KR101009158B1 - Wafer level chip scale package and fabricating method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지에 관한 것으로, 솔더레지스트층을 솔더볼 주변에만 형성하거나, 솔더볼 주변 영역을 제외한 영역의 솔더레지스트층의 두께를 최소화함으로써 다른 구성요소의 재료에 비해 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층의 사용을 최소화하여 응력발생을 최소화시킬 수 있는 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 구조 및 그 제조방법을 제공한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer level chip scale package, wherein the solder resist layer is formed only around the solder ball, or the solder resist layer having a high thermal expansion coefficient is higher than that of other components by minimizing the thickness of the solder resist layer in the region except the solder ball region. Provided are a structure of a wafer level chip scale package and a method of manufacturing the same, which minimize the use of layers to minimize stress generation.
반도체칩, 재배선층, 솔더레지스트층, 솔더볼, 비산화 금속층 Semiconductor chip, redistribution layer, solder resist layer, solder ball, non-oxide metal layer
Description
본 발명은 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층을 선택적으로 형성함으로써 구성요소를 이루는 재료의 열팽창계수 차이에 기인한 응력발생을 최소화할 수 있는 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wafer level chip scale package and a method of manufacturing the same. More particularly, by selectively forming a solder resist layer having a high thermal expansion coefficient, stress generation due to a difference in thermal expansion coefficient of the material constituting the component can be minimized. A wafer level chip scale package and a method of manufacturing the same.
반도체 산업에 있어서 기술 개발의 주요한 추세 중의 하나는 반도체 소자의 크기를 축소시키는 것이다. 반도체 소자 패키지 분야에 있어서도 소형 컴퓨터 및 휴대용 전자기기 등의 수요 급증에 따라 소형의 크기를 가지면서 다수의 핀(Pin)을 구현할 수 있는 파인 피치 볼 그리드 어레이(Fine Pitch Ball Grid Array; FBGA) 패키지 또는 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package; CSP) 등의 반도체 소자 패키지가 개발되고 있다. One of the major trends in technology development in the semiconductor industry is to reduce the size of semiconductor devices. Fine Pitch Ball Grid Array (FBGA) package that can implement a large number of pins in a small size in accordance with the rapidly increasing demand for small computer and portable electronic devices in the field of semiconductor device package or Semiconductor device packages such as a chip scale package (CSP) have been developed.
현재 개발되고 있는 파인 피치 볼 그리드 어레이 패키지 또는 칩 스케일 패키지 등과 같은 반도체 소자 패키지는 소형화 및 경량화 등의 물리적 이점이 있는 반면 아직까지는 종래의 플라스틱 패키지(plastic package)와 대등한 신뢰성을 확 보하지 못하고 있으며, 생산 과정에서 소요되는 원부자재 및 공정의 단가가 높아 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다. 특히, 현재 칩 스케일 패키지의 대표적인 종류인 소위 마이크로 볼 그리드 어레이(micro BGA;μBGA) 패키지는 파인 피치 볼 그리드 어레이 또는 칩 스케일 패키지에 비하여 나은 특성이 있기는 하지만, 역시 신뢰도 및 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다. Semiconductor device packages such as fine pitch ball grid array packages or chip scale packages that are currently being developed have physical advantages such as miniaturization and light weight, but have not yet been as reliable as conventional plastic packages. In addition, the price competitiveness of raw and subsidiary materials and processes is high. In particular, the so-called micro BGA (micro BGA) package, which is a typical type of chip scale package, has better characteristics than the fine pitch ball grid array or chip scale package, but also has a disadvantage of low reliability and price competitiveness. have.
이러한 단점을 극복하기 위해 개발된 패키지의 한 종류로 반도체칩의 본딩패드(bonding pad)의 재배치(redistribution) 또는 재배선(rerouting)을 이용하는 소위 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(Wafer Level Chip Scale Package; WLCSP)가 있다. A so-called wafer level chip scale package (WLCSP) that uses redistribution or rerouting of a bonding pad of a semiconductor chip as a kind of package developed to overcome this disadvantage. There is.
웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지는 개별 칩(Chip) 레벨로 절단하기 전 웨이퍼 레벨에서 재배선층 및 솔더볼 형성 공정 등을 일괄적으로 진행한 후, 솔더볼이 형성된 웨이퍼를 칩 레벨로 절단하여 제조하는 패키지이다. The wafer-level chip scale package is a package that cuts the wafer on which the solder ball is formed at the chip level after collectively performing the redistribution layer and the solder ball forming process at the wafer level before cutting to the individual chip level.
도 1은 종래기술에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a wafer level chip scale package according to the prior art.
먼저, 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(10)는 상부면에 본딩패드(12)가 형성된 반도체칩(11), 반도체칩(11)의 상부면에 형성된 제1 절연층(13), 본딩패드(12)로부터 제1 절연층(13) 상으로 연장되며, 일단에 접착보조층(Under Bump Metallugy; UBM)(15)이 형성된 재배선층(14), 재배선층(14)이 노출되도록 제1 절연층(13) 상에 형성된 제2 절연층(16), 접착보조층(15)에 형성된 솔더볼(18), 및 솔더볼(18)을 노출시키는 오픈부를 포함하며 제2 절연층(16) 및 재배선층(14) 상에 형성된 솔더레지스트층(17)을 포함하여 구성된다. First, referring to FIG. 1, a wafer level
그러나, 도 1에 도시된 종래기술에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(10)는 각 구성요소의 재료가 달라 열팽창계수의 차이에 의한 응력이 발생하는 문제점이 있었다. 특히, 종래에는 다른 구성요소에 비해 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층(17)이 재배선층(14)의 상부에 전면 도포되어 있어 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(10)의 작동시 열이 발생하거나 외부로부터 열이 가해지는 경우, 재질 차이에 따른 열팽창계수(CTE)의 차이로 인해 솔더레지스트층(17)과 접하는 솔더볼(18)에 응력이 집중되고 이로 인해 솔더볼(18)의 접합강도가 취약하게 되거나, 열팽창계수의 차이로 인해 웨이퍼 레벨 패키지가 휘는 문제점이 있었다. However, the wafer level
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층을 선택적으로 형성함으로써 구성요소를 이루는 재료의 열팽창계수 차이에 기인한 응력발생을 최소화할 수 있는 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the present invention can minimize the occurrence of stress due to the difference in thermal expansion coefficient of the material constituting the component by selectively forming a solder resist layer having a large thermal expansion coefficient To provide a wafer level chip scale package and a method of manufacturing the same.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지는, 상부면에 본딩패드가 형성된 반도체칩, 상기 반도체칩의 상부면에 상기 본딩패드가 노출되도록 형성된 제1 절연층, 상기 본딩패드로부터 상기 제1 절연층 상에 연장 형성된 재배선층, 상기 재배선층을 커버하도록 상기 재배선층 상에 형성되며, 일단에 접착보조층을 갖는 비산화 금속층, 상기 제1 절연층 상에 형성되며, 상기 비산화 금속층을 노출시키는 제2 절연층, 상기 접착보조층에 형성된 솔더볼, 및 상기 비산화 금속층 및 상기 제2 절연층 상의 상기 솔더볼 주변 영역에만 형성된 패터닝된 솔더레지스트층을 포함하는 것을 특징으로 한다. A wafer level chip scale package according to a first embodiment of the present invention may include a semiconductor chip having a bonding pad formed on an upper surface thereof, a first insulating layer formed so that the bonding pad is exposed on an upper surface of the semiconductor chip, and the bonding pad. A redistribution layer extending on the first insulating layer, a non-oxide metal layer formed on the redistribution layer to cover the redistribution layer, and having an adhesive auxiliary layer at one end thereof, formed on the first insulating layer, and the non-oxidation And a second insulating layer exposing a metal layer, a solder ball formed in the adhesive auxiliary layer, and a patterned solder resist layer formed only in a region around the non-metal oxide layer and the solder ball on the second insulating layer.
