JP2024096520A - 半導体パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】製品信頼性が向上した半導体パッケージを提供する。【解決手段】本発明による半導体パッケージは、第1半導体基板140の上面に配置される第1信号配線構造体110と、下面に配置される第1パワー配線構造体120と、を含む第1半導体チップ100と、第1信号配線構造体上に配置される第2信号配線構造体210を含む第2半導体チップ200と、第2半導体チップ上に配置される第2パワー配線構造体310と、第1パワー配線構造体と第2パワー配線構造体を接続する第1パワー接続ピラー400と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、半導体パッケージに関し、特に、製品信頼性が向上した半導体パッケージに関する。
電子産業の飛躍的な発展及びユーザーの要求に応えて電子機器は、より小型化、軽量化及び多機能化しており、電気機器に使用される半導体パッケージも小型化、軽量化及び多機能化が求められている。
このために、2種類以上の半導体チップを一つの半導体パッケージ内に統合することによって、半導体パッケージの大きさを画期的に減少させながらも半導体パッケージの高容量化及び多機能化が可能になった。
このような半導体パッケージの製品信頼性の向上が課題となっている。
特開2008-192714号公報
本発明は上記従来の半導体パッケージにおける課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、製品信頼性が向上した半導体パッケージを提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による半導体パッケージは、上面に配置される第1信号配線構造体と、下面に配置される第1パワー配線構造体と、を含む第1半導体チップと、前記第1信号配線構造体上に配置される第2信号配線構造体を含む第2半導体チップと、前記第2半導体チップ上に配置される第2パワー配線構造体と、前記第1パワー配線構造体と前記第2パワー配線構造体を接続する第1パワー接続ピラーと、を有することを特徴とする。
また、本発明の実施形態による半導体パッケージは、第1貫通ビアを含む第1半導体チップ、第1半導体チップ上に配置され、第2貫通ビアを含む第2半導体チップ、第2半導体チップ上に配置されるパワー伝送基板及び第1半導体チップとパワー伝送基板を接続するパワー接続ピラーを有し、第1半導体チップは第1貫通ビア上に配置される第1信号配線構造体と、第1貫通ビアの下部に配置される第1パワー配線構造体を含み、第2半導体チップは第2貫通ビアの下部に配置され、第1信号配線構造体と接触する第2信号配線構造体を含み、パワー伝送基板は、第2貫通ビア上に配置される第2パワー配線構造体を含み、パワー接続ピラーは第1パワー配線構造体と第2パワー配線構造体の間で延長され、パワー接続ピラーは第2半導体チップの外側に配置される。
また、本発明の実施形態による半導体パッケージは、上面に配置される第1信号配線構造体と、下面に配置される第1パワー配線構造体と、第1信号配線構造体及び第1パワー配線構造体と接続される第1貫通ビアを含む第1半導体チップ、第1信号配線構造体上に配置される第2信号配線構造体及び第2信号配線構造体と接続される第2貫通ビアを含む第2半導体チップ、第2半導体チップ上に配置され、第2貫通ビアと接続される第2パワー配線構造体、第2パワー配線構造体と第1信号配線構造体の間に配置され、第2半導体チップを囲むモールド膜、第1パワー配線構造体と第2パワー配線構造体を接続し、モールド膜を貫通するパワー接続ピラー、第2パワー配線構造体上に配置されるパワー配線基板及び第1半導体チップの下部に配置され、第1パワー配線構造体と接続される下部バンプを有し、第2パワー配線構造体とパワー配線基板の幅は同じである。
本発明に係る半導体パッケージによれば、電源信号と電源信号を除いたその他の信号を区別して半導体チップに提供することによって信号を安定的に提供することができ、電源信号と電源信号を除いたその他の信号が区別されてそれぞれの配線構造体を介して提供される場合、配線が微細でなくてもよく、したがって、電源信号及び電源信号を除いたその他の信号が半導体チップに安定的に伝達されるという効果がある。
本発明の実施形態による半導体パッケージの概略構成を説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を説明するための断面図である。 本発明のまた他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を説明するための断面図である。 本発明の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の他の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の他の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の他の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の他の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。 本発明の他の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。
次に、本発明に係る半導体パッケージを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施形態による半導体パッケージの概略構成を説明するための断面図である。
図1を参照すると、本発明の実施形態による半導体パッケージは、第1半導体チップ100、第2半導体チップ200、上部パワー配線構造体300、及びパワー接続ピラー400を含む。
第1半導体チップ100は、第1信号配線構造体110、第1パワー配線構造体120、第1貫通ビア130及び第1半導体基板140を含む。
第1半導体基板140は、例えば、バルクシリコン又はSOI(silicon-on-insulator)であり得る。
他の例としては、第1半導体基板140は、シリコン基板であり得る。
