JP2013197584A - 半導体基板、これを有する半導体チップおよび積層半導体パッケージ - Google Patents

半導体基板、これを有する半導体チップおよび積層半導体パッケージ Download PDF

Info

Publication number
JP2013197584A
JP2013197584A JP2012179662A JP2012179662A JP2013197584A JP 2013197584 A JP2013197584 A JP 2013197584A JP 2012179662 A JP2012179662 A JP 2012179662A JP 2012179662 A JP2012179662 A JP 2012179662A JP 2013197584 A JP2013197584 A JP 2013197584A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
electrode
circuit pattern
stacked
semiconductor chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012179662A
Other languages
English (en)
Inventor
Hyun Joo Kim
ジュ キム ヒョン
Kang Won Lee
ウォン イ カン
Gyu Jei Lee
チェ イ ギュ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
SK Hynix Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SK Hynix Inc filed Critical SK Hynix Inc
Publication of JP2013197584A publication Critical patent/JP2013197584A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/322Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0657Stacked arrangements of devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32135Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06513Bump or bump-like direct electrical connections between devices, e.g. flip-chip connection, solder bumps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06517Bump or bump-like direct electrical connections from device to substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06541Conductive via connections through the device, e.g. vertical interconnects, through silicon via [TSV]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06555Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking
    • H01L2225/06565Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking the devices having the same size and there being no auxiliary carrier between the devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

【課題】ゲッタリング特性を向上させる。
【解決手段】素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域に区画され、一面、前記一面に対向する他面、および前記一面の素子領域に形成されたトレンチを有する基板本体と、前記トレンチに形成され、ポリシリコンからなるアクティブ層とを含む半導体基板とを含む半導体基板を提供する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ゲッタリング(gettering)特性を向上させるのに適した半導体基板、これを有する半導体チップおよび積層半導体パッケージに関する。
半導体産業において、集積回路に対するパッケージ技術は、小型化に対する要求および実装の信頼性を満足させるために持続的に発展しており、最近は、電気/電子製品の小型化と共に高性能化が要求されるにつれ、チップの積層に対する多様な技術が開発されている。
半導体産業でいう「積層」とは、少なくとも2つ以上の半導体チップまたは半導体パッケージを垂直に積み上げることであって、このような積層技術によれば、メモリ素子の場合には、半導体集積工程で実現可能なメモリ容量より2倍以上のメモリ容量とすることができる。また、積層半導体パッケージは、メモリ容量の増大はもちろん、実装密度および実装面積使用の効率性の面で利点を有する。このため、積層半導体パッケージに対する研究および開発が加速化されている。
積層半導体パッケージの一例として、最近、半導体チップ内に貫通電極(through electrode)を形成し、上下部の半導体チップ間の物理的および電気的な連結をなすようにした積層半導体パッケージが提案された。
しかし、貫通電極として用いられる物質、例えば、銅が半導体チップに拡散して結晶欠陥を誘発し、これにより、半導体チップ内に形成された半導体素子にリーク電流が発生し、トランジスタの閾値電圧がシフトされ、リフレッシュ特性が低下するなどの問題があった。
