WO2014182120A1 - Method for forming through-electrode of interposer substrate, and semiconductor package including interposer substrate - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method of forming a through electrode of an interposer substrate and a semiconductor package including an interposer substrate.
- interposer substrates are mainly implemented in silicon. However, when silicon is used as the interposer substrate, it takes a long time and a cost to form the through electrode.
- the present invention has been made in an effort to provide a semiconductor package including a method of forming a through electrode of an interposer substrate using photosensitive glass and an interposer substrate using photosensitive glass.
- a method of forming a through electrode of an interposer substrate according to an embodiment of the present invention includes preparing a photosensitive glass substrate having a hole formed therein, and forming a through electrode by filling a molten metal into the hole.
- the method of forming a through electrode of the interposer substrate may further include protruding the through electrode by etching at least one of a front surface and a rear surface of the photosensitive glass substrate.
- the photosensitive glass substrate may include photosensitive glass in a crystalline state.
- the photosensitive glass substrate may be crystallized by being exposed to ultraviolet rays and heat treated at 570 degrees Celsius to 800 degrees Celsius.
- the molten metal may be a metal or alloy including at least one of tin, lead, silver, copper, gold, zinc, and aluminum.
- Melting temperature of the molten metal may be more than 200 degrees Celsius or less than 600 degrees Celsius.
- the filling of the molten metal into the hole may further include forming a metal thin film in the hole before filling the molten metal into the hole.
- the metal thin film may be a metal, an alloy, or a multilayer film including at least one of nickel, copper, gold, silver, tin, and aluminum.
- the method of forming a through electrode of the interposer substrate may further include polishing at least one of a front surface and a rear surface of the photosensitive glass substrate filled with the holes before protruding the through electrode.
- Etching at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate to protrude the through electrode may include etching at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate with an aqueous hydrofluoric acid solution.
- the method of forming a through electrode of the interposer substrate may further include protruding the through electrode and then applying heat to the through electrode to round the protruding portion of the through electrode.
- a method of forming a through electrode of an interposer substrate includes filling a metal material into a hole of a photosensitive glass substrate on which a hole is formed to form a through electrode, and at least one of a front surface and a rear surface of the photosensitive glass substrate. Etching to protrude the through electrode.
- the filling of the metal material in the hole may include cooling the molten metal after filling the molten metal in which the metal material is molten.
- a method of forming a ball grid array according to another embodiment of the present invention may include the method of forming a through electrode.
- a semiconductor package includes a printed circuit board, at least one or more semiconductor chips, and a plurality of semiconductor chips, interposed between the plurality of semiconductor chips, or between the semiconductor chip and the printed circuit board. And an interposer layer interposed therebetween, wherein the interposer layer may include at least one interposer substrate.
- the interposer layer may be interposed between the semiconductor chip and the printed circuit board, and the interposer substrate included in the interposer layer may be a ball grid array.
- the through electrode can be more easily formed by using the photosensitive glass as the interposer substrate, and the time and cost required for packaging can be reduced.
- FIG. 1 illustrates a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 to 8 are cross-sectional views sequentially illustrating an embodiment of forming a through electrode in the interposer substrate of FIG. 1.
- 9 through 16 are cross-sectional views sequentially illustrating another embodiment of forming a through electrode on the interposer substrate of FIG. 1.
- 17 is a flowchart illustrating a method of forming a through electrode of an interposer substrate according to embodiments of the present invention.
- FIG. 18 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 19 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 20 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 21 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
- first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another, for example, without departing from the scope of the rights according to the inventive concept, the first component may be named a second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
- top, bottom, top, bottom, front, back, or top, bottom, etc. are used to distinguish relative positions in the components.
- the upper part may be called the lower part and the lower part may be named the upper part without departing from the scope of the present invention. .
- FIG. 1 illustrates a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
- the semiconductor package 1 may include a first chip 30, a second chip 40, and an interposer substrate 10.
- the first chip 30 and the second chip 40 may be semiconductor chips, for example, a dynamic random access memory (DRAM), a NAND flash memory, a NOR flash memory, a CMOS image sensor (CMOS Image Sensor (CIS), Digital Signal Processor (DSP), Backside Illuminated CIS, Radio Frequency (RF) System, Analog System, Microelectromechanical Systems (MEMS), Microprocessor Unit (Micro Processor Unit; MPU), Application Specific Integrated Circuit (ASIC), and the like.
- DRAM dynamic random access memory
- NAND flash memory a NAND flash memory
- NOR flash memory a CMOS image sensor
- DSP Digital Signal Processor
- RF Radio Frequency
- MEMS Microelectromechanical Systems
- MPU Micro Processor Unit
- ASIC Application Specific Integrated Circuit
- the first chip 30 and the second chip 40 may be stacked to increase the storage capacity of the semiconductor package 1.
- the interposer substrate 10 may be interposed between the first chip 30 and the second chip 40 to electrically connect the first chip 30 and the second chip 40.
- the interposer substrate 10 may be a photosensitive glass substrate.
- the interposer substrate 10 may include at least one through electrode 20.
- the first chip 30 and the second chip 40 may be electrically connected by the through electrode 20.
- the through electrode 20 protrudes in the front and rear directions of the interposer substrate 10, and the interposer substrate 10, the first chip 30, and the second chip 40 are formed by the through electrode 20.
- the through electrode 20 may protrude only in one of the front and rear surfaces of the interposer substrate 10, and in some embodiments, the through electrode 20 may not protrude in the front and rear directions. have.
