KR102459308B1 - 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

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이석원
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Abstract

본 발명은 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다. 제1 개구를 포함하는 예비 제1 절연 층을 형성하는 것; 상기 예비 제1 절연 층을 경화하여, 제1 절연 층을 형성하는 것; 상기 제1 절연 층 상에, 상기 제1 개구를 채우는 예비 제2 절연 층을 형성하는 것; 상기 예비 제2 절연 층에 상기 제1 개구와 중첩되는 제2 개구를 형성하는 것, 상기 제2 개구를 형성하는 동안 상기 제1 개구의 측벽이 노출되고; 상기 제2 개구가 형성된 상기 예비 제2 절연 층을 경화하여, 제2 절연 층을 형성하는 것; 상기 제1 개구의 측벽과 상기 제2 개구의 측벽을 따라서 배리어 금속 층을 형성하는 것; 상기 배리어 금속 층 상에 재배선 도전 패턴을 형성하는 것; 및 평탄화 공정을 수행하여 상기 제2 절연 층을 노출하는 것을 포함할 수 있다.

Description

반도체 패키지의 제조 방법{Method for fabricating semiconductor package}
본 발명은 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 패키지는 집적회로 칩을 전자제품에 사용하기 적합한 형태로 구현한 것이다. 통상적으로 반도체 패키지는 인쇄회로기판(PCB) 상에 반도체 칩을 실장하고 본딩 와이어 내지 범프를 이용하여 이들을 전기적으로 연결하는 것이 일반적이다. 전자 산업의 발달로 전자 부품의 고기능화, 고속화 및 소형화 요구가 증대되고 있다. 이러한 추세에 대응하여, 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package) 및 패널 레벨 패키지(Panel Level Package)가 제공되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반도체 패키지의 수명을 향상시키는 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 반도체 패키지의 절연 층과 재배선 간의 접착력을 향상시킬 수 있는 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은, 제1 개구를 포함하는 예비 제1 절연 층을 형성하는 것; 상기 예비 제1 절연 층을 경화하여, 제1 절연 층을 형성하는 것; 상기 제1 절연 층 상에, 상기 제1 개구를 채우는 예비 제2 절연 층을 형성하는 것; 상기 예비 제2 절연 층에 상기 제1 개구와 중첩되는 제2 개구를 형성하는 것, 상기 제2 개구를 형성하는 동안 상기 제1 개구의 측벽이 노출되고; 상기 제2 개구가 형성된 상기 예비 제2 절연 층을 경화하여, 제2 절연 층을 형성하는 것; 상기 제1 개구의 측벽과 상기 제2 개구의 측벽을 따라서 배리어 금속 층을 형성하는 것; 상기 배리어 금속 층 상에 재배선 도전 패턴을 형성하는 것; 및 평탄화 공정을 수행하여 상기 제2 절연 층을 노출하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은, 반도체 칩 상에 상기 반도체 칩을 노출하는 제1 개구를 갖는 제1 절연 층을 형성하는 것; 상기 제1 절연 층 상에, 상기 제1 개구를 채우는 제2 절연 층을 형성하는 것; 상기 제 2 절연 층에 상기 제1 개구와 중첩되는 제2 개구를 형성하는 것, 상기 제2 개구를 형성하는 동안 상기 제1 개구의 측벽이 노출되고; 상기 제1 및 제2 개구들 내에 차례로 배리어 금속 층 및 재배선 도전 패턴을 형성하는 것; 및 평탄화 공정을 수행하여 상기 제2 절연 층을 노출하는 것을 포함하되, 상기 제2 개구를 형성하는 것은, 상기 제1 절연 층이 경화된 상태이고, 상기 제2 절연 층이 미 경화된 상태에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은, 재배선 기판을 형성하는 것; 및 상기 재배선 기판 상에 반도체 칩을 제공하여, 상기 반도체 칩을 상기 재배선 기판과 전기적으로 연결시키는 것을 포함하되, 상기 재배선 기판을 형성하는 것은: 캐리어 기판 상에 상기 캐리어 기판을 노출하는 제1 개구를 갖는 제1 절연 층을 형성하는 것; 상기 제1 절연 층 상에, 상기 제1 개구를 채우는 제2 절연 층을 형성하는 것; 상기 제 2 절연 층에 제2 개구를 형성하는 것, 상기 제2 개구를 형성하는 동안 상기 제1 개구의 측벽이 노출되고; 상기 제1 및 제2 개구들 내에 차례로 배리어 금속 층 및 재배선 도전 패턴을 형성하는 것; 및 평탄화 공정을 수행하여 상기 제2 절연 층을 노출하는 것을 포함하되, 상기 제2 개구를 형성하는 것은 상기 제1 절연 층이 경화된 상태이고, 상기 제2 절연 층이 미 경화된 상태에서 수행될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 재배선 도전 패턴의 측면에 배리어 금속 층을 형성하여, 반도체 패키지의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연 층과 접촉하는 재배선 도전 패턴의 표면 거칠기를 크게 하여, 절연 층과 재배선 도전 패턴 간의 접합력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 2a은 도 1의 A 영역의 확대도이다.
도 2b는 도 2a의 B 영역의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 패키지의 변형 예를 나타낸 단면도이다.
도 4a 내지 도 4l는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 패키지의 제조 과정들을 나타낸 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5i는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 반도체 패키지의 제조 과정들을 나타낸 단면도들이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 개념 및 이에 따른 실시 예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 패키지를 나타낸 단면도이다. 도 2a은 도 1의 A 영역의 확대도이다. 도 2b는 도 2a의 B 영역의 확대도이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 패키지(1)는 반도체 칩(100), 몰딩 층(150), 재배선 기판(200) 및 외부 단자(300)를 포함할 수 있다.
반도체 칩(100)은 재배선 기판(200)의 상면 상에 위치될 수 있다. 재배선 기판(200)의 상면(2112)은 반도체 칩(100)을 향한 면일 수 있다. 반도체 칩(100)은 그의 하면 상에 제공된 칩 패드들(110)과 패시베이션 층(passivation layer, 120)을 가질 수 있다. 반도체 칩(100)의 하면은 재배선 기판(200)을 향한 면일 수 있다. 패시베이션 층(120)은 반도체 칩(100)의 하면과 칩 패드들(110)을 덮을 수 있다. 패시베이션 층(120)은 칩 패드들(110)을 노출시키는 홀들(미부호)을 가질 수 있다. 반도체 칩(100)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.
