KR20170109328A - Semiconductor Package - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관통 전극을 이용하여 적층된 복수의 반도체 칩과 이에 인접하도록 배치되는 반도체 칩을 포함하는 반도체 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor package, and more particularly, to a semiconductor package including a plurality of semiconductor chips stacked using through electrodes and a semiconductor chip disposed adjacent thereto.
전자 산업의 비약적인 발전 및 사용자의 요구에 따라 전자기기는 더욱 더 소형화, 경량화 및 대용량화되고 있다. 이에 따라 관통 전극을 이용하여 복수의 반도체 칩을 적층시키는 반도체 패키지도 개발되고 있다.Electronic devices are becoming smaller, lighter, and larger in capacity depending on the rapid development of the electronic industry and the demands of users. Accordingly, a semiconductor package for stacking a plurality of semiconductor chips using through electrodes has been developed.
본 발명의 기술적 과제는 여러 반도체 칩이 관통 전극을 통해 적층되는 반도체 패키지의 신뢰성을 증가시키고 성능을 향상시키는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the reliability and performance of a semiconductor package in which a plurality of semiconductor chips are stacked through through electrodes.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 반도체 패키지는 복수의 제1 관통전극들을 구비하고, 상기 복수의 제1 관통전극들을 매개로 전기적 및 물리적으로 적층된 적어도 하나의 제1 반도체 칩, 상기 적어도 하나의 제1 반도체 칩 상에 배치되며, 상기 복수의 제1 관통전극들과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 관통전극들을 포함하는 제2 반도체 칩, 및 상기 제2 관통전극들과 열적으로 접촉되는 절연성의 열전 패턴층을 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a semiconductor package according to an aspect of the technical idea of the present disclosure includes a plurality of first penetrating electrodes, at least one electrically and physically stacked one through the plurality of first penetrating electrodes A second semiconductor chip disposed on the at least one first semiconductor chip and including a plurality of second penetrating electrodes electrically connected to the plurality of first penetrating electrodes, And an insulating thermoelectric pattern layer in thermal contact with the penetrating electrodes.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 열전 패턴층은 상기 복수의 제2 관통전극들의 상부를 함께 덮도록 일체를 이루는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the thermoelectric pattern layer may be integrally formed to cover the upper portions of the plurality of second penetrating electrodes together.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 열전 패턴층은 상기 복수의 제2 관통 전극들의 상부를 각각 덮도록 서로 이격되는 복수의 열전 패턴을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the thermoelectric conversion layer may have a plurality of thermoelectric patterns spaced apart from each other to cover the upper portions of the plurality of second penetrating electrodes.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 제2 반도체 칩은 상기 복수의 제2 관통전극들이 존재하는 제1 구역과 존재하지 않는 제2 구역으로 이루어지며, 상기 열전 패턴층은 상기 복수의 제2 관통 전극들의 노출된 상부를 각각 덮는 복수의 제1 열전 패턴들과, 상기 제1 열전패턴과 이격되며 상기 제 2 구역의 상부를 덮는 제2 열전 패턴을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the second semiconductor chip comprises a first region in which the plurality of second penetrating electrodes are present and a second region in which the plurality of second penetrating electrodes are present, Wherein the thermoelectric pattern layer has a plurality of first thermoelectric patterns covering the exposed upper portions of the plurality of second penetrating electrodes and a second thermoelectric pattern spaced apart from the first thermoelectric pattern and covering an upper portion of the second region . ≪ / RTI >
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 제1 열전 패턴과 상기 제2 열전 패턴은 동일 레벨의 상면를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the first thermoelectric pattern and the second thermoelectric pattern may have a top surface of the same level.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 복수의 더미 패드가 상기 제2 구역 상에 위치하고, 상기 제2 열전 패턴은 상기 복수의 더미 패드를 덮는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, a plurality of dummy pads may be located on the second region, and the second thermoelectric pattern may cover the plurality of dummy pads.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 제2 반도체 칩은 상기 복수의 제2 관통전극들이 존재하는 제 1 구역과 존재하지 않는 제 2 구역으로 이루어지며, 상기 열전 패턴층은 상기 복수의 제2 관통 전극들의 상부를 각각 덮는 복수의 제1 열전 패턴들을 포함하고, 상기 복수의 제1 열전 패턴들 중 적어도 일부 개는 상기 제1 구역에서 상기 제2 구역으로 연장되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the second semiconductor chip comprises a first region in which the plurality of second penetrating electrodes are present and a second region in which the plurality of second penetrating electrodes are not present, And at least some of the plurality of first thermoelectric patterns extend from the first region to the second region. The plurality of first thermoelectric patterns may include a plurality of first thermoelectric patterns each covering an upper portion of the penetrating electrodes, and at least some of the plurality of first thermoelectric patterns extend from the first region to the second region.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 열전 패턴층은 다이아몬드(diamond), 질화 붕소(Boron Nitride), 및 그래파이트(graphite) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the thermoelectric conversion layer may be formed of any one of diamond, boron nitride, and graphite.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 반도체 패키지는 패키지 베이스 기판, 복수의 제1 관통전극들을 구비하고, 상기 복수의 제1 관통전극들을 매개로 전기적 및 물리적으로 적층된 적어도 하나의 제1 반도체 칩, 상기 제1 반도체 칩 상에 배치되며, 상기 복수의 제1 관통전극들과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 관통전극들을 포함하는 제2 반도체 칩, 및 상기 제2 관통전극들과 열적으로 접촉되는 열전 패턴층을 포함하는 서브 반도체 패키지, 및 상기 열전 패턴층 상에 배치되어 열전 패턴층과 열적으로 접촉되는 열 방출 부재를 포함할 수 있다.A semiconductor package according to an aspect of the present disclosure includes a package base substrate, at least one first semiconductor chip electrically and physically stacked via the plurality of first penetration electrodes, A second semiconductor chip disposed on the first semiconductor chip and including a plurality of second penetrating electrodes electrically connected to the plurality of first penetrating electrodes, and a second semiconductor chip disposed in thermal contact with the second penetrating electrodes A sub semiconductor package including a thermoelectric pattern layer, and a heat emitting member disposed on the thermoelectric pattern layer and in thermal contact with the thermoelectric pattern layer.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 열 방출 부재와 상기 서브 반도체 패키지 사이에 위치하는 열 계면 소재를 더 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, a thermal interface material may be further disposed between the heat emitting member and the sub semiconductor package.