また他の例としては、第1半導体基板140は、シリコンゲルマニウム、SGOI(silicon germanium on insulator)、アンチモン化インジウム、鉛テルル化合物、インジウム砒素、インジウムリン化物、ガリウム砒素又はアンチモン化ガリウムを含み得るが、これに制限されるものではない。
第1半導体基板140は、導電領域、例えば、不純物がドープされたウェル(well)又は不純物がドープされた構造物を含み得る。
第1半導体基板140は、STI(shallow trench isolation)構造のような多様な素子分離構造を有することができる。
第1信号配線構造体110は、第1半導体基板140の上面に配置される。
第1信号配線構造体110は、多様な種類の複数の個別素子(individual devices)及び層間絶縁膜を含む。
個別素子とは、多様な微細電子素子(microelectronic devices)、例えば、CMOSトランジスタ(complementary metal-insulator-semiconductor transistor)などのようなMOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)、システムLSI(large scale integration)、フラッシュメモリ、DRAM、SRAM、EEPROM、PRAM、MRAM、RRAM、CIS(CMOS imaging sensor)などのようなイメージセンサ、MEMS(micro-electro-mechanical system)、能動素子、受動素子などを含み得る。
第1信号配線構造体110は、第2半導体チップ200の下部に配置される。
第1信号配線構造体110は、第1半導体基板140と第2半導体チップ200の間に配置される。
第1信号配線構造体110の個別素子は、第1半導体基板140内に形成された導電領域と電気的に接続される。
第1信号配線構造体110の個別素子は、絶縁膜によって隣り合う他の個別素子と電気的に分離される。
第1信号配線構造体110は、複数の個別素子の内の少なくとも2個、又は複数の個別素子と第1半導体基板140の導電領域を電気的に接続する第1信号配線ライン111を含む。
第1信号配線構造体110は、第1信号配線ライン111及び第1絶縁層112を含む。
第1信号配線ライン111は、第1絶縁層112内に配置される。
第1信号配線ライン111は、金属配線層及びビアプラグを含む。
例えば、第1信号配線ライン111は、2個以上の金属配線層又は2個以上のビアプラグが交互に積層される多層構造である。
第1信号配線ライン111は、導電性物質を含み得る。
例えば、第1信号配線ライン111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)、又はこれらの合金を含み得るが、これに限定されるものではない。
第1絶縁層112は、感光性絶縁物(Photoimageable dielectric)からなる。
例えば、第1絶縁層112は、感光性ポリマーを含む。
感光性ポリマーは、例えば、感光性ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、フェノール系ポリマー、及びベンゾシクロブテン(benzocyclobutene)系ポリマーの内の少なくとも一つで形成される。
他の例として、第1絶縁層112は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸窒化膜で形成され得る。
図に示していないが、第1信号配線構造体110は、基板を含む。
第1信号配線構造体110の基板は、印刷回路基板(Printed Circuit Board:PCB)又はセラミック基板である。
ただし、本発明の技術的思想は、これに制限されるものではない。
第1信号配線構造体110の基板は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドの内の選択される少なくとも一つの物質からなる。
第1信号配線構造体110の基板は、4官能エポキシ(tetrafunctional epoxy)、ポリフェニレンエーテル(polyphenylene ether)、エポキシ/ポリフェニレンオキシド(epoxy/polyphenylene oxide)、BT(bismaleimide triazine)、サーマウント(thermount)、シアネートエステル(cyanate ester)及び液晶高分子(Liquid crystal polymer)の内から選択される少なくとも一つの物質を含み得る。
第1信号配線構造体110の基板は、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)、又はFR-4、BT(Bismaleimide Triazine)を含み得る。
図に示していないが、第1信号配線構造体110上には第1信号配線構造体110内の第1信号配線ライン111と他の構造物を外部衝撃や湿気から保護するためのパッシベーション層が形成され得る。
第1パワー配線構造体120は、第1半導体基板140の下面に配置される。
第1パワー配線構造体120は、多様な種類の複数の個別素子(individual devices)及び層間絶縁膜を含む。
個別素子とは、多様な微細電子素子(microelectronic devices)、例えば、CMOSトランジスタ(complementary metal-insulator-semiconductor transistor)などのようなMOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)、システムLSI(large scale integration)、フラッシュメモリ、DRAM、SRAM、EEPROM、PRAM、MRAM、RRAM、CIS(CMOS imaging sensor)などのようなイメージセンサ、MEMS(micro-electro-mechanical system)、能動素子、受動素子などを含み得る。
第1パワー配線構造体120の個別素子は、第1半導体基板140内に形成された導電領域と電気的に接続される。
第1パワー配線構造体120の個別素子は、絶縁膜によって隣り合う他の個別素子と電気的に分離される。
第1パワー配線構造体120は、複数の個別素子の内の少なくとも2個、又は複数の個別素子と第1半導体基板140の導電領域を電気的に接続する第1パワー配線ライン121を含む。
第1パワー配線構造体120は、第1パワー配線ライン121及び第2絶縁層122を含む。
