KR20080038719A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to a first embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2d는 도 1에 도시한 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor package shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시한 반도체 패키지가 적층된 상태를 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a state in which the semiconductor packages illustrated in FIG. 1 are stacked.
도 4는 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 패키지를 설명하기 위한 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package in accordance with a second embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시한 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.5A through 5C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor package shown in FIG. 3.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 반도체 기판 3 : 솔더 볼1: semiconductor substrate 3: solder ball
5 : 반도체 칩 11 : 제 1 면5: semiconductor chip 11: first surface
12 : 제 2 면 13 : 내부 배선12: second side 13: internal wiring
14 : 비아홀 15 : 캐비티14: via hole 15: cavity
15a : 바닥면 21 : 제 1 회로 패턴15a: Bottom surface 21: First circuit pattern
22 : 제 2 회로 패턴 31 : 제 1 절연막 패턴22: second circuit pattern 31: first insulating film pattern
31a : 제 1 개구부 32 : 제 2 절연막 패턴31a: first opening portion 32: second insulating film pattern
32a : 제 2 개구부 51 : 도전성 범프32a: second opening 51: conductive bump
52 : 절연부재52: insulation member
본 발명은 반도체 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 패키지의 크기를 줄일 수 있고, 다수의 반도체 패키지를 효과적으로 적층할 수 있는 반도체 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor package and a method for manufacturing the same that can reduce the size of the semiconductor package, and can effectively stack a plurality of semiconductor packages.
최근 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 반도체 공정 기술이 발전되고 있다.In recent years, with the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. In response to these demands, semiconductor processing technologies have been developed in the direction of improving integration, reliability, response speed, and the like of the semiconductor device.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 기판 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a Fab process for forming an electrical circuit including electrical elements on a silicon substrate used as a semiconductor substrate, and an EDS (electrical) for inspecting electrical characteristics of the semiconductor devices formed in the fab process. die sorting) and a package assembly process for encapsulating and individualizing the semiconductor devices with an epoxy resin.
최근에는 반도체 패키지에서 반도체 칩의 단위체적당 실장효율을 향상시켜 보다 고집적도의 반도체 장치를 생산하기 위해서, 칩 스케일 패키지(chip scale package, CSP), 적층 패키지(stacked pakage) 등이 개발된 바 있다.Recently, chip scale packages (CSPs), stacked packages, and the like have been developed in order to produce higher density semiconductor devices by improving the mounting efficiency per unit volume of semiconductor chips in semiconductor packages.
적층 패키지는 적어도 2개 이상의 반도체 패키지가 수직으로 적층된다. 각 반도체 패키지는 반도체 칩(semiconductor die)과, 반도체 칩이 실장되는 기판을 포함한다. 적층 패키지는 기판과 반도체 칩이 교대로 배치되고, 각 기판은 솔더 볼과 같은 도전성 연결부재에 의해 전기적으로 접속된다.In the stacked package, at least two or more semiconductor packages are stacked vertically. Each semiconductor package includes a semiconductor chip and a substrate on which the semiconductor chip is mounted. In the stacked package, substrates and semiconductor chips are alternately arranged, and each substrate is electrically connected by a conductive connection member such as solder balls.
특히, 다수의 반도체 패키지를 적층하기 위해서는 개별 반도체 패키지의 두께를 줄이는 것이 중요하므로 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나, 종래의 반도체 패키지는 반도체 칩을 실장하고, 반도체 칩 주위에 실링부재를 형성하므로, 반도체 패키지의 두께를 줄이는 데 실질적인 한계가 있다.In particular, in order to stack a plurality of semiconductor packages, it is important to reduce the thickness of individual semiconductor packages, and research on this is being actively conducted. However, in the conventional semiconductor package, since the semiconductor chip is mounted and the sealing member is formed around the semiconductor chip, there is a practical limit in reducing the thickness of the semiconductor package.
또한, 점차 기술이 발전함에 따라, 반도체 장치 및 상기 반도체 패키지가 빠른 응답속도를 가질 것을 요구하며, 높은 수준의 신호 무결성(signal integrity, SI)을 가질 것을 요구한다.In addition, as technology advances, it is required that the semiconductor device and the semiconductor package have a fast response speed, and have a high level of signal integrity (SI).
