタは螺旋状のアンテナを構成する。
本発明において、前記半導体チップのうち最下部チップは平板状の接地シールドをさらに含む。前記接地シールドは、前記最下部チップの前記半導体基板と前記最下部チップの前記オープンループ型チップ配線との間に介在することができる。また、前記接地シールドは前記最下部チップの接地パッドに電気的に接続することができる。
また、本発明において、前記コネクタは前記半導体基板を貫通する金属プラグを含んでもよい。
さらに本発明は、前記半導体チップのうち最下部チップは送/受信信号パッドをさらに含んでもよい。前記送/受信信号パッドは前記最下部チップの前記半導体基板上に形成してもよい。また、前記送/受信信号パッドは前記最下部チップの前記オープンループ型チップ配線における前記第1端部及び第2端部のうち、いずれか1つに電気的に接続してもよい。
さらに本発明は、前記半導体チップのうち最下部チップは送/受信信号パッドをさらに含んでもよい。前記送/受信信号パッドは前記最下部チップの前記半導体基板上に形成してもよい。また、前記送/受信信号パッドは前記最下部チップの前記オープンループ型チップ配線における前記第1端部及び第2端部のうち、いずれか1つに電気的に接続してもよい。
さらに本発明において、前記オープンループ型チップ配線は再配置された金属配線とすることができる。
さらに本発明において、前記複数の半導体チップは順に積層された第1ないし第3半導体チップを含む。前記第1半導体チップの前記オープンループ型チップ配線、前記第2半導体チップの前記オープンループ型チップ配線及び前記第3半導体チップの前記オープンループ型チップ配線は、それぞれ第1ないし第3オープンループ型チップ配線に相当する。また、前記第1半導体チップの前記半導体基板、前記第2半導体チップの前記半導体基板及び前記第3半導体チップの前記半導体基板は、それぞれ第1ないし第3半導体基板に沿うものである。前記第1半導体チップは前記第1半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含み、前記送/受信信号パッドは前記第1オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続される。前記第1半導体チップは前記第1オープンループ型チップ配線と前記第1半導体基板との間に介在された平板状の接地シールドをさらに含む。前記接地シールドは前記第1半導体チップの接地パッドに電気的に接続される。前記複数の半導体チップが前記第1ないし第3半導体チップを含む場合、前記コネクタは前記第1オープンループ型チップ配線の前記第2端部を前記第2オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続させる第1コネクタ及び前記第2オープンループ型チップ配線の前記第2端部を、前記第3オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続させる第2コネクタを含む。前記第1コネクタは前記第2半導体基板を貫通する第1金属プラグとしてもよく、前記第2コネクタは前記第3半導体基板を貫通する第2金属プラグとしてもよい。
さらに本発明において、前記複数の半導体チップは順に積層された第1ないし第3半導体チップを含む。前記第1半導体チップの前記オープンループ型チップ配線、前記第2半導体チップの前記オープンループ型チップ配線及び前記第3半導体チップの前記オープンループ型チップ配線は、それぞれ第1ないし第3オープンループ型チップ配線に相当する。また、前記第1半導体チップの前記半導体基板、前記第2半導体チップの前記半導体基板及び前記第3半導体チップの前記半導体基板は、それぞれ第1ないし第3半導体基板に沿うものである。前記第1半導体チップは前記第1半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含み、前記送/受信信号パッドは前記第1オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続される。前記第1半導体チップは前記第1オープンループ型チップ配線と前記第1半導体基板との間に介在された平板状の接地シールドをさらに含む。前記接地シールドは前記第1半導体チップの接地パッドに電気的に接続される。前記複数の半導体チップが前記第1ないし第3半導体チップを含む場合、前記コネクタは前記第1オープンループ型チップ配線の前記第2端部を前記第2オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続させる第1コネクタ及び前記第2オープンループ型チップ配線の前記第2端部を、前記第3オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続させる第2コネクタを含む。前記第1コネクタは前記第2半導体基板を貫通する第1金属プラグとしてもよく、前記第2コネクタは前記第3半導体基板を貫通する第2金属プラグとしてもよい。
本発明によれば、前記半導体パッケージはオープンループ型ボード配線を有するパッケージボードを具備する。前記オープンループ型ボード配線は前記パッケージボードのバルク領域内に、または前記パッケージボードの表面上に提供される。前記オープンループ型ボード配線は第1端部及び第2端部を有する。前記パッケージボード上に複数の半導体チップが順に積層される。前記半導体チップのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されたオープンループ型チップ配線を含む。前記オープンループ型チップ配線は第1端部及び第2端部を有する。前記オープンループ型ボード配線及び前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部はコネクタにより互いに電気的に接続される。前記オープンループ型ボード配線、前記オープンループ型チップ配線及び前記コネクタは螺旋状のアンテナを構成する。
本発明において、前記コネクタは前記半導体基板を貫通する金属プラグとしてもよい。
本発明において、前記半導体チップのうち最下部チップは前記最下部チップの前記半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含む。前記送/受信信号パッドは前記コネクタのうちいずれか1つを介して前記オープンループ型ボード配線の前記第1及び第2端部のうちいずれか1つに電気的に接続される。
本発明において、前記半導体チップのうち最下部チップは前記最下部チップの前記半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含む。前記送/受信信号パッドは前記コネクタのうちいずれか1つを介して前記オープンループ型ボード配線の前記第1及び第2端部のうちいずれか1つに電気的に接続される。
さらに本発明において、前記オープンループ型チップ配線は再配置された金属配線としてもよい。
さらに本発明において、前記複数の半導体チップは順に積層された第1ないし第3半導体チップを含む。前記第1半導体チップの前記オープンループ型チップ配線、前記第2半導体チップの前記オープンループ型チップ配線及び前記第3半導体チップの前記オープンループ型チップ配線はそれぞれ第1ないし第3オープンループ型チップ配線に相当し、前記第1半導体チップの前記半導体基板、前記第2半導体チップの前記半導体基板及び前記第3半導体チップの前記半導体基板はそれぞれ第1ないし第3半導体基板に相当する。前記第1半導体チップは前記第1半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含み、前記送/受信信号パッドは前記オープンループ型ボード配線の前記第1端部に電気的に接続される。この場合、前記コネクタは前記送/受信信号パッドを前記オープンループ型ボード配線の前記第1端部に電気的に接続させる信号パッドコネクタ、前記オープンループ型ボード配線の前記第2端部を前記第1オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第1コネクタ、前記第1オープンループ型チップ配線の前記第2端子を前記第2オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第2コネクタ及び前記第2オープンループ型チップ配線の前記第2端子を前記第3オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第3コネクタを含む。前記信号パッドコネクタは前記第1半導体基板を貫通する信号パッド金属プラグを含み、前記第1ないし第3コネクタはそれぞれ前記第1ないし第3半導体基板を貫通する第1ないし第3金属プラグとしてもよい。