- the interposer substrate 10, the first chip 30, and the second chip 40 may be connected through a bump electrically connected to the through electrode 20.
- the interposer substrate 10 is illustrated to be interposed between the first chip 30 and the second chip 40 in FIG. 1, the scope of the present invention is not limited thereto.
- the interposer substrate may be interposed between the chip and the ball grid array (BGA).
- the interposer substrate may be implemented as a ball grid array, and may be interposed between the chip and the printed circuit board (PCB).
- FIG. 2 to 8 are cross-sectional views sequentially illustrating an embodiment of forming a through electrode in the interposer substrate of FIG. 1.
- a photosensitive glass substrate 100 having at least one through hole 110 is provided.
- Photosensitive glass is generally a transparent glassy state, but the crystal state may be made opaque due to exposure and heat treatment processes.
- the photosensitive glass substrate 100 may include photosensitive glass in a glass state or a crystalline state.
- the method of forming the through hole 110 in the photosensitive glass substrate 100 may vary. According to the exemplary embodiment, after the crystallization is performed by exposing and heat-treating the region to form the through hole 110 in the glass photosensitive glass substrate 100, the through region may be formed by removing the crystal region. An aqueous hydrofluoric acid solution containing hydrogen fluoride (HF) may be used to remove the crystal region.
- HF hydrogen fluoride
- the silicon since the silicon is a semiconductor, the silicon must be insulated. Through-holes must be formed individually using a laser, which requires a lot of time and requires expensive process equipment.
- the through hole can be made small by crystallizing a region in which the through hole is to be formed and then removing it using an aqueous solution containing hydrogen fluoride (HF).
- HF hydrogen fluoride
- through-holes can be formed at one time, and no additional insulation treatment is required, thereby reducing the time and cost required for packaging.
- the photosensitive glass substrate 100 may be exposed to ultraviolet rays and then heat-treated to crystallize.
- the temperature during the heat treatment may be 570 degrees Celsius to 800 degrees Celsius.
- the photosensitive glass substrate 100 may be in a metastable crystal state.
- heat-treated at 750 degrees Celsius or more the photosensitive glass substrate 100 may be in a stable crystal state.
- the photosensitive glass substrate 100 may be crystallized, and the subsequent process may be performed using the photosensitive glass substrate in a glass state.
- a metal seed layer 120 is formed on the surface of the photosensitive glass substrate 100. Since it is difficult to directly adhere the metal material to the photosensitive glass or the like, the metal seed layer 120 is used to fill the metal material with no empty space in the through-hole 110.
- the metal seed layer 120 may be an alloy or a multilayer including one or more kinds of nickel, copper, gold, silver, tin, and the like.
- the metal seed layer 120 may be an aluminum thin film or an alloy including the same.
- the metal seed layer 120 may be formed by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD).
- Physical vapor deposition is a method of coating a gasified material in a vacuum on a base surface, which is divided into vacuum deposition and sputtering.
- Vacuum deposition is a method of forming a thin film by attaching metal particles to a substrate, which are heated after heating the metal under high vacuum.
- Sputtering refers to a process of forming a thin film on an object surface by applying an ion bombardment to a material, which causes the atoms or molecules constituting the material to stick out and adhere to the object surface around the material.
- Chemical vapor deposition is a method of forming a thin film by reacting chemical bonds, source gas decomposition, etc. by applying external energy by flowing source gas on a substrate to be coated in a manufacturing process.
- a through electrode 130 is formed by filling a metal material in the through hole 110 in which the metal seed layer 120 is formed.
- the metal material may be a molten metal. After filling the molten metal into the through hole 110, the molten metal may be cooled to form the through electrode 130.
- the melting temperature of the molten metal is 200 degrees Celsius or more, so that the through electrode 130 may not be affected by a subsequent process.
- the melting temperature of the molten metal can be set to 600 degrees Celsius or less so that the molten metal does not affect the photosensitive glass substrate 100.
- the metal material may be a metal or an alloy containing at least one of tin, lead, silver, copper, gold, zinc, and aluminum. When using an eutectic alloy as the metal material, a low melting temperature can be obtained.
- the SiO 2 thin film is formed by first oxidizing the wall surface to insulate the silicon substrate. Thereafter, when the molten metal is filled in the through hole of the silicon substrate, problems such as peeling off of the SiO 2 thin film may occur.
- the photosensitive glass substrate 100 is used instead of the silicon substrate, it is easy to form a through electrode by filling molten metal. Therefore, the formation cost of the through electrode is reduced, and there is an effect that various metal materials can be used as the through electrode 130.
- the metal material may be filled in the through hole 110 by electroplating.
- the metal materials may be silver electrical conductive pastes or solder pastes
- the through electrodes 130 may be formed by filling the metal materials in the through holes 110 and performing heat treatment.
- the through hole 110 may be filled by sputtering without separately filling the metal material.
- the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100 may be polished and planarized. Accordingly, the metal seed layer and the metal part 140 formed on the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100 may be removed.
- At least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100 may be etched to protrude the through electrode 130.
- the protruding through electrode 130 may have a uniform height.
- an aqueous hydrofluoric acid solution may be added to at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100 to etch.
- sanding may be performed on at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100.
- Sanding also known as sand blasting, is a technique used to clean or polish the surface deposits by blowing sand at high speed through compressed air. Since the photosensitive glass substrate 100 is etched at a faster speed than the through electrode 130 according to the difference in the sanding resistance of the metal material and the photosensitive glass, the through electrode 130 may protrude.
- the protrusion of the through electrode 130 may be rounded by applying heat to the through electrode 130.
