KR20060072985A - Stacked package and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스택 패키지에 관해 개시한 것으로서, 제 1본딩패드에 제 1솔더범프가 형성된 제 1반도체 칩과, 제 1솔더범프에 형성되어 외부로 연장된 형태로 패터닝된 메탈플레이트와, 제 2본딩패드에 제 2솔더범프가 형성되고 메탈플레이트가 형성된 제 1반도체 칩 상면에 제 2솔더범프가 외부방향으로 향하도록 스택된 제 2반도체 칩과, 상부에는 상기 스택된 제 2반도체 칩의 제 2솔더범프 면이 본딩되는 공간이 마련되고 그 가장자리 상단에는 상기 메탈프레이트와 연결된 제 3솔더범프가 형성되며 하부에는 솔더 볼이 부착된 기판과, 기판 상부의 상기 제 1및 제 2반도체 칩 결과물을 덮는 몰딩체를 포함하고, 제 1반도체 칩과 상기 제 2반도체 칩 사이 및 상기 기판의 상부와 상기 스택된 제 1반도체 칩 사이에 각각 접착테이프가 개재된다.The present invention relates to a stack package, comprising: a first semiconductor chip having a first solder bump formed on a first bonding pad, a metal plate formed on the first solder bump and patterned to extend outward, and a second bonding A second semiconductor chip having a second solder bump formed on a pad and having a metal plate formed thereon, the second semiconductor chip being stacked so that the second solder bump faces outward, and a second solder of the stacked second semiconductor chip formed thereon; A space is formed where a bump surface is bonded, and a third solder bump connected to the metal plate is formed at an upper end of the bump surface, and a molding is formed on the bottom of the substrate to which the solder balls are attached, and the first and second semiconductor chip products on the substrate. And an adhesive tape interposed between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip and between the upper portion of the substrate and the stacked first semiconductor chip.
Description
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스택 패키지의 단면도.1 is a cross-sectional view of a stack package according to a first embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1실시예에 따른 스택 패키지의 공정별 단면도.2A through 2E are cross-sectional views of processes of a stack package according to a first embodiment of the present invention.
도 3는 본 발명의 제 2실시예로 도시한 스택 패키지 단면도.3 is a cross-sectional view of a stack package according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 3실시예로 도시한 스택 패키지 단면도4 is a cross-sectional view of a stack package according to a third embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 4실시예로 도시한 스택 패키지 단면도.5 is a cross-sectional view of a stack package according to a fourth embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 5실시예로 도시한 스택 패키지 단면도..6 is a cross-sectional view of a stack package according to the fifth embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플립칩을 이용한 스택 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a stack package using a flip chip and a method for manufacturing the same.
최근 반도체 산업의 발전과 사용자의 요구에 따라 전자기기는 더욱 더 소형 화 및 경량화 되고 있으며 전자기기의 핵심 부품인 패키지 또한 소형화 및 경량화되고 있다. 이와 같은 추세에 따라 개발된 형태의 패키지 형태로서 복수의 반도체 칩을 수직으로 적층한 것을 포함하여 하나의 단위 반도체 칩 패키지로 구현된 적층 칩 패키지가 알려져 있다. 이와 같은 적층 칩 패키지는 하나의 반도체 칩을 내재하는 단위 반도체 칩 패키지 복수 개를 이용하는 것보다 크기나 무게 및 실장면적에서 소형화와 경량화에 유리하다. Recently, according to the development of the semiconductor industry and the needs of users, electronic devices are becoming smaller and lighter, and packages, which are core components of electronic devices, are also becoming smaller and lighter. As a package type developed according to such a trend, a multilayer chip package implemented as one unit semiconductor chip package including a plurality of semiconductor chips stacked vertically is known. Such a laminated chip package is advantageous in size and weight in terms of size, weight, and mounting area, rather than using a plurality of unit semiconductor chip packages containing one semiconductor chip.
