KR102596760B1 - Semiconductor package - Google Patents
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- H01L2924/181—Encapsulation
Abstract
본 발명의 일 실시예는 재배선층을 갖는 베이스 연결부재와, 상기 재배선층에 연결된 복수의 제1접속패드를 갖는 제1반도체칩과, 상기 베이스 연결부재 상에 배치되며 상기 제1반도체칩을 덮는 봉합재와, 상기 봉합재 상에 배치되며 상기 재배선층에 전기적으로 연결된 백사이드 배선층을 갖는 백사이드 연결부재를 포함한 패키지 구조체 및 상기 패키지 구조체 상에 배치되며, 상기 재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 하나에 연결되는 복수의 제2접속패드를 갖는 제2반도체칩을 포함하며, 상기 제2반도체칩은 로직 유닛을 포함하고, 상기 제1반도체칩은 상기 로직 유닛을 위한 로직 입출력 유닛을 포함하며, 상기 로직 입출력 유닛은 상기 재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 로직 유닛에 연결되는 반도체 패키지를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a base connection member having a redistribution layer, a first semiconductor chip having a plurality of first connection pads connected to the redistribution layer, and a semiconductor chip disposed on the base connection member and covering the first semiconductor chip. A package structure including an encapsulant and a backside connection member disposed on the encapsulant and having a backside wiring layer electrically connected to the redistribution layer, and disposed on the package structure and connected to one of the redistribution layer and the backside wiring layer. a second semiconductor chip having a plurality of second connection pads, the second semiconductor chip including a logic unit, the first semiconductor chip including a logic input/output unit for the logic unit, and the logic input/output unit Provides a semiconductor package connected to the logic unit through at least one of the redistribution layer and the backside wiring layer.
Description
본 개시는 반도체 패키지에 관한 것이다.This disclosure relates to semiconductor packages.
최근 스마트 전자기기들이 발전함 따라 이에 사용되는 부품들의 사양도 높아져 가고 있다. 예를 들면, 스마트 전자기기의 핵심 칩인 어플리케이션 프로세서(AP: Application Process)의 사양은 급격하게 발전하고 있다. 이에, 각종 기능을 구동할 수 있는 주요 프로세서 유닛 등을 하나의 칩에 통합하여 사용하고 있다.As smart electronic devices have recently developed, the specifications of the components used in them are also increasing. For example, the specifications of the application processor (AP), a core chip of smart electronic devices, are rapidly evolving. Accordingly, major processor units that can drive various functions are integrated into one chip.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 패키지 성능을 강화시키면서도 적절한 패키지 사이즈를 가질 수 있는 반도체 패키지를 제공하는 것이다.One of the several purposes of the present disclosure is to provide a semiconductor package that can have an appropriate package size while enhancing package performance.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 기존의 특정 반도체칩, 예를 들면, 어플리케이션 프로세서 칩을 복수의 반도체칩으로 분리 설계하여 상하로 배치하는 것이다. 더불어, 하측에 분리 설계되어 배치된 반도체칩에, 하측 반도체칩을 관통하는 관통비아 및/또는 관통비아와 연결되도록 하측 반도체칩에 내장된 전자부품을 형성함으로써, 파워 전달 특성 등을 개선하는 것이다. One of several solutions proposed through this disclosure is to separate a specific existing semiconductor chip, for example, an application processor chip, into a plurality of semiconductor chips and arrange them vertically. In addition, power transmission characteristics, etc. are improved by forming electronic components embedded in the lower semiconductor chip to be connected to the through-via and/or through-via penetrating the lower semiconductor chip on the semiconductor chip designed and placed separately on the lower side.
예를 들어, 본 개시에 따른 일 실시예는, 재배선층을 갖는 베이스 연결부재와, 상기 재배선층에 연결된 복수의 제1접속패드를 갖는 제1반도체칩과, 상기 베이스 연결부재 상에 배치되며 상기 제1반도체칩을 덮는 봉합재와, 상기 봉합재 상에 배치되며 상기 재배선층에 전기적으로 연결된 백사이드 배선층을 갖는 백사이드 연결부재를 포함한 패키지 구조체 및 상기 연결부재 또는 상기 백사이드 연결부재 상에 배치되며, 상기 재배선층 또는 상기 백사이드 배선층에 연결되는 복수의 제2접속패드를 갖는 제2반도체칩을 포함하며, 상기 제2반도체칩은 로직 유닛을 포함하고, 상기 제1반도체칩은 상기 로직 유닛을 위한 로직 입출력 유닛을 포함하며, 상기 로직 입출력 유닛은 상기 재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 로직 유닛에 연결되는 반도체 패키지를 제공한다.For example, one embodiment according to the present disclosure includes a base connection member having a redistribution layer, a first semiconductor chip having a plurality of first connection pads connected to the redistribution layer, and disposed on the base connection member, A package structure including an encapsulant covering a first semiconductor chip and a backside connection member disposed on the encapsulant and having a backside wiring layer electrically connected to the redistribution layer, and disposed on the connection member or the backside connection member, A second semiconductor chip having a plurality of second connection pads connected to a redistribution layer or the backside wiring layer, the second semiconductor chip including a logic unit, and the first semiconductor chip providing logic input and output for the logic unit. It includes a unit, and the logic input/output unit provides a semiconductor package connected to the logic unit through at least one of the redistribution layer and the backside wiring layer.
또한, 제1재배선층을 갖는 제1연결부재와, 상기 제1재배선층에 연결된 복수의 제1접속패드를 갖는 제1반도체칩과, 상기 제1연결부재 상에 배치되며 상기 제1반도체칩을 덮는 제1봉합재와, 상기 제1봉합재 상에 배치되며 상기 제1재배선층에 전기적으로 연결된 백사이드 배선층을 갖는 백사이드 연결부재를 포함한 제1패키지 구조체 및 상기 제1패키지 구조체 상에 배치되며 상기 제1재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 하나에 연결되는 제2재배선층을 갖는 제2연결부재와, 상기 제2재배선층에 연결된 복수의 제2접속패드를 갖는 제2반도체칩과, 상기 제2연결부재 상에 배치되며 상기 제2반도체칩을 덮는 제2봉합재를 포함한 제2패키지 구조체를 포함하며, 상기 제2반도체칩은 로직 유닛을 포함하고, 상기 제1반도체칩은 상기 로직 유닛을 위한 로직 입출력 유닛을 포함하며, 상기 로직 입출력 유닛은 상기 제1재배선층, 상기 백사이드 배선층 및 상기 제2재배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 로직 유닛에 연결되는 반도체 패키지를 제공한다.In addition, a first connection member having a first redistribution layer, a first semiconductor chip having a plurality of first connection pads connected to the first redistribution layer, and a first semiconductor chip disposed on the first connection member and including the first semiconductor chip. A first package structure including a first encapsulant covering the first encapsulant, a backside connection member disposed on the first encapsulant and having a backside wiring layer electrically connected to the first redistribution layer, and disposed on the first package structure, the first package structure comprising: a second connecting member having a second rewiring layer connected to one of a first rewiring layer and the backside wiring layer, a second semiconductor chip having a plurality of second connection pads connected to the second rewiring layer, and the second connecting member It is disposed on the second semiconductor chip and includes a second package structure including a second encapsulant covering the second semiconductor chip, wherein the second semiconductor chip includes a logic unit, and the first semiconductor chip is a logic input and output for the logic unit. It includes a unit, and the logic input/output unit provides a semiconductor package connected to the logic unit through at least one of the first redistribution layer, the backside wiring layer, and the second redistribution layer.
또한, 제1재배선층을 갖는 제1연결부재와, 상기 제1재배선층에 연결된 복수의 제1접속패드를 갖는 제1반도체칩과, 상기 제1연결부재 상에 배치되며 상기 제1반도체칩을 덮는 제1봉합재와, 상기 제1봉합재 상에 배치되며 상기 제1재배선층에 전기적으로 연결된 백사이드 배선층을 갖는 백사이드 연결부재와, 상기 제1연결부재와 상기 백사이드 연결부재 사이에 배치되며 상기 제1재배선층과 상기 백사이드 배선층을 전기적으로 연결하는 상호 연결 부재를 포함한 제1패키지 구조체, 상기 제1연결부재 또는 상기 백사이드 연결부재 상에 배치되며, 상기 제1재배선층 또는 상기 백사이드 배선층에 연결되는 복수의 제2접속패드를 갖는 제2반도체칩 및 상기 제1패키지 구조체 및 상기 제2반도체칩 상에 배치되는 제3연결부재, 상기 제3연결부재 상에 배치되는 제3반도체칩, 및 상기 제3연결부재 상에 배치되며 상기 제3반도체칩을 덮는 몰딩재를 포함하는 제3패키지 구조체를 포함하며, 상기 제3반도체칩은 메모리 유닛을 포함하고, 상기 제2반도체칩은 로직 유닛 및 상기 메모리 유닛을 위한 메모리 입출력 유닛을 포함하고, 상기 제1반도체칩은 상기 로직 유닛을 위한 로직 입출력 유닛을 포함하고, 상기 로직 입출력 유닛은 상기 제1재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 로직 유닛에 연결되고, 상기 메모리 입출력 유닛은 상기 제1재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 메모리 유닛에 연결되는 반도체 패키지를 제공한다.In addition, a first connection member having a first redistribution layer, a first semiconductor chip having a plurality of first connection pads connected to the first redistribution layer, and a first semiconductor chip disposed on the first connection member and including the first semiconductor chip. A backside connecting member having a first encapsulating material covering the first encapsulating material and a backside wiring layer electrically connected to the first redistribution layer, disposed between the first connecting member and the backside connecting member, and A first package structure including an interconnection member that electrically connects a redistribution layer and the backside wiring layer, a plurality of devices disposed on the first connection member or the backside connection member and connected to the first redistribution layer or the backside wiring layer. a second semiconductor chip having a second connection pad and a third connection member disposed on the first package structure and the second semiconductor chip, a third semiconductor chip disposed on the third connection member, and the third A third package structure is disposed on a connection member and includes a molding material covering the third semiconductor chip, wherein the third semiconductor chip includes a memory unit, and the second semiconductor chip includes a logic unit and the memory unit. and a memory input/output unit for, wherein the first semiconductor chip includes a logic input/output unit for the logic unit, and the logic input/output unit is connected to the logic unit through at least one of the first redistribution layer and the backside wiring layer. and the memory input/output unit is connected to the memory unit through at least one of the first redistribution layer and the backside wiring layer.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 패키지 성능을 강화시키면서도 적절한 패키지 사이즈를 가질 수 있는 반도체 패키지를 제공할 수 있다.As one of the many effects of the present disclosure, it is possible to provide a semiconductor package that can have an appropriate package size while enhancing package performance.
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도다.
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.
도 3a 및 도 3b는 팬-인 반도체 패키지의 패키징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 4는 팬-인 반도체 패키지의 패키징 과정을 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 5는 팬-인 반도체 패키지가 인쇄회로기판 상에 실장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 6은 팬-인 반도체 패키지가 인쇄회로기판 내에 내장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 7은 팬-아웃 반도체 패키지의 개략적은 모습을 나타낸 단면도다.
도 8은 팬-아웃 반도체 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 9는 반도체 패키지의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 10은 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 11은 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 12는 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 13는 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.
도 14는 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.1 is a block diagram schematically showing an example of an electronic device system.
Figure 2 is a perspective view schematically showing an example of an electronic device.
3A and 3B are cross-sectional views schematically showing before and after packaging a fan-in semiconductor package.
Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing the packaging process of a fan-in semiconductor package.
Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a case where a fan-in semiconductor package is mounted on a printed circuit board and finally mounted on a main board of an electronic device.
Figure 6 is a cross-sectional view schematically showing a case where a fan-in semiconductor package is embedded in a printed circuit board and finally mounted on a main board of an electronic device.
Figure 7 is a cross-sectional view schematically showing a fan-out semiconductor package.
Figure 8 is a cross-sectional view schematically showing a case where a fan-out semiconductor package is mounted on the main board of an electronic device.
Figure 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor package.
Figure 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
Figure 11 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
Figure 12 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
Figure 13 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
Figure 14 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다.Hereinafter, the present disclosure will be described with reference to the attached drawings. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated or reduced for clearer explanation.
전자기기Electronics
도 1은 전자기기 시스템의 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing an example of an electronic device system.