- the protrusion of the through electrode 130 may be hemispherical.
- the photosensitive glass substrate 100 of FIG. 8 may correspond to the interposer substrate 10 of FIG. 1, and the through electrode 130 of FIG. 8 may correspond to the through electrode 20 of FIG. 1.
- the first chip 30 and the second chip 40 are coupled to the upper and lower portions of the photosensitive glass substrate 100, and the first chip 30 and the second chip 40 are connected to the through electrode 130. Can be electrically connected via
- 9 through 16 are cross-sectional views sequentially illustrating another embodiment of forming a through electrode on the interposer substrate of FIG. 1.
- a photosensitive glass substrate 200 in a glass state may be provided.
- a portion 210 of the photosensitive glass substrate 200 to form at least one through electrode may be crystallized by UV exposure and heat treatment.
- a hole 220 is formed in the photosensitive glass substrate 200.
- an aqueous hydrofluoric acid solution may be added to the front or rear surface of the photosensitive glass substrate 200 for etching. Accordingly, the crystallized portion 210 may be etched to form a hole 220 in the photosensitive glass substrate 200.
- the photosensitive glass substrate 200 may be exposed to ultraviolet rays and then heat-treated to crystallize.
- the temperature during the heat treatment may be 570 degrees Celsius to 800 degrees Celsius.
- the process may be performed without crystallizing the photosensitive glass substrate 200.
- the metal seed layer 240 is formed on a surface on which the hole 220 of the crystallized photosensitive glass substrate 230 is formed.
- the metal seed layer 240 may be an alloy or a multilayer including one or more kinds of nickel, copper, gold, silver, tin, and the like.
- the metal seed layer 240 may be an aluminum thin film or an alloy including the same.
- the metal seed layer 240 may be formed by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD).
- a through electrode 250 is formed by filling a metal material into a hole 220 in which the metal seed layer 240 is formed.
- the metal material may be a molten metal. After the molten metal is filled in the hole 220, the molten metal may be cooled to form the through electrode 250.
- the melting temperature of the molten metal may be 200 degrees Celsius or more and 600 degrees Celsius or less.
- the metal material may be a metal or an alloy containing at least one of tin, lead, silver, copper, gold, zinc, and aluminum. When using an eutectic alloy as the metal material, a low melting temperature can be obtained.
- the metal material may be filled in the hole 220 by electroplating.
- the metal materials may be silver electrical conductive pastes or solder pastes
- the through-electrodes 250 may be formed by filling the metal material in the holes 220 and performing heat treatment.
- the hole 220 may be filled by sputtering without separately filling the metal material.
- the front and rear surfaces of the crystallized photosensitive glass substrate 230 may be polished and planarized.
- the front and rear surfaces of the through electrode 250 may be exposed to the outside.
- the front and back portions 260 of the photosensitive glass substrate 230 may be removed by polishing, such as a chemical mechanical polishing (CMP) process.
- polishing such as a chemical mechanical polishing (CMP) process.
- At least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 230 may be etched to protrude the through electrode 250.
- the protruding through electrode 250 may have a uniform height.
- an aqueous hydrofluoric acid solution may be added to at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 230 to etch.
- sanding may be performed on at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 230.
- the protrusion of the through electrode 250 may be rounded by applying heat to the through electrode 250.
- the protrusion of the through electrode 250 may be hemispherical.
- the photosensitive glass substrate 230 of FIG. 16 may correspond to the interposer substrate 10 of FIG. 1, and the through electrode 250 of FIG. 16 may correspond to the through electrode 20 of FIG. 1.
- the first chip 30 and the second chip 40 are coupled to the upper and lower portions of the photosensitive glass substrate 230, and the first chip 30 and the second chip 40 are connected to the through electrode 250. Can be electrically connected via
- 17 is a flowchart illustrating a method of forming a through electrode of an interposer substrate according to embodiments of the present invention.
- the interposer substrate may be a photosensitive glass substrate 10.
- a through electrode 20 is formed by filling a metal material in the hole of the photosensitive glass substrate 10 (S301). The hole may be formed to penetrate the photosensitive glass substrate 10, but may also be formed so as not to penetrate the photosensitive glass substrate 10.
- At least one of the upper and lower surfaces of the photosensitive glass substrate 10 is etched to protrude the through electrode 20 (S303).
- the plurality of chips 30 and 40 may be coupled to the photosensitive glass substrate 10 and electrically connected to each other through the through electrode 20.
- FIG. 18 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention. Since the configuration of FIG. 18 is largely the same as that shown in FIG. 1, the following description will focus on differences for convenience of description.
- the semiconductor package 400 may include a third chip 430, a PCB substrate 440, and a ball grid array 410.
- the third chip 430 may be a single semiconductor chip, or may be a result of stacking a plurality of semiconductor chips.
- the PCB substrate 440 may be a substrate on which an electronic circuit is formed of a thin copper foil on an entire surface of an insulator.
- the ball grid array 410 is interposed between the third chip 430 and the PCB substrate 440, and electrically connects the third chip 430 and the PCB substrate 440 through at least one through electrode 420. do.
- the ball grid array 410 may be the interposer substrate shown in FIG. 8 or 16.
- FIG. 19 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
- the semiconductor package 500 may include a fourth chip 510, a fifth chip 520, a first interposer substrate 530, and a second interposer substrate 550.
- Each of the fourth chip 510 and the fifth chip 520 may be a single semiconductor chip, or may be a result of stacking a plurality of semiconductor chips.
