KR20090041007A - Stacked semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적층 반도체 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a laminated semiconductor package.
최근 들어, 반도체 제조 기술의 개발에 따라 단시간 내에 보다 많은 데이터를 처리하기에 적합한 반도체 소자를 갖는 다양한 종류의 반도체 패키지들이 개발되고 있다.In recent years, with the development of semiconductor manufacturing technology, various kinds of semiconductor packages having semiconductor devices suitable for processing more data in a short time have been developed.
반도체 패키지는 순도 높은 실리콘으로 이루어진 웨이퍼 상에 반도체 소자를 포함하는 반도체 칩을 제조하는 반도체 칩 제조 공정, 반도체 칩을 전기적으로 검사하는 다이 소팅 공정 및 양품 반도체 칩을 패키징하는 패키징 공정 등을 통해 제조된다.The semiconductor package is manufactured through a semiconductor chip manufacturing process for manufacturing a semiconductor chip including a semiconductor element on a wafer made of high purity silicon, a die sorting process for electrically inspecting the semiconductor chip, and a packaging process for packaging a good semiconductor chip. .
최근에는 반도체 패키지의 사이즈가 반도체 칩 사이즈의 약 100% 내지 105%에 불과한 칩 스케일 패키지(chip scale package) 및 반도체 소자의 데이터 용량 및 처리 속도를 향상시키기 위해서 복수개의 반도체 칩들을 상호 적층 시킨 적층 반도체 패키지(stacked semiconductor package) 등이 개발되고 있다.Recently, a chip scale package in which the size of a semiconductor package is only about 100% to 105% of the size of a semiconductor chip, and a stacked semiconductor in which a plurality of semiconductor chips are stacked on each other to improve data capacity and processing speed of a semiconductor device. Packaged semiconductor packages and the like are being developed.
복수개의 반도체 칩들을 적층 한 적층 반도체 패키지의 경우, 적층 된 반도체 칩들을 전기적으로 연결하기 위하여 반도체 칩에 관통홀을 형성하고, 관통홀에 관통 전극이 배치된다.In the stacked semiconductor package in which a plurality of semiconductor chips are stacked, a through hole is formed in the semiconductor chip to electrically connect the stacked semiconductor chips, and a through electrode is disposed in the through hole.
적층 반도체 패키지를 제조하기 위하여 각 반도체 칩을 관통하는 관통 전극을 형성할 경우, 관통 전극이 차지하는 면적에 의하여 각 반도체 칩의 데이터 용량이 감소 된다.When the through electrodes penetrating the semiconductor chips are formed to manufacture the stacked semiconductor package, the data capacity of each semiconductor chip is reduced by the area occupied by the through electrodes.
또한, 반도체 칩에 관통 전극을 형성할 때, 반도체 칩의 파손이 발생 될 수 있고, 관통 전극에 의하여 적층 반도체 패키지에만 적용되는 반도체 칩이 요구된다.In addition, when the through electrode is formed on the semiconductor chip, breakage of the semiconductor chip may occur, and a semiconductor chip applied only to the laminated semiconductor package is required by the through electrode.
본 발명의 하나의 목적은 관통 전극의 구조를 개선하여 데이터 저장 용량의 감소 없이 복수개의 반도체 칩을 적층 및 부피를 감소시킨 적층 반도체 패키지를 제공한다.One object of the present invention is to provide a stacked semiconductor package in which a plurality of semiconductor chips are stacked and reduced in volume without improving data storage capacity by improving the structure of the through electrode.
