JP2017175123A - ファン−アウト半導体パッケージ - Google Patents

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    • H01L2224/16227Disposition 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 the bump connector connecting to a bond pad of the item
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Abstract

【課題】接続端子を半導体チップが配置されている領域外にも拡張することができるファン−アウト半導体パッケージを提供する。【解決手段】ファン−アウト半導体パッケージ100Aは、貫通孔を有する第1連結部材110と、上記貫通孔に配置され、接続パッド122が配置された活性面及び上記活性面の反対側に配置された非活性面を有する半導体チップ120と、上記第1連結部材110及び上記半導体チップ120の非活性面の少なくとも一部を封止する封止材130と、上記第1連結部材110及び上記半導体チップ120の活性面上に配置された第2連結部材140と、上記封止材130上に配置された補強層181と、を含む。上記第1連結部材110及び上記第2連結部材140は、上記半導体チップ120の接続パッド122と電気的に連結された再配線層142a、142bをそれぞれ含む。【選択図】図9

Description

本発明は、半導体パッケージ、例えば、接続端子を半導体チップが配置されている領域外にも拡張することができるファン−アウト半導体パッケージに関する。
近年、半導体チップに関する技術開発の主要な傾向の一つは、部品のサイズを縮小することである。そこで、パッケージ分野においても、小型の半導体チップなどの需要の急増に伴い、サイズが小型でありながらも、多数のピンを実現することが要求されている。
これに応えるべく提案されたパッケージ技術の一つがファン−アウトパッケージである。ファン−アウトパッケージは、接続端子を半導体チップが配置されている領域外にも再配線し、サイズが小型でありながらも、多数のピンを実現可能とする。
本発明の様々な目的の一つは、パッケージの構成部材間での熱膨張係数の違いによりパッケージに反りが生じる問題を効果的に解消することができる新しい構造のファン−アウト半導体パッケージを提供することにある。
本発明により提案する様々な解決手段の一つは、半導体チップを封止する封止材上に、パッケージに生じる上記のような反りを制御することができる補強層を付着することである。
例えば、本発明によるファン−アウト半導体パッケージは、貫通孔を有する第1連結部材と、上記第1連結部材の貫通孔に配置され、接続パッドが配置された活性面及び上記活性面の反対側に配置された非活性面を有する半導体チップと、上記第1連結部材及び上記半導体チップの非活性面の少なくとも一部を封止する封止材と、上記第1連結部材及び上記半導体チップの活性面上に配置された第2連結部材と、上記封止材上に配置された補強層と、を含み、上記第1連結部材及び上記第2連結部材は、上記半導体チップの接続パッドと電気的に連結された再配線層をそれぞれ含むことができる。
本発明の様々な効果の一効果として、パッケージの構成部材間での熱膨張係数の違いによりパッケージに反りが生じる問題を効果的に解消することができるファン−アウト半導体パッケージを提供することができる。
電子機器システムの例を概略的に示すブロック図である。 電子機器の一例を概略的に示した斜視図である。 ファン−イン半導体パッケージのパッケージング前後を概略的に示した断面図である。 ファン−イン半導体パッケージのパッケージング過程を概略的に示した断面図である。 ファン−イン半導体パッケージがインターポーザ基板上に実装され、最終的に電子機器のメインボードに実装された場合を概略的に示した断面図である。 ファン−イン半導体パッケージがインターポーザ基板内に内蔵され、最終的に電子機器のメインボードに実装された場合を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの概略的な形態を示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージが電子機器のメインボードに実装された場合を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの一例を概略的に示した断面図である。 図9のファン−アウト半導体パッケージの概略的なI−I'切断平面図である。 図9のファン−アウト半導体パッケージの第1連結部材に形成されたビアの様々な形態を概略的に示した断面図である。 図9のファン−アウト半導体パッケージの概略的な一製造例である。 図9のファン−アウト半導体パッケージの概略的な一製造例である。 図9のファン−アウト半導体パッケージの概略的な一製造例である。 図9のファン−アウト半導体パッケージの概略的な一製造例である。 図9のファン−アウト半導体パッケージの概略的な一製造例である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージに反りが発生した場合を概略的に示した図である。 ファン−アウト半導体パッケージの反りを改善した場合を概略的に示した図である。 図27で発生する付加的な問題を概略的に示した図である。 ファン−アウト半導体パッケージの反り改善効果を比較して示した図である。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示(または強調表示や簡略化表示)がされることがある。
電子機器
図1は電子機器システムの例を概略的に示すブロック図である。
図面を参照すると、電子機器1000はメインボード1010を収容する。メインボード1010には、チップ関連部品1020、ネットワーク関連部品1030、及びその他の部品1040などが物理的及び/または電気的に連結されている。これらは、後述する他の部品とも結合されて、様々な信号ライン1090を形成する。
チップ関連部品1020としては、揮発性メモリー(例えば、DRAM)、不揮発性メモリー(例えば、ROM)、フラッシュメモリーなどのメモリーチップ;セントラルプロセッサ(例えば、CPU)、グラフィックプロセッサ(例えば、GPU)、デジタル信号プロセッサ、暗号化プロセッサ、マイクロプロセッサー、マイクロコントローラーなどのアプリケーションプロセッサチップ;アナログ−デジタルコンバータ、ASIC(application−specific IC)などのロジックチップなどが含まれるが、これらに限定されるものではなく、これら以外にも、その他の形態のチップ関連部品が含まれ得ることはいうまでもない。また、これら部品1020が互いに組み合わされてもよいことはいうまでもない。
ネットワーク関連部品1030としては、Wi−Fi(IEEE 802.11ファミリなど)、WiMAX(IEEE 802.16ファミリなど)、IEEE 802.20、LTE(long term evolution)、Ev−DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM(登録商標)、GPS、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、ブルートゥース(登録商標)(Bluetooth(登録商標))、3G、4G、5G、及びそれ以降のものとして指定された任意の他の無線及び有線プロトコルが含まれるが、これらに限定されるものではなく、これら以外にも、その他の多数の無線または有線標準やプロトコルのうち任意のものが含まれ得る。また、ネットワーク関連部品1030が、チップ関連部品1020とともに互いに組み合わされてもよいことはいうまでもない。
その他の部品1040としては、高周波インダクタ、フェライトインダクタ、パワーインダクタ、フェライトビーズ、LTCC(Low Temperature Co−Firing Ceramics)、EMI(Electro Magnetic Interference)フィルター、MLCC(Multi−Layer Ceramic Condenser)などが含まれるが、これらに限定されるものではなく、これら以外にも、その他の様々な用途のために用いられる受動部品などが含まれ得る。また、その他の部品1040が、チップ関連部品1020及び/またはネットワーク関連部品1030とともに互いに組み合わされてもよいことはいうまでもない。
電子機器1000の種類に応じて、電子機器1000は、メインボード1010に物理的及び/または電気的に連結されているか連結されていない他の部品を含むことができる。他の部品としては、例えば、カメラ1050、アンテナ1060、ディスプレイ1070、電池1080、オーディオコーデック(不図示)、ビデオコーデック(不図示)、電力増幅器(不図示)、羅針盤(不図示)、加速度計(不図示)、ジャイロスコープ(不図示)、スピーカー(不図示)、大容量記憶装置(例えば、ハードディスクドライブ)(不図示)、CD(compact disk)(不図示)、及びDVD(digital versatile disk)(不図示)などが挙げられる。但し、これらに限定されるものではなく、これら以外にも、電子機器1000の種類に応じて様々な用途のために用いられるその他の部品などが含まれ得ることはいうまでもない。
電子機器1000は、スマートフォン(smart phone)、携帯情報端末(personal digital assistant)、デジタルビデオカメラ(digital video camera)、デジタルスチルカメラ(digital still camera)、ネットワークシステム(network system)、コンピューター(computer)、モニター(monitor)、タブレット(tablet)、ラップトップ(laptop)、ネットブック(netbook)、テレビジョン(television)、ビデオゲーム(video game)、スマートウォッチ(smart watch)、オートモーティブ(Automotive)などであることができる。但し、これらに限定されるものではなく、これら以外にも、データを処理する任意の他の電子機器であってもよいことはいうまでもない。
図2は電子機器の一例を概略的に示した斜視図である。
図面を参照すると、半導体パッケージは、上述のような種々の電子機器において様々な用途に適用される。例えば、スマートフォン1100の本体1101の内部にはメインボード1110が収容されており、メインボード1110には種々の部品1120が物理的及び/または電気的に連結されている。また、カメラ1130のように、メインボード1110に物理的及び/または電気的に連結されているか連結されていない他の部品が本体1101内に収容されている。部品1120の一部はチップ関連部品であることができ、半導体パッケージ100は、例えば、そのうちアプリケーションプロセッサであることができるが、これに限定されるものではない。電子機器が必ずしもスマートフォン1100に限定されるものではなく、上述のように、他の電子機器であってもよいことはいうまでもない。
半導体パッケージ
一般に、半導体チップには、数多くの微細電気回路が集積されているが、それ自体が半導体完成品としての役割をすることはできず、外部からの物理的または化学的衝撃により損傷する可能性がある。したがって、半導体チップ自体をそのまま用いるのではなく、半導体チップをパッケージングして、パッケージ状態で電子機器などに用いている。
半導体パッケージングが必要な理由は、電気的連結という観点から、半導体チップと電子機器のメインボードの回路幅が異なるためである。具体的に、半導体チップは、接続パッドのサイズ及び接続パッド間の間隔が非常に微細であるのに対し、電子機器に用いられるメインボードは、部品実装パッドのサイズ及び部品実装パッド間の間隔が半導体チップのスケールより著しく大きい。したがって、半導体チップをこのようなメインボード上にそのまま取り付けることは困難であり、相互間の回路幅の差を緩和することができるパッケージング技術が要求される。
このようなパッケージング技術により製造される半導体パッケージは、構造及び用途によって、ファン−イン半導体パッケージ(Fan−in semiconductor package)とファン−アウト半導体パッケージ(Fan−out semiconductor package)とに区分されることができる。