본 개시의 기술적 사상에 의한 반도체 패키지는, 적층 반도체 칩 구조체의 내부 발열을 효과적으로 배출시켜 발열에 의한 반도체 칩의 성능 저하를 막을 수 있고, 또한 반도체 칩의 스트레스 집중을 분산시켜 왜곡 현상을 방지할 수 있다.The semiconductor package according to the technical idea of the present disclosure effectively dissipates the internal heat of the laminated semiconductor chip structure to prevent deterioration of the performance of the semiconductor chip due to heat generation and disperses the stress concentration of the semiconductor chip, have.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 5a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 5b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 6b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 7a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 7b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 9a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 9b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 12은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
4A is a plan view showing a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
4B is a cross-sectional view illustrating a portion of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
5A is a top view of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
5B is a cross-sectional view illustrating a portion of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
6A is a top view of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
6B is a cross-sectional view illustrating a portion of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
7A is a top view of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
7B is a cross-sectional view illustrating a portion of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
8 is a top view of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
9A is a plan view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
9B is a cross-sectional view illustrating a portion of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
10 is a plan view showing a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
11 is a top view of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
12 schematically shows a configuration of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다. In order to fully understand the structure and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It should be understood, however, that the description of the embodiments is provided to enable the disclosure of the invention to be complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. In the accompanying drawings, the components are enlarged for the sake of convenience of explanation, and the proportions of the components can be exaggerated or reduced.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "상에" 있다거나 "접하여" 있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "바로 위에" 있다거나 "직접 접하여" 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다. It is to be understood that when an element is referred to as being "on" or "tangent" to another element, it is to be understood that other elements may directly contact or be connected to the image, something to do. On the other hand, when an element is described as being "directly on" or "directly adjacent" another element, it can be understood that there is no other element in between. Other expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "directly between"
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may only be used for the purpose of distinguishing one element from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다. The singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. The word "comprising" or "having ", when used in this specification, is intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, A step, an operation, an element, a part, or a combination thereof.
본 발명의 실시 예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.The terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as commonly known to those skilled in the art unless otherwise defined.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
도 1을 참조하면 반도체 패키지(10)는 패키지 베이스 기판(121) 및 적층 구조체(100)를 포함할 수 있다. 패키지 베이스 기판(121)은 예를 들면, 인쇄회로기판, 세라믹 기판 또는 인터포저(interposer)일 수 있다.Referring to FIG. 1, the
패키지 베이스 기판(121)이 인쇄회로기판인 경우, 패키지 베이스 기판(121)은 기판 베이스, 그리고 상면 및 하면에 각각 형성된 상면 패드(도시 생략) 및 하면 패드(도시 생략)를 포함할 수 있다. 상기 상면 패드 및 상기 하면 패드는 각각 상기 기판 베이스의 상면 및 하면을 덮는 솔더레지스트층(도시 생략)에 의하여 노출될 수 있다. 상기 기판 베이스는 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 베이스는 FR4, 사관능성 에폭시(Tetrafunctional epoxy), 폴레페닐렌 에테르(Polyphenylene ether), 에폭시/폴리페닐렌 옥사이드(Epoxy/polyphenylene oxide), BT(Bismaleimide triazine), 써마운트(Thermount), 시아네이트 에스터(Cyanate ester), 폴리이미드(Polyimide) 및 액정 고분자(Liquid crystal polymer) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 상면 패드 및 하면 패드는 구리, 니켈, 스테인레스 스틸 또는 베릴륨구리(beryllium copper)로 이루어질 수 있다. 상기 기판 베이스 내에는 상기 상면 패드와 상기 하면 패드를 전기적으로 연결되는 내부 배선(도시 생략)이 형성될 수 있다. 상기 상면 패드 및 상기 하면 패드는 상기 기판 베이스의 상면 및 하면에 동박(Cu foil)을 입힌 후 패터닝된 회로 배선 중 각각 상기 솔더레지스트층에 의하여 노출된 부분일 수 있다. When the
