KR102290153B1 - Info 구조물 및 그 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

방법은 패키지 컴포넌트를 캡슐화 물질 내에 캡슐화하는 단계를 포함하며, 캡슐화 물질은 패키지 컴포넌트 바로 위에 있는 일부분을 포함한다. 패키지 컴포넌트 내의 도전성 피처를 밖으로 드러나게 하는 개구를 형성하도록 캡슐화 물질의 일부분은 패터닝된다. 배선 라인은 도전성 피처와 접촉하도록 개구 내로 연장된다. 전기 커넥터는 도전성 피처에 전기적으로 결합되도록 도전성 피처 위에 형성된다.

Description

INFO 구조물 및 그 형성 방법{INFO STRUCTURE AND METHOD FORMING SAME}
본 출원은 "Low-cost Info Structure and Method Forming Same"이라는 명칭으로 2017년 11월 22일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/589,892호의 이익을 청구하며, 이 가특허 출원 내용은 본원에서 참조로서 원용된다.
반도체 기술들의 진화로 인해, 반도체 칩/다이는 계속해서 점점 작아지고 있다. 그러는 동안, 보다 많은 기능들이 반도체 다이 내로 통합될 필요가 있다. 이에 따라, 반도체 다이는 보다 작은 영역 내에 계속해서 보다 많은 수의 I/O 패드들을 패킹할 필요가 있고, I/O 패드들의 밀도는 시간이 흘러감에 따라 급속도로 상승한다. 그 결과로서, 반도체 다이의 패키징은 더욱 어려워지고, 이것은 패키징의 수율에 악영향을 미친다.
통상적인 패키지 기술들은 두 개의 카테고리들로 분할될 수 있다. 제1 카테고리에서, 웨이퍼 상의 다이들은 자신들이 서잉(saw)되기 전에 패키징된다. 이 패키징 기술은 보다 큰 쓰루풋과 보다 낮은 비용과 같은, 몇가지 유리한 특징들을 갖는다. 또한, 언더필(underfill) 또는 몰딩 화합물이 거의 필요하지 않다. 하지만, 이 패키징 기술은 또한 단점들로 인해 고충을 겪고 있다. 다이의 크기는 계속해서 점점 더 작아지고 있고, 각각의 패키지들은, 각각의 다이의 I/O 패드들이 각각의 다이의 표면 바로 위의 영역으로 제한되는 팬 인(fan-in) 타입 패키지들만일 수 있기 때문에, 다이들의 영역들은 제한받으므로, I/O 패드들의 개수는 I/O 패드들의 피치의 제한성으로 인해 제한받는다. 패드들의 피치가 감소되면, 솔더 브릿지(solder bridge)들이 발생할 수 있다. 추가적으로, 고정된 볼 크기 요건하에서, 솔더 볼들은 일정한 크기를 가져야만 하는데, 이것은 다이의 표면 상에 패킹(pack)될 수 있는 솔더 볼들의 개수를 제한시킨다.
나머지 다른 하나의 패키징 카테고리에서는, 다이들이 패키징되기 전에 웨이퍼들로부터 서잉된다. 이 패키징 기술의 유리한 특징은 팬 아웃(fan-out) 패키지들을 형성할 가능성인데, 이것은 다이 상의 I/O 패드들이 다이보다 큰 영역으로 재분배될 수 있어서, 다이들의 표면들 상에 패킹된 I/O 패드들의 개수가 증가될 수 있다는 것을 의미한다. 이 패키징 기술의 다른 유리한 특징은 "양품의 다이(known-good-die)"가 패키징되고 결함이 있는 다이는 폐기되므로 결함이 있는 다이에 대해 비용과 노력을 낭비하지 않는다는 것이다.
팬 아웃 패키지에서, 디바이스 다이는 몰딩 화합물에 캡슐화되고, 이는 나중에 디바이스 다이를 노출시키도록 평탄화된다. 디바이스 다이 위에 유전체층이 형성된다. 디바이스 다이에 연결되도록 하기 위해 배선 라인이 유전체층에 형성된다. 배선 라인이 형성될 때 시일 링(Seal ring)이 유전체층에 형성될 수 있다. 팬 아웃 패키지는 또한 몰딩 화합물을 관통하는 쓰루 비아를 포함할 수 있다.
본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 방법은 패키지 컴포넌트를 캡슐화 물질 내에 캡슐화하는 단계를 포함하며, 캡슐화 물질은 패키지 컴포넌트 바로 위에 있는 일부분을 포함한다. 패키지 컴포넌트 내의 도전성 피처를 밖으로 드러나게 하는 개구를 형성하도록 캡슐화 물질의 일부분은 패터닝된다. 배선 라인은 도전성 피처와 접촉하도록 개구 내로 연장된다. 전기 커넥터는 도전성 피처에 전기적으로 결합되도록 도전성 피처 위에 형성된다. 제1항의 방법은, 캡슐화 물질을 관통하는 쓰루 개구를 형성하도록 캡슐화 물질의 제2 부분을 패터닝하는 단계 - 쓰루 개구는 패키지 컴포넌트의 바닥면과 적어도 동일 평면인 레벨까지 연장됨 -; 및 캡슐화 물질 내에 시일 링을 형성하도록 쓰루 개구를 채우는 단계를 더 포함한다. 실시예에서, 시일 링은 캡슐화 물질의 대향 측벽 상에 있는 대향 부분들을 포함하고, 본 방법은 유전체층을 디스펜싱(dispense)하는 단계를 더 포함하고, 유전체층의 일부분은 시일 링의 대향 부분들 사이에서 연장된다. 실시예에서, 시일 링은 패키지 컴포넌트를 둘러싸는 완전 링이다. 실시예에서, 본 방법은 캡슐화 물질 위에 있는 추가적인 시일 링을 더 포함하며, 시일 링과 추가적인 시일 링은 상호연결되어 통합된 시일 링을 형성한다. 실시예에서, 본 방법은 복수의 금속 핀들을 캡슐화 물질 내에 캡슐화하는 단계를 더 포함하고, 캡슐화 물질은 금속 핀들 바로 위에 있는 제2 부분들을 포함하고, 캡슐화 물질의 제1 부분이 패터닝될 때, 복수의 금속 핀들을 밖으로 드러나게 하는 리세스를 형성하도록 캡슐화 물질의 제2 부분이 동시에 패터닝된다. 실시예에서, 본 방법은 복수의 금속 핀들을 미리 형성하는 단계; 형성된 복수의 금속 핀들을 접착막 상에 부착하는 단계; 및 패키지 컴포넌트를 접착막에 부착하는 단계를 더 포함한다. 실시예에서, 캡슐화 물질에 대해 평탄화가 수행되지 않으며, 배선 라인이 형성될 때, 캡슐화 물질의 제1 부분은 제1 최상면을 가지며, 패키지 컴포넌트를 둘러싸는 캡슐화 물질의 제2 부분은 제1 최상면보다 낮은 제2 최상면을 갖는다. 실시예에서, 캡슐화 물질에는 필러 입자가 없다.