以下では、図面を参照して、ファン−イン半導体パッケージとファン−アウト半導体パッケージについてより詳細に説明する。
(ファン−イン半導体パッケージ)
図3はファン−イン半導体パッケージのパッケージング前後を概略的に示した断面図である。
図4はファン−イン半導体パッケージのパッケージング過程を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、半導体チップ2220は、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウムヒ素(GaAs)などを含む本体2221と、本体2221の一面上に形成された、アルミニウム(Al)などの導電性物質を含む接続パッド2222と、本体2221の一面上に形成され、接続パッド2222の少なくとも一部を覆う酸化膜または窒化膜などのパッシベーション膜2223と、を含む、例えば、ベア(Bare)状態の集積回路(IC)であることができる。この際、接続パッド2222が非常に小さいため、集積回路(IC)は、回路幅の差が大きい電子機器のメインボードなどはもちろん、回路幅の差がメインボードよりは小さい中間レベルの印刷回路基板(PCB)にも実装されにくい。
そのため、接続パッド2222を再配線するために、半導体チップ2220上に半導体チップ2220のサイズに応じて連結部材2240を形成する。連結部材2240は、半導体チップ2220上に感光性絶縁樹脂(PID)などの絶縁物質で絶縁層2241を形成し、接続パッド2222をオープンさせるビアホール2243hを形成した後、再配線層2242及びビア2243を形成することで形成することができる。その後、連結部材2240を保護するパッシベーション層2250を形成し、開口部2251を形成した後、アンダーバンプ金属層2260などを形成する。すなわち、一連の過程を経て、例えば、半導体チップ2220、連結部材2240、パッシベーション層2250、及びアンダーバンプ金属層2260を含むファン−イン半導体パッケージ2200が製造される。
このように、ファン−イン半導体パッケージは、半導体チップの接続パッド、例えば、I/O(Input/Output)端子の全てを素子の内側に配置したパッケージ形態である。ファン−イン半導体パッケージは、電気的特性に優れており、安価で生産することができる。したがって、スマートフォンに内蔵される多くの素子がファン−イン半導体パッケージの形態で製作されており、具体的には、小型で、且つ速い信号伝達を実現するように開発が行われている。
しかしながら、ファン−イン半導体パッケージは、I/O端子の全てを半導体チップの内側に配置しなければならないため、空間的な制約が多い。したがって、このような構造は、多数のI/O端子を有する半導体チップや、サイズが小さい半導体チップに適用するには困難な点がある。また、このような欠点により、電子機器のメインボードにファン−イン半導体パッケージを直接実装して用いることができない。これは再配線工程により半導体チップのI/O端子のサイズ及び間隔を拡大したとしても、電子機器のメインボードに直接実装可能な程度のサイズ及び間隔まで拡大することができるわけではないためである。
図5はファン−イン半導体パッケージがインターポーザ基板上に実装され、最終的に電子機器のメインボードに実装された場合を概略的に示した断面図である。
図6はファン−イン半導体パッケージがインターポーザ基板内に内蔵され、最終的に電子機器のメインボードに実装された場合を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、ファン−イン半導体パッケージ2200においては、半導体チップ2220の接続パッド2222、すなわち、I/O端子がインターポーザ基板2301によりさらに再配線され、最終的には、インターポーザ基板2301上にファン−イン半導体パッケージ2200が実装された状態で電子機器のメインボード2500に実装可能となる。この際、半田ボール2270などはアンダーフィル樹脂2280などにより固定されることができ、外側はモールディング材2290などで覆うことができる。または、ファン−イン半導体パッケージ2200は、別のインターポーザ基板2302内に内蔵(Embedded)されてもよい。その場合、インターポーザ基板2302内に内蔵された状態の半導体チップ2220の接続パッド2222、すなわち、I/O端子が、インターポーザ基板2302によりさらに再配線されるので、最終的に電子機器のメインボード2500に実装可能となる。
このように、ファン−イン半導体パッケージは電子機器のメインボードに直接実装されて用いられることが困難であるため、別のインターポーザ基板上に実装された後、さらにパッケージング工程を経て電子機器のメインボードに実装されるか、またはインターポーザ基板内に内蔵された状態で電子機器のメインボードに実装されて用いられている。
(ファン−アウト半導体パッケージ)
図7はファン−アウト半導体パッケージの概略的な形態を示した断面図である。
図面を参照すると、ファン−アウト半導体パッケージ2100は、例えば、半導体チップ2120の外側が封止材2130により保護されており、半導体チップ2120の接続パッド2122が連結部材2140により半導体チップ2120の外側まで再配線される。この際、連結部材2140上にはパッシベーション層2150をさらに形成することができ、パッシベーション層2150の開口部にはアンダーバンプ金属層2160をさらに形成することができる。アンダーバンプ金属層2160上には半田ボール2170をさらに形成することができる。半導体チップ2120は、本体2121、接続パッド2122、パッシベーション膜(不図示)などを含む集積回路(IC)であることができる。連結部材2140は、絶縁層2141と、絶縁層2141上に形成された再配線層2142と、接続パッド2122と再配線層2142などを電気的に連結するビア2143と、を含むことができる。
このように、ファン−アウト半導体パッケージは、半導体チップ上に形成された連結部材により、半導体チップの外側までI/O端子を再配線して配置させた形態である。上述のように、ファン−イン半導体パッケージは、半導体チップのI/O端子の全てを半導体チップの内側に配置させなければならず、そのため、素子のサイズが小さくなると、ボールのサイズ及びピッチを減少させなければならないため、標準化されたボールレイアウトを用いることができない。これに対し、ファン−アウト半導体パッケージは、このように半導体チップ上に形成された連結部材により、半導体チップの外側までI/O端子を再配線して配置させた形態であるため、半導体チップのサイズが小さくなっても標準化されたボールレイアウトをそのまま用いることができる。したがって、後述のように、上記のような別のインターポーザ基板を用いることなく、電子機器のメインボード上に半導体チップを実装することができる。
図8はファン−アウト半導体パッケージが電子機器のメインボードに実装された場合を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、ファン−アウト半導体パッケージ2100は半田ボール2170などを介して電子機器のメインボード2500に実装することができる。すなわち、上述のように、ファン−アウト半導体パッケージ2100は、半導体チップ2120上に半導体チップ2120のサイズを超えるファン−アウト領域まで接続パッド2122を再配線できる連結部材2140を形成するため、標準化されたボールレイアウトをそのまま用いることができる。その結果、上記のような別のインターポーザ基板などがなくても、半導体チップ2120を電子機器のメインボード2500に実装することができる。
このように、ファン−アウト半導体パッケージは、別のインターポーザ基板がなくても電子機器のメインボードに実装することができるため、インターポーザ基板を用いるファン−イン半導体パッケージに比べて厚さがより小さいパッケージ寸法を実現することができ、小型化及び薄型化が可能である。また、熱特性及び電気的特性に優れるため、モバイル製品に特に好適である。また、印刷回路基板(PCB)を用いる一般的なPOP(Package on Package)タイプに比べて、よりコンパクトに実現することができ、反り現象の発生による問題を解決することができる。
一方、ファン−アウト半導体パッケージは、このように半導体チップを電子機器のメインボードなどに実装するための、そして外部からの衝撃から半導体チップを保護するためのパッケージ技術を意味するものである。他方、ファン−イン半導体パッケージが内蔵されるインターポーザ基板などの印刷回路基板(PCB)を用いる実装方式は、ファン−アウト半導体パッケージに基づく実装方式とはスケール、用途などが異なる実装方式である。
以下では、反り問題を効果的に解消することができるファン−アウト半導体パッケージについて図面を参照して説明する。
図9はファン−アウト半導体パッケージの一例を概略的に示した断面図である。
図10は図9のファン−アウト半導体パッケージをI−I'線に沿って切って見た場合の概略的な断面図である。
図11は図9のファン−アウト半導体パッケージの第1連結部材に形成されたビアの様々な形態を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aは、貫通孔110Hを有する第1連結部材110と、第1連結部材110の貫通孔110Hに配置され、接続パッド122が配置された活性面及び活性面の反対側に配置された非活性面を有する半導体チップ120と、第1連結部材110及び半導体チップ120の非活性面の少なくとも一部を封止する封止材130と、第1連結部材110及び半導体チップ120の活性面上に配置された第2連結部材140と、封止材130上に配置された補強層181と、補強層181上に配置された樹脂層182と、樹脂層182、補強層181、及び封止材130を貫通し、第1連結部材110の第3再配線層112cの少なくとも一部を露出させる開口部182Hと、を含む。また、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aは、第2連結部材140上に配置されたパッシベーション層150と、パッシベーション層150の開口部150H上に配置されたアンダーバンプ金属層160と、アンダーバンプ金属層160上に配置された接続端子170と、をさらに含む。補強層181は、封止材130に比べて弾性係数(Elastic Modulus)が大きく、封止材130に比べて熱膨張係数(coefficient of Thermal Expansion)が小さいことができる。
一方、図26に示したように、第1連結部材510、半導体チップ520などを封止する封止材530を形成するために、これらを強固に固定することができる熱硬化性樹脂フィルムを用いることができる。具体的に、第1連結部材510と半導体チップ520との間の貫通孔510Hの空間に樹脂を完全に充填し、且つ密着力を高めるために、通常、樹脂の流動性に優れた、高い熱膨張係数を有する熱硬化性樹脂フィルムを封止材530の形成のために用いることができる。しかし、このような熱硬化性樹脂フィルムは、樹脂の熱硬化収縮が大きいため、硬化後にパッケージに著しい反り(W1)が発生し得る。したがって、後に半導体チップ520の活性面上に微細回路パターンを形成することが困難であり得る。
一方、これを改善すべく、図27に示したように、封止材540を形成するために、熱膨張係数の低い熱硬化性樹脂フィルムを用いることが考えられる。この場合、熱膨張係数の高い熱硬化性樹脂フィルムを用いる場合に比べて、反り(W2)が改善されることができる。しかし、図28に示すように、通常、熱膨張係数を下げるために無機フィラーの含量を増加させるようになり、この場合、樹脂の流動性が低下して貫通孔510H内の微細な空間が十分に充填されず、封止材540を形成すべき貫通孔510Hの空間内にボイド(Void)などが発生し得る。また、半導体チップ520の密着力の低下により、半導体チップ520が剥離するデラミネーション(Delamination)などが発生し得る。