さらに本発明において、前記複数の半導体チップは順に積層された第1ないし第3半導体チップを含む。前記第1半導体チップの前記オープンループ型チップ配線、前記第2半導体チップの前記オープンループ型チップ配線及び前記第3半導体チップの前記オープンループ型チップ配線はそれぞれ第1ないし第3オープンループ型チップ配線に相当し、前記第1半導体チップの前記半導体基板、前記第2半導体チップの前記半導体基板及び前記第3半導体チップの前記半導体基板はそれぞれ第1ないし第3半導体基板に相当する。前記第1半導体チップは前記第1半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含み、前記送/受信信号パッドは前記オープンループ型ボード配線の前記第1端部に電気的に接続される。この場合、前記コネクタは前記送/受信信号パッドを前記オープンループ型ボード配線の前記第1端部に電気的に接続させる信号パッドコネクタ、前記オープンループ型ボード配線の前記第2端部を前記第1オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第1コネクタ、前記第1オープンループ型チップ配線の前記第2端子を前記第2オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第2コネクタ及び前記第2オープンループ型チップ配線の前記第2端子を前記第3オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第3コネクタを含む。前記信号パッドコネクタは前記第1半導体基板を貫通する信号パッド金属プラグを含み、前記第1ないし第3コネクタはそれぞれ前記第1ないし第3半導体基板を貫通する第1ないし第3金属プラグとしてもよい。
本発明によれば、前記半導体パッケージは前面及び裏面を有するパッケージボードを具備する。前記パッケージボードの前記前面上に複数の上部半導体チップが順に積層される。前記上部半導体チップのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されたオープンループ型チップ配線を含み、前記オープンループ型チップ配線は第1端部及び第2端部を有する。前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部はコネクタにより電気的に接続され、前記オープンループ型チップ配線及び前記コネクタは螺旋状のアンテナを構成する。前記パッケージボードの前記裏面上に下部半導体チップが搭載される。
本発明において、前記下部半導体チップは半導体基板及び前記半導体基板上に形成された送/受信信号パッドを含む。前記送/受信信号パッドは前記パッケージボードを貫通するボードプラグを介して前記上部半導体チップのうち、最下部チップの前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続される。前記パッケージボードは平板状の接地シールドをさらに含む。前記平板状の接地シールドは前記パッケージボードのバルク領域内に、前記パッケージボードの前記前面上にまたは前記パッケージボードの前記裏面上に提供される。前記接地シールドは前記上部半導体チップのうち最下部チップ及び前記下部半導体チップと重畳される。前記下部半導体チップはフリップチップとしてもよい。前記フリップチップは前記半導体基板上に再配置された接地シールドをさらに含んでもよい。前記フリップチップの前記接地シールドは前記半導体基板及び前記パッケージボードとの間に提供される。
本発明において、前記上部半導体チップのうち最下部チップはフリップチップとしてもよい。
本発明によれば、前記半導体パッケージはマルチ積層パッケージとすることができる。前記マルチ積層パッケージは順に積層された複数のパッケージボードを具備する。前記パッケージボード上にそれぞれ複数の半導体チップが搭載される。前記半導体チップのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されたオープンループ型チップ配線を含む。前記オープンループ型チップ配線は第1端部及び第2端部を有する。前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部はコネクタにより電気的に接続され、前記オープンループ型チップ配線及び前記コネクタは螺旋状のアンテナを構成する。
本発明によれば、前記半導体パッケージはマルチ積層パッケージとすることができる。前記マルチ積層パッケージは順に積層された複数のパッケージボードを具備する。前記パッケージボード上にそれぞれ複数の半導体チップが搭載される。前記半導体チップのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されたオープンループ型チップ配線を含む。前記オープンループ型チップ配線は第1端部及び第2端部を有する。前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部はコネクタにより電気的に接続され、前記オープンループ型チップ配線及び前記コネクタは螺旋状のアンテナを構成する。
本発明において、前記パッケージボードのうち最下部ボード上に搭載された最下部半導体チップは送/受信信号パッドをさらに含む。前記送/受信信号パッドは前記最下部半導体チップの前記オープンループ型チップ配線における前記第1及び第2端部のうちいずれか1つに電気的に接続される。前記最下部半導体チップは前記最下部半導体チップの前記半導体基板と前記最下部半導体チップの前記オープンループ型チップ配線との間に介在された平板状の接地シールドをさらに含む。
本発明によれば、変圧器の誘導コイルを有する半導体パッケージが提供される。前記半導体パッケージはパッケージボード及び前記パッケージボード上に順に積層された複数の半導体チップを具備する。前記半導体チップのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されたオープンループ型チップ配線を具備し、前記オープンループ型チップ配線は第1端部及び第2端部を有する。前記オープンループ型チップ配線のうち最上部オープンループ型チップ配線の前記第1端部、前記オープンループ型チップ配線のうち最下部オープンループ型チップ配線の前記第2端部、及び前記最上部オープンループ型チップ配線と前記最下部オープンループ型チップ配線との間の中間オープンループ型チップ配線の前記第1及び第2端部は第1グループのコネクタにより電気的に接続される。前記第1グループのコネクタ及び前記オープンループ型チップ配線は螺旋状のコイルを構成する。前記最上部オープンループ型チップ配線の前記第2端部は第2グループのコネクタに電気的に接続され、前記第2グループのコネクタ及び前記螺旋形コイルは変圧器の誘導コイルを構成する。
本発明において、前記第1及び第2グループのコネクタは前記半導体チップの前記半導体基板を貫通する金属プラグとしてもよい。
本発明において、前記最下部オープンループ型チップ配線の前記第1端部は前記半導体チップのうち最下部チップの第1パッドに電気的に接続され、前記最上部オープンループ型チップ配線の前記第2端部は前記第2グループのコネクタを介して前記最下部チップの第2パッドに電気的に接続される。
本発明において、前記最下部オープンループ型チップ配線の前記第1端部は前記半導体チップのうち最下部チップの第1パッドに電気的に接続され、前記最上部オープンループ型チップ配線の前記第2端部は前記第2グループのコネクタを介して前記最下部チップの第2パッドに電気的に接続される。
さらに本発明において、前記パッケージボードは前記パッケージボードのバルク領域内に、または前記パッケージボードの表面上に提供されたオープンループ型ボード配線をさらに含む。前記オープンループ型ボード配線は第1端部及び第2端部を有する。前記オープンループ型ボード配線の前記第1端部は前記半導体チップのうち最下部チップの第1パッドに電気的に接続され、前記オープンループ型ボード配線の前記第2端部は前記最下部オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続される。また、前記最上部オープンループ型チップ配線の前記第2端部は前記第2グループのコネクタを介して前記最下部チップの第2パッドに電気的に接続される。
本発明によれば、半導体パッケージ内の半導体チップ上にオープンループ型チップ配線が提供され、これらのオープンループ型チップ配線の端部を互いに接続させるコネクタが提供される。これによって、前記オープンループ型チップ配線及び前記コネクタを用いて前記半導体チップのうちいずれか1つの送/受信信号パッドに接続された螺旋状のアンテナを具現することができる。また、前記螺旋状のアンテナの一端に電気的に接続された追加のコネクタが提供されることができ、前記追加のコネクタは前記半導体チップのうちいずれか1つのチップパッドに電気的に接続することができる。この場合、前記螺旋状のアンテナ及び前記追加コネクタを用いて変圧器の誘導コイルを具現することができる。結果的に、本発明によれば、半導体パッケージ大きさの増加なしに高性能アンテナ及び高性能変圧器少なくともいずれか一方を提供することができる。