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 두께가 얇고, 다수의 반도체 패키지를 효과적으로 적층할 수 있으며, 전기적 성능이 우수한 반도체 패키지를 제공하는 것이다.One object of the present invention for solving the above problems is to provide a semiconductor package that is thin, can effectively stack a plurality of semiconductor packages, and excellent electrical performance.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 반도체 패키지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the semiconductor package.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 패키지는, 캐비티(cavity)가 형성된 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대되고 회로 패턴이 형성된 제 2 면을 갖는 기판 및 상기 회로 패턴과 전기적으로 접속되는 도전성 범프를 포함하고, 상기 캐비티 내부에 배치되는 반도체 칩을 포함한다.A semiconductor package according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention, a substrate having a first surface with a cavity (cavity), and a second surface opposite to the first surface and the circuit pattern is formed And a semiconductor chip electrically connected to the circuit pattern and disposed inside the cavity.
상기 기판에 상기 회로 패턴의 일부를 개구시키는 비아홀(via hole)이 형성되고, 상기 도전성 범프는 상기 비아홀에 수용되는 것이 바람직하다.Via holes may be formed in the substrate to open a portion of the circuit pattern, and the conductive bumps may be accommodated in the via holes.
실시예에 의하면, 상기 캐비티는 상기 회로 패턴이 노출되도록 형성되고, 상기 도전성 범프는 상기 회로 패턴 상에 배치될 수 있다.In example embodiments, the cavity may be formed to expose the circuit pattern, and the conductive bump may be disposed on the circuit pattern.
또한, 반도체 패키지는 상기 제 1 면과 반대되는 상기 반도체 칩 밑면에 형성되어 상기 도전성 범프 사이의 공간을 채우는 절연부재를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 기판의 제 2 면 상에는 상기 회로 패턴을 일부 노출시키는 개구부를 갖는 절연막 패턴이 형성되고, 상기 회로 패턴과 전기적으로 접속되도록 상기 개구부를 매립하는 도전성 연결부재를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 도전성 연결부재는 솔더볼(solder ball)인 것이 바람직하다.The semiconductor package may further include an insulating member formed on a bottom surface of the semiconductor chip opposite to the first surface to fill a space between the conductive bumps. An insulating film pattern having an opening that partially exposes the circuit pattern may be formed on the second surface of the substrate, and a conductive connection member may be formed to fill the opening so as to be electrically connected to the circuit pattern. Here, the conductive connecting member is preferably a solder ball (solder ball).
한편, 상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 패키지 제조 방법은기판에 회로 패턴을 형성하고, 상기 회로 패턴 상에 상기 회로 패턴을 일부 노출시키는 개구부를 갖는 절연막 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 회로 패턴이 형성된 면과 반대되는 제 1 면의 일부를 제거하여 캐비티를 형성하고, 상기 회로 패턴과 전기적으로 접속되도록 도전성 범프를 배치 하고, 반도체 칩을 배치한다. 이어서, 상기 회로 패턴과 전기적으로 접속되도록 상기 개구부를 매립하는 도전성 연결부재를 부착한다.On the other hand, in order to achieve the another object of the present invention, a semiconductor package manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention, forming a circuit pattern on the substrate, the insulating film pattern having an opening for partially exposing the circuit pattern on the circuit pattern To form. Subsequently, a portion of the first surface opposite to the surface on which the circuit pattern is formed is removed to form a cavity, the conductive bumps are disposed to be electrically connected to the circuit pattern, and the semiconductor chip is disposed. Subsequently, a conductive connection member for embedding the opening is attached to be electrically connected to the circuit pattern.
여기서, 반도체 패키지 제조 방법은, 상기 캐비티와 상기 회로 패턴을 연통시키는 비아홀을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor package may further include forming a via hole in communication with the cavity and the circuit pattern.
