KR20110036146A - 칩 적층형 반도체 패키지 및 이의 칩 적층 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칩 적층형 반도체 패키지 및 이의 칩 적층 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 레벨에서 전기적 접속을 위한 도전층을 미리 도금하여, 칩의 적층이 용이하게 이루어지는 동시에 열방출 효과를 크게 얻어낼 수 있도록 한 칩 적층형 반도체 패키지 및 이의 칩 적층 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 기판과; 사방 측면이 경사진 구조로 제작되어, 상기 기판상에 전기접속층에 의하여 전기적으로 연결되며 적층되는 다수개의 칩과; 상기 각 칩의 경사진 사방 측면에 전도성물질로 도금되는 수직층과, 각 칩의 상면 또는 하면 테두리에 전도성물질로 도금되는 수평층이 일체로 연결된 구성으로서, 칩의 둘레방향을 따라 일정간격을 이루며 형성되는 다수의 전기접속층; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지 및 이의 칩 적층 방법을 제공한다.
반도체 칩, 적층, 패키지, 전기접속층, 웨이퍼, 리플로우, 솔더

Description

칩 적층형 반도체 패키지 및 이의 칩 적층 방법{Stack chip package and chip stacking method}
본 발명은 칩 적층형 반도체 패키지 및 이의 칩 적층 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 레벨에서 전기적 접속을 위한 도전층을 미리 도금하여, 칩의 적층이 용이하게 이루어지는 동시에 열방출 효과를 크게 얻어낼 수 있도록 한 칩 적층형 반도체 패키지 및 이의 칩 적층 방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로의 패키징 기술중 3차원 적층 기술은 전자소자의 크기를 줄이는 동시에 실장 밀도를 높이며 그 성능을 향상시킬 수 있는 목표를 두고 개발되어 왔으며, 이러한 3차원 적층 패키지는 동일한 기억 용량의 칩을 복수개 적층한 패키지로서, 이를 통상 적층 칩 패키지(Stack Chip Package)라 한다.
적층 칩 패키지의 기술은 단순화된 공정으로 패키지의 제조 단가를 낮출 수 있고, 또한 대량 생산 등의 잇점이 있는 반면, 적층되는 칩의 수 및 크기 증가에 따른 패키지 내부의 전기적 연결을 위한 배선 공간이 부족하다는 단점이 있다.
즉, 기존의 적층 칩 패키지는, 기판의 칩부착영역에 복수개의 칩이 적층 부착된 상태에서, 각 칩의 본딩패드와 기판의 전도성회로패턴간이 와이어로 통전 가능하게 연결된 구조로 제조됨에 따라, 와이어 본딩을 위한 공간이 필요하고, 또한 와이어가 연결되는 기판의 회로패턴 면적이 필요하여, 결국 반도체 패키지의 크기가 증가되는 단점이 있다.
이러한 단점을 감안하여, 스택 패키지의 한 예로 관통 실리콘 비아(Through silicon via)를 이용한 구조가 제안되었는 바, 레이저 드릴링을 이용하여 칩에 다수개의 수직홀을 가공하고 이 수직홀내에 전도성 물질을 매립시킨 관통 실리콘 비아끼리 전도성 범프로 연결하여, 칩을 전기적으로 적층하는 방법이 제안되었다.
이러한 관통 실리콘 비아를 이용하여 칩을 적층하는 방법은 와이어 본딩이 필요없어 반도체 패키지의 크기를 줄일 수 있지만, 칩에 관통 실리콘 비아를 형성하는 과정 및 칩들을 전기적 접속시키는 과정 등이 복잡하여, 보다 단순한 새로운 방식의 칩 적층 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 웨이퍼 레벨에서 칩의 양측면을 경사지게 형성하고, 칩의 상면 및 경사진 측면에 걸쳐 전도성물질을 도금한 전기접속층을 형성하여, 칩의 전기접속층끼리 접촉시키며 적층하거나, 가장 위쪽의 칩에 부착되는 솔더볼을 리플로우시켜 각 칩의 측면을 타고 아래쪽으로 흐 르게 하여 각 칩의 전기접속층이 상호 연결되도록 함으로써, 와이어 본딩 및 관통 실리콘 비아를 이용한 칩 적층 방법에 비하여 보다 단순한 공정으로 칩을 적층할 수 있고, 열방출 효과도 크게 얻어낼 수 있도록 한 칩 적층형 반도체 패키지 및 이의 칩 적층 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는 기판과; 사방 측면이 경사진 구조로 제작되어, 상기 기판상에 전기접속층에 의하여 전기적으로 연결되며 적층되는 다수개의 칩과; 상기 각 칩의 경사진 사방 측면에 전도성물질로 도금되는 수직층과, 각 칩의 상면 또는 하면 테두리에 전도성물질로 도금되는 수평층이 일체로 연결된 구성으로서, 칩의 둘레방향을 따라 일정간격을 이루며 형성되는 다수의 전기접속층; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지를 제공한다.
