JP2019161214A - 半導体パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】新たな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100Aは、連結構造体140と、第1絶縁層141a上に配置されたコア部材110、コア部材を貫通する第1貫通孔110HA1、110HA2及び第1貫通孔内の第1絶縁層上に配置され、第1接続ビア143aを介して第1配線層142aと連結された一つ以上の受動部品125A1、125A2及び受動部品をそれぞれカプセル化し、第1貫通孔のそれぞれの少なくとも一部を満たす第1封止材131を含むコア構造体105と、コア構造体及び第1絶縁層141aを貫通する第2貫通孔110HBと、第2貫通孔HB内の第2絶縁層141b上に配置され、第2接続ビア143bを介して第2配線層142bと連結された半導体チップ120と、半導体チップをカプセル化し、第2貫通孔の少なくとも一部を満たす第2封止材132と、を含む。【選択図】図9

Description

本発明は、半導体チップを複数の受動部品とともに一つのパッケージ内に実装してモジュール化した半導体パッケージに関するものである。
モバイル用ディスプレイの大型化に伴い、電池容量を増加させる必要性が台頭している。電池容量の増加に応じて、電池が占める面積も大きくなり、そのため、プリント回路基板(PCB)のサイズを縮小することが求められている。これに伴う部品の実装面積の減少により、モジュール化への関心が持続的に高まっているのが実情である。
一方、複数の部品を実装する従来の技術としては、COB(Chip on Board)技術を挙げることができる。COBは、プリント回路基板上に個別の受動素子及び半導体パッケージを表面実装技術(SMT)を用いて実装する方式である。この方式には、価格的なメリットがあるが、部品間の最小間隔を維持する必要があるため広い実装面積が求められ、部品間の電磁波干渉(EMI)が大きく、半導体チップと受動部品との間の距離が遠いことが原因で電気ノイズが増加するという問題がある。
本発明のいくつかの目的のうちの一つは、半導体チップ及び受動部品の実装面積を最小限に抑えることができ、半導体チップと受動部品との間の電気経路を最小化することができることである。その一方で、アンデュレーションやクラックのような工程不良を最小限に抑えることができる。さらに、レーザービアホール加工などを行って受動部品の電極を接続ビアと容易に連結させることができる新たな構造の半導体パッケージを提供することである。
本発明により提案するいくつかの解決手段のうちの一つは、受動部品及び半導体チップをともに一つのパッケージ内に実装してモジュール化し、且つパッケージング過程において受動部品と半導体チップを二段階に分けてカプセル化する。この際、半導体チップが配置される貫通孔を受動部品が配置される貫通孔よりも深く形成し、半導体チップ及び受動部品が配置されるそれぞれの貫通孔の底面の間に段差を形成することである。
例えば、本発明で提供する一例による半導体パッケージは、第1絶縁層、上記第1絶縁層よりも下側に配置された第2絶縁層、上記第1及び第2絶縁層の下面にそれぞれ配置された第1及び第2配線層、及び上記第1及び第2絶縁層をそれぞれ貫通する第1及び第2接続ビアを含む連結構造体と、上記第1絶縁層上に配置されたコア部材、上記コア部材を貫通する第1貫通孔、上記第1貫通孔内の上記第1絶縁層上に配置され、上記第1接続ビアを介して上記第1配線層と連結された一つ以上の受動部品、及び上記受動部品の少なくとも一部を覆い、上記第1貫通孔の少なくとも一部を満たす第1封止材を含むコア構造体と、上記コア構造体及び上記第1絶縁層を貫通する第2貫通孔と、上記第2貫通孔内の上記第2絶縁層上に配置され、上記第2接続ビアを介して上記第2配線層と連結された半導体チップと、上記半導体チップの少なくとも一部を覆い、上記第2貫通孔の少なくとも一部を満たす第2封止材と、を含む。
また、本発明で提供する他の一例による半導体パッケージは、コア部材と、上記コア部材を貫通する第1貫通孔と、上記コア部材を貫通し、上記第1貫通孔と離隔して配置された第2貫通孔と、上記第1貫通孔に配置された一つ以上の受動部品と、上記第2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である非活性面を有する半導体チップと、上記受動部品、及び上記半導体チップの非活性面のそれぞれの少なくとも一部を覆い、上記第1貫通孔及び上記第2貫通孔のそれぞれの少なくとも一部を満たす封止材と、上記受動部品、及び上記半導体チップの活性面上に配置され、上記受動部品及び上記半導体チップの接続パッドと電気的に連結された一層以上の配線層を含む連結構造体と、を含み、上記第2貫通孔の底面が上記第1貫通孔の底面と段差を有する。
本発明のいくつかの効果のうちの一効果は、半導体チップ及び複数の受動部品の実装面積を最小限に抑えることができ、半導体チップと受動部品との間の電気経路を最小化することができることである。その一方で、アンデュレーションやクラックのような工程不良を最小限に抑えることができる。さらに、レーザービアホール加工などを行って受動部品の電極を接続ビアと容易に連結させることができる新たな構造の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す斜視図である。 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す断面図である。 ファン−イン半導体パッケージのパッケージング前後を概略的に示す断面図である。 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す断面図である。 ファン−イン半導体パッケージがプリント回路基板上に実装されて、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す断面図である。 ファン−イン半導体パッケージがプリント回路基板内に内蔵されて、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す断面図である。 ファン−アウト半導体パッケージの概略的な形態を示す断面図である。 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す断面図である。 半導体パッケージの一例を概略的に示す断面図である。 図9の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平面図である。 図9の半導体パッケージをII−II'線に沿って切って見た場合の概略的な平面図である。 図9の半導体パッケージに用いられるパネルの一例を概略的に示す断面図である。 図9の半導体パッケージの製造一例を概略的に示す工程図である。 図9の半導体パッケージの製造一例を概略的に示す工程図である。 図9の半導体パッケージの製造一例を概略的に示す工程図である。 図9の半導体パッケージの製造一例を概略的に示す工程図である。 図9の半導体パッケージの製造一例を概略的に示す工程図である。 半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。 半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。 半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。 半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。 半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。 半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。 本発明による半導体パッケージを電子機器に適用する場合の一効果を概略的に示す平面図である。
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。しかしながら、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(又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/又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(例えば、DRAM)、不揮発性メモリ(例えば、ROM)、フラッシュメモリなどのメモリチップと、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と、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言うまでもない。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言うまでもない。
ネットワーク関連部品1030としては、Wi−Fi(登録商標)(IEEE 802.11ファミリなど)、WiMAX(登録商標)(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又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言うまでもない。
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/又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言うまでもない。
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/又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言うまでもない。
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言うまでもない。
図2は電子機器の一例を概略的に示す斜視図である。
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の内部にはプリント回路基板1110が収容されており、プリント回路基板1110には種々の部品1120が物理的及び/又は電気的に連結されている。また、カメラ1130のように、プリント回路基板1110に物理的及び/又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、一例として、半導体パッケージ1121であってもよいが、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言うまでもない。