실시예에 의하면, 상기 도전성 범프는 상기 비아홀에 수용될 수 있다.In example embodiments, the conductive bumps may be accommodated in the via holes.
상기 캐비티는 상기 회로 패턴이 노출될 때까지 기판을 제거하여 형성한다.The cavity is formed by removing a substrate until the circuit pattern is exposed.
실시예에 의하면, 상기 도전성 범프는 상기 회로 패턴 상에 직접 전기적으로 접속될 수 있도록 배치될 수 있다.In some embodiments, the conductive bumps may be disposed to be directly and electrically connected to the circuit pattern.
상기 제 1 면과 반대되는 상기 반도체 칩 밑면에 상기 도전성 범프 사이의 공간을 채우는 절연부재를 형성할 수 있다.An insulating member may be formed on the bottom surface of the semiconductor chip opposite to the first surface to fill a space between the conductive bumps.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지 및 이의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a semiconductor package and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown in an enlarged scale than actual for clarity of the invention.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
실시예 1Example 1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 패키지의 단면도이고, 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor package according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor package of FIG. 1.
도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 패키지는, 반도체 칩(5)이 실장될 공간을 형성하는 캐비티(15)가 제 1 면(11)에 형성되고, 상기 제 1 면과 반대되는 면인 제 2 면(12) 상에 제 2 회로 패턴(22)이 형성된 기판(1)과, 상기 반도체 칩(5)과 상기 제 2 회로 패턴(22)을 전기적으로 접속시키는 도전성 범프(51)가 형성된 반도체 칩(5)을 포함한다.As shown in FIG. 1, in the semiconductor package, a
상기 기판(1)은 플레이트 형상을 가지며, 예를 들어, 얇은 두께를 갖는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)일 수 있다.The
상기 제 1 면(11)과 제 2 면(12) 상에는 각각 소정의 회로 패턴(21,22)이 형성되고, 상기 회로 패턴(21,22) 상에는 상기 회로 패턴(21,22)을 일부 노출시키는 개구부(31a,32a)를 갖는 절연막 패턴(31,32)이 형성된다.
상기 기판(1) 내부에는 상기 제 1 회로 패턴(21)과 상기 제 2 회로 패턴(22)을 전기적으로 접속시키는 내부 배선(13)이 형성된다.An
여기서, 상기 제 1 회로 패턴(21) 및 제 1 절연막 패턴(31)은, 반도체 패키지를 적층하였을 때, 서로 인접하는 반도체 패키지를 전기적으로 접속시키는 역할을 하는 부분이다.Here, the
상기 기판(1)은 제 1 면(11)의 일부를 제거하여 상기 반도체 칩(5)이 그 내부에 실장될 수 있도록 소정 체적을 갖는 캐비티(15)가 형성한다. 여기서, 상기 캐비티(15)는 상기 반도체 칩(5)이 그 내부에 수용되기에 충분한 크기의 체적과, 단면적을 가지도록 형성함이 바람직하며, 상기 반도체 칩(5)에 대응되는 단면 형상을 가지도록 형성함이 바람직하다.The
상기 도전성 범프(51)는 상기 제 1 면(11)과 반대되는 상기 반도체 칩(5)의 밑면에 형성된다. 특히, 상기 반도체 칩(5)의 밑면과 상기 제 2 회로 패턴(22) 사이의 기판(1)에 상기 제 2 회로 패턴(22)의 일부 노출시키는 비아홀(via hole)이 형성되고, 상기 도전성 범프(51)는 상기 비아홀(14)에 수용되어 상기 제 2 회로 패턴(22)에 전기적으로 접속된다.The