그러나, 종래의 기술에서는, 패키지를 스택하는 경우, 적어도 하나 이상의 반도체칩을 와이어본딩을 이용하여 부착시키는 방식을 이용하여 왔다. 그러나, 와이어의 길이가 길어짐에 따라, 몰드 플로우 공정에서 와이어의 쓰러짐(sweep)현상, 및 와이어로 인한 패키지의 높이 증가 등의 문제가 있다. 또한, 와이어의 긴 전기적 경로로 인해 고속 동작하는 소자의 특성이 저하되는 문제점도 있다.However, in the prior art, when stacking packages, at least one semiconductor chip is attached using wire bonding. However, as the length of the wire becomes longer, there are problems such as the wires falling in the mold flow process, and the height of the package due to the wire. In addition, due to the long electrical path of the wire there is a problem that the characteristics of the device operating at high speed is degraded.
따라서, 상기 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 플립칩 기술을 적용하여 본딩와이어 공정을 배재시켜 몰드 플로우 공정에서 와이어의 쓰러짐현상 및 와이어로 인한 패키지의 높이 증가를 해결할 수 있는 스택 패키지 및 그 제조방법을 제공하려는 것이다.Accordingly, in order to solve the above problems, an object of the present invention is to apply a flip chip technology to exclude the bonding wire process to solve the stack collapse and the height increase of the package due to the wire in the mold flow process and its manufacture To provide a way.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명에 따른 스택 패키지는 제 1본딩패드에 제 1솔더범프가 형성된 제 1반도체 칩과, 제 1솔더범프에 형성되어 외부로 연장된 형태로 패터닝된 메탈플레이트와, 제 2본딩패드에 제 2솔더범프가 형성되고 메탈플레이트가 형성된 제 1반도체 칩 상면에 제 2솔더범프가 외부방향으로 향하도록 스택된 제 2반도체 칩과, 상부에는 상기 스택된 제 2반도체 칩의 제 2솔더범프 면이 본 딩되는 공간이 마련되고 그 가장자리 상단에는 상기 메탈프레이트와 연결된 제 3솔더범프가 형성되며 하부에는 솔더 볼이 부착된 기판과, 기판 상부의 상기 제 1및 제 2반도체 칩 결과물을 덮는 몰딩체를 포함하고,In order to achieve the above object, the stack package according to the present invention comprises a first semiconductor chip having a first solder bump formed on the first bonding pad, a metal plate formed on the first solder bump and patterned to extend outward, A second semiconductor chip having a second solder bump formed on a second bonding pad and having a metal plate formed thereon, the second semiconductor chip stacked so that a second solder bump faces outwardly; 2 A solder bump surface is provided, and a third solder bump connected to the metal plate is formed at an upper edge thereof, and a lower solder substrate is attached to a lower portion thereof, and the first and second semiconductor chip products are formed on the upper portion of the substrate. Including a molding covering the,
제 1반도체 칩과 상기 제 2반도체 칩 사이 및 상기 기판의 상부와 상기 스택된 제 1반도체 칩 사이에 각각 접착테이프가 개재된 것을 특징으로 한다.Adhesive tapes are interposed between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip, and between the upper portion of the substrate and the stacked first semiconductor chip.
상기 메탈플레이트는 유동적인 폴리머 재질의 필름에 Cu도금처리된다.The metal plate is plated with Cu on a flexible polymer film.
상기 기판의 상부 공간에는 홈이 형성되며, 상기 접착테이프는 상기 기판의 홈과 동일 두께를 가지도록 형성된다.A groove is formed in the upper space of the substrate, and the adhesive tape is formed to have the same thickness as the groove of the substrate.