第1パワー配線ライン121は、第2絶縁層122内に配置される。
第1パワー配線ライン121は、導電性物質を含む。
例えば、第1パワー配線ライン121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)、又はこれらの合金を含み得るが、これに限定されるものではない。
第2絶縁層122は、感光性絶縁物(Photoimageable dielectric)からなる。
例えば、第2絶縁層122は、感光性ポリマーを含む。
感光性ポリマーは、例えば、感光性ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、フェノール系ポリマー、及びベンゾシクロブテン(benzocyclobutene)系ポリマーの内の少なくとも一つで形成される。
他の例として、第2絶縁層122は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸窒化膜で形成される。
図に示していないが、第1パワー配線構造体120は、基板を含む。
第1パワー配線構造体120の基板は、印刷回路基板(Printed Circuit Board:PCB)又はセラミック基板である。
ただし、本発明の技術的思想はこれに制限されるものではない。
第1パワー配線構造体120の基板は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドの内から選択される少なくとも一つの物質からなる。
第1パワー配線構造体120の基板は、4官能エポキシ(tetrafunctional epoxy)、ポリフェニレンエーテル(polyphenylene ether)、エポキシ/ポリフェニレンオキシド(epoxy/polyphenylene oxide)、BT(bismaleimide triazine)、サーマウント(thermount)、シアネートエステル(cyanate ester)及び液晶高分子(Liquid crystal polymer)の内から選択される少なくとも一つの物質を含む。
第1パワー配線構造体120の基板は、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)、又はFR-4、BT(Bismaleimide Triazine)を含み得る。
図に示していないが、第1パワー配線構造体120上には第1パワー配線構造体120内の第1パワー配線ライン121と他の構造物を外部衝撃や湿気から保護するためのパッシベーション層が形成され得る。
第1貫通ビア130は、第1半導体基板140を貫通する。
第1貫通ビア130は、第1半導体基板140の上面から下面に向かって延長される。
第1貫通ビア130は、第1パワー配線構造体120内に備えられた第1パワー配線ライン121と接続される。
第1貫通ビア130は、第2信号配線構造体210内の第2信号配線ライン211と接続される。
第1貫通ビア130は、柱形状の表面に形成されるバリア膜及びバリア膜の内部を埋める埋め込み導電層を含む。
バリア膜は、Ti、TiN、Ta、TaN、Ru、Co、Mn、WN、Ni、及びNiBの内の少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
埋め込み導電層は、Cu、CuSn、CuMg、CuNi、CuZn、CuPd、CuAu、CuRe、CuWなどのCu合金、W、W合金、Ni、Ru及びCoの内の少なくとも一つを含み得るが、これに制限されるものではない。
一実施形態で、第1半導体基板140と第1貫通ビア130の間には絶縁膜が介在してもよい。
絶縁膜は、酸化膜、窒化膜、炭化膜、ポリマー又はこれらの組み合わせを含み得るが、これに制限されるものではない。
下部パッド180は、第1半導体チップ100の下面に配置される。
下部パッド180は、下部パッシベーション膜170内に配置される。
下部パッド180は、第1パワー配線ライン121と電気的に接続される。
下部パッド180は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、白金(Pt)、及び金(Au)の内から選択される少なくとも一つを含み得る。
外部バンプ190は、第1半導体チップ100及び第2半導体チップ200の動作のための制御信号、電源信号、又は接地信号の内の少なくとも一つを外部から提供を受ける。
外部バンプ190は、第1半導体チップ100及び第2半導体チップ200に保存されるデータ信号を外部から提供を受ける。
外部バンプ190は、第1半導体チップ100及び第2半導体チップ200に保存されたデータを外部に提供する。
例えば、外部バンプ190は、ピラー構造、ボール構造又ははんだ層からなる。
第1信号配線構造体110は、第1半導体チップ100と第2半導体チップ200の間でデータ信号を提供する。
例えば、第1信号配線構造体110は、第2半導体チップ200に保存されたデータに関する信号を出力するために外部バンプ190に提供する。
他の例としては、第1信号配線構造体110は、外部バンプ190から提供された第2半導体チップ200に保存されるデータ信号を第2半導体チップ200に提供する。
第1信号配線構造体110は、第1半導体チップ100に提供される信号及び第1半導体チップ100が出力する信号の内の電源信号を除いた信号を伝達する。
第1信号配線構造体110は、第1貫通ビア130と直接接続される。
具体的には、第1信号配線構造体110の第1信号配線ライン111は、第1貫通ビア130と直接接触する。
第1信号配線構造体110は、第2信号配線構造体210と直接接続される。
具体的には、第1信号配線構造体110の第1信号配線ライン111は、第2信号配線構造体210の第2信号配線ライン211と電気的に接続される。
第1パワー配線構造体120は、第1半導体チップ100にパワーを供給する。
例えば、第1パワー配線構造体120は、外部バンプ190を介して半導体パッケージの外部から提供された電源信号を第1半導体チップ100に提供する。
すなわち、第1パワー配線構造体120は、第1半導体チップ100のパワーデリバリーネットワーク(power delivery network:PDN)であり得る。
第1パワー配線構造体120は、第1貫通ビア130と直接接続される。
具体的には、第1パワー配線構造体120の第1パワー配線ライン121は、第1貫通ビア130と直接接触する。