상기 다수개의 칩들이 수직방향으로 적층되거나 계단을 이루며 적층되고, 각 칩의 전기접속층은 솔더볼의 리플로우에 의한 솔더 흐름라인에 의하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 다수개의 칩들은 일측방향으로 편심되면서 계단형으로 적층되고, 계단을 이루며 적층되는 칩들중 상부칩의 일측면에 형성된 전기접속층의 수직층과, 하부칩의 일측면에 형성된 전기접속층의 수평층이 서로 접촉되며 전기적으로 연결되도록 하고, 상부칩 및 하부칩의 타측면에 형성된 전기접속층끼리는 이격되며 분리 되어 열방출수단이 되는 것을 특징으로 한다.
상기 각 칩의 측면에 형성된 전기접속층의 수직층 하단에는 외측방향으로 연장되는 수평연장층이 일체로 형성되고, 상기 수직층과 수평연장층의 표면에는 절연물질이 도포된 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 웨이퍼 상태의 각 칩 둘레부에 내벽면이 경사진 수직홈을 형성하는 단계와; 상기 각 수직홈의 바닥 및 내벽면, 수직홈의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층을 형성하는 단계와; 상기 각 수직홈의 바닥면이 관통될 때까지, 상기 웨이퍼의 저면에 대한 백그라인딩을 실시하여, 개개의 칩으로 분리시키는 단계; 분리된 각 칩을 기판상에 탑재시키기 위하여, 각 칩을 전기접속층끼리 전기적으로 연결시키면서 적층하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법을 제공한다.
상기 수직홈의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩의 상면 또는 하면 테두리에 형성되면서 전기접속층의 수평층이 되고, 상기 수직홈의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층의 수직층이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 칩들을 수직방향으로 적층하거나, 일측으로 편심되게 하여 계단을 이루도록 적층한 후, 가장 위쪽 칩의 수평층상에 솔더볼을 융착시키는 단계와; 상기 솔더볼을 리플로우시켜서, 액상의 솔더가 아래쪽에 적층된 각 칩들의 전기접속층을 따라 도포되는 동시에 기판상의 전도성패턴까지 도포 되어 전기적으로 연결되는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 칩들을 일측방향으로 편심되면서 계단형으로 적층하는 경우, 계단을 이루며 적층되는 칩들중 상부칩의 일측면에 형성된 전기접속층의 수직층과, 하부칩의 일측면에 형성된 전기접속층의 수평층이 서로 접촉되며 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구현예는: 웨이퍼 상태의 각 칩 둘레부에 내벽면이 경사진 수직홈을 형성하는 단계와; 상기 각 수직홈의 바닥 및 내벽면, 수직홈의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층을 형성하는 단계와; 전기접속층이 형성된 수직홈의 내부에 절연물질을 충진시키는 단계와; 상기 각 수직홈의 바닥면에 도금된 전기접속층이 노출될 때까지, 상기 웨이퍼의 저면에 대한 백그라인딩을 실시하는 단계와; 상기 수직홈 및 절연물질의 중심을 따라 상하방향으로 소잉을 진행하여 개개의 칩으로 분리시키는 단계와; 분리된 각 칩을 기판상에 탑재시키기 위하여, 각 칩을 전기접속층끼리 전기적으로 연결시키면서 적층하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법을 제공한다.
상기 수직홈의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩의 상면 또는 하면 테두리에 형성되면서 전기접속층의 수평층이 되고, 상기 수직홈의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층의 수직층이 되며, 상기 수직홈의 바닥면에 도금된 전도성물질은 수평층으로부터 외측방향으로 연장된 수평연장층이 되는 것을 특징으로 한다.
