KR20180121893A - 내장형 실리콘 기판의 팬 아웃 3d 패키지 구조 - Google Patents

내장형 실리콘 기판의 팬 아웃 3d 패키지 구조 Download PDF

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KR20180121893A
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conductive
metal
hole
chip
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다취엔 위
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화티엔 테크놀로지 (쿤산) 일렉트로닉스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조에 있어서, 기능 칩(2)이 실리콘 기판(1) 정면(101) 상의 홈(103) 내에 삽입되고 실리콘 기판 정면에서 홈 밖의 구역에 수직 전도성 관통홀(104)이 형성되어, 전도성 관통홀을 통해 기능 칩이 전기성을 실리콘 기판의 배면(102)으로 인출할 수 있으며, 실리콘 기판의 정면과 배면에 재배선(5)과 솔더 볼(7)을 제작할 수 있다. 실리콘 기판과 칩 사이의 열팽창계수가 근접하여, 패키지 구조가 양호한 신뢰성을 갖고, 해당 구조는 3D 패키징 인터커넥션을 수행할 수 있다.

Description

내장형 실리콘 기판의 팬 아웃 3D 패키지 구조
본 발명은 전자 패키징 기술 분야에 관한 것으로서, 특히 내장형 실리콘 기판의 팬 아웃 3D 패키지 구조에 관한 것이다.
현재 반도체 산업에서전자 패키징은 이미 산업 발전의 하나의 중요한 방향으로 되어왔으며, 패키징 기술의 수십년의 발전을 통해 고밀도, 소형화의 패키징 요구가 패키징의 주류방향으로 되어왔다.
웨이퍼 레벨 팬 아웃 패키징은 웨이퍼 재구성 및 웨이퍼 레벨 재배선 방식을 통해, 면배열을 재배선함으로써I/O를 패키지 표면 전체에 배치하여, I/O 피치를 늘려 차세대 인터커넥션의 피치 요구를 만족시킨다. 현재, 웨이퍼를 재구성하는 재료는 주로 몰딩 컴파운드, 또는 기판 패키징용 프리프레그 등 유기 재료이며, 기능 칩 팬아웃 구조의 플라스틱 패키징을 실현하고, 최종적으로 단일 패키지로 절단된다.
현재, 다년간의 연구 개발 및 산업화 추진을 통해, 웨이퍼 레벨 팬 아웃 패키징은 I/O 개수가 비교적 많고 집적 유연성이 훌륭한 일 선진적인 패키징 기술로 간주되고 있다. 스마트폰의 발전과 더불어, 팬 아웃 패키징에 대한 3차원 스태킹 기술 수요가 제기되었다. 예를 들어, 기존에는 PoP 패키징을 이용하여 마이크로 프레세서 칩과 메모리 칩을 집적하는바, 그 PoP 하부 패키지는 BGA 패키징 방식을 이용하였다. 현재몰딩 컴파운드 상에 수직 관통홀을 제작함으로써 마이크로 프로세서 3D 팬 아웃 패키지 구조를 형성하여, PoP 하부 패키징 방식을 대체할 수 있어, 보다 높은 밀도, 보다작은 사이즈의 인터커넥션을 이룰 수 있다. 산업 사슬 각도에서 볼 때, 직접 파운드리 또는 패키징 공장에서 완성할 수 있고, 기판 재료가 필요하지 않다.
전자 제품이, 슬림화, 경량화, 보다 큰 핀 밀도, 보다 낮은비용, 시스템 집적화 등 측면으로 발전함에 따라, 단일 기능 칩 패키징 기술의 이용이 이미 산업 수요를 점차적으로 만족시킬 수 없게 되었으며, 팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키징 기술의 출현은 패키징 산업이 저비용 패키징을 향해 발전하는 데 계기를 제공하였다. 이로써, 팬 아웃웨이퍼 레벨 기술은 현재 차세대의 주요 패키징 기술로 발전하고 있다.