몰딩 층(150)은 재배선 기판(200)의 상면(2112) 상에 제공될 수 있다. 몰딩 층(150)은 반도체 칩(100)을 덮을 수 있다. 예를 들면, 몰딩 층(150)은 반도체 칩(100)의 상면과, 반도체 칩(100)의 측면을 덮을 수 있다. 반도체 칩(100)의 상면은 그의 하면으로부터 제1 방향(D1)으로 이격된 면일 수 있다. 몰딩 층(150)은 절연 물질, 예를 들면, 에폭시계 폴리머를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 제1 방향(D1)은 상하 방향과 평행할 수 있다.
재배선 기판(200)은 반도체 칩(100)의 하면과 몰딩 층(150)의 하면 상에 제공될 수 있다. 몰딩 층(150)의 하면은 재배선 기판(200)을 향한 면일 수 있다. 재배선 기판(200)의 두께는 반도체 칩(100)의 두께보다 작을 수 있다. 재배선 기판(200)은 적어도 하나의 절연부를 포함할 수 있다. 절연부는 복수 개 제공될 수 있다. 실시 예에서, 재배선 기판(200)은 제1 절연부(210)와 제2 절연부(220)를 포함할 수 있다. 재배선 기판(200)은 제3 절연부(230)을 포함할 수 있다.
제1 절연부(210)는 제1 절연 층(211), 제2 절연 층(212), 제1 재배선 도전 패턴(214) 및 제1 배리어 금속 층(213)을 포함할 수 있다. 제2 절연부(220)는 제3 절연 층(221), 제4 절연 층(222), 제2 재배선 도전 패턴(224) 및 제2 배리어 금속 층(223)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 절연 층들(211, 212)은 서로 순차적으로 적층될 수 있다. 제1 및 제2 절연 층들(211, 212)은 경화성 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 절연 층들(211, 212)은 열 또는 광에 의해 경화될 수 있다. 경화성 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물과 같은 무기 물질 및/또는 폴리아미드 계열의 고분자 물질을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 경화성 물질은 감광성 폴리이미드(photosensitive polyimide, PSPI), 폴리벤조옥사졸(polybenzoxazole, PBO), 페놀계 폴리머(phenolic polymer), 벤조사이클로부텐인계(benzocyclobutene, BCB) 폴리머, 및 에폭시계 폴리머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 제1 및 제2 절연 층들(211, 212)은 동일한 경화성 물질을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 제1 및 제2 절연 층들(211, 212)은 상이한 경화성 물질을 포함할 수 있다.
제1 절연 층(211)은 반도체 칩(100)의 하면 상에 위치될 수 있다. 예를 들면, 제1 절연 층(211)은 칩 패드(110)의 하면, 몰딩 층(150)의 하면, 및 패시베이션 층(120)의 하면을 덮을 수 있다. 제1 절연 층(211)은 서로 대향된 상면(2112)과 하면(2111)을 가질 수 있다. 실시 예에서, 제1 절연 층(211)의 상면(2112)은 재배선 기판(200)의 상면(2112)을 형성할 수 있다.
도 2a 및 도 4d를 참조하면, 제1 절연 층(211)은 그를 관통하는 제1 개구(OP1)를 포함할 수 있다. 제1 개구(OP1)는 칩 패드(110)를 노출할 수 있다. 또한, 제1 개구(OP1)는 제1 절연 층(211)의 제1 측벽(2113)을 노출할 수 있다. 제1 개구(OP1)은 제1 절연 층(211)에 복수 개 제공될 수 있다.
제2 절연 층(212)은 제1 절연 층(211)의 하면(2111) 상에 위치될 수 있다. 제1 절연 층(211)은 제2 절연 층(212)과 반도체 칩(100) 사이에 위치될 수 있다. 실시 예에서, 제2 절연 층(212)의 하면(2121)은 제3 절연 층(221)의 상면과 접할 수 있다.
제2 절연 층(212)은 그를 관통하는 제2 개구(OP2)를 가질 수 있다. 도 4f를 참조하면, 제2 개구(OP2)는 제1 절연 층(211)의 하면(2111)의 일부 및 제2 절연 층(212)의 제2 측벽(2123)을 노출할 수 있다. 제2 개구(OP2)의 일부는 제1 개구(OP1)과 수직하게 중첩될 수 있다. 제2 개구(OP2)의 폭(Width, W2)은 제1 개구(OP1)의 폭(W1)보다 크게 제공될 수 있다. 예를 들면, 제1 개구(OP1)는 평면적 관점에서, 제2 개구(OP2) 내에 위치될 수 있다. 제2 개구(OP2)는 제2 절연 층(212)에 복수 개 제공될 수 있다. 실시 예에서, 폭(Width)은 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)으로의 길이를 의미할 수 있다.
제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)는 하나의 개구부(OP)를 형성할 수 있다. 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)는 동시에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)는 듀얼 다마신(dual damascene) 공정을 통해 제1 및 제2 절연 층들(211, 212)에 동시에 형성될 수 있다. 이에 대한, 자세한 설명은 후술한다.
제1 배리어 금속 층(213)은 제1 재배선 도전 패턴들(214)과 제1 절연 층(211) 사이, 및 제1 재배선 도전 패턴들(214)과 제2 절연 층(212) 사이에 제공될 수 있다. 예를 들면, 제1 배리어 금속 층은 제1 절연 층(211)의 측벽(2113)과 제1 재배선 도전 패턴(214) 사이에 형성될 수 있다. 제1 배리어 금속 층(213)은 제2 절연 층(212)의 측벽(2123)과 제1 재배선 도전 패턴(214) 사이에 형성될 수 있다.
제1 배리어 금속 층(213)은 제1 개구(OP1) 및 제2 개구(OP2)에 의해 노출된 영역 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 제1 배리어 금속 층(213)은 제1 측벽(2113) 및 제2 측벽(2123) 상에 제공될 수 있다. 제1 배리어 금속 층(213)은 제1 개구(OP1)의 바닥부 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 제1 배리어 금속 층(213)은 제1 개구(OP1)에 의해 노출된 반도체 칩(100)의 칩 패드(110) 상에 제공될 수 있다. 제1 배리어 금속 층(213)은 제2 개구(OP2)에 의해 노출된 상기 하면(2111) 상에 제공될 수 있다.
제1 배리어 금속 층(213)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 실시 예에서, 제1 배리어 금속 층(213)은 제1 개구(OP1) 및 제2 개구(OP2)에 의해 노출된 영역과, 제2 절연 층(212)의 하면(2121) 상에 금속 물질을 증착시켜 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 배리어 금속 층(213)은 Ta, TaN, TaSiN, Ti, TiN, TiSiN, W, 및 WN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1 배리어 금속 층(213)은 약 5Å 내지 50 Å의 두께를 가질 수 있다.
