KR100470386B1 - 멀티-칩패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멀티-칩 패키지를 개시한다. 개시된 본 발명은, 패드(22)가 상부를 향하게 배치된 제 1 반도체 칩(20)의 표면에 패드(22)가 노출되도록 제 1 절연막(21)이 도포된다. 노출된 각 패드(22)와 연결되는 금속 패턴(23)이 제 1 절연막(21) 표면에 증착된다. 제 1 반도체 칩(20)의 전체 구조 상부에 제 2 절연막(24)이 도포되고, 제 2 절연막(24)에 볼 랜드(26)와 비아홀(25)이 형성되어서, 하나의 금속 패턴(23)에 두 부분이 노출된다. 패드(12)가 하부를 향하게 배치된 제 2 반도체 칩(10) 밑면에 패드(12)가 노출되도록 제 3 절연막(11)이 도포된다. 노출된 패드(12)에 범프(13)가 형성된다. 범프(13)가 비아홀(25)에 마운트되어 금속 패턴(23)과 전기적으로 연결된다. 볼 랜드(26)에는 솔더 볼(30)이 마운트된다.
Description
본 발명은 멀티-칩 패키지(multi-chip package)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 2개 이상의 칩이 하나로 패키징된 멀티-칩 패키지에 관한 것이다.
예를 들어, 디지털 카메라와 같은 소형 카메라나 CCD 디바이스에 사용되는 패키지에는 영상 센서 기능을 하는 칩이 구비되고, 또한 이 칩을 구동하기 위한 주변 칩들도 마련되어 하나로 패키징된다.
이러한 관점에서, 종래기술에 따른 멀티-칩 패키지를 도 1를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 멀티-칩 패키지를 나타낸 단면도이다.
종래기술에 따른 멀티-칩 패키지는, 도1에 도시된 바와 같이, 기판(1)상에 2개의 반도체 칩(2)이 부착되어 있고, 상기 반도체 칩(2)의 각 패드는 금속 와이어(3)에 의해 기판(1)에 본딩되어 있으며, 전체 구조 상부가 봉지제(4)로 몰딩되어 있는 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 기판(1) 밑면에는 수 개의 솔더 볼(5)이 마운트되어 있다.
그러나, 상기 종래기술에 따른 멀티-칩 패키지에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래기술에 따른 멀티-칩 패키지에 있어서는, 먼저 각 반도체 칩들이 기판 표면에 일렬로 배열되기 때문에, 기판 크기가 커야 되므로 패키지의 크기가 반도체 칩의 수에 따라 커진다는 문제점이 있다.
또한, 기판과 반도체 칩의 패드가 금속 와이어로 연결되기 때문에, 긴 금속 와이어에서 인덕턴스 성분이 많이 발생되므로 인해 전기적 특성이 저하되는 문제점도 있다.
그리고, 봉지제와 기판간의 열팽창 계수가 크게 다르기 때문에, 패키지의 구조적인 신뢰성이 저하되고, 반도체 칩이 봉지제로 완전히 차단되어 있어서 방열 작용이 원활하지 못하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 반도체 칩의 크기 정도로 패키지 크기를 구현할 수 있는 멀티-칩 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 기판과 봉지제 사용을 배제하여 열팽창 차이에 따른 구조적 신뢰성 저하라는 문제를 완전히 해소시킬 수 있는 멀티-칩 패키지를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티-칩 패키지는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.
패드가 상부를 향하게 배치된 제 1 반도체 칩의 표면에 패드가 노출되도록 제 1 절연막이 도포된다. 노출된 각 패드와 연결되는 금속 패턴이 제 1 절연막 표면에 증착된다. 제 1 반도체 칩의 전체 구조 상부에 제 2 절연막이 도포되고, 제 2 절연막에 볼 랜드와 비아홀이 형성되어, 하나의 금속 패턴에 두 부분이 노출된다.
패드가 하부를 향하게 배치된 제 2 반도체 칩 밑면에 패드가 노출되도록 제 3 절연막이 도포된다. 노출된 패드에 범프가 형성된다. 범프가 비아홀에 마운트되어 금속 패턴과 전기적으로 연결된다. 볼 랜드에는 솔더 볼이 마운트된다.