본 발명에 따른 적층 반도체 패키지는 상면, 하면, 상기 상면과 상기 하면을 연결하는 측면들 및 회로부를 갖는 반도체 칩 몸체, 상기 회로부와 연결되며 상기 상면의 에지에 배치된 패드들, 상기 각 패드와 대응하는 상기 측면에 오목하게 형성되며 상기 상면 및 상기 하면을 연결하는 리세스부 및 상기 리세스부의 표면에 배치되며 상기 패드와 연결된 도전성 연결 패턴을 포함하는 적어도 2 개의 반도체 칩들을 포함하는 반도체 칩 모듈 및 상기 반도체 칩 모듈을 수납하는 수납부를 갖고, 상기 수납부에 의하여 형성된 내측면들 중 상기 반도체 칩 모듈과 마주하는 내측면 상에 배치되어 상기 각 도전성 연결 패턴과 접속되는 접속 패턴이 형성된 수납 기판을 포함한다.The stacked semiconductor package according to the present invention includes a semiconductor chip body having an upper surface, a lower surface, side surfaces connecting the upper surface and the lower surface, and a circuit portion, pads connected to the circuit portion and disposed at edges of the upper surface, and corresponding to each pad. A semiconductor chip module formed concave in the side surface and including at least two semiconductor chips disposed on a surface of the recess portion connecting the upper surface and the lower surface and a conductive connection pattern connected to the pad; And an accommodating substrate having an accommodating part for accommodating the semiconductor chip module, the accommodating substrate having a connection pattern disposed on an inner side facing the semiconductor chip module among the inner surfaces formed by the accommodating part and connected to the conductive connection patterns. do.
적층 반도체 패키지의 상기 수납 기판의 상기 수납부는 상기 수납 기판의 상면 및 상기 상면과 대향 하는 하면을 관통하는 관통공이다.The accommodating portion of the accommodating substrate of the multilayer semiconductor package is a through hole penetrating through an upper surface of the accommodating substrate and a lower surface opposing the upper surface.
적층 반도체 패키지의 상기 수납 기판은 상기 상면에 배치되어 상기 수납부의 일측을 덮는 커버 및 상기 수납 기판의 상기 일측과 대향 하는 타측을 덮는 몰딩 부재를 포함한다.The accommodating substrate of the multilayer semiconductor package may include a cover disposed on the upper surface to cover one side of the accommodating part and a molding member covering the other side of the accommodating substrate.
적층 반도체 패키지의 상기 접속 패턴은 상기 내측면 상에 배치된 도금 패턴 및 상기 도금 패턴 상에 형성되어 상기 도전성 연결 부재와 전기적으로 접속되는 솔더 패턴을 포함한다.The connection pattern of the multilayer semiconductor package includes a plating pattern disposed on the inner side surface and a solder pattern formed on the plating pattern and electrically connected to the conductive connection member.
적층 반도체 패키지의 상기 수납 기판의 상면 및 상기 상면과 대향 하는 하면 중 적어도 하나에는 상기 접속 패턴과 전기적으로 연결된 볼 랜드 패턴이 형성된다.A ball land pattern electrically connected to the connection pattern is formed on at least one of an upper surface of the accommodating substrate and a lower surface of the multilayer semiconductor package facing the upper surface.
적층 반도체 패키지의 상기 반도체 칩 모듈이 수납된 상기 수납 기판은 적어도 2 개가 적층 되고, 적층된 각 수납 기판들 중 마주하는 볼 랜드 패턴들은 솔더볼에 의하여 전기적으로 연결된다.At least two accommodating substrates in which the semiconductor chip modules of the multilayer semiconductor package are accommodated are stacked, and ball land patterns facing each other among the stacked accommodating substrates are electrically connected by solder balls.
적층 반도체 패키지의 상기 수납 기판은 적어도 2 개의 수납부들을 포함한다.The accommodating substrate of the multilayer semiconductor package includes at least two accommodating portions.
본 발명에 의하면, 적층 반도체 패키지를 이루는 반도체 칩들을 상호 전기적으로 연결하기 위해 각 반도체 칩들의 측면으로부터 노출된 도전성 연결 부재를 배치하여 각 반도체 칩들의 데이터 저장 용량이 감소 되는 것을 방지할 뿐만 아니라 적층 반도체 패키지를 리세스를 갖는 수납 기판 내에 실장 하여 적층 반도체 패키지의 두께를 크게 감소 시킬 수 있는 장점을 갖는다.According to the present invention, in order to electrically connect the semiconductor chips constituting the laminated semiconductor package with each other, the conductive connection members exposed from the sides of the semiconductor chips are disposed to prevent the data storage capacity of each semiconductor chip from being reduced, as well as the stacked semiconductors. The package may be mounted in an accommodating substrate having a recess to significantly reduce the thickness of the laminated semiconductor package.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 적층 반도체 패키지에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.Hereinafter, the multilayer semiconductor package according to the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments, and those skilled in the art will appreciate The present invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit of the invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 적층 반도체 패키지를 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a laminated semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 적층 반도체 패키지(400)는 반도체 칩 모듈(100) 및 수납 기판(250)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
반도체 칩 모듈(100)은 적층 된 적어도 2 개의 반도체 칩(90)들을 포함한다. 본 실시예에서, 반도체 칩 모듈(100)은, 예를 들어, 4 개의 반도체 칩(90)들을 포함한다.The
도 2는 도 1에 도시된 반도체 칩 모듈들 중 어느 하나의 반도체 칩을 도시한 부분 절개 사시도이다. 도 3은 도 2의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도 3의 'A' 부분 확대도이다.FIG. 2 is a partially cutaway perspective view illustrating a semiconductor chip of any one of the semiconductor chip modules illustrated in FIG. 1. 3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2. 4 is an enlarged view of a portion 'A' of FIG. 3.
