KR101131447B1 - 반도체 패키지 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패키지 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름부재와 레이저 가공 공정을 이용하여, 웨이퍼 레벨의 팬 아웃 패키지에 대한 제조 공정수를 크게 단축시킬 수 있도록 한 반도체 패키지 제조 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 ABF 재질의 제1필름부재를 반도체 칩의 일면에 코팅하되, 본딩패드를 제외한 면적에 걸쳐 코팅하는 단계와; 제1필름부재의 면적중 재배선라인이 형성될 부분을 레이저 가공 공정으로 파내어 재배선라인 형성용 라인 홈을 형성하는 단계와; 도금 공정을 통하여, 반도체 칩의 본딩패드 및 라인 홈내에 재배선라인이 형성되는 단계와; 재배선라인을 포함하는 반도체 칩의 전체 표면에 걸쳐 솔더 레지스트 재질의 제2필름부재를 코팅한 다음, 레이저 드릴링을 이용하여 제2필름부재의 일부를 제거하여, 재배선라인의 볼 부착 자리면을 노출시키는 단계와; 상기 볼 부착 자리면에 솔더볼을 융착시키는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조 방법을 제공한다.

Description

반도체 패키지 제조 방법{Method for manufacturing semiconductor package}

본 발명은 반도체 패키지 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름부재와 레이저 가공 공정을 이용하여, 웨이퍼 레벨의 팬 아웃 패키지에 대한 제조 공정수를 크게 단축시킬 수 있도록 한 반도체 패키지 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 패키지 조립 기술의 발전에 따라, 다양한 형태의 패키지 형태가 개발되고 있고, 그 일례로서 소형 전자기기에 탑재할 수 있는 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package)를 들 수 있으며, 이러한 칩 스케일 패키지는 개개 단위의 패키지로 제조되지 않고, 대량 생산 및 제조 공정을 고려하여 웨이퍼 레벨(wafer level)에서 제조되고 있다.

그러나, 웨이퍼 레벨 패키지(WLP)는 반도체 칩의 사이즈가 계속하여 축소됨에 따라, 각 칩의 본딩패드에 융착되는 전기적 입출력수단인 솔더볼 레이아웃(Ball Layout)에 어려움이 있고, 결국 볼 사이즈와 볼 피치를 계속하여 축소시켜야 하는 문제점이 있었다.

이렇게 볼 사이즈와 볼 피치가 감소하게 되면, 솔더볼을 접합하는 공정에서도 접합력이 저하되거나, 솔더볼간의 접촉으로 인한 쇼트 현상이 발생될 수 있다.

이러한 점을 감안하여, 반도체 칩에 필름부재 등을 부착하고, 반도체 칩의 본딩패드에서 외부방향으로 연장되는 재배선라인을 필름부재에 형성하여, 재배선라인의 끝단부에 솔더볼을 부착시킨 웨이퍼 레벨의 팬-아웃 패키지가 제조되고 있다.

종래의 웨이퍼 레벨 팬-아웃 패키지의 구성 및 그 제조 방법을 도 4 및 도 5를 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 칩 어태치 필름(미도시됨)에 반도체 칩(10)의 일면을 부착하고, 반도체 칩(10)의 측면 및 타면을 몰딩 컴파운드 수지(12)로 몰딩하는 바, 반도체 칩(10)의 일면에 형성된 본딩패드(14)는 칩 어태치 필름에 의하여 보호되는 상태가 된다.

이때, 선택적으로 몰딩 컴파운드 수지(12)의 표면을 그라인딩하는 공정을 더 진행하여 반도체 칩(10)의 타면을 외부로 노출되도록 함으로써, 반도체 칩(10)의 열 방출 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 칩 어태치 필름을 제거하고, 절연성 폴리이미드 재질의 제1필름부재(31)를 반도체 칩(10)의 일면에 코팅하는 바, 이 제1필름부재(31)는 반도체 칩(10)의 본딩패드(14)를 제외한 전체 표면에 코팅되어진다.