패키지 베이스 기판(121)이 인터포저인 경우, 패키지 베이스 기판(121)은 반도체 물질로 이루어진 기판 베이스 및 상기 기판 베이스의 상면 및 하면에 각각 형성된 상면 패드(도시 생략) 및 하면 패드(도시 생략)를 포함할 수 있다. 상기 기판 베이스는 예를 들면, 실리콘 웨이퍼로부터 형성될 수 있다. 또한 상기 기판 베이스의 상면, 하면 또는 내부에는 내부 배선(도시 생략)이 형성될 수 있다. 또한 상기 기판 베이스의 내부에는 상기 상면 패드와 상기 하면 패드를 전기적으로 연결하는 관통 비아(도시 생략)이 형성될 수 있다. When the
패키지 베이스 기판(121)의 하면에는 외부 연결 단자(122)가 부착될 수 있다. 외부 연결 단자(122)는 예를 들면, 상기 하면 패드 상에 부착될 수 있다. 외부 연결 단자(122)는 예를 들면, 솔더볼 또는 범프일 수 있다. 외부 연결 단자(122)는 반도체 패키지(10)와 외부 장치 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.An
적층 구조체(100)는 순차적으로 적층된 적층 반도체 칩 구조체(110)를 포함할 수 있다. 적층 반도체 칩 구조체(110)는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d)이 수직 방향으로 적층될 수 있다. 적층 반도체 칩 구조체(110)는 관통 전극들을 매개로 물리적 및 전기적으로 적층된 복수의 제1 반도체 칩(110b, 110c, 110d)과 제1 반도체 칩 상에 위치하여 관통전극이 상부로 노출되는 제2 반도체 칩(110a)을 포함할 수 있다. 적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d) 각각을 이루는 반도체 기판 및 형성된 반도체 소자는 유사한 바, 자세한 설명은 제2 반도체 칩(110a)으로 하도록 한다. 적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d) 각각은 활성면이 베이스 기판(121)을 향할 수 있다. 본 발명의 명세서에서 ‘복수의 반도체 칩’이라 함은, ‘하나의 적층 반도체 칩 구조체’를 이루도록 수직 방향으로 적층된 반도체 칩들을 의미한다. The
적층 반도체 칩 구조체(110)는 예를 들면, 메모리 반도체 칩일 수 있다. 메모리 반도체 칩은 예를 들면, DRAM(Dynamic Random Access Memory) 또는 SRAM(Static Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 반도체 칩이거나, PRAM(Phase-change Random Access Memory), MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory), FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 또는 RRAM(ResistiveRandom Access Memory)과 같은 비휘발성 메모리 반도체 칩일 수 있다.The laminated
적층 반도체 칩 구조체(110) 중 적어도 하나는 로직 반도체 칩이고, 나머지는 메모리 반도체 칩일 수 있다. 예를 들면, 적층 반도체 칩 구조체(110) 중 최하단의 반도체 칩(110d)은 로직 반도체 칩이고, 나머지 반도체 칩(110a, 110b, 110c)은 메모리 반도체 칩일 수 있다. 예를 들면, 적층 반도체 칩 구조체(110) 중 최하단의 반도체 칩(110d)은 나머지 반도체 칩(110a, 110b, 110c)을 제어하기 위한 콘트롤러 칩일 수 있고, 나머지 반도체 칩(110a, 110b, 110c)은 HBM(High Bandwidth Memory) DRAM 반도체 칩일 수 있다.At least one of the laminated
도 1에는 적층 반도체 칩 구조체(110)에 4개의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d)이 포함되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 2개, 3개 또는 5개 이상의 반도체 칩이 포함될 수 있다. 적층 반도체 칩 구조체(110)가 모두 메모리 반도체 칩인 경우, 적층 반도체 칩 구조체(110)는 2의 배수 개일 수 있다. 적층 반도체 칩 구조체(110) 중 적어도 하나는 로직 반도체 칩이고, 나머지는 메모리 반도체 칩인 경우, 적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 메모리 반도체 칩은 2의 배수 개일 수 있다. 적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 메모리 반도체 칩은 모두 동종의 메모리 반도체 칩일 수 있다. Although FIG. 1 illustrates four
적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d)은 각각 복수의 관통 전극(112)을 포함할 수 있다. 복수의 관통 전극(112)은 관통 전극 영역에 형성될 수 있다. 관통 전극 영역에는 예를 들면, 수백 개 내지 수천 개의 관통 전극(112)이 형성될 수 있다. 관통 전극 영역에 형성되는 복수의 관통 전극(112)은 예를 들면, 수십㎛의 피치(pitch)를 가지고 매트릭스 배열로 배치될 수 있다. 복수의 관통 전극(112)은 예를 들면, 각각 수㎛ 내지 수십㎛의 직경을 가질 수 있다. 복수의 관통 전극(112) 각각의 직경은 복수의 관통 전극(112)들이 배치되는 피치보다 작은 값을 가질 수 있다. 예를 들면, 복수의 관통 전극(112)은 5㎛ 내지 15㎛의 직경을 가지며, 25㎛ 내지 50㎛의 피치를 가지고 배치될 수 있다. The plurality of
적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d)은 서로 대응되는 관통 전극(112)에 의하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d)은 복수의 관통 전극(112)에 의하여 패키지 베이스 기판(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 관통 전극(112)은 적층 반도체 칩 구조체(110)을 위한 신호, 전원 또는 그라운드 중 적어도 하나를 제공할 수 있다. The plurality of
적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d) 각각의 상, 하면에는 패드(111, 114)가 부착될 수 있다. 패드(111, 114)는 상면에 연결되는 상면 패드(111), 하면에 연결되는 하면 패드(114)를 포함할 수 있다. 상면 패드(111) 및 하면 패드(114)는 관통 전극(112)에 대응되는 위치에 형성되어 관통 전극(112)과 전기적, 열적으로 연결될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 관통 전극(112)부터 떨어진 위치에 형성되어, 재배선층을 통하여 관통 전극(112)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한 하면 패드(114)는 하면 패드(114)가 부착된 반도체 칩의 바로 아래에 있는 반도체 칩의 상면 패드(111)와 전기적, 열적으로 연결될 수 있다. 패드(111, 114)는 예를 들면 수십㎛의 직경을 가질 수 있다. 패드(111, 114)의 직경은 관통 전극(112)의 직경보다 크고, 복수의 관통 전극(112)이 배치되는 피치보다 작은 값을 가질 수 있다. 패드(111, 114)는 설명의 편의상 패드로 명명하였으나 이에 한정하지 않고, 예를 들면, 범프의 형태 역시 가질 수 있다. 또한, 대응되는 패드(111,114) 사이에는 연결 부재가 있을 수 있다. 대응되는 패드(111,114) 간의 연결은 직접 연결될 수도 있고 연결 부재를 통해 간접적으로 연결될 수 있다.