상기된 본 발명의 구성에 의하면, 2개의 반도체 칩이 상하로 스택킹된 구조이므로, 멀티-칩 패키지의 크기가 하나의 반도체 칩 크기로 구현된다. 또한, 금속 와이어대신에 범프가 사용되므로써, 전기적 특성이 향상된다. 그리고, 봉지제와 기판이 사용되지 않으므로, 열팽창 계수 차이로 인한 구조적 신뢰성 저하 문제가 완전히 해소되고, 아울러 각 반도체 칩이 외부에 노출된 상태이므로 방열 작용도 우수해진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 9은 본 발명에 따른 멀티-칩 패키지를 제조 공정 순서대로 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 먼저 도 2 및 도 3과 같이, 제 2 반도체 칩(10)을 준비한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 반도체 칩(10)의 표면에 제 3 절연막(11)을 1 내지 50 ㎛ 정도의 두께로 도포하고, 패드(12)가 노출되도록 제 3 절연막(11)의 해당 부분을 식각한다.
그다음, 도 3에 도시된 같이, 노출된 각 패드(12)에 금속 범프(13)를 형성한다. 특히, 패드(12)에 범프(13)의 부착력 강화를 위해서, 구리/니켈/금, 구리/니켈/크롬/금, 구리/니켈/코발트/금, 구리/니켈/금/주석/ 구리/니켈/크롬/금/주석/, 또는 구리/니켈/코발트/금/주석 중 어느 하나의 합금이 도금되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 구리/니켈/금의 합금 경우의 도금은 공지기술을 사용하되, 먼저 구리를 도금한다음 니켈, 금, 주석 순으로 적층도금한다. 나머지 합금 경우의 도금순서는, 상기와 같이 구리를 먼저 도금한 다음 니켈, 크롬, 금 순으로 도금(구리/니켈/크롬/금)하고, 구리, 니켈, 코발트, 금 순으로 도금(구리/니켈/코발트/금)하거나, 구리, 니켈, 금, 주석순으로 도금(구리/니켈/금/주석), 구리, 니켈, 크롬, 금, 주석 순으로 도금(구리/니켈/크롬/금/주석) 또는 구리, 니켈, 코발트, 금, 주석 순으로 도금(구리/니켈/코발트/금/주석)한다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 제 1 반도체 칩(20)이 구성된 웨이퍼의 전체 표면에 제 1 절연막(21)을 도포하고, 패드(22)가 노출되도록 제 1 절연막(21)의 해당 부분을 식각한다.
그다음, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 노출된 패드(22)와 연결되도록 수 개의 금속 패턴(23)을 제 1 절연막(21) 표면에 증착한다. 특히, 제 1 반도체 칩(20)의 패드(22)는 2개이므로, 하나의 제 1 반도체 칩(20)이 갖는 금속 패턴(23)도 2개이다. 금속 패턴(23)의 재질로는 은, 금, 니켈, 인듐, 주석 중 하나를 사용할 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 같이, 전체 구조 상부에 제 2 절연막(24)을 도포한 후, 하나의 금속 패턴(23)마다 두 부분이 노출되도록 제 2 절연막(24)의 해당 부분을 식각한다.
이때, 노출된 두 부분중, 패드(22)에 인접한 부분이 비아홀(25)이 되고, 다른 한 부분이 볼 랜드(26)가 된다. 또한, 비아홀(25)과 볼 랜드(26)의 수는 하나의 제 1 반도체 칩(20)이 갖는 금속 패턴(23)이 2개이므로, 각기 2개씩이 된다. 여기서, 각 절연막(11)(21)(24)은 열팽창 계수가 동일한 동일 재질이다.