본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 방법은, 디바이스 다이를 기저층에 부착하는 단계; 디바이스 다이를 캡슐화 물질 내에 캡슐화하는 단계 - 캡슐화 물질은 디바이스 다이 바로 위에 있는 제1 부분, 및 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분을 포함함 -; 디바이스 다이 내의 도전성 피처를 밖으로 드러나게 하는 제1 개구를 형성하도록 캡슐화 물질의 제1 부분을 패터닝하는 단계; 기저층을 밖으로 드러나게 하는 제2 개구를 형성하도록 캡슐화 물질의 제2 부분을 패터닝하는 단계; 제1 개구 내로 연장되는 배선 라인을 형성하는 단계; 및 제2 개구 내로 연장되는 시일 링을 형성하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 캡슐화 물질의 제1 부분 및 제2 부분은 동시에 패터닝된다. 실시예에서, 캡슐화 물질은 감광성 물질로 형성되고, 캡슐화 물질의 제1 부분을 패터닝하는 단계와 제2 부분을 패터닝하는 단계는 노광 및 현상을 포함한다. 실시예에서, 시일 링은 디바이스 다이의 최상면보다 높은 제1 레벨에서부터 디바이스 다이의 바닥면보다 낮은 제2 레벨까지 연장한다. 실시예에서, 시일 링은 디바이스 다이를 완전히 둘러싼다. 실시예에서, 시일 링의 단면도에서 봤을 때, 시일 링은 U자 형상부를 가지며, 본 방법은, 캡슐화 물질 위에 유전체층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 유전체층은 U자 형상부 내로 연장된다.
본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 패키지는, 디바이스 다이; 디바이스 다이를 캡슐화하는 캡슐화 물질 - 캡슐화 물질은, 디바이스 다이 바로 위에 있는 제1 부분 - 제1 부분은 제1 최상면을 가짐 -; 및 디바이스 다이를 둘러싸는 제2 부분 - 제2 부분은 제1 최상면보다 낮은 제2 최상면을 가짐 - 을 포함함; 캡슐화 물질 내의 시일 링; 및 캡슐화 물질 위의 부분들을 포함하는 제1 배선 라인과 제2 배선 라인을 포함하고, 제1 배선 라인과 제2 배선 라인은 디바이스 다이와 시일 링에 각각 연결된다. 제16항의 패키지에서, 시일 링은 캡슐화 물질을 관통하고, 디바이스 다이의 최상면보다 높은 제1 레벨에서부터 디바이스 다이의 바닥면보다 낮은 제2 레벨까지 연장한다. 실시예에서, 시일 링은 캡슐화 물질과 접촉하는 대향 부분들을 포함하고, 패키지는 시일 링의 대향 부분들 사이에서 연장하는 유전체 물질을 더 포함한다. 실시예에서, 제1 최상면은 제2 최상면에 연속적이고 매끄럽게 연결된다. 실시예에서, 시일 링은 패키지의 평면도에서 봤을 때 끈김이 없는 완전 링이다.
본 발명개시의 실시예들은 몇몇의 유리한 특징들을 갖는다. 디바이스 다이 및/또는 금속 핀을 덮기 위해 캡슐화 물질을 디스펜싱함으로써, 캡슐화 물질은 디바이스 다이를 덮는 유전체층과 캡슐화 물질 둘 다로서 작용한다. 따라서, 본 발명이 아니였음 두 개였을 형성 공정들은 하나의 공정으로 병합되기 때문에 제조 비용이 감소된다. 또한, 본 발명이 아니였음 몰딩 물질에 대해 수행되었을 평탄화 공정이 생략됨으로써, 제조 비용을 더욱 감소시킨다. 시일 링이 캡슐화 물질 내로 연장하여 형성될 수 있어서, 유해 물질로부터의 디바이스 다이의 격리의 개선을 초래시킨다. 도금을 통해 형성되는 쓰루 비아들을 대체하기 위해 금속 핀이 사용될 수 있는데, 이것 또한 제조 비용을 감소시킨다.
본 발명개시의 양태들은 첨부 도면들과 함께 읽혀질 때 아래의 상세한 설명으로부터 최상으로 이해된다. 본 산업계에서의 표준적인 관행에 따라, 다양한 피처들은 실척도로 작도되지 않았음을 유념한다. 실제로, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료함을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1 내지 도 9는 일부 실시예들에 따른 몰딩 물질을 관통하는 시일 링을 포함한 패키지의 형성에서의 중간 스테이지들의 단면도들을 나타낸다.
도 10 내지 도 21은 일부 실시예들에 따른 몰딩 물질을 관통하는 금속 핀을 포함한 패키지의 형성에서의 중간 스테이지들의 사시도들과 단면도들을 나타낸다.
도 22 내지 도 24는 일부 실시예들에 따른 패키지들의 일부분의 확대도들을 나타낸다.
도 25와 도 26은 일부 실시예들에 따른 패키지를 형성하기 위한 공정 흐름을 나타낸다.
아래의 발명개시는 본 발명의 여러 특징들을 구현하는 많은 여러 실시예들 또는 예시들을 제공한다. 본 발명개시를 단순화하기 위해 컴포넌트 및 장치의 특정예들이 아래에서 설명된다. 물론, 이것들은 단지 예시들에 불과하며, 이것들로 한정시키고자 의도한 것은 아니다. 예를 들어, 이후의 상세설명에서 제2 피처 상에서의 또는 그 위에서의 제1 피처의 형성은 제1 및 제2 피처들이 직접적으로 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있으며, 또한 제1 및 제2 피처들이 직접적으로 접촉하지 않을 수 있도록 추가적인 피처들이 제1 및 제2 피처들 사이에서 형성될 수 있는 실시예들을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명개시는 다양한 예시들에서 참조 숫자들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략화 및 명료화를 목적으로 한 것이며, 그러한 반복 자체는 개시된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 간의 관계에 영향을 주는 것은 아니다.
또한, 도면들에서 도시된 하나의 엘리먼트 또는 피처에 대한 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)의 관계를 설명하기 위해 "아래", "밑", "보다 낮은", "위", "보다 위" 등과 같은 공간 상대적 용어들이 설명의 용이성을 위해 여기서 이용될 수 있다. 공간 상대적 용어들은 도면들에서 도시된 배향에 더하여 이용중에 있거나 또는 동작중에 있는 디바이스의 상이한 배향들을 망라하도록 의도된 것이다. 장치는 이와달리 배향될 수 있고(90° 회전되거나 또는 다른 배향으로 회전됨), 이에 따라 여기서 이용되는 공간 상대적 기술어들이 이와 똑같이 해석될 수 있다.
패키지 및 패키지 형성 방법이 다양한 예시적인 실시예들에 따라 제공된다. 일부 실시예들에 따라 패키지를 형성하는 중간 스테이지들이 예시된다. 일부의 실시예들의 몇가지 변형들을 논의한다. 다양한 도면들과 예시적인 실시예들 전반에 걸쳐, 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조 번호들이 이용된다.
도 1 내지 도 9는 일부 실시예들에 따른 패키지의 형성에서의 중간 단계들의 단면도들을 나타낸다. 도 1 내지 도 9에서 도시된 단계들은 또한 도 25에서 도시된 공정 흐름(500)에서 개략적으로 나타난다.
도 1은 캐리어(20) 및 캐리어(20) 상에 코팅된 박리층(release layer)(22)을 나타낸다. 캐리어(20)는 유리 캐리어, 세라믹 캐리어 등일 수 있다. 캐리어(20)는 둥근 평면 형상을 가질 수 있고, 실리콘 웨이퍼의 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 캐리어(20)는 8인치 직경, 12인치 직경 등을 가질 수 있다. 박리층(22)은 후속 단계들에서 형성될 위에 있는 구조물들로부터 캐리어(20)와 함께 제거될 수 있는 광 열 변환(Light-To-Heat-Conversion; LTHC) 코팅으로 형성될 수 있다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 박리층(22)은 에폭시계 열 박리 물질로 형성된다. 박리층(22)은 코팅 및 경화를 통해 캐리어(20) 상에 배치될 수 있다.