상기 각 칩의 수평연장층끼리 전기적으로 접촉시키면서, 각 칩을 수직방향으로 적층하거나, 각 칩을 계단식으로 적층하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구현예는: 웨이퍼 상태의 각 칩의 상면 둘레부중 일부구간에 내벽면이 경사진 제1수직홈을 형성한 후, 제1수직홈의 바닥 및 내벽면, 제1수직홈의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층을 형성하는 단계와; 웨이퍼 상태의 각 칩의 저면 둘레부중 제1수직홈과 일치하지 않는 구간에 걸쳐 내벽면이 경사진 제2수직홈을 형성한 후, 제2수직홈의 바닥 및 내벽면, 제2수직홈의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층을 형성하는 단계와; 동일한 사선을 이루는 상기 제1수직홈의 내벽면과, 제2수직홈의 내벽면을 따라 소잉을 실시하여, 평행사변형 형태의 칩으로 분리되는 단계와; 분리된 각 칩을 기판상에 탑재시키기 위하여, 각 칩을 전기접속층끼리 전기적으로 연결시키면서 적층하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법을 제공한다.
상기 제1수직홈의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩의 상면테두리에 형성되면서 전기접속층의 상부 수평층이 되고, 상기 제1수직홈의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층의 수직층이 되며, 상기 제2수직홈의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩의 저면 테두리에 형성되면서 전기접속층의 하부 수평층이 되고, 상기 제2수직홈의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층의 수직층이 되는 것을 특징으로 한다.
상기 적층되는 칩들중 위쪽에 적층되는 칩의 수직층과 하부 수평층이 아래쪽에 적층되는 칩의 상부 수평층과 수직층에 각각 접촉하며 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 기판상에 칩을 적층하되, 웨이퍼 상태에서 각 칩에 도금을 실시하여 전기접촉층을 미리 형성한 다음, 칩을 적층하도록 함으로써, 기존의 관통 실리콘 비아를 통한 전기적 적층 연결 방법과 와이어 본딩을 통한 전기적 적층 연결 방법에 비하여 단순한 구조를 가지면서도 칩간의 전기적 연결이 손쉽게 이루어질 수 있다.
또한, 전도성범프 등과 같은 별도의 전기적 매개수단 없이도 도금에 의한 전기접속층에 의하여 칩간의 전기적 연결이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 적층되는 칩을 계단식으로 배열하여, 일측쪽에 배열되는 전기접속층끼리 통전되게 하는 동시에 타측쪽에 배열되는 전기접속층은 서로 접촉되지 않게 함으로써, 서로 접촉되지 않는 전기접속층은 칩에서 발생되는 열방출 기능을 수행하여, 열방출 효과를 크게 얻어낼 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 칩 적층형 패키지의 제1실시예를 첨부한 도 1 및 도 2를 참조로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제1실시예에 따른 칩 적층형 패키지는 도 1 및 도 2의 단면도에서 보는 바와 같이, 기판(10)상에 다수의 칩(20a~20n)들이 적층되는 패키지로서, 적층되는 칩 구조를 보면 사방 측면이 경사진 구조로 제작되어 측면에서 보았을 때 사다리꼴 형상을 이루게 되고, 각 칩(20a~20n)에는 칩간의 전기적 연결을 위한 전기접속층(30)이 전도성물질을 도금하여 형성된다.
상기 전기접속층(30)은 각 칩(20a~20n)의 둘레방향을 따라 일정간격을 이루며 형성되는 것으로서, 각 칩(20a~20n)의 경사진 사방 측면에 전도성물질로 도금되는 수직층(32)과, 각 칩(20a~20n)의 상면 또는 하면 테두리에 전도성물질로 도금되는 수평층(34)이 일체로 연결된 구조로 형성된다.
상기 기판(10)상에 적층되는 칩(20a~20n)들중 가장 아래쪽 칩(20a)을 기판(10)상에 접착수단을 이용하여 적층 부착한 다음, 가장 아래쪽 칩(20a) 위에 다수개의 칩(20b~20n))을 접착수단을 이용하여 차례로 적층시킨다.
이와 같이, 도 1에 도시된 바와 같이 동일한 크기의 칩(20a~20n)들이 기판(10)상에 수직방향으로 적층되거나, 가장 아래쪽에 제일 큰 크기의 칩을 적층하는 동시에 가장 위쪽에 제일 작은 크기의 칩을 적층하여 각 칩(20a~20n)들이 기판(10)상에 계단을 이루며 적층된다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 기판(10)과 칩(20a)간의 전기적 연결 그리 고, 칩(20a~20n)들간의 전기적 연결을 솔더볼(40)의 리플로우를 통해 이루어지는 점에 특징이 있다.