제1 재배선 도전 패턴(214)은 제1 배리어 금속 층(213) 상에 제공될 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)들은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 재배선 도전 패턴들(214)은 구리(Cu), 구리 합금 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 여기서, 구리 합금은 구리 내에 미량의 C, Ag, Co, Ta, In, Sn, Zn, Mn, Ti, Mg, Cr, Ge, Sr, Pt, Mg, Al 또는 Zr이 혼합된 것을 의미할 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)은 제1 및 제2 절연 층들(211, 212)에 제공될 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)은 칩 패드(110) 및/또는 제2 재배선 도전 패턴(224)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 재배선 도전 패턴(214)은 서로 대향된 상면(2142)과 하면(2141)을 포함할 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)의 폭은 제1 재배선 도전 패턴(214)의 상면(2142)의 폭보다 클 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)의 상면(2142)은 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141) 일부와 수직하게 중첩될 수 있다.
제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141) 및 노출된 제2 절연 층(212)의 하면(2121)은 서로 실질적으로 동일한 레벨을 가질 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)은 제2 절연 층(212)의 하면(2121)과 공면(coplanar)을 이룰 수 있다. 즉, 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)은 제2 절연 층(212)의 하면(2121)과 실질적으로 동일한 평면 상에 위치될 수 있다. 이에 따라, 제2 절연 층(212)의 하면(2121)과 제1 절연 층(211)의 하면(2111) 간의 수직 거리(H2), 및 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)과 제1 절연 층(211)의 하면(2111) 간의 수직 거리(H1)는 실질적으로 동일할 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)의 표면 거칠기(surface roughness)는 제2 절연 층(212)의 하면(2121)의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 예를 들면, 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)의 표면 거칠기는 대략 약 0.01~0.5㎛이며, 아주 바람직하게는 약 0.086㎛이다. 제2 절연 층(212)의 하면(2121)의 표면 거칠기는 약 0.01~0.5㎛이며, 아주 바람직하게는 약 0.086㎛이다. 이에 따라, 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)과 제3 절연 층(221) 간의 접합력이 제2 절연 층(212)의 하면(2121)과 제3 절연 층(221) 간의 접합력보다 클 수 있다. 이에 따라, 제1 재배선 도전 패턴(214)과 제3 절연 층(221) 간의 이종 접합이 향상될 수 있다. 여기서, 이종 접합이란, 서로 다른 재질을 갖는 구성들을 접합하는 것을 의미할 수 있다.
제1 재배선 도전 패턴(214)은 그의 하면(2141)과 상면(2142) 사이에 위치된 단차면(2144)을 포함할 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)는 그의 상면(2142)과 상기 단차면(2144)을 연결하는 제1 측면(2143)과, 그의 하면(2141)과 상기 단차면(2144)을 연결하는 제2 측면(2145)를 포함할 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)의 상면(2142), 하면(2141), 및 단차면(2144)은 실질적으로 서로 평행할 수 있다.
제2 측면(2145)의 폭은 제1 측면(2143)의 폭보다 클 수 있다. 제1 측면(2143)의 폭과 제2 측면(2145)의 폭은 제1 재배선 도전 패턴(214)의 상면(2142)으로부터 하면(2141)을 향해 갈수록 증가할 수 있다. 실시 예에서, 제1 측면(2143)과 제2 측면(2145)은 단차면(2144)과 경사진 경사면일 수 있다. 다른 예에서, 제1 측면(2143)과 제2 측면(2145)은 단차면(2144)과 실질적으로 수직할 수 있다. 제1 측면(2143)과 제2 측면(2145)은 실질적으로 서로 평행할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 및 제2 절연 층들(211, 212)과 제1 재배선 도전 패턴(214)의 열 팽창계수가 상이할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 절연 층들(211, 212)과 제1 재배선 도전 패턴(214) 간에 열적 스트레스(Thermal Stress)가 발생할 수 있다. 반도체 패키지는 제1 재배선 도전 패턴(214)의 제1 측면(2143) 및/또는 제2 측면들(2145)과 절연 층들 사이에 제1 배리어 금속 층(213)이 제공되지 않는 경우, 상기 열적 스트레스에 의해 제1 재배선 도전 패턴(214)의 제1 측면(2143) 및/또는 제2 측면들(2145) 상에 산화 층이 형성될 수 있다. 상기 산화 층에 의해 제1 재배선 도전 패턴(214)의 제1 측면(2143) 및/또는 제2 측면(2145)은 절연 층들에 대한 접착력이 저하될 수 있다. 즉, 제1 재배선 도전 패턴(214)의 제1 측면(2143) 및/또는 제2 측면(2145)이 절연 층들로부터 박리될 수 있다. 이에 따라, 반도체 패키지의 수명이 줄어들거나 파손될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 반도체 패키지(1)는 제1 재배선 도전 패턴(214)의 제1 측면(2143)과 제1 절연 층(211) 사이에 제1 배리어 금속 층(213)이 제공될 수 있다. 또한, 반도체 패키지(1)는 제1 재배선 도전 패턴(214)의 제2 측면(2145)과 제2 절연 층(212) 사이에 제1 배리어 금속 층(213)이 제공될 수 있다. 제1 배리어 금속 층(213)은 상기 열적 스트레스에 의해 제1 재배선 도전 패턴(214)의 제1 및 제2 측면들(2143, 2145)의 박리 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 반도체 패키지(1)의 수명이 향상되고, 파손 가능성이 줄어들 수 있다.
제2 절연부(220)는 제3 절연 층(221), 제4 절연 층(222), 제2 재배선 도전 패턴(224) 및 제2 배리어 금속 층(223)을 포함할 수 있다. 제2 절연부(220)는 제1 절연부(210)와 실질적으로 동일한 구성일 수 있다. 이에 따라, 제2 절연부(220)에 대한 설명은 제1 절연부(210)와의 차이점을 중심으로 설명한다.
제3 절연 층(221)은 제2 절연 층(212)의 하면(2121) 상에 제공될 수 있다. 제3 절연 층(221)은 그를 관통하는 제3 개구(OP3)를 포함할 수 있다. 제3 개구(OP3)는 복수 개 제공될 수 있다. 제3 개구(OP3)는 제1 재배선 도전 패턴(214)을 노출할 수 있다. 예를 들면, 제3 개구(OP3)는 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)의 일부를 노출할 수 있다. 제3 절연 층(221)은 제1 절연 층(211)과 실질적으로 동일한 구성일 수 있다.