그다음, 도 3에서와 같이 구성된 수 개의 제 2 반도체 칩(10)을 뒤집어서, 도 7에서와 같이, 제 1 반도체 칩(20)상에 적층한다. 즉, 범프(13)를 비아홀(25)에 마운트하여, 범프(13)와 금속패턴(23)을 전기적으로 연결시킨다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 반도체칩(10)의 양측에 배치된 2개의 볼랜드(26)에 솔더볼(30)을 마운트한다. 이때, 솔더볼(30)은 제 2 반도체 칩(10)의 표면보다 더 높게 위치되어야만 실장이 가능하므로, 솔더볼(30)의 높이가 250 내지 700 ㎛ 정도이므로, 제 2 반도체 칩(10)의 두께는 50 내지 500 ㎛로 제한된다.
그다음, 최종적으로, 다수개의 제1 반도체칩(20)으로 구성된 웨이퍼에 형성된 스크라이브 라인(미도시)을 따라 절단하면, 도 9에 도시된 하나의 멀티-칩 패키지가 완성된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판을 사용하지 않고 2개의 기판을 적층식으로 배치하므로써, 멀티-칩 패키지의 크기가 반도체 칩 크기로 구현된다.
또한, 금속 와이어 대신에 범프를 사용하게 되므로써, 인덕턴스 성분이 줄어서 전기적 특성이 향상된다.
그리고, 봉지제 대신에 열팽창 계수가 동일한 절연막을 사용하게 되므로써, 열팽창 차이로 인한 패키지의 구조적 신뢰성 저하가 방지되고, 각 반도체 칩이 노출되므로써 방열 작용도 향상된다.
이상에서는 본 발명에 의한 멀티-칩 패키지를 실시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
도 1은 종래의 멀티-칩 패키지를 나타낸 단면도.
도 2 내지 도 9는 본 발명에 따른 멀티-칩 패키지를 제조하는 공정단면도.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
10 ; 제 2 반도체 칩 11 ; 제 3 절연막
12,22 ; 패드 13 ; 범프
20 ; 제 1 반도체 칩 21 ; 제 1 절연막
23 ; 금속 패턴 24 ; 제 2 절연막
25 ; 비아홀 26 ; 볼 랜드
30 ; 솔더 볼
Claims (3)
- 상면의 패드가 상부를 향하게 배치된 제 1 반도체 칩;상기 제 1 반도체 칩의 표면에, 상기 패드가 노출되게 도포된 제 1 절연막;상기 제 1 절연막 표면에 형성되고, 상기 패드에 전기적으로 연결된 2개의 금속 패턴;상기 전체 구조 상부에 형성되고, 상기 각 금속 패턴의 두 부분을 노출시키는 비아홀과 볼 랜드가 형성된 제 2 절연막;상기 제 1 반도체 칩 상부에 배치되고, 상면에 패트가 형성된 제 2 반도체 칩;상기 제 2 반도체 칩의 표면에, 상기 패드가 노출되게 형성된 제 3 절연막;상기 노출된 패드에 형성되고 상기 비아홀에 마운트되어, 상기 금속 패턴과 전기적으로 연결된 범프; 및상기 볼 랜드에 마운트되어, 상기 제 2 반도체 칩의 표면에서 상부로 돌출되는 높이를 갖는 솔더 볼을 포함하여 구성되며, 상기 제1, 2 및 3 절연막 각각은 열팽창계수가 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티-칩 패키지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 각 반도체 칩의 패드에 구리, 니켈, 금 순으로 도금된 구리/니켈/금의 합금, 구리, 니켈, 크롬, 금 순으로 도금된 구리/니켈/크롬/금의 합금, 구리, 니켈, 코발트, 금 순으로 도금된 구리/니켈/코발트/금 의 합금, 구리, 니켈, 금, 주석 순으로 도금된 구리/니켈/금/주석의 합금, 또는 구리, 니켈, 크롬, 금, 주석순으로 도금된 구리/니켈/크롬/금/주석의 합금, 또는 구리, 니켈, 코발트, 금, 주석순으로 도금된 구리/니켈/코발트/금/주석의 합금 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티-칩 패키지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속 패턴의 재질은 은, 금, 니켈, 인듐, 주석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 멀티-칩 패키지.
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