도면을 참조하면, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)를 수용한다. 메인보드(1010)에는 칩 세트 관련부품(1020), 네트워크 관련부품(1030), 및 기타부품(1040) 등이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 이들은 후술하는 다른 부품과도 결합되어 다양한 신호라인(1090)을 형성한다.Referring to the drawing, the
칩 세트 관련부품(1020)으로는 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 형태의 칩 관련 부품이 포함될 수 있음은 물론이다. 또한, 이들 부품(1020)이 서로 조합될 수 있음은 물론이다.Chip set-
네트워크 관련부품(1030)으로는, Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다수의 무선 또는 유선 표준들이나 프로토콜들 중의 임의의 것이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크 관련부품(1030)이 칩 세트 관련부품(1020)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.Network-related parts (1030) include Wi-Fi (IEEE 802.11 family, etc.), WiMAX (IEEE 802.16 family, etc.), IEEE 802.20, LTE (long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM. , GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G and any other wireless and wired protocols designated as such, but are not limited to, and many other wireless or wired protocols. Any of the standards or protocols may be included. In addition, of course, the network-
기타부품(1040)으로는, 고주파 인덕터, 페라이트 인덕터, 파워 인덕터, 페라이트 비즈, LTCC(low Temperature Co-Firing Ceramics), EMI(Electro Magnetic Interference) filter, MLCC(Multi-Layer Ceramic Condenser) 등이 포함되며, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 기타 다른 다양한 용도를 위하여 사용되는 수동부품 등이 포함될 수 있다. 또한, 기타부품(1040)이 칩 세트 관련부품(1020) 및/또는 네트워크 관련 부품(1030)과 더불어 서로 조합될 수 있음은 물론이다.Other parts (1040) include high-frequency inductors, ferrite inductors, power inductors, ferrite beads, LTCC (low temperature co-firing ceramics), EMI (Electro Magnetic Interference) filter, MLCC (Multi-Layer Ceramic Condenser), etc. , but is not limited to this, and may include passive parts used for various other purposes. In addition, of course, the
전자기기(1000)의 종류에 따라, 전자기기(1000)는 메인보드(1010)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 부품을 포함할 수 있다. 다른 부품의 예를 들면, 카메라(1050), 안테나(1060), 디스플레이(1070), 배터리(1080), 오디오 코덱(미도시), 비디오 코덱(미도시), 전력 증폭기(미도시), 나침반(미도시), 가속도계(미도시), 자이로스코프(미도시), 스피커(미도시), 대량 저장 장치(예컨대, 하드디스크 드라이브)(미도시), CD(compact disk)(미도시), 및 DVD(digital versatile disk)(미도시) 등이 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 이 외에도 전자기기(1000)의 종류에 따라 다양한 용도를 위하여 사용되는 기타 부품 등이 포함될 수 있음은 물론이다.Depending on the type of
전자기기(1000)는, 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 외에도 데이터를 처리하는 임의의 다른 전자기기일 수 있음은 물론이다.The
도 2는 전자기기의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도다.Figure 2 is a perspective view schematically showing an example of an electronic device.
도면을 참조하면, 반도체 패키지는 상술한 바와 같은 다양한 전자기기에 다양한 용도로써 적용된다. 예를 들면, 스마트 폰(1100)의 바디(1101) 내부에는 메인보드 등의 인쇄회로기판(1110)이 수용되어 있으며, 이러한 인쇄회로기판(1110)에는 다양한 부품(1120)들이 물리적 및/또는 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 카메라(1130)와 같이 인쇄회로기판(1110)에 물리적 및/또는 전기적으로 연결되거나 그렇지 않을 수도 있는 다른 부품이 바디(1101) 내에 수용되어 있다. 부품(1120) 중 일부는 칩 세트 관련부품일 수 있으며, 예를 들면, 반도체 패키지(1121)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전자기기는 반드시 스마트 폰(1100)에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 다른 전자기기일 수도 있음은 물론이다.Referring to the drawings, semiconductor packages are applied to various electronic devices as described above for various purposes. For example, a printed
반도체 패키지semiconductor package
일반적으로 반도체칩은 수많은 미세 전기 회로가 집적되어 있으나 그 자체로는 반도체 완성품으로서의 역할을 할 수 없으며, 외부의 물리적 또는 화학적 충격에 의해 손상될 가능성이 존재한다. 그래서 반도체칩 자체를 그대로 사용하지 않고 반도체칩을 패키징하여 패키지 상태로 전자기기 등에 사용하고 있다.In general, a semiconductor chip integrates numerous microscopic electrical circuits, but it cannot function as a finished semiconductor product by itself, and there is a possibility that it may be damaged by external physical or chemical shock. Therefore, rather than using the semiconductor chip itself, the semiconductor chip is packaged and used in electronic devices as a package.
반도체 패키징이 필요한 이유는, 전기적인 연결이라는 관점에서 볼 때, 반도체칩과 전자기기의 메인보드의 회로 폭에 차이가 있기 때문이다. 구체적으로, 반도체칩의 경우, 접속패드의 크기와 접속패드간의 간격이 매우 미세한 반면 전자기기에 사용되는 메인보드의 경우, 부품 실장 패드의 크기 및 부품 실장 패드의 간격이 반도체칩의 스케일보다 훨씬 크다. 따라서, 반도체칩을 이러한 메인보드 상에 바로 장착하기 어려우며 상호간의 회로 폭 차이를 완충시켜 줄 수 있는 패키징 기술이 요구되는 것이다.The reason why semiconductor packaging is necessary is because, from the perspective of electrical connection, there is a difference in circuit width between the semiconductor chip and the main board of electronic devices. Specifically, in the case of semiconductor chips, the size of the connection pads and the spacing between the connection pads are very small, whereas in the case of motherboards used in electronic devices, the size of the component mounting pads and the spacing between the component mounting pads are much larger than the scale of the semiconductor chip. . Therefore, it is difficult to directly mount a semiconductor chip on such a motherboard, and packaging technology that can buffer the difference in circuit width between them is required.
이러한 패키징 기술에 의하여 제조되는 반도체 패키지는 구조 및 용도에 따라서 팬-인 반도체 패키지(Fan-in semiconductor package)와 팬-아웃 반도체 패키지(Fan-out semiconductor package)로 구분될 수 있다.Semiconductor packages manufactured using this packaging technology can be divided into fan-in semiconductor packages and fan-out semiconductor packages depending on their structure and use.
이하에서는, 도면을 참조하여 팬-인 반도체 패키지와 팬-아웃 반도체 패키지에 대하여 보다 자세히 알아보도록 한다.Below, we will look at the fan-in semiconductor package and fan-out semiconductor package in more detail with reference to the drawings.
(팬-인 반도체 패키지)(Fan-in semiconductor package)
도 3a 및 도 3b는 팬-인 반도체 패키지의 패키징 전후를 개략적으로 나타낸 단면도다.3A and 3B are cross-sectional views schematically showing before and after packaging a fan-in semiconductor package.
도 4는 팬-인 반도체 패키지의 패키징 과정을 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing the packaging process of a fan-in semiconductor package.
도면을 참조하면, 반도체칩(2220)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등을 포함하는 바디(2221), 바디(2221)의 일면 상에 형성된 알루미늄(Al) 등의 금속물질을 포함하는 접속패드(2222), 및 바디(2221)의 일면 상에 형성되며 접속패드(2222)의 적어도 일부를 덮는 산화막 또는 질화막 등의 패시베이션막(2223)을 포함하는, 예를 들면, 베어(Bare) 상태의 집적회로(IC)일 수 있다. 이때, 접속패드(2222)는 매우 작기 때문에, 집적회로(IC)는 전자기기의 메인보드 등은 물론, 중간 레벨의 인쇄회로기판(PCB)에도 실장 되기 어렵다.Referring to the drawing, the
이에, 접속패드(2222)를 재배선하기 위하여 반도체칩(2220) 상에 반도체칩(2220)의 사이즈에 맞춰 연결부재(2240)를 형성한다. 연결부재(2240)는 반도체칩(2220) 상에 감광성 절연수지(PID: Photo Image-able Dielectric)와 같은 절연 물질로 절연층(2241)을 형성하고, 접속패드(2222)를 오픈시키는 비아홀(2243h)을 형성한 후, 배선패턴(2242) 및 비아(2243)를 형성하여 형성할 수 있다. 그 후, 연결부재(2240)를 보호하는 패시베이션층(2250)을 형성하고, 개구부(2251)를 형성한 후, 언더범프금속(2260) 등을 형성한다. 즉, 일련의 과정을 통하여, 예를 들면, 반도체칩(2220), 연결부재(2240), 패시베이션층(2250), 및 언더범프금속(2260)을 포함하는 팬-인 반도체 패키지(2200)가 제조된다.Accordingly, in order to rewire the
이와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 반도체칩의 접속패드, 예컨대 I/O(Input/Output) 단자를 모두 소자 안쪽에 배치시킨 패키지형태이며, 팬-인 반도체 패키지는 전기적 특성이 좋으며 저렴하게 생산할 수 있다. 따라서, 스마트폰에 들어가는 많은 소자들이 팬-인 반도체 패키지 형태로 제작되고 있으며, 구체적으로는 소형이면서도 빠른 신호 전달을 구현하는 방향으로 개발이 이루어지고 있다.As such, the fan-in semiconductor package is a package type in which the connection pads of the semiconductor chip, such as I/O (Input/Output) terminals, are all placed inside the device. The fan-in semiconductor package has good electrical characteristics and can be produced inexpensively. there is. Accordingly, many devices used in smartphones are manufactured in the form of fan-in semiconductor packages, and specifically, development is being carried out in the direction of realizing small size and fast signal transmission.
다만, 팬-인 반도체 패키지는 I/O 단자를 모두 반도체칩 안쪽에 배치해야 하는바 공간적인 제약이 많다. 따라서, 이러한 구조는 많은 수의 I/O 단자를 갖는 반도체칩이나 크기가 작은 반도체칩에 적용하는데 어려운 점이 있다. 또한, 이러한 취약점으로 인하여 전자기기의 메인보드에 팬-인 반도체 패키지가 직접 실장 되어 사용될 수 없다. 반도체칩의 I/O 단자를 재배선 공정으로 그 크기와 간격을 확대하였다 하더라도, 전자기기 메인보드에 직접 실장 될 수 있을 정도의 크기와 간격을 가지는 것은 아니기 때문이다.However, fan-in semiconductor packages have many space limitations as all I/O terminals must be placed inside the semiconductor chip. Therefore, it is difficult to apply this structure to semiconductor chips with a large number of I/O terminals or to semiconductor chips of small size. Additionally, due to this vulnerability, the fan-in semiconductor package cannot be directly mounted and used on the main board of an electronic device. Even if the size and spacing of the I/O terminals of a semiconductor chip are expanded through a rewiring process, the size and spacing are not large enough to be directly mounted on the main board of an electronic device.
도 5는 팬-인 반도체 패키지가 인쇄회로기판 상에 실장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a case where a fan-in semiconductor package is mounted on a printed circuit board and finally mounted on a main board of an electronic device.
도 6은 팬-인 반도체 패키지가 인쇄회로기판 내에 내장되어 최종적으로 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 6 is a cross-sectional view schematically showing the case where the fan-in semiconductor package is embedded in a printed circuit board and finally mounted on the main board of an electronic device.
도면을 참조하면, 팬-인 반도체 패키지(2200)는 반도체칩(2220)의 접속패드들(2222), 즉 I/O 단자들이 인쇄회로기판(2301)을 통하여 다시 한 번 재배선되며, 최종적으로는 인쇄회로기판(2301) 상에 팬-인 반도체 패키지(2200)가 실장된 상태로 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다. 이때, 솔더볼(2270) 등은 언더필 수지(2280) 등으로 고정될 수 있으며, 외측은 몰딩재(2290) 등으로 커버될 수 있다. 또는, 팬-인 반도체 패키지(2200)는 별도의 인쇄회로기판(2302) 내에 내장(Embedded) 될 수 도 있으며, 내장된 상태로 인쇄회로기판(2302)에 의하여 반도체칩(2220)의 접속패드들(2222), 즉 I/O 단자들이 다시 한 번 재배선되고, 최종적으로 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다.Referring to the drawing, in the fan-in
이와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 전자기기의 메인보드에 직접 실장 되어 사용되기 어렵기 때문에, 별도의 인쇄회로기판 상에 실장된 후 다시 패키징 공정을 거쳐 전자기기 메인보드에 실장되거나, 또는 인쇄회로기판 내에 내장된 채로 전자기기 메인보드에 실장되어 사용되고 있다.As such, since it is difficult to use the fan-in semiconductor package by directly mounting it on the main board of an electronic device, it is mounted on a separate printed circuit board and then goes through a packaging process and is then mounted on the main board of the electronic device, or as a printed circuit board. It is used by being embedded within a circuit board and mounted on the main board of an electronic device.
(팬-아웃 반도체 패키지)(Fan-out semiconductor package)
도 7은 팬-아웃 반도체 패키지의 개략적은 모습을 나타낸 단면도다.Figure 7 is a cross-sectional view schematically showing a fan-out semiconductor package.
도면을 참조하면, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는, 예를 들면, 반도체칩(2120)의 외측이 봉합재(2130)로 보호되며, 반도체칩(2120)의 접속패드(2122)가 연결부재(2140)에 의하여 반도체칩(2120)의 바깥쪽까지 재배선된다. 이때, 연결부재(2140) 상에는 패시베이션층(2150)이 더 형성될 수 있으며, 패시베이션층(2150)의 개구부에는 언더범프금속(2160)이 더 형성될 수 있다. 언더범프금속(2160) 상에는 솔더볼(2170)이 더 형성될 수 있다. 반도체칩(2120)은 바디(2121), 접속패드(2122) 등을 포함하는 집적회로(IC)일 수 있다. 연결부재(2140)는 절연층(2141), 절연층(2241) 상에 형성된 배선층(2142), 접속패드(2122)와 배선층(2142) 등을 전기적으로 연결하는 비아(2143)를 포함할 수 있다.Referring to the drawing, in the fan-out
이와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지는 반도체칩 상에 형성된 연결부재를 통하여 반도체칩의 바깥쪽에 까지 I/O 단자를 재배선하여 배치시킨 형태이다. 상술한 바와 같이, 팬-인 반도체 패키지는 반도체칩의 I/O 단자를 모두 반도체칩 안쪽에 배치시켜야 하고 이에 소자 사이즈가 작아지면 볼 크기와 피치를 줄여야 하므로 표준화된 볼 레이아웃을 사용할 수 없다. 반면, 팬-아웃 반도체 패키지는 이와 같이 반도체칩 상에 형성된 연결부재를 통하여 반도체칩의 바깥쪽에 까지 I/O 단자를 재배선하여 배치시킨 형태인바 반도체칩의 크기가 작아지더라도 표준화된 볼 레이아웃을 그대로 사용할 수 있는바, 후술하는 바와 같이 전자기기의 메인보드에 별도의 인쇄회로기판 없이도 실장될 수 있다.In this way, the fan-out semiconductor package is a type in which I/O terminals are rewired and arranged to the outside of the semiconductor chip through connection members formed on the semiconductor chip. As described above, the fan-in semiconductor package requires all I/O terminals of the semiconductor chip to be placed inside the semiconductor chip, and as the device size decreases, the ball size and pitch must be reduced, so a standardized ball layout cannot be used. On the other hand, the fan-out semiconductor package is a type in which the I/O terminals are rewired and arranged to the outside of the semiconductor chip through the connecting members formed on the semiconductor chip, so even if the size of the semiconductor chip is reduced, a standardized ball layout is maintained. It can be used as is, and as described later, it can be mounted on the main board of an electronic device without a separate printed circuit board.