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態に限られず、他の形態で具体化されることもある。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された発明が完成されていることを示すと共に、当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供するものである。図面において、層及び領域の厚みは明確性をあたえるために誇張して図示されたものである。明細書全体にわたって同じ参照番号は、同様の構成要素を示す。
図1は本発明の一実施形態によるマルチチップパッケージを示す断面図であり、図2は図1に示されたマルチチップパッケージのヘリカルアンテナ(helical antenna)及び接地シールド(ground shield)を示す斜視図である。
図1及び図2を参照すると、パッケージボードPB1上に複数の半導体チップ、例えば第1半導体チップC1、第2半導体チップC2、及び第3半導体チップC3が順に積層される。前記パッケージボードPB1は前面1FS及び裏面1BSを有する本体1を具備する。これに加えて、前記パッケージボードPB1は前記前面1FS上に配置された第1上部ボード配線3a、第2上部ボード配線3b及び第3上部ボード配線3c、ならびに前記裏面1BS上に配置された第1下部ボード配線5a、第2下部ボード配線5b及び第3下部ボード配線5cを含む。前記第1上部ボード配線から第3上部ボード配線3a、3b、3cは、それぞれ前記本体1を貫通する第1ボートプラグ、第2ボートプラグまたは第3ボードプラグ(図示せず)を介して前記第1下部ボード配線5a、第2下部ボード配線5bまたは第3下部ボード配線5cに電気的に接続される。前記第1下部ボード配線5a、第2下部ボード配線5b及び第3下部ボード配線5cは、それぞれ複数のボール53と接触する。
第1半導体チップC1、第2半導体チップC2及び第3半導体チップC3は、前記パッケージボードPB1の前面1FS上に積層される。前記第1半導体チップC1は、第1半導体基板61、前記第1半導体基板61上に形成された層間絶縁膜63、及び前記層間絶縁膜63上に配置された複数の下部チップパッドを具備する。前記下部チップパッドは、第1下部チップパッド65a及び第2下部チップパッド65bを含む。これに加えて、前記第1半導体チップC1は、第1下部チップパッド65a及び第2下部チップパッド65bを覆うように層間絶縁膜63上に提供された下部絶縁膜67、下部絶縁膜67上に配置された複数の上部チップパッド、及び上部チップパッドを覆うように下部絶縁膜67上に提供された上部絶縁膜71を具備する。前記上部チップパッドは第1チップパッド69a及び第2上部チップパッド69bを含む。前記第1チップパッド69a及び第2上部チップパッド69bは、それぞれ前記下部絶縁膜67を貫通するビアホールを介して前記第1下部チップパッド65a及び第2下部チップパッド65bに電気的に接続される。さらに、前記第1半導体チップC1は、前記上部絶縁膜71上に提供された第1オープンループ型チップ配線73LPを含む。すなわち、前記第1オープンループ型チップ配線73LPは、第1端部73c及び第2端部73dを有する。前記第1オープンループ型チップ配線73LPは、再配置された金属配線としてもよい。
前記第1下部チップパッド65aが送/受信信号パッド(transceiving signal pad)の場合、前記第1下部チップパッド65aは前記第1オープンループ型チップ配線73LPの前記第1端部73cに電気的に接続される。前記上部絶縁膜71上にボンディングパッド73bが追加に配置してもよい。前記ボンディングパッド73bは、前記上部絶縁膜71を貫通するビアホールを介して前記第2上部チップパッド69bと電気的に接続される。
前記第1半導体チップC1がワイヤボンディングチップの場合、前記ボンディングパッド73bは第1ボンディングワイヤ49aを介して前記第1上部ボード配線3aに電気的に接続される。前記ボンディングパッド73bが提供されない場合、前記第1ボンディングワイヤ49aは前記第2上部チップパッド69bに直接接続される。前記第1半導体チップC1は、第1接着剤8を介して前記パッケージボードPB1の前面1FSと接触する。
前記第2半導体チップC2は、第2接着剤21を介して前記第1半導体チップC1と接触する。前記第2半導体チップC2は、第2半導体基板23、前記第2半導体基板23上に形成された層間絶縁膜25、ならびに前記層間絶縁膜25上に配置された第1チップパッド27a及び第2チップパッド27bを含む。これに加えて、前記第2半導体チップC2は、前記第1チップパッド27a及び第2チップパッド27bを覆うように前記層間絶縁膜25上に形成された絶縁膜29、ならびに前記絶縁膜29上に配置された第2オープンループ型チップ配線33LPを含む。前記第2オープンループ型チップ配線33LPは、第1端部33c及び第2端部33dを有する。前記第2オープンループ型チップ配線33LPも、再配置された金属配線としてもよい。さらに、前記第2半導体チップC2は、前記絶縁膜29上に配置された第1ボンディングパッド33a及び第2ボンディングパッド33bを含む。前記第1ボンディングパッド33a及び第2ボンディングパッド33bは、それぞれ前記絶縁膜29を貫通するビアホールを介して前記第1チップパッド27a及び第2チップパッド27bに電気的に接続される。
前記第2オープンループ型チップ配線33LPの前記第1端部33cは、第1コネクタ31を介して前記第1オープンループ型チップ配線73LPの前記第2端部73dに電気的に接続される。前記第1コネクタ31は図1に示すように前記第2半導体基板23を貫通する第1金属プラグとしてもよい。
前記第1ボンディングパッド33a及び第2ボンディングパッド33bは、第2ボンディングワイヤ49bを介して前記第2上部ボード配線3bに電気的に接続される。前記第1ボンディングパッド33a及び第2ボンディングパッド33bが提供されない場合、前記第2ボンディングワイヤ49bは前記第1及び第2チップパッド27a、27bに直接接続される。
前記第1ボンディングパッド33a及び第2ボンディングパッド33bは、第2ボンディングワイヤ49bを介して前記第2上部ボード配線3bに電気的に接続される。前記第1ボンディングパッド33a及び第2ボンディングパッド33bが提供されない場合、前記第2ボンディングワイヤ49bは前記第1及び第2チップパッド27a、27bに直接接続される。
前記第3半導体チップC3は、第3接着剤35を介して前記第2半導体チップC2と接触する。前記第3半導体チップC3は、前記第2半導体チップC2と同一構造を有する。すなわち、前記第3半導体チップC3は、第3半導体基板37、前記第3半導体基板37上に形成された層間絶縁膜39、ならびに前記層間絶縁膜39上に配置された第1チップパッド41a及び第2チップパッド41bを含む。これに加えて、前記第3半導体チップC3は、前記第1チップパッド41a及び第2チップパッド41bを覆うように前記層間絶縁膜39上に形成された絶縁膜43、ならびに前記絶縁膜43上に配置された第3オープンループ型チップ配線47LPを含む。前記第3オープンループ型チップ配線47LPは、第1端部47c及び第2端部47dを有する。前記第3オープンループ型チップ配線47LPも再配置された金属配線としてもよい。さらに、前記第3半導体チップC3は、前記絶縁膜43上に配置された第1ボンディングパッド47a及び第2ボンディングパッド47bを含む。前記第1ボンディングパッド47a及び第2ボンディングパッド47bは、それぞれ前記絶縁膜43を貫通するビアホールを介して前記第1チップパッド41a及び第2チップパッド41bに電気的に接続される。
前記第3オープンループ型チップ配線47LPの前記第1端部47cは、第2コネクタ45を介して前記第2オープンループ型チップ配線33LPの前記第2端部33dに電気的に接続される。前記第2コネクタ45は、図1に示すように前記第3半導体基板37を貫通する第2金属プラグとしてもよい。
前記第1ボンディングパッド47a及び第2ボンディングパッド47bは、第3ボンディングワイヤ49cを介して前記第3上部ボード配線3cに電気的に接続される。前記第1ボンディングパッド47a及び第2ボンディングパッド47bが提供されない場合、前記第3ボンディングワイヤ49cは前記第1チップパッド41a及び第2チップパッド41bに直接接続される。前記第1半導体チップC1、第2半導体チップC2及び第3半導体チップC3と、前記第1ボンディングワイヤ49a、第2ボンディングワイヤ49b及び第3ボンディングワイヤ49cとは、図1に示すようにエポキシ成形化合物51で密封される。