これに対し、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aのように、弾性係数が相対的に大きいか、または熱膨張係数が相対的に小さい補強層181を導入する場合、封止材130として用いられる物質、例えば、熱硬化性樹脂フィルムの硬化収縮を補強層181が抑えることで、硬化後に発生する反りを最小化することができる。したがって、封止材130として高い熱膨張係数を有する物質を用いてもよく、その結果、貫通孔510Hの空間内にボイド(Void)が生じる問題や、半導体チップ520の密着力低下によるデラミネーション(Delamination)の問題なども発生しない。
一方、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aにおいて、補強層181がガラス繊維、無機フィラー及び絶縁樹脂を含むことができ、この場合、補強層181に開口部を形成することが容易ではない。しかし、補強層181上に樹脂層182を配置する場合、それを解決することができる。例えば、樹脂層182として、封止材130と同一または類似の材料、例えば、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つガラス繊維(Glass Cloth、Glass Fabric)などの芯材を含まない絶縁物質、すなわち、ABF(Ajinomoto Build−up Film)などを用いる場合、開口部182Hを容易に形成することができる。開口部182Hを介して露出した配線は、マーキング(Marking)、パッド(Pad)などとして活用されることができる。
以下、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aに含まれるそれぞれの構成についてより詳細に説明する。
第1連結部材110は、半導体チップ120の接続パッド122を再配線させる再配線層112a、112bを含むことで、第2連結部材140の層数を減少させることができる。必要に応じて、具体的な材料に応じてパッケージ100Aの剛性を維持させることができ、封止材130の厚さ均一性を確保するなどの役割を担うことができる。場合によっては、第1連結部材110により、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aがパッケージオンパッケージ(Package on Package)の一部として用いられることができる。第1連結部材110は貫通孔110Hを有する。貫通孔110H内には、半導体チップ120が第1連結部材110と所定距離離隔されるように配置される。半導体チップ120の側面の周囲は第1連結部材110により囲まれることができる。但し、これは一例に過ぎず、他の形態に多様に変形されることができ、その形態に応じて他の機能を担うことができる。
第1連結部材110は、第2連結部材140と接する第1絶縁層111aと、第2連結部材140と接して第1絶縁層111aに埋め込まれた第1再配線層112aと、第1絶縁層111aの第1再配線層112aが埋め込まれた側の反対側上に配置された第2再配線層112bと、第1絶縁層111a上に配置されて第2再配線層112bを覆う第2絶縁層111bと、第2絶縁層111b上に配置された第3再配線層112cと、を含む。第1〜第3再配線層112a、112b、112cは接続パッド122と電気的に連結される。第1連結部材110は、第1及び第2絶縁層111a、111bをそれぞれ貫通し、第1及び第2再配線層112a、112b及び第2及び第3再配線層112b、112cをそれぞれ電気的に連結する第1及び第2ビア113a、113bを含む。第1再配線層112aが埋め込まれているため、上述のように、第2連結部材140の絶縁層141aの絶縁距離が実質的に一定であることができる。第1連結部材110が多数の再配線層112a、112b、112cを含むことで、第2連結部材140をさらに簡素化することができる。したがって、第2連結部材140の形成過程で発生する不良による収率低下を改善することができる。
図面では、第1連結部材110が2つの絶縁層111a、111bで構成されていると示したが、第1連結部材110を構成する絶縁層の数がこれより多くてもよいことはいうまでもなく、この場合、内部に配置される再配線層の数もより多く、これらを連結する追加的なビアがさらに形成されてもよいことはいうまでもない。
絶縁層111a、111bの材料は特に限定されず、例えば、絶縁物質が用いられることができる。この際、絶縁物質としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂、またはこれら樹脂が無機フィラーとともにガラス繊維(Glass Cloth、Glass Fabric)などの芯材に含浸された樹脂、例えば、プリプレグ(prepreg)、ABF(Ajinomoto Build−up Film)、FR−4、BT(Bismaleimide Triazine)などが用いられることができる。必要に応じて、感光性絶縁(Photo Imageable Dielectric:PID)樹脂を用いてもよい。第1絶縁層111aと第2絶縁層111bは、互いに同一の絶縁物質を含むことができ、その境界が不明確であり得るが、これに限定されるものではない。
再配線層112a、112b、112cは、半導体チップ120の接続パッド122を再配線する役割を担うものであって、形成物質としては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、スズ(Sn)、金(Au)、ニッケル(Ni)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、またはこれらの合金などの導電性物質を用いることができる。再配線層112a、112b、112cは、該当層の設計デザインに応じて様々な機能を担うことができる。例えば、グランド(GrouND:GND)パターン、パワー(PoWeR:PWR)パターン、信号(Signal:S)パターンなどを含むことができる。ここで、信号(S)パターンは、グランド(GND)パターン、パワー(PWR)パターンなどを除いた各種信号、例えば、データ信号などを含む。また、ビアパッド、接続端子パッドなどを含む。制限されない一例として、再配線層112a、112b、112cの全てがグランドパターンを含むことができ、この場合、第2連結部材140の再配線層142a、142bにグランドパターンを最小化して形成することができるため、配線の設計自由度を向上させることができる。
再配線層112a、112b、112cのうち、開口部182Hを介して露出した第3再配線層112cには、必要に応じて表面処理層(不図示)をさらに形成することができる。表面処理層(不図示)は、公知のものであれば特に限定されず、例えば、電解金めっき、無電解金めっき、OSPまたは無電解スズめっき、無電解銀めっき、無電解ニッケルめっき/置換金めっき、DIGめっき、HASLなどにより形成することができる。
ビア113a、113bは、互いに異なる層に形成された再配線層112a、112b、112cを電気的に連結させ、その結果、第1連結部材110内に電気的経路を形成させる。ビア113a、113bの形成物質としては導電性物質を用いることができる。ビア113は、図11に示したように、導電性物質で完全に充填されていてもよく、または導電性物質がビアホールの壁面に沿って形成されたものであってもよい。また、テーパ状だけでなく、円筒状など公知の全ての形状が適用されることができる。一方、後述の工程から分かるように、第1ビア113aのための孔を形成する時に、第1再配線層112aの一部のパッドがストッパー(stopper)の役割を担うことができ、第2ビア113bのための孔を形成する時に、第2再配線層112bの一部パッドがストッパー(stopper)の役割を担うことができるため、第1及び第2ビア113a、113bは、上面の幅が下面の幅より大きいテーパ状を有することが、工程上有利である。この場合、第1ビア113aは第2再配線層112bの一部と、第2ビア113bは第3再配線層112cの一部とそれぞれ一体化されることができる。
半導体チップ120は、数百〜数百万個以上の素子が一つのチップ内に集積化されている集積回路(Integrated Circuit:IC)であることができる。集積回路は、例えば、セントラルプロセッサ(例えば、CPU)、グラフィックプロセッサ(例えば、GPU)、デジタル信号プロセッサ、暗号化プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラーなどのアプリケーションプロセッサチップであることができるが、これに限定されるものではない。半導体チップ120は、活性ウェハーをベースとして形成することができ、この場合、本体121をなす母材としては、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウムヒ素(GaAs)などが用いられることができる。本体121には様々な回路が形成されていることができる。接続パッド122は、半導体チップ120を他の構成要素と電気的に連結させるためのものであって、その形成物質としては、アルミニウム(Al)などの導電性物質を特に制限せずに用いることができる。本体121上には接続パッド122を露出させるパッシベーション膜123を形成することができる。パッシベーション膜123は、酸化膜または窒化膜などであってもよく、または酸化膜と窒化膜の二重層であってもよい。パッシベーション膜123により、接続パッド122の下面は封止材130の下面と段差を有することができ、その結果、封止材130が接続パッド122の下面へブリードすることをある程度防止することができる。その他の必要な位置に、絶縁膜(不図示)などがさらに配置されてもよい。
半導体チップ120の非活性面は、第1連結部材110の第3再配線層112cの上面より下方に位置することができる。例えば、半導体チップ120の非活性面は、第1連結部材110の第2絶縁層111bの上面より下方に位置することができる。半導体チップ120の非活性面と第1連結部材110の第3再配線層112cの上面との高さの差は2μm以上、例えば、5μm以上であることができる。この場合、半導体チップ120の非活性面の角で発生するクラックを効果的に防止することができる。また、封止材130を適用する場合における、半導体チップ120の非活性面上の絶縁距離のばらつきを最小化することができる。
第1連結部材110の第2再配線層112bは半導体チップ120の活性面と非活性面との間に位置することができる。第1連結部材110は半導体チップ120の厚さに対応する厚さに形成することができる。したがって、第1連結部材110の内部に形成された第2再配線層112bは、半導体チップ120の活性面と非活性面との間のレベルに配置されることができる。
封止材130は第1連結部材110及び/または半導体チップ120を保護することができる。封止形態は特に制限されず、第1連結部材110及び/または半導体チップ120の少なくとも一部を囲む形態であればよい。例えば、封止材130は第1連結部材110及び半導体チップ120の非活性面を覆うことができ、貫通孔110Hの壁面と半導体チップ120の側面との間の空間を満たすことができる。また、封止材130は、半導体チップ120のパッシベーション膜123と第2連結部材140との間の空間の少なくとも一部を満たすこともできる。一方、封止材130が貫通孔110Hを満たすことで、具体的な物質に応じて、接着剤の役割を担うとともに、バックリングを減少させることができる。
封止材130の具体的な物質としては特に限定されず、例えば、絶縁物質が用いられることができる。この際、絶縁物質としては、同様に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂、またはこれらに無機フィラーなどの補強材が含まれた樹脂、例えば、ABF、FR−4、BT、PID樹脂などが用いられることができる。また、EMCなどの公知のモールディング物質を用いてもよいことはいうまでもない。必要に応じて、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が無機フィラーとともにガラス繊維(Glass Cloth、Glass Fabric)などの芯材に含浸された樹脂を用いてもよい。
