KR100825658B1 - 반도체 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

인터포저 기판을 사용한 멀티 칩 모듈을 소형화하는 반도체 장치 및 그 제조 방법이다. 인터포저 기판(1)을 관통하는 매립 전극(4)을 설치하여, 그 한쪽 끝 측을 디바이스 칩(10)이 플립 실장되는 접속 전극(2)과 접속시키고, 다른쪽 끝 측에 설치한 범프 전극(5)을 개재시켜 도시되어 있지 않은 실장 기판에 접속하는 구조, 즉, 실장 기판에 접속하는 전극을 인터포저 기판(1)의 이면 측으로부터 인출하도록 하였기 때문에, 멀티 칩 모듈을 소형화하는 것이 가능하도록 되어 있다.
인터포저 기판, 접속 전극, 디바이스 칩, 범프 전극, 매립 전극

Description

반도체 장치 및 그 제조 방법{Semiconductor device and its manufacturing method}
본 발명은 멀티 칩 모듈에 사용하기 적합한 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, CSP(Chip Size Package) 구조의 디바이스 칩을 기판 상에 복수 실장하거나, 인터포저(interposer) 기판 상에 복수의 디바이스 칩을 플립 칩 실장하여 멀티 칩 모듈이라고 하는 반도체 장치를 구성하는 기술이 알려져 있다. 인터포저 기판 상에 디바이스 칩을 플립 칩 실장하는 기술에 대해서는, 예를 들면, 특개 2000-164635호 공보에 개시되어 있다.
그런데, 인터포저 기판을 사용하여 멀티 칩 모듈을 구성하는 반도체 장치(100)에서는, 도 5의 단면도에 도시하는 바와 같이, 각 디바이스 칩(10, 10)에 형성된 범프(10a)를 인터포저 기판(1) 상의 접속 전극(2)에 접속하는 양태가 된다. 이러한 접속 양태에서는, 각 디바이스 칩(10)간의 배선에 대해서는 미세화할 수 있지만, 반도체 장치(100)를 도시되어 있지 않은 실장 기판에 접속하기 위해서는 인터포저 기판(1) 주변부에 형성되는 접속 단자(T)를 사용하도록 하고 있다.
이 때문에, 인터포저 기판(1) 상에서 접속 단자(T)가 증가할수록 그 접속 단 자(T)를 설치하기 위해 인터포저 기판 면적을 확장하여야만 하여, 멀티 칩 모듈의 소형화를 저지하는 요인이 되고 있다.
그래서 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 인터포저 기판을 사용한 멀티 칩 모듈을 소형화할 수 있는 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 인터포저 기판 상에 복수의 디바이스 칩을 플립 칩 실장하여 멀티 칩 모듈을 구성하는 반도체 장치에 있어서, 상기 인터포저 기판을 관통하는 매립 전극을 설치하여, 그 한쪽 끝 측을 상기 디바이스 칩이 플립 칩 실장되는 접속 전극과 접속시키고, 다른쪽 끝 측에 범프 전극을 형성한 것을 특징으로 한다.
더욱이 본 발명에서는, 인터포저 기판 상에 복수의 디바이스 칩을 플립 칩 실장하여 멀티 칩 모듈을 구성하는 반도체 장치의 제조 방법으로, 상기 인터포저 기판의 모재가 되는 웨이퍼에 뚫어 설치한 콘택트 홀에 도체를 충전하여 매립 전극을 형성하는 제 1 공정과, 이 매립 전극의 한쪽 끝 측에 접속되는 접속 전극과 상기 디바이스 칩이 플립 실장되는 접속 전극을 포함하는 배선을 상기 웨이퍼 표면에 형성하는 제 2 공정과, 이 제 2 공정에 의해 형성된 접속 전극에 상기 복수의 디바이스 칩을 플립 칩 실장한 후, 상기 매립 전극의 다른쪽 끝이 노출할 때까지 상기 웨이퍼의 이면 측을 절삭 연마하여 상기 인터포저 기판을 형성하는 제 3 공정과, 이 제 3 공정에 의해 다른쪽 끝이 노출된 매립 전극에 범프 전극을 설치하는 제 4 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 인터포저 기판을 관통하는 매립 전극을 설치하여, 그 한쪽 끝 측을 상기 디바이스 칩이 플립 칩 실장되는 접속 전극과 접속시키고, 다른쪽 끝 측에 범프 전극을 형성하기 때문에, 인터포저 기판의 이면 측으로부터 실장 기판에 접속하는 전극을 인출할 수 있다. 이로써, 멀티 칩 모듈을 소형화하는 것이 가능해진다.
도 1은 일 실시예에 의한 반도체 장치(100)의 구조를 도시하는 단면도.
도 2a 및 도 2b는 반도체 장치(100)의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
도 3a 및 도 3b는 반도체 장치(100)의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
도 4a 내지 도 4c는 반도체 장치(100)의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 종래 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명한다. 도 1은 일 실시예에 의한 반도체 장치(100)의 구조를 도시하는 단면도이다. 이 도면에 있어서 상술한 종래 예(도 5 참조)와 공통되는 부분에는 동일 번호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 1에 도시하는 반도체 장치(100)가 도 5에 도시한 종래 예와 상위한 점은 인터포저 기판(1)을 관통하는 매립 전극(4)을 설치하여, 그 한쪽 끝 측을 디바이스 칩(10)이 플립 실장되는 접속 전극(2)과 접속시키고, 다른쪽 끝 측에 설치한 범프 전극(5)을 개재시켜 도시되어 있지 않은 실장 기판에 접속하는 구조로 한 것에 있다. 이러한 구조에 의하면, 인터포저 기판(1) 주변부에 형성되는 접속 단자(T)를 불필요로 하기 때문에, 멀티 칩 모듈을 소형화할 수 있다.