본 발명에 따른 스택 패키지는 제 1본딩패드에 제 1솔더범프가 형성된 제 1반도체 칩 및 제 2본딩패드에 제 2솔더범프가 형성된 제 2반도체 칩을 각각 제공하는 단계와, 제 1솔더범프에 외부로 연장된 형태로 메탈플레이트를 형성하는 단계와, 제 1반도체 칩의 제 1솔더범프가 형성된 면 위에 상기 제 2반도체 칩을 스택하되 제 2반도체 칩의 제 2솔더범프가 외부 방향으로 향하도록 하는 단계와, 상부에는 상기 스택된 제 2반도체 칩의 제 2솔더범프가 형성된 면이 부착될 공간이 마련되고, 그 가장자리 상단에는 제 3솔더범프가 형성되며, 하부에는 솔더 볼이 부착된 기판을 제공하는 단계와, 기판의 상부 공간에 상기 상기 스택된 제 2반도체 칩의 제 2솔더범프가 형성된 면을 본딩하는 단계와, 메탈플레이트와 상기 제 2솔더범프를 연결하는 단계와, 기판 상부의 상기 제 1및 제 2반도체 칩 결과물을 덮는 몰딩체를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.The stack package according to the present invention comprises providing a first semiconductor chip having a first solder bump formed on a first bonding pad and a second semiconductor chip having a second solder bump formed on a second bonding pad, respectively; Forming a metal plate in an outwardly extending shape, stacking the second semiconductor chip on a surface on which the first solder bump of the first semiconductor chip is formed, and the second solder bump of the second semiconductor chip facing outward; And a space to which a surface on which the second solder bumps of the stacked second semiconductor chips are formed is attached, a third solder bump is formed on an upper edge of the stacked second semiconductor chip, and a substrate on which a solder ball is attached Providing a surface, bonding a surface on which the second solder bump of the stacked second semiconductor chip is formed in the upper space of the substrate, connecting the metal plate and the second solder bump, And forming moldings covering the first and second semiconductor chip products.
제 1반도체 칩과 상기 제 2반도체 칩의 스택 공정은 상기 제 1반도체 칩과 상기 제 2반도체 칩 사이에 접착테이프를 개재시킨다.In the stacking process of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip, an adhesive tape is interposed between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip.
기판의 상부 공간과 상기 스택된 제 1및 제 2반도체 칩들 사이에 접착테이프를 개재시킨다. An adhesive tape is interposed between the upper space of the substrate and the stacked first and second semiconductor chips.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스택 패키지의 단면도로서, 이하 도 1를 참고로 하여 본 발명의 제 1실시예에 따른 스택 패키지에 대해 설명하기로 한다.1 is a cross-sectional view of a stack package according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the stack package according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1본딩패드(11)에 제 1솔더범프(solder bump)(13)가 형성된 제 1반도체 칩(10)과, 제 2본딩패드(21)에 제 2솔더범프(23)가 형성되고 제 1반도체 칩(10)의 제 1솔더범프(13) 면 위에 상기 제 2솔더범프(23)가 외부방향으로 향하도록 스택된 제 2반도체 칩(20)이 마련되어 있다. 여기서, 제 1솔더범프(13)에는 외부로 연장된 형태로 패터닝된 메탈플레이트(metal plate)(51)가 연결되어 있다. 여기서, 메탈플레이트(51)는 유동적인 폴리머 재질의 필름에 Cu도금처리된 것이 이용된다.As shown in FIG. 1, a
또한, 제 1본딩패드(11) 및 제 2본딩패드(21)는 제 1및 제 2반도체 칩(10)(20)의 가장자리 부위에 다수개 형성되어 있다.In addition, a plurality of
기판(30)은 상부에는 스택된 제 2반도체 칩(20)의 제 2솔더범프(23) 면이 본딩되는 공간이 마련되고, 그 가장자리 상단에는 메탈플레이트(51)와 연결된 제 3솔 더범프(33)가 형성되며, 하부에는 솔더 볼(35이 부착되어 있다. 여기서, 기판(30)의 상부 공간에는 제 1솔더범프(13)의 두께만큼 홈(C)이 형성되어 있다.The
기판(30) 상부에는 제 1및 제 2반도체 칩 결과물을 덮는 몰딩체(61)가 형성되어 있다.A
한편, 스택되는 제 1반도체 칩(10)과 제 2반도체 칩(20) 사이에는 제 1접착테이프(41)이 개재되고, 기판(30)의 상부 공간과 스택된 제 1반도체 칩(10) 사이에 는 제 2접착테이프(43)가 개재된다. 여기서, 제 1및 제 2접착 테이프(41)(43)으로는 에폭시를 스텐실 프린트한 후에 B-스테이지(stage) 상태로 만들어 사용할 수도 있다. Meanwhile, a first
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1실시예에 따른 스택 패키지의 공정별 단면도이다.2A through 2E are cross-sectional views of processes of a stack package according to a first embodiment of the present invention.