유전체층(24)(위에 있는 구조물을 형성하기 위한 기저층 또는 버퍼층이라고 때때로 지칭됨)이 박리층(22) 위에 형성된다. 유전체층(24)의 바닥면은 박리층(22)의 최상면과 접촉해 있을 수 있다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 유전체층(24)은 PBO(polybenzoxazole), 폴리이미드 등과 같은 감광성 물질일 수 있는 폴리머로 형성된다. 대안적인 실시예들에 따르면, 유전체층(24)은 실리콘 질화물과 같은 질화물, 실리콘 산화물과 같은 산화물, PSG(Phospho-Silicate glass), BSG(Boro-Silicate Glass), BPSG(Boron-Doped Phospho-Silicate Glass) 등일 수 있는 비감광성 물질 또는 무기 유전체 물질로 형성된다.
도 1은 또한 패키지 컴포넌트(28)의 배치/부착을 나타낸다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(502)로서 나타난다. 패키지 컴포넌트(28)는 접착막인 다이 부착막(Die-Attach Film; DAF)(26)을 통해 유전체층(24)에 부착된다. 각각의 패키지 컴포넌트(28)는 아래에 있는 DAF(26) 각각과 물리적으로 접촉하는 후면(아래를 향하는 표면)을 갖는 반도체 기판(별도로 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 패키지 컴포넌트(28)는 반도체 기판의 전면(위를 향하는 표면)에서 (예컨대, 미도시된 트랜지스터들을 포함하는 능동 디바이스들과 같은) 집적 회로 디바이스들을 포함할 수 있다. 패키지 컴포넌트(28)는 CPU(Central Processing Unit) 다이, GPU(Graphic Processing Unit) 다이, 모바일 애플리케이션 다이, MCU(Micro Control Unit) 다이, I/O(input-output) 다이, BB(BaseBand) 다이, AP(Application Processor) 다이 등과 같은 로직 다이를 포함할 수 있다. 패키지 컴포넌트(28)는 또한 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 다이 또는 SRAM(Static Random Access Memory) 다이와 같은 메모리 다이를 포함할 수 있다. 패키지 컴포넌트(28)는 또한 SoC(System on Chip) 다이, (HBM(High-Bandwidth Memory) 큐브와 같은) 메모리 스택, 패키지 등을 포함할 수 있다. 패키지 컴포넌트(28)들은 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다.
2개의 패키지 컴포넌트(28)가 예로서 도시되어 있지만, 패키지 당 하나의 패키지 컴포넌트(28) 또는 2개보다 많은 패키지 컴포넌트가 있을 수 있다. 패키징 공정은 웨이퍼 레벨 또는 다이 레벨에서 수행될 수 있음을 이해한다. 웨이퍼 레벨에서 수행될 때, 패키지 컴포넌트들의 복수의 동일 그룹들이 캐리어(20) 위에 배치되어 있으며, 각 그룹은 개략적으로 도시되어 있고, 패키지 컴포넌트들의 복수의 그룹들은 어레이로서 할당된다.
일부 예시적인 실시예들에 따르면, 도전성 피처(30)가 패키지 컴포넌트(28)의 부분들로서 미리 형성되고, 도전성 피처(30)는 패키지 컴포넌트(28) 내의 트랜지스터(도시되지 않음)와 같은 집적 회로 디바이스에 전기적으로 결합된다. 도전성 피처(30)는 (구리 필라(pillar)와 같은) 금속 필라, 금속 패드, 마이크로 범프 등일 수 있다. 단순화를 위해 각각의 패키지 컴포넌트(28)에 대해 하나의 도전성 피처(30)가 예시되어 있지만, 각각의 패키지 컴포넌트(28)는 복수의 도전성 피처(30)를 포함할 수 있다. 설명 전반에 걸쳐, 도전성 피처(30)는 금속 필라라고 칭해지지만, 이것은 다른 유형의 도전성 피처일 수 있다.
본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 패키지 컴포넌트(28)는 이웃하는 금속 필라(30) 사이의 갭을 채우는 최상부 유전체층(32)을 포함한다. 최상부 유전체층(32)은 금속 필라(30)의 최상면의 적어도 일부분을 덮는 부분을 포함할 수 있다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 최상부 유전체층(32)은 PBO 또는 폴리이미드일 수 있는 폴리머로 형성된다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 유전체층(32)은 에칭되어 개구가 형성되고, 이 개구를 통해 금속 필라(30)가 노출된다. 본 발명개시의 대안적인 실시예들에 따르면, 이 때 금속 필라(30)를 노출시키는 개구가 형성되지 않는다. 대신에, 금속 필라(30)는 몰딩 물질이 형성된 후의 시점에서 밖으로 드러난다.
다음으로, 도 2에서 도시된 바와 같이, 패키지 컴포넌트(28)는 캡슐화 물질(36)에 의해 캡슐화된다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(504)로서 나타난다. 캡슐화 물질(36)은 이웃하는 패키지 컴포넌트들(28) 간의 갭을 채운다. 캡슐화 물질(36)은 에폭시(또는 수지)계 물질일 수 있고, 광감성일 수 있다. 캡슐화 물질(36)은 건조막으로 형성될 수 있으며, 이 건조막은 막으로서 미리 형성되고 그 후에 도 1에서 도시된 구조물 상에 적층된다. 적층된 막은 승온에서, 예를 들어, 약 25도 내지 약 150도의 범위에서 가압될 수 있다. 건조막은 양면이 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 보호막 등으로 덮혀진 에폭시(또는 수지)로 형성될 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 캡슐화 물질(36)은 유동가능 형태로 디스펜싱되고, 그 후에 (예를 들어, 열 경화 또는 자외선(UV) 경화를 통해) 경화된다. 캡슐화 물질(36)의 최상면은 패키지 컴포넌트(28)의 최상면보다 높고, 패키지 컴포넌트(28)는 캡슐화 물질(36)의 얇은층으로 덮힌다. 또한, 몰딩 화합물 및 언더필(underfill)과 같은 일반적인 몰딩 물질은 SiO2, Al2O3, 또는 실리카 입자와 같은 필러(filler) 입자를 포함할 수 있다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 캡슐화 물질(36)에는 필러 입자가 없으며, 캡슐화 물질(36) 전체는 균일한 물질로 형성될 수 있다. 캡슐화 물질(36)에 필러 입자를 없앰으로써, 패키지 컴포넌트(28) 바로 위에 있는 캡슐화 물질(36)의 부분이 격리 능력의 희생없이 매우 얇아지게 할 수 있다.