- the pads (not shown) of each of the fourth chip 510 and the fifth chip 520 may have different sizes.
- the first interposer substrate 530 may be coupled to the fourth chip 510.
- the first interposer substrate 530 may include at least one through electrode 540 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the fourth chip 510.
- the second interposer substrate 550 may be coupled to the fifth chip 520.
- the second interposer substrate 550 may include at least one through electrode 560 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the fifth chip 520.
- the first interposer substrate 530 and the second interposer substrate 550 may be the interposer substrate illustrated in FIG. 8 or 16.
- connection circuit unit 570 may be disposed on one surface of the first interposer substrate 530.
- the connection circuit unit 570 may electrically connect the through electrodes 540 and 560 of each of the first interposer substrate 530 and the second interposer substrate 550.
- pads (not shown) of each of the fourth chip 510 and the fifth chip 520 may be electrically connected through the through electrodes 540 and 560 and the connection circuit unit 570.
- FIG. 20 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
- the semiconductor package 600 may include a sixth chip 610, a PCB substrate 620, a third interposer substrate 630, and a fourth interposer substrate 650.
- the sixth chip 610 may be a single semiconductor chip, or may be a result of stacking a plurality of semiconductor chips.
- the PCB substrate 620 may be a substrate on which an electronic circuit is formed of a thin copper foil on an entire surface of an insulator.
- the pads (not shown) of each of the sixth chip 610 and the PCB substrate 620 may have different sizes.
- the third interposer substrate 630 may be coupled to the sixth chip 610.
- the third interposer substrate 630 may include at least one through electrode 640 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the sixth chip 610.
- the fourth interposer substrate 650 may be coupled to the PCB substrate 620.
- the fourth interposer substrate 650 may include at least one through electrode 660 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the PCB substrate 620.
- the third interposer substrate 630 and the fourth interposer substrate 650 may be the interposer substrate illustrated in FIG. 8 or 16.
- the fourth interposer substrate 650 may be a ball grid array.
- connection circuit unit 670 may be disposed on one surface of the third interposer substrate 630.
- the connection circuit unit 670 may electrically connect the through electrodes 640 and 660 of each of the third interposer substrate 630 and the fourth interposer substrate 650.
- pads (not shown) of each of the sixth chip 610 and the PCB substrate 620 may be electrically connected through the through electrodes 640 and 660 and the connection circuit unit 670.
- FIG. 21 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
- the semiconductor package 700 may include a seventh chip 710, an eighth chip 720, a PCB substrate 730, a fifth interposer substrate 740, a sixth interposer substrate 760, and the like.
- the seventh interposer substrate 790 may be included.
- the seventh chip 710 and the eighth chip 720 may be a single semiconductor chip, or may be a result of stacking a plurality of semiconductor chips.
- the PCB substrate 730 may be a substrate on which an electronic circuit is formed of a thin copper foil on an entire surface of an insulator.
- the pads (not shown) of the seventh chip 710, the eighth chip 720, and the PCB substrate 730 may have different sizes.
- the fifth interposer substrate 740 may be coupled to the seventh chip 710.
- the fifth interposer substrate 740 may include at least one through electrode 750 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the seventh chip 710.
- the sixth interposer substrate 760 may be coupled to the eighth chip 720.
- the sixth interposer substrate 760 may include at least one through electrode 770 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the eighth chip 720.
- connection circuit unit 780 may be disposed on one surface of the fifth interposer substrate 740.
- the connection circuit unit 780 may electrically connect the through electrodes 750 and 770 of each of the fifth interposer substrate 740 and the sixth interposer substrate 760.
- the seventh interposer substrate 790 is interposed between the eighth chip 720 and the PCB substrate 730, and electrically connects the third chip 430 and the PCB substrate 440 through at least one through electrode 795. Connect with
- the fifth interposer substrate 740, the sixth interposer substrate 760, and the seventh interposer substrate 790 may be the interposer substrate illustrated in FIG. 8 or 16.
- the seventh interposer substrate 790 may be a ball grid array.
- pads (not shown) of each of the seventh chip 710, the eighth chip 720, and the PCB substrate 730 may be electrically connected through the through electrodes 740, 760, and 795 and the connection circuit unit 780. have.
- FIG. 21 illustrates an interposer layer in which a plurality of interposer substrates are stacked between a semiconductor chip and a semiconductor chip, and one interposer substrate is interposed between the semiconductor chip and the PCB substrate. It is not limited to this. An interposer layer in which one interposer substrate or a plurality of interposer substrates are stacked may be interposed between the semiconductor chip and the semiconductor chip. In addition, an interposer layer in which one interposer substrate or a plurality of interposer substrates are stacked may be interposed between the semiconductor chip and the PCB substrate.
- the invention is applicable to industries related to semiconductor manufacturing and assembly.
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Abstract
Disclosed are a method for forming a through-electrode of an interposer substrate, and a semiconductor package including the interposer substrate. The method for forming a through-electrode of an interposer substrate, according to the present invention, comprises the steps of: preparing a photosensitive glass substrate having a hole; and forming a through-electrode by filling the hole with a molten metal.
Description
본 발명은 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법 및 인터포저 기판을 포함하는 반도체 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a through electrode of an interposer substrate and a semiconductor package including an interposer substrate.