このような問題を解決するために、貫通電極と半導体チップとの間に形成される絶縁膜(SiO)の厚さを増加させ、半導体チップに拡散する銅が絶縁膜でゲッタリング(gettering)されるようにする方策が提案されている。しかし、貫通電極から拡散する銅を絶縁膜だけでゲッタリングするには力不足であるのが現状である。
本発明の目的は、ゲッタリング特性を向上させるのに適した半導体基板を提供することである。
本発明の他の目的は、前記半導体基板を有する半導体チップを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、前記半導体チップを有する積層半導体パッケージを提供することである。
本発明の一態様にかかる半導体基板は、素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域に区画され、一面、前記一面に対向する他面、および前記一面の素子領域に形成されたトレンチを有する基板本体と、前記トレンチに形成され、ポリシリコンからなるアクティブ層とを含む。
本発明の他の態様にかかる半導体チップは、素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域に区画され、一面、前記一面に対向する他面、および前記一面の素子領域に形成されたトレンチを有する基板本体と、前記トレンチに形成され、ポリシリコンからなるアクティブ層とを含む半導体基板と、前記アクティブ層上に形成される半導体素子と、前記基板本体の周辺領域を貫通する貫通電極とを含む。
前記半導体素子は、イメージセンサ、メモリ半導体、システム半導体、受動素子、能動素子およびセンサ半導体からなる群より選択された少なくとも1つ以上を含むことができる。
前記半導体チップは、前記基板本体の一面および前記アクティブ層上に形成される回路パターンをさらに含み、前記回路パターンは、前記基板本体の一面および前記アクティブ層と向かい合う前記回路パターンの第1面に対向する第2面に形成され、前記貫通電極と電気的に連結されるボンディングパッドと、前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に連結する配線層と、前記半導体素子と前記配線層との間、前記配線層の間、前記配線層と前記ボンディングパッドとの間を分離する絶縁膜とを含むことができる。
前記貫通電極は、前記回路パターンを貫通して前記ボンディングパッドに直接連結され得る。これとは異なり、前記貫通電極は、前記回路パターンを貫通しなくてもよく、この場合、前記回路パターンは、前記貫通電極と前記ボンディングパッドとを電気的に連結する追加配線層をさらに含む。
本発明のさらに他の態様にかかる積層半導体パッケージは、素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域に区画され、一面、前記一面に対向する他面、および前記一面の素子領域に形成されたトレンチを有する基板本体と、前記トレンチに形成され、ポリシリコンからなるアクティブ層とを含む半導体基板と、前記アクティブ層上に形成される半導体素子と、前記基板本体の周辺領域を貫通する貫通電極とをそれぞれ含み、前記それぞれの貫通電極が電気的に連結されるように積層される複数の半導体チップと、前記積層される半導体チップの貫通電極を電気的に連結する導電性連結部材とを含むことができる。
前記各半導体チップの前記半導体素子は、イメージセンサ、メモリ半導体、システム半導体、受動素子、能動素子およびセンサ半導体からなる群より選択された少なくとも1つ以上を含むことができる。
前記それぞれの半導体チップは、前記基板本体の一面およびアクティブ層上に形成される回路パターンをさらに含み、前記回路パターンは、前記基板本体の一面およびアクティブ層と向かい合う前記回路パターンの第1面に対向する第2面に形成され、前記貫通電極と電気的に連結されるボンディングパッドと、前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に連結する配線層と、前記半導体素子と前記配線層との間、前記配線層の間、前記配線層と前記ボンディングパッドとの間を分離する絶縁膜とを含むことができる。
前記貫通電極は、前記回路パターンを貫通して前記ボンディングパッドに直接連結され得る。これとは異なり、前記貫通電極は、前記回路パターンを貫通しなくてもよく、この場合、前記回路パターンは、前記貫通電極と前記ボンディングパッドとを電気的に連結する追加配線層をさらに含む。
前記積層半導体パッケージは、前記積層される半導体チップのうち最下部の半導体チップ上に前記最下部の半導体チップの貫通電極を露出するように形成される第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に形成され、前記第1絶縁層によって露出した貫通電極と電気的に連結される再配線と、前記再配線を含む前記第1絶縁層上に形成され、前記再配線の一部を露出する第2絶縁層とをさらに含むことができる。
これとは異なり、前記積層半導体パッケージは、前記半導体チップを支持し、前記積層される半導体チップのうち最下部の半導体チップの前記貫通電極と電気的に連結される接続電極を有する構造体をさらに含むこともできる。前記構造体は、印刷回路基板、インターポーザおよび半導体パッケージのうちのいずれか1つを含むことができる。
本発明によれば、貫通電極から素子領域に拡散する金属が素子領域に形成されたポリシリコンの端部分で効果的にゲッタリングされるため、ゲッタリング特性が向上する。その結果、半導体素子のリーク電流および閾値電圧のシフトが防止され、リフレッシュ特性が向上し、製品の信頼性および性能が向上する。
本発明の第1実施形態にかかる半導体チップを示す断面図である。 図1に示された半導体基板を示す断面図である。 本発明の第2実施形態にかかる積層半導体パッケージを示す断面図である。 本発明の第3実施形態にかかる積層半導体パッケージを示す断面図である。 本発明の第4実施形態にかかる積層半導体パッケージを示す断面図である。 本発明にかかる半導体チップを備えた電子装置を示す斜視図である。 本発明にかかる半導体チップを含む電子装置の例を示すブロック図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態にかかる半導体チップを示す断面図であり、図2は、図1に示された半導体基板を示す断面図である。