이어서, 스퍼터링 공정을 이용하여, 재배선라인을 형성하기 위한 도전층(미도시됨)을 반도체 칩(10)의 본딩패드(14) 및 제1필름부재(31)의 표면에 걸쳐 형성한다.

다음 공정으로, 제1필름부재(31) 및 반도체 칩(10)의 본딩패드(14) 표면에 걸쳐 포토레지스트(미도시됨)를 코팅한 후, 재배선라인이 형성될 부분에 노광 및 디벨롭 과정을 진행함으로써, 재배선라인의 형성을 위한 라인 홈이 포토 레지스트에 형성되며, 이 라인 홈을 통해 도전층이 외부로 노출되는 상태가 된다.

연이어, 전기 도금 공정을 진행하여, 포토레지스트의 라인 홈내에 재배선라인이 형성된다.

즉, 금속이온을 함유한 용액에 넣어진 상태에서 도전층에 전류를 통하게 하면, 금속이온이 도전층 상에 석출되면서 포토레지스트의 라인 홈내에 채워지는 구리 도금이 이루어짐에 따라, 포토레지스트의 라인 홈내에 재배선라인이 형성된다.

이에, 재배선라인(16)의 일측단은 반도체 칩(10)의 본딩패드(14)와 도전 가능하게 연결되는 동시에 타측단은 소정의 배선 라인을 이루면서 외부 방향으로 연장 형성된다.

다음으로, 포토레지스트를 제거한 후, 재배선라인(16)을 포함하는 반도체 칩(10)의 전체 표면에 걸쳐 절연성 폴리이미드 재질의 제2필름부재(32)가 코팅되는 바, 단 볼 부착 자리면(18)이 되는 재배선라인(16)의 타측 끝단은 제2필름부재(32)가 코팅되지 않는다.

최종적으로, 상기 재배선라인(16)의 타측 끝단, 즉 볼 부착 자리면(18)에 솔더볼(20)을 융착시킴으로써, 팬-아웃 패키지가 완성된다.

그러나, 종래의 팬 아웃 패키지는 폴리이미드 재질의 필름부재와, 포토레지스트의 노광 및 디벨롭 공정 등을 이용하여 재배선라인을 형성함에 따라, 공정수가 많이 들고, 제조 시간이 오래 걸리며, 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존의 복잡한 포토리소그래피 공정을 배제하고, ABF 필름부재 및 레이저 가공 공정을 이용하여 팬 아웃 형태의 재배선라인을 형성하여, 공정수를 크게 단축시킬 수 있도록 한 반도체 패키지 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 칩의 측면 및 타면을 몰딩 컴파운드 수지로 몰딩하는 단계를 포함하는 반도체 패키지 제조 방법에 있어서, ABF 재질의 제1필름부재를 반도체 칩의 일면에 코팅하되, 본딩패드를 제외한 면적에 걸쳐 코팅하는 단계와; 제1필름부재의 면적중 재배선라인이 형성될 부분을 레이저 가공 공정으로 파내어 재배선라인 형성용 라인 홈을 형성하는 단계와; 도금 공정을 통하여, 반도체 칩의 본딩패드 및 라인 홈내에 재배선라인이 형성되는 단계와; 재배선라인을 포함하는 반도체 칩의 전체 표면에 걸쳐 솔더 레지스트 재질의 제2필름부재를 코팅한 다음, 레이저 드릴링을 이용하여 제2필름부재의 일부를 제거하여, 재배선라인의 볼 부착 자리면을 노출시키는 단계와; 상기 볼 부착 자리면에 솔더볼을 융착시키는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조 방법을 제공한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 기존의 웨이퍼 레벨 팬-아웃 타입 패키지를 제조할 때, 폴리이미드 필름을 사용하고, 또한 포토레지스트를 이용한 복잡한 포토리소그래피 공정을 필요로 하던 것과 달리, ABF 필름부재 및 레이저 가공 공정을 이용하여 팬 아웃 형태의 재배선라인을 용이하게 형성함으로써, 기존에 비하여 제조 공정수를 크게 단축시킬 수 있다.