도 8은 팬-아웃 반도체 패키지가 전자기기의 메인보드에 실장된 경우를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 8 is a cross-sectional view schematically showing a case where a fan-out semiconductor package is mounted on the main board of an electronic device.
도면을 참조하면, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는 솔더볼(2170) 등을 통하여 전자기기의 메인보드(2500)에 실장될 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지(2100)는 반도체칩(2120) 상에 반도체칩(2120)의 사이즈를 벗어나는 팬-아웃 영역까지 접속패드(2122)를 재배선할 수 있는 연결부재(2140)를 형성하기 때문에, 표준화된 볼 레이아웃을 그대로 사용할 수 있으며, 그 결과 별도의 인쇄회로기판 등 없이도 전자기기의 메인보드(2500)에 실장 될 수 있다.Referring to the drawings, the fan-out
이와 같이, 팬-아웃 반도체 패키지는 별도의 인쇄회로기판 없이도 전자기기의 메인보드에 실장 될 수 있기 때문에, 인쇄회로기판을 이용하는 팬-인 반도체 패키지 대비 두께를 얇게 구현할 수 있는바 소형화 및 박형화가 가능하다. 또한, 열 특성과 전기적 특성이 우수하여 모바일 제품에 특히 적합하다. 또한, 인쇄회로기판(PCB)을 이용하는 일반적인 POP(Package on Package) 타입 보다 더 컴팩트하게 구현할 수 있고, 휨 현상 발생으로 인한 문제를 해결할 수 있다.In this way, since the fan-out semiconductor package can be mounted on the main board of an electronic device without a separate printed circuit board, it can be implemented with a thinner thickness than the fan-in semiconductor package using a printed circuit board, enabling miniaturization and thinning. do. Additionally, it has excellent thermal and electrical properties, making it particularly suitable for mobile products. In addition, it can be implemented more compactly than the typical POP (Package on Package) type that uses a printed circuit board (PCB), and problems caused by bending can be solved.
한편, 팬-아웃 반도체 패키지는 이와 같이 반도체칩을 전자기기의 메인보드 등에 실장하기 위하여, 그리고 외부의 충격으로부터 반도체칩을 보호하기 위한 패키지 기술을 의미하는 것으로, 이와는 스케일, 용도 등이 상이하며, 팬-인 반도체 패키지가 내장되는 인쇄회로기판 등의 인쇄회로기판(PCB)과는 다른 개념이다.Meanwhile, the fan-out semiconductor package refers to a package technology for mounting a semiconductor chip on the motherboard of an electronic device, etc., and for protecting the semiconductor chip from external shock. It is different from this in scale, purpose, etc. It is a different concept from a printed circuit board (PCB), such as a printed circuit board in which a fan-in semiconductor package is built.
이하에서는, 패키지 성능을 강화시키면서도 적절한 패키지 사이즈를 가질 수 있는 반도체 패키지에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a semiconductor package that can have an appropriate package size while enhancing package performance will be described with reference to the drawings.
도 9는 반도체 패키지의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 9 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor package.
도면을 참조하면, 일례에 따른 반도체 패키지(500A)는 제1반도체칩(120)을 포함하는 제1패키지 구조체(100A), 및 상기 제1패키지 구조체(100A) 상에 배치된 제2반도체칩(220)을 포함한다. 제2반도체칩(220)은 접속범프(220B) 등을 이용하여 제1패키지 구조체(100A) 상에 표면 실장 될 수 있다. 필요에 따라서, 일례에 따른 반도체 패키지(500A)는 제2반도체칩(220)을 사이에 두고 제1패키지 구조체(100A) 상에 배치된 제3패키지 구조체(300A)를 더 포함할 수 있다. 제3패키지 구조체(300A)는 제3전기연결금속(340) 등을 이용하여 제1패키지 구조체(100A) 상에 패키지 온 패키지(POP: Package-on-Package) 형태로 실장 될 수 있다. 파워 및 신호의 전기적 연결 경로는, 예컨대, 도면에서와 같다.Referring to the drawings, a
제1패키지 구조체(100A)는 복수의 제1접속패드(120P)를 갖는 제1반도체칩(120), 제1반도체칩(120) 의 적어도 일부를 덮는 제1봉합재(130), 제1봉합재(130) 및 제1반도체칩(120) 각각의 하측에 배치되며 한층 이상의 제1재배선층(142)을 포함하는 제1연결부재(140), 및 제1봉합재(130) 상측에 배치되며 한층 이상의 백사이드 배선층(152)을 포함하는 백사이드 연결부재(150)를 포함한다. 또한, 상기 제1연결부재(140)와 상기 백사이드 연결부재(150) 사이에 배치되며 상기 제1재배선층(142)과 상기 백사이드 배선층(152)을 전기적으로 연결하는 제1상호 연결 부재(110)를 더 포함할 수 있다. 필요에 따라서, 제1연결부재(140)의 하측에는 제1패시베이션층(160) 및 제1전기연결금속(170)이 더 배치될 수 있다. 또한, 백사이드 연결부재(150) 상측에는 커버층(180)이 더 배치될 수 있다.The
제1반도체칩(120)은 제1반도체칩(120)을 관통하는 관통비아(120V)를 포함할 수 있다. 관통비아(120V)는 제1연결부재(140)의 제1재배선층(142) 및 백사이드 연결부재(150)의 백사이드 배선층(152)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 제2반도체칩(220)은 평면 상에서(또는 수직적으로) 제1반도체칩(120)과 중첩되도록 배치될 수 있으며, 따라서 제2반도체칩(220)의 복수의 제2접속패드(220P) 중 적어도 일부는 백사이드 배선층(152)과 관통비아(120V)와 제1재배선층(142)을 대략 수직한 경로로 거쳐 제1전기연결금속(170)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그 결과, 파워 등의 전달 경로를 최소화할 수 있다.The
제1반도체칩(120)은 제1반도체칩(120)의 내부에 배치되어 관통비아(120V)와 전기적으로 연결된 전자부품(120C)을 포함할 수 있다. 전자부품(120C)은 커패시터, 예를 들면, MIM(Metal-Insulator-Metal) 타입의 커패시터일 수 있다. 이를 통하여, 파워 특성을 보다 효과적으로 개선할 수 있다. 필요에 따라서는, 전자부품(120C)이 특정 메모리 유닛, 예를 들면, 에스램(SRAM)일 수도 있다. 이를 통하여, 제2반도체칩(220) 내부에 에스램(SRAM)을 생략하거나 축소함으로써, 제2반도체칩(220)의 사이즈를 축소시킬 수 있다. 필요에 따라서는, 전자부품(120C)은 상술한 커패시터 및 메모리 유닛을 모두 포함할 수도 있다. 즉, 양자를 모두 포함할 수도 있다.The
제1 및 제2반도체칩(120, 220)은 함께 특정 반도체칩으로 기능할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2반도체칩(120, 220)은 적어도 하나의 어플리케이션 프로세서 칩의 기능을 구현할 수 있다. 즉, 제1 및 제2반도체칩(120, 220)은 특정 반도체칩, 예를 들면, 어플리케이션 프로세서 칩이 복수의 반도체칩(120, 220)으로 분리 설계된 것일 수 있다. 이와 같은 분리 설계를 통하여, 후술하는 바와 같이 코어 유닛을 포함하는 제2반도체칩(220)의 사이즈를 축소시키면서도 성능을 최적화할 수 있다. 또한, 고난도 설계가 필요한 부분과 상대적으로 덜한 부분을 제1 및 제2반도체칩(120, 220)으로 분리 설계함으로써, 양자간 제조 과정에서의 불량이 영향을 미치지 않도록 하여, 수율 향상 및 비용 감소를 도모할 수도 있다.The first and
예를 들면, 제1반도체칩(120)은 어플리케이션 프로세서의 입출력 유닛(Input/Out Unit)을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 제1접속패드(120P)는 어플리케이션 프로세서의 입출력(I/O)을 위한 복수의 패드를 포함할 수 있다. 또한, 제2반도체칩(220)은 중앙 반도체칩은 센트럴 프로세싱 유닛(CPU: Central Processing Unit), 그래픽 프로세싱 유닛(GPU: Graphics Processing Unit), 뉴럴 프로세싱 유닛(NPU: Neural Processing Unit), 디지털 신호 프로세서 유닛(DSPU: Digital Signal Processer Unit), 이미지 신호 프로세싱 유닛(ISPU: Image Signal Processer Unit) 등과 같은 코어 유닛을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 제2접속패드(220P)는 이들 코어 유닛들을 위한 제1 그룹(G1)을 포함할 수 있다. 한편, 제2반도체칩(220)은 메모리와의 전기적 연결을 위한 입출력(I/O) 유닛을 더 포함할 수 있다. 이때, 복수의 제2접속패드(220P)는 메모리와의 입출력(I/O)을 위한 제2 그룹(G2)을 포함할 수 있다. 여기서, 메모리는 디램(DRAM)으로써, 제3패키지 구조체(300A)의 제3반도체칩(320)일 수 있다.For example, the
이하에서는, 도면을 참조하여 일례에 따른 반도체 패키지(500A)의 각각의 구성에 대하여 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, each configuration of the
먼저, 제1패키지 구조체(100A)는 제1재배선층(142)을 갖는 제1연결부재(140)와, 상기 제1재배선층(142)에 연결된 복수의 제1접속패드(120P)를 갖는 제1반도체칩(120)과, 상기 제1연결부재(140) 상에 배치되며 상기 제1반도체칩(120)을 덮는 제1봉합재(130)와, 상기 제1봉합재(130) 상에 배치되며 상기 제1재배선층(142)에 전기적으로 연결된 백사이드 배선층(152)을 갖는 백사이드 연결부재(150)와, 상기 제1연결부재(140)와 상기 백사이드 연결부재(150) 사이에 배치되며 상기 제1재배선층(142)과 상기 백사이드 배선층(152)을 전기적으로 연결하는 상호 연결 부재(110)를 포함할 수 있다. 필요에 따라서, 제1연결부재(140)의 하측에는 제1패시베이션층(160) 및 제1전기연결금속(170)이 더 배치될 수 있다. 또한, 백사이드 연결부재(150) 상측에는 커버층(180)이 더 배치될 수 있다.First, the
상호 연결 부재(110)는 상기 제1연결부재(140)와 상기 백사이드 연결부재(150) 사이에 배치되며 상기 제1봉합재(130)를 관통하여 상기 제1재배선층(142)과 상기 백사이드 배선층(152)을 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 상호 연결 부재(110)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 포함할 수 있다. 상기 상호 연결 부재(110)는 상기 제1봉합재(130)를 관통하는 포스트 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 상호 연결 부재(110)는 도전성 물질을 포함하는 포스트(Post)를 상기 제1반도체칩(120)과 함께 제1봉합재(130)로 봉합하여 형성될 수 있다. 평탄화 공정에 의해 상기 상호 연결 부재(110)의 상면은 상기 제1봉합재(130)의 상면 및 상기 제1반도체칩(120)의 상면과 실질적으로 동일한 면(coplanar)에 있을 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어, 도 9에 도시된 것과 달리, 상기 상호 연결 부재(110)의 상면은 제1봉합재(130)로 덮일 수 있고, 이 경우 상기 상호 연결 부재(110)는 상기 제1봉합재(130)를 관통하는 백사이드 비아(153)에 의해 상기 백사이드 배선층(152)과 연결될 수 있다. The
제1반도체칩(120)은 소자 수백 내지 수백만 개 이상이 하나의 칩 안에 집적화된 집적회로(IC: Integrated Circuit)일 수 있다. 이때 제1반도체칩(120)을 구성하는 집적회로는, 예를 들면, 상술한 바와 같이, 일부 유닛이 분리되어 생략된 어플리케이션 프로세서 칩일 수 있다. 제1반도체칩(120)은 별도의 범프나 배선층이 형성되지 않은 베어(Bare) 상태의 집적회로일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 패키지드 타입의 집적회로일 수도 있다. 집적회로는 액티브 웨이퍼를 기반으로 형성될 수 있다. 이 경우 제1반도체칩(120)의 바디를 이루는 모재로는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등이 사용될 수 있다. 바디에는 다양한 회로가 형성되어 있을 수 있다. 제1접속패드(120P)는 제1반도체칩(120)을 다른 구성요소와 전기적으로 연결시키기 위한 것으로, 형성 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 금속 물질을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 바디 상에는 제1접속패드(120P)를 오픈시키는 패시베이션막이 형성될 수 있으며, 패시베이션막은 산화막 또는 질화막 등일 수 있고, 또는 산화막과 질화막의 이중층일 수도 있다. 기타 필요한 위치에 각각 절연막 등이 더 배치될 수도 있다.The