그러나, 현재의 팬 아웃 패키징에서 현저한 문제점이라면 몰딩 컴파운드를 이용하여 웨이퍼를 재구성하여 몰딩 컴파운드 웨이퍼에 대해 공정 가공을 수행함에 있어서 기존의 실리콘 웨이퍼의 제작공정과 크게 차이가 있다는 점이다. 실리콘 웨이퍼 상에서의 포토에칭, 현상, 노광, 화인 메탈 선로 제작, 범핑 등의 수행은 아주 성숙되었다. 그러나, 몰딩 컴파운드 자체는 상기 공정들을 수행하기에 아주 적합하지 않으며, 특히 파운드리의 경우에 몰딩 컴파운드 웨이퍼에 기반한 팬 아웃 공정을 개발하기 위해 엄청 많은 공정 도전을 극복해야 하고, 쉽게 휨 현상이 발생하는 몰딩 컴파운드의 취급 및 몰딩 컴파운드 표면의 화인 선로 제작 난제를 해결하기 위해 맞춤형 관련 설비가 필요하다. 또한, 구조 자체로부터 볼때, 몰딩 컴파운드와 실리콘의 열팽창 계수의 차이가 비교적 크므로 신뢰성 문제를 야기할 수 있으며, 보도된 바에 의하면 팬 아웃 구조가 12Ｘ12mm2를 초과하는 패키징에 적합하지 않고, 전력 소모가 비교적 큰 칩의 경우, 몰딩 컴파운드의 방열도 하나의 문제점이다.
특허 번호가 ZL201210243958.4 특허 문헌에는 팬 아웃 웨이퍼 레벨 기능 칩의 패키징 방법을 개시되었는바, 기능 칩, 금속 마이크로 구조, 고밀도 배선층, 실리콘 캐비치, 본딩층 및 솔더 범프가 포함되고, 기능 칩 상에 스퍼터링, 포토에칭, 전기 도금 등 공정을 통해 금속 마이크로 구조를 형성하며, 기능 칩을 고밀도 배선층 상에 거꾸로 장착하며, 광학 마스크, 식각 등 방법을 이용하여 실리콘 캐비티 본체 상에 아래로 오목한 실리콘 캐비티를 형성하며, 상기 실리콘 캐비티 본체는 기능칩을 실리콘 캐비티 본체 내에 거꾸로 배치하고, 상기 고밀도 배선층과 실리콘 캐비티는 본딩층을 통해 접합되며, 가열을 통해 패키징 재료 층 및 본딩층을 경화 성형시킨다. 그러나, 해당 발명 공정은 복잡하고, 비용이 높아, 슬림형 패키징 공정에 적합하지 않다.
특허 번호가 ZL201110069815.1 인 특허 문헌에는 팬 아웃 시스템 패키징 방법이 개시되었는바, 캐리어 기판을 제공하는 단계; 캐리어 기판 상에 박리막을 형성하는 단계; 박리막 상에 보호층을 형성하는 단계; 보호층내에 재배선 금속층을 형성하는 단계; 보호층 상에 재배선층과 도통된 배선 패키징층을 형성하는 단계; 각 그룹의 패키징층 사이를 상호 전기적으로 연결시키는 단계; 캐리어 기판 및 박리막을 제거하여 제1보호층 내의 재배선 금속을 노출시키는 단계; 및 노출된 재배선 금속 상에 금속 솔더 볼을 형성시키는 단계가 포함된다. 해당 특허의 기술 방안은 시스템의 내부 전기 저항, 인덕턴스및 기능 칩 사이의 간섭 요소를 낮출 수 있다.