封止材130は、複数の物質からなる複数の層で構成されることができる。例えば、貫通孔110H内の空間を第1封止材で満たし、その後、第1連結部材110及び半導体チップ120を第2封止材で覆うことができる。または、第1封止材を用いて貫通孔110H内の空間を満たすとともに、所定の厚さに第1連結部材110及び半導体チップ120を覆って、その後、第1封止材上に第2封止材を所定の厚さにさらに覆う形態で用いてもよい。この他にも、様々な形態に応用されることができる。
封止材130には、電磁波遮断のために、必要に応じて導電性粒子が含まれることができる。導電性粒子としては、電磁波遮断が可能なものであればいかなるものでも用いることができ、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、スズ(Sn)、金(Au)、ニッケル(Ni)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、半田(solder)などで形成することができるが、これは一例に過ぎず、特にこれに限定されるものではない。
第2連結部材140は半導体チップ120の接続パッド122を再配線するための構成である。第2連結部材140により、様々な機能を有する数十〜数百個の接続パッド122が再配線されることができ、後述する接続端子170を介して、その機能に応じて外部に物理的及び/または電気的に連結されることができる。第2連結部材140は、絶縁層141a、141bと、絶縁層141a、141b上に配置された再配線層142a、142bと、絶縁層141a、141bを貫通して再配線層142a、142bを連結するビア143a、143bと、を含む。一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aでは第2連結部材140が複数の再配線層142a、142bで構成されているが、これに限定されず、単一層で構成されてもよい。また、その他の数の層数を有してもよいことはいうまでもない。
絶縁層141a、141bの物質としては絶縁物質を用いることができる。この際、絶縁物質としては、上述のような絶縁物質の他にも、PID樹脂などの感光性絶縁物質を用いることもできる。この場合、絶縁層141a、141bをより薄く形成することができ、ビア143a、143bのファインピッチをより容易に達成することができる。絶縁層141a、141bの物質は互いに同一であってもよく、必要に応じて互いに異なってもよい。絶縁層141a、141bは、工程によって一体化され、その境界が不明確であってもよい。
再配線層142a、142bは、実質的に接続パッド122を再配線する役割を担うものであって、形成物質としては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、スズ(Sn)、金(Au)、ニッケル(Ni)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、またはこれらの合金などの導電性物質を用いることができる。再配線層142a、142bは、該当層の設計デザインに応じて様々な機能を担うことができる。例えば、グランド(GrouND:GND)パターン、パワー(PoWeR:PWR)パターン、信号(Signal:S)パターンなどを含む。ここで、信号(S)パターンは、グランド(GND)パターン、パワー(PWR)パターンなどを除いた各種信号、例えば、データ信号などを含む。また、ビアパッド、接続端子パッドなどを含む。
再配線層142a、142bのうち一部の露出した再配線層142bには、必要に応じて表面処理層(不図示)をさらに形成することができる。表面処理層(不図示)は、当該技術分野において公知のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、電解金めっき、無電解金めっき、OSPまたは無電解スズめっき、無電解銀めっき、無電解ニッケルめっき/置換金めっき、DIGめっき、HASLなどにより形成することができる。
ビア143a、143bは、互いに異なる層に形成された再配線層142a、142b、接続パッド122などを電気的に連結させ、その結果、パッケージ100A内に電気的経路を形成する。ビア143a、143bの形成物質としては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、スズ(Sn)、金(Au)、ニッケル(Ni)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、またはこれらの合金などの導電性物質を用いることができる。ビア143a、143bは、導電性物質で完全に充填されていてもよく、または導電性物質がビアの壁に沿って形成されたものであってもよい。また、その形状としては、テーパ状、円筒状などの当該技術分野において公知の全ての形状が適用されることができる。
第1連結部材110の再配線層112a、112b、112cの厚さは、第2連結部材140の再配線層142a、142bの厚さより厚いことができる。第1連結部材110は、半導体チップ120以上の厚さを有することができるため、これに形成される再配線層112a、112b、112cも、そのスケールに応じてより大きいサイズに形成することができる。これに対し、第2連結部材140の薄型化のために、第2連結部材140の再配線層142a、142bは第1連結部材110の再配線層112a、112b、112cに比べて相対的に小さく形成することができる。
補強層181は、ファン−アウト半導体パッケージ100Aで発生する反りを改善するためのものであって、例えば、封止材130として用いられる物質、例えば、熱硬化性樹脂フィルムの硬化収縮を補強層181が抑えることで、反りを改善することができる。補強層181は、封止材130に比べて相対的に弾性係数が大きく、熱膨張係数が小さいことができる。この場合、特に優れた反り改善効果を奏することができる。
補強層181は、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含むことができる。例えば、補強層181は、アンクラッド銅張積層板(Unclad CCL)、プリプレグ(Prepreg)などであることができる。このように、ガラス繊維(Glass Cloth、Glass Fabric)などの芯材を含む場合、相対的に大きい弾性係数を実現することができる。また、無機フィラーを含む場合、無機フィラーの含量を調節して、相対的に小さい熱膨張係数を実現することができる。補強層181は硬化状態(c−stage)で付着されることができ、この場合、封止材130と補強層181との間の境界面が略線形であることができる。一方、無機フィラーはシリカ、アルミナなどであることができ、樹脂はエポキシ樹脂などであることができるが、これに限定されるものではない。
樹脂層182は補強層181上に配置される。樹脂層182は、封止材130と同一または類似の材料、例えば、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つ芯材は含まない絶縁物質、例えば、ABFなどを用いて形成することができる。補強層181が芯材などを含む場合、補強層181自体に開口部182Hを形成することが困難であるが、樹脂層182を付加する場合には、開口部182Hを容易に形成することができる。開口部182Hは、封止材130、補強層181、及び樹脂層182を貫通し、第1連結部材110の第3再配線層112cの少なくとも一部を露出させる。開口部182Hは、マーキング(Marking)用開口部として活用されることができる。または、パッケージオンパッケージ(Package on Package)構造において、パッド(Pad)の露出のための開口部として活用されることもできる。または、表面実装(Surface Mounted Technology:SMT)部品が実装されるための開口部として活用されることもできる。樹脂層182を配置する場合、より容易に反りを改善することができる。
パッシベーション層150は、第2連結部材140を外部からの物理的、化学的損傷などから保護するための付加的な構成である。パッシベーション層150は、第2連結部材140の再配線層142a、142bのうち一部の再配線層142bの少なくとも一部を露出させる開口部150Hを有することができる。開口部150Hは、再配線層142bの一面を完全にまたは一部のみ露出させることができる。パッシベーション層150の物質としては、特に限定されず、例えば、感光性絶縁樹脂などの感光性絶縁物質を用いることができる。または、半田レジストを用いてもよい。または、芯材は含まないが、フィラーは含む絶縁樹脂、例えば、無機フィラー及びエポキシ樹脂を含むABFなどを用いてもよい。無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つ芯材を含まない絶縁物質、例えば、ABFなどを用いる場合、樹脂層182と対称効果を有することができ、その結果、反りをより効果的に制御することができる。
パッシベーション層150として無機フィラー及び絶縁樹脂を含む絶縁物質、例えば、ABFなどを用いる場合、第2連結部材140の絶縁層141a、141bも無機フィラー及び絶縁樹脂を含むことができ、この際、パッシベーション層150に含まれた無機フィラーの重量パーセントが、第2連結部材140の絶縁層141a、141bに含まれた無機フィラーの重量パーセントより大きいことができる。この場合、パッシベーション層150も相対的に低い熱膨張係数(CTE)を有することができ、補強層181と同様に反りの制御に活用されることができる。
パッシベーション層150としては、必要に応じて、下記式(1)〜式(4)を満たす材料を用いることができる。この場合、ボードレベル(board level)信頼性を改善することができる。弾性係数は、応力と変形との比を意味し、その測定方法としては、例えば、JIS C−6481、KS M 3001、KS M 527−3、ASTM D882などに明示された標準引張試験により測定することができる。また、熱膨張係数は、熱機械分析器(TMA)や動的機械分析器(DMA)で測定した熱膨張係数値を意味する。また、厚さは、パッシベーション層150の硬化後の厚さを意味し、通常の厚さ測定装置を用いて測定することができる。また、表面粗さは、公知の方法、例えば、CZ(キュービックジルコニア)を用いた表面処理により行うことができ、通常の粗さ測定装置を用いて測定することができる。また、水分吸収率も、通常の測定装置を用いて測定することができる。
式(1):弾性係数x熱膨張係数=230GPa・ppm/℃
式(2):厚さ=10μm
式(3):表面粗さ=1nm
式(4):水分吸収率=1.5%
アンダーバンプ金属層160は、接続端子170の接続信頼性を向上させ、ボードレベル信頼性を改善するための付加的な構成である。アンダーバンプ金属層160は、パッシベーション層150の開口部150H内の壁面及び露出した第2連結部材140の再配線層142b上に配置されることができる。アンダーバンプ金属層160は、公知の導電性物質、すなわち、金属を用いて公知のメタル化(Metallization)方法により形成することができる。
接続端子170は、ファン−アウト半導体パッケージ100Aを外部と物理的及び/または電気的に連結させるための付加的な構成である。例えば、ファン−アウト半導体パッケージ100Aは接続端子170を介して電子機器のメインボードに実装することができる。接続端子170は、導電性物質、例えば、半田(solder)などで形成することができるが、これは一例に過ぎず、材質が特にこれに限定されるものではない。接続端子170は、ランド(land)、ボール(ball)、ピン(pin)などであることができる。接続端子170は多重層または単一層からなることができる。多重層からなる場合には、銅ピラー(pillar)及び半田を含むことができ、単一層からなる場合には、スズ−銀半田や銅を含むことができるが、これも一例に過ぎず、これに限定されるものではない。接続端子170の数、間隔、配置形態などは特に限定されず、通常の技術者であれば、設計事項に応じて十分に変形可能である。例えば、接続端子170の数は、半導体チップ120の接続パッド122の数に応じて数十〜数千個であることができ、それ以上またはそれ以下の数を有してもよい。