또한, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지는, 상부면에 본딩패드가 형성된 반도체칩, 상기 반도체칩의 상부면에 형성되며, 상기 본딩패드를 노출되도록 형성된 제1 절연층, 상기 본딩패드로부터 상기 제1 절연층 상에 연장 형성되며, 일단에 접착보조층을 갖는 재배선층, 상기 제1 절연층 상에 형성되며, 상기 재배선층을 노출시키는 제2 절연층, 상기 재배선층의 접착보 조층에 형성된 솔더볼, 및 상기 재배선층 및 상기 제2 절연층 상에 형성된 패터닝된 솔더레지스트층을 포함하고, 상기 패터닝된 솔더레지스트층은 상기 접착보조층을 노출시키는 오픈부를 포함하는 상기 접착보조층 주변영역에 형성된 제1 솔더레지스트층과 상기 제1 솔더레지스트층을 제외한 영역에 형성된 상기 제1 솔더레지스트층보다 작은 두께를 갖는 제2 솔더레지스트층을 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the wafer level chip scale package according to the second exemplary embodiment of the present invention may include a semiconductor chip having a bonding pad formed on an upper surface thereof, a first insulating layer formed on an upper surface of the semiconductor chip and formed to expose the bonding pad. A redistribution layer extending from the bonding pads on the first insulating layer and having an adhesive auxiliary layer at one end thereof; a second insulating layer formed on the first insulating layer and exposing the redistribution layer; And a patterned solder resist layer formed on the rewiring layer and the second insulating layer, wherein the patterned solder resist layer comprises an open portion for exposing the adhesive auxiliary layer. A thickness smaller than the first solder resist layer formed in the peripheral region of the auxiliary layer and the first solder resist layer formed in the region other than the first solder resist layer It is characterized in that it comprises a second solder resist layer.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 제조방법은, (A) 웨이퍼 레벨에서 반도체칩 상에 본딩패드를 노출시키는 제1 절연층을 형성하는 단계, (B) 상기 본딩패드로부터 상기 제1 절연층 상에 연장되는 재배선층을 형성하는 단계, (C) 상기 재배선층 상에 일단에 접착보조층이 형성된 비산화 금속층을 형성하는 단계, (D) 상기 제1 절연층 상에 상기 비산화 금속층을 노출시키는 제2 절연층을 형성하는 단계, 및 (E) 상기 비산화 금속층 및 상기 제2 절연층 상에 상기 접착보조층을 노출시키는 제1 오픈부 및 상기 접착보조층 주변 영역을 제외한 영역의 상기 비산화 금속층 및 상기 제2 절연층을 노출시키는 제2 오픈부를 포함하도록 상기 접착보조층 주변 영역에만 형성된 패터닝된 솔더레지스트층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method of manufacturing a wafer level chip scale package according to a preferred embodiment of the present invention, (A) forming a first insulating layer to expose a bonding pad on the semiconductor chip at the wafer level, (B) the bonding pad Forming a redistribution layer extending on the first insulating layer from (C) forming a non-oxide layer having an adhesive auxiliary layer formed on the redistribution layer at one end thereof, and (D) on the first insulating layer. Forming a second insulating layer exposing the non-oxide layer, and (E) a first open portion exposing the adhesive auxiliary layer on the non-oxide layer and the second insulating layer and an area around the adhesive auxiliary layer Forming a patterned solder resist layer formed only in an area around the adhesive auxiliary layer to include a second open portion exposing the non-oxidizing metal layer and the second insulating layer in an area except for It is characterized by.