관통 전극(112)은 TSV(Through Silicon Via)로 형성될 수 있다. 관통 전극(112)은 배선 금속층(도시 생략) 및 이를 둘러싸는 장벽 금속층(도시 생략)을 포함할 수 있다. 상기 배선 금속층은 Cu 또는 W을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 배선 금속층은 Cu, CuSn, CuMg, CuNi, CuZn, CuPd, CuAu, CuRe, CuW, W, 또는 W 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 배선 금속층은 Al, Au, Be, Bi, Co, Cu, Hf, In, Mn, Mo, Ni, Pb, Pd, Pt, Rh, Re, Ru, Ta, Te, Ti, W, Zn, Zr 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있고, 하나 또는 둘 이상의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 장벽 금속층은 W, WN, WC, Ti, TiN, Ta, TaN, Ru, Co, Mn, WN, Ni, 또는 NiB 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있고 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 그러나 관통 전극(112)의 재질이 상기의 물질에 한정되는 것은 아니다. 상기 장벽 금속층 및 배선 금속층은 PVD(physical vapor deposition) 공정 또는 CVD(chemical vapor deposition) 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 관통 전극(112)과 적층 반도체 칩 구조체(110) 각각을 이루는 반도체 기판 사이에는 스페이서 절연층(도시 생략)이 개재될 수 있다. 상기 스페이서 절연층은 적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d)에 형성된 반도체 소자와 관통 전극(112)이 접촉되는 것을 막아줄 수 있다. 상기 스페이서 절연층은 산화막, 질화막, 탄화막, 폴리머, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 스페이서 절연층을 형성하기 위하여 CVD 공정을 이용할 수 있다. 상기 스페이서 절연층은 저압 CVD(sub-atmospheric CVD) 공정에 의해 형성된 O3/TEOS(ozone/tetra-ethyl ortho-silicate) 기반의 HARP(high aspect ratio process) 산화막으로 이루어질 수 있다. The penetrating
관통 전극(112)은 적층 반도체 칩 구조체(110)에 포함되는 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d) 사이를 직접 연결하는 것으로 개시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 비아-퍼스트(Via-first), 비아-미들(Via-middle) 또는 비아-라스트(Via-last) 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있음은 물론이다. Although the penetrating
또한 관통 전극(112)이 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d)에 균일하게 배치된 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수의 반도체 칩들(110a, 110b, 110c, 110d)의 일부분에 집중되어 배치될 수 있다.Also, although the penetrating
적층 구조체(100)은 적층 반도체 칩 구조체(110), 열전 패턴층(200), 열 계면 소재(300), 및 열 방출 부재(400)을 포함 할 수 있다. 적층 구조체(100)의 하면에는 패키지 베이스 기판(121)과 연결되는 연결 단자(115)가 부착될 수 있다. 상기 연결 단자(115)는 관통 전극(112)과 전기적, 열적으로 연결될 수 있으며 적층 구조체(100)가 하부 패키지 베이스 기판(121)과 전기적으로 연결될 수 있다.The
제2 반도체 칩(110a) 상에는 열전 패턴층(200)이 형성된다. A
열전 패턴층(200) 상에는 열 계면 소재(300, TIM, Thermal Interface Material)가 형성된다. 열 계면 소재(300)는 열전 패턴층(200)을 덮을 수 있다. 열 계면 소재(300)는 절연 물질로 이루어지거나, 절연 물질을 포함하여 전기적 절연성을 유지할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 열 계면 소재(300)는 예를 들면, 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 열 계면 소재(300)는 예를 들면, 미네랄 오일(mineral oil), 그리스(grease), 갭 필러 퍼티(gap filler putty), 상변화 겔(phase change gel), 상변화물질 패드(hase change Material pads) 또는 분말 충전 에폭시(particle filled epoxy)일 수 있다. A thermal interface material (TIM) 300 is formed on the thermoelectric
열 방출 부재(400)는 열 계면 소재(300)를 사이에 두고 열전 패턴층(200) 상에 부착될 수 있다. 열 방출 부재(400)는 예를 들면, 히트 싱크(heat sink), 히트 스프레더(heat spreader), 히트 파이프(heat pipe), 또는 수냉식 냉각판(liquid cooled cold plate)일 수 있다. The
반도체 패키지(10)는 패키지 베이스 기판(121) 상에 적층 반도체 칩 구조체(110)를 인접하도록 배치시키고, 이들 상에 열전 패턴층(200)을 형성시킨 뒤에 열 계면 소재(300)와 열 방출 부재(400)를 부착하여 형성할 수 있다. The
제2 반도체 칩(110a)에 형성된 복수의 관통 전극(112)은 열전 패턴층(200)과 상면 패드(111)을 통해 연결될 수 있다. 열 방출 부재(400)가 도전성인 경우, 복수의 관통 전극(112)은 열전 패턴층(200) 및/또는 열 계면 소재(300)에 의하여 열 방출 부재(400)와 전기적으로 절연될 수 있다. 적층 반도체 칩 구조체(110) 주변을 몰딩 층이 감쌀 수 있다. 이에 관해서는 도 2에서 자세히 설명한다.The plurality of penetrating
열전 패턴층(200)은 적층 반도체 칩 구조체(110) 내부의 열을 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있다. 또한 열전 패턴층(200)은 적층 반도체 칩 구조체(110) 일부에 집중될 수 있는 스트레스를 분산시켜 적층 반도체 칩 구조체(110)의 왜곡현상을 방지할 수 있다. 이를 위해 열전 패턴층(200)은 열전도도와 전기 저항성이 높은 투열 및 절연 소재일 수 있다. 예를 들면, 열전 패턴층(200)은 다이아몬드(Diamond), 질화 붕소(Boron Nitride) 및 특정 구조로 구현되어 전기 저항성을 높인 그래파이트(graphite) 계열 물질 중 어느 하나 일 수 있다.The
또한 열전 패턴층(200)의 패턴에 따라서 적층 반도체 칩 구조체(110)에서 발생되는 열을 효과적으로 배출시키거나 효과적으로 스트레스를 분산 시킬 수 있다. 상기 패턴은 일체로 형성되거나 복수의 패턴으로 이루어질 수 있으며 이에 대한 자세한 내용은 도 4a 내지 도 11에서 설명한다.In addition, heat generated from the laminated
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다. 도 2에 대한 설명 중 도 1에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 수 있다.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure; The description overlapping with the description of FIG. 1 in the description of FIG. 2 may be omitted.
도 2를 참조하면, 패키지 베이스 기판(121) 상에는 제3 반도체 칩(131)을 포함하는 서브 반도체 패키지(130) 및 적층 반도체 칩 구조체(110) 각각의 측면을 감싸는 패키지 몰딩층(141)이 더 형성될 수 있다. 패키지 몰딩층(141)은 예를 들면, EMC로 이루어질 수 있다. 패키지 몰딩층(141)은 제1 서브 패키지 몰딩층(142)과 함께 형성될 수도 있다. 패키지 몰딩층(141)은 서브 반도체 패키지(130)의 상면 및 적층 반도체 칩 구조체(110)의 상면을 덮지 않도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 패키지 몰딩층(141)은 서브 반도체 패키지(130)에 포함되는 제3 반도체 칩(131)의 상면 및 열전 패턴층(200)의 상면을 덮지 않도록 형성될 수 있다. 2, a
제3 반도체 칩(131)의 상면과 열전 패턴층(200)의 상면은 패키지 베이스 기판(121)으로부터 동일 레벨을 가질 수 있다. 예를 들면, 제3 반도체 칩(131)과 열전 패턴층(200)이 상대적으로 큰 두께를 가지는 상태로 패키지 베이스 기판(121) 상에 부착하고, 패키지 몰딩층(141)이 제3 반도체 칩(131)과 열전 패턴층(200)의 덮도록 형성한 후 제3 반도체 칩(131)과 열전 패턴층(200)의 상면이 모두 노출될 때까지 패키지 몰딩층(141)의 상측 일부분을 제거하여, 제3 반도체 칩(131)의 상면과 열전 패턴층(200)의 상면이 패키지 베이스 기판(121)으로부터 동일 레벨을 가지도록 할 수 있다. 이 경우, 제3 반도체 칩(131)의 상면, 열전 패턴층(200)의 상면, 및 패키지 몰딩층(141)의 상면은 패키지 베이스 기판(121)으로부터 모두 동일 레벨을 가질 수 있다. The top surface of the
서브 반도체 패키지(130)는 서브 패키지 베이스 기판(151), 서브 패키지 베이스 기판(151) 상에 부착되는 제3 반도체 칩(131)을 포함할 수 있다. 제3 반도체 칩(131)은 활성면이 서브 패키지 베이스 기판(151)을 향하도록, 서브 패키지 베이스 기판(151) 상에 부착될 수 있다. 제3 반도체 칩(131)은 활성면 상에 배치된 제1 연결 단자(132)에 의하여 서브 패키지 베이스 기판(151)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연결 단자(132)는 예를 들면, 솔더볼 또는 범프일 수 있다. 서브 반도체 패키지(130)는 제3 반도체 칩(131)의 측면을 감싸도록 서브 패키지 베이스 기판(151) 상에 형성되는 제1 서브 패키지 몰딩층(142)을 더 포함할 수 있다. 제1 서브 패키지 몰딩층(142)은 제3 반도체 칩(131)의 상면, 즉 비활성면을 덮지 않을 수 있다. 제1 서브 패키지 몰딩층(142)은 제3 반도체 칩(131)과 서브 패키지 베이스 기판(151) 사이의 공간을 채우도록 형성될 수 있다. 제1 서브 패키지 몰딩층(142)은 예를 들면, EMC(Epoxy Mold Compound)로 이루어질 수 있다. 제1 서브 패키지 몰딩층(142)은 전술한 패키지 몰딩층(141)과 함께 형성될 수도 있다. The