상술한 본 발명의 제 1실시예에 따른 스택 패키지를 제조하는 방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제 1본딩패드(11)가 구비된 제 1반도체 칩(10) 및 제 2본딩패드(21)가 구비된 제 2반도체 칩(20)을 각각 제공한다. 이어, 제 1본딩패드(11) 및 제 2본딩패드(21)에 각각 제 1솔더범프(13) 및 제 2솔더범프(23)를 솔더링한다.The method of manufacturing the stack package according to the first embodiment of the present invention described above, as shown in Figure 2a, the
그런다음, 제 1솔더범프(13)가 구비된 제 1반도체 칩(10) 위에 메탈 플레이트막(미도시)을 형성하고 나서, 메탈 플레이트막을 패터닝하여 제 1솔더범프(13)를 덮고 일부위가 외부로 연장된 형태인 메탈플레이트(51)를 형성한다. 여기서, 메탈플레이트막으로는 유동적인 폴리머 재질의 필름에 Cu도금처리된 것을 이용한다. 이후, 메탈플레이트(51)가 구비된 제 1반도체 칩(10) 위에 제 2반도체 칩(20)을 스택 한다. 이때, 제 1반도체 칩(10)과 제 2반도체 칩(20) 사이에는 제 1 접착테이프(41)를 재개시켜 이들 간의 접착력을 증가시킨다. 한편, 스택공정에서, 제 2반도체 칩(20)의 제 2솔더범프(23) 면은 제 1반도체 칩과의 접촉면이 아닌 외부방향으로 향하도록 한다. Then, a metal plate film (not shown) is formed on the
도 2b에 도시된 바와 같이, 상부에는 스택된 제 1및 제 2반도체 칩이 부착될 공간(C)이 마련되고, 그 가장자리 상단에는 제 3솔더범프(33)가 형성되며, 하부에는 솔더 볼(35)이 부착된 기판(30)을 제공한다. As shown in FIG. 2B, a space C to which the stacked first and second semiconductor chips are attached is provided at an upper portion thereof, a
도 2c에 도시된 바와 같이, 기판(30)의 상부 공간(C)에 제 2접착테이프(43)를 부착한다. 이때, 제 2접착테이프(43)는 기판의 상부 공간(C)에 부착될 제 2반도체 칩(20)의 제 2솔더범프(23)에 해당되는 부위를 노출시킨 상태이다. As shown in FIG. 2C, the second
도 2d에 도시된 바와 같이, 제 2접착테이프(43) 위에 스택된 제 2반도체 칩(20)의 제 2솔더범프(23)가 형성된 면을 본딩한다. 이때, 상기 본딩 시, 기판(20)에 형성된 제 3솔더범프(33)가 제 1및 제 2솔더범프(13)(23)보다 용융점이 높아야 제 1및 제 2반도체 칩 간에 솔더링된 제 1및 제 2솔더범프의 재용융으로 인한 손상을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 2D, the surface on which the
이어, 메탈플레이트(51)와 제 2솔더범프(33)를 본딩한다. Subsequently, the
도 2e에 도시된 바와 같이, 기판(20) 상부에 제 1및 제 2반도체 칩 결과물을 덮는 몰딩체(61)를 형성하여 패키지 제작을 완료한다.As shown in FIG. 2E, a
도 3는 본 발명의 제 2실시예로서, 기판의 상부 공간에 본딩되는 제 2반도체 칩은 가장자리 부위에 패드가 형성되고 제 1반도체 칩은 센터부위에 패드가 형성된 경우, 제2반도체 칩의 이면(제 2솔더범프가 형성된 이면) 전체에 메탈플레이트(51a)를 형성하여 제 1솔더범프 및 제 3솔더범프와 연결시킨 구조이다.3 is a view illustrating a second semiconductor chip bonded to an upper space of a substrate when a pad is formed at an edge portion and a first semiconductor chip has a pad formed at a center portion thereof. (Backside on which the second solder bump is formed) The
도 4는 본 발명의 제 3실시예로서, 기판의 상부 공간에 본딩되는 제 2반도체 칩이 센터부위에 패드가 형성되고 제 1반도체 칩이 가장자리 부위에 패드가 형성된 경우, 기판에 제 1및 제 2반도체 칩이 스택된 구조를 보인 것이다. 여기서, 제 3솔더범프는 제 1솔더범프와 메탈플레이트(51b)에 의해 연결된다.4 is a third embodiment of the present invention, when the second semiconductor chip bonded to the upper space of the substrate, the pad is formed in the center portion, the first semiconductor chip is formed in the pad portion on the edge portion, the first and the first on the substrate It shows a structure in which two semiconductor chips are stacked. Here, the third solder bump is connected by the first solder bump and the