또한, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 제조방법은, (A) 웨이퍼 레벨에서 칩 상에 본딩패드를 노출시키는 제1 절연층을 형성하는 단계, (B) 상기 본딩패드로부터 상기 제1 절연층 상에 연장형성되며, 일단에 접착보조층을 갖는 재배선층을 형성하는 단계, (C) 상기 제1 절연층 상에 상기 재배선층을 노출시키는 제2 절연층을 형성하는 단계, 및 (D) 상기 재배선층 및 상기 제2 절연층 상에 상기 접착보조층을 노출시키는 제1 오픈부를 포함하는 상기 접착보조층 주변영역에 형성된 제1 솔더레지스트층과 상기 제1 솔더레지스트층을 제외한 영역에 형성된 상기 제1 솔더레지스트층보다 작은 두께를 갖는 제2 솔더레지스트층을 포함하는 패터닝된 솔더레지스트층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, a method of manufacturing a wafer level chip scale package according to a second preferred embodiment of the present invention comprises the steps of: (A) forming a first insulating layer exposing a bonding pad on the chip at the wafer level, (B) the bonding Forming a redistribution layer extending from the pad on the first insulating layer and having an adhesive auxiliary layer at one end thereof, (C) forming a second insulating layer exposing the redistribution layer on the first insulating layer; (D) a first solder resist layer and the first solder resist layer formed in a peripheral area of the adhesive auxiliary layer including a first open part exposing the adhesive auxiliary layer on the redistribution layer and the second insulating layer. And forming a patterned solder resist layer including a second solder resist layer having a thickness smaller than that of the first solder resist layer formed in a region other than the first solder resist layer.
본 발명은 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층을 솔더볼 주변 영역에만 형성하되, 노출되는 재배선층은 비산화금속층을 이용하여 보호함으로써 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층의 사용을 최소화하여 솔더볼에 집중되는 응력발생을 최소화하고, 이로 인해 접합강도가 취약하게 되는 문제를 방지한다. According to the present invention, a solder resist layer having a large thermal expansion coefficient is formed only in the region around the solder ball, and the exposed redistribution layer is protected by using a non-metal oxide layer, thereby minimizing the use of the solder resist layer having a large thermal expansion coefficient to reduce stress generation in the solder ball. Minimize, thereby preventing the problem of weak bonding strength.
또한, 본 발명은 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층을 솔더볼 주변 영역을 제외한 영역에 얇게 형성함으로써 재배선층을 노출시키지 않고 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층의 사용을 최소화하여 솔더볼에 집중되는 응력발생을 최소화하고, 이로 인해 접합강도가 취약하게 되는 문제를 방지한다. In addition, the present invention forms a thin solder resist layer having a high thermal expansion coefficient in a region other than the area around the solder ball, thereby minimizing the use of a solder resist layer having a high thermal expansion coefficient without exposing the redistribution layer, thereby minimizing stress generation in the solder ball. This prevents the problem of weak bonding strength.
또한, 본 발명은 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층의 사용을 최소화함으로써 이에 따라 발생하는 패키지의 휨 문제를 최소화시킨다. In addition, the present invention minimizes the warpage problem of the resulting package by minimizing the use of a solder resist layer having a high coefficient of thermal expansion.