도 23은 도 2에서 도시된 구조물의 일부의 확대도를 개략적으로 나타낸다. 패키지 컴포넌트(28)의 높이로 인해, 캡슐화 물질(36)의 최상면은 패키지 컴포넌트(28) 바로 위에 있는 제1 부분과, 패키지 컴포넌트(28) 바로 위에 있지 않은 제2 부분을 포함할 수 있다. 제2 부분은 제1 부분을 둘러싸고 있다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 캡슐화 물질(36)의 형성은 (화학적 기계적 폴리싱(CMP) 공정 또는 기계적 그라인딩 공정과 같은) 평탄화 공정을 포함하지 않는다. 따라서, 캡슐화 물질(36)의 최상면의 제1 부분은 캡슐화 물질(36)의 최상면의 제2 부분보다 높으며, 제1 부분으로부터 제2 부분으로의 매끄러운 천이를 갖는다. 제1 부분과 제2 부분 사이의 높이차(ΔH1)는 약 2㎛보다 클 수 있고, 이는 약 4㎛와 약 10㎛ 사이의 범위일 수 있다. 본 발명개시의 대안적인 실시예들에 따르면, 평탄화 공정이 수행되며, 이에 따라 캡슐화 물질(36)의 최상면은 평면이다. 패키지 컴포넌트(28) 바로 위에 있는 캡슐화 물질(36)의 부분들은 또한 약 10㎛와 약 30㎛ 사이의 범위의 두께(T1)를 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 개구(38A, 38B)가 캡슐화 물질(36) 내에 형성된다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(506)로서 나타난다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 개구(38A)는, 유전체층(24)이 노출되도록 캡슐화 물질(36)을 관통한다. 개구(38B)가 또한, 금속 필라(30)가 노출되도록 캡슐화 물질(36)을 관통한다. 이 때 금속 필라(30)가 여전히 유전체층(32)에 의해 덮혀있다면, 금속 필라(30)가 밖으로 드러날 때 까지, 유전체층(32)은 예컨대, (패터닝된 캡슐화 물질(36)을 에칭 마스크로서 사용하여 수행될 수 있는) 에칭 단계에서 패터닝된다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 캡슐화 물질(36)은 광감성 물질로 형성되고, 캡슐화 물질(36)의 패터닝은, 불투명 부분과 투명 부분을 포함하는 포토리소그래피 마스크(도시되지 않음)를 사용하고, 그 후에 캡슐화 물질(36)을 현상하여 개구(38A, 38B)를 형성하는 노광을 통해 달성될 수 있다. 개구(38A)는 도 3에서 도시된 단면도에서 분리되어 있는 개구들로서 예시되어 있지만, 도 3에서 도시된 구조물의 평면도에서 봤을 때, 예시된 개구(38A)는 패키지 컴포넌트(28)를 둘러싸는 개방 링(opening ring)의 부분들일 수 있다. 반면에, 개구(38B)는 각각이 금속 필라(30) 중 하나를 노출시키는 분리되어 있는 개구들이다.
도 4 및 도 5는 시일 링(40) 및 배선 라인(RDL)(42)의 형성을 나타낸다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(512)로서 나타난다. 도 4를 참조하면, 금속 시드층(39)이 퇴적된다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(508)로서 나타난다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 금속 시드층(39)은 티타늄층 및 티타늄층 위의 구리층을 포함한다. 본 발명개시의 대안적인 실시예들에 따르면, 금속 시드층(39)은 캡슐화 물질(36)과 물리적으로 접촉하는 구리층을 포함한다. 금속 시드층(39)은 컨포멀(conformal)한 막 또는 실질적으로 컨포멀한 막(예를 들어, 약 15%보다 작은 두께 편차를 가짐)이다. 금속 시드층(39)의 형성은, 예를 들어, 물리적 기상 증착(PVD)을 포함할 수 있다.
패터닝된 마스크(41)가 시드층(39) 위에 형성된다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(510)로서 나타난다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 패터닝된 마스크(41)의 형성은 포토레지스트를 디스펜싱하고 및 패터닝하는 것을 포함한다. 다음으로, 도금 공정이 수행될 수 있고, 구리 또는 구리 합금과 같은 금속성 물질이 도금된다. 도금 공정 후, 패터닝된 마스크(41)는 제거되고, 패터닝된 마스크(41) 바로 아래에 이전에 있었던 시드층(39)의 부분들을 제거하도록 플래쉬 에칭(flash etch)이 수행된다. 결과적인 구조물이 도 5에서 도시된다.
도금된 금속성 물질의 잔존 부분과 시드층(39)의 잔존 부분을 통째로 RDL(42) 및 시일 링(40)이라고 칭한다. RDL(42)은 캡슐화 물질(36) 위에 있다. 시일 링(40)은 캡슐화 물질(36)을 관통하고, 패키지 컴포넌트(28)의 최상면보다 높은 제1 레벨에서부터 패키지 컴포넌트(28)의 바닥면보다 낮거나 또는 바닥면과 동일한 평면을 이루는 제2 레벨까지 연장될 수 있다. 또한, 시일 링 연장부(43)가 캡슐화 물질(36) 위에 형성된다.
도 24는 도 5에서 도시된 구조물의 일부의 확대도를 나타낸다. 시일 링(40)(도 3에서와 같이 개구(38A) 내에 있음)은 개구(38A)의 바닥에서 바닥부를 포함하고, 바닥부는 두께(T2)를 갖는다. RDL(42)은 캡슐화 물질(36) 위에 있고 두께(T3)를 갖는 수평부를 포함한다. 퇴적된 금속 물질은 컨포멀하며, 따라서 두께(T2)는 두께(T3)에 가깝다. 예를 들어, 두께(T2)는 두께(T3)의 약 85%와 95% 사이일 수 있다. 또한, 시일 링(40)은 외측 바닥 모서리(40A)와 내측 바닥 모서리(40B)를 포함한다. 외측 바닥 모서리는 상당한 라운딩(roundness)이 없는 날카로운 모서리일 수 있는 반면에, 내측 모서리(40B)는, 예를 들어, 두께(T2)의 약 50%보다 큰 반경(R1)을 갖고 라운딩될 수 있으며, R1/T2 비는 약 0.5와 약 1.5 사이의 범위 내에 있을 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, RDL(42)은 캡슐화 물질(36) 위의 금속 트레이스부와, 개구(38B)(도 3) 내로 연장하는 비아부를 포함하여, RDL(42)이 도전성 피처(30)에 전기적으로 연결되도록 하고 있다. 도시되지는 않았지만, 개구(38B) 바로 위에 있는 RDL(42)의 부분들은 RDL(42)의 컨포멀 프로파일에 기인하여 리세스를 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 유전체층(44)이 형성된다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(514)로서 나타난다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 유전체층(44)은 PBO, 폴리이미드 등과 같은 폴리머로 형성된다. 대안적인 실시예들에 따르면, 유전체층(44)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등과 같은 무기 물질로 형성된다. 이어서, 예를 들어, 포토리소그래피 공정을 통해 개구(46)가 형성된다. 시일 링 연장부(43) 및 RDL(42)이 개구(46)에 노출된다.
도 24는 또한 유전체층(44)의 일부의 확대도를 나타낸다. 도 5에서 도시된 바와 같은 개구(38A)로 인해, 유전체층(44)(도 24)의 최상면은 시일 링(40) 바로 위에서 리세스를 갖는다. 리세스는 시일 링(40)의 대향 측벽 부분들 사이에서 연장되는 유전체층(44)의 부분 바로 위에 있으며, 이 측벽 부분들은 각각의 개구(38A)의 대향 측벽들 상에 있다. 리세스 깊이(D1)는 두께(T3)의 약 30%보다 클 수 있고, 두께(T3)의 약 30%와 약 50% 사이의 범위 내에 있을 수 있다.
도 7을 참조하면, 보다 많은 피처들이 유전체층(44) 위에 형성되며, 이러한 피처들은 유전체층(50, 54)과 RDL(48, 52, 56)을 포함한다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(516)로서 나타난다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, RDL(48)의 형성은, 금속 시드층(도시되지 않음)을 퇴적하는 단계, 금속 시드층 위에 포토레지스트(도시되지 않음)를 형성하고 패터닝하는 단계, 및 구리 또는 알루미늄과 같은 금속성 물질을 금속 시드층 위에 도금하는 단계를 포함한다. 금속 시드층 및 도금된 물질은 동일한 물질 또는 상이한 물질들로 형성될 수 있다. 그 후, 패터닝된 포토레지스트가 제거되고, 이어서, 패터닝된 포토레지스트에 의해 이전에 덮혀 있었던 시드층의 부분들을 에칭한다. RDL(52, 56)의 물질 및 형성 공정은 RDL(48)의 물질 및 형성 공정과 유사할 수 있다. 유전체층(50, 54)의 물질 및 형성 공정은 유전체층(44)의 물질 및 형성 공정과 유사할 수 있다. 따라서 세부사항은 반복하지 않는다.