즉, 상기와 같이 칩(20)들을 수직방향으로 적층하거나, 계단을 이루도록 적층한 후, 가장 위쪽 칩(20n)의 수평층(34)상에 솔더볼(40)을 융착시킨 다음, 상기 솔더볼(40)을 리플로우시킨다.
따라서, 액상의 솔더가 가장 위쪽 칩(20n)의 아래쪽에 적층된 칩(20a~20b))들의 각 전기접속층(30)을 따라 도포되는 동시에 기판(10)상의 전도성패턴(12)까지 도포되어 전기적으로 연결된다.
보다 상세하게는, 상기 액상의 솔더가 적층된 칩(20a~20b)들의 각 전기접속층(30)의 수평층(34) 및 수직층(32)을 따라 도포되는 동시에 가장 아래쪽 칩(20b)의 전기접속층(30)의 수직층(32)과 전기적으로 연결되도록 기판(10)상의 전도성패턴(12)까지 흘러서 도포되어진다.
이렇게 솔더볼(40)의 리플로우후, 경화 공정을 거치게 되면, 기판(10)의 전도성패턴(12) 및 칩(20)의 전기접속층(30)에 걸쳐 솔더볼(40)의 리플로우에 의한 솔더 흐름라인(42)이 형성되고, 이 솔더 흐름라인(42)에 의하여 기판(10)과 칩(20a)간의 전기적 연결 그리고, 칩(20a~20n)들간의 전기적 연결이 용이하게 이루어진다.
이와 같이, 제1실시예에 따른 패키지에 의하면 별도의 관통 실리콘 비아(TSV)를 형성하지 않고도, 각 칩들간의 적층 및 칩간의 전기적 연결을 단순한 구조로 손쉽게 이루어져 공정수 감소 및 원가절감을 도모할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 칩 적층형 패키지의 제2실시예를 첨부한 도 3a 및 도 3d를 참조로 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제2실시예에 따른 칩 적층형 반도체 패키지 및 그 칩 적층 방법을 설명하는 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 칩 적층시 전기적 연결수단이 되는 전기접속층(30)을 형성하기 위하여, 웨이퍼(50) 상태의 각 칩(20) 둘레부에 내벽면이 경사진 트렌치(trench) 형태의 수직홈(52)을 형성한다.
이어서, 상기 수직홈(52)의 바닥 및 내벽면, 수직홈(52)의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층(30)을 형성한다.
다음으로, 상기 수직홈(52)의 바닥면이 관통될 때까지, 상기 웨이퍼(50)의 저면에 대한 백그라인딩을 실시한다.
이렇게 웨이퍼에 대한 백그라인딩을 실시하게 되면, 트렌치 형태의 수직홈(52)의 바닥면이 관통되는 상태가 되어, 결국 웨이퍼 상태의 칩들이 개개의 칩(20)으로 분리되어진다.
이와 같이 개개 단위로 분리된 각 칩(20a~20n)을 기판(10)상에 탑재시키기 위하여, 각 칩(20a~20n)의 전기접속층(30)을 전기적으로 연결시키면서 적층하게 된다.
이때, 상기 수직홈(52)의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20)의 상면 또는 하면 테두리에 형성되면서 전기접속층(30)의 수평층(34)이 되고, 상기 수직홈(52)의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20a~20n)의 경사진 측면에 형성 되면서 전기접속층(30)의 수직층(32)이 된다.
이렇게 구비된 칩(20a~20n)들을 수직방향으로 적층하거나, 일측으로 편심되게 하여 계단을 이루도록 적층한 후, 첨부한 도 3d에 도시된 바와 같이 제1실시예와 동일하게 가장 위쪽 칩(20n)의 수평층(34)상에 솔더볼(40)을 융착시킨 다음, 솔더볼(40)을 리플로우시킴으로써, 액상의 솔더가 아래쪽에 적층된 칩(20a)들의 각 전기접속층(30)을 따라 도포되는 동시에 기판(10)상의 전도성패턴(12)까지 도포되어, 기판(10)과 가장 아래쪽 칩(20a), 그리고 각 칩(20a~20n)들이 상호간에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 칩 적층시 전기적 연결 방법을 솔더볼의 리플로우 방법을 사용하지 않고, 직접적으로 전기접속층(30)들을 통전 가능하게 접촉시켜 전기적으로 연결할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 칩(20a~20n)들을 일측방향으로 편심되면서 계단형으로 적층하는 경우, 계단을 이루며 적층되는 칩(20a~20n)들중 상부쪽에 적층되는 칩의 일측면에 형성된 전기접속층(30)의 수직층(32)과, 하부쪽에 적층되는 칩의 일측면에 형성된 전기접속층(30)의 수평층(34)이 서로 접촉되며 전기적으로 연결되도록 한다.