接続端子170の少なくとも一つはファン−アウト(fan−out)領域に配置される。ファン−アウト領域とは、半導体チップ120が配置されている領域の外側に広がる再配線領域を意味する。すなわち、一例による半導体パッケージ100Aはファン−アウトパッケージである。ファン−アウト(fan−out)パッケージは、ファン−イン(fan−in)パッケージに比べて優れた信頼性を有し、多数のI/O端子が実現可能であって、3D接続(3D interconnection)が容易である。また、BGA(Ball Grid Array)パッケージ、LGA(Land Grid Array)パッケージなどに比べて、別の基板なしに電子機器に実装可能であるため、製造時において厚さを薄くすることができ、価格競争力に優れる。
図面に示していないが、必要に応じて、第1連結部材110の貫通孔110H内に複数の半導体チップ(不図示)が配置されてもよく、第1連結部材110の貫通孔110Hが複数個(不図示)であって、それぞれの貫通孔内に半導体チップ(不図示)が配置されてもよい。また、半導体チップの他に、別の受動部品(不図示)、例えば、コンデンサー、インダクターなどがともに貫通孔110H内に封止されることができる。また、パッシベーション層150上に表面実装部品(不図示)が実装されてもよい。
図12から図16は図9のファン−アウト半導体パッケージの概略的な一製造例である。
図12を参照すると、先ず、キャリアフィルム301を準備する。キャリアフィルム301の一面または両面には金属膜302、303を形成することができる。金属膜302、303の間の接合面には、後続の分離工程で容易に分離されるように表面処理が施されていることができる。または、金属膜302、303の間に離型層(Release layer)を備えることで、後続工程での分離を容易にすることもできる。キャリアフィルム301は公知の絶縁基板であることができ、その材質はいかなるものであってもよい。金属膜302、303は、通常の銅箔(Cu foil)であることができるが、これに限定されるものではなく、他の導電性物質からなる薄い薄膜であってもよい。次に、ドライフィルム304を用いて第1再配線層112aの形成のためのパターニングを行う。これは、公知のフォトリソグラフィ工法を用いて形成することができる。ドライフィルム304は、感光性材料からなる公知のドライフィルムであることができる。次に、ドライフィルム304のパターニングされた空間を導電性物質で満たすことで、第1再配線層112aを形成する。めっき工程を用いることができ、この際、金属膜303がシード層の役割を担うことができる。めっき工程としては、電解めっきまたは無電解めっき、具体的には、CVD(Chemical Vapor Deposition)、PVD(Physical Vapor Deposition)、スパッタリング(sputtering)、サブトラクティブ(Subtractive)、アディティブ(Additive)、SAP(Semi−Additive Process)、MSAP(Modified Semi−Additive Process)などを用いることができるが、これに限定されるものではない。次に、ドライフィルム304を除去する。これは、公知の方法、例えば、エッチング工程などを用いて行うことができる。
図13を参照すると、次に、金属膜303上に再配線層112aの少なくとも一部を埋め込む第1絶縁層111aを形成する。その後、第1絶縁層111aを貫通する第1ビア113aを形成する。また、第1絶縁層111a上に第2再配線層112bを形成する。第1絶縁層111aは、その前駆体を公知のラミネート方法によりラミネートしてから硬化する方法、または公知の塗布方法により前駆体物質を塗布してから硬化する方法などによって形成することができる。第1ビア113a及び第2再配線層112bは、フォトリソグラフィ法、機械的ドリル、及び/またはレーザードリルなどを用いて第1絶縁層111aにビアホールを形成した後、ドライフィルムなどでパターニングし、めっき工程などによりビアホール及びパターニングされた空間を満たす方法によって形成することができる。次に、第1絶縁層111a上に第2再配線層112bを覆う第2絶縁層111bを形成する。その後、第2絶縁層111bを貫通する第2ビア113bを形成する。また、第2絶縁層111b上に第3再配線層112cを形成する。これらの形成方法は上述のとおりである。次に、キャリアフィルム301を剥離する。この際、剥離は金属膜302、303が分離されることを指すことができる。分離にはブレードを用いることができるが、これに限定されず、公知の全ての方法を用いることができる。一方、一連の過程は、キャリアフィルム301を剥離する前に第1連結部材110を形成すると説明したが、これに限定されるものではなく、キャリアフィルム301を先に剥離してから上述の工程により第1連結部材110を形成してもよいことはいうまでもない。すなわち、その順序が必ずしも上述の順序に限定されるものではない。
図14を参照すると、次に、残っている金属膜303を公知のエッチング方法などにより除去し、また、第1連結部材110に貫通孔110Hを形成する。貫通孔110Hは機械的ドリル及び/またはレーザードリルで形成することができる。但し、これに限定されるものではなく、研磨用粒子を用いるサンドブラスト法、プラズマを用いるドライエッチング法などにより行うこともできる。機械的ドリル及び/またはレーザードリルを用いて形成した場合は、過マンガン酸塩法などのデスミア処理を行うことで、貫通孔110H内の樹脂スミアを除去する。次に、第1連結部材110の一側に粘着フィルム305を付着する。粘着フィルム305としては、第1連結部材110を固定できるものであれば何れも使用可能であって、制限されない一例として、公知のテープなどを用いることができる。公知のテープの例としては、熱処理により付着力が弱くなる熱処理硬化性接着テープ、紫外線の照射により付着力が弱くなる紫外線硬化性接着テープなどが挙げられる。次に、第1連結部材110の貫通孔110H内に半導体チップ120を配置する。例えば、貫通孔110H内の粘着フィルム305上に半導体チップ120を付着する方法によりこれを配置する。半導体チップ120は、接続パッド122が粘着フィルム305に付着されるようにフェイス−ダウン(face−down)形態で配置する。
図15を参照すると、次に、封止材130を用いて半導体チップ120を封止する。封止材130は、第1連結部材110及び半導体チップ120の非活性面を覆うとともに、貫通孔110H内の空間を満たす。封止材130は、公知の方法により形成することができ、例えば、封止材130を形成するための樹脂を未硬化状態でラミネートした後、硬化することで形成することができる。または、粘着フィルム305上に第1連結部材及び半導体チップ120を封止できるように封止材130を形成するための樹脂を未硬化状態で塗布した後、硬化することで形成することもできる。硬化により半導体チップ120が固定される。ラミネート方法としては、例えば、高温で所定時間加圧した後、減圧し、室温まで冷やすホットプレス工程を行った後、コールドプレス工程で冷やして作業ツールを分離する方法などを用いることができる。塗布方法としては、例えば、スキージでインクを塗布するスクリーン印刷法、インクを霧化して塗布する方式のスプレー印刷法などを用いることができる。次に、封止材130上に補強層181を形成する。補強層181は、アンクラッド銅張積層板などのように、硬化状態(c−stage)で封止材130に付着することができる。したがって、付着後における封止材130と補強層181との間の境界面が略線形であることができる。封止材130の硬化は、補強層181を付着してから行うことができ、この場合、封止材130の硬化収縮による反りを補強層181によって制御することができる。また、この場合、補強層181と封止材130との密着力が高いことができる。次に、粘着フィルム305を剥離する。剥離方法は特に制限されず、公知の方法により行うことができる。例えば、粘着フィルム305として、熱処理により付着力が弱くなる熱処理硬化性接着テープ、紫外線の照射により付着力が弱くなる紫外線硬化性接着テープなどを用いた場合には、粘着フィルム305を熱処理して付着力を弱くしてから行うか、または粘着フィルム305に紫外線を照射して付着力を弱くしてから行うことができる。次に、粘着フィルム305を除去した第1連結部材110及び半導体チップ120の活性面上に第2連結部材140を形成する。第2連結部材140は、絶縁層141a、141bを順に形成し、この際、それぞれの絶縁層141a、141bを形成した後、該当層にそれぞれ再配線層142a、142b及びビア143a、143bを上述のようなめっき工程などにより形成することで形成することができる。また、補強層181上に樹脂層182を形成する。また、第2連結部材140上にパッシベーション層150を形成する。樹脂層182及びパッシベーション層150は、同様に、それぞれそれらの前駆体をラミネートしてから硬化させる方法、それぞれそれらの形成物質を塗布してから硬化させる方法などにより形成することができる。
図16を参照すると、次に、パッシベーション層150に第2連結部材140の再配線層142bの少なくとも一部が露出するように開口部150Hを形成し、その上に、公知のメタル化方法によりアンダーバンプ金属層160を形成する。また、封止材130、補強層181、及び樹脂層182を貫通し、第1連結部材110の第3再配線層112cの少なくとも一部を露出させる開口部182Hを形成する。開口部182Hは、機械的ドリル及び/またはレーザードリル、及び/または研磨用粒子を用いるサンドブラスト法、及び/またはプラズマを用いたドライエッチング法などにより形成することができる。次に、アンダーバンプ金属層160上に接続端子170を形成する。接続端子170の形成方法は特に限定されず、その構造や形態に応じて当該技術分野における公知の方法により形成することができる。接続端子170はリフロー(reflow)により固定することができ、固定力を強化するために、接続端子170の一部はパッシベーション層150に埋め込まれ、残りの部分は外部に露出するようにすることで、信頼度を向上させることができる。
一方、一連の過程は、大量生産が容易であるように、大型サイズのキャリアフィルム301を準備した後、複数のファン−アウト半導体パッケージ100Aを製造し、その後、ソーイング(Sawing)工程により個別的なファン−アウト半導体パッケージ100Aにシンギュレーションすることにより行ってもよい。この場合、生産性に優れるという利点がある。
図17はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Bは、封止材130上に補強層181のみが付着されている。このように、補強層181上に別の樹脂層182などが付着されていない場合にも、反りが制御可能である。補強層181は、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含む、例えば、アンクラッド銅張積層板、プリプレグなどであることができる。補強層181は、封止材130に比べて相対的に弾性係数が大きく、熱膨張係数が小さいことができる。この場合、特に優れた反り改善効果を奏することができる。補強層181は硬化状態(c−stage)で付着されることができ、この場合、封止材130と補強層181との間の境界面が略線形であることができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、樹脂層182をさらに形成しないことを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
図18はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Cは、封止材130上に補強層181のみが付着されており、この際、補強層181には、封止材130及び補強層181を貫通し、第1連結部材110の第3再配線層112cの少なくとも一部を露出させる開口部181Hが形成されている。このように、補強層181上に別の樹脂層182などが付着されていない場合にも、補強層181に開口部181Hを形成することができる。但し、この場合、芯材を含む補強層181の材料的な特性のため、樹脂層182がある場合に比べて開口部181Hの形成が困難であり得る。また、補強層181の芯材が開口部181Hの壁面に露出し得るため、これを除去するための追加工程が必要である。補強層181は硬化状態(c−stage)で付着されることができ、この場合、封止材130と補強層181との間の境界面が略線形であることができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、樹脂層182をさらに形成しないことを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