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果たすことはできず、外部からの物理的又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も著しく大きい。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3a及び図3b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す断面図である。
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す断面図である。
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)、ガリウム砒素(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又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プリント回路基板(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構造体2240を形成する。連結構造体2240は、半導体チップ2220上に感光性絶縁樹脂(PID)などの絶縁材料で絶縁層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、配線パターン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、連結構造体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、連結構造体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プリント回路基板上に実装されて、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す断面図である。
図6はファン−イン半導体パッケージがプリント回路基板内に内蔵されて、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す断面図である。
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端子がプリント回路基板2301によりさらに再配線されて、最終的には、プリント回路基板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などで覆われることができる。又は、ファン−イン半導体パッケージ2200は、別のプリント回路基板2302内に内蔵(Embedded)されてもよい。その場合、プリント回路基板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、プリント回路基板2302によりさらに再配線されるため、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、別のプリント回路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、又はプリント回路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が連結構造体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、連結構造体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や接続パッド2122などを含む集積回路(IC)であることができる。連結構造体2140は、絶縁層2141と、絶縁層2141上に形成された配線層2142と、接続パッド2122と配線層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構造体により、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構造体により、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、上記のような別のプリント回路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2120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す断面図である。
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に実装されることができる。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構造体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、別のプリント回路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に実装されることができる。
このように、ファン−アウト半導体パッケージは、別のプリント回路基板がなくても電子機器のメインボードに実装されることができるため、プリント回路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、プリント回路基板(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プリント回路基板などのプリント回路基板(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、半導体チップ及び受動部品の実装面積を最小限に抑えることができ、半導体チップと受動部品との間の電気経路を最小化することができる一方で、アンデュレーションやクラックのような工程不良を最小限に抑えることができるとともに、レーザービアホール加工などを行って受動部品の電極を接続ビアと容易に連結させることができる、新たな構造の半導体パッケージを図面を参照して説明する。
図9は半導体パッケージの一例を概略的に示す断面図である。
図10aは図9の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平面図であり、図10bは図9の半導体パッケージの概略的なII−II'線に沿って切って見た場合の概略的な平面図である。
図面を参照すると、一例による半導体パッケージ100Aは、第1絶縁層141a、第1絶縁層141aよりも下側に配置された第2絶縁層141b、第1及び第2絶縁層141a、141bの下面にそれぞれ配置された第1及び第2配線層142a、142b、及び第1及び第2絶縁層141a、141bをそれぞれ貫通する第1及び第2接続ビア143a、143bを含む連結構造体140と、第1絶縁層141a上に配置されたコア部材110、コア部材110を貫通する第1貫通孔110HA1、110HA2、及び第1貫通孔110HA1、110HA2内の第1絶縁層141a上に配置され、第1接続ビア143aを介して第1配線層142aと連結された一つ以上の受動部品125A1、125A2、及び受動部品125A1、125A2をそれぞれカプセル化し、第1貫通孔110HA1、110HA2のそれぞれの少なくとも一部を満たす第1封止材131を含むコア構造体105と、コア構造体105及び第1絶縁層141aを貫通する第2貫通孔110HBと、第2貫通孔110HB内の第2絶縁層141b上に配置され、第2接続ビア143bを介して第2配線層142bと連結された半導体チップ120と、半導体チップ120をカプセル化し、第2貫通孔110HBの少なくとも一部を満たす第2封止材132と、を含む。
第2貫通孔110HBの深さdbは、第1貫通孔110HA1、110HA2の深さda1、da2よりも深く、第2貫通孔110HBの底面には、第1貫通孔110HA1、110HA2の底面よりも下側に配置される。すなわち、かかる底面は段差sを有する。第2貫通孔110HBの底面は、第2絶縁層141bの上面であることができ、第1貫通孔110HA1、110HA2の底面は、第1絶縁層141aの上面であることができる。すなわち、半導体チップ120は、第2接続ビア143bと連結された接続パッド122が配置された活性面、及び活性面の反対側である非活性面を有することができる。この際、半導体チップ120の活性面は、受動部品125A1、125A2の下面よりも下側に位置する。例えば、半導体チップ120の活性面は、第1配線層142aの下面と実質的に同一の平面(Co−planar)に存在することができる。
最近、モバイル用ディスプレイの大型化に伴い、電池容量を増加させる必要性が台頭している。電池容量の増加に応じて、電池が占める面積も大きくなり、そのため、プリント回路基板(PCB)のサイズを縮小することが求められている。これに伴う部品の実装面積の減少により、モジュール化への関心が持続的に高まっているのが実情である。一方、複数の部品を実装する従来の技術としては、COB(Chip on Board)技術を挙げることができる。COBは、プリント回路基板上に個別の受動素子及び半導体パッケージを表面実装技術(SMT)を用いて実装する方式である。この方式には、価格的なメリットがあるが、部品間の最小間隔を維持する必要があるため広い実装面積が求められ、部品間の電磁波干渉(EMI)が大きく、半導体チップと受動部品との間の距離が遠いことが原因で電気ノイズが増加するという問題がある。
これに対し、一例による半導体パッケージ100Aは、複数の受動部品125A1、125A2が半導体チップ120とともに一つのパッケージ内に配置されてモジュール化されている。これにより、部品間の間隔を最小限に抑えることができることから、メインボードのようなプリント回路基板における実装面積を最小化することができる。また、半導体チップ120と受動部品125A1、125A2との間の電気経路を最小化することができることから、ノイズの問題を改善させることができる。また、一回の封止ではなく、二段階以上の封止過程131、132を経るため、受動部品125A1、125A2の実装不良による半導体チップ120の歩留まり問題や、受動部品125A1、125A2の実装時に発生する異物の影響などを最小限に抑えることができる。