第1パワー配線ライン121と第1貫通ビア130の間には他のいかなる構成も介在しなくてもよい。
第1パワー配線ライン121は、下部パッド180及び外部バンプ190を介して提供を受けたパワーを、第1貫通ビア130を介して第1半導体チップ100に供給する。
第1パワー配線構造体120は、パワー接続ピラー400を介して第2パワー配線構造体310と接続される。
第1パワー配線構造体120は、パワー接続ピラー400を介して第2パワー配線構造体310にパワーを直接供給する。
第2半導体チップ200は、第1半導体チップ100上に配置される。
第2半導体チップ200は、第2信号配線構造体210、第2貫通ビア230、及び第2半導体基板240を含む。
第1半導体チップ100は、アプリケーションプロセッサチップ又はロジックチップであり得る。
例えば、第1半導体チップ100は、マイクロプロセッサ、アナログ素子、デジタルシグナルプロセッサ(digital signal processor)、又はアプリケーションプロセッサ(Application Processor)であり得る。
第2半導体チップ200は、メモリチップであり得る。
第2半導体チップ200は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)又はSRAM(Static Random Access Memory)のような揮発性メモリチップであり得る。
他の例としては、第2半導体チップ200は、PRAM(Phase-change RAM)、MRAM(Magnetoresistive RAM)、FeRAM(FerroelectricRAM)又はRRAM(Resistive RAM)のような不揮発性メモリチップであり得る。
他の例としては、第2半導体チップ200は、HBM(High Bandwidth Memory)であり得る。
第2半導体チップ200の幅は、第1半導体チップ100の幅より小さい。
具体的には、第2方向D2において、第2半導体チップ200の幅は、第1半導体チップ100の幅より小さい。
第2半導体チップ200の側壁200SWは、第1半導体チップ100の側壁100SWより内側に配置される。
第2貫通ビア230及び第2半導体基板240に関連する説明は、第1貫通ビア130及び第1半導体基板140に関連する説明と実質的に同様であるため省略する。
第2貫通ビア230は、第2半導体基板240を貫通する。
第2貫通ビア230は、第2パワー配線構造体310内に備えられた第2パワー配線ライン311と接続される。
第2貫通ビア230は、第2信号配線構造体210内の第2信号配線ライン211と接続される。
第2信号配線構造体210は、第1信号配線構造体110上に配置される。
第2信号配線構造体210の下面は、第1信号配線構造体110の上面と同一平面上に配置される。
第2信号配線構造体210の下面は、第1信号配線構造体110の上面と接触する。
第2信号配線構造体210は、第1信号配線構造体110と直接接続される。
具体的には、第2信号配線構造体210の第2信号配線ライン211は、第1信号配線構造体110の第1信号配線ライン111と直接接触する。
第2信号配線構造体210と第1信号配線構造体110の間には他の構成が介在しなくてもよい。
第2信号配線構造体210の幅は、第1信号配線構造体110の幅より小さい。
具体的には、第2方向D2において、第2信号配線構造体210の幅は、第1信号配線構造体110の幅より小さい。
第2信号配線構造体の側壁210SWは、第1信号配線構造体の側壁110SWより内側に配置される。
第2信号配線構造体210は、第1半導体チップ100と第2半導体チップ200の間でデータ信号を提供する。
例えば、第2信号配線構造体210は、第2半導体チップ200に保存されたデータに関する信号を出力して第1信号配線構造体110に提供する。
他の例としては、第2信号配線構造体210は、外部バンプ190から提供された第2半導体チップ200に保存されるデータ信号を第2半導体チップ200に提供する。
第2信号配線構造体210は、第2半導体チップ200に提供される信号及び第2半導体チップ200が出力する信号の内の電源信号を除いた信号を伝達する。
第2半導体チップ200は、モールド膜101により囲まれる。
モールド膜101は、第2半導体チップの側壁200SW上に配置される。
モールド膜101は、例えば、酸化物を含む。
上部パワー配線構造体300は、第2半導体チップ200上に配置される。
上部パワー配線構造体300は、第2パワー配線構造体310及びパワー配線基板350を含む。
上部パワー配線構造体300の幅は、第2半導体チップ200の幅より大きい。
具体的には、第2方向D2において、上部パワー配線構造体300の幅は、第2半導体チップ200の幅より大きい。
上部パワー配線構造体の側壁300SWは、第2半導体チップの側壁200SWより外側に配置される。
図1では上部パワー配線構造体300の幅は、第1半導体チップ100の幅と同一に示しているが、実施形態はこれに限られない。
第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200上に配置される。
具体的には、第2パワー配線構造体310は、第2半導体基板240上に配置される。
第2パワー配線構造体310は、第2貫通ビア230と接続される。
具体的には、第2パワー配線構造体310の第2パワー配線ライン311は、第2貫通ビア230と直接接触する。
第2パワー配線構造体310の幅は、第2信号配線構造体210の幅より大きい。
第2パワー配線構造体の側壁310SWは、第2信号配線構造体の側壁210SWより外側に配置される。
第2パワー配線構造体310は、パワー配線基板350の下部に配置される。
第2パワー配線構造体310は、パワー接続ピラー400を介して第1パワー配線構造体120と接続される。
第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200にパワーを供給する。
例えば、第2パワー配線構造体310は、外部バンプ190を介して半導体パッケージの外部から提供された電源信号を第2半導体チップ200に提供する。
すなわち、第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200のパワーデリバリーネットワーク(power delivery network:PDN)であり得る。