상기 비아홀(14)은 상기 제 2 회로 패턴(22)을 소정 부분 노출시키되, 상기 도전성 범프(51)의 단면 형상에 의해 그 크기 및 단면 형상이 결정되지만, 바람직하게는 원기둥 형상을 가진다.The via
한편, 기술이 발전함에 따라 상기 도전성 범프(51)는 점차 조밀하게 배치되며, 미세한 크기를 가지게 됨에 따라, 상기 비아홀(14)은 이러한 미세한 도전성 범프(51)에 대응할 수 있도록 미세한 홀이 조밀한 간격으로 형성되어야 하므로, 레이저를 사용하여 상기 비아홀(14)을 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, as the technology advances, the
상기 도전성 범프(51)는 모두 전기 전도도가 높은 금속으로 형성되며, 예를 들어, 상기 도전성 범프(51)는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 주석(Sn) 중 어느 한 금속을 사용할 수 있다.The
그리고, 상기 반도체 칩(5)의 밑면과 상기 바닥면(15a) 사이에는 상기 도전성 범프(51) 사이의 공간을 채우는 절연부재(52)가 형성됨이 바람직하다. 상기 절연부재(52)는 상기 도전성 범프(51)들이 서로 전기적으로 연결되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 상기 도전성 범프(51)에 걸리는 응력을 감소시키는 역할을 한다.In addition, an insulating
따라서, 본 발명에 의하면 반도체 칩(5)은 상기 도전성 범프(51)를 통해 회로 패턴(22)과 접속되므로, 전기적 성능이 안정적이고 높은 수준의 신호 무결성과 같은 특성을 가진다.Therefore, according to the present invention, since the
상기 제 2 절연막 패턴(32) 상에서 상기 제 2 회로 패턴(22)과 전기적으로 접속되는 도전성 연결부재가 상기 제 2 개구부(32a)를 매립하도록 형성된다.A conductive connection member electrically connected to the
상기 도전성 연결부재는, 반도체 패키지를 적층할 때 인접하는 반도체 패키지들에서 일 반도체 패키지의 제 1 회로 패턴과 다른 반도체 패키지의 제 2 회로 패턴을 서로 전기적으로 접속시키는 역할을 한다.The conductive connection member serves to electrically connect the first circuit pattern of one semiconductor package and the second circuit pattern of another semiconductor package in adjacent semiconductor packages when the semiconductor packages are stacked.
상기 도전성 연결부재는 솔더 볼(solder ball)(3)을 사용하는 것이 바람직하다.The conductive connecting member preferably uses
한편, 상기 제 2 절연막 패턴(32)은 상기 제 2 회로 패턴(22)에서 상기 솔더 볼(3)과 접촉되는 영역을 한정하고, 상기 솔더 볼(3)들이 상호간에 접속되지 않도록 전기적으로 절연시킨다.On the other hand, the second insulating
또한, 상기 제 2 절연막 패턴(32)은 상기 솔더 볼(3)을 형성하기 위한 솔더 마스크로서 작용한다. 즉, 상기 솔더 볼(3)이 원하지 않는 영역에 형성되는 것을 방지하며, 리플로우(reflow) 이후에 상기 솔더 볼(3)의 형태에 영향을 준다.In addition, the second insulating
이하, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 제 1 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor package according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.
먼저 제 1 면(11)과 제 2 면(12) 상에 각각 회로 패턴(21,22) 및 절연막 패턴(31,32)이 형성된 기판(1)을 마련한다.First, the
이어서, 상기 기판(1)의 제 1 면(11)의 일부를 제거하여 캐비티(15)를 형성한다. 여기서, 상기 캐비티(15)는 제 1 절연막 패턴(31) 및 제 1 회로 패턴(21)을 제거하고, 상기 기판(1)의 내부까지 소정 깊이로 제거하되, 상기 제 2 회로 패턴(22)이 노출되지 않을 때까지만 제거함이 바람직하다.Subsequently, a portion of the