図19はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Dは、補強層183が、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含む、例えば、プリプレグなどであることができ、封止材130が、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つ芯材を含まない、例えば、ABFなどであることができる。この際、封止材130に含まれた無機フィラーの重量パーセントをa1、補強層183に含まれた無機フィラーの重量パーセントをa2としたときに、a1<a2を満たすことができる。例えば、1.10<a2/a1<1.95程度であることができる。すなわち、無機フィラーの濃度が相対的に高い補強層183は、熱膨張係数が相対的に低く、無機フィラーの濃度が相対的に低い封止材130は、熱膨張係数が相対的に高いことができる。したがって、封止材130は優れた樹脂の流動性を有し、補強層183は反りの制御において有利である。また、補強層181の厚さをt1、封止材130の第1連結部材110を覆う厚さをt2、封止材130の半導体チップ120の非活性面を覆う厚さをt3としたときに、t2<t1及びt3<t1を満たすことができる。例えば、0.2<t2/t1<0.6及び0.2<t3/t1<0.6程度であることができる。すなわち、補強層183の厚さが、封止材130の第1連結部材110及び半導体チップ120の非活性面を覆う厚さより厚く、この場合、反りを制御する上で有利である。
一方、補強層183は、未硬化状態で封止材130に付着されてから硬化されることができる。したがって、互いに接する異種材料間の混合または境界面の移動により、熱膨張係数が相対的に小さい補強層183の材料が貫通孔110H内に浸透することができる。例えば、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含む、例えば、プリプレグなどが未硬化状態(b−stage)で半硬化状態の封止材130に付着された後、後続工程によりプリプレグなどが硬化(c−stage)されることで補強層183を形成することができ、この際、補強層183と封止材130との無機フィラーの濃度差により、材料間の混合または境界面の移動を行わうことができる。その結果、封止材130と補強層183との間の境界面が非線形となるようにすることができる。例えば、封止材130と補強層183との間の境界面は曲部183Pを有することができ、曲部183Pは、第1連結部材110の貫通孔110Hの壁面と半導体チップ120との間の空間に向かって曲がった形態となるように形成することができる。この場合、補強層183と封止材130との間の接触面積が広くなるため、密着力をさらに向上させることができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、樹脂層182をさらに形成せず、材料及び硬化状態が異なる補強層183を用いることを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
図20はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Eは、補強層184が、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含み、この際、芯材184cを基準として、補強層184の封止材130と接する側184aに含まれた無機フィラーの重量パーセントと、反対側184bに含まれた無機フィラーの重量パーセントとが異なる、例えば、非対称プリプレグなどであることができる。封止材130は、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つ芯材を含まない、例えば、ABFなどであることができる。この際、封止材130に含まれた無機フィラーの重量パーセントをa1、補強層184の封止材130と接する側184aに含まれた無機フィラーの重量パーセントをa2、補強層184の反対側184bに含まれた無機フィラーの重量パーセントをa3としたときに、a1<a2<a3を満たすことができる。例えば、1.10<a3/a1<1.95程度であることができる。すなわち、補強層184の他側184bが相対的に最も低い熱膨張係数を有し、補強層184の一側184aが中間程度の熱膨張係数を有し、封止材130が相対的に最も高い熱膨張係数を有することができる。したがって、封止材130は優れた樹脂の流動性を有し、補強層184の一側184aは、封止材130との優れた密着力を確保することができ、補強層184の他側184bは、反りを効果的に制御することができる。また、補強層184の厚さをt1、封止材130の第1連結部材110を覆う厚さをt2、封止材130の半導体チップ120の非活性面を覆う厚さをt3としたときに、t2<t1及びt3<t1を満たすことができる。例えば、0.2<t2/t1<0.6及び0.2<t3/t1<0.6程度であることができる。この場合、反りを制御する上で有利である。
一方、補強層184は、未硬化状態で半分硬化状態の封止材130に付着されてから硬化されることができる。したがって、互いに接する異種材料間の混合または境界面の移動により、熱膨張係数が相対的に小さい補強層184の材料が貫通孔110H内に浸透することができる。すなわち、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含む、例えば、非対称プリプレグなどが未硬化状態(b−stage)で封止材130に付着された後、後続工程により非対称プリプレグなどが硬化(c−stage)されることで補強層184を形成することができ、この際、補強層184の一側184aと封止材130との無機フィラーの重量パーセントの差により、材料間の混合または境界面の移動が行われることができる。その結果、封止材130と補強層184との間の境界面が非線形となるようにすることができる。例えば、補強層184の一方の側184aの一部が曲部184Pを有するように形成することができ、曲部184Pは、第1連結部材110の貫通孔110H内で第1連結部材110と半導体チップ120との間の空間を満たす封止材130に向かって曲がった形態となるように形成することができる。この場合、補強層184と封止材130との間の接触面積が広くなるため、密着力をさらに向上させることができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、樹脂層182をさらに形成せず、材料及び硬化状態が異なる補強層184を用いることを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
図21はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Fは、封止材130上に補強層185のみが付着されている。この際、補強層185は、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つ芯材を含まない、例えば、ABFなどであることができる。また、封止材130も、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つ芯材を含まない、例えば、ABFなどであることができる。しかし、補強層185の弾性係数が封止材130より大きいか、または熱膨張係数が封止材130より小さいため、反りが改善可能である。補強層185は硬化状態(c−stage)で付着されることができ、この場合、封止材130と補強層181との間の境界面が略線形であることができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、樹脂層182をさらに形成せず、材料及び硬化状態が異なる補強層185を用いることを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
図22はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Gは、封止材130上に補強層185のみが付着されており、この際、補強層185には、補強層185を貫通し、第1連結部材110の第3再配線層112cの少なくとも一部を露出させる開口部185Hが形成されている。補強層185が芯材を含まない場合には、開口部185Hを容易に形成することができる。補強層185は硬化状態(c−stage)で付着されるため、封止材130と補強層185との間の境界面が略線形であることができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、樹脂層182をさらに形成せず、材料及び硬化状態が異なる補強層185を用いることを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
図23はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Hは、補強層186が、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つ芯材を含まない、例えば、ABFなどであることができる。また、封止材130も、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つ芯材を含まない、例えば、ABFなどであることができる。この際、封止材130に含まれた無機フィラーの重量パーセントをa1、補強層186に含まれた無機フィラーの重量パーセントをa2としたときに、a1<a2を満たすことができる。例えば、1.10<a2/a1<1.95程度であることができる。すなわち、無機フィラーの濃度が相対的に高い補強層186は、相対的に低い熱膨張係数を有し、無機フィラーの濃度が相対的に低い封止材130は、相対的に高い熱膨張係数を有することができる。したがって、封止材130は優れた樹脂の流動性を有し、補強層186は反りの制御において有利である。また、補強層186の厚さをt1、封止材130の第1連結部材110を覆う厚さをt2、封止材130の半導体チップ120の非活性面を覆う厚さをt3としたときに、t2<t1及びt3<t1を満たすことができる。例えば、0.2<t2/t1<0.6及び0.2<t3/t1<0.6程度であることができる。すなわち、補強層186の厚さが、封止材130の第1連結部材110及び半導体チップ120の非活性面を覆う厚さより厚く、この場合、反りを制御する上で有利である。
一方、補強層186は、未硬化状態で半硬化状態の封止材130に付着されてから硬化されることができる。したがって、互いに接する異種材料間の混合または境界面の移動により、熱膨張係数が相対的に小さい補強層186の材料が貫通孔110H内に浸透することができる。すなわち、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、且つガラス繊維を含まない、例えば、ABFなどが未硬化状態(b−stage)で封止材130に付着された後、後続工程によりABFなどが硬化(c−stage)されることで補強層186を形成することができ、この際、補強層186と封止材130との無機フィラーの重量パーセントの差により、材料間の混合または境界面の移動が行われることができる。その結果、封止材130と補強層186との間の境界面が非線形となるようにすることができる。例えば、補強層186の一部が曲部186Pを有するように形成することができ、曲部186Pは、第1連結部材110の貫通孔110H内で第1連結部材110と半導体チップ120との間の空間を満たす封止材130に向かって曲がった形態となるように形成することができる。この場合、補強層186と封止材130との間の接触面積が広くなるため、密着力をさらに向上させることができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、樹脂層182をさらに形成せず、材料及び硬化状態が異なる補強層186を用いることを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