第2パワー配線構造体310は、第1パワー配線構造体120及びパワー接続ピラー400を介して電源信号の提供を直接受ける。
パワー配線基板350は、電源信号を第2パワー配線構造体310に提供する。
図に示していないが、パワー配線基板350は、配線と素子を含む。
パワー配線基板350の配線と素子は、第2パワー配線構造体310と接続される。
パワー配線基板350は、パワー接続ピラー400を介して第1半導体チップ100及び第2半導体チップ200にパワーを提供する。
パワー接続ピラー400は、第1半導体チップ100と上部パワー配線構造体300の間で延長される。
例えば、パワー接続ピラー400は、第1半導体チップ100に垂直な第3方向D3に延長される。
パワー接続ピラー400は、第2半導体チップ200の外側に配置される。
パワー接続ピラー400は、第2半導体チップの側壁200SWの外側に配置される。
パワー接続ピラー400は、第1半導体チップの側壁100SWと第2半導体チップの側壁200SWの間に配置される。
パワー接続ピラー400は、上部パワー配線構造体の側壁300SWと第2半導体チップの側壁200SWの間に配置される。
パワー接続ピラー400は、第2半導体チップ200と離隔する。
パワー接続ピラー400は、第1半導体チップ100と上部パワー配線構造体300を電気的に接続する。
具体的には、パワー接続ピラー400は、第1パワー配線構造体120と第2パワー配線構造体310を接続する。
パワー接続ピラー400の下面は、第1パワー配線構造体120の上面と同一平面上に配置される。
パワー接続ピラー400の上面は、第2パワー配線構造体310の下面と同一平面上に配置される。
パワー接続ピラー400は、第1パワー配線ライン121及び第2パワー配線ライン311と接触する。
パワー接続ピラー400は、モールド膜101を貫通する。
パワー接続ピラー400の一部は、モールド膜101により囲まれる。
パワー接続ピラー400は、第1半導体チップ100の一部を貫通する。
パワー接続ピラー400は、第1半導体チップ100の第1信号配線構造体110と第1半導体基板140を貫通する。
パワー接続ピラー400は、第2半導体チップ200の動作に求められるパワーを第2半導体チップ200に提供する。
例えば、パワー接続ピラー400は、第2半導体チップ200に提供される電源信号を第2パワー配線構造体310に提供する。
すなわち、第2半導体チップ200は、第2パワー配線構造体310を介して電源信号の提供を受ける。
パワー接続ピラー400は、伝導性物質を含む。
例えば、パワー接続ピラー400は、銅(Cu)を含む。
第1パワー配線構造体120は、第1半導体チップ100の動作に必要な複数の信号の内の電源信号のみを第1半導体チップ100とやりとりする。
第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200の動作に必要な複数の信号の内の電源信号のみを第2半導体チップ200とやりとりする。
電源信号と電源信号を除いたその他の信号を区別して半導体チップに提供することによって、信号を安定的に提供することができる。
例えば、電源信号と電源信号を除いたその他の信号が区別されずに一つの配線構造体を介して提供される場合、配線が微細に形成され得る。
反面、電源信号と電源信号を除いたその他の信号が区別されてそれぞれの配線構造体を介して提供される場合、配線が微細でなくてもよい。
したがって、電源信号及び電源信号を除いたその他の信号が半導体チップに安定的に伝達されることができる。
図2は、本発明の他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を説明するための断面図である。
説明の便宜上、図1を参照して説明した内容と異なる点を中心に説明する。
図2を参照すると、本発明の他の実施形態による半導体パッケージは、第1半導体チップ~第5半導体チップ(100、200、500、600、700)、上部パワー配線構造体300、第1パワー接続ピラー~第4パワー接続ピラー(410~440)、第1信号配線構造体110、第2信号配線構造体210、第3信号配線構造体510、第4信号配線構造体610、及び第5信号配線構造体710を含む。
第1半導体チップ~第5半導体チップ(100、200、500、600、700)は、順次積層される。
例えば、第2半導体チップ200は、第1半導体チップ100上に配置される。
第3半導体チップ500は、第2半導体チップ200上に配置される。
第4半導体チップ600は、第3半導体チップ500上に配置される。
第5半導体チップ700は、第4半導体チップ600上に配置される。
第2半導体チップ200と第3半導体チップ~第5半導体チップ(500~700)の幅は、第1半導体チップ100の幅より小さい。
具体的には、第2方向D2において、第2半導体チップ200と第3半導体チップ~第5半導体チップ(500~700)の幅は、第1半導体チップ100の幅より小さい。
第2半導体チップ200は、第1モールド膜101により囲まれる。
第3半導体チップ500は、第2モールド膜102により囲まれる。
第4半導体チップ600は、第3モールド膜103により囲まれる。
第5半導体チップ700は、第4モールド膜104により囲まれる。
第3半導体チップ~第5半導体チップ(500~700)は、第2半導体チップ200に関連する説明と実質的に同様であるため省略する。
上部パワー配線構造体300は、第2パワー配線構造体310、第3パワー配線構造体320、第4パワー配線構造体330、及び第5パワー配線構造体340を含む。
上部パワー配線構造体300は、第2半導体チップ200、第3半導体チップ500、第4半導体チップ600、及び第5半導体チップ700の動作に必要な複数の信号の内の電源信号のみを第2半導体チップ200、第3半導体チップ500、第4半導体チップ600、及び第5半導体チップ700に提供する。
第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200上に配置される。
第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200に電源信号を提供する。
第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200と直接接触する。
第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200の第2貫通ビア230と電気的に接続される。