예를 들어, 상기 캐비티(15)는 상기 제 1 면(11)에서 드릴을 사용하여 상기 반도체 칩(5)이 그 내부에 수용될 수 있도록 충분한 크기의 체적을 형성하도록 소정 깊이로 상기 기판(1)을 제거함으로써 형성할 수 있다. 또한, 상기 캐비티(15)는 상기 반도체 칩(5)의 형상에 대응되는 단면 형상을 가지도록 형성되며, 상기 반도체 칩(5)의 크기보다 큰 단면적을 가지는 것이 바람직하다. 한편, 상기 기판(1)을 제거하는 것은 드릴을 이용하거나 식각 등을 포함하여 실질적으로 다양한 방법을 사용할 수 있다.For example, the
이어서, 상기 제 2 회로 패턴(22)을 일부 노출시키는 비아홀(14)을 상기 캐비티(15)의 바닥면(15a)에 형성한다.Subsequently, a via
예를 들어, 상기 비아홀(14)은 상기 바닥면(15a)을 이루는 기판(1)에 레이저를 조사하여 상기 제 2 회로 패턴(22)이 노출될 때까지 상기 기판(1)을 제거함으로써 형성하는 것이 가능하다. 여기서, 상기 비아홀(14)은 레이저 이외에도 상기 기판(1)을 제거할 수 있는 실질적으로 다양한 방법으로 형성함이 가능할 것이다.For example, the via
이어서, 상기 비아홀(14)에 상기 도전성 범프(51)를 삽입하여 상기 제 2 회로 패턴(22)에 접촉될 수 있도록 상기 반도체 칩(5)을 배치한다.Next, the
이어서, 상기 반도체 칩(5)의 밑면과 상기 캐비티(15)의 바닥면 사이의 공간 에는 상기 도전성 범프(51) 사이의 공간을 채우도록 절연부재(52)를 형성한다. 상기 절연부재(52)는 상기 도전성 범프(51) 상호 간에 전기적으로 연결되는 것을 방지하고, 상기 도전성 범프(51)에 걸리는 응력을 감소시킨다.Subsequently, an insulating
이어서, 상기 제 2 절연막 패턴(32) 상에서 상기 제 2 개구부(32a)를 매립하고 상기 제 2 회로 패턴(22)과 전기적으로 접속되는 솔더 볼(3)이 형성된다.Subsequently, a
상기 솔더 볼(3)은 상기 제 2 개구부(32a)에 상기 솔더 볼(3)을 충진시킨 후, 대략 200~250℃의 노(furnace)에 투입하여 가열하는 리플로우(reflow) 공정을 수행하면, 상기 솔더 볼(3)이 녹으면서 상기 제 2 개구부(32a)를 매립시키고 상기 제 2 회로 패턴(22)에 융착된다.After the
여기서, 상기 솔더 볼(3)은 납(Pb)과 주석(Sn)의 합금 또는 주석(Sn)계 합금을 사용할 수 있다.Here, the
반도체 패키지 적층 방법Semiconductor Package Stacking Method
도 3은 도 1에 도시한 반도체 패키지 2개를 적층한 상태를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a state in which two semiconductor packages illustrated in FIG. 1 are stacked.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 패키지를 적층하는 것에 대해 설명한다. 여기서, 도면에는 2개의 반도체 패키지를 적층한 것을 도시하였으나, 3개 이상 다수의 반도체 패키지를 적층하는 것이 가능하며, 다수의 반도체 패키지를 적층하는 방법 역시 실질적으로 동일하다. 그리고, 상기 제 1 실시예에서 반도체 패키지에 대해 상세하게 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, the stacking of the semiconductor package according to the present invention will be described with reference to FIG. 3. Here, although two semiconductor packages are stacked in the drawing, it is possible to stack three or more semiconductor packages, and the method of stacking a plurality of semiconductor packages is also substantially the same. Since the semiconductor package has been described in detail in the first embodiment, redundant description thereof will be omitted.