이때, 상기 칩(20a~20n)들을 일측방향으로 편심되면서 계단형으로 적층하는 경우, 각 칩(20a~20n)들의 타측면에 형성된 전기접속층(30)은 서로 접촉되지 않고 이격되어 전기적으로 분리된 상태가 되어, 칩에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 일종의 열방출수단으로서의 역할을 하게 된다.
한편, 첨부한 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 칩(20a~20n)들을 일측방향으로 편심되면서 계단형으로 적층하되, 칩을 뒤집어서 적층하여 상부쪽에 적층되는 칩의 일측면에 형성된 전기접속층(30)의 수평층(32)과, 하부쪽에 적층되는 칩의 일측면에 형성된 전기접속층(30)의 수직층(34)을 전기적으로 연결시킬 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 칩간의 전기적 연결이 도금층인 전기접속층을 통해 이루어지도록 함으로써, 기존에 칩에 관통 실리콘 비아를 형성하여 적층하는 방법 및 칩들을 와이어로 연결하는 방법 등에 비하여, 각 칩들간의 적층 및 칩간의 전기적 연결을 단순한 구조로 이루어져 공정수 감소 및 원가절감을 도모할 수 있고, 또한 칩에서 발생되는 열의 방출효과를 크게 얻어낼 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 칩 적층형 패키지의 제3실시예를 첨부한 도 4a 및 도 4d를 참조로 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제3실시예에 따른 칩 적층형 반도체 패키지 및 칩 적층 방법을 설명하는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이, 칩 적층시 전기적 연결수단이 되는 전기접속층(30)을 형성하기 위하여, 웨이퍼(50) 상태의 각 칩 둘레부에 내벽면이 경사진 수직홈(52)을 형성하고, 상기 수직홈(52)의 바닥 및 내벽면, 수직홈(52)의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층(30)을 형성한다.
이때, 상기 수직홈(52)의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 개개의 칩으로 분리되었을 때, 각 칩(20a~20n)의 상면 또는 하면 테두리에 형성되면서 전기접속 층(30)의 수평층(34)으로 형성되고, 또한 상기 수직홈(52)의 내벽면에 도금된 전도성물질은 개개의 칩으로 분리되었을 때, 각 칩(20a~20n)의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층(30)의 수직층(32)으로 형성되며, 또한 상기 상기 수직홈(52)의 바닥면에 도금된 전도성물질은 개개의 칩으로 분리되었을 때, 수평층(34)으로부터 외측방향으로 연장되는 수평연장층(36)으로 형성된다.
이어서, 제3실시예에 따르면, 전기접속층(30)이 형성된 수직홈(52)의 내부에 전기접속층(30)을 감싸주도록 절연물질(38)이 충진되는 바, 이 절연물질(38)은 개개의 칩으로 분리되었을 때 수직층(32)과 수평연장층(36)의 표면에 도포되는 상태가 되어, 수직층(32)과 수평연장층(36)을 포함하는 전기접속층(30)에 습기가 침투하는 것을 차단하는 동시에 산화되는 현상을 방지하는 역할을 하게 된다.
다음으로, 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 수직홈(52)의 바닥면에 도금된 전기접속층(30)이 노출될 때까지, 상기 웨이퍼(50)의 저면에 대한 백그라인딩을 실시한 다음, 상기 수직홈(52) 및 절연물질(38)의 중심을 따라 상하방향으로 소잉을 진행하여 개개의 칩으로 분리시키게 된다.
또는, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 수직홈(52) 및 절연물질(38)의 중심을 따라 상하방향으로 소잉을 진행한 후, 상기 수직홈(52)의 바닥면에 도금된 전기접속층(30)이 노출될 때까지, 상기 웨이퍼(50)의 저면에 대한 백그라인딩을 실시하여, 개개의 칩으로 분리시키게 된다.