서브 패키지 베이스 기판(151)은 예를 들면, 인쇄회로기판일 수 있다. 서브 패키지 베이스 기판(151)이 인쇄회로기판인 경우, 서브 패키지 베이스 기판(151)은 상술한 패키지 베이스 기판(121)이 인쇄회로기판인 경우와 유사한 구성을 포함할 수 있는 바, 자세한 설명은 생략될 수 있다. The
서브 패키지 베이스 기판(151)의 하면에는 제1 내부 연결 단자(152)가 부착될 수 있다. 제1 내부 연결 단자(152)는 예를 들면, 솔더볼 또는 범프일 수 있다. 제1 내부 연결 단자(152)는 서브 반도체 패키지(130)와 패키지 베이스 기판(121) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 서브 반도체 패키지(130)와 패키지 베이스 기판(121) 사이의 공간을 채우도록 제1 언더필 물질층(153)이 형성될 수 있다. 제1 언더필 물질층(153)은 예를 들면, 에폭시 수지로 이루어질 수 있다. 제1 언더필 물질(153)은 예를 들면, MUF(Molded Under-fill) 방식으로 형성되는 전술한 패키지 몰딩층(141)의 일부분일 수 있다. A first
제3 반도체 칩(131)을 이루는 반도체 기판은 예를 들면, 실리콘(Si, silicon)을 포함할 수 있다. 또는 제3 반도체 칩(131)을 이루는 반도체 기판은 저머늄(Ge, germanium)과 같은 반도체 원소, 또는 SiC (silicon carbide), GaAs(gallium arsenide), InAs (indium arsenide), 및 InP (indium phosphide)와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 또는 제3 반도체 칩(131)을 이루는 반도체 기판은 SOI (silicon on insulator) 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 제3 반도체 칩(131)을 이루는 반도체 기판은 BOX 층(buried oxide layer)을 포함할 수 있다. 제3 반도체 칩(131)을 이루는 반도체 기판은 도전 영역, 예를 들면 불순물이 도핑된 웰 (well)을 포함할 수 있다. 제3 반도체 칩(131)을 이루는 반도체 기판은 STI (shallow trench isolation) 구조와 같은 다양한 소자분리 구조를 가질 수 있다. The semiconductor substrate constituting the
제3 반도체 칩(131)은 다양한 종류의 복수의 개별 소자 (individual devices)를 포함하는 반도체 소자가 형성될 수 있다. 상기 복수의 개별 소자 다양한 미세 전자 소자 (microelectronic devices), 예를 들면 CMOS 트랜지스터 (complementary metal-insulator-semiconductor transistor) 등과 같은 MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor), 시스템 LSI (large scale integration), CIS (CMOS imaging sensor) 등과 같은 이미지 센서, MEMS (micro-electro-mechanical system), 능동 소자, 수동 소자 등을 포함할 수 있다. 상기 복수의 개별 소자는 제3 반도체 칩(131)을 이루는 반도체 기판의 상기 도전 영역에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반도체 소자는 상기 복수의 개별 소자 중 적어도 2개, 또는 상기 복수의 개별 소자와 제3 반도체 칩(131)을 이루는 반도체 기판의 상기 도전 영역을 전기적으로 연결하는 도전성 배선 또는 도전성 플러그를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 개별 소자는 각각 절연막에 의하여 이웃하는 다른 개별 소자들과 전기적으로 분리될 수 있다. The
제3 반도체 칩(131)은 프로세스 유닛(Processor Unit)일 수 있다. 제3 반도체 칩(131)은 예를 들면, MPU(Micro Processor Unit) 또는 GPU(Graphic Processor Unit)일 수 있다. 서브 반도체 패키지(130)는 예를 들면, 정상 동작이 검증된 KGP(Known Good Package)일 수 있다.The
도 2에서는 반도체 패키지(1)에 포함되는 1개의 서브 반도체 패키지(130)와 1개의 적층 반도체 칩 구조체(110)만을 도시하였으나, 이는 적층 반도체 칩 구조체(110)와 1개의 서브 반도체 패키지(130)와의 배치를 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 반도체 패키지(1)는 한 개 이상의 서브 반도체 패키지(130) 및/또는 복수의 적층 반도체 칩 구조체(110)를 포함할 수 있다.2, only one
적층 반도체 칩 구조체(110)은 열전 패턴층(200)을 매개로 열 계면 소재(300) 및/또는 열 방출 부재(400)과 열적으로 연결될 수 있다. 또한 서브 반도체 패키지(130) 역시 열 계면 소재(300) 및/또는 열 방출 부재(400)과 열적으로 연결될 수 있다. 도 2에서는 적층 반도체 칩 구조체(110) 상에만 열전 패턴층(200)을 도시하였으나 서브 반도체 패키지(130) 상 역시 열전 패턴층(200)이 형성될 수 있는 바 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.The laminated
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 단면도이다. 도 3에 대한 설명 중 도 1에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 수 있다.3 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure; The description overlapping with the description of FIG. 1 in the description of FIG. 3 may be omitted.
도 3을 참조하면 반도체 패키지(10a)는 일면 이상이 균일하지 못한 열 방출 부재(402)를 포함할 수 있다. 도 1의 경우와 다르게 일면 이상이 균일하지 못한 열 방출 부재(402)의 경우라도 열 계면 소재(302)로 채울 수 있고 열전 패턴층(200)에 균일하게 접촉할 수 있다. 이에 따라 열전 패턴층(200) 상에 일면 이상이 균일하지 못한 열 방출 부재(402)가 열 계면 소재(302)을 매개로 올려져 표면적을 증가시켜 적층 반도체 칩 구조체(110)의 발열이 효율적으로 방열될 수 있다.Referring to FIG. 3, the
도 4a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이고 도 4b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다.4A is a plan view showing a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 4a, 도 5a, 도 6a, 도 7a, 도 8, 도 9a, 도 10 및 도 11은 적층 구조체(100)를 위에서 바라본 평면도를 나타낸다. 본 발명의 기술적 사상을 효율적으로 설명하기 위해 열 계면 소재(300) 및 열 방출 부재(400)은 도시하지 않았다.Figs. 4A, 5A, 6A, 7A, 8, 9A, 10 and 11 show plan views of the
도 4a를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 적층 구조체(100)는 관통 전극(112), 상면 패드(111), 더미 패드(118), 및 열전 패턴(200a)을 포함할 수 있다. 제2 반도체 칩(110a)은 관통 전극(112)이 존재하는 제1 구역(21)과 관통 전극(112)이 존재하지 않는 제2 구역(22)으로 구성될 수 있다.4A, a
도 4a의 열전 패턴(200a)은 도 1의 열전 패턴층(200)의 일 실시예로 중복되는 설명은 생략한다. 열전 패턴(200a)은 관통 전극(112)을 덮는 상면 패드(111) 및 더미 패드(118)을 모두 덮는 형태로 구성될 수 있다. 도 4a에서는 열전 패턴(200a)이 제2 반도체 칩(110a)보다 작게 도시되었지만 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 또한 도 4a에서는 열전 패턴(200a)이 사각형의 각진 형태로 도시되었지만 이는 설명의 편의를 위함이며 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다는 것은 이해되어야 할 것이다.The