도 5는 본 발명의 제 4실시예로서, 기판의 상부 공간에 본딩되는 제 2반도체 칩이 가장자리 부위에 패드가 형성되고 제 1반도체 칩이 센터부위에 패드가 형성된 경우, 기판에 제 1및 제 2반도체 칩이 스택된 구조를 보인 것이다. 여기서, 제 2반도체 칩의 이면(제 2솔더범프가 형성된 이면) 전체에 메탈플레이트(51c)를 형성하여 제 1솔더범프 및 제 3솔더범프와 연결시킨 구조이다.FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention, in which a pad is formed at an edge portion of a second semiconductor chip bonded to an upper space of a substrate and a pad is formed at a center portion of the first semiconductor chip. It shows a structure in which two semiconductor chips are stacked. Here, the metal plate 51c is formed on the entire back surface of the second semiconductor chip (the back surface on which the second solder bump is formed) and connected to the first solder bump and the third solder bump.
도 6은 본 발명의 제 5실시예로서, 기판의 상부 공간에 본딩되는 제 2반도체 칩이 센터부위에 패드가 형성되고 제 1반도체 칩이 센터부위에 패드가 형성된 경우, 기판에 제 1및 제 2반도체 칩이 스택된 구조를 보인 것이다. 여기서, 제 2반도체 칩의 이면(제 2솔더범프가 형성된 이면) 전체에 메탈플레이트(51d)를 형성하여 제 1솔더범프 및 제 3솔더범프와 연결시킨다. FIG. 6 illustrates a fifth embodiment of the present invention, in which a pad is formed at a center of a second semiconductor chip bonded to an upper space of a substrate, and a pad is formed at a center of a first semiconductor chip. It shows a structure in which two semiconductor chips are stacked. Here, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 스택 패키지 형성 시, 플립칩 본딩을 이용함으로써, 본딩와이어가 불필요하여 전기적 경로가 짧게 되어 보다 높은 응답성을 가진다. 또한, 몰딩 시 와이어의 쓰러짐(sweep)현상 및 와이어로 인한 패키 지의 높이 증가 등의 문제가 해결된다. 한편, 와이어의 긴 전기적 경로로 인해 고속 동작하는 소자의 특성이 저하되는 문제도 해결된다. As described above, the present invention uses flip chip bonding to form a stack package, which eliminates the need for bonding wires, shortens the electrical path, and has higher responsiveness. In addition, problems such as the wire swept during molding and the height of the package due to the wire are solved. On the other hand, the problem that the characteristics of the device operating at high speed due to the long electrical path of the wire is also reduced.
게다가, 본 발명은 반도체 칩의 본딩패드 위치에 상관없이 기판 및 메탈플레이트의 패턴 구조에 따라 다양한 스택이 가능하다.In addition, the present invention enables various stacks according to the pattern structure of the substrate and the metal plate regardless of the bonding pad position of the semiconductor chip.
또한, 본 발명은 스택된 제 2반도체 칩의 제 2솔더범프 면이 본딩되는 기판의 상부 공간은 접착테이프가 부착됨으로써, 접착테이프의 높이만큼 높아서 열충격에 대한 손상을 최소화화고 메탈플레이트와의 전기적 경로를 짧게하여 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the upper space of the substrate on which the second solder bump surface of the stacked second semiconductor chip is bonded is adhered to the adhesive tape, so that the adhesive tape is attached to a height as high as the adhesive tape, thereby minimizing damage to thermal shock and providing an electrical path to the metal plate. By shortening the characteristic can be improved.
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