제1봉합재(130)는 제1반도체칩(120)과 상호 연결 부재(110)의 적어도 일부를 덮는다. 제1봉합재(130)는 절연물질을 포함하며, 절연물질로는 비감광성 절연재료, 보다 구체적으로는 무기필러 및 절연수지를 포함하는 비감광성 절연재료, 예컨대 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 무기필러와 같은 보강재가 포함된 수지, 구체적으로 ABF나, EMC와 같은 비감광성 절연물질을 사용할 수 있다. 필요에 따라 열경화성 수지나 열가소성 수지와 같은 절연수지가 무기필러 및/또는 유리섬유 등의 심재에 함침된 재료를 사용할 수도 있다. 이를 통하여, 보이드와 언듈레이션 문제를 개선할 수 있고, 워피지 제어도 보다 용이할 수 있다. 필요에 따라서는, PIE(Photo Image-able Encapsulant)를 사용할 수도 있다.The
제1연결부재(140)는 제1 및/또는 제2접속패드(120P, 220P)를 재배선할 수 있다. 제1연결부재(140)를 통하여 다양한 기능을 가지는 복수의 제1 및/또는 제2접속패드(120P, 220P)가 각각 재배선 될 수 있으며, 제1전기연결금속(170)을 통하여 그 기능에 맞춰 외부에 물리적 및/또는 전기적으로 연결될 수 있다. 제1연결부재(140)는 제1절연층(141), 제1절연층(141)의 하면 상에 배치된 제1재배선층(142), 제1절연층(141)을 관통하며 제1재배선층(142)과 연결된 제1접속비아(143)를 포함한다. 제1절연층(141)과 제1재배선층(142)과 제1접속비아(143)는 도면에 도시한 것 보다 많을 수도, 적을 수도 있다. 즉, 설계에 따라서 층의 수는 달라질 수 있다.The
제1절연층(141)의 물질로는 절연물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연물질로는 감광성 절연물질(PID)을 사용할 수 있으며, 이 경우 포토 비아를 통한 파인 피치의 도입도 가능해지는바, 미세회로 및 고밀도 설계에 유리하여, 복수의 제1 및/또는 제2접속패드(120P, 220P)를 매우 효과적으로 재배선할 수 있다. 제1절연층(141)은 서로 경계가 구분될 수도 있고, 경계가 불분명할 수도 있다.An insulating material may be used as the material for the first insulating
제1재배선층(142)은 복수의 제1 및/또는 제2접속패드(120P, 220P)를 재배선하여 제1전기연결금속(170)과 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제1재배선층(142)의 형성물질 역시 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 사용할 수 있다. 제1재배선층(142) 역시 설계 디자인에 따라서 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴, 신호(S) 패턴 등을 포함할 수 있다. 그라운드(GND) 패턴과 파워(PWR) 패턴은 동일한 패턴일 수 있다. 또한, 제1재배선층(142)은 다양한 종류의 비아 패드, 전기연결금속 패드 등을 포함할 수 있다. 제1재배선층(142)도 도금공정으로 형성될 수 있으며, 시드층 및 도체층으로 구성될 수 있다.The
제1접속비아(143)는 서로 다른 층에 형성된 제1재배선층(142)을 전기적으로 연결한다. 또한, 제1반도체칩(120)의 제1접속패드(120P) 및 제1상호 연결 부재(110)를 제1재배선층(142)과 전기적으로 연결한다. 제1접속비아(143)는 제1반도체칩(120)이 베어 다이인 경우 제1접속패드(120P)와 물리적으로 접할 수 있다. 제1접속비아(143)의 형성물질로는 마찬가지로 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 사용할 수 있다. 제1접속비아(143)는 신호용 비아, 파워용 비아, 그라운드용 비아 등을 포함할 수 있으며, 파워용 비아와 그라운드용 비아는 동일한 비아일 수 있다. 제1접속비아(143) 역시 각각 금속 물질로 충전된 필드 타입의 비아일 수도 있고, 또는 금속 물질이 비아 홀의 벽면을 따라 형성된 컨포멀 타입의 비아일 수도 있다. 또한, 제1배선비아(113a, 113b)와는 반대 방향의 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 제1접속비아(143)도 도금공정으로 형성될 수 있으며, 시드층 및 도체층으로 구성될 수 있다.The first connection via 143 electrically connects the
백사이드 연결부재(150)는 제2접속패드(220P)를 재배선할 수 있다. 제2백사이드 연결부재(150)를 통하여 다양한 기능을 가지는 복수의 제2접속패드(220P)가 각각 재배선 될 수 있다. 백사이드 연결부재(150)는 백사이드 절연층(151), 백사이드 절연층(151)의 상면 상에 배치된 백사이드 배선층(152), 백사이드 절연층(151)을 관통하며 백사이드 배선층(152)과 연결된 백사이드 비아(153)를 포함한다. 백사이드 절연층(151)과 백사이드 배선층(152)과 백사이드 비아(153)는, 설계에 따라서 층의 수가 달라질 수 있다.The
백사이드 절연층(151)은 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 백사이드 절연층(151)은 ABF일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1절연층(141)과 마찬가지로 PID를 포함할 수도 있다. 복수의 백사이드 절연층(151)은 서로 경계가 구분될 수도 있고, 경계가 불분명할 수도 있다.The
백사이드 배선층(152)은 제1봉합재(130) 상에 배치되어 백사이드 비아(153)와 함께 제1패키지 구조체(100A)에 백사이드 회로를 제공한다. 백사이드 배선층(152)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 포함할 수 있다. 백사이드 배선층(152)은 설계 디자인에 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴, 신호(S) 패턴 등을 포함할 수 있다. 여기서, 신호(S) 패턴은 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 그라운드(GND) 패턴과 파워(PWR) 패턴은 동일한 패턴일 수 있다. 백사이드 배선층(152)도 공지의 도금공정으로 형성될 수 있으며, 시드층 및 도체층으로 구성될 수 있다.The
백사이드 비아(153)는 제1봉합재(130) 및/또는 백사이드 절연층(151)을 관통한다. 백사이드 비아(153)는 백사이드 배선층(152)을 제1-3배선층(112c)과 전기적으로 연결시킨다. 또한, 백사이드 비아(153)는 서로 다른 레벨에 배치된 백사이드 배선층(152)을 전기적으로 연결시킨다. 백사이드 비아(153) 역시 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 포함할 수 있다. 백사이드 비아(153)도 금속 물질로 충전된 필드 타입의 비아일 수도 있고, 또는 금속 물질이 비아 홀의 벽면을 따라 형성된 컨포멀 타입의 비아일 수도 있다. 또한, 제1배선비아(113a, 113b)와 동일한 방향의 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 백사이드 비아(153)도 신호용 비아, 그라운드용 비아, 파워용 비아 등을 포함할 수 있으며, 파워용 비아와 그라운드용 비아는 동일한 비아일 수 있다. 백사이드 비아(153)도 공지의 도금공정으로 형성될 수 있으며, 시드층 및 도체층으로 구성될 수 있다.The backside via 153 penetrates the
제1패시베이션층(160)은 제1연결부재(140)를 외부의 물리적 화학적 손상 등으로부터 보호하기 위한 부가적인 구성이다. 제1패시베이션층(160)은 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1패시베이션층(160)은 ABF일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1패시베이션층(160)은 최하측의 제1재배선층(142)의 적어도 일부를 오픈시키는 개구를 가질 수 있다. 개구는 수십 내지 수백만 개 존재할 수 있으며, 그 이상 또는 그 이하의 수를 가질 수도 있다. 각각의 개구는 복수의 홀로 구성될 수도 있다. 필요에 따라서, 제1패시베이션층(160)의 하면에는 커패시터와 같은 표면실장 부품이 배치되어 제1재배선층(142)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 결과적으로 제1반도체칩(120)과도 전기적으로 연결될 수 있다.The
제1전기연결금속(170) 역시 부가적인 구성으로, 일례에 따른 반도체 패키지(500A)를 외부와 물리적 및/또는 전기적으로 연결시키기 위한 구성이다. 예를 들면, 일례에 따른 반도체 패키지(500A)는 제1전기연결금속(170)을 통하여 전자기기의 메인보드에 실장 될 수 있다. 제1전기연결금속(170)은 제1패시베이션층(160)의 개구 상에 각각 배치될 수 있다. 제1전기연결금속(170)은 각각 저융점 금속, 예를 들면, 주석(Sn)이나 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1전기연결금속(170)은 솔더(solder) 등으로 형성될 수 있으나, 이는 일례에 불과하며 재질이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.The first
제1전기연결금속(170)은 랜드(land), 볼(ball), 핀(pin) 등일 수 있다. 제1전기연결금속(170)은 다중층 또는 단일층으로 형성될 수 있다. 다중층으로 형성되는 경우에는 구리 기둥(pillar) 및 솔더를 포함할 수 있으며, 단일층으로 형성되는 경우에는 주석-은 솔더나 구리를 포함할 수 있으나, 역시 이는 일례에 불과하며 이에 한정되는 것은 아니다. 제1전기연결금속(170)의 개수, 간격, 배치 형태 등은 특별히 한정되지 않으며, 통상의 기술자에게 있어서 설계 사항에 따라 충분히 변형이 가능하다. 예를 들면, 제1전기연결금속(170)의 수는 제1 및/또는 제2접속패드(120P, 220P)의 수에 따라서 수십 내지 수백만 개일 수 있으며, 더 많을 수도, 더 적을 수도 있다.The first
제1전기연결금속(170) 중 적어도 하나는 팬-아웃 영역에 배치된다. 팬-아웃 영역이란 제1 및 제2반도체칩(120, 220)이 배치된 영역을 벗어나는 영역을 의미한다. 팬-아웃(fan-out) 패키지는 팬-인(fan-in) 패키지에 비하여 신뢰성이 우수하고, 다수의 I/O 단자 구현이 가능하며, 3D 인터코넥션(3D interconnection)이 용이하다. 또한, BGA(Ball Grid Array) 패키지, LGA(Land Grid Array) 패키지 등과 비교하여 패키지 두께를 얇게 제조할 수 있으며, 가격 경쟁력이 우수하다.At least one of the first
제1전기연결금속(170)은 필요에 따라서 언더범프금속을 통하여 최하측 제1재배선층(142)과 연결될 수 있으며, 이 경우 제1전기연결금속(170)의 접속 신뢰성을 향상시켜주며, 그 결과 제1반도체 패키지(100A)의 보드 레벨 신뢰성을 개선할 수 있다. 언더범프금속은 금속을 이용하여 공지의 메탈화 방법으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first
커버층(180)은 백사이드 연결부재(150)를 외부의 물리적 화학적 손상 등으로부터 보호하기 위한 부가적인 구성이다. 커버층(180)은 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 커버층(180)은 ABF일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 커버층(180)은 최상측의 백사이드 배선층(152)의 적어도 일부를 오픈시키는 개구를 가질 수 있다. 개구는 수십 내지 수백만 개 존재할 수 있으며, 그 이상 또는 그 이하의 수를 가질 수도 있다. 각각의 개구는 복수의 홀로 구성될 수도 있다.The
다음으로, 제2반도체칩(220)은 제1패키지 구조체(100A)(제1연결부재(140) 또는 백사이드 연결부재(150)) 상에 배치된다. 예를 들면, 제2반도체칩(220)은 접속범프(220B) 등을 이용하여 제1패키지 구조체(100A)의 백사이드 연결부재(150) 상에 표면 실장 될 수 있다. 제2반도체칩(220)은 언더필 수지(225)를 통하여 제1패키지 구조체(100A) 상에 고정될 수 있다.Next, the
제2반도체칩(220) 역시 소자 수백 내지 수백만 개 이상이 하나의 칩 안에 집적화된 집적회로(IC)일 수 있다. 이때 제2반도체칩(220)을 구성하는 집적회로는, 예를 들면, 상술한 바와 같이, 일부 유닛이 분리되어 생략된 어플리케이션 프로세서 칩일 수 있다. 제2반도체칩(220)은 별도의 범프나 배선층이 형성되지 않은 베어 상태의 집적회로일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 패키지드 타입의 집적회로일 수도 있다. 집적회로는 액티브 웨이퍼를 기반으로 형성될 수 있다. 이 경우 제2반도체칩(220)의 바디를 이루는 모재로는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등이 사용될 수 있다. 바디에는 다양한 회로가 형성되어 있을 수 있다. 제2접속패드(220P)는 제2반도체칩(220)을 다른 구성요소와 전기적으로 연결시키기 위한 것으로, 형성 물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 금속 물질을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 바디 상에는 제2접속패드(220P)를 오픈시키는 패시베이션막이 형성될 수 있으며, 패시베이션막은 산화막 또는 질화막 등일 수 있고, 또는 산화막과 질화막의 이중층일 수도 있다. 기타 필요한 위치에 각각 절연막 등이 더 배치될 수도 있다.The
접속범프(220B)는 제2반도체칩(220)을 제1패키지 구조체(100A) 상에, 예를 들면 커버층(180) 상에 표면실장 시킬 수 있다. 접속범프(220B)는 커버층(180)의 개구를 통하여 노출된 최상측 백사이드 배선층(152)과 각각 연결될 수 있다. 접속범프(220B)는 저융점 금속, 예를 들면, 주석(Sn)이나 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 접속범프(220B)는 솔더 페이스트 등으로 형성된 솔더범프일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
언더필 수지(225)는 제2반도체칩(220)과 커버층(190) 사이를 채움으로써, 제2반도체칩(220)을 고정시킬 수 있다. 언더필 수지(225)는 접속범프(220B) 각각의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 언더필 수지(225)는 제2반도체칩(220)의 측면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 언더필 수지(225)는 에폭시를 포함할 수 있으나, 그 재질이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The