집적 수동 디바이스(Integrated Passive Device; IPD)(60)가 RDL(56)에 접합될 수 있고, 전기 커넥터(58)가 일부 예시적인 실시예들에 따라 형성될 수 있다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(518)로서 나타난다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 언더 범프 금속부(Under-Bump Metallurgy; UBM)가 형성되지 않으며, 전기 커넥터(58)가 RDL(56) 바로 위에 형성된다. 이는 각각의 패키지가 저비용 패키지일 때 달성될 수 있으며, 따라서 (캡슐화 물질(36)을 관통하는 쓰루 비아 및 UBM과 같은) 일부 피처들을 생략하여 제조 비용을 감소시킨다. 본 발명개시의 대안적인 실시예들에 따르면, UBM(도시되지 않음)은 RDL(56)과 전기 커넥터(58) 사이에 형성된다.
전기 커넥터(58)의 형성은 RDL(56)의 노출된 부분들 상에 솔더 볼을 배치하고, 그 후 솔더 볼을 리플로우(reflow)시키는 것을 포함할 수 있다. 본 발명개시의 대안적인 실시예들에 따르면, 전기 커넥터(58)의 형성은 RDL(56) 위에 솔더층을 형성하기 위한 도금 단계를 수행하고, 그 후 솔더층을 리플로우시키는 것을 포함한다. 전기 커넥터(58)는 또한 금속 필라, 또는 금속 필라와 금속 필라 상의 솔더 캡을 포함할 수 있으며, 이들은 또한 도금을 통해 형성될 수 있다. 설명 전반에 걸쳐, 유전체층(24) 및 위에 있는 구조물을 통째로 포함하는 구조물을 패키지(100)라고 칭하며, 이는 복수의 패키지 컴포넌트(28)를 포함하는 복합 웨이퍼(이하에서는 복합 웨이퍼(100)라고도 칭함)일 수 있다.
다음으로, 패키지(100)는, 예를 들어, UV 광 또는 레이저 빔을 박리층(22) 상에 투사하여, 박리층(22)이 UV 광 또는 레이저 빔의 열로 분해되도록 함으로써 캐리어(20)로부터 접합해제된다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(520)로서 나타난다. 결과적인 구조물(100)이 도 8에서 도시된다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 결과적인 패키지(100)에서, 유전체층(24)은 패키지(100)의 바닥부로서 남고, 시일 링(40)을 보호한다. 다음으로, 복합 웨이퍼(100)를 개개의 패키지(100')(도 9)로 분리하기 위해 단품화(다이 서잉(die-saw)) 공정이 수행된다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(520)로서 나타난다.
도 9는 또한 패키지 컴포넌트(320)를 패키지(100')에 접합시켜서, 패키지(322)를 형성하는 것을 나타낸다. 각각의 단계는 도 25에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(522)로서 나타난다. 접합은 솔더 영역(58)을 통해 수행되며, 솔더 영역(58)은 패키지 컴포넌트(320) 내의 금속 패드(324)에 RDL(56)을 결합시킨다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 패키지 컴포넌트(320)는 패키지 기판, 인터포저, 인쇄 회로 기판 등을 포함한다.
패키지(322)에서, RDL들(48, 52, 56)의 일부분들은 유전체층들(44, 50, 54) 내에서 시일 링(62)을 형성하며, RDL들(48, 52, 56)의 대응부들 각각은 패키지(100')의 주변부 근처에서 완전 링(full ring)을 형성한다. 시일 링(62)은 시일 링 연장부(43)(이는 또한 완전 링을 형성함) 및 시일 링(40)에 연결되어 시일 링(64)을 형성한다. 따라서, 시일 링(64)은 패키지(100')에서의 최상부 유전체층인 유전체층(54)의 최상면에서부터 캡슐화 물질(36)의 바닥면 끝까지 연장된다. 따라서, 패키지 컴포넌트(28)는 또한, 캡슐화 물질(36)을 관통하여 패키지 컴포넌트(28)를 열화시킬 수 있는 수분 및 화학물질과 같은 유해 물질로부터 보호된다.
패키지(322)에서, 캡슐화 물질(36)은 패키지 컴포넌트(28)와 동일한 레벨에 있는 제1 부분과 패키지 컴포넌트(28)보다 높은 제2 부분을 포함한다. 제1 부분과 제2 부분은 자신들 사이에 구별가능한 계면을 갖지 않는, 일체화되고 연속적인 물질의 부분들이다. 또한, 제1 부분과 제2 부분이 동일한 공정으로 형성되고, 제1 부분과 제2 부분의 형성 사이에 평탄화가 수행되지 않으므로, 캡슐화 물질(36)의 최상면에서는 그라인딩 마크가 없다.
도 10 내지 도 21은 본 발명개시의 일부 실시예들에 따른 패키지의 형성에 있어서의 중간 스테이지들의 사시도들과 단면도들을 나타낸다. 이들 실시예들은, 캡슐화 물질 내에 어떠한 시일 링도 형성되지 않는다는 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 9에서 도시된 실시예들과 유사하다. 대신에, 금속 핀이 캡슐화 물질 내에 배치된다. 이러한 실시예들에서의 컴포넌트들의 물질들 및 형성 방법들은, 달리 명시되지 않는 한, 도 1 내지 도 9에서 도시된 실시예들에서 동일한 참조 번호들에 의해 표기된 동일한 컴포넌트들과 본질적으로 동일하다. 따라서, 도 10 내지 도 21에서 도시된 컴포넌트들의 형성 공정들 및 물질들에 관한 세부사항들은 도 1 내지 도 9에서 도시된 실시예들의 설명에서 찾아볼 수 있다. 도 10 내지 도 21에서 도시된 단계들은 또한 도 26에서 도시된 공정 흐름(600)에서 개략적으로 나타난다.
도 10을 참조하면, 스텐실(66)이 제공된다. 스텐실(66)은 금속(스테인레스 스틸, 구리, 알루미늄 등)과 같은 강성 물질로 형성될 수 있다. 스텐실(66)에는 쓰루 홀(68)이 형성되어 있다. 스텐실(66)은 화살표로 나타낸 방향으로 공기를 배출하도록 구성된 진공 헤드(도시되지 않음)에 부착될 수 있다. 금속 핀(70)은 핀 헤드(70A) 및 핀 테일(70B)을 포함한다. 핀 헤드(70A), 핀 테일(70B), 및 쓰루 홀(68)은 원형 형상, 또는, 비제한적인 예시로서, 사각형, 육각형 등을 비롯한 다른 형상을 가질 수 있다. 핀 헤드(70A)는 쓰루 홀(68)의 직경보다 큰 직경(또는 횡측 치수)을 가지며, 핀 테일(70B)은 쓰루 홀(68)의 직경보다 작은 직경(또는 횡측 치수)을 갖는다. 따라서, 핀 테일(70B)이 쓰루 홀(68)에 삽입될 때, 핀 헤드(70A)는 걸린다. 도 11b를 참조하면, 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 핀 헤드(70A)의 직경(Dia1)은 약 200㎛와 약 250㎛ 사이의 범위 내에 있고, 핀 헤드(70B)의 직경(Dia2)은 약 150㎛와 약 200㎛ 사이의 범위 내에 있으며, 쓰루 홀(68)의 직경(Dia3)은 약 180㎛와 약 230㎛ 사이의 범위 내에 있다. 금속 핀(70)의 전체 높이(H1)는 약 200㎛와 약 250㎛ 사이의 범위 내에 있을 수 있다.