도 4b는 도 4a에서 a-a’으로 절단한 단면도를 나타낸다. 도 4b를 참조하면, 열전 패턴(200a)은 상면 패드(111) 또는 더미 패드(118)을 뒤덮도록 형성될 수 있다. 또한 더미 패드(118)의 상면은 상면 패드(111)의 상면과 패키지 베이스 기판(121)으로부터 동일 레벨을 가질 수 있다.4B is a cross-sectional view taken along the line a-a 'in FIG. 4A. Referring to FIG. 4B, the
도 5a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이고 도 5b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 5a 및 5b는 도 1의 열전 패턴층(200)의 또 다른 일 실시예를 나타내므로 도 1, 도 4a 또는 도 4b와 중복되는 내용은 생략한다.5A is a plan view showing a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 5B is a cross-sectional view showing a portion of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure. 5A and 5B show another embodiment of the thermoelectric
도 5a를 참조하면, 열전 패턴층(200)은 복수의 제1 열전 패턴(210b)과 복수의 제2 열전 패턴(220b)을 포함할 수 있다. 제1 열전 패턴(210b)은 관통 전극(112)이 존재하는 제1 영역(21)에 위치할 수 있고 상면 패드(111)를 각각 이격적으로 뒤덮도록 형성될 수 있다. 제2 열전 패턴(220b)은 관통 전극(112)이 존재하지 않는 제2 영역(22)에 위치할 수 있고 서로 이격되도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5A, the
도 5b는 도 5a에서 b-b’을 따라 절단한 단면도를 나타낸다. 도 5b를 참조하면, 제1 열전 패턴(210b)의 상면과 제2 열전 패턴(220b)의 상면은 패키지 베이스 기판(121)으로부터 동일 레벨을 가질 수 있다. 이에 따라 제1 열전 패턴(210b)과 제2 열전 패턴(220b)은 열 방출 부재(400)를 효과적으로 지지할 수 있다.5B is a cross-sectional view taken along line b-b 'in FIG. 5A. Referring to FIG. 5B, the upper surface of the first
도 5a에서는 제1 열전 패턴(210b)이 상면 패드(111)를 뒤덮는 형상으로 도시되었지만 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 상면 패드(111)가 노출되고 제1 열전 패턴(210b)의 상면과 상면 패드(111)의 상면이 패키지 베이스 기판(121)로부터 동일 레벨을 가질 수도 있다. 또한 도 5a에서는 제1 열전패턴(210b) 및 제2 열전패턴(220b)이 사각형의 각진 형태로 도시되었지만 이는 설명의 편의를 위함이며 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다는 것은 이해되어야 할 것이다.5A, the first
도 6a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이고, 도 6b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 6a 및 6b는 도 1의 열전 패턴층(200)의 또 다른 일 실시예를 나타내므로 도 1, 도 5a 또는 도 5b와 중복되는 내용은 생략한다.FIG. 6A is a top view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a portion of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure. 6A and 6B show another embodiment of the thermoelectric
도 6a를 참조하면, 열전 패턴층(200)은 복수의 제1 열전 패턴(210c)과 복수의 제2 열전 패턴(220c)을 포함할 수 있다. 제1 열전 패턴(210c)은 관통 전극(112)이 존재하는 제1 영역(21)에 위치할 수 있고 상면 패드(111)를 각각 이격적으로 뒤덮도록 형성될 수 있다. 제2 열전 패턴(220c)은 관통 전극(112)이 존재하지 않는 제2 영역(22)에 위치할 수 있고 더미 패드(118)를 각각 이격적으로 뒤덮도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6A, the
도 6b는 도 6a에서 b-b’을 따라 절단한 단면도를 나타낸다. 도 6b를 참조하면, 제1 열전 패턴(210c)의 상면과 제2 열전 패턴(220c)의 상면은 패키지 베이스 기판(121)으로부터 동일 레벨을 가질 수 있고, 이에 따라 열 방출 부재(400)을 효과적으로 지지할 수 있다. 6B is a cross-sectional view taken along line b-b 'in FIG. 6A. Referring to FIG. 6B, the upper surface of the first
도 6a에서는 제1 열전 패턴(210c)이 상면 패드(111)를 뒤덮는 형상으로 도시되었지만 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 상면 패드(111)가 노출되고 제1 열전 패턴(210c)의 상면과 상면 패드(111)의 상면이 패키지 베이스 기판(121)로부터 동일 레벨을 가질 수도 있다. 또한 제2 열전 패턴(220c)도 역시 더미 패드(118)를 뒤덮는 형상으로 도시되었지만 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 더미 패드(118)가 노출되고 제2 열전 패턴(220c)의 상면과 더미 패드(118)의 상면이 패키지 베이스 기판(121)로부터 동일 레벨을 가질 수도 있다. 도 6a에서는 제1 열전패턴(210c) 및 제2 열전패턴(220c)이 사각형의 각진 형태로 도시되었지만 이는 설명의 편의를 위함이며 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다는 것은 이해되어야 할 것이다.6A, the first
도 7a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이고, 도 7b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 7a 및 7b는 도 1의 열전 패턴층(200)의 또 다른 일 실시예를 나타내므로 도 1, 도 5a 또는 도 5b와 중복되는 내용은 생략한다.FIG. 7A is a plan view illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating a portion of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure. 7A and 7B show another embodiment of the thermoelectric
도 7a를 참조하면, 열전 패턴층(200)은 복수의 제1 열전 패턴(210d)과 서로 이격된 복수의 제2 열전 패턴(220d)을 포함할 수 있다. 제1 열전 패턴(210d)은 관통 전극(112)이 존재하는 제1 영역(21)에 위치할 수 있고 상면 패드(111)를 각각 이격적으로 뒤덮도록 형성될 수 있다. 복수의 제2 열전 패턴(220d)은 관통 전극(112)이 존재하지 않는 제2 영역(22)에 위치할 수 있고 각각 복수의 더미 패드(118)를 일체로 덮을 수 있다.Referring to FIG. 7A, the
도 7b는 도 7a에서 b-b’을 따라 절단한 단면도를 나타낸다. 도 7b를 참조하면, 복수의 제2 열전 패턴(220d)의 상면과 제1 열전 패턴(210d)의 상면은 패키지 베이스 기판(121)으로부터 동일 레벨을 가질 수 있고 이로 인해 열 방출 부재(400)를 효과적으로 지지할 수 있다.Fig. 7B is a cross-sectional view taken along line b-b 'in Fig. 7A. 7B, the upper surface of the plurality of second
도 7a에서는 복수의 제2 열전 패턴(220d)이 더미 패드(118)를 뒤덮는 형상으로 도시되었지만 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 더미 패드(118)가 노출되고 복수의 열전판 패턴(220d)의 상면과 더미 패드(118)의 상면이 패키지 베이스 기판(121)로부터 동일 레벨을 가질 수도 있다. 또한, 복수의 제2 열전 패턴(220d)이 2개로 도시되었지만 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 복수의 더미 패드(118)를 일체로 덮는 3개 이상의 제2 열전 패턴(220d)을 가질 수 있다.7A, a plurality of second
도 7a에서는 복수의 제2 열전 패턴(220d)이 사각형의 각진 형태로 도시되었지만 이는 설명의 편의를 위함이며 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다는 것은 이해되어야 할 것이다.In FIG. 7A, a plurality of second
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다. 도 1, 도 7a 또는 도 7b와 중복되는 내용은 생략한다.8 is a top view of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure; 1, 7A or 7B will be omitted.