다음으로, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 상기 구조에 의한 반도체 장치(100)의 제조 공정에 대해서 설명한다. 본 실시예에 의한 제조 공정에서는, 우선 도 2a에 도시하는 대로, 인터포저 기판(1)의 모재가 되는 예를 들면 실리콘 기판으로 이루어지는 웨이퍼(W)의 표면 측에, 후술하는 콘택트 홀(CH)에 대응하는 개소를 개구하도록 레지스트(R)를 패터닝한다. 다음으로, 이 레지스트(R)를 마스크로 하여 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 실시하여, 이로써 도 2b에 도시하는 바와 같이, 깊이 50 내지 100㎛의 콘택트 홀(CH)을 형성한다. 콘택트 홀(CH)을 형성한 후는, 레지스트(R)를 제거하고 나서 웨이퍼(W) 표면 상에 막 두께 3 내지 4㎛의 산화막(3)을 형성한다.
다음으로, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 무전해 도금 방법을 사용하여, 구리나 금 또는 그들의 합금 등 양도체(良導體)를 콘택트 홀(CH)에 충전하여 매립 전극(4)을 형성한다. 이렇게 하여 매립 전극(4)이 형성되면, 산화막(3) 또는 매립 전극(4) 상에 복수의 접속 전극(2)을 형성한다(도 3b 참조). 이 후, 도 4a에 도시하는 대로, 각 디바이스 칩(10, 10)의 범프(10a)를 웨이퍼(W) 상에 형성된 접속 전극(2)에 접속하는 플립 칩 실장이 행하여진다.
플립 칩 실장 후, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 매립 전극(4)의 바닥면 측이 노출할 때까지 웨이퍼(W)의 이면 측을 백 그라인드에 의해 절삭 연마하고, 이로써 박막화된 인터포저 기판(1)을 형성한다. 그리고, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 이 인터포저 기판(1)의 이면 측에 노출하는 매립 전극(4)의 단면에 범프 전극(5)을 설치한 후, 인터포저 기판(1)을 다이싱하여 개별 부재 컷함으로써, 도 1에 도시한 구조에 의한 멀티 칩 모듈의 반도체 장치(100)를 형성한다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 인터포저 기판(1)을 관통하는 매립 전극(4)을 설치하여, 그 한쪽 끝 측을 디바이스 칩(10)이 플립 실장되는 접속 전극(2)과 접속시키고, 다른쪽 끝 측에 설치한 범프 전극(5)을 개재시켜 도시되어 있지 않은 실장 기판에 접속하는 구조, 즉, 실장 기판에 접속하는 전극을 인터포저 기판(1)의 이면 측으로부터 인출하도록 하였기 때문에, 멀티 칩 모듈을 소형화하는 것이 가능하게 되어 있다.
본 발명에 의하면, 인터포저 기판을 관통하는 매립 전극을 설치하여, 그 한쪽 끝 측을 상기 디바이스 칩이 플립 칩 실장되는 접속 전극과 접속시키고, 다른쪽 끝 측에 범프 전극을 형성하기 때문에, 인터포저 기판의 이면 측으로부터 실장 기판에 접속하는 전극을 인출할 수 있어, 이로써 멀티 칩 모듈을 소형화할 수 있다.
더욱이 본 발명에 의하면, 인터포저 기판의 모재가 되는 웨이퍼에 뚫어 설치한 콘택트 홀에 도체를 충전하여 매립 전극을 형성한 후, 이 매립 전극의 다른쪽 끝이 노출할 때까지 웨이퍼의 이면 측을 절삭 연마하여 인터포저 기판을 형성하기 때문에, 인터포저 기판의 이면 측으로부터 실장 기판에 접속하는 전극을 용이하게 작성할 수 있어, 비용 저감에 기여할 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 인터포저 기판 상에 복수의 디바이스 칩을 플립 칩 실장하여 멀티 칩 모듈을 구성하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 인터포저 기판의 모재가 되는 웨이퍼에 뚫어 설치한 콘택트 홀에 도체를 충전하여 매립 전극을 형성하는 제 1 공정과,
    상기 매립 전극의 한쪽 끝 측에 접속되는 접속 전극과 상기 디바이스 칩이 플립 실장되는 접속 전극을 포함하는 배선을 상기 웨이퍼 표면에 형성하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정에 의해 형성된 접속 전극에 상기 복수의 디바이스 칩을 플립 칩 실장한 후, 상기 매립 전극의 다른쪽 끝이 노출할 때까지 상기 웨이퍼의 이면 측을 절삭 연마하여 상기 인터포저 기판을 형성하는 제 3 공정과,
    상기 제 3 공정에 의해 다른쪽 끝이 노출된 매립 전극에 범프 전극을 설치하는 제 4 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인터포저 기판은 실리콘 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치 제조 방법.
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