도 11a를 참조하면, 금속 핀(70)은 쓰루 홀(68) 내로 삽입된다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(602)로서 나타난다. 삽입은, 예를 들어, 피킹 앤 플레이스(picking and place)를 통해 달성될 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 스텐실(66) 위에 금속 핀(70)을 쏟아붓고, 스텐실(66)을 진동시켜서, 핀 테일(70B)이 쓰루 홀(68) 내로 떨어지게 함으로써 금속 핀(70)은 삽입된다. 핀 테일(70B)이 쓰루 홀(68) 내에 삽입된 후, 금속 핀(70)이 진공에 의해 스텐실(66) 상에 고정되게 하도록 진공이 제공된다. 도 11b는 도 11a에서의 부분(71)의 단면도를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 스텐실(66)은 자신 위에 고정된 금속 핀(70)과 함께 거꾸로 뒤집힌다. 그 후 금속 핀(70)은 DAF(25)로 이동된다. 진공은 금속 핀(70)이 스텐실(66) 상에서 홀딩되게 한다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 도 12에서 도시된 바와 같이, DAF(25)는 유전체층(24)에 부착되고, 유전체층(24)은 박리막(22) 상에 추가로 형성된다. 박리막(22)은 캐리어(20) 상에 코팅된다. 캐리어(20), 박리막(22), 유전체층(24), 및 DAF(25)는 복수의 동일한 패키지들이 형성될 수 있는 둥근 평면 형상을 가질 수 있다.
금속 핀(70)이 DAF(25)에 대해 가압되어 DAF(25)에 부착된다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(604)로서 나타난다. 다음으로, 진공이 해제되고 스텐실(66)이 떨어져 나간다. 후속 단계에서, 도 13a에서 도시된 바와 같이, 패키지 컴포넌트(28)가 DAF(25)에 부착된다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(606)로서 나타난다. 도 13a는 단일의 패키지 컴포넌트(28)를 도시하지만, 실제에서는, 복수의 패키지 컴포넌트(28) 및 복수의 금속 핀(70)이 DAF(25) 상에 배치되어 복수의 동일한 그룹들을 형성할 수 있으며, 각각의 그룹은 하나 이상의 패키지 컴포넌트(28) 및 복수의 금속 핀(70)을 포함한다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 금속 핀(70)과 패키지 컴포넌트(28)는 유사한 높이를 갖는데, 예를 들어, 금속 핀(70)의 높이의 약 20%보다 작은 높이차를 갖는다. 도 13b는 도 13a에서 도시된 구조물의 단면도를 나타낸다.
다음으로, 도 14a를 참조하면, 패키지 컴포넌트(28) 및 금속 핀(70)을 덮기 위해 캡슐화 물질(36)이 디스펜싱된다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(608)로서 나타난다. 캡슐화 물질(36)을 디스펜싱하는 물질 및 방법은 도 2를 참조하여 논의된 것과 유사할 수 있으며, 따라서 여기에서 반복하지 않는다. 도 14b는 도 14a에서 도시된 구조물의 사시도를 나타낸다.
도 15a 및 도 15b는 도전성 피처(30)와 금속 핀(70)을 노출시키는 개구(38B, 38C)의 형성에 있어서의 단면도와 사시도를 각각 나타낸다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(610)로서 나타난다. 캡슐화 물질(36)은 감광성 물질로 형성될 수 있으므로, (포토리소그래피 마스크를 사용한) 노광 및 현상 공정을 통해 개구(38B, 38C)가 형성될 수 있다.
도 22는 도 15a 및 도 15b에서 도시된 구조물의 일부의 확대도를 나타낸다. 금속 핀(70)의 높이로 인해, 캡슐화 물질(36)의 최상면은 금속 핀(70) 바로 위에 있는 제1 부분과, 금속 핀(70)을 둘러싸는 제2 부분을 포함한다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 캡슐화 물질(36)의 형성은 (CMP 공정 또는 기계적 그라인딩 공정과 같은) 평탄화 공정을 포함하지 않는다. 따라서, 캡슐화 물질(36)의 제1 부분의 최상면은 캡슐화 물질(36)의 제2 부분의 최상면보다 높으며, 제1 부분의 최상면으로부터 제2 부분의 최상면으로의 매끄러운 천이를 갖는다. 제1 부분과 제2 부분의 최상면들 사이의 높이차(ΔH2)는 약 2㎛보다 크고, 이는 약 4㎛와 약 5㎛ 사이의 범위일 수 있다. 본 발명개시의 대안적인 실시예들에 따르면, 평탄화 공정이 수행되며, 이에 따라 캡슐화 물질의 최상면은 평면이다. 금속 핀(70) 바로 위에 있는 캡슐화 물질(36)의 제1 부분은 또한 약 10㎛와 약 30㎛ 사이의 범위의 두께(T4)를 가질 수 있다. 이웃하는 금속 핀(70) 사이의 간격(S1)은 약 100㎛와 약 150㎛ 사이의 범위 내에 있을 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에 따르면, 캡슐화 물질(36)의 깊이/두께(D2)는 약 160㎛와 약 250㎛ 사이의 범위 내에 있을 수 있다.
도 16은 금속 시드층(39)의 형성을 나타내며, 금속 시드층(39)은 구리층, 또는, 티타늄층과 티타늄층 위의 구리층을 포함할 수 있다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(612)로서 나타난다. 이어서, 포토레지스트로 형성될 수 있는 패터닝된 마스크(41)가 금속 시드층(39) 위에 형성된다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(614)로서 나타난다. 패터닝된 마스크(41)를 형성하기 위한 물질 및 형성 공정은 도 4의 논의를 참조하여 찾아볼 수 있다. 다음으로, 도 17에서 도시된 바와 같이, 금속성 물질을 도금하기 위해 도금 공정이 수행되고, 이어서, 패터닝된 마스크(41)를 제거하기 위한 제거 공정, 및 제거된 패터닝된 마스크(41) 바로 아래에 있는 금속 시드층(39)의 부분들을 제거하기 위한 에칭 공정이 뒤따른다. 그 결과, RDL(42) 및 시일 링 연장부(43)가 형성된다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(616)로서 나타난다. RDL(42)은 금속 핀들(70) 중 일부 금속 핀에 연결된 제1 부분과 금속 필라(30)에 연결된 제2 부분을 포함한다. 시일 링 연장부(43)는 패키지 컴포넌트(28) 바로 위의 영역을 둘러싸는 링을 형성한다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 하나 이상의 금속 핀(70)이 전기적 접지 목적을 위해 시일 링 연장부(43)에 연결된다.
도 18 및 도 19는 유전체층들(44, 50, 54) 및 RDL들(48, 52, 56)의 형성을 나타낸다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계들(618, 620)로서 나타난다. 형성 공정들 및 각각의 물질들은 도 6과 도 7을 참조한 실시예들에서 논의된 것이며, 이에 관한 상세한 설명은 여기에서 반복하지 않는다. 시일 링(62)은 RDL들(48, 52, 56)을 둘러싸도록 형성되고, 시일 링(62)은 최종 패키지에서 전기적 접지를 위해 금속 핀(70) 중 하나에 전기적으로 연결되는 연장부(43)를 포함한다. IPD(60)는 RDL(56)에 접합될 수 있다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(622)로서 나타난다. 전기 커넥터(58)가 RDL(56) 상에 형성된다. 따라서, 유전체층(24) 및 그 위에 있는 구조물을 포함하는 복합 웨이퍼(100)가 형성된다.
후속 단계에서, 복합 웨이퍼(100)는, 예를 들어, 레이저 빔 또는 UV 광을 통해 LTHC(22)를 분해함으로써 캐리어(20)로부터 접합해제된다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(624)로서 나타난다. 그 후, 결과적인 복합 웨이퍼(100)는 복수의 패키지(100')로 단품화되며, 도 20은 결과적인 패키지(100') 중 하나를 나타낸다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(624)로서 나타난다. 그 후, 금속 핀(70)은, 예를 들어, 레이저 드릴을 통해 유전체층(24) 및 DAF(25)의 일부분을 제거하고, 개구(72)를 형성함으로써 밖으로 드러난다. 핀 헤드(70A)를 핀 테일(70B)보다 크게함으로써, 레이저 드릴의 공정 마진이 확대된다.