다음으로, 제3패키지 구조체(300A)는 제2반도체칩(220)을 사이에 두고 제1패키지 구조체(100A) 상에 배치된다. 제3패키지 구조체(300A)는 제3전기연결금속(340) 등을 이용하여 제1패키지 구조체(100A) 상에 POP 형태로 실장 될 수 있다. 제3패키지 구조체(300A)는 인쇄회로기판(또는 "제3연결부재"로 지칭될 수 있음)(310), 인쇄회로기판(310)의 상측에 스택되어 배치되며 각각 와이어 본딩(320W)을 통하여 인쇄회로기판(310)과 전기적으로 연결된 복수의 제3반도체칩(320), 인쇄회로기판(310)의 상측에 배치되며 제3반도체칩(320)을 덮는 몰딩재(330), 및 인쇄회로기판(310)의 하측에 배치되며 제1 및 제3패키지 구조체(100A, 300A)를 연결하는 제3전기연결금속(340)을 포함한다. 복수의 제3반도체칩(320)은 각각 메모리칩, 예를 들면, 디램(DRAM)일 수 있다. 즉, 제3패키지 구조체(300A)는 디램(DRAM) 패키지일 수 있다.Next, the
도 10은 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 반도체 패키지(500B)에서 상호 연결 부재(110)는 제1반도체칩(120)이 배치되는 제1관통부(110H)를 갖는 제1프레임(110)일 수 있다. 예를 들어, 제1패키지 구조체(110B)는 제1관통부(110H)를 가지며 한층 이상의 제1배선층(112a, 112b, 112c)을 포함하는 제1프레임(110), 제1관통부(110H)에 배치되며 복수의 제1접속패드(120P)를 갖는 제1반도체칩(120), 제1프레임(110) 및 제1반도체칩(120) 각각의 적어도 일부를 덮으며 제1관통부(110H)의 적어도 일부를 채우는 제1봉합재(130), 제1프레임(110) 및 제1반도체칩(120) 각각의 하측에 배치되며 한층 이상의 제1재배선층(142)을 포함하는 제1연결부재(140), 및 제1봉합재(130) 상측에 배치되며 한층 이상의 백사이드 배선층(152)을 포함하는 백사이드 연결부재(150)를 포함한다. 필요에 따라서, 제1연결부재(140)의 하측에는 제1패시베이션층(160) 및 제1전기연결금속(170)이 더 배치될 수 있다. 또한, 백사이드 연결부재(150) 상측에는 커버층(180)이 더 배치될 수 있다. 도 9의 상호 연결 부재(110)는 절연층과, 상기 절연층 상의 배선층과, 상기 절연층을 관통하여 상기 배선층과 연결되는 배선비아를 포함하는 프레임(110)일 수 있다.Referring to the drawings, in another example of a
제1프레임(110)은 제1절연층(111a, 111b)의 구체적인 재료에 따라 제1패키지 구조체(100A)의 강성을 보다 개선시킬 수 있으며, 제1봉합재(130)의 두께 균일성 확보 등의 역할을 수행할 수 있다. 제1프레임(110)은 제1절연층(111a, 111b)을 관통하는 제1관통부(110H)를 가질 수 있다. 제1관통부(110H)에는 제1반도체칩(120)이 배치되며, 필요에 따라서는 수동부품이 함께 배치될 수도 있다. 제1관통부(110H)는 벽면이 제1반도체칩(120)을 둘러싸는 형태일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제1프레임(110)은 제1절연층(111a, 111b) 외에도 제1배선층(112a, 112b, 112c)과 제1배선비아(113a, 113b)를 포함하며, 따라서 상하 전기적 연결 경로를 제공하는 전기연결부재로 기능할 수 있다. 필요에 따라서는, 제1프레임(110)으로 금속 포스트(Metal Post)와 같은 다른 형태의 상하 전기적 연결 경로를 제공할 수 있는 전기연결부재가 도입될 수 있다.The
일례에서는, 제1프레임(110)은, 제1-1절연층(111a), 제1연결부재(140)와 접하며 제1-1절연층(111a)에 매립된 제1-1배선층(112a), 제1-1절연층(111a)의 제1-1배선층(112a)이 매립된 측의 반대측 상에 배치된 제1-2배선층(112b), 제1-1절연층(111a)의 제1-1배선층(112a)이 매립된 측의 반대측 상에 상에 배치되며 제1-2배선층(112b)의 적어도 일부를 덮는 제1-2절연층(111b), 및 제1-2절연층(111b)의 제1-2배선층(112b)이 매립된 측의 반대측 상에 배치된 제1-3배선층(112c)을 포함한다. 제1-1 및 제1-2배선층(112a, 112b)과 제1-2 및 제1-3배선층(112b, 112c)은 각각 제1-1 및 제1-2절연층(111a, 111b)을 관통하는 제1-1 및 제1-2배선비아(113a, 113b)를 통하여 전기적으로 연결된다. 제1-1 내지 제1-3배선층(112a, 112b, 112c)은 복수의 제1 및/또는 제2접속패드(120P, 220P)와 전기적으로 연결될 수 있다.In one example, the
제1절연층(111a, 111b)의 재료는 특별히 한정되는 않는다. 예를 들면, 절연물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연물질로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 혼합된 수지, 예를 들면, ABF(Ajinomoto Build-up Film) 등이 사용될 수 있다. 또는, 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 상술한 수지가 함침된 재료, 예를 들면, 프리프레그(prepreg) 등이 사용될 수 있다.The material of the first insulating
제1배선층(112a, 112b, 112c)은 제1배선비아(113a, 113b)와 함께 패키지의 상/하 전기적 연결 경로를 제공할 수 있으며, 제1 및/또는 제2접속패드(120P, 220P)를 재배선하는 역할을 수행할 수 있다. 제1배선층(112a, 112b, 112c)의 형성물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 사용할 수 있다. 제1배선층(112a, 112b, 112c)은 해당 층의 설계 디자인에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그라운드(GrouND: GND) 패턴, 파워(PoWeR: PWR) 패턴, 신호(Signal: S) 패턴 등을 포함할 수 있다. 여기서, 신호(S) 패턴은 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 그라운드(GND) 패턴과 파워(PWR) 패턴은 동일한 패턴일 수 있다. 또한, 제1배선층(112a, 112b, 112c)은 각각 다양한 종류의 비아 패드 등을 포함할 수 있다. 제1배선층(112a, 112b, 112c)은 공지의 도금 공정으로 형성될 수 있으며, 각각 시드층 및 도금층을 포함할 수 있다.The first wiring layers (112a, 112b, 112c) together with the first wiring vias (113a, 113b) may provide an electrical connection path for the top and bottom of the package, and the first and/or second connection pads (120P, 220P) It can play a role in rewiring. Materials forming the
제1배선층(112a, 112b, 112c) 각각의 두께는 제1재배선층(142) 각각의 두께보다 두꺼울 수 있다. 구체적으로, 제1프레임(110)은 제1반도체칩(120) 이상의 두께를 가질 수 있으며, 강성 유지를 위하여 제1절연층(111a, 111b)의 재료를 프리프레그 등을 선택하는바, 이에 형성되는 제1배선층(112a, 112b, 112c)의 두께도 상대적으로 두꺼울 수 있다. 반면, 제1연결부재(140)는 미세회로 및 고밀도 설계가 요구되며, 따라서 제1절연층(141)의 재료를 감광성 절연물질(PID) 등을 선택하는바, 이에 형성되는 제1재배선층(142)의 두께도 상대적으로 얇을 수 있다. The thickness of each of the
제1-1배선층(112a)은 제1-1절연층(111a)의 내부로 리세스될 수 있다. 이와 같이, 제1-1배선층(112a)이 제1-1절연층(111a) 내부로 리세스되어 제1-1절연층(111a)의 제1연결부재(140)와 접하는 하면과 제1-1배선층(112a)의 제1연결부재(140)와 접하는 하면이 단차를 가지는 경우, 제1봉합재(130)로 제1반도체칩(120)과 제1프레임(110)을 캡슐화할 때, 형성 물질이 블리딩되어 제1-1배선층(112a)의 하면을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.The 1-1
제1배선비아(113a, 113b)는 서로 다른 층에 형성된 제1배선층(112a, 112b, 112c)을 전기적으로 연결시키며, 그 결과 제1프레임(110) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 제1배선비아(113a, 113b)의 형성물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 사용할 수 있다. 제1배선비아(113a, 113b)는 신호용 비아, 파워용 비아, 그라운드용 비아 등을 포함할 수 있으며, 파워용 비아와 그라운드용 비아는 동일한 비아일 수 있다. 제1배선비아(113a, 113b)는 각각 금속 물질로 충전된 필드 타입의 비아일 수도 있고, 또는 금속 물질이 비아 홀의 벽면을 따라 형성된 컨포멀 타입의 비아일 수도 있다. 또한, 각각 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 제1배선비아(113a, 113b)도 도금공정으로 형성될 수 있으며, 시드층 및 도체층으로 구성될 수 있다.The
제1-1배선비아(113a)를 위한 홀을 형성할 때 제1-1배선층(112a)의 일부 패드가 스토퍼(stopper) 역할을 수행할 수 있는바, 제1-1배선비아(113a)는 윗면의 폭이 아랫면의 폭보다 큰 테이퍼 형상인 것이 공정상 유리할 수 있다. 이 경우, 제1-1배선비아(113a)는 제2배선층(112b)의 패드 패턴과 일체화될 수 있다. 또한, 제1-2배선비아(113b)를 위한 홀을 형성할 때 제1-2배선층(112b)의 일부 패드가 스토퍼 역할을 수행할 수 있는바, 제1-2배선비아(113b)는 윗면의 폭이 아랫면의 폭보다 큰 테이퍼 형상인 것이 공정상 유리할 수 있다. 이 경우, 제1-2배선비아(113b)는 제1-3배선층(112c)의 패드 패턴과 일체화될 수 있다.When forming a hole for the 1-1 wiring via 113a, some pads of the 1-1
한편, 필요에 따라서는, 전자파 차폐의 목적이나 방열 목적으로, 제1프레임(110)의 제1관통부(110H)의 내측 벽면에 금속층이 배치될 수도 있으며, 금속층은 제1반도체칩(120)을 둘러쌀 수 있다.Meanwhile, if necessary, a metal layer may be disposed on the inner wall of the
제1봉합재(130)는 제1반도체칩(120)과 제1프레임(110)의 적어도 일부를 덮으며, 제1관통부(110H)의 적어도 일부를 채운다. 제1봉합재(130)는 절연물질을 포함하며, 절연물질로는 비감광성 절연재료, 보다 구체적으로는 무기필러 및 절연수지를 포함하는 비감광성 절연재료, 예컨대 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 무기필러와 같은 보강재가 포함된 수지, 구체적으로 ABF나, EMC와 같은 비감광성 절연물질을 사용할 수 있다. 필요에 따라 열경화성 수지나 열가소성 수지와 같은 절연수지가 무기필러 및/또는 유리섬유 등의 심재에 함침된 재료를 사용할 수도 있다. 이를 통하여, 보이드와 언듈레이션 문제를 개선할 수 있고, 워피지 제어도 보다 용이할 수 있다. 필요에 따라서는, PIE(Photo Image-able Encapsulant)를 사용할 수도 있다.The
한편, 도 10에서 제1프레임(110)의 제1-3배선층(112c)은 제1봉합재(130)로 덮이며, 백사이드 비아(153)는 상기 제1봉합재(130)를 관통하여 상기 제1-3배선층(112c)을 백사이드 배선층(152)에 연결시킨다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어, 상기 제1-3배선층(112c)의 상면은 백사이드 절연층(151)과 직접 접촉하며, 백사이드 비아(153)는 상기 제1-3배선층(112c)의 상면에 직접 접촉된 상기 백사이드 절연층(151)을 관통하여 상기 제1-3배선층(112c)을 백사이드 배선층(152)에 연결시킬 수 있다.Meanwhile, in FIG. 10, the 1st-
그 외에 다른 내용은 상술한 일례에 따른 반도체 패키지(500A)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.Other contents are substantially the same as those described in the
도 11은 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 11 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 반도체 패키지(500C)는 제1반도체칩(120)이 페이스-업 형태로 배치되도록 제1패키지 구조체(100C)가 전술한 제1패키지 구조체(100A) 대비 상하 반전된 형태를 가진다. 예를 들면, 제2반도체칩(220)은 접속범프(220B) 등을 이용하여 제1패키지 구조체(100C)의 제1연결부재(140) 상에 표면 실장 될 수 있다. 제2반도체칩(220)은 언더필 수지(225)를 통하여 제1패키지 구조체(100C) 상에 고정될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2반도체칩(120, 220) 사이의 전기적 연결 경로가 보다 짧아질 수 있다. 제2반도체칩(220)은 제1패시베이션층(160) 상에 배치되며, 제3패키지 구조체(300C)는 제2반도체칩(220)을 사이에 두고 제1패시베이션층(160) 상에 배치된다. 파워 및 신호의 전기적 연결 경로는, 예컨대, 도면에서와 같다.Referring to the drawing, in another example, the
그 외에 다른 내용은 상술한 일례에 따른 반도체 패키지(500A)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.Other contents are substantially the same as those described in the