이에, 분리된 각 칩(20)을 기판(10)상에 탑재시키기 위하여, 각 칩(20)의 전기접속층(30)을 전기적으로 연결시키면서 적층하게 된다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이 상기 각 칩(20a~20n)의 수평연장층(36)끼리 전기적으로 접촉시키면서 각 칩(20a~20n)을 수직방향으로 적층하거나, 각 칩(20a~20n)을 계단식으로 적층하게 된다..
마찬가지로, 본 발명의 제3실시예에 따르면 칩간의 전기적 연결이 도금층인 전기접속층을 통해 이루어지도록 함으로써, 기존에 칩에 관통 실리콘 비아를 형성하여 적층하는 방법 및 칩들을 와이어로 연결하는 방법 등에 비하여, 각 칩들간의 적층 및 칩간의 전기적 연결을 단순한 구조로 이루어져 공정수 감소 및 원가절감을 도모할 수 있고, 또한 절연물질을 충진 도포하여 전기접속층간의 쇼트 방지 및 산화 방지를 도모할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 칩 적층형 패키지의 제4실시예를 첨부한 도 5a 및 도 5c를 참조로 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제4실시예에 따른 칩 적층형 반도체 패키지 및 칩 적층 방법을 설명하는 단면도이다.
본 발명의 제4실시예에 따르면, 칩 적층시 전기적 연결수단이 되는 전기접속층(30a,30b)이 칩의 양측에 대층 구조로 형성된 점에 특징이 있다.
이를 위해, 웨이퍼(50) 상태의 각 칩의 상면 둘레부중 일부구간에 내벽면이 경사진 제1수직홈(52a)을 형성한 후, 제1수직홈(52a)의 바닥 및 내벽면, 제1수직홈(52a)의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층(30a)을 형성하게 된다.
또한, 웨이퍼를 뒤집은 다음, 웨이퍼(50) 상태의 각 칩(20)의 저면 둘레부중 제1수직홈(52a)과 일치하지 않는 구간에 걸쳐 내벽면이 경사진 제2수직홈(52b)을 형성하고, 이 제2수직홈(52b)의 바닥 및 내벽면, 그리고 제2수직홈(52b)의 입구 외주면에 걸쳐 전도성물질을 도금하여 전기접속층(30a)을 형성하게 된다.
이어서, 칩 분리 단계로서, 동일한 사선을 이루는 상기 제1수직홈(52a)의 내벽면과, 제2수직홈(52b)의 내벽면을 따라 소잉을 실시함으로써, 평행사변형의 단면 형상을 갖는 칩으로 분리된다.
이때, 개개의 칩으로 분리되었을 때, 상기 제1수직홈(52a)의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20)의 상면테두리에 형성되면서 전기접속층(30a)의 상부 수평층(34a)으로 형성되고, 상기 제1수직홈(52a)의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20)의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층(30a)의 수직층(32a)으로 형성되며, 또한 상기 제2수직홈(52b)의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20)의 저면 테두리에 형성되면서 전기접속층(30b)의 하부 수평층(34b)으로 형성되고, 상기 제2수직홈(52b)의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20)의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층(30b)의 수직층(32b)으로 형성된다.
이렇게 분리된 개개의 칩(20a~20n)을 기판(10)상에 탑재시키기 위하여, 각 칩(20a~20n))을 전기접속층(30a,30b)끼리 전기적으로 접촉시키면서 적층하게 된다.