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as much as possible, even if displayed on the other drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 단면도이며, 도 4 내지 도 10은 도 2에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이고, 도 11 내지 도 16은 도 3에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 일 실시예에 따른 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이며, 도 17 내지 도 20은 도 3에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 다른 실시예에 따른 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a wafer level chip scale package according to a first preferred embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view of a wafer level chip scale package according to a second preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 2 is a cross-sectional view of each process for explaining a method of manufacturing a wafer level chip scale package illustrated in FIG. 2, and FIGS. 11 to 16 illustrate a method of manufacturing a wafer level chip scale package illustrated in FIG. 3. 17 is a cross-sectional view of each process, and FIGS. 17 to 20 are cross-sectional views of respective processes for describing a manufacturing method according to another exemplary embodiment of the wafer level chip scale package shown in FIG. 3.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(100)에 대해 설명하면 다음과 같다. 2 is a cross-sectional view of a wafer level chip scale package according to a first preferred embodiment of the present invention. Referring to this, a wafer level
본 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(100)는 반도체칩(101), 제1 절연층(103), 재배선층(104), 비산화 금속층(105), 제2 절연층(107), 솔더볼(111), 및 패터닝된 솔더레지스트층(110)을 포함하는 것을 특징으로 한다. The wafer level
반도체칩(101)은 집적회로(도시하지 않음)가 내재된 실리콘 소재의 칩 몸체 상부면에 집적회로와 전기적으로 연결되는 본딩패드(102)가 형성되고, 본딩패드(102)가 노출되도록 칩 몸체의 상부면에 패시베이션층이 형성된 구조를 갖는다. The
여기서, 패시베이션층은 예를 들어, 얇은 절연막, 즉 실리콘 디옥사이드(SiO2)로 구성되는 제 1 절연막(미도시)과 제 2 절연막(미도시), 및 실리콘 니트라이드(SiN)로 구성되는 제 3 절연막(미도시)의 박층 접합(lamination)에 의해 구성되어 높은 내열성 및 높은 전기 절연성을 갖는다. 이러한 패시베이션층의 표면은 반도체칩(101)의 표면으로 기능한다.Here, the passivation layer is, for example, a thin insulating film, that is, a third insulating film composed of a first insulating film (not shown) made of silicon dioxide (SiO 2), a second insulating film (not shown), and silicon nitride (SiN). It is comprised by the lamination of (not shown), and has high heat resistance and high electrical insulation. The surface of this passivation layer functions as the surface of the
한편, 본딩패드(102)는 알루미늄과 같은 금속으로 이루어진다. On the other hand, the
제1 절연층(103)은 재생처리시에 발생하는 열이나 기계적 응력으로부터 반도체칩(101)의 패시베이션층이나 활성면을 보호하기 위한 것으로, 반도체칩(101)의 상부면에 본딩패드(102)가 노출되도록 형성된다. 여기서, 제1 절연층(103)은 폴리이미드, 에폭시 등으로 이루어진다.The
재배선층(104)은 반도체칩(101)에 형성된 본딩패드(102)로부터 다른 위치로 배선을 유도하기 위한 것으로서, 본딩패드(102)로부터 제1 절연층(103) 상에 연장되게 형성된다. The
여기서, 재배선층(104)은 그 일단이 본딩패드(102)와 접속되어 있으며, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au) 등의 도전성 금속으로 이루어진다. Here, one end of the
비산화 금속층(105)은 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층에 의한 응력 발생을 감소시키기 위해 솔더레지스트층을 솔더볼(111) 주위에만 형성되도록 패터닝하는 경우 재배선층(104)이 노출되어 산화되는 것을 방지하는 동시에 재배선층(104)과 전기적으로 연결되어 본딩패드(102)로부터 다른 위치로 배선을 유도하기 위한 것으로서, 재배선층(104) 상부에 형성된다. 여기서, 비산화 금속층(105)은 비산화 전도성 금속, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 크롬(Cu)으로 이루어지며, 재배선층(104)에 전기도금에 의해 형성된다. The
또한, 비산화 금속층(105)의 재배선층(104)의 연장된 부분에 대응하는 위치에는 솔더볼 또는 외부접속단자와 연결되는 접착보조층(UBM; 106)이 형성되어 있다. 여기서, 접착보조층(UBM; 106)은 솔더볼(111)과 비산화 금속층(105)의 접착력을 강화시키기 위한 것으로 비록 도 2에는 도시하였으나 선택적으로 구비가능하다. In addition, an adhesive auxiliary layer (UBM) 106 is formed at a position corresponding to an extended portion of the
제2 절연층(107)은 제1 절연층(103) 상에 비산화 금속층(105) 및 접착보조층(UBM; 106)이 노출되도록 형성된다. The second