図24はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Iは、第1再配線層112aが第1絶縁層の内部に入り込むことで、第1絶縁層111aの下面と第1再配線層112aの下面とが段差を有する。その結果、封止材130を形成する時に、封止材130の形成物質がブリードして第1再配線層112aを汚染させることを防止することができる。一方、このように第1再配線層112aが第1絶縁層111aの内部に入り込むことで、第1連結部材110の第1再配線層112aの下面が、半導体チップ120の接続パッド122の下面より上側に位置することができる。また、第2連結部材140の再配線層142と第1連結部材110の第1再配線層112aとの間の距離は、第2連結部材140の再配線層142と半導体チップ120の接続パッド122との間の距離より大きいことができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、金属膜303を除去する時に、第1再配線層112aの一部も除去して段差を有するようにすることを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。一方、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100B〜100Hの特徴が、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Iにも適用され得ることはいうまでもない。
図25はファン−アウト半導体パッケージの他の一例を概略的に示した断面図である。
図面を参照すると、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Jは、第1連結部材110が、第1絶縁層111aと、第1絶縁層111aの両面に配置された第1再配線層112a及び第2再配線層112bと、第1絶縁層111a上に配置され、第1再配線層112aを覆う第2絶縁層111bと、第2絶縁層111b上に配置された第3再配線層112cと、第1絶縁層111a上に配置され、第2再配線層112bを覆う第3絶縁層111cと、第3絶縁層111c上に配置された第4再配線層112dと、を含む。第1〜第4再配線層112a、112b、112c、112dは接続パッド122と電気的に連結される。第1連結部材110がさらに多数の再配線層112a、112b、112c、112dを含むことで、第2連結部材140をさらに簡素化することができる。したがって、第2連結部材140の形成過程で発生する不良による収率低下を改善することができる。一方、図面には示していないが、第1〜第4再配線層112a、112b、112c、112dは、第1〜第3絶縁層111a、111b、111cを貫通する第1〜第3ビアを介して電気的に連結されることができる。
第1絶縁層111aは第2絶縁層111b及び第3絶縁層111cより厚さが厚いことができる。第1絶縁層111aは、基本的に剛性を維持するために相対的に厚いことができ、第2絶縁層111b及び第3絶縁層111cは、より多数の再配線層112c、112dを形成するために導入したものであることができる。第1絶縁層111aは、第2絶縁層111b及び第3絶縁層111cと異なる絶縁物質を含むことができる。例えば、第1絶縁層111aは、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含む、例えば、プリプレグであり、第2絶縁層111b及び第3絶縁層111cは、無機フィラー及び絶縁樹脂を含むABFまたは感光性絶縁フィルムであることができるが、これに限定されるものではない。
第1連結部材110の第3再配線層112cの下面は、半導体チップ120の接続パッド122の下面より下側に位置することができる。また、第2連結部材140の再配線層142と第1連結部材110の第3再配線層112cとの間の距離は、第2連結部材140の再配線層142と半導体チップ120の接続パッド122との間の距離より小さいことができる。これは、第3再配線層112cが第2絶縁層111b上に突出した形態で配置されることができ、その結果、第2連結部材140と接することができるためである。第1連結部材110の第1再配線層112a及び第2再配線層112bは、半導体チップ120の活性面と非活性面との間に位置することができる。第1連結部材110は半導体チップ120の厚さに対応する厚さに形成することができ、これにより、第1連結部材110の内部に形成された第1再配線層112a及び第2再配線層112bが、半導体チップ120の活性面と非活性面との間のレベルに配置されることができる。
第1連結部材110の再配線層112a、112b、112c、112dの厚さは、第2連結部材140の再配線層142の厚さより厚いことができる。第1連結部材110は半導体チップ120以上の厚さを有することができるため、再配線層112a、112b、112c、112dもより大きいサイズに形成することができる。これに対し、第2連結部材140の再配線層142は、薄型化のために相対的に小さいサイズに形成することができる。
説明していないその他の構成については、一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。また、第1連結部材110を変形して形成することを除き、その製造工程が一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Aについての説明と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。一方、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100B〜100Iの特徴が、他の一例によるファン−アウト半導体パッケージ100Jにも適用され得ることはいうまでもない。
図26はファン−アウト半導体パッケージに反りが発生した場合を概略的に示した図である。
図面を参照すると、絶縁層511、再配線層512a、512b、ビア513などで構成される第1連結部材510と、本体521、電極パッド522などで構成される半導体チップ520と、を封止する封止材530として、これらを強固に固定することができる熱硬化性樹脂フィルムを用いることができる。具体的に、第1連結部材510と半導体チップ520との間の貫通孔510Hの空間に樹脂を完全に充填し、且つ密着力を高めるために、通常、樹脂の流動性に優れた、高い熱膨張係数を有する熱硬化性樹脂フィルムを封止材530の形成のために用いることができる。しかし、このような熱硬化性樹脂フィルムは、樹脂の熱硬化収縮が大きいため、硬化後にパッケージに反り(W1)が激しく発生することが分かる。したがって、後に微細回路パターンを形成することが困難であり得る。
図27はファン−アウト半導体パッケージの反りを改善した場合を概略的に示した図である。
図28は図27で発生する付加的な問題を概略的に示した図である。
図面を参照すると、絶縁層511、再配線層512a、512b、ビア513などで構成される第1連結部材510と、本体521、電極パッド522などで構成される半導体チップ520と、を封止する封止材540として、熱膨張係数の低い熱硬化性樹脂フィルムを用いることが考えられる。この場合、熱膨張係数の高い熱硬化性樹脂フィルムを用いる場合に比べて、反り(W2)が改善されることが分かる。しかし、通常、熱膨張係数を下げるために無機フィラーの含量を増加させるようになり、この場合、樹脂の流動性が低下して貫通孔510H内の微細な空間が十分に充填されず、封止材540を形成すべき貫通孔510Hの空間内にボイドが発生し得ることが分かる。また、半導体チップ520の密着力の低下により、半導体チップ520が剥離するデラミネーションが発生し得ることが分かる。
図29はファン−アウト半導体パッケージの反り改善効果を比較して示した図である。
図面を参照すると、実施例1は、図26に示すような、樹脂の流動性に優れて高い熱膨張係数を有する熱硬化性樹脂フィルムを封止材として用いた場合である。実施例1の場合、封止材の高い熱硬化収縮により、反りが激しく発生することが分かる。実施例2は、図27に示すような、反りを改善するために低い熱膨張係数を有する熱硬化性樹脂フィルムを封止材として用いた場合である。実施例2の場合、封止材の低い熱硬化収縮により、反りは改善できたものの、付加的に上述のようなボイドやデラミネーションの問題などが発生した。実施例3は、本発明のように、樹脂の流動性に優れて高い熱膨張係数を有する熱硬化性樹脂フィルムを封止材として用い、封止材上にこれより弾性係数が高いか、熱膨張係数が小さい補強層を導入した場合である。実施例3の場合、貫通孔510Hの空間内にボイドが生じる問題や半導体チップ520の密着力の低下により半導体チップ520が剥離するデラミネーションの問題が発生することなく、実施例2と同等の水準で反りを改善することができた。
本発明で用いられた「一例」または「変更例」という表現は、互いに同一の実施例を意味せず、それぞれ互いに異なる固有の特徴を強調して説明するために提供されるものである。しかし、上記提示された一例または変更例は、他の一例または変更例の特徴と結合して実現されることを排除しない。例えば、特定の一例で説明された事項が他の一例で説明されていなくても、他の一例でその事項と反対であるか矛盾する説明がない限り、他の一例に関連する説明であると理解されることができる。
本発明において「連結される」というのは、直接的に連結された場合だけでなく、間接的に連結された場合を含む概念である。また、「電気的に連結される」というのは、物理的に連結された場合と、連結されていない場合をともに含む概念である。なお、第1、第2等の表現は、一つの構成要素と他の構成要素を区分するために用いられるもので、該当する構成要素の順序及び/または重要度等を限定しない。場合によっては、本発明の範囲を外れずに、第1構成要素は第2構成要素と命名されることもでき、類似して第2構成要素は第1構成要素と命名されることもできる。
本発明において、「上部、下部、上側、下側、上面、下面」等は、添付の図面に基づいて判断する。例えば、第1接続部材は、再配線層よりも上部に位置する。但し、特許請求の範囲がこれに限定されるものではない。また、垂直方向とは上述した上部及び下部の方向を意味し、水平方向とはこれと垂直な方向を意味する。このとき、垂直断面とは垂直方向の平面で切断した場合を意味するもので、図面に示した断面図をその例として挙げることができる。また、水平断面とは水平方向の平面で切断した場合を意味するもので、図面で示す平面図をその例として挙げることができる。
なお、本発明で用いられた用語は、一例を説明するために説明されたものであるだけで、本発明を限定しようとする意図ではない。このとき、単数の表現は文脈上明確に異なる意味でない限り、複数を含む。
1000 電子機器
1010 メインボード
1020 チップ関連部品
1030 ネットワーク関連部品
1040 その他の部品
1050 カメラ
1060 アンテナ
1070 ディスプレイ
1080 電池
1090 信号ライン
1100 スマートフォン
1101 本体
1110 メインボード
1120 部品
1130 カメラ
2200 ファン−イン半導体パッケージ
2220 半導体チップ
2221 本体
2222 接続パッド
2223 パッシベーション膜
2240 連結部材
2241 絶縁層
2242 再配線層
2243 ビア
2250 パッシベーション層
2260 アンダーバンプ金属層
2270 半田ボール
2280 アンダーフィル樹脂
2290 モールディング材
2500 メインボード
2301 インターポーザ基板
2302 インターポーザ基板
2100 ファン−アウト半導体パッケージ
2120 半導体チップ
2121 本体
2122 接続パッド
2140 連結部材
2141 絶縁層
2142 再配線層
2143 ビア
2150 パッシベーション層
2160 アンダーバンプ金属層
2170 半田ボール
100 半導体パッケージ
100A〜100J ファン−アウト半導体パッケージ
110 第1連結部材
111、111a、111b、111c 絶縁層
112a、112b、112c、112d 再配線層
113 ビア
120 半導体チップ
121 本体
122 接続パッド