一方、通常、半導体チップの接続パッドはアルミニウム(Al)からなることから、レーザービア(Laser−via)加工時にダメージを受けて、容易に破損する可能性がある。したがって、レーザービアではなく、フォトビア(Photo−via)加工で接続パッドをオープンさせることが一般的である。このため、再配線層(RDL)を形成するために提供される絶縁層としては、感光性絶縁材料(PID)を用いる。但し、受動部品の下面に再配線層(RDL)を形成するために同様に感光性絶縁材料(PID)を積層する場合には、受動部品の電極突出によりアンデュレーション(Undulation)が発生することがあり、その結果、感光性絶縁材料(PID)の平坦性が低下するおそれがある。したがって、平坦性を高めるために、厚さが厚い感光性絶縁材料(PID)を用いなければならなくなる不便があり、この場合、感光性絶縁材料(PID)の厚さが原因でクラックが容易に且つ多く発生するという問題がある。
また、封止材を用いて受動部品を封止する場合には、受動部品の電極に封止材形成材料がブリードするという問題が発生する可能性がある。この際、再配線層(RDL)を形成するために感光性絶縁材料(PID)を用いる場合には、上述のように、フォトビア加工が用いられるが、この場合、フォトビア加工ではブリーディングされた封止材形成材料をオープンさせることが難しい。したがって、ブリーディングした封止材形成材料によって電極オープンの不良が発生する可能性があり、その結果、電気的特性の低下を引き起こすことがある。
これに対し、一例による半導体パッケージ100Aは、先ず受動部品125A1、125A2が配置される第1貫通孔110HA1、110HA2を形成し、受動部品125A1、125A2を配置した後、1次的に受動部品125A1、125A2を再配線するために、第1絶縁層141a及び第1配線層142aを形成する。その後、第1絶縁層141aを貫通する第2貫通孔110HBを形成し、半導体チップ120を配置し、2次的に半導体チップ120を再配線するための第2絶縁層141b及び第2配線層142bを形成する。すなわち、半導体チップ120が配置される第2貫通孔110HBには、コア部材110だけでなく、連結構造体140の第1絶縁層141aも貫通される。これにより、半導体チップ120の活性面は、受動部品125A1、125A2のそれぞれの下面よりも下側に位置するようになる。この場合、半導体チップ120とは関係なく、第1絶縁層141aの材料を選択することができ、例えば、感光性絶縁材料(PID)ではない無機フィラー141afを含む非感光性絶縁材料、例えば、ABF(Ajinomoto Build−up Film)などを用いることができる。かかるフィルムタイプの非感光性絶縁材料は、平坦性に優れているため、上述したアンデュレーションの問題とクラック発生の問題をより効果的に解決することができる。
また、このような非感光性絶縁材料は、レーザービアで開口を形成するため、受動部品125A1、125A2の電極に第1封止材131の物質がブリードしても、レーザービアを介して効果的に電極をオープンさせることができる。したがって、電極オープン不良による問題も解決することができる。
さらに、一例による半導体パッケージ100Aは、第2絶縁層141bとして、通常の場合と同様に、感光性絶縁材料(PID)を用いることができる。この場合、フォトビアを介してファインピッチの導入も可能となるため、半導体チップ120の数十〜数百万の接続パッド122を通常の場合と同様に、非常に効果的に再配線することができる。すなわち、一例による半導体パッケージ100Aの構造は、受動部品125A1、125A2を再配線するための第1配線層142a、第1接続ビア143aが形成される第1絶縁層141a、半導体チップ120の接続パッド122を再配線するための第2配線層142b、及び第2接続ビア143bが形成される第2絶縁層141bの材料を選択的に制御することが可能となるため、優れたシナジー効果を有することができる。
一方、一例による半導体パッケージ100Aは、連結構造体140の下側に配置され、第2配線層142bの少なくとも一部を露出させる開口部150vを有するパッシベーション層150、パッシベーション層150の開口部上に配置され、露出している第2配線層142bと連結されたアンダーバンプ金属層160、及びパッシベーション層150の下側に配置され、アンダーバンプ金属層160を介して露出している第2配線層142bと連結された電気連結構造体170をさらに含むことができ、これにより、メインボードなどと連結されることができる。
また、一例による半導体パッケージ100Aは、コア部材110が、コア絶縁層111の第1及び第2貫通孔110HA1、110HA2、110HBが形成された壁面と上下面に形成された金属層115a、115b、115c、115dをさらに含むことができる。これにより、半導体チップ120及び受動部品125A1、125A2の外部に流入されるか、又は内部から放出されるEMI(Electro−Magnetic Interference)を効果的に遮蔽するとともに、放熱効果も図ることができる。さらに、第1封止材131及び/又は第2封止材132上に配置されたバックサイド金属層135と第1封止材131及び/又は第2封止材132を貫通するバックサイド金属ビア133を介して半導体チップ120と受動部品125A1、125A2のEMIシールド効果及び放熱効果をさらに向上させることができる。第1封止材131及び/又は第2封止材132上にバックサイド金属層135を覆うカバー層180をさらに配置することで、バックサイド金属層135を保護することもできる。
以下、一例による半導体パッケージ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。
コア部材110は、具体的な材料に応じて、半導体パッケージ100Aの剛性をより向上させることができ、第1及び第2封止材131、132の厚さ均一性の確保などの役割を果たすことができる。コア部材110には、複数の第1貫通孔110HA1、110HA2が形成されることができる。複数の第1貫通孔110HA1、110HA2はそれぞれ物理的に離隔していることができる。複数の第1貫通孔110HA1、110HA2内には、受動部品125A1、125A2がそれぞれ配置されることができる。受動部品125A1、125A2はそれぞれ、第1貫通孔110HA1、110HA2の壁面と所定の距離離隔し、第1貫通孔110HA1、110HA2の壁面によって囲まれることができるが、必要に応じて変形することも可能である。
コア部材110はコア絶縁層111を含む。コア絶縁層111の材料は特に限定されない。例えば、絶縁材料を用いることができる。この際、絶縁材料としは、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらの樹脂がシリカなどの無機フィラーとともにガラス繊維(Glass Fiber、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)などが用いられることができる。
コア部材110は、コア絶縁層111の第1及び第2貫通孔110HA1、110HA2、110HBが形成された壁面にそれぞれ配置され、受動部品125A1、125A2及び半導体チップ120をそれぞれ囲む第1及び第2金属層115a、115bと、コア絶縁層111の下面及び上面にそれぞれ配置された第3及び第4金属層115c、115dと、を含むことができる。第1〜第4金属層115a、115b、115c、115dはそれぞれ、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)、又はこれらの合金などを含むことができるが、これに限定されるものではない。第1〜第4金属層115a、115b、115c、115dにより、半導体チップ120及び受動部品125A1、125A2の電磁波シールド及び放熱を図ることができる。金属層115a、115b、115c、115dは互いに連結されることができ、グランドとして用いられることもできる。この場合、連結構造体140の配線層142a、142bのうちグランドと電気的に連結されることができる。
受動部品125A1、125A2はそれぞれ独立してMLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor)やLICC(Low Inductance Chip Capacitor)のようなキャパシタ(Capacitor)、パワーインダクタ(Power Inductor)のようなインダクタ(Inductor)、及びビーズ(Bead)などであってもよい。受動部品125A1、125A2は互いに異なる厚さを有することができる。また、受動部品125A1、125A2は、半導体チップ120とも異なる厚さを有することができる。一例による半導体パッケージ100Aは、二段階以上にこれらをカプセル化するため、このような厚さの偏差に応じた不良の問題を最小限に抑えることができる。受動部品125A1、125A2の数は、特に限定されず、図面に図示したよりも多くてもよく、少なくてもよい。
第1封止材131は、受動部品125A1、125A2をそれぞれカプセル化する。また、第1貫通孔110HA1、110HA2のそれぞれの少なくとも一部を満たす。また、一例では、コア部材110もカプセル化する。第1封止材131は、絶縁材料を含み、絶縁材料としては、無機フィラー及び絶縁樹脂を含む材料、例えば、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらの無機フィラーのような補強材が含まれた樹脂、具体的には、ABF、FR−4、BT樹脂などを用いることができる。また、EMCのような成形材料を用いることができ、必要に応じては、感光性材料、すなわち、PIE(Photo Imageable Encapsulant)を用いることもできる。必要に応じては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のような絶縁樹脂が無機フィラー及び/又はガラス繊維(Glass Fiber、Glass Cloth、Glass Fabric)などの芯材に含浸された材料を用いることもできる。