솔더볼(111)은 재배선층(104) 및 비산화 금속층(105)과 연결되는 반도체칩(101)을 외부시스템과 연결하는 외부 접속단자(exteranally connecting terminal) 또는 다른 솔더볼과 연결되는 도전성 접속단자 역할을 하기 위한 것으로서, 비산화 금속층(105)의 접착보조층(UBM; 106)에 형성된다. The
패터닝된 솔더레지스트층(110)은 반도체칩 상에 형성된 층들을 보호하기 위한 것으로서, 비산화 금속층(105) 및 제2 절연층(107) 상의 솔더볼(111) 주변 영역에만 형성된다. 즉, 솔더볼(111)이 부착되는 접착보조층(UBM; 106)을 노출시키는 제1 오픈부(109a) 및 솔더볼(111) 주변 영역을 제외한 비산화 금속층(105) 및 제2 절연층(107)을 노출시키는 제2 오픈부(109b)를 포함하도록 패터닝되어 있다. The patterned solder resist
즉, 본 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(100)는 다른 층들의 재료보다 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층의 사용을 최소화하기 위해 솔더볼(111) 형성을 위해 필요한 솔더볼(111) 주변 영역에만 형성하되, 솔더레지스트층이 형성되지 않아 노출되는 재배선층(104)을 보호하기 위해 그 상부에 비산화 금속층(105)을 형성함으로써 솔더볼(111)에 집중되는 응력을 완화하고, 패키지의 휨을 방지한다. That is, the wafer level
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(200)에 대해 설명하면 다음과 같다. 3 is a cross-sectional view of a wafer level chip scale package according to a second preferred embodiment of the present invention. Referring to this, a wafer level
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(200)는 다른 층들의 재료보다 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층의 사용을 최소화하기 위해 솔더볼(111) 형성을 위해 필요한 솔더볼(111) 주변 영역에 소정 두께를 갖는 제1 솔더레지스트층(210a)을 형성하되, 이를 제외한 영역에는 제1 솔더레지스트층(210a)보다 작은 두께를 갖는 제2 솔더레지스트층(210b)을 형성함으로써 제1 실시예와 같이 별도의 비산화 금속층을 형성하지 않고 재배선층을 보호하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. The wafer level
이를 제외하고는 제1 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(100)와 큰 차이가 없으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Except for this, since there is no significant difference from the wafer level
도 4 내지 도 10은 도 2에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(100)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 4 to 10 are cross-sectional views for each process for describing a method of manufacturing the wafer level chip scale package illustrated in FIG. 2, and a method of manufacturing the wafer level
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 레벨에서 반도체칩(101)의 본딩패드(102)가 노출되도록 반도체칩(101) 상에 제1 절연층(103)을 형성한다. First, as shown in FIG. 4, the first insulating
이때, 반도체칩(101)은 집적회로(도시하지 않음)가 내재된 실리콘 소재의 칩 몸체 상부면에 집적회로와 전기적으로 연결되는 본딩패드(102)가 형성되고, 본딩패드(102)가 노출되도록 칩 몸체의 상부면에 패시베이션층이 형성된 구조를 가지며, 이러한 본딩패드(102)와 패시베이션층의 형성은 패브리케이션(Fabrication; FAB) 공정에서 실시된다. At this time, the
다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 재배선층(104)을 형성한다. 이때, 재배선층(104)은 본딩패드(102)와 접속되어 제1 절연층(103) 상으로 연장되게 형성되게 형성된다.Next, as shown in FIG. 5, the
다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 비산화 금속층(105)을 형성한다. 이때, 비산화 금속층(105)은 전기 도금에 의해 재배선층(104)을 커버하도록 재배선층(104)의 상부에 형성된다. 또한 본딩패드(102)의 연장된 부분에 대응되는 비산화 금속 층(105) 상에는 접착보조층(UBM; 106)이 형성된다. 상술한 바와 같이, 접착보조층(UBM; 106)은 솔더볼(111)과 비산화 금속층(105)의 접착력을 강화시키기 위한 것으로 선택적으로 구비가능하다. Next, as shown in FIG. 6, a
다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 절연층(107)을 형성한다. 이때, 제2 절연층(107)은 비산화 금속층(105)이 노출되도록 제1 절연층(103) 상에 형성된다. Next, as shown in FIG. 7, a second insulating
다음, 도 8에 도시한 바와 같이, 비산화 금속층(105) 및 제2 절연층(107) 상에 솔더레지스트층(108)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 8, the solder resist
다음, 도 9에 도시한 바와 같이, 접착보조층(UBM; 106)를 노출시키는 제1 오픈부(109a)를 포함하여, 접착보조층(UBM; 106) 주변 영역을 제외한 영역을 노출시키는 제2 오픈부(109b)를 갖도록 솔더레지스트층을 일부 제거하여 패터닝된 솔더레지스트층(110)을 형성한다. Next, as illustrated in FIG. 9, a