최근의 전자산업의 추세는 경량화, 소형화, 고속화, 다기능화, 고성능화되어가고 있고 높은 신뢰성을 갖는 제품을 저렴하게 제조하는 것이다. 이러한 것을 가능하게 하는 중요한 기술 중의 하나가 바로 반도체 패키지 조립 기술이다. 이러한 최근의 추세에 대응하기 위하여 반도체 칩을 3차원적으로 적층시키는 3D 패키징 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그 중에서 특히 관통전극을 포함하는 인터포저(interposer) 기판을 이용하여 반도체 칩들을 전기적으로 연결하는 적층기술은 전자제품의 고성능 및 소형화 구현에 유리한 기술로 주목받고 있다.The recent trend of the electronics industry is to manufacture products with high reliability and low cost, which are becoming lighter, smaller, faster, more versatile, and more efficient. One important technology that enables this is the semiconductor package assembly technology. In order to cope with these recent trends, development of 3D packaging technology for three-dimensional stacking of semiconductor chips has been actively performed. In particular, a stacking technology for electrically connecting semiconductor chips using an interposer substrate including a through electrode has been attracting attention as an advantageous technology for implementing high performance and miniaturization of electronic products.
종래의 인터포저 기판은 주로 실리콘으로 구현되었다. 그러나 인터포저 기판으로 실리콘을 이용할 경우, 관통전극을 형성하기 위하여 많은 시간 및 비용이 소요되는 단점이 있다.Conventional interposer substrates are mainly implemented in silicon. However, when silicon is used as the interposer substrate, it takes a long time and a cost to form the through electrode.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 감광성 유리를 이용하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법 및 감광성 유리를 이용하는 인터포저 기판을 포함하는 반도체 패키지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a semiconductor package including a method of forming a through electrode of an interposer substrate using photosensitive glass and an interposer substrate using photosensitive glass.
본 발명의 일 실시예에 따른 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법은 홀이 형성된 감광성 유리 기판을 마련하는 단계, 및 상기 홀에 용융금속을 충진하여 관통전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of forming a through electrode of an interposer substrate according to an embodiment of the present invention includes preparing a photosensitive glass substrate having a hole formed therein, and forming a through electrode by filling a molten metal into the hole.
상기 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법은 상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 식각하여 상기 관통전극을 돌출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of forming a through electrode of the interposer substrate may further include protruding the through electrode by etching at least one of a front surface and a rear surface of the photosensitive glass substrate.
상기 감광성 유리 기판은 결정 상태의 감광성 유리를 포함할 수 있다.The photosensitive glass substrate may include photosensitive glass in a crystalline state.
상기 감광성 유리 기판은 자외선에 노광되고 섭씨 570도 내지 섭씨 800도에서 열처리되어 결정화될 수 있다.The photosensitive glass substrate may be crystallized by being exposed to ultraviolet rays and heat treated at 570 degrees Celsius to 800 degrees Celsius.
상기 용융금속은 주석, 납, 은, 구리, 금, 아연 및 알루미늄을 적어도 하나 이상 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다.The molten metal may be a metal or alloy including at least one of tin, lead, silver, copper, gold, zinc, and aluminum.
상기 용융금속의 용융 온도는 섭씨 200도 이상 섭씨 600도 이하일 수 있다.Melting temperature of the molten metal may be more than 200 degrees Celsius or less than 600 degrees Celsius.
상기 홀에 용융금속을 충진하는 단계는 상기 홀에 용융금속을 충진하기 전에, 상기 홀에 금속박막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The filling of the molten metal into the hole may further include forming a metal thin film in the hole before filling the molten metal into the hole.
상기 금속박막은 니켈, 구리, 금, 은, 주석 및 알루미늄을 적어도 하나 이상 포함하는 금속, 합금 또는 다층막일 수 있다.The metal thin film may be a metal, an alloy, or a multilayer film including at least one of nickel, copper, gold, silver, tin, and aluminum.
상기 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법은 상기 관통전극을 돌출시키기 전에, 상기 홀이 충진된 상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 연마하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of forming a through electrode of the interposer substrate may further include polishing at least one of a front surface and a rear surface of the photosensitive glass substrate filled with the holes before protruding the through electrode.
상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 식각하여 관통전극을 돌출시키는 단계는 상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 불산 수용액으로 식각하는 단계를 포함할 수 있다.Etching at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate to protrude the through electrode may include etching at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate with an aqueous hydrofluoric acid solution.
상기 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법은 상기 관통전극을 돌출시킨 후, 상기 관통전극에 열을 가하여 상기 관통전극의 돌출된 부분을 둥그렇게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of forming a through electrode of the interposer substrate may further include protruding the through electrode and then applying heat to the through electrode to round the protruding portion of the through electrode.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법은 홀이 형성된 감광성 유리 기판의 상기 홀에 금속재를 충진하여 관통전극을 형성하는 단계, 및 상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 식각하여 관통전극을 돌출시키는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, a method of forming a through electrode of an interposer substrate includes filling a metal material into a hole of a photosensitive glass substrate on which a hole is formed to form a through electrode, and at least one of a front surface and a rear surface of the photosensitive glass substrate. Etching to protrude the through electrode.
상기 홀에 금속재를 충진하는 단계는 상기 홀에 상기 금속재가 용융된 용융금속을 충진한 후 상기 용융금속을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.The filling of the metal material in the hole may include cooling the molten metal after filling the molten metal in which the metal material is molten.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array) 형성 방법은 상기 관통전극 형성 방법을 포함할 수 있다.A method of forming a ball grid array according to another embodiment of the present invention may include the method of forming a through electrode.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 패키지는 인쇄회로기판, 적어도 하나 이상의 반도체 칩, 상기 반도체 칩의 수가 복수일 경우 상기 복수의 반도체 칩 사이에 개재되거나, 또는 상기 반도체 칩 및 상기 인쇄회로기판 사이에 개재되는 인터포저 층을 포함하며, 상기 인터포저 층은 상기 인터포저 기판을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a semiconductor package includes a printed circuit board, at least one or more semiconductor chips, and a plurality of semiconductor chips, interposed between the plurality of semiconductor chips, or between the semiconductor chip and the printed circuit board. And an interposer layer interposed therebetween, wherein the interposer layer may include at least one interposer substrate.