前記第1ボンディングパッド47a及び第2ボンディングパッド47bは、第3ボンディングワイヤ49cを介して前記第3上部ボード配線3cに電気的に接続される。前記第1ボンディングパッド47a及び第2ボンディングパッド47bが提供されない場合、前記第3ボンディングワイヤ49cは前記第1チップパッド41a及び第2チップパッド41bに直接接続される。前記第1半導体チップC1、第2半導体チップC2及び第3半導体チップC3と、前記第1ボンディングワイヤ49a、第2ボンディングワイヤ49b及び第3ボンディングワイヤ49cとは、図1に示すようにエポキシ成形化合物51で密封される。
上述の実施形態によれば、前記各オープンループ型チップ配線73LP、33LP、47LP、前記第1コネクタ31及び前記第2コネクタ45は、図2に示すように前記送/受信信号パッド65aに接続された螺旋状のアンテナ、すなわちヘリカルアンテナを構成することができる。
前記第1半導体チップC1は、前記第1半導体基板61内に形成された高周波回路(MMIC)を有するチップとすることができる。この場合、前記MMICチップが動作する間に前記MMICチップから電磁波信号が生成され、前記電磁波信号は前記アンテナの送/受信能力を低下させる。よって、前記アンテナの性能が前記第1半導体チップC1からの電磁波信号に起因して低下されることを防止するために、前記第1半導体チップC1は前記第1半導体基板61と前記第1オープンループ型チップ配線73LPとの間に介在された平板状の接地シールド69gをさらに含んでもよい。例えば、前記平板状の接地シールド69gは、前記下部絶縁膜67と前記上部絶縁膜71との間に配置される。前記平板状の接地シールド69gは、図1及び図2に示すように前記第1半導体基板61と重畳するように大きな面積を有する接地プレートに相当する。前記接地シールド69gは、前記層間絶縁膜63上に配置された接地チップパッド65gに電気的に接続される。
図3は本発明の他の実施形態によるマルチチップパッケージを示す断面図であり、図4は図3に示されたマルチチップパッケージのヘリカルアンテナを示す斜視図である。
図3及び図4を参照すると、パッケージボードPB2上に複数の半導体チップ、例えば第1半導体チップC1’、第2半導体チップC2’及び第3半導体チップC3’が順に積層される。前記第2半導体チップC2’及び第3半導体チップC3’は、それぞれ図1に示す前記第2半導体チップC2及び第3半導体チップC3と同一構造及び同一構成要素を有する。よって、本実施形態において、前記第2半導体チップC2’及び第3半導体チップC3’についての詳しい説明は省略する。
図3及び図4を参照すると、パッケージボードPB2上に複数の半導体チップ、例えば第1半導体チップC1’、第2半導体チップC2’及び第3半導体チップC3’が順に積層される。前記第2半導体チップC2’及び第3半導体チップC3’は、それぞれ図1に示す前記第2半導体チップC2及び第3半導体チップC3と同一構造及び同一構成要素を有する。よって、本実施形態において、前記第2半導体チップC2’及び第3半導体チップC3’についての詳しい説明は省略する。
前記パッケージボードPB2は、図1に示す前記パッケージボードPB1と類似の構造を有する。例えば、前記パッケージボードPB2は、図1に示す前記パッケージボードPB1の本体1と、第1上部ボード配線3a、第2上部ボード配線3b及び第3上部ボード配線3cと、第1下部ボード配線5a、第2下部ボード配線5b及び第3下部ボード配線5cと、ボール53とに加え、前記前面1FS上に配置された第1ボードパッド3d及び第2ボードパッド3eと、前記本体1内に配置されたオープンループ型ボード配線7LPをさらに含む。前記オープンループ型ボード配線7LPも第1端部7a及び第2端部7bを具備する。
この実施形態において、前記オープンループ型ボード配線7LPは、前記本体1の前面1FSまたは裏面1BS上に配置される。前記オープンループ型ボード配線7LPが前記本体1の前面1FS上に配置される場合、前記オープンループ型ボード配線7LPの前記第1端部7a及び第2端部7bはそれぞれ前記第1ボードパッド3d及び第2ボードパッド3eに相応する。一方、前記オープンループ型ボード配線7LPが前記本体1のバルク領域内、または前記本体1の裏面1BS上に配置される場合、前記オープンループ型ボード配線7LPの前記第1端部7a及び第2端部7bはそれぞれ前記第1ボードパッド3d及び第2ボードパッド3eに電気的に接続される。
前記第1半導体チップC1’は、前記パッケージボードPB2の前面1FS上に積層される。前記第1半導体チップC1’は、第1半導体基板9、前記第1半導体基板9上に形成された層間絶縁膜11、及び前記層間絶縁膜11上に配置された複数のチップパッドを具備する。前記チップパッドは、第1チップパッド13a及び第2チップパッド13bを含む。これに加えて、前記第1半導体チップC1’は、前記第1チップパッド13a及び第2チップパッド13bを覆うように前記層間絶縁膜11上に提供された絶縁膜15、前記絶縁膜15上に配置された第1オープンループ型チップ配線19LPを含む。すなわち、前記第1オープンループ型チップ配線19LPは、第1端部19c及び第2端部19dを有する。前記第1オープンループ型チップ配線19LPは、再配置された金属配線としてもよい。さらに、前記第1半導体チップC1’は、前記絶縁膜15上に配置されたボンディングパッド19bを含む。前記ボンディングパッド19bは、前記絶縁膜15を貫通するビアホールを介して前記第2チップパッド13bに電気的に接続される。
前記第1チップパッド13aが送/受信信号パッドの場合、前記第1チップパッド13aは局所配線19a及び信号パッドコネクタ17aを介して前記オープンループ型ボード配線7LPの前記第1端部7aに電気的に接続することができ、前記第1オープンループ型チップ配線19LPの前記第1端部19cは第1コネクタ17bを介して前記オープンループ型ボード配線7LPの前記第2端部7bに電気的に接続することができる。前記局所配線19aは図3に示すように前記絶縁膜15上に配置された金属配線とすることができ、前記信号パッドコネクタ17a及び前記第1コネクタ17bは前記第1半導体基板9を貫通する金属プラグとすることができる。
前記第1半導体チップC1’がワイヤボンディングチップの場合、前記ボンディングパッド19bは図1に示す実施形態の前記第1ボンディングワイヤ49aを介して前記第1上部ボード配線3aに電気的に接続される。前記ボンディングパッド19bが提供されない場合、前記第1ボンディングワイヤ49aは前記第2チップパッド13bに直接接続される。
前記第2半導体チップC2’は、前記第1半導体チップC1’上に積層される。前記第2半導体チップC2’は、上述のように図1の前記第2半導体チップC2と同一チップとすることができる。よって、前記第2オープンループ型チップ配線33LPの前記第1端部33cは、第2コネクタ31’を介して前記第1オープンループ型チップ配線19LPの前記第2端部19dに電気的に接続される。前記第2コネクタ31’は、図1に示す実施形態のように前記第2半導体基板23を貫通する金属プラグとしてもよい。
前記第3半導体チップC3’は、前記第2半導体チップC2’上に積層される。前記第3半導体チップC3’は、上述のように図1の前記第3半導体チップC3と同一構造を有する。よって、前記第3オープンループ型チップ配線47LPの前記第1端部47cは、第3コネクタ45’を介して前記第2オープンループ型チップ配線33LPの前記第2端部33dに電気的に接続される。前記第3コネクタ45’は、図1に示す実施形態のように前記第3半導体基板37を貫通する金属プラグとしてもよい。
結果的に、前記オープンループ型ボード配線7LP、前記各オープンループ型チップ配線19LP、33LP、47LP及び前記各コネクタ17a、17b、31’、45’は、図4に示すように前記送/受信信号パッド13aに接続された螺旋状のアンテナ、すなわちヘリカルアンテナを構成する。
本実施形態によれば、前記パッケージボードPB2の内部、または前記パッケージボードPB2上に前記送/受信信号パッド13aに電気的に接続された前記オープンループ型ボード配線が提供される。その結果、本実施形態によるマルチチップパッケージのアンテナの長さは、図1及び図2を示す実施形態と比べさらに増加するので前記アンテナを介して低周波信号を送/受信することができる。
図5は、本発明のさらに他の実施形態によるマルチチップパッケージを示す断面図である。
図5を参照すると、パッケージボードPB3上に複数の上部半導体チップ、例えば第1上部半導体チップFC1、第2上部半導体チップC2”及び第3上部半導体チップC3”が順に積層される。前記第2上部半導体チップC2”及び第3上部半導体チップC3”は、それぞれ図5に示すように図1の前記第2半導体チップC2及び第3半導体チップC3と同一の構造及び同一の構成要素を有する。よって、本実施形態において、前記第2上部半導体チップC2”及び第3上部半導体チップC3”についての詳しい説明は省略する。