半導体チップ120は第2貫通孔110HBに配置される。半導体チップ120は、第2貫通孔110HBの壁面と所定の距離離隔し、第2貫通孔110HBの壁面によって囲まれることができるが、必要に応じて、変形することもできる。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。この際、集積回路は、電力管理集積回路(PMIC:Power Management IC)であってもよいが、これに限定されるものではなく、揮発性メモリ(例えば、DRAM)、不揮発性メモリ(例えば、ROM)、フラッシュメモリなどのメモリチップと、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などのアプリケーションプロセッサチップと、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であることもできる。
半導体チップ120は、別のバンプや配線層が形成されていないベア(Bare)状態の集積回路であることができる。集積回路は、活性ウェハをベースに形成されることができる。この場合、半導体チップの本体121をなす母材としては、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム砒素(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り、形成材料としては、それぞれアルミニウム(Al)などの導電性物質を特に制限なく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が形成されることができ、パッシベーション膜123は、酸化膜又は窒化膜などであってもよく、又は酸化膜と窒化膜の二重層であってもよい。その他の必要な位置にそれぞれ、絶縁膜(不図示)などがさらに配置されてもよい。一方、半導体チップ120は、接続パッド122が配置された面が活性面となり、その反対側が非活性面となる。この際、半導体チップ120の活性面にパッシベーション膜123が形成された場合には、半導体チップ120の活性面は、パッシベーション膜123の最下面を基準に位置関係を判断する。
第2封止材132は半導体チップ120をカプセル化する。また、貫通孔110HAの少なくとも一部を満たす。また、一例では、第1封止材131もカプセル化する。第2封止材132も絶縁材料を含む。絶縁材料としては、無機フィラー及び絶縁樹脂を含む材料、例えば、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれら無機フィラーのような補強材が含まれた樹脂、具体的には、ABF、FR−4、BT、PID樹脂などが用いられることができる。また、EMCなどの公知の成形材料を用いることもできることは言うまでもない。必要に応じては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のような絶縁樹脂が無機フィラー及び/又はガラス繊維(Glass Fiber、Glass Cloth、Glass Fabric)などの芯材に含浸された材料を用いることもできる。
第1封止材131及び第2封止材132は、同一の材料を含んでもよく、異なる材料を含んでもよい。第1封止材131及び第2封止材132が同一の材料を含む場合であっても、これらの間の境界が確認されることができる。第1封止材131及び第2封止材132は、類似した物質を含む一方で、色は異なる場合がある。例えば、第1封止材131が第2封止材132よりも透明な色を有する場合がある。すなわち、境界が明確であり得る。必要に応じては、第1封止材131は絶縁材料で実現し、且つ第2封止材132は磁性材料で実現してもよい。この場合、第2封止材132は、EMI吸収効果を奏することができる。半導体チップ120の場合は、本体121により、電極が露出していないため、第2封止材132を磁性物質で実現する場合にも、特別な問題が発生しない。
第2封止材132上には、バックサイド金属層135が半導体チップ120と受動部品125A1、125A2をカバーするように配置されることができる。また、バックサイド金属層135は、第1及び第2封止材131、132を貫通するバックサイド金属ビア133を介してコア部材110の第4金属層115dと連結されることができる。バックサイド金属層135及びバックサイド金属ビア133により半導体チップ120と受動部品125A1、125A2を金属材料で取り囲むことで、EMIシールド効果及び放熱効果をさらに向上させることができる。バックサイド金属層135及びバックサイド金属ビア133も、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)、又はこれらの合金などの導電性物質を含むことができる。バックサイド金属層135及びバックサイド金属ビア133もグランドとして用いられることができる。この場合、金属層115a、115b、115c、115dを介して連結構造体140の配線層142a、142bのうちグランドと電気的に連結されることができる。バックサイド金属層135は、図10bに示すように、第2封止材132の上面の大部分を覆う板(plate)の形態であることができる。バックサイド金属ビア133は、図10bに示すように、所定の長さを有するトレンチ(trench)ビアの形態であることができる。この場合、実質的に電磁波の移動経路がすべて遮断されるため、電磁波遮蔽の効果がより優れることができる。但し、これに限定されるものではなく、電磁波遮蔽の効果を有する範囲内で、バックサイド金属層135が複数の板状を有することもでき、バックサイド金属ビア133の間に開口部が形成されて、ガスの移動経路が提供されることもできる。
連結構造体140は、半導体チップ120の接続パッド122を再配線する。また、半導体チップ120と受動部品125A1、125A2を電気的に連結する。連結構造体140を介して様々な機能を有する数十数百の半導体チップ120の接続パッド122がそれぞれ再配線されることができ、電気連結構造体170を介して、その機能に合わせて、外部に物理的及び/又は電気的に連結されることができる。連結構造体140は、コア部材110及び受動部品125A1、125A2の下側に配置された第1絶縁層141a、第1絶縁層141aの下面に配置された第1配線層142a、第1絶縁層141aを貫通し、受動部品125A1、125A2と第1配線層142aを電気的に連結する第1接続ビア143a、第1絶縁層141aの下面、及び半導体チップ120の活性面に配置され、第1配線層142aの少なくとも一部を覆う第2絶縁層141b、第2絶縁層141bの下面に配置された第2配線層142b、及び第2絶縁層141bを貫通し、第1及び第2配線層142a、142bと、半導体チップ120の接続パッド122、及び第2配線層142bとを電気的に連結する第2接続ビア143bを含む。連結構造体140は、図面に図示したものよりも多くの絶縁層、配線層、及び接続ビア層を含むことができる。
第1絶縁層141aの材料としては、絶縁材料が用いられることができる。この際、絶縁材料としては、シリカやアルミナなどのような無機フィラー141afを含む非感光性絶縁材料、例えば、ABFを用いることができる。この場合、アンデュレーションの問題とクラック発生による不良の問題をより効果的に解決することができる。また、第1封止材131を形成する物質のブリーディングによる受動部品125A1、125A2の電極オープン不良の問題も効果的に解決することができる。すなわち、第1絶縁層141aとして、無機フィラー141afを含む非感光性絶縁材料を用いると、単に感光性絶縁材料(PID)を用いる場合の問題をより効果的に解決することができる。
第2絶縁層141bとしては、感光性絶縁材料(PID)を用いることができる。この場合、フォトビアを介してファインピッチの導入も可能となるため、半導体チップ120の数十〜数百万の接続パッド122を、一般の場合と同様に、非常に効果的に再配線することができる。感光性絶縁材料(PID)は、無機フィラーを少量含んでもよく、又は含まなくてもよい。すなわち、受動部品125A1、125A2を再配線するための第1配線層142a、第1接続ビア143aが形成される第1絶縁層141a、半導体チップ120の接続パッド122を再配線するための第2配線層142b、及び第2接続ビア143bが形成される第2絶縁層141bの材料を選択的に制御することにより、より優れたシナジー効果を有することができる。
一方、必要に応じては、無機フィラー141afを含む非感光性絶縁材料で形成された第1絶縁層141aが複数の層であってもよく、感光性絶縁材料(PID)で形成された第2絶縁層141bが複数の層であってもよい。また、これらすべてが複数の層であってもよい。第2貫通孔110HBには、非感光性絶縁材料で形成された第1絶縁層141aが貫通され、第1絶縁層141aが複数の層の場合には、複数の層がすべて貫通されることができる。
第1絶縁層141aは、第2絶縁層141bよりも熱膨張係数(CTE:Coefficient of Thermal Expansion)が小さくてよい。これは、第1絶縁層141aの場合、無機フィラー141afを含むためである。第2絶縁層141bの場合にも、必要に応じて、少量の無機フィラー(不図示)を含むことができる。この場合、第1絶縁層141aに含まれる無機フィラー141afの重量パーセントが、第2絶縁層141bの無機フィラー(不図示)の重量パーセントよりも大きくてよい。同様に、第1絶縁層141aの熱膨張係数(CTE)が第2絶縁層141bの熱膨張係数(CTE)よりも小さくてよい。無機フィラー141afを相対的に多く有することから、熱膨張係数(CTE)が相対的に小さい第1絶縁層141aは、熱硬化収縮が小さいなど反り(Warpage)に有利となるため、上述のように、アンデュレーションやクラック発生の問題をより効果的に解決することができ、受動部品125A1、125A2の電極オープン不良の問題もより効果的に改善させることができる。
第1配線層142aは、受動部品125A1、125A2の電極を再配線して半導体チップ120の接続パッド122と電気的に連結させることができる。すなわち、再配線層(RDL)としての機能を担うことができる。第1配線層142aの形成材料としては、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)、又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。第1配線層142aは、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、ビアパッドなどを含むことができる。半導体チップ120が配置される第2貫通孔110HBには第1絶縁層141aも貫通されることから、第1配線層142aの下面は、半導体チップ120の活性面と実質的に同一のレベルに位置することができる。すなわち、第1配線層142aの下面は、半導体チップ120の活性面と同一の平面(Co−Planar)であってもよい。