본 발명의 제4실시예에 따르면, 첨부한 도 5c에 도시된 바와 같이 제1실시예와 동일하게 가장 위쪽 칩(20n)의 수평층(34)상에 솔더볼(40)을 융착시킨 다음, 솔더볼(40)을 리플로우시켜서, 상기 기판(10)과 가장 아래쪽 칩(20a), 그리고 각 칩(20a~20n)들을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
또한, 직접적으로 전기접속층(30)들을 통전 가능하게 접촉시켜 전기적으로 연결할 수 있는 바, 예를 들어, 상기 적층되는 칩(20)들중 가장 위쪽에 적층되는 칩(20n)의 수직층(32a)과 하부 수평층(34b)을 아래쪽에 적층되는 칩(20a)의 상부 수평층(34a)과 수직층(32b)에 각각 접촉시키며 적층하여 전기적으로 연결시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제4실시예도 칩간의 전기적 연결이 도금층인 전기접속층을 통해 이루어지도록 함으로써, 기존에 칩에 관통 실리콘 비아를 형성하여 적층하는 방법 및 칩들을 와이어로 연결하는 방법 등에 비하여, 각 칩들간의 적층 및 칩간의 전기적 연결을 단순한 구조로 이루어져 공정수 감소 및 원가절감을 도모할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 칩 적층형 반도체 패키지 제1실시예를 나타내는 단면도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 칩 적층형 반도체 패키지의 제2실시예에 따른 칩 적층 방법을 설명하는 단면도,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 칩 적층형 반도체 패키지의 제3실시예에 따른 칩 적층 방법을 설명하는 단면도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 칩 적층형 반도체 패키지의 제4실시예에 따른 칩 적층 방법을 설명하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판 12 ; 전도성패턴
20a~20n : 칩 30 : 전기접속층
30a,30b : 전기접속층 32 : 수직층
32a,32b : 수직층 34 : 수평층
34a : 상부수평층 34b : 하부수평층
36 : 수평연장층 38 : 절연물질
40 : 솔더볼 42 : 솔더 흐름라인
50 : 웨이퍼 52 : 수직홈
52a : 제1수직홈 52b : 제2수직홈

Claims (14)

  1. 기판(10)과;
    사방 측면이 경사진 구조로 제작되어, 상기 기판(10)상에 전기접속층(30)에 의하여 전기적으로 연결되며 적층되는 다수개의 칩(20a~20n)과;
    상기 각 칩(20a~20n)의 경사진 사방 측면에 전도성물질로 도금되는 수직층(32)과, 각 칩(20)의 상면 또는 하면 테두리에 전도성물질로 도금되는 수평층(34)이 일체로 연결된 구성으로서, 칩(20a~20n)의 둘레방향을 따라 일정간격을 이루며 형성되는 다수의 전기접속층(30);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수개의 칩(20a~20n)들이 수직방향으로 적층되거나, 계단을 이루며 적층되고, 각 칩(20a~20n)의 전기접속층(30)은 솔더볼(40)의 리플로우에 의한 솔더 흐름라인(42)에 의하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수개의 칩(20a~20n)들은 일측방향으로 편심되면서 계단형으로 적층되고, 계단을 이루며 적층되는 칩(20a~20n)들중 상부쪽에 적층되는 칩의 일측면에 형성된 전기접속층(30)의 수직층(32)과, 하부쪽에 적층되는 칩의 일측면에 형성된 전기접속층(30)의 수평층(34)이 서로 접촉되며 전기적으로 연결되고, 상부쪽 칩 및 하부쪽 칩의 타측면에 형성된 전기접속층(30)끼리는 이격되며 전기적으로 분리되어 열방출수단이 되는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 칩(20a~20n)의 측면에 형성된 전기접속층(30)의 수직층(32)의 하단에는 외측방향으로 연장되는 수평연장층(36)이 일체로 형성되고, 상기 수직층(32)과 수평연장층(36)의 표면에는 절연물질(38)이 도포된 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지.