또한, 기존의 폴리이미드 재질의 필름부재를 배제하고, ABF 재질의 필름부재를 사용함에 따라, 칩에 작용하는 스트레스를 크게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조 방법을 나타내는 공정도,
도 2는 도 1의 방법에 따라 제조된 팬-아웃 패키지를 나타내는 단면도,
도 3은 ABF 재질을 사용한 본 발명의 패키지와, 폴리이미드 재질를 사용한 기존의 패키지간의 칩 스트레스를 시뮬레이션한 결과의 그래프,
도 4는 종래의 반도체 패키지 제조 방법을 나타내는 공정도,
도 5는 도 4의 방법에 따라 제조된 팬-아웃 패키지를 나타내는 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 ABF와 같은 필름부재와 레이저 가공 공정을 사용해서 웨이퍼 레벨의 팬-아웃 패키지에 대한 제조 공정수를 크게 줄일 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 반도체 패키지 제조 방법을 설명하는 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 팬-아웃 타입의 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.

먼저, 반도체 칩(10)을 몰딩 컴파운드 수지(12)로 몰딩하는 공정까지는 종래의 공정과 동일하게 진행된다.

즉, 칩 어태치 필름(미도시됨)에 반도체 칩(10)의 일면(본딩패드가 있는 면)을 부착한 상태에서 반도체 칩(10)의 측면 및 타면을 몰딩 컴파운드 수지(12)로 몰딩하고, 선택적으로 몰딩 컴파운드 수지를 그라인딩하여 반도체 칩의 타면을 외부로 노출시키는 단계는 종래의 공정과 동일하게 진행된다.

다음으로, 칩 어태치 필름을 제거하고, ABF 재질의 제1필름부재(21)를 반도체 칩(10)의 일면에 코팅하는 바, 이 제1필름부재(21)는 반도체 칩(10)의 본딩패드(14)를 제외한 전체 표면에 코팅되어진다.

이어서, 레이저 가공 툴(미도시됨)을 이용하여 제1필름부재(21)의 일부분 즉, 재배선라인이 형성될 부분을 파내는 레이저 가공 공정이 진행되고, 이에 재배선라인이 형성될 부분에 수평방향을 따라 라인 홈(23)이 형성되고, 이 라인 홈(23)은 반도체 칩(10)의 본딩패드(14)와 직각을 이루는 상태가 된다.

다음 공정으로서, 스퍼터링 공정을 이용하여, 재배선라인을 형성하기 위한 도전층(미도시됨)을 제1필름부재(21) 상에 형성하되, 이 도전층은 반도체 칩(10)의 본딩패드(14) 및 제1필름부재(21)의 라인 홈(23) 바닥까지 형성된다.

연이어, 전기 도금 공정을 진행하여, 반도체 칩(10)의 본딩패드(14)를 비롯하여 본딩패드와 직각을 이루고 있는 라인 홈(23)내에 구리 재질의 재배선라인(16)이 형성된다.

즉, 금속이온을 함유한 용액에 넣어진 상태에서 도전층에 전류를 통하게 하면, 금속이온이 도전층 상에 석출되면서 반도체 칩(10)의 본딩패드(12)를 비롯하여 본딩패드(12)와 직각을 이루고 있는 라인 홈(23)내에 구리 도금이 이루어지며 재배선라인(16)이 형성된다.

이때, 재배선라인(16)의 도금 높이가 제1필름부재(21)의 라인 홈(23)보다 높게 이루어지는 경우, 제1필름부재(21)의 상면과 동일한 수준이 되도록 재배선라인(16)의 상부를 플라잉 커팅(flying cutting)하여 갈아내도록 한다.