상기 인터포저 층은 상기 반도체 칩 및 상기 인쇄회로기판 사이에 개재되고, 상기 인터포저 층에 포함된 상기 인터포저 기판은 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array)일 수 있다.The interposer layer may be interposed between the semiconductor chip and the printed circuit board, and the interposer substrate included in the interposer layer may be a ball grid array.
본 발명의 실시예에 따르면, 인터포저 기판으로 감광성 유리를 이용함으로써 관통전극을 보다 용이하게 형성할 수 있으며, 패키징에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the through electrode can be more easily formed by using the photosensitive glass as the interposer substrate, and the time and cost required for packaging can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다.1 illustrates a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 8은 도 1의 인터포저 기판에 관통전극을 형성하는 일 실시예를 순차적으로 나타낸 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views sequentially illustrating an embodiment of forming a through electrode in the interposer substrate of FIG. 1.
도 9 내지 도 16은 도 1의 인터포저 기판에 관통전극을 형성하는 다른 실시예를 순차적으로 나타낸 단면도들이다.9 through 16 are cross-sectional views sequentially illustrating another embodiment of forming a through electrode on the interposer substrate of FIG. 1.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법을 나타낸 순서도이다.17 is a flowchart illustrating a method of forming a through electrode of an interposer substrate according to embodiments of the present invention.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다. 18 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다.19 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다.20 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다.21 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the inventive concept disclosed herein are provided for the purpose of describing the embodiments according to the inventive concept only. It may be embodied in various forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments according to the inventive concept may be variously modified and have various forms, so embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments in accordance with the concept of the invention to the specific forms disclosed, it includes all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another, for example, without departing from the scope of the rights according to the inventive concept, the first component may be named a second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between," or "neighboring to," and "directly neighboring to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 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 embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is described, and that one or more other features or numbers are present. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, 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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 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 are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined herein. Do not.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되거나, 층이 다른 층 또는 기판과 결합 또는 접착된다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 층 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. If a layer is said to be "on" another layer or substrate, or if a layer is said to be bonded or bonded to another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate or a third layer therebetween. This may be intervened. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.
상단, 하단, 상면, 하면, 전면, 후면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.The terms top, bottom, top, bottom, front, back, or top, bottom, etc. are used to distinguish relative positions in the components. For example, in the case of naming the upper part on the drawing as the upper part and the lower part on the drawing for convenience, the upper part may be called the lower part and the lower part may be named the upper part without departing from the scope of the present invention. .
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다.1 illustrates a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 패키지(1)는 제1 칩(30), 제2 칩(40) 및 인터포저 기판(10)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the semiconductor package 1 may include a first chip 30, a second chip 40, and an interposer substrate 10.
제1 칩(30) 및 제2 칩(40)은 반도체 칩일 수 있으며, 예컨대 DRAM(Dynamic Random Access Memory), 낸드(NAND) 플래시(Flash) 메모리, 노어(NOR) 플래시 메모리, 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor; CIS), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor; DSP), 후면 수광 이미지 센서(Backside Illuminated CIS), RF(Radio Frequency) 시스템, 아날로그(Analog) 시스템, MEMS(Microelectromechanical Systems), 마이크로 프로세서 유니트(Micro Processor Unit; MPU), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit; ASIC) 등일 수 있다.The first chip 30 and the second chip 40 may be semiconductor chips, for example, a dynamic random access memory (DRAM), a NAND flash memory, a NOR flash memory, a CMOS image sensor ( CMOS Image Sensor (CIS), Digital Signal Processor (DSP), Backside Illuminated CIS, Radio Frequency (RF) System, Analog System, Microelectromechanical Systems (MEMS), Microprocessor Unit (Micro Processor Unit; MPU), Application Specific Integrated Circuit (ASIC), and the like.
제1 칩(30) 및 제2 칩(40)은 반도체 패키지(1)의 저장 능력을 높이기 위해서 적층될 수 있다. The first chip 30 and the second chip 40 may be stacked to increase the storage capacity of the semiconductor package 1.
제1 칩(30) 및 제2 칩(40)의 크기가 서로 다를 경우, 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)을 도전성 와이어를 이용해서 직접 연결시키기가 어렵다. 따라서 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)을 전기적으로 연결시키기 위해, 인터포저 기판(10)이 제1 칩(30) 및 제2 칩(40) 사이에 개재될 수 있다.When the sizes of the first chip 30 and the second chip 40 are different from each other, it is difficult to directly connect the first chip 30 and the second chip 40 using conductive wires. Therefore, the interposer substrate 10 may be interposed between the first chip 30 and the second chip 40 to electrically connect the first chip 30 and the second chip 40.
인터포저 기판(10)은 감광성 유리 기판일 수 있다. 인터포저 기판(10)은 적어도 하나 이상의 관통전극(20)을 포함할 수 있다. 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)은 관통전극(20)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.The interposer substrate 10 may be a photosensitive glass substrate. The interposer substrate 10 may include at least one through electrode 20. The first chip 30 and the second chip 40 may be electrically connected by the through electrode 20.