도 12는 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 12 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 반도체 패키지(500D)는 제1 및 제3패키지 구조체(100D, 300D) 사이에 제2패키지 구조체(200D)가 배치된다. 제1 및 제2패키지 구조체(100D, 200D)는 제2전기연결금속(270)을 통하여 POP 형태로 연결된다. 제2 및 제3패키지 구조체(200D, 300D)는 제3전기연결금속(340)을 통하여 POP 형태로 연결된다 제2패키지 구조체(200D)는 상기 제1연결부재(140) 또는 상기 백사이드 연결부재(150) 상에 배치되며 상기 제1재배선층(142) 또는 상기 백사이드 배선층(152)에 연결되는 제2재배선층(242)을 갖는 제2연결부재(240)와, 상기 제2재배선층(242)에 연결된 복수의 제2접속패드(220P)를 갖는 제2반도체칩(220)과, 상기 제2연결부재(240) 상에 배치되며 상기 제2반도체칩(220)을 덮는 제2봉합재(230)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2연결부재(240) 상에 배치되며 상기 제2재배선층(242)에 전기적으로 연결되는 제2상호 연결 부재(210)를 더 포함할 수 있다. 제2상호 연결 부재(210)는 상기 제2재배선층(242)과 상기 제3전기연결금속(340)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2연결부재(240)는 제2전기연결금속(270)을 통하여 상기 백사이드 연결부재(150) 상에 실장될 수 있다.Referring to the drawings, in a
제2봉합재(230)는 제2반도체칩(220)과 제2상호 연결 부재(210)의 적어도 일부를 덮는다. 제2봉합재(230)는 절연물질을 포함하며, 절연물질로는 비감광성 절연재료, 보다 구체적으로는 무기필러 및 절연수지를 포함하는 비감광성 절연재료, 예컨대 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 무기필러와 같은 보강재가 포함된 수지, 구체적으로 ABF나, EMC와 같은 비감광성 절연물질을 사용할 수 있다. 필요에 따라 열경화성 수지나 열가소성 수지와 같은 절연수지가 무기필러 및/또는 유리섬유 등의 심재에 함침된 재료를 사용할 수도 있다. 이를 통하여, 보이드와 언듈레이션 문제를 개선할 수 있고, 워피지 제어도 보다 용이할 수 있다. 필요에 따라서는, PIE를 사용할 수도 있다.The
제2연결부재(240)는 제2접속패드(220P)를 재배선할 수 있다. 제2연결부재(240)를 통하여 다양한 기능을 가지는 복수의 제2접속패드(220P)가 각각 재배선 될 수 있으며, 제2전기연결금속(270)을 통하여 그 기능에 맞춰 외부에 물리적 및/또는 전기적으로 연결될 수 있다. 제2연결부재(240)는 제2절연층(241), 제2절연층(241)의 하면 상에 배치된 제2재배선층(242), 제2절연층(241)을 관통하며 제2재배선층(242)과 연결된 제2접속비아(243)를 포함한다. 제2절연층(241)과 제2재배선층(242)과 제2접속비아(243)는 도면에 도시한 것 보다 많을 수도, 적을 수도 있다. 즉, 설계에 따라서 층의 수는 달라질 수 있다.The
제2절연층(241)의 물질로는 절연물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연물질로는 감광성 절연물질(PID)을 사용할 수 있으며, 이 경우 포토 비아를 통한 파인 피치의 도입도 가능해지는바, 미세회로 및 고밀도 설계에 유리하여, 복수의 제2접속패드(220P)를 매우 효과적으로 재배선할 수 있다. 제2절연층(241)은 서로 경계가 구분될 수도 있고, 경계가 불분명할 수도 있다.An insulating material may be used as the material for the second insulating
제2재배선층(242)은 복수의 제2접속패드(220P)를 재배선하여 제2전기연결금속(270)과 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제2재배선층(242)의 형성물질 역시 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 사용할 수 있다. 제2재배선층(242) 역시 설계 디자인에 따라서 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴, 신호(S) 패턴 등을 포함할 수 있다. 그라운드(GND) 패턴과 파워(PWR) 패턴은 동일한 패턴일 수 있다. 또한, 제2재배선층(242)은 다양한 종류의 비아 패드, 전기연결금속 패드 등을 포함할 수 있다. 제2재배선층(242)도 도금공정으로 형성될 수 있으며, 시드층 및 도체층으로 구성될 수 있다.The
제2접속비아(243)는 서로 다른 층에 형성된 제2재배선층(242)을 전기적으로 연결한다. 또한, 제2반도체칩(220)의 제2접속패드(220P) 및 제2상호 연결 부재(210)를 제2재배선층(242)과 전기적으로 연결한다. 제2접속비아(243)는 제2반도체칩(220)이 베어 다이인 경우 제2접속패드(220P)와 물리적으로 접할 수 있다. 제2접속비아(243)의 형성물질로는 마찬가지로 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 사용할 수 있다. 제2접속비아(243)는 신호용 비아, 파워용 비아, 그라운드용 비아 등을 포함할 수 있으며, 파워용 비아와 그라운드용 비아는 동일한 비아일 수 있다. 제2접속비아(243) 역시 각각 금속 물질로 충전된 필드 타입의 비아일 수도 있고, 또는 금속 물질이 비아 홀의 벽면을 따라 형성된 컨포멀 타입의 비아일 수도 있다. 또한, 제2배선비아(213a, 213b)와는 반대 방향의 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 제2접속비아(243)도 도금공정으로 형성될 수 있으며, 시드층 및 도체층으로 구성될 수 있다.The second connection via 243 electrically connects the
제2패시베이션층(260)은 제2연결부재(240)를 외부의 물리적 화학적 손상 등으로부터 보호하기 위한 부가적인 구성이다. 제2패시베이션층(260)은 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2패시베이션층(260)은 ABF일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2패시베이션층(260)은 최하측의 제2재배선층(242)의 적어도 일부를 오픈시키는 개구를 가질 수 있다. 개구는 수십 내지 수백만 개 존재할 수 있으며, 그 이상 또는 그 이하의 수를 가질 수도 있다. 각각의 개구는 복수의 홀로 구성될 수도 있다. 필요에 따라서, 제2패시베이션층(250)의 하면에는 커패시터와 같은 표면실장 부품이 배치되어 제2재배선층(242)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 결과적으로 제2반도체칩(220)과도 전기적으로 연결될 수 있다.The
제2전기연결금속(270)은 제1 및 제2패키지 구조체(100D, 200D)를 물리적 및/또는 전기적으로 연결시키기 위한 구성이다. 제2전기연결금속(270)은 제2패시베이션층(250)의 개구 상에 각각 배치될 수 있다. 제2전기연결금속(270)은 각각 저융점 금속, 예를 들면, 주석(Sn)이나 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제2전기연결금속(270)은 솔더(solder) 등으로 형성될 수 있으나, 이는 일례에 불과하며 재질이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.The second
제2전기연결금속(270)은 랜드(land), 볼(ball), 핀(pin) 등일 수 있다. 제2전기연결금속(270)은 다중층 또는 단일층으로 형성될 수 있다. 다중층으로 형성되는 경우에는 구리 기둥(pillar) 및 솔더를 포함할 수 있으며, 단일층으로 형성되는 경우에는 주석-은 솔더나 구리를 포함할 수 있으나, 역시 이는 일례에 불과하며 이에 한정되는 것은 아니다. 제2전기연결금속(270)의 개수, 간격, 배치 형태 등은 특별히 한정되지 않으며, 통상의 기술자에게 있어서 설계 사항에 따라 충분히 변형이 가능하다. 예를 들면, 제2전기연결금속(270)의 수는 제2접속패드(220P)의 수에 따라서 수십 내지 수백만 개일 수 있으며, 더 많을 수도, 더 적을 수도 있다.The second
제2전기연결금속(270) 중 적어도 하나는 팬-아웃 영역에 배치된다. 팬-아웃 영역이란 제2반도체칩(220)이 배치된 영역을 벗어나는 영역을 의미한다. 팬-아웃(fan-out) 패키지는 팬-인(fan-in) 패키지에 비하여 신뢰성이 우수하고, 다수의 I/O 단자 구현이 가능하며, 3D 인터코넥션(3D interconnection)이 용이하다. 또한, BGA(Ball Grid Array) 패키지, LGA(Land Grid Array) 패키지 등과 비교하여 패키지 두께를 얇게 제조할 수 있으며, 가격 경쟁력이 우수하다.At least one of the second
제2전기연결금속(270)은 필요에 따라서 언더범프금속을 통하여 최하측 제2재배선층(242)과 연결될 수 있으며, 이 경우 제2전기연결금속(270)의 접속 신뢰성을 향상시켜주며, 그 결과 제2반도체 패키지(200D)의 보드 레벨 신뢰성을 개선할 수 있다. 언더범프금속은 금속을 이용하여 공지의 메탈화 방법으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second
그 외에 다른 내용은 상술한 일례에 따른 반도체 패키지(500A)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.Other contents are substantially the same as those described in the
도 13은 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 13 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 반도체 패키지(500E)에서 제2상호 연결 부재(210)는 제2반도체칩(220)이 배치되는 제2관통부(210H)를 갖는 제2프레임(210)일 수 있다. 예를 들어, 제2관통부(210H)를 가지며 한층 이상의 제2배선층(212a, 212b, 212c)을 포함하는 제2프레임(210), 제2관통부(210H)에 배치되며 복수의 제2접속패드(220P)를 갖는 제2반도체칩(220), 제2프레임(210) 및 제2반도체칩(220) 각각의 적어도 일부를 덮으며 제2관통부(210H)의 적어도 일부를 채우는 제2봉합재(230), 및 제2프레임(210) 및 제2반도체칩(220) 각각의 하측에 배치되며 한층 이상의 제2재배선층(242)을 포함하는 제2연결부재(240)를 포함할 수 있다. 필요에 따라서, 제2연결부재(240)의 하측에는 제2패시베이션층(260) 및 제2전기연결금속(270)이 더 배치될 수 있다. 이 경우, 후술하는 제2프레임(210)이 제3전기연결금속(340)의 높이를 보상할 수 있기 때문에, 제2 및 제3패키지 구조체(200E, 300E) 사이의 제3전기연결금속(340)의 피치를 감소시킬 수 있다. 따라서, 제3패키지 구조체(300C)의 입출력(I/O) 개수, 예를 들면, 메모리의 입출력(I/O) 개수를 증가시킬 수 있다. 파워 및 신호의 전기적 연결 경로는, 예컨대, 도면에서와 같다.Referring to the drawings, in the
제2패키지 구조체(200E)는 제2관통부(210H)를 가지며 한층 이상의 제2배선층(212a, 212b, 212c)을 포함하는 제2프레임(210), 제2관통부(210H)에 배치되며 복수의 제2접속패드(220P)를 갖는 제2반도체칩(220), 제2프레임(210) 및 제2반도체칩(220) 각각의 적어도 일부를 덮으며 제2관통부(210H)의 적어도 일부를 채우는 제2봉합재(230), 및 제2프레임(210) 및 제2반도체칩(220) 각각의 하측에 배치되며 한층 이상의 제2재배선층(242)을 포함하는 제2연결부재(240)를 포함한다. 필요에 따라서, 제2연결부재(240)의 하측에는 제2패시베이션층(260) 및 제2전기연결금속(270)이 더 배치될 수 있다. The
제2프레임(210)은 제2절연층(211a, 211b)의 구체적인 재료에 따라 제2패키지 구조체(200E)의 강성을 보다 개선시킬 수 있으며, 제2봉합재(230)의 두께 균일성 확보 등의 역할을 수행할 수 있다. 제2프레임(210)은 제2절연층(211a, 211b)을 관통하는 제2관통부(210H)를 가질 수 있다. 제2관통부(210H)에는 제2반도체칩(220)이 배치되며, 필요에 따라서는 수동부품이 함께 배치될 수도 있다. 제2관통부(210H)는 벽면이 제2반도체칩(220)을 둘러싸는 형태일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제2프레임(210)은 제2절연층(211a, 211b) 외에도 제2배선층(212a, 212b, 212c)과 제2배선비아(213a, 213b)를 포함하며, 따라서 상하 전기적 연결 경로를 제공하는 전기연결부재로 기능할 수 있다. 필요에 따라서는, 제2프레임(210)으로 금속 포스트(Metal Post)와 같은 다른 형태의 상하 전기적 연결 경로를 제공할 수 있는 전기연결부재가 도입될 수 있다.The
일례에서는, 제2프레임(210)은, 제2-1절연층(211a), 제2연결부재(240)와 접하며 제2-1절연층(211a)에 매립된 제2-1배선층(212a), 제2-1절연층(211a)의 제2-1배선층(212a)이 매립된 측의 반대측 상에 배치된 제2-2배선층(212b), 제2-1절연층(211a)의 제2-1배선층(212a)이 매립된 측의 반대측 상에 상에 배치되며 제2-2배선층(212b)의 적어도 일부를 덮는 제2-2절연층(211b), 및 제2-2절연층(211b)의 제2-2배선층(212b)이 매립된 측의 반대측 상에 배치된 제2-3배선층(212c)을 포함한다. 제2-1 및 제2-2배선층(212a, 212b)과 제2-2 및 제2-3배선층(212b, 212c)은 각각 제2-1 및 제2-2절연층(211a, 211b)을 관통하는 제2-1 및 제2-2배선비아(213a, 213b)를 통하여 전기적으로 연결된다. 제2-1 내지 제2-3배선층(212a, 212b, 212c)은 복수의 제2접속패드(220P)와 전기적으로 연결될 수 있다.In one example, the
제2절연층(211a, 211b)의 재료는 특별히 한정되는 않는다. 예를 들면, 절연물질이 사용될 수 있는데, 이때 절연물질로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 혼합된 수지, 예를 들면, ABF 등이 사용될 수 있다. 또는, 무기필러와 함께 유리섬유 등의 심재에 상술한 수지가 함침된 재료, 예를 들면, 프리프레그 등이 사용될 수 있다.The material of the second insulating
제2배선층(212a, 212b, 212c)은 제2배선비아(213a, 213b)와 함께 패키지의 상/하 전기적 연결 경로를 제공할 수 있으며, 제2접속패드(220P)를 재배선하는 역할을 수행할 수 있다. 제2배선층(212a, 212b, 212c)의 형성물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 사용할 수 있다. 제2배선층(212a, 212b, 212c)은 해당 층의 설계 디자인에 따라 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴, 신호(S) 패턴 등을 포함할 수 있다. 여기서, 신호(S) 패턴은 그라운드(GND) 패턴, 파워(PWR) 패턴 등을 제외한 각종 신호, 예를 들면, 데이터 신호 등을 포함한다. 그라운드(GND) 패턴과 파워(PWR) 패턴은 동일한 패턴일 수 있다. 또한, 제2배선층(212a, 212b, 212c)은 각각 다양한 종류의 비아 패드 등을 포함할 수 있다. 제2배선층(212a, 212b, 212c)은 공지의 도금 공정으로 형성될 수 있으며, 각각 시드층 및 도금층을 포함할 수 있다.The second wiring layers (212a, 212b, 212c) together with the second wiring vias (213a, 213b) can provide an electrical connection path for the top and bottom of the package and serve to rewire the second connection pad (220P). can do. Materials forming the