第2配線層142bは、半導体チップ120の接続パッド122を再配線して電気連結構造体170と電気的に連結させることができる。すなわち、再配線層(RDL)としての機能を担うことができる。第2配線層142bの形成材料も、上述の銅(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)、又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。第2配線層142bも、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、電気連結構造体パッドなどを含むことができる。
第1接続ビア143aは、受動部品125A1、125A2と第1配線層142aを電気的に連結する。第1接続ビア143aは、受動部品125A1、125A2のそれぞれの電極と物理的に接することができる。すなわち、受動部品125A1、125A2は、半田バンプなどを用いる表面実装型ではない、埋め込み型(Embedded Type)であって、第1接続ビア143aと直接接することができる。第1接続ビア143aの形成材料としては、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)、又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。第1接続ビア143aは、導電性物質で完全に充填されたものであってもよく、又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、第1接続ビア143aの形状は、テーパー状であることができる。
第2接続ビア143bは、互いに異なる層に形成された第1及び第2配線層142a、142bを電気的に連結し、半導体チップ120の接続パッド122と第2配線層142bを電気的に連結する。第2接続ビア143bは、半導体チップ120の接続パッド122と物理的に接することができる。すなわち、半導体チップ120は、ベアダイの形で別のバンプなどがない状態で、連結構造体140の第2接続ビア143bと直接連結されることができる。第2接続ビア143bの形成材料としては、同様に、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)、又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。第2接続ビア143bも、導電性物質で完全に充填されたものであってもよく、又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、第2接続ビア143bの形状も、テーパー状が適用されることができる。
パッシベーション層150は、連結構造体140を外部からの物理的又は化学的損傷などから保護することができる。パッシベーション層150は、連結構造体140の再配線層142の少なくとも一部を露出させる開口部を有することができる。かかる開口部は、パッシベーション層150に数十〜数千個が形成されることができる。パッシベーション層150は、絶縁樹脂及び無機フィラー150fを含む一方で、ガラス繊維は含まなくてもよい。例えば、パッシベーション層150は、ABFであってもよいが、これに限定されるものではない。
アンダーバンプ金属層160は、電気連結構造体170の接続信頼性を向上させることで半導体パッケージ100Aのボードレベルの信頼性を改善させる。アンダーバンプ金属層160は、パッシベーション層150の開口部を介して露出する連結構造体140の再配線層142と連結される。アンダーバンプ金属層160は、パッシベーション層150の開口部に、公知の導電性物質、すなわち、金属を用いることで公知のメタル化(Metallization)の方法で形成することができるが、これに限定されるものではない。
電気連結構造体170は、半導体パッケージ100Aを外部と物理的及び/又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、半導体パッケージ100Aは、電気連結構造体170を介して電子機器のメインボードに実装されることができる。電気連結構造体170は、低融点金属、例えば、スズ(Sn)、又はスズ(Sn)を含む合金で構成されることができる。より具体的には、半田(solder)などで形成されることができるが、これは一例に過ぎず、材料が特にこれに限定されるものではない。電気連結構造体170は、ランド(land)、ボール(ball)、ピン(pin)などであってもよい。電気連結構造体170は、多重層又は単一層で形成されることができる。多重層で形成される場合には、銅ピラー(pillar)及び半田を含むことができ、単一層で形成される場合には、スズ−銀半田又は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。電気連結構造体170の数、間隔、配置形態などは特に限定されず、通常の技術者が設計事項に応じて十分に変形可能である。例えば、電気連結構造体170の数は、接続パッド122の数に応じて数十〜数千個であってもよく、それ以上又はそれ以下の数を有することもできる。
電気連結構造体170のうち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を超える領域のことである。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、パッケージの厚さを薄く製造することができ、価格競争力に優れる。
一方、第1封止材131及び/又は第2封止材132上にバックサイド金属層135を覆うカバー層180をさらに配置することで、バックサイド金属層135を保護することができる。カバー層180は、絶縁樹脂及び無機フィラー150fを含む一方で、ガラス繊維は含まなくてもよい。例えば、カバー層180は、ABFであってもよいが、これに限定されるものではない。上/下に積層されたパッシベーション層150、180は、互いに同一の物質を含むことにより、対称の効果で熱膨張係数(CTE)を制御する役割を果たすこともできる。
図11は図9の半導体パッケージに用いられるパネルの一例を概略的に示す断面図である。
図面を参照すると、一例による半導体パッケージ100Aは、大型サイズのパネル500を用いて製造することができる。パネル500のサイズは、通常、ウェハのサイズの2倍〜4倍以上であってもよいため、一度の工程を通じて、より多くの数の半導体パッケージ100Aを製造することができる。すなわち、生産性を非常に高めることができる。特に、それぞれの半導体パッケージ100Aのサイズが大きいほど、ウェハを用いる場合に比べて相対的な生産性が高まることができる。パネル500のそれぞれのユニット部分は、後述の製造方法により初めて設けられるコア部材110であることができる。かかるパネル500を用いて、一回の工程で複数の半導体パッケージ100Aを同時に製造した後、公知の切断工程、例えば、ダイシング工程などを用いて、これらを切断することで、それぞれの半導体パッケージ100Aを得ることができる。
図12a〜図12eは図9の半導体パッケージの製造一例を概略的に示す工程図である。
図12aを参照すると、先ず、コア部材110を用意する。コア部材110は、上述のパネル500として銅箔積層板(CCL)を設けた後、銅箔積層板の銅箔をSAPやMSAPなどのような公知のメッキ工程で金属層115a、115b、115c、115dを形成したものであることができる。すなわち、金属層115a、115b、115c、115dはそれぞれ、シード層、及びシード層上に形成され、厚さがより厚い導体層で構成されることができる。また、コア部材110は、コア絶縁層111の材料に応じて、レーザードリル及び/又は機械的ドリルやサンドブラストなどを用いて、第1貫通孔110HA1、110HA2と予備の第2貫通孔110HB'を形成したものであることができる。次に、コア部材110の下側に第1粘着フィルム210を取り付け、第1貫通孔110HA1、110HA2内にそれぞれの受動部品125A1、125A2を配置する。第1粘着フィルム210は、公知のテー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。
図12bを参照すると、次に、第1封止材131を用いて、コア部材110及び受動部品125A1、125A2をカプセル化する。第1封止材131は、未硬化状態のフィルムをラミネートした後、硬化する方法で形成することもでき、液状の物質を塗布した後、硬化する方法で形成することもできる。次に、第1粘着フィルム211を除去する。第1粘着フィルム211を切り離す方法としては、機械的な方法を用いることができる。その後、第1粘着フィルム211を除去した部分にABFラミネートする方法などを用いて第1絶縁層141aを形成し、レーザービアでビア孔を形成した後、SAPやMSAPなどのような公知のメッキ工程で第1配線層142a及び第1接続ビア143aを形成する。すなわち、第1配線層142a及び第1接続ビア143aはそれぞれシード層よりも厚さが厚い導体層で構成されることができる。次に、レーザードリル及び/又は機械ドリル、サンドブラストなどを用いて第1封止材131及び第1絶縁層141aを貫通する第2貫通孔110HBを形成する。この際、第2金属層115bの側面と第1封止材131の第2貫通孔110HBが形成された壁面は実質的に同一の平面(Co−planar)に存在することができる。
図12cを参照すると、次に、第1絶縁層141aの下側に第2粘着フィルム220を再び取り付け、第2貫通孔110HBを介して露出する第2粘着フィルム上に半導体チップ120をフェイス−ダウンの形で取り付ける。次に、第2封止材132を用いて、第1封止材131及び半導体チップ120をカプセル化する。第2封止材132も、未硬化状態のフィルムをラミネートした後、硬化する方法で形成することもでき、液状の物質を塗布した後、硬化する方法で形成することもできる。その後、第2封止材132上にキャリアフィルム230を付着する。場合によっては、キャリアフィルム230上に第2封止材132を形成した後、これをラミネートする方法で行うこともできる。次に、工程の進行のために上/下に製造された未完成のモジュールを倒立し、第2粘着フィルム220を機械的な方法などで分離して除去する。