도 1에서는 관통전극(20)이 인터포저 기판(10)의 전면 및 후면 방향으로 돌출되고, 관통전극(20)에 의해 인터포저 기판(10)과 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)이 결합되도록 도시하였으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라 관통전극(20)은 인터포저 기판(10)의 전면 및 후면 중 한쪽 방향으로만 돌출될 수 있으며, 다른 실시예에 따라 관통전극(20)은 전면 및 후면 방향으로 돌출되지 않을 수 있다. 인터포저 기판(10)과 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)은 관통전극(20)과 전기적으로 연결된 범프(bump)를 통해 연결될 수 있다.In FIG. 1, the through electrode 20 protrudes in the front and rear directions of the interposer substrate 10, and the interposer substrate 10, the first chip 30, and the second chip 40 are formed by the through electrode 20. ) Is shown to be combined, but the scope of the present invention is not limited thereto. In some embodiments, the through electrode 20 may protrude only in one of the front and rear surfaces of the interposer substrate 10, and in some embodiments, the through electrode 20 may not protrude in the front and rear directions. have. The interposer substrate 10, the first chip 30, and the second chip 40 may be connected through a bump electrically connected to the through electrode 20.
또한, 도 1에서는 인터포저 기판(10)이 제1 칩(30) 및 제2 칩(40) 사이에 개재되도록 도시하였으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라 인터포저 기판은 칩과 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array; BGA) 사이에 개재될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 인터포저 기판은 볼 그리드 어레이로 구현되어, 칩과 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB) 사이에 개재될 수 있다.In addition, although the interposer substrate 10 is illustrated to be interposed between the first chip 30 and the second chip 40 in FIG. 1, the scope of the present invention is not limited thereto. In some embodiments, the interposer substrate may be interposed between the chip and the ball grid array (BGA). According to another embodiment, the interposer substrate may be implemented as a ball grid array, and may be interposed between the chip and the printed circuit board (PCB).
도 2 내지 도 8은 도 1의 인터포저 기판에 관통전극을 형성하는 일 실시예를 순차적으로 나타낸 단면도들이다.2 to 8 are cross-sectional views sequentially illustrating an embodiment of forming a through electrode in the interposer substrate of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 적어도 하나 이상의 관통홀(110)이 형성된 감광성 유리 기판(100)이 마련된다. 감광성 유리(photosensitive glass)는 일반적으로 투명한 유리 상태(glassy state)이나, 노광 및 열처리 공정에 따라 결정 상태가 내부에 만들어지게 되어 불투명해질 수 있다. 감광성 유리 기판(100)은 유리 상태 또는 결정 상태의 감광성 유리를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a photosensitive glass substrate 100 having at least one through hole 110 is provided. Photosensitive glass is generally a transparent glassy state, but the crystal state may be made opaque due to exposure and heat treatment processes. The photosensitive glass substrate 100 may include photosensitive glass in a glass state or a crystalline state.
감광성 유리 기판(100)에 관통홀(110)을 형성하는 방법은 다양할 수 있다. 실시예에 따라, 유리 상태의 감광성 유리 기판(100)에서 관통홀(110)을 형성할 영역을 노광 및 열처리하여 결정화시킨 후, 결정 영역을 제거하여 관통홀을 형성할 수 있다. 결정 영역을 제거하기 위해 플루오르화수소(hydrogen fluoride; HF)를 포함하는 불산 수용액을 이용할 수 있다.The method of forming the through hole 110 in the photosensitive glass substrate 100 may vary. According to the exemplary embodiment, after the crystallization is performed by exposing and heat-treating the region to form the through hole 110 in the glass photosensitive glass substrate 100, the through region may be formed by removing the crystal region. An aqueous hydrofluoric acid solution containing hydrogen fluoride (HF) may be used to remove the crystal region.
실리콘 기판에 관통홀을 형성하는 경우를 가정하면, 실리콘은 반도체이므로 실리콘을 절연처리하여야 한다. 레이저를 이용하여 관통홀을 개별적으로 형성하여야 하므로 많은 시간이 소요되며, 고가의 공정설비를 이용하여야 한다.Assuming that the through-hole is formed in the silicon substrate, since the silicon is a semiconductor, the silicon must be insulated. Through-holes must be formed individually using a laser, which requires a lot of time and requires expensive process equipment.
본 발명은 감광성 유리 기판을 이용하므로, 관통홀을 형성할 영역을 결정화한 후 플루오르화수소(hydrogen fluoride; HF)를 포함하는 수용액을 이용하여 제거함으로써, 관통홀을 작게 형성할 수 있다. 또한 관통홀을 한번에 형성할 수 있으며 별도의 절연처리가 필요 없으므로, 패키징에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.In the present invention, since the photosensitive glass substrate is used, the through hole can be made small by crystallizing a region in which the through hole is to be formed and then removing it using an aqueous solution containing hydrogen fluoride (HF). In addition, through-holes can be formed at one time, and no additional insulation treatment is required, thereby reducing the time and cost required for packaging.
도 3을 참조하면, 감광성 유리 기판(100)을 자외선에 노광한 후 열처리하여 결정화시킬 수 있다. 상기 열처리 시의 온도는 섭씨 570도 내지 섭씨 800도일 수 있다. 섭씨 580도 부근에서 열처리하였을 때, 감광성 유리 기판(100)은 준안정(metastable)한 결정 상태가 될 수 있다. 섭씨 750도 이상에서 열처리하였을 때, 감광성 유리 기판(100)은 안정(stable)한 결정 상태가 될 수 있다. Referring to FIG. 3, the photosensitive glass substrate 100 may be exposed to ultraviolet rays and then heat-treated to crystallize. The temperature during the heat treatment may be 570 degrees Celsius to 800 degrees Celsius. When heat treated at about 580 degrees Celsius, the photosensitive glass substrate 100 may be in a metastable crystal state. When heat-treated at 750 degrees Celsius or more, the photosensitive glass substrate 100 may be in a stable crystal state.