123 パッシベーション膜
130 封止材
140 第2連結部材
141a、141b絶縁層
142a、142b 再配線層
143a、143b ビア
150 パッシベーション層
150H 開口部
160 アンダーバンプ金属層
170 接続端子
181、183、184、185、186 補強層
182 樹脂層
181H、182H、185H 開口部

Claims (37)

  1. 貫通孔を有する第1連結部材と、
    前記第1連結部材の貫通孔に配置され、接続パッドが配置された活性面及び前記活性面の反対側に配置された非活性面を有する半導体チップと、
    前記第1連結部材及び前記半導体チップの非活性面の少なくとも一部を封止する封止材と、
    前記第1連結部材及び前記半導体チップの活性面上に配置された第2連結部材と、
    前記封止材上に配置された補強層と、を含み、
    前記第1連結部材及び前記第2連結部材は、前記半導体チップの接続パッドと電気的に連結された再配線層をそれぞれ含む、ファン−アウト半導体パッケージ。
  2. 前記補強層は前記封止材より弾性係数が大きい、請求項1に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  3. 前記補強層は前記封止材より熱膨張係数が小さい、請求項1または請求項2に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  4. 前記補強層は、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含む、請求項1から請求項3の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  5. 前記補強層上に配置された樹脂層をさらに含み、
    前記樹脂層は無機フィラー及び絶縁樹脂を含む、請求項4に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  6. 前記樹脂層、前記補強層、及び前記封止材を貫通し、前記第1連結部材の再配線層の少なくとも一部を露出させる開口部をさらに含む、請求項5に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  7. 前記第2連結部材上に配置されたパッシベーション層をさらに含み、
    前記パッシベーション層は無機フィラー及び絶縁樹脂を含む、請求項5に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  8. 前記樹脂層の組成と前記パッシベーション層の組成が同一である、請求項7に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  9. 前記封止材は、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、前記補強層に含まれた無機フィラーの重量パーセントが、前記封止材に含まれた無機フィラーの重量パーセントより大きい、請求項4から請求項8の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  10. 前記補強層は、芯材を基準として、前記封止材と接する側に含まれた無機フィラーの重量パーセントと、反対側に含まれた無機フィラーの重量パーセントとが異なる、請求項9に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  11. 前記封止材に含まれた無機フィラーの重量パーセントをa1、前記補強層の前記封止材と接する側に含まれた無機フィラーの重量パーセントをa2、前記補強層の反対側に含まれた無機フィラーの重量パーセントをa3としたときに、a1<a2<a3を満たす、請求項10に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  12. 前記補強層は無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、芯材は含まない、請求項1から請求項11の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  13. 前記封止材は無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、前記補強層に含まれた無機フィラーの重量パーセントが、前記封止材に含まれた無機フィラーの重量パーセントより大きい、請求項12に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  14. 前記第2連結部材上に配置されたパッシベーション層をさらに含み、
    前記パッシベーション層は無機フィラー及び絶縁樹脂を含む、請求項1から請求項13の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  15. 前記第2連結部材は、無機フィラー及び絶縁樹脂を含む絶縁層を含み、前記パッシベーション層に含まれた無機フィラーの重量パーセントが、前記第2連結部材の絶縁層に含まれた無機フィラーの重量パーセントより大きい、請求項14に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  16. 前記補強層と前記封止材との間の境界面は、前記貫通孔の内壁と前記半導体チップとの間の空間に向かって曲がった曲部を有する、請求項1から請求項15の何れか一項に記載のファンファン−アウト半導体パッケージ。
  17. 前記補強層の厚さが、前記封止材の前記第1連結部材を覆う厚さ及び前記半導体チップの非活性面を覆う厚さより厚い、請求項1から請求項16の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  18. 前記第1連結部材は、第1絶縁層と、前記第2連結部材と接して前記第1絶縁層に埋め込まれた第1再配線層と、前記第1絶縁層の前記第1再配線層が埋め込まれた側の反対側上に配置された第2再配線層と、を含み、
    前記第1及び第2再配線層は前記接続パッドと電気的に連結されている、請求項1から請求項17の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  19. 前記第1連結部材は、前記第1絶縁層上に配置されて前記第2再配線層を覆う第2絶縁層と、前記第2絶縁層上に配置された第3再配線層と、をさらに含み、
    前記第3再配線層は前記接続パッドと電気的に連結されている、請求項18に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  20. 前記第2再配線層は、前記半導体チップの活性面と非活性面との間に位置する、請求項19に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  21. 前記第2連結部材の再配線層と前記第1再配線層との間の距離が、前記第2連結部材の再配線層と前記接続パッドとの間の距離より大きい、請求項18から請求項20の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  22. 前記第1再配線層の厚さが前記第2連結部材の再配線層の厚さより厚い、請求項18から請求項21の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  23. 前記第1再配線層の下面は、前記接続パッドの下面より上側に位置する、請求項18から請求項22の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  24. 前記第1連結部材は、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の両面に配置された第1再配線層及び第2再配線層と、前記第1絶縁層上に配置されて前記第1再配線層を覆う第2絶縁層と、前記第2絶縁層上に配置された第3再配線層と、を含み、
    前記第1〜第3再配線層は前記接続パッドと電気的に連結されている、請求項1から請求項23の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  25. 前記第1連結部材は、前記第1絶縁層上に配置されて前記第2再配線層を覆う第3絶縁層と、前記第3絶縁層上に配置された第4再配線層と、をさらに含み、
    前記第4再配線層は前記接続パッドと電気的に連結されている、請求項24に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  26. 前記第1絶縁層の厚さが前記第2絶縁層の厚さより厚い、請求項24または請求項25に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  27. 前記第3再配線層の厚さが前記第2連結部材の再配線層の厚さより厚い、請求項24から請求項26の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  28. 前記第1再配線層は、前記半導体チップの活性面と非活性面との間に位置する、請求項24から請求項27の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  29. 前記第3再配線層の下面は、前記接続パッドの下面より下側に位置する、請求項24から請求項28の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  30. 前記封止材と前記補強層との間の境界面は略線形である、請求項1から請求項29の何れか一項に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  31. 貫通孔を有する絶縁部材と、
    前記絶縁部材の貫通孔に配置され、接続パッドが配置された活性面及び前記活性面の反対側に配置された非活性面を有する半導体チップと、
    前記絶縁部材及び前記半導体チップの非活性面の少なくとも一部を封止する封止材と、
    前記絶縁部材及び前記半導体チップの活性面上に配置され、前記半導体チップの接続パッドと電気的に連結された再配線層を含む連結部材と、
    前記封止材上に配置された補強層と、を含む、ファン−アウト半導体パッケージ。
  32. 前記補強層は、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含む、請求項31に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  33. 前記補強層上に配置された樹脂層をさらに含み、
    前記樹脂層は、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、芯材は含まない、請求項32に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  34. 前記補強層は、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、芯材は含まない、請求項31に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  35. 前記封止材は、無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、前記補強層に含まれた無機フィラーの重量パーセントが、前記封止材に含まれた無機フィラーの重量パーセントより大きい、 請求項34に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  36. 前記補強層と前記封止材との間の境界面は、前記貫通孔の内壁と前記半導体チップとの間の空間に向かってリセス部を有する、請求項31に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
  37. 前記絶縁部材は、芯材、無機フィラー、及び絶縁樹脂を含む絶縁層で構成される、請求項31に記載のファン−アウト半導体パッケージ。
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