제2 재배선 도전 패턴(224)은 제3 및 제4 절연 층들(221, 222) 사이에 개재될 수 있다. 제2 재배선 도전 패턴(224)는 제1 재배선 도전 패턴(214)과 전기적으로 접속될 수 있다. 본 명세서에서 접속한다는 것은 직접적인 접속 또는 다른 구성요소를 통한 간접적인 접속을 포함한다.
제3 절연부(230)는 제5 절연층(231), 제3 배리어 금속 층(233) 및 제3 재배선 도전 패턴(234)를 포함할 수 있다. 제3 절연부(230)는 제1 및 제2 절연부들(210, 220)과 달리, 하나의 절연 층을 포함할 수 있다. 제3 재배선 도전 패턴(234)은 제3 배리어 금속 층(233) 상에 위치될 수 있다.
제3 배리어 금속 층(233)은 제1 및 제2 배리어 금속 층들(213, 223)과 달리, 제5 절연 층(231)과 제3 재배선 도전 패턴(234) 사이에 위치될 수 있다. 제3 재배선 도전 패턴(234)는 제5 절연 층(231)으로부터 돌출된 구조일 수 있다. 즉, 제3 재배선 도전 패턴(234)의 측면의 일부에 제3 배리어 금속 층(233)이 형성되지 않을 수 있다. 제3 재배선 도전 패턴(234)는 제3 배리어 금속 층(233)을 통해 제2 재배선 도전 패턴(224)와 전기적으로 연결될 수 있다.
외부 단자들(300)은 재배선 기판(200)의 하면 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 외부 단자들(300)은 제3 재배선 도전 패턴(234) 상에 제공될 수 있다. 이에 따라, 재배선 기판(200)은 외부 단자들(300)과 반도체 칩(100) 사이에 위치될 수 있다. 외부 단자들(300)은 제3 재배선 도전 패턴(234)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 외부 단자들(300)과 반도체 칩(100)은 제1 내지 제3 재배선 도전 패턴들(214, 224, 234)을 통해 전기적으로 접속될 수 있다.
외부 단자들(300)의 각각은 솔더볼의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 외부 단자들(300) 중 일부는 반도체 칩(100)과 수직하게 중첩될 수 있다. 외부 단자들(300) 중 나머지는 반도체 칩(100)과 수직하게 중첩되지 않을 수 있다. 외부 단자들(300)의 일부는 평면적 관점에서 몰딩 층(150)과 중첩될 수 있다. 실시 예에서, 반도체 패키지(1)는 팬 아웃 패널 반도체 패키지(Fan-Out Package)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 패키지의 변형 예를 나타낸 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 참조하여 설명한 실시 예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 3을 참조하면, 반도체 패키지(2)는 제1 반도체 칩(100), 제2 반도체 칩(600), 제1 몰딩 층(150), 제2 몰딩 층(650), 연결 기판(400), 제1 재배선 기판(200), 및 제2 재배선 기판(500)을 포함할 수 있다. 반도체 패키지(2)는 제1 외부 단자들(300), 제2 외부 단자들(550) 및 연결 단자들(450)을 더 포함할 수 있다.
제1 반도체 칩(100)은 제1 재배선 기판(200)의 상면 상에 위치될 수 있다. 제1 칩 패드(110) 및 제1 패시베이션 층(미도시)이 제1 반도체 칩(100)의 하면에 제공될 수 있다.
연결 기판(400)은 제1 재배선 기판(200)의 상면 상에 위치될 수 있다. 연결 기판(400)은 제1 및 제2 재배선 기판들(200, 500) 사이에 위치될 수 있다. 평면적 관점에서, 연결 기판(400)은 제1 반도체 칩(100)의 측면을 둘러쌀 수 있다. 연결 기판(400)은 그를 관통하는 삽입 개구부(405)를 포함할 수 있다. 제1 반도체 칩(100)은 삽입 개구부(405) 내에 위치될 수 있다. 삽입 개구부(405)의 크기는 제1 반도체 칩(100)의 크기보다 클 수 있다. 이에 따라, 연결 기판(400)과 제1 반도체 칩(100) 간에 갭이 형성될 수 있다.
연결 기판(400)은 베이스 층들(410)과 도전성 연결부(420)를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 인쇄회로기판(PCB)이 연결 기판(400)으로 사용될 수 있다. 베이스 층들(410)은 비 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 베이스 층들(410)은 탄소함유물질(예를 들어, 그라파이트 또는 그래핀), 세라믹, 또는 폴리머(예를 들면, 폴리카보네이트, 나일론, 또는 고밀도 폴리에틸렌(high-density polyethylene, HDPE))를 포함할 수 있다.
도전성 연결부(420)는 제1 연결 패드들(421), 배선 패턴들(424), 제2 연결 패드들(423), 및 비아들(422)을 포함할 수 있다. 제1 연결 패드들(421)은 제1 재배선 기판(200) 상에 형성될 수 있다. 제1 연결 패드들(421)은 제1 재배선 도전 패턴들(214)과 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 연결 패드들(423)은 연결 기판(400)의 상면에 제공될 수 있다. 비아들(422)은 베이스 층들(410)을 관통할 수 있다. 배선 패턴들(424)은 베이스 층들(410) 사이에 개재되며, 비아들(422)과 접속할 수 있다. 배선 패턴들(424)는 제1 및 제2 연결 패드들(421, 423) 사이에 위치될 수 있고, 비아들(422)을 통해 제1 및 제2 연결 패드들(421, 423)과 전기적으로 접속될 수 있다. 도전성 연결부(420)는 구리, 니켈, 알루미늄, 금, 은 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 제1 연결 패드들(421), 제2 연결 패드들(423), 비아들(422) 및 배전 패턴들은 서로 수직하게 중첩될 수 있다.
제1 재배선 기판(200)은 적어도 하나의 절연부를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 제1 재배선 기판(200)은 제1 절연부(210), 제2 절연부(220), 및 제3 절연부(230)를 포함할 수 있다. 제1 절연부(210)는 제1 절연 층(211), 제2 절연 층(212), 제1 배리어 금속 층(213), 및 제1 재배선 도전 패턴(214)를 포함하고, 제2 절연부(220)는 제3 절연 층(221), 제4 절연 층(222), 제2 배리어 금속 층(223), 및 제2 재배선 도전 패턴(224)를 포함할 수 있다. 제3 절연부(230)는 제5 절연 층(231), 제3 배리어 금속 층(233), 및 제3 재배선 도전 패턴(234)를 포함할 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴들(214)은 제1 칩 패드들(110)과, 제1 연결 패드들(421)과 접속할 수 있다.