여기서, 제1 오픈부(109a)는 반도체칩(101)을 외부시스템과 연결하는 외부 접속단자 또는 다른 솔더볼과 연결하기 위한 도전성 접속단자인 솔더볼을 접착보조층(106)에 연결하기 위해 형성되며, 제2 오픈부(109b)는 솔더볼 형성을 위한 접착보조층(UBM; 106) 주변 영역의 솔더레지스트층만 제외하고 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층을 제거함으로써 응력집중 및 패키지의 휨을 방지하기 위해 형성된다. 본 실시예에서는, 제2 오픈부(109b)에 의해 노출되는 재배선층(104) 상부에 별도의 비 산화 금속층(105)이 형성되기 때문에 재배선층(104)의 보호문제도 해결된다. Here, the first
또한, 솔더레지스트층(108)은 에칭 또는 LDA(Laser Direct Ablation)에 의해 제거될 수 있으며, 다른 공지의 방법 또한 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다. In addition, the solder resist
다음, 도 10에 도시한 바와 같이, 접착보조층(UBM; 106)에 솔더볼(111)을 부착한다. Next, as shown in FIG. 10, the
이와 같은 제조공정에 의해 도 2에 도시한 바와 같은 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(100)가 제조된다. By this manufacturing process, the wafer level
도 11 내지 도 16은 도 3에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 일 실시예에 따른 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(200)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 제1 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(100)와 동일 또는 대응되는 구성요소 및 그 제조공정에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.11 to 16 are cross-sectional views of respective processes for describing a manufacturing method according to an exemplary embodiment of the wafer level chip scale package illustrated in FIG. 3, and with reference thereto, the wafer level
먼저, 도 11에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 레벨에서 반도체칩(201)의 본딩패드(202)가 노출되도록 반도체 칩(201) 상에 제1 절연층(203)을 형성한다. First, as shown in FIG. 11, the first insulating
다음, 도 12에 도시한 바와 같이, 재배선층(204)을 형성한다. 이때, 재배선층(204)은 본딩패드(202)와 접속되어 제1 절연층(203) 상으로 연장되게 형성되며, 연장된 부분에는 접착보조층(UBM; 206)이 형성된다. 본 실시예에서는 재배선층(204)의 상부에 별도의 접착보조층(UBM; 206)이 형성되는 것으로 도시 및 서술하나 별도의 접착보조층(UBM; 206) 없이 재배선층(204)의 일측 단부가 접착보조층(UBM; 206)로서 기능을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다. Next, as shown in FIG. 12, the
다음, 도 13에 도시한 바와 같이, 제2 절연층(107)을 형성한다. 이때, 제2 절연층(107)은 재배선층(204)이 노출되도록 제1 절연층(203) 상에 형성된다. Next, as shown in FIG. 13, a second insulating
다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 재배선층(204) 및 제2 절연층(207) 상에 솔더레지스트층(208)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 14, a solder resist
다음, 도 15에 도시한 바와 같이, 솔더레지스트층(208)을 일부 제거하여 접착보조층(106)을 노출시키는 제1 오픈부(209a)를 포함하는 접착보조층 주변영역에 형성된 제1 솔더레지스트층(210a)과 제1 솔더레지스트층(210a)을 제외한 영역에 형성된 제1 솔더레지스트층(201a)보다 작은 두께를 갖는 제2 솔더레지스트층(210b)을 포함하는 패터닝된 솔더레지스트층(210)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 15, the first solder resist formed in the peripheral area of the adhesive auxiliary layer including the
여기서, 제1 오픈부(209a)는 반도체칩(101)을 외부시스템과 연결하는 외부 접속단자 또는 다른 솔더볼과 연결하기 위한 도전성 접속단자인 솔더볼(211)이 접 착보조층(206)에 전기적으로 연결되도록 형성되며, 제2 솔더레지스트층(210b)은 솔더볼 형성을 위한 접착보조층(UBM; 106) 주변 영역의 제1 솔더레지스트층(210a)을 제외하고 열팽창계수가 큰 솔더레지스트층을 폭방향으로 일부 제거함으로써 응력집중 및 패키지의 휨을 방지하기 위해 형성된다. 본 실시예에서는, 제2 솔더레지스트층(210b)이 재배선층(204)을 보호한다. Here, the first
이때, 솔더레지스트층(208)은 에칭 또는 LDA(Laser Direct Ablation)에 의해 제거될 수 있으며, 다른 공지의 방법 또한 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다. At this time, the solder resist
다음, 도 16에 도시한 바와 같이, 접착보조층(UBM; 206)에 솔더볼(211)을 부착한다. Next, as shown in FIG. 16, the
이와 같은 제조공정에 의해 도 3에 도시한 바와 같은 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(200)가 제조된다. By this manufacturing process, the wafer level