図5を参照すると、パッケージボードPB3上に複数の上部半導体チップ、例えば第1上部半導体チップFC1、第2上部半導体チップC2”及び第3上部半導体チップC3”が順に積層される。前記第2上部半導体チップC2”及び第3上部半導体チップC3”は、それぞれ図5に示すように図1の前記第2半導体チップC2及び第3半導体チップC3と同一の構造及び同一の構成要素を有する。よって、本実施形態において、前記第2上部半導体チップC2”及び第3上部半導体チップC3”についての詳しい説明は省略する。
前記パッケージボードPB3は、前面101FS及び裏面101BSを有する本体101を具備する。これに加えて、前記パッケージボードPB3は、前記前面101FS上に配置された第1上部ボード配線103a、第2上部ボード配線103b及び第3上部ボード配線103c、ならびに前記裏面101BS上に配置された第1下部ボード配線105s及び第2下部ボード配線105gを含む。さらに、前記パッケージボードPB3は、前記前面101FS上に配置された上部送/受信ボード配線103sを含む。この場合、前記第1下部ボード配線105sは、前記本体101を貫通するボードプラグ104sを介して前記上部送/受信ボード配線103sに電気的に接続される。すなわち、前記第1下部ボード配線105sは、下部送/受信ボード配線に相当する。前記第2下部ボード配線105gは、接地ボード配線に相当する。
本実施形態において、前記パッケージボードPB3の裏面101BS上に下部半導体チップFC2を提供してもよい。前記第1上部半導体チップFC1及び前記下部半導体チップFC2は、それぞれ図5に示すように第1フィリップチップ及び第2フリップチップとすることができる。なお、本実施形態はフリップチップを有するマルチチップパッケージに限定されない。すなわち、前記第1上部半導体チップFC1及び前記下部半導体チップFC2のうち少なくともいずれか1つは前記第2上部半導体チップC2”または第3上部半導体チップC3”と等しい形態を有するワイヤボンディングチップとしてもよい。すなわち、本実施形態は少なくとも1つのフリップチップを具備するマルチチップパッケージにも適用できることを示す代表的な例である。
前記第1上部半導体としての第1フリップチップFC1は、第1半導体基板125、前記第1半導体基板125の前面上に形成された層間絶縁膜127、前記層間絶縁膜127上に配置されたチップパッド129、前記チップパッド129を覆うように前記層間絶縁膜127上に形成された下部絶縁膜131、及び前記下部絶縁膜131上に提供された第1オープンループ型チップ配線135LPを含む。また、前記第1フリップチップFC1は、前記下部絶縁膜131上に配置されたボンディングパッド135aをさらに含む。前記ボンディングパッド135aは、前記下部絶縁膜131を貫通するビアホールを介して前記チップパッド129に電気的に接続される。これに加えて、前記第1フリップチップFC1は、前記ボンディングパッド135a及び前記第1オープンループ型チップ配線135LPを覆うように前記下部絶縁膜131上に形成された上部絶縁膜137を含む。
さらに、前記第1フリップチップFC1は、前記上部絶縁膜137を貫通し、前記上部絶縁膜137の表面から突出した複数の金属バンプを含む。前記バンプは、送/受信信号バンプ139s及び複数のチップバンプ139aを含む。前記送/受信信号バンプ139sは、前記第1オープンループ型チップ配線135LPの第1端部135bに電気的に接続され、前記チップバンプ139aは前記第1半導体基板125内に形成された内部回路の電源パッド、接地パッド及び信号パッドにそれぞれ電気的に接続される。前記送/受信信号バンプ139sは前記上部送/受信ボード配線103sに接触し、前記複数のチップバンプ139aはそれぞれそれらに対応する前記第1上部ボード配線103aに接触する。すなわち、第1フリップチップFC1と前記パッケージボードPB3との間には第1接着剤141が提供される。
前記下部半導体チップとしての第2フリップチップFC2は、半導体基板109、前記半導体基板109の前面上に形成された層間絶縁膜111、及び前記層間絶縁膜111上に配置されたチップパッドを含む。前記チップパッドは、前記半導体基板109内に形成された内部回路の送/受信端子に電気的に接続された送/受信信号パッド113sを含む。また、前記チップパッドは、第1接地パッド113g’及び第2接地パッド113g”、電源パッド(図示せず)及び信号パッド(図示せず)を含む。
これに加えて、前記第2フリップチップFC2は、前記チップパッド113s、113g’、113g”を覆うように前記層間絶縁膜111上に形成された下部絶縁膜115、前記下部絶縁膜115上に配置された複数のボンディングパッド、前記ボンディングパッドを覆うように前記下部絶縁膜115上に形成された上部絶縁膜119、及び前記上部絶縁膜119を貫通して前記ボンディングパッドにそれぞれ接触する複数のチップバンプを含む。前記ボンディングパッドは、前記送/受信信号パッド113sに電気的に接続された送/受信信号ボンディングパッド117s、及び前記第2接地パッド113g”に電気的に接続された接地ボンディングパッド117dを含む。前記チップバンプは、前記送/受信信号パッド113s及び前記接地ボンディングパッド117dにそれぞれ接触する送/受信信号バンプ121s及び前記接地バンプ121gを含む。
前記送/受信信号バンプ121sは前記下部送/受信ボード配線105sに接触し、前記接地バンプ121gは前記接地ボード配線105gに接触する。結果的に、前記第2フリップチップFC2の前記送/受信信号パッド113sは、前記ボードプラグ104sを介して前記第1オープンループ型チップ配線135LPの第1端部135bに電気的に接続される。前記第2フリップチップFC2と前記パッケージボードPB3との間に接着剤123を提供してもよい。前記第2フリップチップFC2の側壁及び前記接着剤123は、エポキシ樹脂125で覆われている。この場合、前記第2フリップチップFC2の裏面、すなわち、前記半導体基板109の裏面は外部に露出している。
前記第1フリップチップFC1の裏面上に前記第2上部半導体チップC2”及び第3上部半導体チップC3”が順に積層されている。この場合、前記第2オープンループ型チップ配線33LPの前記第1端部33cは、第1コネクタ133及び第2コネクタ31”を介して前記第1オープンループ型チップ配線135LPの前記第2端部135cに電気的に接続される。前記第1コネクタ133及び第2コネクタ31”は、それぞれ図5に示すように前記第1半導体基板125及び第2半導体基板23を貫通する第1金属プラグ及び第2金属プラグとしてもよい。また、前記第3オープンループ型チップ配線47LPの前記第1端部47cは、第3コネクタ45”を介して前記第2オープンループ型チップ配線33LPの前記第2端部33dに電気的に接続される。前記第3コネクタ45”は、前記第3半導体基板37を貫通する第3金属プラグとしてもよい。その結果、前記各オープンループ型チップ配線135LP、33LP、47LP、及び前記各コネクタ133、31”、45”は、前記第2フリップチップFC2の前記送/受信信号パッド113sに電気的に接続された螺旋状のアンテナ、すなわちヘリカルアンテナを構成する。
前記第2フリップチップFC2が前記半導体基板109内に形成された高周波回路(MMIC)を有する半導体チップの場合、前記MMICチップが動作する間に前記MMICチップから電磁波信号が生成される。よって、前記アンテナの性能が前記第2フリップチップFC2からの前記電磁波信号に起因して低下することを防止するために、前記第2フリップチップFC2は前記半導体基板109上に形成された平板状の接地シールド117gをさらに含んでもよい。前記平板状の接地シールド117gは、前記下部絶縁膜115と前記上部絶縁膜119との間に配置される。前記平板状の接地シールド117gは、図5に示すように前記半導体基板109と重畳するように大きな面積を有する接地プレートに相当する。前記接地シールド117gは、前記第1接地パッド113g’に電気的に接続される。
他の実施形態において、前記第2フリップチップFC2における前記接地シールド117gの代りに前記前記パッケージボードPB3の本体101内、または前記パッケージボードPB3の表面上に配置された平板状の接地シールド107gを提供してもよい。前記接地シールド107gは、前記第2下部ボード配線105gを介して前記第2フリップチップFC2の前記第2接地パッド113g”に電気的に接続してもよい。
図6は、本発明のさらに他の実施形態によるマルチ積層パッケージを示す分解斜視図である。