第3パワー配線構造体320は、第3半導体チップ500上に配置される。
第3パワー配線構造体320は、第3半導体チップ500に電源信号を提供する。
第3パワー配線構造体320は、第3半導体チップ500と直接接触する。
第3パワー配線構造体320は、第3半導体チップ500の第3貫通ビア530と電気的に接続される。
第4パワー配線構造体330は、第4半導体チップ600上に配置される。
第4パワー配線構造体330は、第4半導体チップ600に電源信号を提供する。
第4パワー配線構造体330は、第4半導体チップ600と直接接触する。
第4パワー配線構造体330は、第4半導体チップ600の第4貫通ビア630と電気的に接続される。
第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700上に配置される。
第5パワー配線構造体340は、パワー配線基板350の一部である。
第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700に電源信号を提供する。
第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700と直接接触する。
第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700の第5貫通ビア730と電気的に接続される。
第1パワー接続ピラー410は、第1パワー配線構造体120と第2パワー配線構造体310を接続する。
第1パワー接続ピラー410は、第1パワー配線構造体120と第2パワー配線構造体310の間で延長される。
第1パワー接続ピラー410は、第1モールド膜101を貫通する。
第2パワー接続ピラー420は、第2パワー配線構造体310と第3パワー配線構造体320を接続する。
第2パワー接続ピラー420は、第2パワー配線構造体310と第3パワー配線構造体320の間で延長される。
第2パワー接続ピラー420は、第2モールド膜102を貫通する。
第3パワー接続ピラー430は、第3パワー配線構造体320と第4パワー配線構造体330を接続する。
第3パワー接続ピラー430は、第3パワー配線構造体320と第4パワー配線構造体330の間で延長される。
第3パワー接続ピラー430は、第3モールド膜103を貫通する。
第4パワー接続ピラー440は、第4パワー配線構造体330と第5パワー配線構造体340を接続する。
第4パワー接続ピラー440は、第4パワー配線構造体330と第5パワー配線構造体340の間で延長される。
第4パワー接続ピラー440は、第4モールド膜104を貫通する。
第2パワー配線構造体310は、第1パワー接続ピラー410を介して第1パワー配線構造体120から第2半導体チップ200の電源信号の提供を受ける。
具体的には、第2半導体チップ200の電源信号は、外部バンプ190を介して第1パワー配線構造体120に提供される。
第1パワー配線構造体120に提供された第2半導体チップ200の電源信号は、第1パワー接続ピラー410を介して第2パワー配線構造体310に提供される。
第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200に電源信号を提供する。
すなわち、第2パワー配線構造体310は、第2半導体チップ200の動作に必要なパワーを提供する。
第3パワー配線構造体320は、第1パワー接続ピラー410及び第2パワー接続ピラー420を介して第1パワー配線構造体120から第3半導体チップ500の電源信号の提供を受ける。
具体的には、第3半導体チップ500の電源信号は、外部バンプ190を介して第1パワー配線構造体120に提供される。
第1パワー配線構造体120に提供された第3半導体チップ500の電源信号は、第1パワー接続ピラー410及び第2パワー接続ピラー420を介して第3パワー配線構造体320に提供される。
第3パワー配線構造体320は、第3半導体チップ500に電源信号を提供する。
すなわち、第3パワー配線構造体320は、第3半導体チップ500の動作に必要なパワーを提供する。
第4パワー配線構造体330は、第1パワー接続ピラー410、第2パワー接続ピラー420、及び第3パワー接続ピラー430を介して第1パワー配線構造体120から第4半導体チップ600の電源信号の提供を受ける。
具体的には、第4半導体チップ600の電源信号は、外部バンプ190を介して第1パワー配線構造体120に提供される。
第1パワー配線構造体120に提供された第4半導体チップ600の電源信号は、第1パワー接続ピラー410、第2パワー接続ピラー420、及び第3パワー接続ピラー430を介して第4パワー配線構造体330に提供される。
第4パワー配線構造体330は、第4半導体チップ600に電源信号を提供する。
すなわち、第4パワー配線構造体330は、第4半導体チップ600の動作に必要なパワーを提供する。
第5パワー配線構造体340は、第1パワー接続ピラー410、第2パワー接続ピラー420、第3パワー接続ピラー430、及び第4パワー接続ピラー440を介して第1パワー配線構造体120から第5半導体チップ700の電源信号の提供を受ける。
具体的には、第5半導体チップ700の電源信号は、外部バンプ190を介して第1パワー配線構造体120に提供される。
第1パワー配線構造体120に提供された第5半導体チップ700の電源信号は、第1パワー接続ピラー410、第2パワー接続ピラー420、第3パワー接続ピラー430、及び第4パワー接続ピラー440を介して第5パワー配線構造体340に提供される。
第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700に電源信号を提供する。
すなわち、第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700の動作に必要なパワーを提供する。
第1信号配線構造体110、第2信号配線構造体210、第3信号配線構造体510、第4信号配線構造体610、及び第5信号配線構造体710は、動作のための制御信号、又は接地信号などを第1半導体チップ~第5半導体チップ(100、200、500、600、700)に提供する。
また、第1信号配線構造体110、第2信号配線構造体210、第3信号配線構造体510、第4信号配線構造体610、及び第5信号配線構造体710は、第1半導体チップ~第5半導体チップ(100、200、500、600、700)が出力する信号を外部バンプ190に伝達する。