  5. 웨이퍼(50) 상태의 각 칩(20a~20n) 둘레부에 내벽면이 경사진 수직홈(52)을 형성하는 단계와;
    상기 수직홈(52)의 바닥 및 내벽면, 수직홈(52)의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층(30)을 형성하는 단계와;
    상기 수직홈(52)의 바닥면이 관통될 때까지, 상기 웨이퍼(50)의 저면에 대한 백그라인딩을 실시하여, 개개의 칩으로 분리시키는 단계;
    분리된 각 칩을 기판상에 탑재시키기 위하여, 각 칩(20a~20n)의 전기접속층(30)을 전기적으로 연결시키면서 적층하는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 수직홈(52)의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20)의 상면 또는 하면 테두리에 형성되면서 전기접속층(30)의 수평층(34)이 되고, 상기 수직홈(52)의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20)의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층(30)의 수직층(32)이 되는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 칩(20a~20n)들을 수직방향으로 적층하거나, 일측으로 편심되게 하여 계단을 이루도록 적층한 후, 가장 위쪽 칩(20n)의 수평층(34)상에 솔더볼(40)을 융착시키는 단계와;
    상기 솔더볼(40)을 리플로우시켜서, 액상의 솔더가 아래쪽에 적층된 칩(20b~20a)들의 각 전기접속층(30)을 따라 도포되는 동시에 기판(10)상의 전도성패턴(12)까지 도포되어 전기적으로 연결되는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 칩(20a~20n)들을 일측방향으로 편심되면서 계단형으로 적층하는 경우, 계단을 이루며 적층되는 칩(20a~20n)들중 상부쪽에 적층되는 칩의 일측면에 형성된 전기접속층(30)의 수직층(32)과, 하부쪽에 적층되는 칩의 일측면에 형성된 전기접속층(30)의 수평층(34)이 서로 접촉되며 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
  9. 웨이퍼(50) 상태의 각 칩(20a~20n) 둘레부에 내벽면이 경사진 수직홈(52)을 형성하는 단계와;
    상기 수직홈(52)의 바닥 및 내벽면, 수직홈(52)의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층(30)을 형성하는 단계와;
    전기접속층(30)이 형성된 수직홈(52)의 내부에 절연물질(38)을 충진시키는 단계와;
    상기 수직홈(52)의 바닥면에 도금된 전기접속층(30)이 노출될 때까지, 상기 웨이퍼(50)의 저면에 대한 백그라인딩을 실시하는 단계와;
    상기 수직홈(52) 및 절연물질(38)의 중심을 따라 상하방향으로 소잉을 진행하여 개개의 칩으로 분리시키는 단계;
    분리된 각 칩(20)을 기판(10)상에 탑재시키기 위하여, 각 칩(20)의 전기접속층(30)을 전기적으로 연결시키면서 적층하는 단계와;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 수직홈(52)의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20a~20n)의 상면 또는 하면 테두리에 형성되면서 전기접속층(30)의 수평층(34)이 되고, 상기 수직홈(52)의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20a~20n)의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층(30)의 수직층(32)이 되며, 상기 수직홈(52)의 바닥면에 도금된 전도성물질은 수평층(34)으로부터 외측방향으로 연장된 수평연장층(36)이 되는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 각 칩(20a~20n)의 수평연장층(36)끼리 전기적으로 접촉시키면서, 각 칩(20a~20n)을 수직방향으로 적층하거나, 각 칩(20a~20n)을 계단식으로 적층하는 것을 특징으로 한다.
  12. 웨이퍼(50) 상태의 각 칩의 상면 둘레부중 일부구간에 내벽면이 경사진 제1수직홈(52a)을 형성한 후, 제1수직홈(52a)의 바닥 및 내벽면, 제1수직홈(52a)의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층(30a)을 형성하는 단계와;
    웨이퍼(50) 상태의 각 칩의 저면 둘레부중 제1수직홈(52a)과 일치하지 않는 구간에 걸쳐 내벽면이 경사진 제2수직홈(52b)을 형성한 후, 제2수직홈(52b)의 바닥 및 내벽면, 제2수직홈(52b)의 입구 외주면에 전도성물질을 도금하여 전기접속층(30b)을 형성하는 단계와;
    동일한 사선을 이루는 상기 제1수직홈(52a)의 내벽면과, 제2수직홈(52b)의 내벽면을 따라 소잉을 실시하여, 평행사변형의 단면 형상을 갖는 칩으로 분리되는 단계와;
    분리된 각 칩(20a~20n)을 기판(10)상에 탑재시키기 위하여, 각 칩(20a~20n)을 전기접속층(30a,30b)끼리 전기적으로 연결시키면서 적층하는 단계와;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1수직홈(52a)의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20a~20n)의 상면테두리에 형성되면서 전기접속층(30a)의 상부 수평층(34a)이 되고, 상기 제1수직홈(52a)의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20a~20n)의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층(30a)의 수직층(32a)이 되며, 상기 제2수직홈(52b)의 입구 외주면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20a~20n)의 저면 테두리에 형성되면서 전기접속층(30b)의 하부 수평층(34b)이 되고, 상기 제2수직홈(52b)의 내벽면에 도금된 전도성물질은 각 칩(20a~20n)의 경사진 측면에 형성되면서 전기접속층(30b)의 수직층(32b)이 되는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 적층되는 칩(20a~20n)들중 위쪽에 적층되는 칩의 수직층(32a)과 하부 수평층(34b)이 아래쪽에 적층되는 칩의 상부 수평층(34a)과 수직층(32b)에 각각 접촉하며 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 칩 적층형 반도체 패키지의 칩 적층 방법.
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