제1 외부 단자들(300)은 제1 재배선 기판(200)의 하면에 제공될 수 있다. 실시 예에서, 제1 외부 단자들(300)은 제3 재배선 도전 패턴(234)과 전기적으로 접속될 수 있다. 이에 따라, 제1 외부 단자들(300)은 제1 칩 패드들(110)과 제1 연결 패드들(421)과 전기적으로 접속될 수 있다.
제1 몰딩 층(150)이 연결 기판(400) 및 제1 반도체 칩(100) 상에 형성될 수 있다. 제1 몰딩 층(150)은 연결 기판(400)과 제1 반도체 칩(100) 사이의 갭에 제공될 수 있다. 제1 몰딩 층(150)은 제2 연결 패드들(423)을 노출시키는 개구들(미부호)을 포함할 수 있다.
연결 단자들(450)은 제1 몰딩 층(150)의 개구들 내에 형성될 수 있다. 이에 따라, 연결 단자들(450)은 제2 연결 패드들(423)과 전기적으로 접속될 수 있다.
제2 재배선 기판(500)은 제1 몰딩 층(150)의 상면에 형성될 수 있다. 제2 재배선 기판(500)은 적어도 하나의 절연부를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 제2 재배선 기판(500)은 제4 절연부(510), 및 제5 절연부(520)를 포함할 수 있다. 제4 및 제5 절연부들(510, 520)은 제1 및 제2 절연부들(210, 220)과 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있다. 제4 절연부(510)의 재배선 도전 패턴들(미부호)은 연결 단자들(450)과 접속할 수 있다. 제5 절연부(520)의 재배선 도전 패턴(미부호)들은 제4 절연부(510)의 재배선 도전 패턴들과 제2 외부 단자들과 전기적으로 접속될 수 있다.
제2 반도체 칩(600)은 제2 재배선 기판(500) 상(over)에 제공될 수 있다. 제2 반도체 칩(600)의 하면에 제2 칩 패드들(610)이 제공될 수 있다.
제2 외부 단자들(550)은 제2 반도체 칩(600)과 제2 재배선 기판(500) 사이에 위치될 수 있다. 제2 외부 단자들(550)은 제5 절연부(520)의 재배선 도전 패턴들과 제2 칩 패드들(610)과 전기적으로 접속될 수 있다.
제2 몰딩 층(650)은 제2 재배선 기판(500) 및 제2 반도체 칩(600)을 덮을 수 있다. 제2 몰딩 층(650)은 제1 몰딩 층(150)과 동일한 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 4a 내지 도 4l는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 패키지의 제조 과정들을 나타낸 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 지지 기판(20)이 준비될 수 있다. 지지 기판(20)은 그의 상면에 접착 층(25)이 제공될 수 있다. 복수의 반도체 칩들(100)이 지지 기판(20) 상에 위치될 수 있다. 반도체 칩들(100)은 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다. 반도체 칩들(100)은 서로 이격될 수 있다. 반도체 칩들(100)은 접착 층(25)에 의해 지지 기판(20)에 접착될 수 있다. 반도체 칩들(100)의 칩 패드들(110)과 패시베이션 층(120, 도 1 참조)은 지지 기판(20)과 마주볼 수 있다.
도 4b를 참조하면, 지지 기판(20) 상에 반도체 칩들(100)을 덮는 몰딩 층(150)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 절연 물질이 반도체 칩들(100)을 덮도록 지지 기판(20) 상에 공급될 수 있다. 이에 따라, 몰딩 층(150)이 지지 기판(20) 및 반도체 칩들(100) 상에 제공될 수 있다.
도 4c 내지 도 4k는 복수의 반도체 칩들(100) 중 어느 하나를 중심으로 반도체 패키지 제조 과정을 설명하기로 한다. 도 4c를 참조하면, 지지 기판(20)을 반도체 칩들(100)과 몰딩 층(150)으로부터 제거할 수 있다. 이에 따라, 반도체 칩들(100)의 하면들과, 몰딩 층(150)의 하면이 노출될 수 있다. 또한, 반도체 칩들(100)과 몰딩 층(150)이 상하 반전될 수 있다.
반도체 칩들(100)과 몰딩 층(150)을 상하 반전시킨 후, 예비 제1 절연 층(211')이 반도체 칩들(100)의 하면과 몰딩 층(150)의 하면에 형성될 수 있다. 예비 제1 절연 층(211')은 미 경화된 상태일 수 있다. 예를 들면, 미 경화된 제1 절연 층(211')이 칩 패드들(110), 패시베이션 층(120), 및 몰딩 층(150)의 하면을 덮을 수 있다. 예비 제1 절연 층(211')은 PECVD(Plasma Enhanced CVD), HDPCVD(High Density Plasma CVD), APCVD(Atmospheric Pressure CVD), 스핀 코팅(spin coating) 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 예비 제1 절연 층(211', 도 4c 참조)에 반도체 칩(100)을 노출하는 제1 개구들(OP1)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 칩 패드들(110)을 노출시키는 제1 개구들(OP1)이 예비 제1 절연 층(211', 도 4c 참조)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 반도체 칩(100)의 하면 상에 제1 개구들(OP1)을 포함하는 예비 제1 절연 층(211')이 형성될 수 있다.
실시 예에서, 제1 개구들(OP1)은 예비 제1 절연 층(211') 상에 제1 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 제1 마스크 패턴을 이용하여 예비 제1 절연 층(211')을 식각함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 예비 제1 절연 층(211')의 제1 측벽(2113)과 반도체 칩(100)의 칩 패드들(110)이 제1 개구들(OP1)를 통해 노출될 수 있다.
예비 제1 절연 층(211')은 후술할 제2 개구(OP2)가 형성되기 전에 경화될 수 있다. 실시 예에서, 제1 개구들(OP1)이 예비 제1 절연 층(211')에 형성된 후, 예비 제1 절연 층(211')은 열 또는 광에 의해 경화되어 제1 절연 층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 제1 절연 층(211)은 약 150℃ 내지 약 200℃의 챔버(미도시) 내에 제공된 후, 상온(예를 들면, 약 25℃)으로 냉각되어 경화될 수 있다.
도 4e를 참조하면, 제1 절연 층(211)의 하면(2111) 상에, 제1 개구들(OP1)을 채우는 예비 제2 절연 층(212')형성될 수 있다. 예비 제2 절연 층(212')은 미 경화된 상태일 수 있다. 예를 들면, 예비 제2 절연 층(212')은 제1 개구들(OP1)을 채우면서, 제1 절연 층(211)의 하면(2111)을 덮을 수 있다. 예비 제2 절연 층(212')은 PECVD(Plasma Enhanced CVD), HDPCVD(High Density Plasma CVD), APCVD(Atmospheric Pressure CVD), 스핀 코팅(spin coating) 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 4f를 참조하면, 예비 제2 절연 층(212')에 제1 개구(OP1)와 중첩되는 제2 개구(OP2)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 제2 개구(OP2)는 예비 제2 절연 층(212', 도 4e 참조) 상에 제2 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 제2 마스크 패턴을 이용하여 예비 제2 절연 층(212')들을 식각함으로써 형성될 수 있다. 제2 개구(OP2)를 형성하는 것은, 제1 절연 층(211)이 경화된 상태이고, 제2 절연 층(212)이 미 경화된 상태에서 수행될 수 있다. .