図6を参照すると、複数のパッケージボード、例えば第1パッケージボードPB11、第2パッケージボードPB22及び第3パッケージボードPB33が順に積層される。前記第1パッケージボードPB11は、前面及び裏面を有する第1本体151と、前記第1本体151の前面上に配置された第1ボード配線153aとを備える。前記第2パッケージボードPB22は、前面及び裏面を有する第2本体161と、前記第2本体161の前面上に配置された第2ボード配線163a、163bとを備える。これと同様に、前記第3パッケージボードPB33は、前面及び裏面を有する第3本体171と、前記第3本体171の前面上に配置された第3ボード配線173aとを備える。
図6を参照すると、複数のパッケージボード、例えば第1パッケージボードPB11、第2パッケージボードPB22及び第3パッケージボードPB33が順に積層される。前記第1パッケージボードPB11は、前面及び裏面を有する第1本体151と、前記第1本体151の前面上に配置された第1ボード配線153aとを備える。前記第2パッケージボードPB22は、前面及び裏面を有する第2本体161と、前記第2本体161の前面上に配置された第2ボード配線163a、163bとを備える。これと同様に、前記第3パッケージボードPB33は、前面及び裏面を有する第3本体171と、前記第3本体171の前面上に配置された第3ボード配線173aとを備える。
前記第1パッケージボードPB11の前面上には第1半導体チップC11が搭載され、前記第2パッケージボードPB22の前面上に第2半導体チップC22が搭載される。これと同様に、前記第3パッケージボードPB33の前面上に第3半導体チップC33が搭載される。結果的に、前記第1半導体チップC11は前記第1パッケージボードPB11と第2パッケージボードPB22との間に提供され、前記第2半導体チップC22は前記第2パッケージボードPB22と第3パッケージボードPB33との間に提供される。
前記第1半導体チップC11は、第1半導体基板155、及び前記第1半導体基板155上に提供された第1オープンループ型チップ配線157を含む。前記第2半導体チップC22は、第2半導体基板165、及び前記第2半導体基板165上に提供された第2オープンループ型チップ配線167を含む。これと同様に、前記第3半導体チップC33は、第3半導体基板175、及び前記第3半導体基板175上に提供された第3オープンループ型チップ配線177を含む。前記各オープンループ型チップ配線157、167、177は再配置された金属配線としてもよい。
前記第1パッケージボードPB11及び前記第1半導体チップC11は第1半導体パッケージPKG1を構成し、前記第2パッケージボードPB22及び前記第2半導体チップC22は第2半導体パッケージPKG2を構成する。また、前記第3パッケージボードPB33及び前記第3半導体チップC33は第3半導体パッケージPKG3を構成する。結果的に、本実施形態による半導体パッケージはマルチ積層パッケージに相当する。
前記第1オープンループ型チップ配線157の第1端部は、前記第1半導体基板155内に形成された内部回路の送/受信信号パッド(図示せず)と電気的に接続される。前記第1オープンループ型チップ配線157の第2端部は、第1ボンディングワイヤ159を介して前記第1ボード配線153aに電気的に接続される。前記第2オープンループ型チップ配線167の第1端部は、第2ボンディングワイヤ169aを介して前記第2ボード配線163aに電気的に接続される。前記第2オープンループ型チップ配線167の第2端部は、第2ボンディングワイヤ169bを介して前記第2ボード配線163bに電気的に接続される。また、前記第3オープンループ型チップ配線177の第1端部は、第3ボンディングワイヤ179を介して前記第3ボード配線173aに電気的に接続される。
前記第1ボード配線153aは、前記第2パッケージボードPB22の裏面上に提供されたソルダボールのような第1コネクタ160を介して前記第2ボード配線163aに電気的に接続される。前記第2ボード配線163bは、前記第3パッケージボードPB33の裏面上に提供されたソルダボールのような第2コネクタ170を介して前記第3ボード配線173aに電気的に接続される。結果的に、前記各オープンループ型チップ配線157、167、177は、前記各ボンディングワイヤ159、169a、169b、179、前記各ボード配線153a、163a、163b、173a及び前記各コネクタ160、170と共に、螺旋状のアンテナ、すなわちヘリカルアンテナを構成する。
前記第1半導体チップC11が前記第1半導体基板155内に形成された高周波回路(MMIC)を有する半導体チップの場合、前記MMICチップが動作する間に前記MMICチップから電磁波信号が生成され得る。よって、前記アンテナの性能が前記第1半導体チップC11からの前記電磁波信号に起因して低下することを防止するために、前記第1半導体チップC11は前記第1半導体基板155上に形成された平板状の接地シールド(図示せず)をさらに含んでもよい。前記平板状の接地シールドは、前記第1オープンループ型チップ配線157と前記第1半導体基板155との間に配置される。前記接地シールドは図1、図2及び図5を参照して説明したように前記第1半導体基板155と重畳する大きな面積を有する接地プレートである。
図7は、本発明のさらに他の実施形態によるマルチチップパッケージを示す断面図である。本実施形態は変圧器の誘導コイルを有するマルチチップパッケージを説明するための代表的な例である。
図7を参照すると、本実施形態によるマルチチップパッケージは図3に示した実施形態によるマルチチップパッケージの構成要素に加えて前記第2半導体基板23及び第3半導体基板37をそれぞれ貫通するコネクタ31p、45pと、前記第1半導体基板9上に配置された第3チップパッド13cとを含む。前記第3チップパッド13cは、前記コネクタ31p、45pを介して前記第3オープンループ型チップ配線47LPの前記第2端部47dに電気的に接続される。その結果、前記各オープンループ型チップ配線19LP、33LP、47LP、前記オープンループ型ボード配線7LP、前記各コネクタ17a、17b、31’、45’、31p、45pは前記第1チップパッド13a及び前記第3チップパッド13cに接続された変圧器の誘導コイルを構成する。本実施形態によれば、前記誘導コイルはソレノイドコイルに相当する。
図7を参照すると、本実施形態によるマルチチップパッケージは図3に示した実施形態によるマルチチップパッケージの構成要素に加えて前記第2半導体基板23及び第3半導体基板37をそれぞれ貫通するコネクタ31p、45pと、前記第1半導体基板9上に配置された第3チップパッド13cとを含む。前記第3チップパッド13cは、前記コネクタ31p、45pを介して前記第3オープンループ型チップ配線47LPの前記第2端部47dに電気的に接続される。その結果、前記各オープンループ型チップ配線19LP、33LP、47LP、前記オープンループ型ボード配線7LP、前記各コネクタ17a、17b、31’、45’、31p、45pは前記第1チップパッド13a及び前記第3チップパッド13cに接続された変圧器の誘導コイルを構成する。本実施形態によれば、前記誘導コイルはソレノイドコイルに相当する。
前記オープンループ型ボード配線7LPが提供されないと、前記第1オープンループ型チップ配線19LPの前記第1端部19cは前記第1チップパッド13aに電気的に接続される。この場合に、前記誘導コイルは前記各オープンループ型チップ配線19LP、33LP、47LP、及び前記各コネクタ31’、45’、31p、45pだけで構成される。
上述の実施形態によるマルチチップパッケージは集積回路カード(IC card)などに採用することができる。この場合に、前記集積回路カードが外部磁界MFを提供するシステム端末機に接触すると、前記誘導コイルは前記集積回路カード内の内部回路を駆動させる電源電圧を生成する。これによって、前記端末機に接続されたメインシステムと前記カードとの間に所望する通信を実行することができる。
上述の実施形態によるマルチチップパッケージは集積回路カード(IC card)などに採用することができる。この場合に、前記集積回路カードが外部磁界MFを提供するシステム端末機に接触すると、前記誘導コイルは前記集積回路カード内の内部回路を駆動させる電源電圧を生成する。これによって、前記端末機に接続されたメインシステムと前記カードとの間に所望する通信を実行することができる。
図8〜図12は、図3に示す前記第1半導体チップC1’の製造方法を説明するための断面図である。なお、本実施形態による方法が図3の前記第1半導体チップC1’を製造する方法を例にして説明しているが、本発明が本発明の思想及び範囲内において前記第1半導体チップC1’以外の他の半導体チップ(例えば、図3の第2及び第3半導体チップC2’、C3’)を製造する方法に適用されるということは明白である。