제2배선층(212a, 212b, 212c) 각각의 두께는 제2재배선층(242) 각각의 두께보다 두꺼울 수 있다. 구체적으로, 제2프레임(210)은 제2반도체칩(220) 이상의 두께를 가질 수 있으며, 강성 유지를 위하여 제2절연층(211a, 211b)의 재료를 프리프레그 등을 선택하는바, 이에 형성되는 제2배선층(212a, 212b, 212c)의 두께도 상대적으로 두꺼울 수 있다. 반면, 제2연결부재(240)는 미세회로 및 고밀도 설계가 요구되며, 따라서 제2절연층(241)의 재료를 감광성 절연물질(PID) 등을 선택하는바, 이에 형성되는 제2재배선층(242)의 두께도 상대적으로 얇을 수 있다. The thickness of each of the
제2-1배선층(212a)은 제2-1절연층(211a)의 내부로 리세스될 수 있다. 이와 같이, 제2-1배선층(212a)이 제2-1절연층(211a) 내부로 리세스되어 제2-1절연층(211a)의 제2연결부재(240)와 접하는 하면과 제2-1배선층(212a)의 제2연결부재(240)와 접하는 하면이 단차를 가지는 경우, 제2봉합재(230)로 제2반도체칩(220)과 제2프레임(210)을 캡슐화할 때, 형성 물질이 블리딩되어 제2-1배선층(212a)의 하면을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.The 2-1
제2배선비아(213a, 213b)는 서로 다른 층에 형성된 제2배선층(212a, 212b, 212c)을 전기적으로 연결시키며, 그 결과 제2프레임(210) 내에 전기적 경로를 형성시킨다. 제2배선비아(213a, 213b)의 형성물질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 금속 물질을 사용할 수 있다. 제2배선비아(213a, 213b)는 신호용 비아, 파워용 비아, 그라운드용 비아 등을 포함할 수 있으며, 파워용 비아와 그라운드용 비아는 동일한 비아일 수 있다. 제2배선비아(213a, 213b)는 각각 금속 물질로 충전된 필드 타입의 비아일 수도 있고, 또는 금속 물질이 비아 홀의 벽면을 따라 형성된 컨포멀 타입의 비아일 수도 있다. 또한, 각각 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 제2배선비아(213a, 213b)도 도금공정으로 형성될 수 있으며, 시드층 및 도체층으로 구성될 수 있다.The
제2-1배선비아(213a)를 위한 홀을 형성할 때 제2-1배선층(212a)의 일부 패드가 스토퍼 역할을 수행할 수 있는바, 제2-1배선비아(213a)는 윗면의 폭이 아랫면의 폭보다 큰 테이퍼 형상인 것이 공정상 유리할 수 있다. 이 경우, 제2-1배선비아(213a)는 제2배선층(212b)의 패드 패턴과 일체화될 수 있다. 또한, 제2-2배선비아(213b)를 위한 홀을 형성할 때 제2-2배선층(212b)의 일부 패드가 스토퍼 역할을 수행할 수 있는바, 제2-2배선비아(213b)는 윗면의 폭이 아랫면의 폭보다 큰 테이퍼 형상인 것이 공정상 유리할 수 있다. 이 경우, 제2-2배선비아(213b)는 제2-3배선층(212c)의 패드 패턴과 일체화될 수 있다.When forming a hole for the 2-1 wiring via 213a, some pads of the 2-1
한편, 필요에 따라서는, 전자파 차폐의 목적이나 방열 목적으로, 제2프레임(210)의 제2관통부(210H)의 내측 벽면에 금속층이 배치될 수도 있으며, 금속층은 제2반도체칩(220)을 둘러쌀 수 있다.Meanwhile, if necessary, a metal layer may be disposed on the inner wall of the
제2봉합재(230)는 제2반도체칩(220)과 제2프레임(210)의 적어도 일부를 덮으며, 제2관통부(210H)의 적어도 일부를 채운다. 제2봉합재(230)는 절연물질을 포함하며, 절연물질로는 비감광성 절연재료, 보다 구체적으로는 무기필러 및 절연수지를 포함하는 비감광성 절연재료, 예컨대 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 무기필러와 같은 보강재가 포함된 수지, 구체적으로 ABF나, EMC와 같은 비감광성 절연물질을 사용할 수 있다. 필요에 따라 열경화성 수지나 열가소성 수지와 같은 절연수지가 무기필러 및/또는 유리섬유 등의 심재에 함침된 재료를 사용할 수도 있다. 이를 통하여, 보이드와 언듈레이션 문제를 개선할 수 있고, 워피지 제어도 보다 용이할 수 있다. 필요에 따라서는, PIE를 사용할 수도 있다.The
도 14는 반도체 패키지의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 단면도다.Figure 14 is a cross-sectional view schematically showing another example of a semiconductor package.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 반도체 패키지(500F)는 제1반도체칩(120)이 페이스-업 형태로 배치되도록 제1패키지 구조체(100F)가 전술한 제1패키지 구조체(100A) 대비 상하 반전된 형태를 가진다. 예를 들면, 제2반도체칩(220)은 접속범프(220B) 등을 이용하여 제1패키지 구조체(100F)의 제1연결부재(140) 상에 표면 실장 될 수 있다. 제2반도체칩(220)은 언더필 수지(225)를 통하여 제1패키지 구조체(100F) 상에 고정될 수 있다. 또한, 제1 및 제3패키지 구조체(100F, 300F) 사이에 제2패키지 구조체(200F)가 배치된다. 제1 및 제2패키지 구조체(100F, 200F)는 제2전기연결금속(270)을 통하여 POP 형태로 연결된다. 제2 및 제3패키지 구조체(200F, 300F)는 제3전기연결금속(340)을 통하여 POP 형태로 연결된다. 파워 및 신호의 전기적 연결 경로는, 예컨대, 도면에서와 같다.Referring to the drawing, in a
제2패키지 구조체(200F)는 제2관통부(210H)를 가지며 한층 이상의 제2배선층(212a, 212b, 212c)을 포함하는 제2프레임(210), 제2관통부(210H)에 배치되며 복수의 제2접속패드(220P)를 갖는 제2반도체칩(220), 제2프레임(210) 및 제2반도체칩(220) 각각의 적어도 일부를 덮으며 제2관통부(210H)의 적어도 일부를 채우는 제2봉합재(230), 및 제2프레임(210) 및 제2반도체칩(220) 각각의 하측에 배치되며 한층 이상의 제2재배선층(242)을 포함하는 제2연결부재(240)를 포함한다. 필요에 따라서, 제2연결부재(240)의 하측에는 제2패시베이션층(260) 및 제2전기연결금속(270)이 더 배치될 수 있다. The
그 외에 다른 내용은 상술한 일례에 따른 반도체 패키지(500A) 및 상술한 다른 일례에 따른 반도체 패키지(500B, 500C)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.Other contents are substantially the same as those described in the
본 개시에서 하측, 하부, 하면 등은 편의상 도면의 단면을 기준으로 아래쪽 방향을 의미하는 것으로 사용하였고, 상측, 상부, 상면 등은 그 반대 방향을 의미하는 것으로 사용하였다. 다만, 이는 설명의 편의상 방향을 정의한 것으로, 특허청구범위의 권리범위가 이러한 방향에 대한 기재에 의하여 특별히 한정되는 것이 아님은 물론이며, 상/하의 개념은 언제든지 바뀔 수 있다.In the present disclosure, lower, lower, bottom, etc. are used for convenience to mean a downward direction based on the cross section of the drawing, and upper, upper, upper, etc. are used to mean the opposite direction. However, this direction is defined for convenience of explanation, and the scope of the patent claims is not particularly limited by the description of this direction, and the concept of top/bottom can change at any time.
본 개시에서 연결된다는 의미는 직접 연결된 것뿐만 아니라, 접착제 층 등을 통하여 간접적으로 연결된 것을 포함하는 개념이다. 또한, 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 제1, 제2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.In the present disclosure, the meaning of connected is a concept that includes not only directly connected, but also indirectly connected through an adhesive layer or the like. In addition, the meaning of being electrically connected is a concept that includes both cases where it is physically connected and cases where it is not connected. Additionally, expressions such as first, second, etc. are used to distinguish one component from another component and do not limit the order and/or importance of the components. In some cases, the first component may be named the second component, and similarly, the second component may be named the first component without departing from the scope of rights.
본 개시에서 사용된 일례 라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. The expression 'example' used in the present disclosure does not mean identical embodiments, but is provided to emphasize and explain different unique features. However, the examples presented above do not exclude being implemented in combination with features of other examples. For example, even if a matter explained in a specific example is not explained in another example, it can be understood as an explanation related to the other example, as long as there is no explanation contrary to or contradictory to the matter in the other example.
본 개시에서 사용된 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this disclosure is used to describe examples only and is not intended to limit the disclosure. At this time, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise.
500A, 500B, 500C, 500D: 반도체 패키지
100A, 100B, 100C, 100D: 제1패키지 구조체
110: 상호 연결 부재, 프레임 110H: 제1관통부
112a, 112b, 112c: 제1배선층 120: 제1반도체칩
120V: 관통비아 120P: 제1접속패드
130: 제1봉합재 140: 제1연결부재
142: 제1재배선층 150: 백사이드 연결부재
152: 백사이드 배선층
200C, 200D: 제2패키지 구조체
210: 제2프레임 210H: 제2관통부
212a, 212b, 212c: 제2배선층 220: 제2반도체칩
230: 제2봉합재 240: 제2연결부재
300A, 300B, 300C, 300D: 제3패키지 구조체
310: 인쇄회로기판 320: 제3반도체칩
320W: 와이어 본딩 330: 몰딩재
340: 제3전기연결금속500A, 500B, 500C, 500D: Semiconductor package
100A, 100B, 100C, 100D: first package structure
110: Interconnection member,
112a, 112b, 112c: first wiring layer 120: first semiconductor chip
120V: Through via 120P: 1st connection pad
130: first suture material 140: first connecting member
142: First redistribution layer 150: Backside connection member
152: backside wiring layer
200C, 200D: 2nd package structure
210:
212a, 212b, 212c: second wiring layer 220: second semiconductor chip
230: second suture material 240: second connecting member
300A, 300B, 300C, 300D: Third package structure
310: printed circuit board 320: third semiconductor chip
320W: Wire bonding 330: Molding material
340: Third electrical connection metal
Claims (20)
상기 베이스 연결부재 또는 상기 백사이드 연결부재 상에 배치되며, 상기 재배선층 또는 상기 백사이드 배선층에 연결되는 복수의 제2접속패드를 갖는 제2반도체칩을 포함하며,
상기 제2반도체칩은 로직 유닛을 포함하고, 상기 제1반도체칩은 상기 로직 유닛을 위한 로직 입출력 유닛을 포함하며, 상기 로직 입출력 유닛은 상기 재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 로직 유닛에 연결되는 반도체 패키지.