図12dを参照すると、次に、第1絶縁層141a及び半導体チップ120の活性面上に感光性絶縁材料(PID)のラミネート方法などで第2絶縁層141bを形成し、フォトビアでビアホールを形成した後、同様に公知のメッキ工程で、第2配線層142b及び第2接続ビア143bを形成して連結構造体140を形成する。第2配線層142b及び第2接続ビア143bも、シード層及び導体層で構成されることができる。次に、公知のラミネート方法や塗布方法で連結構造体140上にパッシベーション層150を形成する。次に、キャリアフィルム230を分離して除去する。
図12eを参照すると、次に、第1封止材131及び第2封止材132を貫通するビアホール133vをレーザードリルなどを用いて形成する。また、パッシベーション層150にレーザードリルなどを用いて連結構造体140の第2配線層142bの少なくとも一部を露出させる開口部150vを形成する。次に、公知のメッキ工程でバックサイド金属ビア133及びバックサイド金属層135を形成する。これらも同様にシード層及び導体層で構成されることができる。また、メッキ工程でアンダーバンプ金属層160を形成する。アンダーバンプ金属層160も同様にシード層及び導体層で構成されることができる。次に、第2封止材132上にカバー層180を形成し、アンダーバンプ金属層160上に電気連結構造体170を形成すると、上述した一例による半導体パッケージ100Aが製造される。
図11のパネル500などを用いる場合、一連の過程を通して、一回の工程で複数の半導体パッケージ100Aが製造されることができる。その後、ダイシング工程などを行ってそれぞれの半導体パッケージ100Aを得ることができる。
図13は半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。
図面を参照すると、他の一例による半導体パッケージ100Bは、第2金属層115bの側面及び第1封止材131の第2貫通孔110HBが形成された壁面に半導体チップ120を囲む第5金属層115eがさらに配置される。その結果、第2貫通孔110HBの内壁には、複数の金属層115b、115eが配置される。第5金属層115eは、半導体チップ120のEMIシールド効果及び放熱効果のために導入されたものであってもよい。第5金属層115eも、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)、又はこれらの合金などの導電性物質を含むことができる。第5金属層115eも公知のメッキ工程で形成されることができ、シード層及び導体層で構成されることができる。第5金属層115eもグランドとして用いられることができる。この場合、第5金属層115eは、連結構造体140の配線層142a、142bのうちグランドと電気的に連結されることができる。その他の構成及び製造方法についての説明は上述の内容と実質的に同一であるため省略する。
図14は半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。
図面を参照すると、他の一例による半導体パッケージ100Cは、第2金属層115bの側面及び第1封止材131の第2貫通孔110HBが形成された壁面に半導体チップ120を囲む第5金属層115eがさらに配置される。また、第1封止材131上には、受動部品125A1、125A2をカバーするように、第1バックサイド金属層135aが配置される。第1バックサイド金属層135aは、第1封止材131を貫通する第1バックサイド金属ビア133aを介して第4金属層115dと連結される。第2封止材132上には、少なくとも半導体チップ120をカバーするように、第2バックサイド金属層135bが配置され、第2バックサイド金属層135bは、第2封止材132を貫通する第2バックサイド金属ビア133bを介して第1バックサイド金属層135aと連結される。第1及び第2バックサイド金属層135a、135b、及び第1及び第2バックサイド金属ビア133a、133bを介して、同様に半導体チップ120及び/又は受動部品125A1、125A2のEMIシールド及び放熱を図ることができる。これらも、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)、又はこれらの合金などの導電性物質を含むことができる。また、これらも、公知のメッキ工程で形成されることができ、それぞれシード層及び導体層で構成されることができる。これらも、グランドとして用いられることができ、第1〜第5金属層115a、115b、115c、115d、115eなどを介して連結構造体140の配線層142a、142bのうちグランドと電気的に連結されることができる。その他の構成及び製造方法についての説明は上述の内容と実質的に同一であるため省略する。
図15は半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。
図面を参照すると、他の一例による半導体パッケージ100Dは、パッシベーション層150の下面上に表面実装部品155がさらに配置される。表面実装部品155も、キャパシタ、インダクタ、ビーズなどであってもよい。例えば、表面実装部品155は、LSC(Land Side Capacitor)であることができる。但し、これに限定されるものではなく、必要に応じて、能動部品、例えば、集積回路(IC)の形態のダイであることもできる。表面実装部品155は、連結構造体140の配線層142a、142b及び接続ビア143a、143bを介して半導体チップ120の接続パッド122及び/又は受動部品125A1、125A2と電気的に連結されることができる。その他の構成及び製造方法についての説明は上述の内容と実質的に同一であるため省略する。
図16は半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。
図面を参照すると、他の一例による半導体パッケージ100Eは、コア部材110が、コア絶縁層111の下面及び上面上にそれぞれ配置された第1及び第2配線層112a、112と、コア絶縁層111を貫通し、且つ第1及び第2配線層112a、112bを電気的に連結する配線ビア113と、をさらに含む。第1及び第2配線層112a、112bは、連結構造体140の配線層142a、142bと接続ビア143a、143bを介して半導体チップ120の接続パッド122及び/又は受動部品125A1、125A2と電気的に連結されることができる。かかるコア部材110を介して半導体パッケージ100Eが上下の電気経路を有するようになり、パッケージオンパッケージ構造に導入されることができる。
配線層112a、112bは、半導体チップ120の接続パッド122を再配線する役割を果たすことができる。配線層112a、112bの形成材料としては、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)、又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。配線層112a、112b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、ワイヤーパッド、電気連結構造体パッドなどを含むことができる。配線層112a、112bも、公知のメッキ工程で形成されることができ、それぞれシード層及び導体層で構成されることができる。配線層112a、112bの厚さは、配線層142a、142bの厚さよりも厚くてもよい。
コア絶縁層111の材料は、特に限定されるものではない。例えば、絶縁材料が用いられることができる。この際、絶縁材料としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらの樹脂が無機フィラーと混合されるか、又はシリカなどのような無機フィラーとともにガラス繊維(Glass Fiber、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)などが用いられることができる。
配線ビア113は、互いに異なる層に形成された配線層112aと配線層112bを電気的に連結させ、その結果、コア部材110内に電気経路を形成させる。配線ビア113も、形成材料としては、導電性物質を用いることができる。配線ビア113は、導電性物質で完全に充填されたものであってもよく、又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、砂時計形状を有することができる。配線ビア113も、公知のメッキ工程で形成されることができ、それぞれシード層及び導体層で構成されることができる。
また、他の一例による半導体パッケージ100Eは、第2封止材132上に、バックサイド金属層135の他にもバックサイド配線層135sがさらに配置され、バックサイド配線層135sは、第1及び第2封止材131、132を貫通するバックサイド配線ビア133sを介してコア部材110の第2配線層112bと連結される。また、カバー層180には、バックサイド金属層135、及びバックサイド配線層135sのそれぞれの少なくとも一部を露出させる開口部180v1、180v2が形成され、開口部180v1、180v2上にはそれぞれ電気連結構造体190A、190Bが配置されて、これらを介して露出しているバックサイド金属層135及びバックサイド配線層135sとそれぞれ連結される。
バックサイド金属層135及びバックサイド金属ビア133は、上述のように、EMIシールド及び放熱を目的に形成される。この際、電気連結構造体190Aを介してメインボードのようなプリント回路基板に連結されると、EMIシールド及び放熱の効果をさらに向上させることができる。バックサイド金属層135及びバックサイド金属ビア133は、上述のように、グランドとして用いられることができ、コア部材110の金属層115a、115b、115c、115dを介して連結構造体140の配線層142a、142bのグランドと電気的に連結されることができる。
バックサイド配線層135s及びバックサイド配線ビア133sは、コア部材110の配線層112a、112b及び配線ビア113、さらに、連結構造体140の配線層142a、142b及びビア143a、143bを介して、半導体チップ120及び/又は受動部品125A1、125A2と電気的に連結されることができる。すなわち、バックサイド配線層135s及びバックサイド配線ビア133sは主に信号連結を目的とする。バックサイド配線層135sは、電気連結構造体190Bを介してメインボードのようなプリント回路基板に連結されて、半導体パッケージ100Eとプリント回路基板との間の電気経路を提供することができる。この場合、半導体パッケージ100Eは、バックサイド側がプリント回路基板に実装され、フロント側は電気連結構造体170を介してアンテナ基板などとパッケージオンパッケージの形で連結されることができる。すなわち、他の一例による半導体パッケージ100Bは、様々な種類のモジュール構造にパッケージオンパッケージの形で容易に適用されることができる。バックサイド配線層135s及びバックサイド配線ビア133sも、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)、又はこれらの合金などの導電性物質を含むことができる。