図8及び図9に示すように、第1厚さT1を有する初期半導体基板9’上に層間絶縁膜11を形成する。前記層間絶縁膜11上に複数のチップパッド、例えば第1チップパッド13a及び第2チップパッド13bを形成する。続いて、前記第1チップパッド13a及び第2チップパッド13bを有する基板上に下部絶縁膜15を形成する。前記下部絶縁膜15、前記層間絶縁膜11及び前記初期半導体基板9’を、エッチング工程を用いてパターニングして前記下部絶縁膜15、前記層間絶縁膜11及び前記初期半導体基板9’を貫通する第1ホール17a及び第2ホール17bを形成する。前記エッチング工程は、乾式エッチング工程としてもよい。前記第1ホール17a及び第2ホール17b内に、それぞれ第1コネクタ17a及び第2コネクタ17bが選択的に形成される。前記第1コネクタ17a及び第2コネクタ17bは、電気メッキ法を用いて形成することができる。この場合、前記第1コネクタ17a及び第2コネクタ17bは金属プラグとすることができる。
図10及び図11に示すように、前記下部絶縁膜15をパターニングして前記第1チップパッド13a及び第2チップパッド13bがそれぞれ露出する第1ビアホール15a及び第2ビアホール15bを形成する。前記第1ビアホール15a及び第2ビアホール15a、15bを有する基板上には、再配置された金属膜が形成される。前記再配置された金属膜をパターニングしてオープンループ型チップ配線19LP、局所配線19a及びボンディングパッド19bを形成する。前記オープンループ型チップ配線19LPは、第1端部19c及び第2端部19dを有する。
前記オープンループ型チップ配線19LPは、前記第1端部19cが前記第2コネクタ17bを覆うように形成される。前記ボンディングパッド19bは、前記第2チップパッド13bが露出する前記第2ビアホール(図10の15b)を覆うように形成される。また、前記第1チップパッド13aが送/受信信号パッド13aである場合、前記局所配線19aは前記送/受信信号パッド13aが露出する前記第1ビアホール(図10の15a)及び前記第1コネクタ17aの上部面を覆うように形成される。この場合に、前記第1コネクタ17aは、信号パッドコネクタにあたる。結果的に、前記第1チップパッド13aは、前記局所配線19aを介して前記第1コネクタ17aと電気的に接続される。
前記オープンループ型チップ配線19LPを有する基板上に、上部絶縁膜20を追加して形成される。前記上部絶縁膜20をパターニングして前記オープンループ型チップ配線19LPの前記第2端部19dが露出する第1開口部20a及び前記ボンディングパッド19bが露出する第2開口部20bが形成される。
図12に示すように、前記初期半導体基板9’の裏面を選択的にポリシングして前記第1厚さT1よりも小さい第2厚さT2を有する半導体基板9を形成する。その結果、前記第1コネクタ17a及び第2コネクタ17bは、前記半導体基板9の裏面から相対的に突出する。すなわち、前記第1コネクタ17a及び第2コネクタ17bは突出部Pを有する。
1:パッケージ本体、1FS:前面、1BS:裏面、3a、3b、3c:上部ボード配線、5a、5b、5c:下部ボード配線、8:接着剤
21:接着剤、23:半導体基板、25:層間絶縁膜、27a、27b:チップパッド、29:絶縁膜、31:第1コネクタ、33a、33b:ボンディングパッド、33c、33d:端部、35:接着剤、37:半導体基板、39:層間絶縁膜、41a、41b:チップパッド、43:絶縁膜、45:コネクタ、47c、47d:端部、47a、47b:ボンディングパッド、49a、49b、49c:ボンディングワイヤ、51:エポキシ成形化合物、53:ボール、61:半導体基板、63:層間絶縁膜、65a、65b:下部チップパッド、65g:接地チップパッド、67:下部絶縁膜、69a、69b:上部チップパッド、69g:接地シールド、71:上部絶縁膜、73b:ボンディングパッド、73c、73d:端部、73LP、33LP、47LP:オープンループ型チップ配線、PB1:パッケージボード、C1、C2、C3:半導体チップ
21:接着剤、23:半導体基板、25:層間絶縁膜、27a、27b:チップパッド、29:絶縁膜、31:第1コネクタ、33a、33b:ボンディングパッド、33c、33d:端部、35:接着剤、37:半導体基板、39:層間絶縁膜、41a、41b:チップパッド、43:絶縁膜、45:コネクタ、47c、47d:端部、47a、47b:ボンディングパッド、49a、49b、49c:ボンディングワイヤ、51:エポキシ成形化合物、53:ボール、61:半導体基板、63:層間絶縁膜、65a、65b:下部チップパッド、65g:接地チップパッド、67:下部絶縁膜、69a、69b:上部チップパッド、69g:接地シールド、71:上部絶縁膜、73b:ボンディングパッド、73c、73d:端部、73LP、33LP、47LP:オープンループ型チップ配線、PB1:パッケージボード、C1、C2、C3:半導体チップ
Claims (31)
- パッケージボードと、
前記パッケージボード上に順に積層され、それぞれ半導体基板及び前記半導体基板上に提供されて第1端部及び第2端部を有するオープンループ型チップ配線を具備する複数の半導体チップと、
前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部を電気的に接続させて前記オープンループ型チップ配線と共に螺旋状のアンテナを構成するコネクタと、
を備えることを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記半導体チップのうち最下部チップは、この最下部チップの前記半導体基板と前記最下部チップの前記オープンループ型チップ配線との間に介在された平板状の接地シールドをさらに有し、前記接地シールドは前記最下部チップの接地パッドに電気的に接続されたことを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
- 前記コネクタは前記半導体基板を貫通する金属プラグを有することを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
- 前記半導体チップのうち最下部チップは、この最下部チップの前記半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに有し、前記送/受信信号パッドは前記最下部チップの前記オープンループ型チップ配線における前記第1及び前記第2端部のうちいずれか1つに電気的に接続されたことを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
- 前記オープンループ型チップ配線は再配置された金属配線であることを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。
- 前記複数の半導体チップは、順に積層された第1半導体チップ、第2半導体チップ及び第3半導体チップを含み、
前記第1半導体チップの前記オープンループ型チップ配線、前記第2半導体チップの前記オープンループ型チップ配線及び前記第3半導体チップの前記オープンループ型チップ配線は、それぞれ第1オープンループ型チップ配線、第2オープンルーフ型チップ配線または第3オープンループ型チップ配線であり、
前記第1半導体チップの前記半導体基板、前記第2半導体チップの前記半導体基板及び前記第3半導体チップの前記半導体基板は、それぞれ第1半導体基板、第2半導体基板または第3半導体基板であることを特徴とする請求項1記載の半導体パッケージ。 - 前記第1半導体チップは前記第1半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含み、前記送/受信信号パッドは前記第1オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続されたことを特徴とする請求項6記載の半導体パッケージ。
- 前記第1半導体チップは前記第1オープンループ型チップ配線と前記第1半導体基板との間に介在された平板状の接地シールドをさらに含み、前記接地シールドは前記第1半導体チップの接地パッドに電気的に接続されたことを特徴とする請求項7記載の半導体パッケージ。
- 前記コネクタは、
前記第1オープンループ型チップ配線の前記第2端部を前記第2オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続させる第1コネクタと、
前記第2オープンループ型チップ配線の前記第2端部を前記第3オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続させる第2コネクタと、
を含むことを特徴とする請求項7記載の半導体パッケージ。 - 前記第1コネクタは前記第2半導体基板を貫通する第1金属プラグであり、前記第2コネクタは前記第3半導体基板を貫通する第2金属プラグであることを特徴とする請求項9記載の半導体パッケージ。
- バルク領域内、または表面上に提供されたオープンループ型ボード配線を有し、前記オープンループ型ボード配線は第1端部及び第2端部を有するパッケージボードと、