이에, 재배선라인(16)의 일측단은 반도체 칩(10)의 본딩패드(14)와 도전 가능하게 연결되는 동시에 타측단은 소정의 배선 라인을 이루면서 외부 방향으로 연장 형성된다.

다음으로, 재배선라인(16)을 포함하는 반도체 칩(10)의 전체 표면에 걸쳐 절연성의 솔더 레지스트 재질로 된 제2필름부재(22)를 코팅한 다음, 다시 레이저 드릴링 공정을 이용하여 재배선라인이 있는 부분의 솔더 레지스트 일부를 제거해줌으로써, 솔더볼(20)을 부착할 수 있는 볼 부착 자리면(18)이 형성된다.

최종적으로, 상기 제2필름부재(22) 즉, 솔더 레지스트의 일부분을 제거하여 노출된 재배선라인(18)의 타측부, 즉 볼 부착 자리면(18)에 솔더볼(20)을 융착시킴으로써, 본 발명의 팬-아웃 패키지가 완성된다.

한편, 본 발명에서는 기존의 폴리이미드 재질의 필름부재(31,32)를 배제하고, ABF 재질의 필름부재(21)를 사용함에 따라, 다이 스트레스 즉, 칩에 작용하는 스트레스를 줄일 수 있다.

즉, 패키지의 전체 몸체 사이즈 대비 칩에 작용하는 스트레스를 시뮬레이션한 결과, 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이 기존의 폴리이미드 재질의 필름부재에 비하여, ABF 재질의 필름부재를 사용한 본 발명의 경우, 칩에 작용하는 스트레스를 약 2.5배 정도 줄일 수 있음을 알 수 있었다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 ABF와 같은 필름부재와 레이저 가공 공정을 사용해서 웨이퍼 레벨의 팬-아웃 패키지에 대한 제조 공정수를 크게 줄일 수 있고, 칩에 작용하는 스트레스도 최소화시킬 수 있다.

10 : 반도체 칩
12 : 몰딩 컴파운드 수지
14 : 본딩패드
16 : 재배선라인
18 : 볼 부착 자리면
20 : 솔더볼
21 : ABF 재질의 제1필름부재
22 : 솔더 레지스트 재질의 제2필름부재
23 : 라인 홈
31 : 폴리이미드 재질의 제1필름부재
32 : 폴리이미드 재질의 제2필름부재

Claims (4)

1. 반도체 칩(10)의 측면 및 타면을 몰딩 컴파운드 수지(12)로 몰딩하는 단계를 포함하는 반도체 패키지 제조 방법에 있어서,
   제1필름부재(21)를 반도체 칩(10)의 일면에 코팅하되, 본딩패드(14)를 제외한 면적에 걸쳐 코팅하는 단계와;
   제1필름부재(21)의 면적중 재배선라인이 형성될 부분을 레이저 가공 공정으로 파내어 재배선라인 형성용 라인 홈(23)을 형성하는 단계와;
   도금 공정을 통하여, 반도체 칩(10)의 본딩패드(14) 및 라인 홈(23)내에 재배선라인(16)이 형성되는 단계와;
   상기 재배선라인(16)의 도금 높이가 제1필름부재(21)의 라인 홈(23)보다 높게 이루어지는 경우, 제1필름부재(21)의 상면과 동일한 수준이 되도록 재배선라인(16)의 상부를 플라잉 커팅(flying cutting)하여 갈아내는 단계와;
   재배선라인(16)을 포함하는 반도체 칩(10)의 전체 표면에 걸쳐 제2필름부재(22)를 코팅한 다음, 레이저 드릴링을 이용하여 제2필름부재(22)의 일부를 제거하여, 재배선라인(16)의 볼 부착 자리면(18)을 노출시키는 단계와;
   상기 볼 부착 자리면(18)에 솔더볼(20)을 융착시키는 단계;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1필름부재(21)는 ABF 재질로 만들어진 것임을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2필름부재(22)는 솔더 레지스트 재질인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지 제조 방법.

Images