특허 번호가 ZL201110032264.1 인 특허 문헌에는 고집적도 웨이퍼 팬 아웃 구조가 개시되었는바, 패키징 대상 유닛 및 패키징 재료층이 포함되되, 패키징 대상 유닛은 기능 칩 및 수동 소자로 구성되고 기능면을 가지며, 패키징 재료 층은 패키징 대상 유닛의 기능면과 상대적인 타면에 형성되어 패키징 대상 유닛을 패키징하여 경화되며, 패키징 재료층 표면은 패키징 대상 유닛 사이에 대응되게 홈이 구비된다. 중국 특허 201110032519.7 에는 고집적도 웨이퍼 팬 아웃 패키징 방법이 개시되었는바, (1) 캐리어 기판 상에 접합층이 형성되는 단계; (2) 기능 칩과수동 소자로 구성된 패키징 대상 유닛의 기능면을 상기 접합층 상에 접착시키는 단계; (3) 캐리어 기판의 기능 칩과 수동 소자가 접착된 일 면에 패키징 재료층을 형성하여 패키징 경화를 수행하되, 상기 패키징 재료층 표면에 패키징 대상 유닛 사이에 대응되게 홈이 구비되는 단계; 및 (4) 상기 캐리어 기판과 접합층을 제거하는 단계가 포함된다. 상기 특허는 패키징 재료층이 웨이퍼 패키징의 후속 공정에서 휨 변형이 발생하는 것을 방지하여, 웨이퍼 패키징 완성품의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 종래 기술은 비록 패키징 방법을 개선하였으나, 팬 아웃 웨이퍼 레벨 공정에서의 공정이 복잡하고 비용이 높은 문제점을 해결하지 못하였고 3차원 집적에 적합하지 않다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은팬 아웃의 기질로서 몰딩 컴파운드 대신 실리콘 기판을 이용하여, 몰딩 컴파운드로 웨이퍼를 재구성함에 있어서 초래되는 일련의 문제점, 예를 들면 휨, 열팽창 계수의 비매칭을 해결하고, 규소 기판상에서 성숙된 공정을 이용하여 고밀도 배선을 제작하며, 다양한 방법을 적용하여 실리콘 기판 상에서 수직 전도성 관통홀을 제작하여 3차원 수직 인터커넥션을 실현하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조를 제안하고자 한다.
본 발명의 기술 방안은 아래와 같이 실현된다.
내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조에 있어서, 실리콘 기판 및 적어도 하나의 기능 칩이 포함되되, 상기 실리콘 기판에는 적어도 하나의 홈이 구비되고, 상기 기능 칩의 기능면이 위로 향하도록 상기 홈 내에 삽입되어 있으며, 상기 기능 칩과 상기 홈 사이는 중합체를 통해 접착되어 있고, 상기 실리콘 기판 상의 홈 위치 밖에는 실리콘 기판을 관통한 적어도 하나의 전도성 관통홀이 형성되어 있으며, 적어도 하나의 상기 전도성 관통홀과 상기 기능 칩 상의 패드가 전기적으로 연결되어 있고, 상기 실리콘 기판의 정면과 배면에는 모두 전기적 상호연결 구조가 구비되어 있다.
더 나아가, 상기 칩은 집적 회로 칩 또는 MEMS 칩이다.
더 나아가, 상기 홈의 수직 단면 형상은 직사각형 또는 제형이고, 상기 홈의 깊이는 상기 실리콘 기판의 두께보다 크지 않다.
더 나아가, 상기 전도성 관통홀의 축방향은 상기 실리콘 기판의 정면에 수직된다.
더 나아가, 상기 전도성 관통홀 내에 충진된 금속은 티타늄, 탄탈, 크롬, 텅스텐, 구리, 알루미늄, 니켈 및 금 내의 하나 이상이다.
더 나아가, 상기 전도성 관통홀 내에 충진된 금속은 저용융점 땜납인 주석,주석 은, 주석 금, 주석 인듐 및 주석 은 구리 중의 하나이다.
더 나아가, 상기 전도성 관통홀 내에 전도성 수지가 충진된다.
더 나아가, 상기 전도성 관통홀과 상기 실리콘 기판 사이는 전기적으로 절연된다.
더 나아가, 상기 전도성 상호연결 구조는 솔더 볼, 금속 범프, 전도성 수지 중의 하나이다.
더 나아가, 상기 실리콘 기판 정면과 배면에는 적어도 한층의 금속 배선이 형성되어 있다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
본 발명은 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조를 제공하는바, 해당 패키지 구조에서 기능 칩이 유기 중합체에 의한 접착을 통해 동일한 재질의 실리콘 기판 홈 내에 삽입되고 실리콘 기판 정면에서 홈이 포함되지 않은 구역에 수직 전도성 관통홀이 형성되어, 전도성 관통홀을 통해 기능 칩이 전기성을 실리콘 기판의 배면으로 인출할 수 있으며, 실리콘 기판의 정면과 배면에 금속 배선과 솔더 볼을 제작할 수 있다. 이러한 구조의 장점은 다음과 같다. 우선 실리콘 기판과 칩 사이의 열팽창 계수가 근접하여, 패키지 구조가 양호한 신뢰성을 갖는다. 다음으로, 해당 구조는 3D패키징 인터커넥션을 실현할 수 있다. 그 다음으로, 실리콘 기판을 적용하여, 얇은 선을 제작할 수 있으며, 고밀도 배선은 고밀도 인터커넥션의 수요를 만족시킬 수 있다. 마지막으로, 해당 패키지 구조는 소형화, 슬림화를 더 용이하게 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 실리콘 기판이 웨이퍼인 경우의 내장형 기능 칩의 조감도이다.