도 21은 패키지(100')와 패키지(300)의 접합을 나타낸다. 각각의 단계는 도 26에서 도시된 공정 흐름에서의 단계(626)로서 나타난다. 접합은 솔더 영역(302)을 통해 수행되며, 솔더 영역(302)은 패키지(300) 내의 금속 패드(304)에 금속 핀(70)을 결합시킨다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 패키지(300)는 패키지 기판(별도로 도시되지는 않음) 및 디바이스 다이(들)(별도로 도시되지는 않음)를 포함하며, 이 디바이스 다이(들)은 SRAM 다이, DRAM 다이 등과 같은 메모리 다이일 수 있다.
도 21은 또한 패키지 컴포넌트(322)를 패키지(100')에 접합시켜서, 패키지 온 패키지(Package-on-Package; PoP) 구조물/패키지(326)를 형성하는 것을 나타낸다. 접합은 솔더 영역(58)을 통해 수행되며, 솔더 영역(58)은 패키지 컴포넌트(320) 내의 금속 패드(324)에 RDL(56)을 결합시킨다. 본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 패키지 컴포넌트(320)는 패키지 기판, 인터포저, 인쇄 회로 기판 등을 포함한다.
본 발명개시의 일부 실시예들에 따르면, 도 9에서 도시된 시일 링(64) 및 도 21에서 도시된 금속 핀(70)이 동일한 패키지(100') 내에 통합된다. 패키지의 각각의 형성 공정은, 도 15a 및 도 15b에서 도시된 단계에서, 시일 링(40)을 형성하기 위한 (도 3에서 도시된 것과 유사한) 쓰루 개구(38A)가 도 15a 및 도 15b에서의 개구(38B, 38C)가 형성될 때 동시적으로 형성되는 것을 제외하고는, 도 10 내지 도 21에서 도시된 공정과 유사하다.
위에서 설명된 예시적인 실시예들에서, 일부 예시적인 공정들 및 피처들이 본 발명개시의 일부 실시예들에 따라 논의된다. 다른 피처들 및 공정들이 또한 포함될 수 있다. 예를 들어, 3D 패키징 또는 3DIC 디바이스의 검증 테스트를 지원하기 위해 테스트 구조물이 포함될 수 있다. 테스트 구조물은, 예를 들어, 3D 패키징 또는 3DIC의 테스트, 프로브 및/또는 프로브 카드의 사용 등을 가능하게 해주는, 배선층 내 또는 기판 상에 형성된 테스트 패드를 포함할 수 있다. 검증 테스트는 중간 구조물뿐만이 아니라 최종 구조물에 대해 수행될 수 있다. 또한, 여기에 개시된 구조물 및 방법은 수율을 증가시키고 비용을 감소시키기 위해 공지된 양품 다이들의 중간 검증을 통합하는 테스트 방법과 함께 사용될 수 있다.
본 발명개시의 양태들을 본 발명분야의 당업자가 보다 잘 이해할 수 있도록 앞에서는 여러 개의 실시예들의 특징들을 약술해왔다. 본 발명분야의 당업자는 여기서 소개한 실시예들의 동일한 목적들을 수행하거나 및/또는 동일한 장점들을 달성하기 위한 다른 공정들 및 구조물들을 설계하거나 또는 수정하기 위한 기초로서 본 발명개시를 자신들이 손쉽게 이용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 본 발명분야의 당업자는 또한 이와 같은 등가적 구성들은 본 발명개시의 사상과 범위를 이탈하지 않는다는 것과, 본 발명개시의 사상과 범위를 이탈하지 않고서 당업자가 다양한 변경들, 대체들, 및 개조들을 본 발명에서 행할 수 있다는 것을 자각해야 한다.
실시예들
실시예 1. 방법에 있어서,
패키지 컴포넌트를 캡슐화 물질 내에 캡슐화하는 단계 - 상기 캡슐화 물질은 상기 패키지 컴포넌트 바로 위에 있는 제1 부분을 포함함 -;
상기 패키지 컴포넌트 내의 도전성 피처를 밖으로 드러나게 하는 개구를 형성하도록 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분을 패터닝하는 단계;
상기 도전성 피처와 접촉하도록 상기 개구 내로 연장하는 배선 라인을 형성하는 단계; 및
전기 커넥터를 상기 도전성 피처에 전기적으로 결합되도록 상기 도전성 피처 위에 형성하는 단계를 포함하는 방법.
실시예 2. 실시예 1에 있어서,
상기 캡슐화 물질을 관통하는 쓰루 개구를 형성하도록 상기 캡슐화 물질의 제2 부분을 패터닝하는 단계 - 상기 쓰루 개구는 상기 패키지 컴포넌트의 바닥면과 적어도 동일 평면인 레벨까지 연장됨 -; 및
상기 캡슐화 물질 내에 시일 링(seal ring)을 형성하도록 상기 쓰루 개구를 채우는 단계를 더 포함하는 방법.
실시예 3. 실시예 2에 있어서, 상기 시일 링은 상기 캡슐화 물질의 대향 측벽들 상에 있는 대향 부분들을 포함하고, 상기 방법은 유전체층을 디스펜싱(dispensing)하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체층의 일부분은 상기 시일 링의 대향 부분들 사이에서 연장된 것인 방법.
실시예 4. 실시예 2에 있어서, 상기 시일 링은 상기 패키지 컴포넌트를 둘러싸는 완전 링(full ring)인 것인 방법.
실시예 5. 실시예 2에 있어서, 상기 캡슐화 물질 위에 있는 추가적인 시일 링을 더 포함하며, 상기 시일 링과 상기 추가적인 시일 링은 상호연결되어 통합된 시일 링을 형성하는 것인 방법.
실시예 6. 실시예 1에 있어서,
상기 캡슐화 물질 내에 복수의 금속 핀들을 캡슐화하는 단계를 더 포함하고, 상기 캡슐화 물질은 상기 금속 핀들 바로 위에 있는 제2 부분들을 포함하고, 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분이 패터닝될 때, 상기 복수의 금속 핀들을 밖으로 드러나게 하는 리세스를 형성하도록 상기 캡슐화 물질의 상기 제2 부분들이 동시에 패터닝되는 것인 방법.
실시예 7. 실시예 6에 있어서,
상기 복수의 금속 핀들을 미리 형성하는 단계;
형성된 상기 복수의 금속 핀들을 접착막 상에 부착하는 단계; 및
상기 패키지 컴포넌트를 상기 접착막에 부착하는 단계를 더 포함하는 방법.
실시예 8. 실시예 1에 있어서, 상기 캡슐화 물질에 대해 평탄화가 수행되지 않으며, 상기 배선 라인이 형성될 때, 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분은 제1 최상면을 가지며, 상기 패키지 컴포넌트를 둘러싸는 상기 캡슐화 물질의 제2 부분은 상기 제1 최상면보다 낮은 제2 최상면을 갖는 것인 방법.
실시예 9. 실시예 1에 있어서, 상기 캡슐화 물질에는 필러(filler) 입자가 없는 것인 방법.