도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 반도체 패키지(A)는 상부에 놓여지는 제 2 반도체 패키지(A)의 솔더 볼(3b)을 통해 서로 전기적으로 접속된다.As shown in FIG. 3, the first semiconductor package A is electrically connected to each other through the
상세하게 설명하면, 상기 제 1 반도체 패키지(A)의 제 1 회로 패턴(21a)과 상기 제 2 반도체 패키지(B)의 제 2 회로 패턴(22b)은 상기 제 2 회로 패턴(22b)에 형성된 솔더 볼(3b)에 의해 상호 전기적으로 연결된다.In detail, the
즉, 상기 제 1 반도체 패키지(A)의 제 1 절연막 패턴(31a)과 상기 제 2 반도체 패키지(B)의 제 2 절연막 패턴(22b)을 정확하게 정렬시킨 다음, 상기 제 1 반도체 패키지(A)의 제 1 회로 패턴(21a)과 상기 제 2 반도체 패키지(B)의 제 2 회로 패턴(22b)이 상기 솔더 볼(3b)에 의해 서로 접촉되도록 한다. 이어서, 상기와 같이 적층된 반도체 패키지에 열을 가하면, 상기 솔더 볼(3b)이 융착되면서 상기 반도체 패키지의 결합이 완료된다.That is, the first insulating
상기 각 반도체 패키지들(A,B)은 내부에 형성된 내부 배선들(13a,13b)을 통해 각각의 반도체 칩(5a,5b)을 전기적으로 연결시킨다.Each of the semiconductor packages A and B electrically connects each of the
즉, 상기 각 반도체 패키지(A,B)의 반도체 칩(5a,5b)은 도전성 범프(51a,51b)를 통해 제 2 회로 패턴(22a,22b)과 전기적으로 접속되어 있으며, 상기 제 2 회로 패턴(22a,22b)은 내부 배선(13a,13b)을 통해 제 1 회로 패턴(21a,21b)과 상호간에 전기적으로 접속된다. 그리고, 상기 제 1 반도체 패키지(A)의 제 1 회로 패턴(21a)과 상기 제 2 반도체 패키지(B)의 제 2 회로 패턴(22b)은 상기 솔더 볼(3b)을 통해 전기적으로 접속된다.That is, the
실시예 2Example 2
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 패키지를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5a 내지 도 5c는 도 4의 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor package of FIG. 4.
이하, 도 4 내지 도 5c를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 패키지 및 제조 방법에 대해서 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭을 부여하였으며, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the semiconductor package and the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 5C, and the same components as those in the first embodiment have been given the same names. Omit.
제 2 실시예에 따른 반도체 패키지는, 제 1 실시예와는 달리, 회로 패턴이 노출될 때까지 기판을 제거하여 캐비티를 형성하고, 상기 노출된 회로 패턴 상에 직접 도전성 범프를 배치하는 것을 특징으로 한다.Unlike the first embodiment, in the semiconductor package according to the second embodiment, the substrate is removed to form a cavity until the circuit pattern is exposed, and a conductive bump is directly disposed on the exposed circuit pattern. do.
본 제 2 실시예는 3층 이상의 금속 배선층이 형성된 기판 상에 반도체 칩을 실장하는 경우의 패키징 방법에 적합하지만, 이와 같은 경우에도 제 1 실시예에서와 같은 패키징 방법을 사용하는 것도 가능하다.Although the second embodiment is suitable for the packaging method in the case of mounting a semiconductor chip on a substrate on which three or more metal wiring layers are formed, it is also possible to use the same packaging method as in the first embodiment.