도 2는 본 발명에서 웨이퍼 정면에 칩이 내장되고 그 위에 제1절연층이 제작된 단면 예시도이다.
도 3은 본 발명에서 제1절연층 상에 포토에칭/식각을 통해 실리콘 블라인드 홀이 형성된 구조 예시도이다.
도 4는 본 발명에서 제1절연층 및 실리콘 블라인드 홀 내에 제2절연층이 제작되고 포토에칭/식각을 통해 칩 패드가 노출된 구조 예시도이다.
도 5는 본 발명에서 블라인드홀에 금속이 충진되고 표면에 제1금속 재배선이 형성된 구조 예시도이다.
도 6은 본 발명에서 제1금속 재배선 상에 제1패시베이션층이 형성되고 금속 배선 상에 해당 패시베이션 층 개구가 형성된 구조 예시도이다.
도 7은 본 발명에서 실리콘 기판 웨이퍼 배면의 두께를 줄여 실리콘 블라인드 홀 내의 금속이 노출된 구조 예시도이다.
도 8은 본 발명에서 두께가 줄어든 후의 실리콘 웨이퍼 배면에 제3절연층이 깔리고 실리콘 블라인드 홀 내의 제1금속 재배선이 노출된 구조 예시도이다.
도 9는 본 발명에서 제3절연층 상에 재배선이 수행되고, 전도성 관통홀 금속과 연결된 구조 예시도이다.
도 10은 본 발명에서 제2금속 재배선 상에 제2패시베이션 층이 깔리고,금속 배선 상에 해당 패시베이션 층 개구가 형성이 구조 예시도이다.
도 11은 본 발명에서 실리콘 기판 웨이퍼 제1, 배면의 제1, 제2금속 재배선 패시베이션 층 개구 상에 솔더 볼이 형성된 구조 예시도이다.
본 발명의 기술적 내용이 보다 명백하게 이해될 수 있도록, 하기 실시예를 들어 상세히 설명할 것이며, 그 목적은 단지 본 발명의 내용이 보다 잘 이해되도록 하기 위한 것이며, 본 발명의 보호 범위를 한정하기 위한 것은 아니다. 실시예의 첨부 도면의 구조에 있어서, 각 구성 요소는 정상적인 비율로 축소 확대되지 않았으며, 따라서 실시예의 각 구조의 실제 상대적 크기를 의미하지 않는다.
도 11에 도시된 바와 같이, 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조에는 일 실리콘 기판(1) 및 적어도 하나의 기능 칩(2)이 포함된다. 상기 실리콘 기판(1)은 홈(103)을 통해 기능 칩의 기능면을 제외한 기타 표면을 패키징하고, 기능 칩(2)과 실리콘 기판(1) 사이에는 접착층이 구비되며, 실리콘 기판(1) 상의 홈 근처에는 복수의 수직된 전도성 관통홀(104)이 구비되고, 상기 기능 칩(2) 상에는 적어도 하나의 패드(201)가 전도성 관통홀(104)과 전기적으로 연결되며, 실리콘 기판(1)의 정면(101) 및 배면(102)에는 전기적 상호연결 구조(7)가 형성된다. 이로써, 기능 칩과 동일한 재질의 실리콘 기판 정면 상에 홈을 제작하고, 기능 칩을 그 내부에 내장하며, 실리콘 정면에서 홈을제외한 구역에 적어도 하나의 전도성 관통홀을 제작하고, 전도성 관통홀을 통해 기능 칩 패드를 실리콘 기판의 배면에 전기적으로 인출하며, 실리콘 기판의 정면과 배면에서 솔더 볼을 형성함으로써, 실리콘 기판 정면과 배면의 솔더 볼을 통해 외부 칩 또는 인쇄회로판과 실리콘 기판 내에 내장된 기능 칩을 전기적으로 상호 연결하여, 3D 패키징에서 실현해야 할 특정 기능을 실현할 수 있고, 현재 몰딩 컴파운드 팬 아웃 패키징을 응용하여 초래된 열팽창 계수의 비매칭 및 몰딩 컴파운드 재구성 웨이퍼의 휨에 의해 초래된 공정 가공어려움 등 문제점을 효과적으로 해결할 수 있으며, 본 발명의 모든 동작이 실리콘 기판에서만 진행되고, 공정이 성숙되어, 고밀도 인터커넥션 및 패키징 소형화에 적합하다.