도 8을 참조하면, 열전 패턴층(200)은 복수의 제1 열전 패턴(210d)과 제2 열전 패턴(230d)을 포함할 수 있다. 제1 열전 패턴(210d)은 관통 전극(112)이 존재하는 제1 영역(21)에 위치할 수 있고 상면 패드(111)를 각각 이격적으로 뒤덮도록 형성될 수 있다. 제2 열전 패턴(230d)은 관통 전극(112)이 존재하지 않는 제2 영역(22)에 위치할 수 있고 복수의 더미 패드(118)를 모두 뒤덮도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the
도 9a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이고, 도 9b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 9a 및 9b는 도 1의 열전 패턴층(200)의 또 다른 일 실시예를 나타내므로 도 1, 도 5a 또는 도 5b와 중복되는 내용은 생략한다.9A is a plan view showing a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and Fig. 9B is a cross-sectional view showing a part of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure. 9A and 9B show another embodiment of the thermoelectric
도 9a를 참조하면, 열전 패턴층(200)은 복수의 제1 열전 패턴(210e), 복수의 제2 열전 패턴(230e), 및 복수의 제3 열전 패턴(250e)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 영역(21)은 관통 전극(112)이 존재하지 않는 간극 영역(23)을 포함할 수 있다. 제1 열전 패턴(210e)은 관통 전극(112)이 존재하는 제1 영역(21)에 위치할 수 있고 상면 패드(111)를 각각 이격적으로 뒤덮도록 형성될 수 있다. 제2 열전 패턴(230e)은 상면 패드(111)와 더미 패드(118)를 동시에 뒤덮을 수 있고, 제1 영역(21)에서 제2 영역(22)으로 연장되도록 형성될 수 있다. 도 9a에는 제2 열전 패턴(230e)이 직선으로만 연장되었으나, 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고 제1 영역(21)에서 제2 영역(22)에 걸친 패턴을 모두 포함할 수 있다. 제3 열전 패턴(250e)은 더미 패드(118)을 뒤덮을 수 있고, 관통 전극(112)이 존재하지 않는 간극 영역(23)을 통해 제2 영역(22)을 연결하도록 형성될 수 있다.9A, the
도 9b를 참조하면, 제2 열전 패턴(230e)는 상면 패드(111)와 더미 패드(118)을 뒤덮을 수 있다. 본 개시의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고 상면 패드(111) 및 더미 패드(118)가 노출되고, 제2 열전 패턴(230e)의 상면, 상면 패드(111)의 상면 및 더미 패드(118)의 상면이 패키지 베이스 기판(121)로부터 동일 레벨을 가질 수 있다.Referring to FIG. 9B, the second
도 10 및 도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타내는 평면도이다. 도 10 및 도 11은 도 1의 열전 패턴층(200)의 또 다른 일 실시예를 나타내므로 도 1, 도 4a, 도 5a, 또는 도 9a와 중복되는 내용은 생략한다.10 and 11 are plan views illustrating a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure; 10 and 11 show another embodiment of the thermoelectric
도 10을 참조하면, 열전 패턴층(200)은 복수의 제1 열전 패턴(210e), 복수의 제2 열전 패턴(230e), 복수의 제3 열전 패턴(250e), 및 복수의 제4 열전 패턴(240e)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 영역(21)은 관통 전극(112)이 존재하지 않는 간극 영역(23)을 포함할 수 있다. 제4 열전 패턴(240e)은 상면 패드(111)을 각각 이격적으로 덮도록 형성될 수 있고 제1 영역(21)에서 제2 영역(22)으로 연장될 수 있다. 제4 열전 패턴(240e)은 직선 또는 구부러진 형태로 형성될 수 있다.10, the
도 11을 참조하면, 열전 패턴층(200)은 복수의 제1 열전 패턴(210e), 복수의 제2 열전 패턴(230e), 복수의 제4 열전 패턴(240e), 복수의 제5 열전 패턴(260e), 및 복수의 제6 열전 패턴(270e)을 포함할 수 있다. 제4 열전 패턴(240e)에 대한 설명은 도 10과 중복되므로 생략한다. 제5 열전 패턴(260e)은 상면 패드(111)을 각각 이격적으로 덮도록 형성될 수 있고, 관통 전극(112)이 존재하지 않는 간극 영역(23)으로 연장될 수 있다. 제6 열전 패턴(260e)은 상면 패드(111)와 더미 패드(118)을 덮을 수 있고 제1 영역(21) 중 관통 전극(112)이 존재하지 않는 간극 영역(23)을 통해 제2 영역(22)으로 연장되도록 형성될 수 있다. 11, the
도 12은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 패키지의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.12 schematically shows a configuration of a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the present disclosure;
도 12을 참조하면, 반도체 패키지(1100)는 마이크로 처리 유닛(1110), 메모리(1120), 인터페이스(1130), 그래픽 처리 유닛(1140), 기능 블록들(1150) 및 이를 연결하는 버스(1160)을 포함할 수 있다. 반도체 패키지(1100)는 마이크로 처리 유닛(1110) 및 그래픽 처리 유닛(1140)을 모두 포함할 수도 있으나, 그 중 하나만을 포함할 수도 있다. 12, a
마이크로 처리 유닛(1110)은 코어(core) 및 L2 캐시(cache)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 처리 유닛(1110)은 멀티-코어를 포함할 수 있다. 멀티-코어의 각 코어는 성능이 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한 멀티-코어의 각 코어는 동시에 활성화되거나 서로 활성화되는 시점을 달리할 수 있다. 메모리(1120)는 마이크로 처리 유닛(1110)의 제어에 의해 기능 블록들(1150)에서 처리한 결과 등 저장할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 처리 유닛(1110)은 의 L2 캐시에 저장된 내용이 플러시(flush)됨에 따라 메모리(1120)에 저장될 수 있다. 인터페이스(1130)는 외부의 장치들과의 인터페이스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(1130)는 카메라, LCD 및 스피커 등과의 인터페이스를 수행할 수 있다. The
그래픽 처리 유닛(1140)은 그래픽 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들면, 그래픽 처리 유닛(1140)은 비디오 코덱을 수행하거나, 3D 그래픽을 처리할 수 있다. The
기능 블록들(1150)은 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 반도체 패키지(1100)가 모바일 장치에 사용되는 AP인 경우, 기능 블록들(1150) 중 일부는 통신 기능을 수행할 수 있다. The function blocks 1150 can perform various functions. For example, if the
반도체 패키지(1100)는 도 1 내지 도 11에서 예시한 반도체 패키지(10)일 수 있다. 마이크로 처리 유닛(1110) 및/또는 그래픽 처리 유닛(1140)은 도 1 내지 도 11에서 예시한 반도체 칩(110a, 110b, 110c, 110d)일 수 있다. 메모리(1120)는 도 1 내지 도 11에서 예시한 적층 반도체 칩 구조체(110)이거나, 적층 반도체 칩 구조체(110)를 구성하는 복수의 반도체 칩(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 적어도 하나의 반도체 칩일 수 있다. The
인터페이스(1130) 및 기능 블록들(1150)은 도 1 내지 도 11에 예시한 제1 반도체 칩(110a, 110b, 110c, 110d)의 일부분에 해당될 수 있다. The
반도체 패키지(1100)는 마이크로 처리 유닛(1110) 및/또는 그래픽 처리 유닛(1140)과 메모리(1120)를 함께 포함하며, 마이크로 처리 유닛(1110) 및/또는 그래픽 처리 유닛(1140)에서 발생하는 열을 빠르게 반도체 패키지(1100)의 외부로 방출할 수 있기 때문에, 반도체 패키지(1100) 내부에서 발생할 수 있는 부분적인 열집중 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라서 반도체 패키지(1100)의 동작 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한 부분에 집중될 수 있는 스트레스를 분산시켜 왜곡 및 휨현상을 방지할 수 있다. 따라서 반도체 패키지(1100)는 고용량, 고성능 및 고신뢰성을 가질 수 있다.The
Claims (10)
상기 적어도 하나의 제1 반도체 칩 상에 배치되며, 상기 복수의 제1 관통전극들과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 관통전극들을 포함하는 제2 반도체 칩; 및