도 2 및 도 3을 참조하면, 반도체 칩 모듈(100)의 각 반도체 칩(90)은 반도체 칩 몸체(10), 패드(20)들, 리세스부(30) 및 도전성 연결 패턴(40)을 포함한다.2 and 3, each
반도체 칩 몸체(10)는, 예를 들어, 직육면체 형상을 갖는다. 직육면체 형상을 갖는 반도체 칩 몸체(10)는, 상면(1), 상면(1)과 대향 하는 하면(3), 상면(1) 및 하면(3)을 연결하는 측면(5)들 및 회로부(8)를 포함한다. 직육면체 형상을 갖는 반도체 칩 몸체(10)는 4 개의 측면(5)들을 포함한다. 회로부(8)들은, 예를 들어, 데이터를 저장 및 데이터를 처리하기 위해 트랜지스터, 커패시터, 저항 등과 같은 소자를 포함한다.The
패드(20)들은 반도체 칩 몸체(10)의 상면(1)에 배치된다. 패드(20)들은 회로부(8)와 전기적으로 연결된다. 회로부(8)와 전기적으로 연결된 패드(20)들은, 예를 들어, 상면(1)의 에지 부분에 배치된다.The
리세스부(30)는 반도체 칩 몸체(10)의 측면(5)들에 배치된다. 예를 들어, 리세스부(30)는 대향 하는 한 쌍의 측면(5)들에 각각 배치되며, 리세스부(30)는 측면(5)으로부터 오목하게 형성된 리세스 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 리세스부(30)는 각 패드(20)와 대응하는 위치에 배치된다.The
본 실시예에서, 리세스부(30)에 의하여 반도체 칩 몸체(10)의 측면(5)에는, 예를 들어, 반원 형상의 홈이 형성된다. 리세스부(30)는 반도체 칩 몸체(10)의 상면(1) 및 하면(3)을 연결한다.In this embodiment, for example, a semicircular groove is formed in the
본 실시예에서, 리세스부(30)에 의하여 반도체 칩 몸체(10)의 측면(5)에 반원 형상의 홈을 형성할 경우, 회로부(8)의 면적을 증가시켜 회로부(8)의 데이터 저장 용량을 크게 향상시킬 수 있다.In the present embodiment, when the semicircular groove is formed in the
패드(20) 및 각 패드(20)와 대응하는 리세스부(30)는 상호 인접하게 배치될 수 있다. 이와 다르게, 패드(20) 및 각 패드(20)와 대응하는 리세스부(30)는 상호 소정 간격 이격 될 수 있다. 본 실시예에서, 패드(20) 및 각 패드(20)와 대응하는 리세스부(30)는 상호 인접하게 배치된다.The
도전성 연결 패턴(40)은 리세스부(30)에 의하여 반도체 칩 몸체(10)의 측면(5)에 형성된 홈을 덮고, 도전성 연결 패턴(40)의 일부는 반도체 칩 몸체(10)의 상면(1)에 배치된 패드(20)를 덮는다. 도전성 연결 패턴(40)은, 예를 들어, 반원통 형상을 갖는다.The
도 4를 참조하면, 도전성 연결 패턴(40)은 금속 씨드 패턴(42)을 포함할 수 있다. 금속 씨드 패턴(42)은 리세스부(30)에 의하여 반도체 칩 몸체(10)의 측면(5)에 형성된 홈 및 패드(20)를 덮는다. 본 실시예에서, 금속 씨드 패턴(42)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 티타늄, 니켈 및 바나듐 등을 들 수 있다.Referring to FIG. 4, the
도전성 연결 패턴(40)은, 예를 들어, 납과 유사한 용융점을 갖는 저융점 금속일 수 있다. 본 실시예에서, 금속 씨드 패턴(42) 상에 배치된 도전성 연결 패턴(40)은 솔더를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 금속 씨드 패턴(42) 및 도전성 연결 패턴(40)은 실질적으로 동일한 형상 및 사이즈를 갖는다.The
도 2에 도시된 반도체 칩(90)들은 도 1에 도시된 바와 같이 복수개가 적층 된다. 반도체 칩(90)들은, 예를 들어, 4 개가 적층 된다.As shown in FIG. 1, a plurality of
복수개의 반도체 칩(90)들을 적층 하기 위하여 적층 된 반도체 칩(90)의 상면(1) 및 하면(3)에는 절연성 접착 부재(70)가 배치된다. 적층 된 반도체 칩(90)들은 절연성 접착 부재(70)에 의하여 상호 부착되며, 절연성 접착 부재(70)의 두께에 의하여 인접한 한 쌍의 반도체 칩(90)들은 상호 이격 된다.An insulating