도 4에 도시한 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 반도체 패키지는 반도체 칩(5)과, 상기 반도체 칩(5)이 실장되는 캐비티(115)가 형성되는 기판(100) 및 상기 기판(100)의 회로 패턴과 전기적으로 접속되는 도전성 범프(151)를 포함하는 반도체 칩(5)을 포함한다.As shown in FIG. 4, the semiconductor package according to the second embodiment includes a
상기 기판(100)은, 상기 캐비티(115)가 형성된 제 1 면(101)과, 상기 제 1 면(101)과 반대되는 면인 제 2 면(102)을 가지는 플레이트 형상을 가진다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 두께가 얇은 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.The
상기 제 1 면(101)에는 제 1 회로 패턴(121) 및 제 1 절연막 패턴(131)이 형 성되고, 상기 제 2 면(102)에는 제 2 회로 패턴(122) 및 제 2 절연막 패턴(132)이 형성된다. 또한, 상기 기판(100) 내부에는 제 3 회로 패턴(123)이 형성된다.The
이하, 상기 기판(100)이 상기 제 3 회로 패턴(123)과 접하는 면들 중에서, 상기 제 1 면(101)과 같은 방향으로 형성된 면을 제 3 면(103)(즉, 도 4에서 제 3 패턴(123)의 상면), 상기 제 3 면(103)과 반대되는 면을 제 4 면(104)이라 한다.Hereinafter, among the surfaces in which the
상기 제 1 절연막 패턴(131)은 상기 제 1 회로 패턴(121)을 일부 노출시키는 제 1 개구부(121a)가 형성되고, 상기 제 2 절연막 패턴(132)은 상기 제 2 회로 패턴(122)을 일부 노출시키는 제 2 개구부(122a)가 형성된다. 상기 제 3 회로 패턴(123)은 상기 기판(100)을 일부 노출시키는 제 3 개구부(123b) 및 상기 도전성 범프(151)가 형성되는 접속부(123a)를 포함한다.The first insulating
상기 기판(100) 내부에는 상기 회로 패턴들(121,122,123)을 각각 전기적으로 접속시키는 내부 배선(113)이 형성된다.An
상기 캐비티(115)는 상기 제 3 회로 패턴(123)이 노출될 때까지 상기 기판(100)을 제거하여 형성한다. 즉, 상기 캐비티(115)는 상기 제 3 회로 패턴(123)의 접속부(123a) 및 제 3 개구부(123b)를 노출시킨다.The
여기서, 상기 제 3 개구부(123b)는 상기 제 3 회로 패턴(123)의 원래 형상에 의해 상기 접속부(123a)의 표면과 상기 제 3 개구부(123b) 표면은 동일 평면상에 배치된다. 그러나, 상기 제 3 회로 패턴(123)의 노출된 부분을 가공하여 제 3 개구부(123b)와 접속부(123a)의 형상을 변경하여 원하는 패턴을 형성할 수도 있다.Here, the
상기 반도체 칩(5)은 상기 캐비티(115) 내부에 배치되고, 상기 도전성 범 프(151)는 상기 접속부(123a) 상면과 직접 전기적으로 접속되도록 배치된다,The
한편, 상기 반도체 칩(5)을 상기 제 3 회로 패턴(123) 또는 접속부(123a) 상에 직접 배치할 수 있으나, 상기 도전성 범프(151)를 형성함으로써 상기 반도체 칩(5)과 상기 제 3 회로 패턴(123) 사이를 이격시킬 수 있다.Meanwhile, the
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 칩(5)의 밑면과 상기 도전성 범프(151)들 사이의 공간에는 상기 도전성 범프(151)들이 서로 전기적으로 접속되는 것을 방지하는 절연부재(152)가 형성된다. 상기 절연부재(152)는 상기 도전성 범프(151)를 전기적으로 절연시키고, 상기 도전성 범프(151)에 걸리는 응력을 감소시킨다.In addition, as shown in FIG. 4, an insulating
상기 제 2 절연막 패턴(132) 상에는 상기 제 2 개구부(122a)를 매립하고 상기 제 2 회로 패턴(122)과 전기적으로 접속하는 솔더 볼(3)이 형성된다. 상기 솔더 볼(3)은 상기 제 2 개구부(122a)를 완전히 매립하도록 형성되며, 반도체 패키지를 적층할 때 반도체 패키지들을 전기적으로 접속시킨다.A
이하, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor package according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 5C.