バックサイド金属層135は、上述のように、第2封止材132の上面の大部分を覆い、且つバックサイド配線層135sが形成される空間は覆わなくてもよい。この際、バックサイド金属層135とバックサイド配線層135sは物理的に所定の距離離隔していることができる。すなわち、バックサイド配線層135sは、バックサイド金属層135を基準に、島状(island)に配置されることができる。
電気連結構造体190A、190Bはそれぞれ、低融点金属、例えば、スズ(Sn)、又はスズ(Sn)を含む合金で構成されることができる。より具体的には、半田(solder)などで形成されることができるが、これは一例に過ぎず、材料が特にこれに限定されるものではない。電気連結構造体190A、190Bはそれぞれ、ランド(land)、ボール(ball)、ピン(pin)などであってもよい。電気連結構造体190A、190Bはそれぞれ、多重層又は単一層で形成されることができる。多重層で形成される場合には、銅ピラー(pillar)及び半田を含むことができ、単一層で形成される場合には、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。電気連結構造体190Aは、バックサイド金属層135と連結され、電気連結構造体190Bは、バックサイド配線層135sと連結される。
図17は半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。
図面を参照すると、他の一例による半導体パッケージ100Fは、上述した他の一例による半導体パッケージ100Eにおいて、コア部材110が連結構造体140と接する第1コア絶縁層111a、連結構造体140と接し、第1コア絶縁層111aに埋め込まれた第1配線層112a、第1コア絶縁層111aの第1配線層112aが埋め込まれた側の反対側に配置された第2配線層112b、第1コア絶縁層111a上に配置され、第2配線層112bの少なくとも一部を覆う第2コア絶縁層111b、及び第2コア絶縁層111b上に配置された第3配線層112cを含む。第1〜第3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及び第2配線層112a、112bと第2及び第3配線層112b、112cはそれぞれ、第1及び第2コア絶縁層111a、111bを貫通する第1及び第2配線ビア113a、113bを介して電気的に連結される。
第1配線層112aは、第1コア絶縁層111aの内部にリセスすることができる。このように、第1配線層112aが第1コア絶縁層111aの内部にリセスすることで、第1コア絶縁層111aの下面と第1配線層112aの下面が段差を有する場合には、第1封止材131の形成物質がブリードして、第1配線層112aを汚染させることを防止することもできる。コア部材110の配線層112a、112b、112cの厚さは、連結構造体140の配線層142a、142bの厚さよりも厚くてよい。
コア絶縁層111a、111bの材料は特に限定されない。例えば、絶縁材料が用いられることができる。この際、絶縁材料としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらの樹脂が無機フィラーと混合された樹脂、例えば、ABF(Ajinomoto Build−up Film)などが用いられることができる。必要に応じては、感光性絶縁(Photo Imageable Dielectric:PID)樹脂を用いることもできる。
第1配線ビア113aのためのホールを形成する際に、第1配線層112aの一部パッドがストッパー(stopper)の役割を果たすことができるため、第1配線ビア113aは、上面の幅が下面の幅よりも大きいテーパー状であることが工程上有利であることができる。この場合、第1配線ビア113aは、第2配線層112bのパッドパターンと一体化することができる。また、第2配線ビア113bのためのホールを形成する際に、第2配線層112bの一部パッドがストッパーの役割を果たすことができるため、第2配線ビア113bは、上面の幅が下面の幅より大きいテーパー状であることが工程上有利であることができる。この場合、第2配線ビア113bは、第3配線層112cのパッドパターンと一体化することができる。
一方、上述した様々な一例の半導体パッケージ100A、100B、100C、100Dにも、説明した半導体パッケージ100Eのコア部材110が適用されることができることは言うまでもない。その他の構成及び製造方法についての説明は上述の内容と実質的に同一であるため省略する。
図18は半導体パッケージの他の一例を概略的に示す断面図である。
図面を参照すると、他の一例による半導体パッケージ100Gは、上述した他の一例による半導体パッケージ100Eにおいて、コア部材110が、第1コア絶縁層111a、第1コア絶縁層111aの下面及び上面にそれぞれ配置された第1配線層112a及び第2配線層112b、第1コア絶縁層111aの下面に配置され、第1配線層112aの少なくとも一部を覆う第2コア絶縁層111b、第2コア絶縁層111bの下面に配置された第3配線層111c、第1コア絶縁層111aの上面に配置され、第2配線層112bの少なくとも一部を覆う第3コア絶縁層111c、及び第3コア絶縁層111cの上面に配置された第4配線層112dを含む。第1〜第4配線層112a、112b、112c、112dは接続パッド122と電気的に連結される。コア部材110が、より多くの数の配線層112a、112b、112c、112dを含むため、連結構造体140をさらに簡素化することができる。したがって、連結構造体140の形成過程で発生する不良による歩留まりの低下を改善させることができる。一方、第1〜第4配線層112a、112b、112c、112dは、第1〜第3コア絶縁層111a、111b、111cをそれぞれ貫通する第1〜第3配線ビア113a、113b、113cを介して電気的に連結されることができる。
第1コア絶縁層111aは、第2コア絶縁層111b及び第3コア絶縁層111cよりも厚さが厚くてよい。第1コア絶縁層111aは、基本的に剛性を維持するために比較的厚くてもよく、第2コア絶縁層111b及び第3コア絶縁層111cは、より多くの配線層112c、112dを形成するために導入されたものであってもよい。第1コア絶縁層111aは、第2コア絶縁層111b及び第3コア絶縁層111cと異なる絶縁材料を含むことができる。例えば、第1コア絶縁層111aは、芯材、フィラー、及び絶縁樹脂を含む、例えば、プリプレグであってもよく、第2コア絶縁層111c及び第3コア絶縁層111cは、フィラー及び絶縁樹脂を含むABF又はPIDであってもよいが、これに限定されるものではない。同様の観点から、第1コア絶縁層111aを貫通する第1配線ビア113aは、第2及び第3コア絶縁層111b、111cを貫通する第2及び第3配線ビア113b、113cよりも直径が大きくてよい。同様に、コア部材110の配線層112a、112b、112c、112dの厚さは、連結構造体140の配線層142a、142bの厚さよりも厚くてよい。
一方、上述した様々な一例の半導体パッケージ100A、100B、100C、100Dにも、説明した半導体パッケージ100Fのコア部材110が適用されることができることは言うまでもない。その他の構成及び製造方法についての説明は上述の内容と実質的に同一であるため省略する。
図19は本発明による半導体パッケージを電子機器に適用する場合の一効果を概略的に示す平面図である。
図面を参照すると、最近の携帯電話1100A、1100Bのためのディスプレイの大型化に伴い、電池容量を増加させる必要性が台頭している。電池容量の増加に応じて電池が占める面積も大きくなり、そのため、プリント回路基板(PCB)のサイズを縮小することが求められている。これに伴う部品の実装面積の減少により、PMIC及びこれによる受動部品を含むモジュール1150が占めることができる面積が持続的に高まっているのが実情である。この際、本発明による半導体パッケージ100A、100B、100C、100D、100E、100F、100Gをモジュール1150に適用される場合、サイズを最小化することができるため、このように狭くなった面積にも効果的に活用することができる。
本発明において、「下部、下側、下面」などとは、添付の図面の断面を基準にファン−アウト半導体パッケージの実装面に向かう方向を意味し、「上側、上部、上面」などとはその反対方向を意味する。但し、これは説明の便宜上の方向を定義したもので、特許請求の範囲がこれらに限定されるものではないことは言うまでもなく、上/下の概念は変わり得る。
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、接着剤層などを介して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などの表現は、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/又は重要度などを限定しない。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。
本発明で用いられた「一例」又は「他の一例」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。しかしながら、上記提示された一例は、他の一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。
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 プリント回路基板
1120 部品
1130 カメラ
1121 半導体パッケージ
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 連結構造体
2241 絶縁層
2242 配線パターン
2243 ビア
2243h ビアホール
2250 パッシベーション層
2251 開口部
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
2302 プリント回路基板
2500 メインボード
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