도 17 내지 도 20은 도 3에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 다른 실시예에 따른 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(200)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 본 실시예는 패터닝된 솔더레지스트층(210)을 형성하는 다른 방법을 제안하는 것으로서, 설명의 편의를 위해 일 실시예에 따른 제조방법과 동일하거나 대응되 는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부호하고, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 17 to 20 are cross-sectional views of respective processes for describing a manufacturing method according to another exemplary embodiment of the wafer level chip scale package illustrated in FIG. 3, and with reference thereto, the wafer level
먼저, 도 17에 도시한 바와 같이, 도 11 내지 도 14의 공정에 의해 형성된 솔더레지스트층(208)을 접착보조층(206)을 노출시키는 제1 오픈부(209a)를 포함하여, 접착보조층(206) 주변 영역을 제외한 영역을 노출시키는 제2 오픈부(209b)를 갖도록 일부 제거한다. First, as shown in FIG. 17, the adhesive assisting layer including the
다음, 도 18에 도시한 바와 같이, 제2 오픈부(209b)에 제1 솔더레지스트층(210a)보다 작은 두께를 갖도록 제2 솔더레지스트층(210b)을 형성한다. 여기서, 제2 솔더레지스트층(210b)은 스핀 코팅(spin coating)에 의해 형성된다.Next, as shown in FIG. 18, the second solder resist
다음, 도 19에 도시한 바와 같이, 접착보조층(206)에 솔더볼(211)을 부착함으로써 도 3에 도시한 바와 같은 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지(200)가 제조될 수 있다. Next, as shown in FIG. 19, the wafer level
본 실시예에서는 솔더레지스트층(208)에 제1 오픈부(209a) 및 제2 오픈부(209b)를 형성하고, 제2 오픈부(209b)에 스핀코팅에 의하여 제1 솔더레지스트층(210a) 보다 작은 두께를 갖는 제2 솔더레지스트층(210b)를 형성하는 것으로서, 제1 실시예와 같이 솔더레지스트층(208)을 다른 두께를 갖도록 한번에 패터닝하여 형성하거나 이에 의하여 원하는 두께 차이를 형성하는데 어려움이 있을 수 있으므 로, 일괄적으로 오픈부를 형성하고 솔더레지스트층의 두께 차이를 부여하는 방법을 제안한다. In the present embodiment, the first
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, this is for explaining the present invention in detail, and a wafer level chip scale package and a method of manufacturing the same according to the present invention are not limited thereto, and within the technical spirit of the present invention. It will be apparent that modifications and improvements are possible by one of ordinary skill in the art.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다. All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.
도 1은 종래기술에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a wafer level chip scale package according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a wafer level chip scale package according to a first preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a wafer level chip scale package according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 10은 도 2에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 4 to 10 are cross-sectional views of respective processes for describing a method of manufacturing the wafer level chip scale package shown in FIG. 2.
도 11 내지 도 16은 도 3에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 일 실시예에 따른 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 11 to 16 are cross-sectional views of respective processes for describing a method of manufacturing a wafer level chip scale package shown in FIG. 3 according to an embodiment.
도 17 내지 도 20은 도 3에 도시된 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키지의 다른 실시예에 따른 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 17 to 20 are cross-sectional views of respective processes for describing a method of manufacturing a wafer level chip scale package according to another embodiment of FIG. 3.
<도면의 주요부분의 설명><Description of main parts of drawing>
101, 201 : 반도체칩 102, 202 : 본딩패드101, 201:
103, 203 : 제1 절연층 104, 204 : 재배선층103, 203: first insulating
105 : 비산화 금속층 106, 206 : 접착보조층105:
110, 210 : 솔더레지스트층 111, 211 : 솔더볼110, 210: solder resist
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