예비 제2 절연 층(212')에 제2 개구(OP2)가 형성되는 동안, 제1 개구(OP1) 내의 예비 제2 절연 층(212')이 제거될 수 있다. 이에 따라, 제1 개구(OP1)의 측벽이 노출될 수 있다. 실시 예에서, 제1 개구들(OP1)의 측벽은 제1 절연 층(211)의 측벽(2113)일 수 있다. 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)는 단일한 식각 공정에 의해 거의 동시에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 절연부(210)에 개구부(OP)가 형성될 수 있다. 개구부(OP)는 제1 개구(OP1)과 제2 개구(OP2)를 포함할 수 있다.
제1 개구(OP1) 내의 예비 제2 절연 층(212')이 제거되고, 예비 제2 절연 층(212')에 제2 개구(OP2)가 형성된 후, 예비 제2 절연 층(212')은 경화될 수 있다. 즉, 제2 개구(OP2)가 형성된 예비 제2 절연 층(212')을 경화하여, 제2 절연 층(212)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 제2 절연 층(212)은 약 150℃ 내지 약 200℃의 챔버(미도시) 내에 제공된 후, 상온(예를 들면, 약 25℃)으로 냉각되어 경화될 수 있다
칩 패드들(110), 제1 절연 층(211)의 제1 측벽(2113), 제1 절연 층(211)의 하면(2111)의 일부, 및 제2 절연 층(212)의 제2 측벽(2123)이 개구부(OP)에 의해 노출될 수 있다.
도 4g를 참조하면, 제1 개구(OP1)의 측벽과 제2 개구(OP2)의 측벽을 따라서 제1 배리어 금속 층(213)을 형성할 수 있다. 제2 개구(OP2)의 측벽은 제2 절연 층(212)의 측벽(2123)일 수 있다. 예를 들면, 제1 배리어 금속 층(213)이 제1 및 제2 개구들(OP1, OP2)을 통해 노출된 칩 패드들(110), 제1 절연 층(211)의 하면(2111)의 일부, 제1 절연 층(211)의 제1 측벽(2113) 및 제2 절연 층(212)의 제2 측벽(2123) 상에 형성될 수 있다. 또한, 제1 배리어 금속 층(213)은 제2 절연 층(212)의 하면(2121)에 형성될 수 있다. 제1 배리어 금속 층(213)은 CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer Deposition) 또는 스퍼터링과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 제1 배리어 금속 층(213)은 컨포멀(conformal)하게 형성될 수 있다.
도 4h를 참조하면, 제1 재배선 도전 패턴(214)이 제1 배리어 금속 층(213) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 재배선 도전 패턴(214)은 전기 도금법(electroplating) 또는 무전해 도금법(electroless plating)을 이용하여, 제1 배리어 금속 층(213) 상에 형성될 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)이 전기 도금법을 이용하여 제1 배리어 금속 층(213) 상에 형성될 때, 씨드 층(seed layer, 미도시)이 제1 배리어 금속 층(213)의 표면에 형성될 수 있다. 씨드 층은 도금 층의 균일성을 증가시키며 초기 핵 생성 자리(nucleation site) 역할을 할 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)은 제1 및 제2 개구들(OP1, OP2)을 채우면서, 제1 배리어 금속 층(213)을 덮을 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)는 제2 절연 층(212)의 하면(2121, 도 4f 참조) 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 개구들(OP1, OP2) 내에 차례로 제1 배리어 금속 층(213) 및 제1 재배선 도전 패턴(214)을 형성할 수 있다.
도 2b 및 도 4i를 참조하면, 평탄화 공정을 수행하여 제2 절연 층(212)의 하면(2121)을 노출할 수 있다. 제2 절연 층(212)의 하면(2121)과 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)이 평탄화 공정에 의해 실질적으로 동일 레벨에 위치될 수 있다. 즉, 제2 절연 층(212)의 하면(2121)과 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)이 평탄화 공정에 의해 공면(coplanar)을 이룰 수 있다. 여기서, 제2 절연 층(212)의 하면(2121)은 제2 절연 층(212)의 표면일 수 있고, 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)은 제1 재배선 도전 패턴(214)의 표면일 수 있다.
실시 예에서, 평탄화 공정은 제1 재배선 도전 패턴(214) 및/또는 제1 배리어 금속 층(213)을 식각하는 것일 수 있다. 예를 들면, 평탄화 공정은 화학적 식각 공정(chemical etching process)을 포함할 수 있다. 화학적 식각 공정이란, 제1 재배선 도전 패턴(214)의 표면 및/또는 제1 배리어 금속 층(213)의 표면을 약액을 사용하여 화학적으로 용해하여 제거하는 평탄화 기술일 수 있다. 다른 예에서, 평탄화 공정은 표면 컷팅(surface cutting) 공정을 포함할 수 있다. 표면 컷팅 공정이란, 제1 재배선 도전 패턴(214)의 표면 및/또는 제1 배리어 금속 층(213)의 표면을 블레이드를 이용하여 물리적으로 제거하는 평탄화 기술이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 평탄화 공정 후에 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)의 표면 거칠기(surface roughness)는 제2 절연 층(212)의 하면(2121)의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다.
도 4j를 참조하면, 제2 절연부(220)가 제1 절연부(210) 상에 형성될 수 있다. 제2 절연부(220)는 도 4c 내지 도 4i에서 설명한 제1 절연부(210)의 형성 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 다만, 제3 절연 층(221)이 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)과, 제2 절연 층(212)의 하면(2121) 상에 형성될 수 있다. 제3 절연 층(221)에 제공된 제3 개구들(OP3, 도 2a 참조)은 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)을 노출시킬 수 있다.
도 4k를 참조하면, 제3 절연부(230)가 제2 절연부(220) 상에 형성될 수 있다. 실시 예에서, 제4 절연 층(222, 도 4j 참조)과, 제2 재배선 도전 패턴들(224, 도 4j 참조) 상에 예비 제5 절연 층이 형성될 수 있다.