A base connection member having a redistribution layer, a first semiconductor chip having a plurality of first connection pads connected to the redistribution layer, an encapsulant disposed on the base connection member and covering the first semiconductor chip, and the encapsulant. a package structure including a backside connection member disposed on the backside wiring layer and having a backside wiring layer electrically connected to the redistribution layer; and
A second semiconductor chip disposed on the base connection member or the backside connection member and having a plurality of second connection pads connected to the redistribution layer or the backside wiring layer,
The second semiconductor chip includes a logic unit, the first semiconductor chip includes a logic input/output unit for the logic unit, and the logic input/output unit is connected to the logic unit through at least one of the redistribution layer and the backside wiring layer. A semiconductor package connected to.
상기 패키지 구조체는 상기 베이스 연결부재와 상기 백사이드 연결부재 사이에 배치되며, 상기 재배선층과 상기 백사이드 배선층을 전기적으로 연결하는 상호 연결 부재를 더 포함하는 반도체 패키지.
According to paragraph 1,
The package structure is disposed between the base connection member and the backside connection member, and further includes an interconnection member electrically connecting the redistribution layer and the backside wiring layer.
상기 복수의 제2접속패드는 적어도 제1 및 제2 그룹의 제2접속패드로 구분되며, 상기 제1 그룹의 제2접속패드는 상기 로직 유닛과 연결되고,
상기 복수의 제1접속패드는 상기 로직 입출력 유닛에 연결된 입출력 패드를 포함하는 반도체 패키지.
According to paragraph 1,
The plurality of second connection pads are divided into at least first and second groups of second connection pads, and the second connection pads of the first group are connected to the logic unit,
A semiconductor package wherein the plurality of first connection pads include input/output pads connected to the logic input/output unit.
상기 로직 유닛은 센트럴 프로세싱 유닛(CPU), 그래픽 프로세싱 유닛(GPU), 뉴럴 프로세싱 유닛(NPU), 디지털 신호 프로세서 유닛(DSPU), 및 이미지 신호 프로세싱 유닛(ISPU)을 포함하는 반도체 패키지.
According to paragraph 1,
The logic unit is a semiconductor package including a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a neural processing unit (NPU), a digital signal processor unit (DSPU), and an image signal processing unit (ISPU).
상기 제1반도체칩은 내부를 관통하는 관통비아를 더 포함하고,
상기 관통비아는 상기 재배선층 및 상기 백사이드 배선층을 연결하는 반도체 패키지.
According to paragraph 1,
The first semiconductor chip further includes a through via penetrating the interior,
The through via connects the redistribution layer and the backside wiring layer.
상기 제2반도체칩은 수직적으로 상기 제1반도체칩과 중첩되도록 배치되고,
상기 복수의 제2접속패드 중 적어도 일부는 상기 관통비아를 통해서 상기 백사이드 배선층 및 상기 재배선층 중 하나와 전기적으로 연결되는 반도체 패키지.
According to clause 5,
The second semiconductor chip is arranged to vertically overlap the first semiconductor chip,
A semiconductor package wherein at least some of the plurality of second connection pads are electrically connected to one of the backside wiring layer and the redistribution layer through the through via.
상기 제1반도체칩의 내부에 배치되며, 상기 관통비아와 전기적으로 연결된 전자부품을 더 포함하는 반도체 패키지.
According to clause 5,
A semiconductor package disposed inside the first semiconductor chip and further comprising an electronic component electrically connected to the through via.
상기 제2반도체칩의 상측에 배치되는 제3연결부재, 상기 제3연결부재 상에 배치되는 제3반도체칩, 상기 제3연결부재 상에 배치되며 상기 제3반도체칩을 덮는 몰딩재, 및 상기 제3연결부재와 상기 베이스 연결부재 및 상기 백사이드 연결부재 중 하나를 연결하는 제3전기연결금속을 포함하는 제3패키지 구조체를 더 포함하는 반도체 패키지.
According to paragraph 1,
A third connecting member disposed on the upper side of the second semiconductor chip, a third semiconductor chip disposed on the third connecting member, a molding material disposed on the third connecting member and covering the third semiconductor chip, and A semiconductor package further comprising a third package structure including a third electrical connection metal connecting a third connection member and one of the base connection member and the backside connection member.
상기 제3반도체칩은 메모리 유닛을 포함하고,
상기 제2반도체칩은 상기 메모리 유닛을 위한 메모리 입출력 유닛을 더 포함하고,
상기 복수의 제2접속패드는 적어도 제1 및 제2 그룹의 제2접속패드로 구분되며, 상기 제1 그룹의 제2접속패드는 상기 로직 유닛과 연결되고, 상기 제2 그룹의 제2접속패드는 상기 메모리 입출력 유닛에 연결되고,
상기 복수의 제1접속패드는 상기 로직 입출력 유닛에 연결된 입출력 패드를 포함하는 반도체 패키지.
According to clause 8,
The third semiconductor chip includes a memory unit,
The second semiconductor chip further includes a memory input/output unit for the memory unit,
The plurality of second connection pads are divided into at least first and second groups of second connection pads, the second connection pad of the first group is connected to the logic unit, and the second connection pad of the second group is connected to the logic unit. is connected to the memory input/output unit,
A semiconductor package wherein the plurality of first connection pads include input/output pads connected to the logic input/output unit.
상기 패키지 구조체와 상기 제2반도체칩 사이에 배치되며, 상기 복수의 제2접속패드를 상기 재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 하나에 연결하는 복수의 접속범프를 더 포함하는 반도체 패키지.
According to paragraph 1,
A semiconductor package disposed between the package structure and the second semiconductor chip, further comprising a plurality of connection bumps connecting the plurality of second connection pads to one of the redistribution layer and the backside wiring layer.
상기 제1연결부재 또는 상기 백사이드 연결부재 상에 배치되며 상기 제1재배선층 또는 상기 백사이드 배선층에 연결되는 제2재배선층을 갖는 제2연결부재와, 상기 제2재배선층에 연결된 복수의 제2접속패드를 갖는 제2반도체칩과, 상기 제2연결부재 상에 배치되며 상기 제2반도체칩을 덮는 제2봉합재를 포함한 제2패키지 구조체를 포함하며,
상기 제2반도체칩은 로직 유닛을 포함하고, 상기 제1반도체칩은 상기 로직 유닛을 위한 로직 입출력 유닛을 포함하며, 상기 로직 입출력 유닛은 상기 제1재배선층, 상기 백사이드 배선층 및 상기 제2재배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 로직 유닛에 연결되는 반도체 패키지.
a first connection member having a first rewiring layer, a first semiconductor chip having a plurality of first connection pads connected to the first rewiring layer, and a first semiconductor chip disposed on the first connection member and covering the first semiconductor chip. A first package structure including a first encapsulant and a backside connection member disposed on the first encapsulant and having a backside wiring layer electrically connected to the first redistribution layer; and
A second connecting member disposed on the first connecting member or the backside connecting member and having a second rewiring layer connected to the first rewiring layer or the backside wiring layer, and a plurality of second connections connected to the second rewiring layer. A second package structure comprising a second semiconductor chip having a pad and a second encapsulant disposed on the second connection member and covering the second semiconductor chip,
The second semiconductor chip includes a logic unit, the first semiconductor chip includes a logic input/output unit for the logic unit, and the logic input/output unit includes the first rewiring layer, the backside wiring layer, and the second redistribution layer. A semiconductor package connected to the logic unit through at least one of.
상기 제1패키지 구조체는 상기 제1연결부재와 상기 백사이드 연결부재 사이에 배치되며, 상기 제1재배선층과 상기 백사이드 배선층을 전기적으로 연결하는 제1상호 연결 부재를 포함하고,
상기 제2패키지 구조체는 상기 제2연결부재 상에 배치되며, 상기 제2재배선층에 전기적으로 연결되는 제2상호 연결 부재를 포함하는 반도체 패키지.
According to clause 11,
The first package structure is disposed between the first connection member and the backside connection member and includes a first interconnection member electrically connecting the first redistribution layer and the backside wiring layer,
The second package structure is disposed on the second connection member and includes a second interconnection member electrically connected to the second redistribution layer.
상기 제1반도체칩은 내부에 관통비아를 더 포함하고,
상기 관통비아는 상기 제1재배선층 및 상기 백사이드 배선층을 연결하는 반도체 패키지.
According to clause 11,
The first semiconductor chip further includes a through via therein,
The through via connects the first redistribution layer and the backside wiring layer.
상기 제2반도체칩은 수직적으로 상기 제1반도체칩과 중첩되도록 배치되고,
상기 복수의 제2접속패드 중 적어도 일부는 상기 관통비아를 통해서 상기 백사이드 배선층 및 상기 제1재배선층 중 하나와 전기적으로 연결되는 반도체 패키지.
According to clause 13,
The second semiconductor chip is arranged to vertically overlap the first semiconductor chip,
A semiconductor package wherein at least some of the plurality of second connection pads are electrically connected to one of the backside wiring layer and the first redistribution layer through the through via.
상기 제1반도체칩의 내부에 배치되며, 상기 관통비아와 전기적으로 연결된 전자부품을 더 포함하는 반도체 패키지.
According to clause 13,
A semiconductor package disposed inside the first semiconductor chip and further comprising an electronic component electrically connected to the through via.
상기 제1패키지 구조체와 상기 제2패키지 구조체 사이에 배치되며, 상기 제2재배선층을 상기 제1재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 하나에 연결하는 제2전기연결금속을 더 포함하는 반도체 패키지.
According to clause 11,
A semiconductor package further comprising a second electrical connection metal disposed between the first package structure and the second package structure and connecting the second redistribution layer to one of the first redistribution layer and the backside wiring layer.
상기 제2패키지 구조체의 상측에 배치되는 제3연결부재, 상기 제3연결부재 상에 배치되는 제3반도체칩, 상기 제3연결부재 상에 배치되며 상기 제3반도체칩을 덮는 몰딩재, 및 상기 제3연결부재와 상기 제2재배선층을 전기적으로 연결하는 제3전기연결금속을 포함하는 제3패키지 구조체를 더 포함하는 반도체 패키지.
According to clause 11,
A third connection member disposed on the upper side of the second package structure, a third semiconductor chip disposed on the third connection member, a molding material disposed on the third connection member and covering the third semiconductor chip, and A semiconductor package further comprising a third package structure including a third electrical connection metal that electrically connects the third connection member and the second redistribution layer.
상기 제1패키지 구조체는 상기 백사이드 연결부재 상에 배치되는 커버층을 더 포함하는 반도체 패키지.
According to clause 11,
The first package structure further includes a cover layer disposed on the backside connection member.
상기 제1패키지 구조체는 상기 제1연결부재 상에 배치되는 패시베이션층 및 상기 패시베이션층을 관통하며 상기 제1재배선층에 연결되는 제1전기연결금속을 더 포함하는 반도체 패키지.
According to clause 11,
The first package structure is a semiconductor package further comprising a passivation layer disposed on the first connection member and a first electrical connection metal penetrating the passivation layer and connected to the first redistribution layer.
상기 제1연결부재 또는 상기 백사이드 연결부재 상에 배치되며, 상기 제1재배선층 또는 상기 백사이드 배선층에 연결되는 복수의 제2접속패드를 갖는 제2반도체칩; 및
상기 제1패키지 구조체 및 상기 제2반도체칩 상에 배치되는 제3연결부재, 상기 제3연결부재 상에 배치되는 제3반도체칩, 및 상기 제3연결부재 상에 배치되며 상기 제3반도체칩을 덮는 몰딩재를 포함하는 제3패키지 구조체를 포함하며,
상기 제3반도체칩은 메모리 유닛을 포함하고,
상기 제2반도체칩은 로직 유닛 및 상기 메모리 유닛을 위한 메모리 입출력 유닛을 포함하고,
상기 제1반도체칩은 상기 로직 유닛을 위한 로직 입출력 유닛을 포함하고,
상기 로직 입출력 유닛은 상기 제1재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 로직 유닛에 연결되고,
상기 메모리 입출력 유닛은 상기 제1재배선층 및 상기 백사이드 배선층 중 적어도 하나를 통해서 상기 메모리 유닛에 연결되는 반도체 패키지.
a first connection member having a first rewiring layer, a first semiconductor chip having a plurality of first connection pads connected to the first rewiring layer, and a first semiconductor chip disposed on the first connection member and covering the first semiconductor chip. A backside connecting member having a first encapsulating material and a backside wiring layer disposed on the first encapsulating material and electrically connected to the first redistribution layer, and disposed between the first connecting member and the backside connecting member and the first material a first package structure including an interconnection member electrically connecting a wiring layer and the backside wiring layer;
a second semiconductor chip disposed on the first connection member or the backside connection member and having a plurality of second connection pads connected to the first redistribution layer or the backside wiring layer; and
A third connection member disposed on the first package structure and the second semiconductor chip, a third semiconductor chip disposed on the third connection member, and a third semiconductor chip disposed on the third connection member. A third package structure including a covering molding material,
The third semiconductor chip includes a memory unit,
The second semiconductor chip includes a logic unit and a memory input/output unit for the memory unit,
The first semiconductor chip includes a logic input/output unit for the logic unit,
The logic input/output unit is connected to the logic unit through at least one of the first redistribution layer and the backside wiring layer,
The semiconductor package wherein the memory input/output unit is connected to the memory unit through at least one of the first redistribution layer and the backside wiring layer.
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A201 | Request for examination | ||
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E701 | Decision to grant or registration of patent right |