상기 제2 관통전극들과 열적으로 접촉되는 절연성의 열전 패턴층을 포함하는 반도체 패키지.At least one first semiconductor chip having a plurality of first penetrating electrodes and electrically and physically stacked via the plurality of first penetrating electrodes;
A second semiconductor chip disposed on the at least one first semiconductor chip and including a plurality of second penetrating electrodes electrically connected to the plurality of first penetrating electrodes; And
And an insulating thermoelectric pattern layer in thermal contact with the second penetrating electrodes.
상기 열전 패턴층은 상기 복수의 제2 관통전극들의 상부를 함께 덮도록 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the thermoelectric pattern layer is integrally formed to cover the upper portions of the plurality of second through electrodes.
상기 열전 패턴층은 상기 복수의 제2 관통 전극들의 상부를 각각 덮도록 서로 이격되는 복수의 열전 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the thermoelectric pattern layer has a plurality of thermoelectric patterns spaced apart from each other so as to cover upper portions of the plurality of second penetrating electrodes.
상기 제2 반도체 칩은 상기 복수의 제2 관통전극들이 존재하는 제1 구역과 존재하지 않는 제2 구역으로 이루어지며,
상기 열전 패턴층은 상기 복수의 제2 관통 전극들의 상부를 각각 덮는 복수의 제1 열전 패턴들과, 상기 제1 열전패턴과 이격되며 상기 제2 구역의 상부를 덮는 제2 열전 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지. The method according to claim 1,
Wherein the second semiconductor chip comprises a first region in which the plurality of second penetrating electrodes are present and a second region in which the plurality of second penetrating electrodes are not present,
Wherein the thermoelectric pattern layer has a plurality of first thermoelectric patterns covering the upper portion of the plurality of second penetrating electrodes and a second thermoelectric pattern spaced apart from the first thermoelectric pattern and covering the upper portion of the second region .
상기 제1 열전 패턴과 상기 제2 열전 패턴은 동일 레벨의 상면을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.5. The method of claim 4,
Wherein the first thermoelectric pattern and the second thermoelectric pattern have top surfaces of the same level.
복수의 더미 패드가 상기 제2 구역 상에 위치하고,
상기 제2 열전 패턴은 상기 복수의 더미 패드를 덮는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.5. The method of claim 4,
Wherein a plurality of dummy pads are located on the second region,
Wherein the second thermoelectric pattern covers the plurality of dummy pads.
상기 제2 반도체 칩은 상기 복수의 제2 관통전극들이 존재하는 제1 구역과 존재하지 않는 제2 구역으로 이루어지며,
상기 열전 패턴층은 상기 복수의 제2 관통 전극들의 상부를 각각 덮는 복수의 제1 열전 패턴들을 포함하고,
상기 복수의 제1 열전 패턴들 중 적어도 일부 개는 상기 제1 구역에서 상기 제2 구역으로 연장되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the second semiconductor chip comprises a first region in which the plurality of second penetrating electrodes are present and a second region in which the plurality of second penetrating electrodes are not present,
Wherein the thermoelectric pattern layer includes a plurality of first thermoelectric patterns each covering an upper portion of the plurality of second penetrating electrodes,
Wherein at least some of the plurality of first thermoelectric patterns extend from the first region to the second region.
상기 열전 패턴층은 다이아몬드(diamond), 질화 붕소(Boron Nitride), 및 그래파이트(graphite) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the thermoelectric pattern layer is formed of any one of diamond, boron nitride, and graphite.
복수의 제1 관통전극들을 구비하고, 상기 복수의 제1 관통전극들을 매개로 전기적 및 물리적으로 적층된 적어도 하나의 제1 반도체 칩, 상기 제1 반도체 칩 상에 배치되며, 상기 복수의 제1 관통전극들과 전기적으로 연결되는 복수의 제2 관통전극들을 포함하는 제2 반도체 칩, 및 상기 제2 관통전극들과 열적으로 접촉되는 열전 패턴층을 포함하는 서브 반도체 패키지; 및
상기 열전 패턴층 상에 배치되어 열전 패턴층과 열적으로 접촉되는 열 방출 부재를 포함하는 반도체 패키지.A package base substrate;
At least one first semiconductor chip having a plurality of first penetrating electrodes electrically and physically stacked via the plurality of first penetrating electrodes, a second semiconductor chip disposed on the first semiconductor chip, A second semiconductor chip including a plurality of second through electrodes electrically connected to the electrodes, and a thermoelectric pattern layer in thermal contact with the second through electrodes; And
And a heat radiation member disposed on the thermoelectric conversion layer and in thermal contact with the thermoelectric conversion layer.
상기 열 방출 부재와 상기 서브 반도체 패키지 사이에 위치하는 열 계면 소재를 더 포함하는 반도체 패키지.10. The method of claim 9,
And a thermal interface material positioned between the heat emitting member and the sub semiconductor package.
Priority Applications (1)
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KR1020160033303A KR20170109328A (en) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Semiconductor Package |
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KR1020160033303A KR20170109328A (en) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Semiconductor Package |
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ID=60035403
Family Applications (1)
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2016
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