바람직하게, 상기 홈의 수직 단면 형상이 직사각형 또는 제형이고, 상기 홈의 깊이가 상기 실리콘 기판의 깊이보다 크지 않다.
바람직하게, 상기 전도성 관통홀의 축방향이 상기 실리콘 기판의 정면에 수직된다.
상기 전도성 관통홀 내에 충진된 금속은 티타늄, 탄탈, 크롬, 텅스텐, 구리,알루미늄, 니켈 및 금 내의 하나 이상과 같은 금속 재료이며, 물리 기상 증착, 전기 도금 충진 등 방식을 통해 실현될 수 있다. 주석, 주석 은, 주석 금, 주석 인듐 및 주석 은 구리 등 중의 하나와 같은 저용융점 패드를 충진할 수도 있다. 상기 전도성 관통홀 내에 전도성 수지가 충진될 수도 있으며, 관통홀을 제작한 후 인쇄를 통해 전도성 수지로 충진할 수 있다. 바람직하게, 상기 전도성 관통홀 내에 충진된 것은 티타늄, 구리 금속이며, 티타늄은 접착층이다.
일 바람직한 실시예로서, 본 발명의 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조의 제작 방법에는 다음과 같은 단계들이 포함된다.
A. 기능 칩과 동일한 재질의 일 실리콘 기판(1)을 제공하되, 상기 실리콘 기판에는 정면(101)과 그와 상대적인 배면(102)이 구비되고, 상기 실리콘 기판의 정면에 식각을 통해 적어도 하나의 홈(103)이 형성되며, 홈의 형상은 제형, 직사각형 또는 홈을 표시할 수 있는 기타 형상일 수 있고, 홈의 상부 개구는 홈의 저부보다 크며, 깊이는 패키징되는 칩의 두께와 상당하고, 상기 홈의 사이즈는 칩을 내부에 배치할 수 있을 정도를 만족할 수 있다.
바람직하게, 상기 실리콘 기판은 웨이퍼이고, 상기 웨이퍼 상에는 복수의 어레이로 배열된 홈이 형성되며, 홈 측벽이 수직이고, 도 1에 도시된 바와 같다.
B. 도 2를 참조하여, 상기 홈 내에 접착층(3)을 통해 적어도 하나의 기능 칩(2)을 부착하고, 상기 기능 칩의 패드 면이 밖을 향하도록 하며, 상기 기능 칩의 패드 면이 상기 실리콘 기판의 정면에 근접하고, 상기 기능 칩과 상기 홈의 측벽 사이에 간극이 구비되며, 간극은 중합체에 의해 충진되고, 구체적으로 실시함에 있어서, 기능 칩은 접착 수지 또는 드라이 필름을 통해 실리콘 기판 홈 내에 부착될 수 있으며, 본 실시예에서 적용된 연결 방식은 접착 수지를 이용하여 접착시키는 것이고, 기능 칩과 상기 홈의 측벽 사이의 간극은 제1절연층(401)에 의해 충진되고 접착된다.
C. 도 3을 참조하여, 상기 간극 내, 상기 기능 칩의 패드 면 및 상기 실리콘 기판의 정면 상에 전체적으로 한 층의 제1절연층(401)을 부설하고, 실리콘 기판의 정면에서 홈을 제외한 구역 내에 일정한 깊이를 적어도 하나의 실리콘 블라인드 홀(105)이 구비되며, 구체적으로 실시함에 있어서, 우선 포토에칭 공정을 이용하여 제1절연층 상에 소정의 실리콘 블라인드 홀의 위치에 개구를 노출시킬 수 있는바,포토에칭 공정에는 주로 포토레지스트의 부설, 노광, 현상 등 조작이 포함된다. 다음으로, 해당 개구에 대해 깊게 식각하여, 일정한 깊이를 갖는 실리콘 블라인드 홀을 형성한다. 식각은 건식 식각 및 습식 식각으로 분류될 수 있고, 건식 식각은 비교적 신형으로서 플라즈마를 이용하여 반도체 재료의 식각 가공을 수행한다. 일 바람직한 실시예로서, 본 발명은 건식 식각을 통해 일정 깊이를 갖는 실리콘 블라인드 홀을 형성한다.