前記パッケージボード上に順に積層され、それらのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されて第1端部及び第2端部を有するオープンループ型チップ配線を有する複数の半導体チップと、
前記オープンループ型ボード配線及び前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部を電気的に接続させて前記オープンループ型ボード配線及び前記オープンループ型チップ配線と共に螺旋状のアンテナを構成するコネクタと、
を備えることを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記コネクタは、前記半導体基板を貫通する金属プラグを含むことを特徴とする請求項11記載の半導体パッケージ。
- 前記半導体チップのうち最下部チップはこの最下部チップの前記半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含み、前記送/受信信号パッドは前記コネクタのうちいずれか1つを介して前記オープンループ型ボード配線の前記第1及び前記第2端部のうちいずれか1つに電気的に接続されたことを特徴とする請求項11記載の半導体パッケージ。
- 前記オープンループ型チップ配線は再配置された金属配線であることを特徴とする請求項11記載の半導体パッケージ。
- 前記複数の半導体チップは、順に積層された第1半導体チップ、第2半導体チップまたは第3半導体チップを有し、
前記第1半導体チップの前記オープンループ型チップ配線、前記第2半導体チップの前記オープンループ型チップ配線及び前記第3半導体チップの前記オープンループ型チップ配線は、それぞれ第1オープンループ型チップ配線、第2オープンループ型チップ配線または第3オープンループ型チップ配線であり、
前記第1半導体チップの前記半導体基板、前記第2半導体チップの前記半導体基板及び前記第3半導体チップの前記半導体基板は、それぞれ第1半導体基板、第2半導体基板または第3半導体基板であることを特徴とする請求項11記載の半導体パッケージ。 - 前記第1半導体チップは前記第1半導体基板上に形成された送/受信信号パッドをさらに含み、前記送/受信信号パッドは前記オープンループ型ボード配線の前記第1端部に電気的に接続されることを特徴とする請求項15記載の半導体パッケージ。
- 前記コネクタは、
前記送/受信信号パッドを前記オープンループ型ボード配線の前記第1端部に電気的に接続させる信号パッドコネクタと、
前記オープンループ型ボード配線の前記第2端部を前記第1オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第1コネクタと、
前記第1オープンループ型チップ配線の前記第2端子を前記第2オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第2コネクタと、
前記第2オープンループ型チップ配線の前記第2端子を前記第3オープンループ型チップ配線の前記第1端子に電気的に接続させる第3コネクタと、
を含むことを特徴とする請求項16記載の半導体パッケージ。 - 前記信号パッドコネクタは前記第1半導体基板を貫通する信号パッド金属プラグを含み、前記第1コネクタ、前記第2コネクタ及び前記第3コネクタはそれぞれ前記第1半導体基板、前記第2半導体基板または第3半導体基板を貫通する第1金属プラグ、第2金属プラグまたは第3金属プラグであることを特徴とする請求項17記載の半導体パッケージ。
- 前面及び裏面を有するパッケージボードと、
前記前面上に順に積層され、それらのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されて第1端部及び第2端部を有するオープンループ型チップ配線を有する複数の上部半導体チップと、
前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部を電気的に接続させて前記オープンループ型チップ配線と共に螺旋状のアンテナを構成するコネクタと、
前記裏面上に搭載された下部半導体チップと、
を備えることを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記下部半導体チップは半導体基板及びこの半導体基板上に形成された送/受信信号パッドを含み、前記送/受信信号パッドは前記パッケージボードを貫通するボードプラグを介して前記上部半導体チップのうち、最下部チップの前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続されることを特徴とする請求項19記載の半導体パッケージ。
- 前記パッケージボードは前記パッケージボードのバルク領域内、前記パッケージボードの前記前面上、または前記パッケージボードの前記裏面上に提供された平板状の接地シールドをさらに含み、前記接地シールドは前記上部半導体チップのうち最下部チップ及び前記下部半導体チップと重畳されていることを特徴とする請求項20記載の半導体パッケージ。
- 前記下部半導体チップはフリップチップであることを特徴とする請求項20記載の半導体パッケージ。
- 前記フリップチップは、
前記半導体基板上に再配置された接地シールドをさらに含み、前記接地シールドは前記半導体基板と前記パッケージボードとの間に提供されることを特徴とする請求項22記載の半導体パッケージ。 - 前記上部半導体チップのうち最下部チップはフリップチップであることを特徴とする請求項19記載の半導体パッケージ。
- 順に積層された複数のパッケージボードと、
前記パッケージボード上にそれぞれ搭載され、それらのそれぞれは半導体基板及び前記半導体基板上に提供されて第1端部及び第2端部を有するオープンループ型チップ配線を有する複数の半導体チップと、
前記オープンループ型チップ配線の前記第1端部及び前記第2端部を電気的に接続させて前記オープンループ型チップ配線と共に螺旋状のアンテナを構成するコネクタと、
を備えることを特徴とするマルチ積層パッケージ。 - 前記パッケージボードのうち最下部ボード上に搭載された最下部半導体チップは送/受信信号パッドをさらに含み、前記送/受信信号パッドは前記最下部半導体チップの前記オープンループ型チップ配線における前記第1端部及び前記第2端部のうちいずれか1つに電気的に接続されたことを特徴とする請求項25記載のマルチ積層パッケージ。
- 前記最下部半導体チップは前記最下部半導体チップの前記半導体基板と前記最下部半導体チップの前記オープンループ型チップ配線との間に介在された平板状の接地シールドをさらに含むことを特徴とする請求項26記載のマルチ積層パッケージ。
- パッケージボードと、
前記パッケージボード上に順に積層され、それぞれ半導体基板及び前記半導体基板上に提供されて第1端部及び第2端部を有するオープンループ型チップ配線を有する複数の半導体チップと、
前記オープンループ型チップ配線のうち最上部オープンループ型チップ配線の前記第1端部、前記オープンループ型チップ配線のうち最下部オープンループ型チップ配線の前記第2端部、及び前記最上部オープンループ型チップ配線と前記最下部オープンループ型チップ配線との間の中間オープンループ型チップ配線の前記第1及び前記第2端部を電気的に接続させて前記オープンループ型チップ配線と共に螺旋状のコイルを構成する第1グループのコネクタと、
前記最上部オープンループ型チップ配線の前記第2端部に電気的に接続されて前記螺旋形コイルと共に変圧器の誘導コイルを構成する第2グループのコネクタと、
を備えることを特徴とする半導体パッケージ。 - 前記第1グループのコネクタ及び前記第2グループのコネクタは前記半導体チップの前記半導体基板を貫通する金属プラグであることを特徴とする請求項28記載の半導体パッケージ。
- 前記最下部オープンループ型チップ配線の前記第1端部は前記半導体チップのうち最下部チップの第1パッドに電気的に接続され、前記最上部オープンループ型チップ配線の前記第2端部は前記第2グループのコネクタを介して前記最下部チップの第2パッドに電気的に接続されたことを特徴とする請求項28記載の半導体パッケージ。
- 前記パッケージボードは前記パッケージボードのバルク領域内、または前記パッケージボードの表面上に提供されて第1端部及び第2端部を有するオープンループ型ボード配線をさらに含み、前記オープンループ型ボード配線の前記第1端部は前記半導体チップのうち最下部チップの第1パッドに電気的に接続され、前記オープンループ型ボード配線の前記第2端部は前記最下部オープンループ型チップ配線の前記第1端部に電気的に接続され、前記最上部オープンループ型チップ配線の前記第2端部は前記第2グループのコネクタを介して前記最下部チップの第2パッドに電気的に接続されたことを特徴とする請求項28記載の半導体パッケージ。
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