2130 封止材
2140 連結構造体
2141 絶縁層
2142 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
100A 半導体パッケージ
105 コア構造体
110HA1、110HA2、110HB 貫通孔
110 コア部材
111、111a、111b、111c コア絶縁層
112a、112b、112c、112d 配線層
113、113a、113b、113c 配線ビア
115a、115b、115c、115d、115e 金属層
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
125A1、125A2 受動部品
131、132 封止材
133、133a、133b バックサイド金属ビア
135、135a、135b バックサイド金属層
133s バックサイド配線ビア
135s バックサイド配線層
140 連結構造体
141a、141b 絶縁層
142a、142b 配線層
143a、143b 接続ビア
150 パッシベーション層
155 表面実装部品
160 アンダーバンプ金属層
170 電気連結構造体
180 カバー層
500 パネル
120' ダミーチップ
110B' 予備貫通孔
210、220 粘着フィルム
1100A、1100B モバイル
1150 モジュール
1180 電池

Claims (24)

  1. 第1絶縁層、前記第1絶縁層よりも下側に配置された第2絶縁層、前記第1及び第2絶縁層の下面にそれぞれ配置された第1及び第2配線層、及び前記第1及び第2絶縁層をそれぞれ貫通する第1及び第2接続ビアを含む連結構造体と、
    前記第1絶縁層上に配置されたコア部材、前記コア部材を貫通する第1貫通孔、前記第1貫通孔内の前記第1絶縁層上に配置され、前記第1接続ビアを介して前記第1配線層と連結された一つ以上の受動部品、及び前記受動部品の少なくとも一部を覆い、前記第1貫通孔の少なくとも一部を満たす第1封止材を含むコア構造体と、
    前記コア構造体及び前記第1絶縁層を貫通する第2貫通孔と、
    前記第2貫通孔内の前記第2絶縁層上に配置され、前記第2接続ビアを介して前記第2配線層と連結された半導体チップと、
    前記半導体チップの少なくとも一部を覆い、前記第2貫通孔の少なくとも一部を満たす第2封止材と、を含む、半導体パッケージ。
  2. 前記第2貫通孔の深さが前記第1貫通孔の深さよりも深い、請求項1に記載の半導体パッケージ。
  3. 前記第2貫通孔の底面は前記第1貫通孔の底面よりも下側に配置される、請求項1または2に記載の半導体パッケージ。
  4. 前記第1貫通孔の底面は前記第1絶縁層の上面であり、
    前記第2貫通孔の底面は前記第2絶縁層の上面である、請求項3に記載の半導体パッケージ。
  5. 前記半導体チップは、前記第2接続ビアと連結された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である非活性面を有し、
    前記第1配線層の下面は前記半導体チップの活性面と実質的に同一の平面(Co−planar)に存在する、請求項1から4のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
  6. 前記第1及び第2絶縁層は互いに異なる材料を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
  7. 前記第1及び第2絶縁層はそれぞれ無機フィラー及び絶縁樹脂を含み、
    前記第1絶縁層に含まれる無機フィラーの重量パーセントが前記第2絶縁層に含まれる無機フィラーの重量パーセントよりも大きい、請求項6に記載の半導体パッケージ。
  8. 前記第1絶縁層は前記第2絶縁層よりも熱膨張係数(CTE)が小さい、請求項6または7に記載の半導体パッケージ。
  9. 前記第1絶縁層は非感光性絶縁材料を含み、
    前記第2絶縁層は感光性絶縁材料を含む、請求項6から8のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
  10. 前記連結構造体の下面上に配置され、前記第2配線層の少なくとも一部を露出させる開口部を有するパッシベーション層と、
    前記パッシベーション層の開口部上に配置され、前記露出している第2配線層と連結された第1電気連結構造体と、をさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
  11. 前記パッシベーション層の下面上に配置され、前記連結構造体を介して前記半導体チップと電気的に連結された複数の表面実装部品をさらに含む、請求項10に記載の半導体パッケージ。
  12. 前記第1封止材は前記コア部材の上部を覆い、
    前記第2封止材は前記第1封止材の上部を覆う、請求項1から11のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
  13. 前記コア部材は、コア絶縁層、前記コア絶縁層の前記第1貫通孔が形成された第1壁面に配置され、前記受動部品を囲む第1金属層、前記コア絶縁層の前記第2貫通孔が形成された第2壁面に配置され、前記半導体チップを囲む第2金属層、及び前記コア絶縁層の下面及び上面にそれぞれ配置された第3及び第4金属層を含み、
    前記第1及び第2金属層はそれぞれ前記第4金属層と連結される、請求項12に記載の半導体パッケージ。
  14. 前記第2封止材上に前記受動部品及び前記半導体チップの非活性面がカバーされるように配置されたバックサイド金属層と、
    前記第1及び第2封止材を貫通し、前記バックサイド金属層を前記第4金属層と連結するバックサイド金属ビアと、をさらに含む、請求項13に記載の半導体パッケージ。
  15. 前記バックサイド金属ビアは所定の長さを有するトレンチビアである、請求項14に記載の半導体パッケージ。
  16. 前記第2封止材上に配置され、前記バックサイド金属層を覆うカバー層をさらに含む、請求項14または15に記載の半導体パッケージ。
  17. 前記第2封止材上に配置され、前記バックサイド金属層の少なくとも一部を露出させる開口部を有するカバー層と、
    前記カバー層の開口部上に配置され、前記露出しているバックサイド金属層と連結された第2電気連結構造体と、をさらに含む、請求項14から16のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
  18. 前記第2金属層の側面と前記第1封止材の前記第2貫通孔が形成された壁面は実質的に同一の平面(Co−planar)に存在し、
    前記第2金属層の側面と前記第1封止材の前記第2貫通孔が形成された壁面に前記半導体チップを囲む第5金属層が配置される、請求項13から17のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
  19. 前記第1封止材上に前記受動部品がカバーされるように配置され、前記第5金属層と連結された第1バックサイド金属層と、
    前記第1封止材を貫通し、前記第1バックサイド金属層を前記第4金属層と連結する第1バックサイド金属ビアと、
    前記第2封止材上に少なくとも前記半導体チップがカバーされるように配置された第2バックサイド金属層と、
    前記第2封止材を貫通し、前記第2バックサイド金属層を前記第1バックサイド金属層と連結する第2バックサイド金属ビアと、をさらに含む、請求項18に記載の半導体パッケージ。
  20. 前記コア部材は、第1コア絶縁層、前記第1コア絶縁層の下面及び上面上にそれぞれ配置された第1及び第2配線層、及び前記第1コア絶縁層を貫通し、前記第1及び第2配線層を電気的に連結する第1配線ビアを含み、
    前記第1及び第2配線層は前記半導体チップの接続パッドと電気的に連結される、請求項1から19のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
  21. 前記コア部材は、前記第1コア絶縁層の下面及び上面上にそれぞれ配置され、前記第1及び第2配線層の少なくとも一部をそれぞれ覆う第2及び第3コア絶縁層、前記第2コア絶縁層の下面上に配置された第3配線層、前記第3コア絶縁層の上面上に配置された第4配線層、前記第2コア絶縁層を貫通し、前記第1及び第3配線層を電気的に連結する第2配線ビア、及び前記第3コア絶縁層を貫通し、前記第2及び第4配線層を電気的に連結する第3配線ビアをさらに含み、
    前記第3及び第4配線層は前記半導体チップの接続パッドと電気的に連結される、請求項20に記載の半導体パッケージ。
  22. 前記コア部材は、前記連結構造体と接する第1コア絶縁層、前記連結構造体と接し、前記第1コア絶縁層に埋め込まれた第1配線層、前記第1コア絶縁層の前記第1配線層が埋め込まれた側の反対側に配置された第2配線層、前記第1コア絶縁層を貫通し、前記第1及び第2配線層を電気的に連結する第1配線ビア、前記第1コア絶縁層上に配置され、前記第2配線層の少なくとも一部を覆う第2コア絶縁層、前記第2コア絶縁層上に配置された第3配線層、及び前記第2コア絶縁層を貫通し、前記第2及び第3配線層を電気的に連結する第2配線ビアを含み、
    前記第1〜第3配線層は前記半導体チップの接続パッドと電気的に連結される、請求項1に記載の半導体パッケージ。
  23. コア部材と、
    前記コア部材を貫通する第1貫通孔と、
    前記コア部材を貫通し、前記第1貫通孔と離隔して配置された第2貫通孔と、 前記第1貫通孔に配置された一つ以上の受動部品と、
    前記第2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である非活性面を有する半導体チップと、
    前記受動部品、及び前記半導体チップの非活性面のそれぞれの少なくとも一部を覆い、前記第1貫通孔及び前記第2貫通孔のそれぞれの少なくとも一部を満たす封止材と、
    前記受動部品、及び前記半導体チップの活性面上に配置され、前記受動部品及び前記半導体チップの接続パッドと電気的に連結された一層以上の配線層を含む連結構造体と、を含み、
    前記第2貫通孔の底面が前記第1貫通孔の底面と段差を有する、半導体パッケージ。
  24. 前記受動部品及び前記半導体チップの接続パッドは、前記連結構造体の配線層のうち互いに異なるレベルに配置された配線層とそれぞれ接続ビアを介して連結される、請求項23に記載の半導体パッケージ。
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