한편, 절연성 접착 부재(70)는 적층 된 반도체 칩(90)들을 상호 부착할 뿐만 아니라 하부 반도체 칩의 패드(40) 및 하부 반도체 칩 상에 배치된 상부 반도체 칩이 전기적으로 쇼트 되는 것을 방지한다.Meanwhile, the insulating
적층 된 반도체 칩(90)들의 각 도전성 연결 패턴(40)들은 동일 위치에 정렬되어 적층 된 반도체 칩(90)들의 각 도전성 연결 패턴(40)들은 상호 오버랩된다. 정렬된 도전성 연결 패턴(40)들은 리플로우 등의 방법에 의하여 상호 전기적으로 연결되고, 이로 인해 각 반도체 칩(90)의 각 도전성 연결 패턴(40)들은 전기적으로 연결된다.Each
본 실시예에서, 적층 된 각 반도체 칩(90)들의 반도체 칩 몸체(10)는 절연성 접착 부재(70)에 의하여 상호 이격 되지만 솔더를 포함하는 도전성 연결 패턴(40)들은 각각 전기적으로 연결된다.In the present exemplary embodiment, the
도 5는 도 1에 도시된 적층 반도체 패키지를 절단한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the multilayer semiconductor package illustrated in FIG. 1.
도 1 및 도 5를 참조하면, 수납 기판(250)은 수납부(255) 및 접속 패턴(260)을 포함한다.1 and 5, the
수납부(255) 및 접속 패턴(260)을 포함하는 수납 기판(250)은, 예를 들어, 플레이트 형상을 갖는다. 플레이트 형상을 갖는 수납 기판(250)은, 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.The
수납부(255)는, 예를 들어, 수납 기판(250)의 중앙부에 배치될 수 있고, 수납부(255)는 수납 기판(250)의 상면(251) 및 하면(252)을 관통하는 관통공일 수 있다. 이와 다르게, 수납부(255)는 수납 기판(250)의 상면(251)으로부터 소정 깊이로 형성된 리세스일 수 있고, 리세스의 깊이는 반도체 칩 모듈(100)을 수납하기에 적합한 깊이를 갖는다. 본 실시예에서, 수납부(255)는 수납 기판(250)의 상면(251) 및 하면(252)을 관통하는 관통공이다.The
수납부(255)에는 반도체 칩 모듈(100)이 수납된다. 수납부(255)에 반도체 칩 모듈(100)을 수납하기 위하여 수납부(255)는 반도체 칩 모듈(100) 보다 다소 큰 사 이즈를 갖는다.The
접속 패턴(260)은 수납부(255)에 의하여 형성된 수납 기판(250)의 내측면(255) 상에 형성된다. 접속 패턴(260)은 수납부(255)에 의하여 형성된 수납 기판(250)의 내측면(255)들 중 반도체 칩 모듈(100)의 도전성 연결 패턴(40)과 마주하는 내측면(255)에 선택적으로 형성된다.The
도 5를 다시 참조하면, 접속 패턴(260)은 도금 패턴(262) 및 솔더 패턴(264)을 포함한다.Referring back to FIG. 5, the
도금 패턴(262)은, 예를 들어, 도전성 연결 패턴(40)과 마주하는 내측면(255) 상에 배치되며, 도금 패턴(262)은, 예를 들어, 다양한 도금 방법들에 의하여 형성될 수 있다. 도금 패턴(262)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 티타늄, 니켈 및 바나듐, 구리 등을 포함할 수 있다.The
솔더 패턴(264)은 도금 패턴(262) 상에 선택적으로 형성된다. 솔더 패턴(264)은, 예를 들어, 도금 방법에 의하여 도금 패턴(262) 상에 형성된다. 솔더 패턴(264)은 반도체 칩 모듈(100)의 도전성 연결 패턴(40)과 전기적으로 접속된다.The
수납부(255) 및 접속 패턴(260)을 포함하는 수납 기판(250)의 상면(251) 및 하면(252)에는 각각 볼 랜드 패턴(275, 277)들이 형성될 수 있고, 볼 랜드 패턴(255,257)은 수납 기판(250)의 접속 패턴(260)과 전기적으로 연결된다.