図1を参照すれば、本発明の第1実施形態にかかる半導体チップ10Aは、半導体基板100Aと、貫通電極200と、半導体素子300とを含む。その他、回路パターン400をさらに含むことができる。
図2を参照すれば、半導体基板100Aは、基板本体110と、アクティブ層120とを含む。
基板本体110は、素子領域DR(Device Region)および周辺領域PR(Peripheral Region)に区画され、一面111、一面111に対向する他面112、および一面111の素子領域DRに形成されたトレンチ113を有する。
アクティブ層120は、トレンチ113に形成され、ポリシリコン層からなる。
半導体基板100Aは、ウエハ上に製造されたものであってもよいし、ウエハ上で製造された後に個別化されたものであってもよい。
図1をさらに参照すれば、貫通電極200は、基板本体110の周辺領域PRを貫通する。貫通電極200として用いられる物質としては、銅、アルミニウム、アルミニウム合金、SnAg、Auなどからなる群より選択されたいずれか1つ以上を含むことができる。
図示しないが、貫通電極200と基板本体110との間には、絶縁膜が形成されている。絶縁膜は、酸化膜、窒化膜および有機膜からなる群より選択されたいずれか1つ以上を含むことができる。
半導体素子300は、アクティブ層120上に形成される。半導体素子300は、例えば、イメージセンサ、メモリ半導体、システム半導体、受動素子、能動素子およびセンサ半導体からなる群より選択された少なくとも1つ以上を含むことができる。
回路パターン400は、基板本体110の一面111およびアクティブ層120上に形成され、第1面410と、第2面420と、ボンディングパッド430と、配線層440と、絶縁膜450とを含む。
第1面410は、基板本体110の一面111およびアクティブ層120と向かい合い、第2面420は、第1面410に対向し、ボンディングパッド430は、第2面420に形成され、貫通電極200と電気的に連結される。配線層440は、半導体素子300とボンディングパッド430とを電気的に連結し、絶縁膜450は、半導体素子300と配線層440との間、配線層440の間、および配線層440とボンディングパッド430との間を分離する。
本実施形態において、貫通電極200は、回路パターン400を貫通してボンディングパッド430に直接連結される。これとは異なり、図示しないが、貫通電極200は、回路パターン400を貫通しなくてもよく、この場合、回路パターン400は、貫通電極200とボンディングパッド430とを電気的に連結する追加配線層(図示せず)をさらに含むことができる。
以下、前述した半導体チップを有する積層半導体パッケージを説明する。
図3は、本発明の第2実施形態にかかる積層半導体パッケージを示す断面図である。
図3を参照すれば、ポリシリコンからなるアクティブ層120、半導体素子300および貫通電極200を有する複数の半導体チップ10Aが用意された後、それぞれの貫通電極200が電気的に連結されるように複数の半導体チップ10Aが垂直に積層される。
積層される半導体チップ10Aの貫通電極200の間には、導電性連結部材20が形成され、上下の半導体チップ10Aの貫通電極200を電気的に連結し、積層される半導体チップ10Aの間には、接着部材30が形成され、上下の半導体チップ10Aを付着する。
前記導電性連結部材20は、銅、スズ、銀のうちの1つ以上を含む金属で形成可能であり、前記接着部材30は、非導電性フィルム(Non−Conductive Film、NCF)、非導電性ペースト(Non−Conductive Paste、NCP)、異方性導電フィルム(Anistropic Conductive Film、ACF)、異方性導電ペースト(Anistropic Conductive Paste、ACP)およびポリマー(polymer)のうちの1つ以上を含むことができる。
そして、積層された半導体チップ10Aのうち最下部の半導体チップ10Aの下部面には、貫通電極200を露出する第1絶縁層40が形成され、第1絶縁層40上には、最下部の半導体チップ10Aの貫通電極200と電気的に連結される再配線50が形成される。そして、再配線50を含む第1絶縁層40上には、再配線50の一部を露出させる第2絶縁層60が形成され、第2絶縁層60によって露出した再配線50には、外部接続端子70が装着される。
図4は、本発明の第3実施形態にかかる積層半導体パッケージを示す断面図である。
図4を参照すれば、ポリシリコンからなるアクティブ層120、半導体素子300および貫通電極200を有する複数の半導体チップ10Aが用意された後、それぞれの貫通電極200が電気的に連結されるように複数の半導体チップ10Aが垂直に積層される。
積層される半導体チップ10Aの貫通電極200の間には、導電性連結部材20が形成され、上下の半導体チップ10Aの貫通電極200を電気的に連結し、積層される半導体チップ10Aの間には、接着部材30が形成され、上下の半導体チップ10Aを付着する。
前記導電性連結部材20は、銅、スズ、銀のうちの1つ以上を含む金属で形成可能であり、前記接着部材30は、非導電性フィルム(NCF)、非導電性ペースト(NCP)、異方性導電フィルム(ACF)、異方性導電ペースト(ACP)およびポリマーのうちのいずれか1つ以上を含むことができる。
そして、積層された半導体チップ10Aのうち最下部の半導体チップ10Aの貫通電極200が構造体80の接続電極82と電気的に連結されるように構造体80上に実装される。本実施形態において、構造体80は、印刷回路基板(Printed Circuit Board、PCB)からなる。