第1信号配線構造体110、第2信号配線構造体210、第3信号配線構造体510、第4信号配線構造体610、及び第5信号配線構造体710は、動作に必要な複数の信号の内の電源信号を除いた信号を第1半導体チップ100、第2半導体チップ200、第3半導体チップ~第5半導体チップ(500~700)とやりとりする。
第1パワー配線構造体120、第2パワー配線構造体310、第3パワー配線構造体320、第4パワー配線構造体330、第5パワー配線構造体340は、動作に必要な複数の信号の内の電源信号のみを第1半導体チップ100、第2半導体チップ200、第3半導体チップ~第5半導体チップ(500~700)とやりとりする。
電源信号と電源信号を除いたその他の信号を区別して半導体チップに提供することによって信号を安定的に提供することができる。
例えば、電源信号と電源信号を除いたその他の信号が区別されずに一つの配線構造体を介して提供される場合、配線が微細に形成され得る。
反面、電源信号と電源信号を除いたその他の信号が区別されてそれぞれの配線構造体を介して提供される場合、配線が微細でなくてもよい。
したがって、電源信号及び電源信号を除いたその他の信号が半導体チップに安定的に伝達されることができる。
図3は、本発明のまた他の実施形態による半導体パッケージの概略構成を説明するための断面図である。
説明の便宜上、図1及び図2を参照して説明した内容と異なる点を中心に説明する。
図3を参照すると、本発明のまた他の実施形態による半導体パッケージは、第1パワー接続ピラー~第8パワー接続ピラー(410~480)を含む。
第5パワー接続ピラー450は、第1パワー配線構造体120と第3パワー配線構造体320を接続する。
第5パワー接続ピラー450は、第1パワー配線構造体120と第3パワー配線構造体320の間で延長される。
第5パワー接続ピラー450は、第1信号配線構造体110、第2パワー配線構造体310、第1モールド膜101、及び第2モールド膜102を貫通する。
第3パワー配線構造体320は、第3半導体チップ500の電源信号を、第6パワー接続ピラー460を介して第1パワー配線構造体120から提供を受ける。
第6パワー接続ピラー460は、第3パワー配線構造体320と第5パワー配線構造体340を接続する。
第6パワー接続ピラー460は、第3パワー配線構造体320と第5パワー配線構造体340の間で延長される。
第6パワー接続ピラー460は、第4パワー配線構造体330、第3モールド膜103、第4モールド膜104を貫通する。
第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700の電源信号を、第6パワー接続ピラー460を介して第3パワー配線構造体320から提供を受ける。
第3パワー配線構造体320は、第5半導体チップ700の電源信号を第1パワー接続ピラー410及び第2パワー接続ピラー420を介して第1パワー配線構造体120から提供を受ける。
第7パワー接続ピラー470は、第2パワー配線構造体310と第5パワー配線構造体340を接続する。
第7パワー接続ピラー470は、第2パワー配線構造体310と第5パワー配線構造体340の間で延長される。
第7パワー接続ピラー470は、第3パワー配線構造体320、第4パワー配線構造体330、第3モールド膜103、及び第4モールド膜104を貫通する。
第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700の電源信号を、第7パワー接続ピラー470を介して第2パワー配線構造体310から提供を受ける。
第2パワー配線構造体310は、第5半導体チップ700の電源信号を、第1パワー接続ピラー410を介して第1パワー配線構造体120から提供を受ける。
第8パワー接続ピラー480は、第1パワー配線構造体120と第5パワー配線構造体340を接続する。
第8パワー接続ピラー480は、第1パワー配線構造体120と第5パワー配線構造体340の間で延長される。
第8パワー接続ピラー480は、第1信号配線構造体110、第2パワー配線構造体~第4パワー配線構造体(310~330)、第1モールド膜~第4モールド膜(101~104)を貫通する。
第5パワー配線構造体340は、第5半導体チップ700の電源信号を、第8パワー接続ピラー480を介して第1パワー配線構造体120から直接提供を受ける。
図4~図8は、本発明の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。
参考までに、図4~図8は、図1に示す半導体パッケージの製造方法を説明するための図である。
図4を参照すると、第1プレ半導体基板140P上に第1信号配線構造体110、第2信号配線構造体210、第2プレ半導体基板240P、及びプレパワー接続ピラー400Pを形成する。
プレパワー接続ピラー400Pは、第1プレ半導体基板140Pの一部を貫通する。
プレパワー接続ピラー400Pは、第1信号配線構造体110を貫通する。
プレパワー接続ピラー400Pは、第2信号配線構造体210と第2プレ半導体基板240Pの外側に配置される。
図5を参照すると、第2貫通ビア230及び第2半導体基板240を形成する。
第1モールド膜101をプレパワー接続ピラー400Pを覆うように形成する。
次に、第2プレ半導体基板240P内に第2貫通ビア230を形成する。
プレパワー接続ピラー400P、第2プレ半導体基板240P、及び第2貫通ビア230の上面を除去して、第2貫通ビア230及び第2半導体基板240を形成する。
図6を参照すると、第2パワー配線構造体310及びパワー配線基板350を形成する。
第2パワー配線ライン311がプレパワー接続ピラー400Pと接続されるように第2パワー配線構造体310は、プレパワー接続ピラー400P、第2半導体基板240、及び第1モールド膜101上に形成される。
例えば、第2パワー配線構造体310及びパワー配線基板350は、別々に形成することができる。
別々に形成された第2パワー配線構造体310及びパワー配線基板350が第2半導体基板240とプレパワー接続ピラー400P上に接合され得る。
図7を参照すると、第1貫通ビア130及びパワー接続ピラー400を形成する。
具体的には、第1プレ半導体基板140P内に第1貫通ビア130を形成する。
次に、第1プレ半導体基板140Pの下面を除去して第1半導体基板140及びパワー接続ピラー400を形成する。