한편, 볼 랜드 패턴(255,257) 상에는 솔더볼(280)이 어탯치 될 수 있다.Meanwhile, the
수납 기판(250)은 커버(285) 및 몰딩 부재(287)를 더 포함할 수 있다. 커버(285) 및 몰딩 부재(287)는 수납 기판(250)의 수납부(255)에 수납된 반도체 칩 모듈(100)을 외부에서 인가된 충격 및/또는 진동으로부터 보호, 외부 도전체로부터 절연, 반도체 칩 모듈(100)로부터 발생 된 열을 신속하게 방열하는 역할을 한다.The
커버(285)는 수납 기판(250)의 상면(251)으로부터 노출된 반도체 칩 모듈(100)을 덮고, 커버(285)는 금속을 포함할 수 있다. 몰딩 부재(287)는 수납 기판(250)의 하면(252)으로부터 노출된 반도체 칩 모듈(100)을 덮고, 몰딩 부재(287)는 에폭시 수지 등을 포함할 수 있다.The
본 실시예에서, 도 1 및 도 5에 도시된 적층 반도체 패키지(400)는 적어도 2 개가 도 6에 도시된 바와 같이 적층 될 수 있다. 이와 다르게, 도 1 및 도 5에 도시된 적층 반도체 패키지(400)는 도 7에 도시된 바와 같이 수납 기판(250)에 적어도 2 개의 수납부(255)를 형성하고, 각 수납부(255)에 반도체 칩 모듈(100)을 수납하여도 무방하다.In the present exemplary embodiment, at least two
적층 반도체 패키지를 이루는 반도체 칩들을 상호 전기적으로 연결하기 위해 각 반도체 칩들의 측면으로부터 노출된 도전성 연결 부재를 배치하여 각 반도체 칩들의 데이터 저장 용량이 감소 되는 것을 방지할 뿐만 아니라 적층 반도체 패키지를 리세스를 갖는 수납 기판 내에 실장하여 적층 반도체 패키지의 두께를 크게 감소 시킬 수 있는 장점을 갖는다.In order to electrically connect the semiconductor chips constituting the stacked semiconductor package, the conductive connection members exposed from the sides of the semiconductor chips are disposed to prevent the data storage capacity of each semiconductor chip from being reduced and to recess the stacked semiconductor packages. It is mounted in an accommodating substrate having the advantage of greatly reducing the thickness of the laminated semiconductor package.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge in the scope of the present invention described in the claims and It will be appreciated that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the art.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 적층 반도체 패키지를 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view illustrating a laminated semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 칩 모듈들 중 어느 하나의 반도체 칩을 도시한 부분 절개 사시도이다.FIG. 2 is a partially cutaway perspective view illustrating a semiconductor chip of any one of the semiconductor chip modules illustrated in FIG. 1.
도 3은 도 2의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.
도 4는 도 3의 'A' 부분 확대도이다.4 is an enlarged view of a portion 'A' of FIG. 3.
도 5는 도 1에 도시된 적층 반도체 패키지를 절단한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the multilayer semiconductor package illustrated in FIG. 1.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 적층 반도체 패키지를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a laminated semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 적층 반도체 패키지를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating a laminated semiconductor package according to still another embodiment of the present invention.
Claims (7)
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