D. 도 4를 참조하여, 제1절연층 상 및 상기 실리콘 블라인드 홀 내에 전체적으로 한층의 제2절연층(402)을 부설하고, 상기 기능 칩의 패드(201)를 노출시킨다.제2절연층과 제1절연층의 재질은 동일할 수도 있고 근사할 수도 있다. 식각 또는 포토에칭 공정을 통해 제1, 제2절연층 하부의 기능 칩의 패드가 노출되도록 한다.바람직하게, 실리콘 블라인드 홀에 제2 절연층을 충진시키는 방식은 스프레이 방식으로 제작된다.
E. 도 5를 참조하여, 실리콘 블라인드 홀에 금속을 충진시키고, 표면의 절연층 상에 제1금속 재배선(501)을 부설하여, 상기 제1금속 재배선과 상기 기능 칩의 패드가 전기적으로 연결되도록 하고, 상기 금속 재배선 상에 패드가 형성된다. 구체적으로 실시함에 있어서, 각 층의 금속 재배선의 금속 재질은 구리, 니켈, 파라듐및 금 중의 하나일 수 있고, 금속 재배선을 형성하는 방법은 전기 도금, 화학 도금, 진공 증착법 및 물리 기상 증착 중의 하나일 수 있다. 실리콘 블라인드 홀 내의 금속 충진은 홀을 채울 수도 있고, 일부만 충진할 수도 있다. 본 실시예는 비용 문제를 감안하여, 블라인드 홀에 금속을 채우지 않는다.
바람직하게, 실리콘 블라인드 홀 내의 금속 재배선의 재질은 티타늄 또는 구리이다.
F. 도 6을 참조하여, 상기 제1금속 재배선 상면에 한층의 제1패시베이션 층(601)을 제작하고, 제1금속 재배선의 소정 패드 위치에 제1패시베이션 층을 개방하여 패드를 제작한다.
G. 도 7을 참조하여, 상기 실리콘 기판 배면을 연마하여 두께가 얇아지게 하여, 상기 실리콘 블라인드 홀 내의 금속이 노출되도록 한다. 실리콘 기반의 두께가 얇아지게 하는 공정은 연마, 건식 식각 또는 습식 식각 중의 하나 또는 두가지의 조합일 수 있다.
H. 도 8 및 도 9를 참조하여, 상기 실리콘 기판 배면에 제3절연층(403)을 부설하고, 포토에칭, 현상, 노광 등 공정을 통해 상기 실리콘 블라인드 홀 내의 금속이 노출되도록 하며, 제3절연층 상에 제2금속 재배선(502)을 부설하여 전도성 관통홀과 전기적으로 연결되도록 한다.
I. 도 10을 참조하여, 상기 제2금속 재배선 상면에 한층의 제2패시베이션 층(602)를 제작하고, 제2금속 재배선의 소정 패드 위치에 제2패시베이션 층을 개방하여, 패드를 제작한다.
J. 도 11을 참조하여, 상기 실리콘 기판 정면 및 배면 상의 패드에 전기적 상호연결 구조(7)를 형성한다. 전기적 상호연결 구조는 솔더 볼 또는 금속 범프 등일 수 있으며, 본 실시예에서 솔더 볼이 바람직하다. 솔더 볼을 형성하는 방식은 정면에 우선 솔더 볼을 형성한 후 실리콘 기판 배면에 솔더 볼을 형성할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1금속 재배선 및 상기 제2금속 재배선의 형성 공정에는 절연층 상의 시드 금속층 증착, 레지스트 코딩, 포토에칭, 노광, 현상, 전기 도금,레지스트 제거 및 시드층 식각이 포함된다. 또는, 절연층 상에 전체적으로 시드 금속층을 증착하고, 시드 금속층 상에서 포토에칭을 통해 금속 재배선 패턴을 노출시키며, 노출된 금속 재배선 패턴 상에 전기 도금/화학 도금 방식을 통해 금속 선로를 형성하고, 마지막으로 패턴 외의 시드 금속층을 제거하여, 금속 재배선을 형성한다.