예비 제5 절연 층의 일부를 식각하여 개구를 형성할 수 있다. 예비 제54 절연 층의 개구는 제2 재배선 도전 패턴(224)를 노출시킬 수 있다. 예비 제5 절연 층은 경화될 수 있다. 경화된 제5 절연 층(231) 상에 상기 개구의 측벽을 따라서 제3 배리어 금속 층(233)을 형성할 수 있다. 상기 개구의 측벽은 제5 절연 층(231)의 측벽일 수 있다. 제3 배리어 금속 층(233)은 제5 절연 층(231)의 하면 상에 형성될 수 있다.
제3 배리어 금속 층(233)을 형성한 후, 제3 배리어 금속 층 상에 제3 마스크 패턴을 형성할 수 있다. 제3 재배선 도전 패턴(234)은 제3 마스크 패턴을 이용하여 제3 배리어 금속 층(233) 상에 형성될 수 있다. 제3 재배선 도전 패턴(234)는 제5 절연 층(231)의 개구를 채우면서, 제5 절연 층(231)으로부터 돌출된 구조로 이루어질 수 있다.
제3 배리어 금속 층(233) 상에 제3 재배선 도전 패턴(234)을 형성한 후, 제3 마스크 패턴을 제거할 수 있다. 제3 마스크 패턴을 제거한 후, 제3 재배선 도전 패턴(234)과 중첩되지 않는 제3 배리어 금속 층(233)을 제거할 수 있다.
제3 재배선 도전 패턴(234)과 중첩되지 않는 제3 배리어 금속 층(233)을 제거한 후, 재배선 기판(200)의 하면 상에 외부 단자들(300)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 제3 재배선 도전 패턴들(234) 상에 외부 단자들(300)을 형성할 수 있다.
도 4l를 참조하면, 재배선 기판(200)의 하면 상에 외부 단자들(300)이 형성된 후, 몰딩 층(150) 및 재배선 기판(200)을 절단하는 싱귤레이션(sigulation) 공정을 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 4k에 도시된 점선을 따라, 몰딩 층(150) 및 재배선 기판(200)을 절단하여 단위 반도체 패키지들(1)로 분리할 수 있다.
도 5a 내지 도 5i는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 반도체 패키지의 제조 과정들을 나타낸 단면도들이다. 도 5a 내지 도 5h는 단위 반도체 패키지를 중심으로 제조 과정들을 나타낸 것들이다. 설명의 편의를 위해 도 4a 내지 도 4k를 참조하여 설명한 실시 예와 실질적으로 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 5a를 참조하면, 캐리어 기판(30) 상에 예비 제1 절연 층(211')을 형성할 수 있다. 캐리어 기판(30)을 노출하는 제1 개구들(OP1)을 예비 제1 절연 층(211') 상에 형성할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 예비 제1 절연 층(211', 도 5a 참조)은 열 또는 광에 의해 경화될 수 있다. 이에 따라, 캐리어 기판(30) 상에 캐리어 기판(30)을 노출하는 제1 개구(OP1)을 갖는 제1 절연 층(211)을 형성할 수 있다.
제1 절연 층(211) 상에 제1 개구(OP1)를 채우는 예비 제2 절연 층(212')이 형성될 수 있다. 예를 들면, 예비 제2 절연 층(212')이 제1 개구들(OP1)을 채우면서 제1 절연 층(211)의 하면(2111)을 덮을 수 있다.
도 5c를 참조하면, 예비 제2 절연 층(212', 도 5b 참조)에 제2 개구(OP2)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 제1 개구(OP1) 내의 예비 제2 절연 층(212')을 제거하면서, 예비 제2 절연 층(212')에 제1 절연 층(211)의 하면(2111)을 노출하는 제2 개구(OP2)를 형성할 수 있다. 제2 개구(OP2)를 형성하는 동안 제1 개구(OP1)의 측벽이 노출될 수 있다. 제2 개구(OP2)를 형성하는 것은 제1 절연 층(211)이 경화된 상태이고, 예비 제2 절연 층(212')이 미 경화된 상태에서 수행될 수 있다. 제2 개구(OP2)를 형성한 후, 예비 제2 절연 층(212')을 경화시켜 제2 절연 층(212)을 형성할 수 있다.
제1 및 제2 개구들(OP1, OP2)는 캐리어 기판(30), 제1 절연 층(211)의 제1 측벽(2113), 제1 절연 층(211)의 하면(2111) 일부, 및 제2 절연 층(212)의 제2 측벽(2123)을 노출할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 제1 및 제2 개구들(OP1, OP2)에 의해 노출된 캐리어 기판(30), 제1 측벽(2113, 도 5c 참조), 제1 절연 층(211)의 하면(2111), 및 제2 측벽(2123, 도 5c 참조) 상에 제1 배리어 금속 층(213)이 형성될 수 있다. 제1 배리어 금속 층(213)은 제2 절연 층(212)의 하면(2121, 도 5c 참조) 상에 형성될 수 있다.
도 5e를 참조하면, 제1 재배선 도전 패턴(214)이 제1 배리어 금속 층(213) 상에 형성될 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)는 제2 절연 층(212)의 하면(2121, 도 5c 참조) 상(over)에 위치될 수 있다. 제1 재배선 도전 패턴(214)은 제1 및 제2 개구들(OP1, OP2)을 채우면서, 제1 배리어 금속 층(213)을 덮을 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 개구들(OP1, OP2) 내에 차례로 제1 배리어 금속 층(213) 및 제1 재배선 도전 패턴(214)을 형성할 수 있다.
도 5f를 참조하면, 평탄화 공정을 수행하여 제2 절연 층(212)의 하면(2121)을 노출할 수 있다. 예를 들면, 평탄화 공정은 은 화학적 식각 공정을 포함할 수 있다. 이때, 평탄화 공정 후에 제1 재배선 도전 패턴(214)의 하면(2141)의 표면 거칠기는 제2 절연 층(212)의 하면(2121)의 표면 거칠기보다 클 수 있다(도 2b 참조).
도 5g를 참조하면, 제2 절연부(220)가 제1 절연부(210) 상에 형성될 수 있다. 제2 절연부(220)는 도 5a 내지 도 5e에서 설명한 제1 절연부(210)의 형성 방법과 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 제2 절연부(220) 상에 제3 절연부(230)를 형성할 수 있다(도 4k 참조). 이에 따라, 재배선 기판(200)이 형성될 수 있다.
실시 예에서, 반도체 칩(100)이 재배선 기판(200)에 실장되기 전에 외부 단자들(300)이 재배선 기판(200)에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 반도체 칩(100)이 재배선 기판에 실장된 후에 외부 단자들(300)이 재배선 기판(200)에 형성될 수 있다.