먼저, 제 1 면(101)과 제 2 면(102) 상에 각각 회로 패턴(121,122)과 절연막 패턴(131,132)이 형성되고, 내부에 제 3 회로 패턴(123)이 형성된 기판(100)을 마련한다.First, the
이어서, 상기 기판(100)의 제 1 면(101)의 일부를 제거하여 반도체 칩(5)이 실장될 캐비티(115)를 형성한다. 여기서, 상기 캐비티(115)는 상기 제 3 회로 패 턴(123)이 노출될 때까지 상기 기판(100)을 제거하여 형성한다.Subsequently, a portion of the
상기 캐비티(115)는 상기 반도체 칩(5)의 형상에 대응하는 형상을 가지고, 상기 반도체 칩(5)이 그 내부로 충분히 수용될 수 있는 크기의 체적을 형성한다. 예를 들어, 상기 캐비티(115)는 직육면체 형상의 공간을 형성한다.The
이어서, 상기 캐비티(115) 내부에서 접속부(123a) 상부에 도전성 범프(151)를 전기적으로 접속되도록 배치함으로써, 상기 반도체 칩(5)을 배치한다.Subsequently, the
여기서, 상기 절연부재(152)는 상기 도전성 범프(151) 상호간에 전기적으로 연결되는 것을 절연시킬 뿐만 아니라, 상기 반도체 칩(5)과 상기 제 3 회로 패턴(123) 사이에 일정 간격을 유지하는 역할을 한다.Here, the insulating
한편, 상기 제 3 회로 패턴(123)이 노출된 부분에 원하는 회로 패턴을 형성하고자 하는 경우는, 상기 노출된 제 3 회로 패턴(123)에서 상기 도전성 범프(151)와 결합될 부분을 제외한 부분을 상기 기판(100) 노출될 때까지 제거하는 공정을 더 수행할 수 있다. 즉, 제거되어 기판(100)이 노출된 부분은 제 3 개구부(123b)가 되고, 남겨진 부분은 상기 도전성 범프(151)와 연결되는 접속부(123a)가 된다. 이 경우, 상기 절연부재(152)는 상기 도전성 범프(151) 사이의 공간과 상기 제 3 개구부(123b)를 매립하도록 형성함이 바람직하다.On the other hand, when the desired circuit pattern is to be formed on the exposed portion of the
이어서, 상기 제 2 절연막 패턴(132)에서 제 2 회로 패턴(122)과 전기적으로 접속하는 솔더 볼(3)을 형성한다.Subsequently, the
상기 솔더 볼(3)은 상기 제 2 개구부(122a)에 솔더 볼(3)을 충진시킨 후 대략 200~250℃ 정도의 온도로 가열하여, 상기 솔더 볼(3)이 상기 제 2 개구부(122a) 를 매립되도록 하고, 상기 솔더 볼(3)을 상기 제 2 회로 패턴(122)에 융착시킨다.After the
제 2 실시예에 의한 반도체 패키지 역시, 일 반도체 패키지의 상기 제 1 회로 패턴과, 다른 반도체 패키지의 제 2 회로 패턴을 상기 솔더 볼(3)을 통해 전기적으로 접속시킴으로써 적층할 수 있다. 반도체 패키지의 적층 방법은 제 1 실시예에서 기술하였으므로 상세한 설명은 생략한다.The semiconductor package according to the second embodiment can also be laminated by electrically connecting the first circuit pattern of one semiconductor package and the second circuit pattern of another semiconductor package through the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 패키지는 패키지의 두께를 얇게 할 수 있고, 다수의 반도체 패키지를 효과적으로 적층하는 것이 가능하다. 또한, 반도체 칩을 실장한 후 별도의 실링 공정을 수행할 필요가 없으므로 공정에 소모되는 시간 및 비용을 절약하는 효과가 크다.As described above, the semiconductor package according to the preferred embodiment of the present invention can reduce the thickness of the package, it is possible to effectively stack a plurality of semiconductor packages. In addition, since there is no need to perform a separate sealing process after mounting the semiconductor chip, the effect of saving time and cost consumed in the process is great.
또한, 본 발명에 의하면, 반도체 칩의 응답속도가 빠르고, 다수의 반도체 패키지가 적층됨에 따라 반도체 제품의 집적도 및 성능을 향상시키는 데 유리하다.In addition, according to the present invention, the response speed of a semiconductor chip is fast, and as a plurality of semiconductor packages are stacked, it is advantageous to improve the integration and performance of a semiconductor product.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
Claims (12)
Priority Applications (1)
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KR1020060105992A KR20080038719A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR101384342B1 (en) * | 2012-05-22 | 2014-04-14 | 에스티에스반도체통신 주식회사 | semiconductor package |
US9357652B2 (en) | 2014-03-14 | 2016-05-31 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing circuit board and semiconductor package |
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2006
- 2006-10-31 KR KR1020060105992A patent/KR20080038719A/en not_active Application Discontinuation
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