最下部の半導体チップ10Aの貫通電極200と構造体80の接続電極82は、導電性連結部材90によって電気的に連結され、最下部の半導体チップ10Aと構造体80との間には、接着部材92が形成され、最下部の半導体チップ10Aと構造体80とを付着する。導電性連結部材90は、銅、スズ、銀のうちの1つ以上を含む金属で形成可能であり、接着部材92は、非導電性フィルム(NCF)、非導電性ペースト(NCP)、異方性導電フィルム(ACF)、異方性導電ペースト(ACP)およびポリマーのうちのいずれか1つ以上を含むことができる。
そして、積層された半導体チップ10Aを含む構造体80の上面は、モールド部94によって密封される。ここで、説明されていない図面符号84はボールランドを、86は外部接続端子として用いられるソルダーボールを表す。
図4を用いて説明された実施形態では、構造体80が印刷回路基板(PCB)の場合を示したが、構造体80は、半導体パッケージ(semiconductor package)またはインターポーザ(interposer)であってもよい。
図5は、本発明の第4実施形態にかかる積層半導体パッケージを示す断面図である。
本発明の第4実施形態にかかる積層半導体パッケージは、前記図4を用いて説明された第3実施形態にかかる積層半導体パッケージとは異なり、半導体チップ10Aが構造体80上にフェイスダウン(face−down)形態で積層される構成を有する。そのため、半導体チップ10Aが積層される形態を除けば、第3実施形態にかかる積層半導体パッケージと実質的に同一の構成を有する。したがって、同一の構成要素に関する重複した説明は省略する。
上述した半導体チップは、多様な電子装置に適用可能である。
図6は、本発明にかかる半導体チップを備えた電子装置を示す斜視図である。
図6を参照すれば、本発明の実施形態にかかる半導体チップは、携帯電話のような電子装置1000に応用可能である。本実施形態にかかる半導体チップは、優れたゲッタリング特性を有するため、電子装置1000の性能および信頼性の改善に有利である。電子装置は、図6に示された携帯電話に限定されるものではなく、例えば、モバイル電子機器、ラップトップ(laptop)コンピュータ、携帯用コンピュータ、ポータブルマルチメディアプレーヤ(PMP)、MP3プレーヤ、カムコーダ、ウェブタブレット(web tablet)、無線電話、ナビゲーション、個人携帯用情報端末(PDA;Personal Digital Assistant)などの多様な電子機器を含むことができる。
図7は、本発明にかかる半導体チップを含む電子装置の例を示すブロック図である。
図7を参照すれば、電子システム1300は、制御機1310と、入出力装置1320と、記憶装置1330とを含むことができる。前記制御機1310、入出力装置1320および記憶装置1330は、バス(bus)1350を介して結合できる。前記バス1350は、データが移動する通路といえる。例えば、前記制御機1310は、少なくとも1つのマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、そして、これらと同一の機能を果たすことができる論理素子のうちの少なくともいずれか1つを含むことができる。
前記制御機1310および記憶装置1330は、本発明にかかる半導体チップを含むことができる。前記入出力装置1320は、キーパッド、キーボードおよび表示装置(display device)などから選択された少なくとも1つを含むことができる。前記記憶装置1330は、データを格納する装置である。前記記憶装置1330は、データおよび/または前記制御機1310によって実行される命令語などを格納することができる。前記記憶装置1330は、揮発性記憶素子および/または不揮発性記憶素子を含むことができる。
あるいは、前記記憶装置1330は、フラッシュメモリで形成できる。例えば、モバイル機器やデスクトップコンピュータのような情報処理システムに本発明の技術が適用されたフラッシュメモリが装着できる。このようなフラッシュメモリは、SSD(Solid State Drive)で構成可能である。
この場合、電子システム1300は、大容量のデータを前記フラッシュメモリシステムに安定的に格納することができる。前記電子システム1300は、通信ネットワークにデータを伝送したり、通信ネットワークからデータを受信するためのインターフェース1340をさらに含むことができる。前記インターフェース1340は、有無線形態であり得る。例えば、前記インターフェース1340は、アンテナまたは有無線トランシーバなどを含むことができる。そして、図示しないが、前記電子システム1300には、応用チップセット(Application Chipset)、カメライメージプロセッサ(Camera Image Processor:CIP)、そして、入出力装置などがさらに提供できることは、当該分野における通常の知識を習得した者にとって自明である。
本発明によれば、貫通電極から素子領域に拡散する金属が素子領域に形成されたポリシリコンの端部分で効果的にゲッタリングドされるため、ゲッタリング特性が向上する。その結果、半導体素子のリーク電流および閾値電圧のシフトが防止され、リフレッシュ特性が向上し、製品の信頼性および性能が向上する。
上述した本発明の詳細な説明では、本発明の実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における熟練した当業者または該当技術分野における通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載された本発明の思想および技術領域を逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更可能であることを理解することができる。

Claims (16)

  1. 素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域に区画され、一面、前記一面に対向する他面、および前記一面の素子領域に形成されたトレンチを有する基板本体と、
    前記トレンチに形成され、ポリシリコンからなるアクティブ層と、を含むことを特徴とする半導体基板。