図8を参照すると、第1パワー配線構造体120及び下部パッド180を形成する。
第1パワー配線構造体120を第1貫通ビア130及びパワー接続ピラー400と接続するように第1半導体基板140の下部に形成する。
次に、図1を参照すると、外部バンプ190を形成する。
図9~図13は、本発明の他の実施形態による半導体パッケージの製造方法を説明するための中間段階図である。
参考までに、図9~図13は、図2に示す半導体パッケージの製造方法を説明するための図である。
また、参考までに、図9は、図5以後の段階を示す図である。
説明の便宜上、図4~図8を参照して説明した内容と異なる点を中心に説明する。
図5及び図9を参照すると、第2パワー配線構造体310を形成する。
第2パワー配線ライン311は、第1プレパワー接続ピラー410Pと接続されるように第2パワー配線構造体310は、プレパワー接続ピラー400P、第2半導体基板240、及び第1モールド膜101上に形成する。
図9の第1プレパワー接続ピラー410Pは、図5のプレパワー接続ピラー400Pに対応する。
図10を参照すると、第3信号配線構造体510、第3プレ半導体基板540P、第2プレパワー接続ピラー420Pを形成する。
第2プレパワー接続ピラー420Pは、第3信号配線構造体510の外側に形成する。
第2プレパワー接続ピラー420Pは、第2パワー配線ライン311と接続されるように第2パワー配線構造体310上に形成する。
図11を参照すると、第3貫通ビア530、第3半導体基板540、及び第2パワー接続ピラー420を形成する。
第2モールド膜102は、第2プレパワー接続ピラー420Pを覆うように形成する。
次に、第3プレ半導体基板540P内に第3貫通ビア530を形成する。
第2プレパワー接続ピラー420P、第3プレ半導体基板540P、及び第3貫通ビア530の上面を除去して第3貫通ビア530及び第3半導体基板540が形成する。
図12を参照すると、第4半導体チップ600、第5半導体チップ700、第3パワー接続ピラー430、及び第4パワー接続ピラー440を形成する。
図9~図11の段階を繰り返して、第3パワー配線構造体320、第4パワー配線構造体330、第4半導体チップ600、第5半導体チップ700、第3パワー接続ピラー430、及び第4パワー接続ピラー440を形成する。
図13を参照すると、第5パワー配線構造体340及びパワー配線基板350を形成する。
次に、図2、図7及び図8を参照すると、第1貫通ビア130及び第1パワー接続ピラー410を形成する。
次に、第1パワー配線構造体120及び下部パッド180を形成する。
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
100 第1半導体チップ
101 モールド膜
110 第1信号配線構造体
111 第1信号配線ライン
112 第1絶縁層
120 第1パワー配線構造体
121 第1パワー配線ライン
122 第2絶縁層
130 第1貫通ビア
140 第1半導体基板
170 下部パッシベーション膜
180 下部パッド
190 外部バンプ
200 第2半導体チップ
210 第2信号配線構造体
211 第2信号配線ライン
230 第2貫通ビア
240 第2半導体基板
300 上部パワー配線構造体
310 第2パワー配線構造体
311 第2パワー配線ライン
350 パワー配線基板
400 パワー接続ピラー

Claims (10)

  1. 上面に配置される第1信号配線構造体と、下面に配置される第1パワー配線構造体と、を含む第1半導体チップと、
    前記第1信号配線構造体上に配置される第2信号配線構造体を含む第2半導体チップと、
    前記第2半導体チップ上に配置される第2パワー配線構造体と、
    前記第1パワー配線構造体と前記第2パワー配線構造体を接続する第1パワー接続ピラーと、を有することを特徴とする半導体パッケージ。
  2. 前記第2パワー配線構造体上に配置されるパワー配線基板をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  3. 前記第1半導体チップは、前記第1信号配線構造体及び前記第1パワー配線構造体と接続される第1貫通ビアをさらに含み、
    前記第2半導体チップは、前記第2信号配線構造体及び前記第2パワー配線構造体と接続される第2貫通ビアをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  4. 前記第2パワー配線構造体と前記第1信号配線構造体との間に配置されるモールド膜をさらに有し、
    前記モールド膜は、前記第2半導体チップを囲み、
    前記第1パワー接続ピラーは、前記モールド膜を貫通することを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  5. 前記第2信号配線構造体の幅は、前記第1信号配線構造体の幅より小さいことを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  6. 前記第2信号配線構造体の幅は、前記第2パワー配線構造体の幅より小さいことを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  7. 前記第1パワー接続ピラーの上面は、前記第2パワー配線構造体の下面と接触し、
    前記第1パワー接続ピラーの下面は、前記第1パワー配線構造体の上面と接触することを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  8. 前記第1半導体チップの下部に配置され、前記第1パワー配線構造体と接続される下部バンプをさらに有することを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  9. 前記第1パワー接続ピラーは、前記第1信号配線構造体を貫通することを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  10. 前記第1パワー接続ピラーは、前記第2半導体チップと第1方向に離隔し、前記第1方向と交差する第2方向に延長されることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
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