본 발명의 구조를 형성하는 다른 일 방법은 다음과 같은 프로세스일 수 있다. (1) 일 실리콘 기판 상에 수직 관통홀 인터커넥션 구조를 제작한다. 홀은 레이저 융삭된 관통홀일 수 있다. 다음으로 절연층, 시드층을 제작하고, 전기 도금 충진, 또는 액체 상태 금속 용접 재료 충진, 또는 전도성 수지 인쇄 충진을 수행한다. 바람직하게, 금속을 전기 도금하여 충진한다. (2) 상기 실리콘 기판 상에 식각을 통해 홈을 제작하고, 기능 칩을 홈 내에 내장한다. (3) 정면 상에 재배선 금속층을 제작하되, 적어도 하나의 기능 칩 상의 패드와 하나의 수직 전도성 관통홀이 전기적으로 연결된다. 패시베이션 층을 제작하되, 소정의 패드 위치에 패시베이션 층을 개방시키고 패드를 제작하고, 솔더 볼을 인쇄하거나 또는 금속 범프를 제작한다. (4) 배면 상에 재배선 금속층을 제작하되, 금속 배선과 수직 전도성 관통홀이 연결된다. 패시베이션 층을 제작하고, 소정의 패드 위치에 패시베이션 층을 개방하며, 패드를 제작하고, 솔더 볼을 인쇄하거나 금속 범프를 제작한다. (5) 절단하여 최종 단일 패키지를 형성한다.
상기 실시예는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 해당 분야의 통상적인 기술을 가진 자라면 상기 실시예에 대해 다양한 형태의 변경과 변형을 가져올 수 있으며, 본 발명의 실질을 벗어나지 않는 전제 하에서 모두 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 간주해야 한다.
1: 실리콘 기판 101: 정면
102: 배면 103: 홈
104: 실리콘 전도성 관통홀 105: 실리콘 블라인드 홀
2: 기능칩 201: 패드
3: 접착층
4: 절연층 401: 제1절연층
402: 제2절연층 403: 제3절연층
5: 금속 재배선 501: 제1금속 재배선
502: 제2금속 재배선
6: 패시베이션 층 601: 제1패시베이션 층,
602: 제2패시베이션 층
7: 전기적 상호연결 구조

Claims (10)

  1. 실리콘 기판(1) 및 적어도 하나의 기능 칩(2)이 포함되되, 상기 실리콘 기판(1)에는 적어도 하나의 홈(103)이 구비되고, 상기 기능 칩(2)의 기능면이 위로 향하도록 상기 홈 내에 삽입되어 있으며, 상기 기능 칩(2)과 상기 홈 사이는 중합체를 통해 접착되어 있고, 상기 실리콘 기판(1) 상의 홈 위치 밖에는 실리콘 기판을 관통한 적어도 하나의 전도성 관통홀(104)이 형성되어 있으며, 적어도 하나의 상기 전도성 관통홀(104)과 상기 기능 칩(2) 상의 패드(201)가 전기적으로 연결되어 있고, 상기 실리콘 기판(1)의 정면(101)과 배면(102)에는 모두 전기적 상호연결 구조(7)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기능 칩은 집적 회로 칩 또는 MEMS 칩인 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 홈의 수직 단면 형상은 직사각형 또는 제형이고, 상기 홈의 깊이는 상기 실리콘 기판의 두께보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 관통홀의 축방향은 상기 실리콘 기판의 정면에 수직되는 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  5. 청구항1에 있어서,
    상기 전도성 관통홀 내에 충진된 금속은 티타늄, 탄탈, 크롬, 텅스텐, 구리,알루미늄, 니켈 및 금 내의 하나 이상인 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 관통홀 내에 충진된 금속은 저용융점 땜납인 주석, 주석 은, 주석 금, 주석 인듐 및 주석 은 구리 중의 하나인 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 관통홀 내에 전도성 수지가 충진되는 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 관통홀과 상기 실리콘 기판 사이는 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 상호연결 구조는 솔더 볼, 금속 범프, 전도성 수지 중의 하나인 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 실리콘 기판 정면과 배면에는 적어도 한층의 금속 배선이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내장형 실리콘 기판 팬 아웃 3D 패키지 구조.
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