  2. 素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域に区画され、一面、前記一面に対向する他面、および前記一面の素子領域に形成されたトレンチを有する基板本体と、前記トレンチに形成され、ポリシリコンからなるアクティブ層と、を含む半導体基板と、
    前記アクティブ層上に形成された半導体素子と、
    前記基板本体の周辺領域を貫通する貫通電極と、を含むことを特徴とする半導体チップ。
  3. 前記半導体素子は、イメージセンサ、メモリ半導体、システム半導体、受動素子、能動素子およびセンサ半導体からなる群より選択された少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体チップ。
  4. 前記基板本体の一面およびアクティブ層上に形成される回路パターンをさらに含み、
    前記回路パターンは、
    前記基板本体の一面およびアクティブ層と向かい合う前記回路パターンの第1面に対向する第2面に形成され、前記貫通電極と電気的に連結されたボンディングパッドと、
    前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に連結する配線層と、
    前記半導体素子と前記配線層との間、前記配線層の間、前記配線層と前記ボンディングパッドとの間を分離する絶縁膜とを含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体チップ。
  5. 前記貫通電極は、前記回路パターンを貫通して前記ボンディングパッドに直接連結されることを特徴とする請求項4に記載の半導体チップ。
  6. 前記貫通電極は、前記回路パターンを貫通しないことを特徴とする請求項4に記載の半導体チップ。
  7. 前記回路パターンは、前記貫通電極と前記ボンディングパッドとを電気的に連結する追加配線層をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の半導体チップ。
  8. 素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域に区画され、一面、前記一面に対向する他面、および前記一面の素子領域に形成されたトレンチを有する基板本体と、前記トレンチに形成され、ポリシリコンからなるアクティブ層とを含む半導体基板と、前記アクティブ層上に形成される半導体素子と、前記基板本体の周辺領域を貫通する貫通電極とをそれぞれ含み、前記それぞれの貫通電極が電気的に連結されるように積層される複数の半導体チップと、
    前記積層される半導体チップの貫通電極を電気的に連結する導電性連結部材とを含むことを特徴とする積層半導体パッケージ。
  9. 前記各半導体チップの前記半導体素子は、イメージセンサ、メモリ半導体、システム半導体、受動素子、能動素子およびセンサ半導体からなる群より選択された少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項8に記載の積層半導体パッケージ。
  10. 前記それぞれの半導体チップは、前記基板本体の一面およびアクティブ層上に形成される回路パターンをさらに含み、
    前記回路パターンは、
    前記基板本体の一面およびアクティブ層と向かい合う前記回路パターンの第1面に対向する第2面に形成され、前記貫通電極と電気的に連結されるボンディングパッドと、
    前記半導体素子と前記ボンディングパッドとを電気的に連結する配線層と、
    前記半導体素子と前記配線層との間、前記配線層の間、前記配線層と前記ボンディングパッドとの間を分離する絶縁膜とを含むことを特徴とする請求項8に記載の積層半導体パッケージ。
  11. 前記貫通電極は、前記回路パターンを貫通して前記ボンディングパッドに直接連結されることを特徴とする請求項10に記載の積層半導体パッケージ。
  12. 前記貫通電極は、前記回路パターンを貫通しないことを特徴とする請求項10に記載の積層半導体パッケージ。
  13. 前記回路パターンは、前記貫通電極と前記ボンディングパッドとを電気的に連結する追加配線層をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の積層半導体パッケージ。
  14. 前記積層される半導体チップのうち最下部の半導体チップ上に前記最下部の半導体チップの貫通電極を露出するように形成される第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層上に形成され、前記第1絶縁層によって露出した貫通電極と電気的に連結される再配線と、
    前記再配線を含む前記第1絶縁層上に形成され、前記再配線の一部を露出する第2絶縁層とをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の積層半導体パッケージ。
  15. 前記半導体チップを支持し、前記積層される半導体チップのうち最下部の半導体チップの前記貫通電極と電気的に連結される接続電極を有する構造体をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の積層半導体パッケージ。
  16. 前記構造体は、印刷回路基板、インターポーザおよび半導体パッケージのうちのいずれか1つを含むことを特徴とする請求項15に記載の積層半導体パッケージ。
JP2012179662A 2012-03-15 2012-08-14 半導体基板、これを有する半導体チップおよび積層半導体パッケージ Pending JP2013197584A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120026495A KR20130104729A (ko) 2012-03-15 2012-03-15 반도체 기판, 이를 갖는 반도체 칩 및 적층 반도체 패키지
KR10-2012-0026495 2012-03-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013197584A true JP2013197584A (ja) 2013-09-30

Family