실시예 10. 방법에 있어서,
디바이스 다이를 기저층에 부착하는 단계;
상기 디바이스 다이를 캡슐화 물질 내에 캡슐화하는 단계 - 상기 캡슐화 물질은 상기 디바이스 다이 바로 위에 있는 제1 부분, 및 상기 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분을 포함함 -;
상기 디바이스 다이 내의 도전성 피처를 밖으로 드러나게 하는 제1 개구를 형성하도록 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분을 패터닝하는 단계;
상기 기저층을 밖으로 드러나게 하는 제2 개구를 형성하도록 상기 캡슐화 물질의 상기 제2 부분을 패터닝하는 단계;
상기 제1 개구 내로 연장되는 배선 라인을 형성하는 단계; 및
상기 제2 개구 내로 연장되는 시일 링을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
실시예 11. 실시예 10에 있어서, 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 동시에 패터닝되는 것인 방법.
실시예 12. 실시예 10에 있어서, 상기 캡슐화 물질은 감광성 물질로 형성되고, 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분을 패터닝하는 단계와 상기 제2 부분을 패터닝하는 단계는 노광 및 현상을 포함한 것인 방법.
실시예 13. 실시예 10에 있어서, 상기 시일 링은 상기 디바이스 다이의 최상면보다 높은 제1 레벨에서부터 상기 디바이스 다이의 바닥면보다 낮은 제2 레벨까지 연장된 것인 방법.
실시예 14. 실시예 10에 있어서, 상기 시일 링은 상기 디바이스 다이를 완전히 둘러싼 것인 방법.
실시예 15. 실시예 10에 있어서, 상기 시일 링의 단면도에서 봤을 때, 상기 시일 링은 U자 형상부를 가지며, 상기 방법은, 상기 캡슐화 물질 위에 유전체층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체층은 상기 U자 형상부 내로 연장된 것인 방법.
실시예 16. 패키지에 있어서,
디바이스 다이;
상기 디바이스 다이를 캡슐화하는 캡슐화 물질 - 상기 캡슐화 물질은,
상기 디바이스 다이 바로 위에 있는 제1 부분 - 상기 제1 부분은 제1 최상면을 가짐 -; 및
상기 디바이스 다이를 둘러싸는 제2 부분 - 상기 제2 부분은 상기 제1 최상면보다 낮은 제2 최상면을 가짐 - 을 포함함 -;
상기 캡슐화 물질 내의 시일 링; 및
상기 캡슐화 물질 위의 부분들을 포함하는 제1 배선 라인과 제2 배선 라인을 포함하고, 상기 제1 배선 라인과 상기 제2 배선 라인은 상기 디바이스 다이와 상기 시일 링에 각각 연결된 것인 패키지.
실시예 17. 실시예 16에 있어서, 상기 시일 링은 상기 캡슐화 물질을 관통하고, 상기 디바이스 다이의 최상면보다 높은 제1 레벨에서부터 상기 디바이스 다이의 바닥면보다 낮은 제2 레벨까지 연장된 것인 패키지.
실시예 18. 실시예 17에 있어서, 상기 시일 링은 상기 캡슐화 물질과 접촉하는 대향 부분들을 포함하고, 상기 패키지는 상기 시일 링의 상기 대향 부분들 사이에서 연장하는 유전체 물질을 더 포함한 것인 패키지.
실시예 19. 실시예 16에 있어서, 상기 제1 최상면은 상기 제2 최상면에 연속적이고 매끄럽게 연결된 것인 패키지.
실시예 20. 실시예 16에 있어서, 상기 시일 링은 상기 패키지의 평면도에서 봤을 때 끈김이 없는 완전 링인 것인 패키지.

Claims (10)

  1. 패키지를 형성하는 방법에 있어서,
    패키지 컴포넌트 및 복수의 금속 핀들을 캡슐화 물질 내에 캡슐화하는 단계 - 상기 캡슐화 물질은 상기 패키지 컴포넌트 바로 위에 있는 제1 부분을 포함하고, 상기 금속 핀들 각각은 핀 헤드 및 상기 핀 헤드에 연결된 핀 테일을 포함하고, 상기 핀 헤드는 상기 핀 테일보다 폭이 넓음 - ;
    상기 패키지 컴포넌트 내의 도전성 피처를 밖으로 드러나게 하는 개구를 형성하도록 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분을 패터닝하는 단계;
    상기 도전성 피처와 접촉하도록 상기 개구 내로 연장되는 배선 라인을 형성하는 단계; 및
    전기 커넥터를 상기 도전성 피처에 전기적으로 결합되도록 상기 도전성 피처 위에 형성하는 단계
    를 포함하는, 패키지를 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 금속 핀들을 미리 형성하는 단계;
    형성된 상기 복수의 금속 핀들을 접착막 상에 부착하는 단계; 및
    상기 패키지 컴포넌트를 상기 접착막에 부착하는 단계
    를 더 포함하는, 패키지를 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캡슐화 물질에는 필러(filler) 입자가 없는 것인, 패키지를 형성하는 방법.
  4. 패키지를 형성하는 방법에 있어서,
    디바이스 다이 및 복수의 금속 핀들을 기저층에 부착하는 단계 - 상기 금속 핀들 각각은 핀 헤드 및 상기 핀 헤드에 연결된 핀 테일을 포함하고, 상기 핀 헤드는 상기 핀 테일보다 폭이 넓음 - ;
    상기 디바이스 다이 및 상기 복수의 금속 핀들을 캡슐화 물질 내에 캡슐화하는 단계 - 상기 캡슐화 물질은 상기 디바이스 다이 바로 위에 있는 제1 부분, 및 상기 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분을 포함함 - ;
    상기 디바이스 다이 내의 도전성 피처를 밖으로 드러나게 하는 제1 개구를 형성하도록 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분을 패터닝하는 단계;
    상기 복수의 금속 핀들을 밖으로 드러나게 하는 제2 개구를 형성하도록 상기 캡슐화 물질의 상기 제2 부분을 패터닝하는 단계; 및
    상기 제1 개구 내로 연장되는 배선 라인을 형성하는 단계
    를 포함하는, 패키지를 형성하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 캡슐화 물질의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 동시에 패터닝되는 것인, 패키지를 형성하는 방법.
  6. 패키지에 있어서,
    핀 헤드 및 상기 핀 헤드에 연결된 핀 테일을 포함하는 도전성 핀 - 상기 핀 헤드는 상기 핀 테일보다 폭이 넓음 - ;
    상기 도전성 핀을 캡슐화하는 캡슐화 물질 - 상기 캡슐화 물질은,
    상기 도전성 핀 바로 위에 있는 상부 부분; 및
    상기 도전성 핀의 측벽들을 둘러싸고 상기 도전성 핀의 측벽들과 접촉하는 하부 부분
    을 포함함 - ; 및
    제1 배선 라인 - 상기 제1 배선 라인은,
    상기 도전성 핀과 접촉하도록 상기 캡슐화 물질 내로 연장되는 제1 부분; 및
    상기 캡슐화 물질 위에 있는 제2 부분
    을 포함함 -
    을 포함하는, 패키지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 배선 라인의 상기 제1 부분은 상기 핀 테일과 접촉하는 것인, 패키지.
  8. 제6항에 있어서, 상기 핀 헤드는 제1 바닥면을 포함하고, 상기 캡슐화 물질은 제2 바닥면을 포함하고, 상기 패키지는,
    상기 제1 바닥면 및 상기 제2 바닥면 모두와 접촉하는 유전체층
    을 더 포함하는 것인, 패키지.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 캡슐화 물질 내의 디바이스 다이; 및
    제2 배선 라인 - 상기 제2 배선 라인은,
    상기 디바이스 다이의 도전성 피처와 접촉하도록 상기 캡슐화 물질 내로 연장되는 제3 부분; 및
    상기 캡슐화 물질 위에 있는 제4 부분
    을 포함함 -
    을 더 포함하는, 패키지.
  10. 제6항에 있어서, 상기 캡슐화 물질은 감광성 물질을 포함하는 것인, 패키지.
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