외부 단자들(300)이 제3 절연부(230)의 제3 재배선 도전 패턴들(234) 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 외부 단자들(300)은 제1 내지 제3 재배선 도전 패턴들(214, 224, 234)과 전기적으로 접속될 수 있다. 캐리어 기판(30)은 재배선 기판(200)으로부터 제거될 수 있다. 예를 들면, 캐리어 기판(30)은 제1 절연 층(211)으로부터 분리될 수 있다. 이에 따라, 재배선 기판(200)의 상면(예를 들면, 제1 절연 층(211)의 상면(2112))이 외부로 노출될 수 있다.
도 5h를 참조하면, 캐리어 기판(30)이 재배선 기판(200)으로부터 분리된 후, 재배선 기판(200)과 외부 단자들(300)이 상하 반전될 수 있다. 재배선 기판(200)이 상하 반전된 후, 재배선 기판(200)의 상면(2112) 상에 반도체 칩들(100)이 제공될 수 있다. 이때, 반도체 칩들(100)의 칩 패드들(110)은 제1 재배선 도전 패턴들(214)과 수직하게 중첩될 수 있다. 칩 패드들(110)은 도전성 연결 부재(130)에 의해 제1 재배선 도전 패턴들(214)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도전성 연결 부재(130)는 솔더 볼, 필라 등일 수 있다. 실시 예에서, 도전성 연결 부재(130)는 칩 패드(110) 상에 제공될 수 있다. 또한, 반도체 칩(100)의 하면에 패시베이션 층(passivation layer, 120)이 제공될 수 있다. 패시베이션 층(120)은 칩 패드(110)를 노출하는 개구들을 가질 수 있고, 도전성 연결 부재(130)는 패시베이션 층(120)의 개구를 통해 칩 패드(110)와 전기적으로 접속할 수 있다. 도 5i를 참조하면, 반도체 칩들(100)이 위치된 재배선 기판(200)의 상면(2112) 상에 몰딩 층(150)이 형성될 수 있다. 몰딩 층(150)은 반도체 칩들(100)과 재배선 기판(200)의 상면을 덮을 수 있다. 몰딩 층(150)이 형성된 후, 싱귤레이션(sigulation) 공정을 진행하여, 도 5i에 도시된 점선을 따라, 몰딩 층(150) 및 재배선 기판(200)을 절단하여 단위 반도체 패키지들(1)로 분리할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 개구를 포함하는 예비 제1 절연 층을 형성하는 것;
    상기 예비 제1 절연 층을 경화하여, 제1 절연 층을 형성하는 것;
    상기 제1 절연 층 상에, 상기 제1 개구를 채우는 예비 제2 절연 층을 형성하는 것;
    상기 예비 제2 절연 층에 상기 제1 개구와 중첩되는 제2 개구를 형성하는 것, 상기 제2 개구를 형성하는 동안 상기 제1 개구의 측벽이 노출되고;
    상기 제2 개구가 형성된 상기 예비 제2 절연 층을 경화하여, 제2 절연 층을 형성하는 것;
    상기 제1 개구의 측벽과 상기 제2 개구의 측벽을 따라서 배리어 금속 층을 형성하는 것;
    상기 배리어 금속 층 상에 재배선 도전 패턴을 형성하는 것; 및
    평탄화 공정을 수행하여 상기 제2 절연 층을 노출하는 것을 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 공정 후에 상기 재배선 도전 패턴의 표면 거칠기(surface roughness)는 상기 제2 절연 층의 표면 거칠기(surface roughness)보다 큰 반도체 패키지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 공정은 화학적 식각 공정을 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 개구의 폭은 상기 제1 개구의 폭보다 큰 반도체 패키지의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 공정에 의해 상기 재배선 도전 패턴의 표면, 및 상기 제2 절연 층의 표면은 공면(coplanar)을 이루는 반도체 패키지의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절연 층과 상기 제2 절연 층은 감광성 폴리이미드(photosensitive polyimide, PSPI), 폴리벤조옥사졸(polybenzoxazole, PBO), 페놀계 폴리머(phenolic polymer), 및 benzocyclobutene계 폴리머(BCB) 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  7. 반도체 칩 상에 상기 반도체 칩을 노출하는 제1 개구를 갖는 제1 절연 층을 형성하는 것;
    상기 제1 절연 층 상에, 상기 제1 개구를 채우는 제2 절연 층을 형성하는 것;
    상기 제2 절연 층에 상기 제1 개구와 중첩되는 제2 개구를 형성하는 것, 상기 제2 개구를 형성하는 동안 상기 제1 개구의 측벽이 노출되고;
    상기 제1 및 제2 개구들 내에 차례로 배리어 금속 층 및 재배선 도전 패턴을 형성하는 것; 및
    평탄화 공정을 수행하여 상기 제2 절연 층을 노출하는 것을 포함하되,
    상기 제2 개구를 형성하는 것은, 상기 제1 절연 층이 경화된 상태이고, 상기 제2 절연 층이 미 경화된 상태에서 수행되는 반도체 패키지의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 평탄화 공정 후에 상기 재배선 도전 패턴의 표면 거칠기(surface roughness)는 상기 제2 절연 층의 표면 거칠기(surface roughness)보다 큰 반도체 패키지의 제조 방법.
  9. 재배선 기판을 형성하는 것; 및
    상기 재배선 기판 상에 반도체 칩을 제공하여, 상기 반도체 칩을 상기 재배선 기판과 전기적으로 연결시키는 것을 포함하되,
    상기 재배선 기판을 형성하는 것은:
    캐리어 기판 상에 상기 캐리어 기판을 노출하는 제1 개구를 갖는 제1 절연 층을 형성하는 것;
    상기 제1 절연 층 상에, 상기 제1 개구를 채우는 제2 절연 층을 형성하는 것;
    상기 제2 절연 층에 제2 개구를 형성하는 것, 상기 제2 개구를 형성하는 동안 상기 제1 개구의 측벽이 노출되고;
    상기 제1 및 제2 개구들 내에 차례로 배리어 금속 층 및 재배선 도전 패턴을 형성하는 것; 및
    평탄화 공정을 수행하여 상기 제2 절연 층을 노출하는 것을 포함하되,
    상기 제2 개구를 형성하는 것은 상기 제1 절연 층이 경화된 상태이고, 상기 제2 절연 층이 미 경화된 상태에서 수행되는 반도체 패키지의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    평탄화 공정 후에 상기 재배선 도전 패턴의 표면 거칠기(surface roughness)는 상기 제2 절연 층의 표면 거칠기(surface roughness)보다 큰 반도체 패키지의 제조 방법.
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