ID=49136296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012179662A Pending JP2013197584A (ja) 2012-03-15 2012-08-14 半導体基板、これを有する半導体チップおよび積層半導体パッケージ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130240885A1 (ja)
JP (1) JP2013197584A (ja)
KR (1) KR20130104729A (ja)
CN (1) CN103311273A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015070146A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 力成科技股▲分▼有限公司 半導体装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111508921B (zh) * 2019-01-02 2022-03-08 王智彬 具有双面对外接点的半导体芯片组

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5834350A (en) * 1997-06-11 1998-11-10 Advanced Micro Devices, Inc. Elevated transistor fabrication technique
JP2004297019A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Seiko Epson Corp 半導体装置、回路基板及び電子機器
US8749018B2 (en) * 2010-06-21 2014-06-10 Infineon Technologies Ag Integrated semiconductor device having an insulating structure and a manufacturing method
US8426946B2 (en) * 2010-06-28 2013-04-23 Headway Technologies, Inc. Laminated semiconductor substrate, laminated chip package and method of manufacturing the same
JP2012222161A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Elpida Memory Inc 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015070146A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 力成科技股▲分▼有限公司 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130104729A (ko) 2013-09-25
CN103311273A (zh) 2013-09-18
US20130240885A1 (en) 2013-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101624972B1 (ko) 서로 다른 두께의 반도체 칩들을 갖는 멀티 칩 패키지 및 관련된 장치
KR101880155B1 (ko) 적층 반도체 패키지
KR20130007371A (ko) 반도체 패키지
KR20100046760A (ko) 반도체 패키지
US8829657B2 (en) Semiconductor substrate, semiconductor chip having the same, and stacked semiconductor package
KR101840447B1 (ko) 반도체 패키지 및 이를 갖는 적층 반도체 패키지
KR101904926B1 (ko) 반도체 패키지
TWI701784B (zh) 具有黏性強化層的半導體結構
US8878349B2 (en) Semiconductor chip and stacked semiconductor package having the same
US20130292818A1 (en) Semiconductor chip, semiconductor package having the same, and stacked semiconductor package using the semiconductor package
US9312232B2 (en) Conductive bump, semiconductor chip and stacked semiconductor package using the same
KR20140081053A (ko) 임베디드 캐패시터, 이를 갖는 반도체 칩 및 반도체 장치
US8803325B2 (en) Stacked semiconductor package
JP2013197584A (ja) 半導体基板、これを有する半導体チップおよび積層半導体パッケージ
US20140015126A1 (en) Semiconductor package and stacked semiconductor package using the same
KR20130044050A (ko) 반도체 패키지 및 적층 반도체 패키지
US20130249108A1 (en) Semiconductor packages, electronic systems employing the same and methods of manufacturing the same
JP3687445B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US9041178B2 (en) Semiconductor device