그러나 실시예에 따라 감광성 유리 기판(100)을 결정화시키지 않고, 유리 상태의 감광성 유리 기판을 이용하여 이후 공정을 진행할 수도 있다.However, according to the embodiment, the photosensitive glass substrate 100 may be crystallized, and the subsequent process may be performed using the photosensitive glass substrate in a glass state.
도 4를 참조하면, 감광성 유리 기판(100) 표면에 금속 시드(seed)층(120)을 형성한다. 감광유리 등에 금속재를 직접 접착하기 어려우므로, 관통홀(110) 내부에 빈 공간 없이 금속재를 충진하기 위해 금속 시드층(120)을 이용한다. 실시예에 따라, 금속 시드층(120)은 니켈, 구리, 금, 은, 주석 등을 한 종류 이상 포함하는 합금 또는 다층막일 수 있다. 관통홀(110) 내부에 충진할 용융금속이 알루미늄을 포함하는 경우, 금속 시드층(120)은 알루미늄박막 또는 이를 포함하는 합금일 수 있다.Referring to FIG. 4, a metal seed layer 120 is formed on the surface of the photosensitive glass substrate 100. Since it is difficult to directly adhere the metal material to the photosensitive glass or the like, the metal seed layer 120 is used to fill the metal material with no empty space in the through-hole 110. In some embodiments, the metal seed layer 120 may be an alloy or a multilayer including one or more kinds of nickel, copper, gold, silver, tin, and the like. When the molten metal to be filled in the through hole 110 includes aluminum, the metal seed layer 120 may be an aluminum thin film or an alloy including the same.
금속 시드층(120)은 물리 증착법(Physical Vapor Deposition; PVD) 또는 화학 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)에 의해 형성될 수 있다. The metal seed layer 120 may be formed by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD).
물리 증착법은 진공 속에서 가스화한 물질을 기본 표면에 피복하는 방법으로서, 진공 증착과 스퍼터링(sputtering) 방법으로 나뉜다. 진공 증착은 고진공하에서 금속을 가열한 후 증발되는 금속 입자를 기판에 부착시켜 박막을 만드는 방식이다. 스퍼터링이란 물질에 이온 충격을 가하면 상기 물질을 구성하는 원자나 분자가 튀어나와 상기 물질 주위의 물체면에 부착하는 현상을 이용하여 물체면에 박막을 형성하는 공정을 의미한다. Physical vapor deposition is a method of coating a gasified material in a vacuum on a base surface, which is divided into vacuum deposition and sputtering. Vacuum deposition is a method of forming a thin film by attaching metal particles to a substrate, which are heated after heating the metal under high vacuum. Sputtering refers to a process of forming a thin film on an object surface by applying an ion bombardment to a material, which causes the atoms or molecules constituting the material to stick out and adhere to the object surface around the material.
화학 증착법은 제조공정에서 피복하는 기판 위에 원료가스를 흐르게 하여 외부 에너지를 가하여 화학결합, 원료가스 분해 등의 반응으로 박막을 형성하는 방법이다.Chemical vapor deposition is a method of forming a thin film by reacting chemical bonds, source gas decomposition, etc. by applying external energy by flowing source gas on a substrate to be coated in a manufacturing process.
도 4 및 도 5를 참조하면, 금속 시드층(120)이 형성된 관통홀(110)에 금속재를 충진하여 관통전극(130)을 형성한다.4 and 5, a through electrode 130 is formed by filling a metal material in the through hole 110 in which the metal seed layer 120 is formed.
일 실시예에 따라, 금속재는 용융 금속일 수 있다. 용융 금속을 관통홀(110)에 충진한 후 용융 금속을 냉각시켜 관통전극(130)을 형성할 수 있다. According to one embodiment, the metal material may be a molten metal. After filling the molten metal into the through hole 110, the molten metal may be cooled to form the through electrode 130.
용융 금속의 용융 온도를 섭씨 200도 이상으로 하여, 관통전극(130)이 이후 공정에 의해 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 한편, 용융 금속의 용융 온도를 섭씨 600도 이하로 하여, 용융 금속이 감광성 유리 기판(100)에 영향을 주지 않게 할 수 있다.The melting temperature of the molten metal is 200 degrees Celsius or more, so that the through electrode 130 may not be affected by a subsequent process. On the other hand, the melting temperature of the molten metal can be set to 600 degrees Celsius or less so that the molten metal does not affect the photosensitive glass substrate 100.
금속재는 주석, 납, 은, 구리, 금, 아연 및 알루미늄을 적어도 하나 이상 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 금속재로 유텍틱(Eutectic) 합금을 이용할 경우, 낮은 용융 온도를 얻을 수 있다.The metal material may be a metal or an alloy containing at least one of tin, lead, silver, copper, gold, zinc, and aluminum. When using an eutectic alloy as the metal material, a low melting temperature can be obtained.
실리콘 기판에 관통전극을 형성할 경우, 실리콘 기판을 절연시키기 위하여 먼저 벽면을 산화시켜 SiO2 박막을 형성하게 된다. 이후 용융 금속을 실리콘 기판의 관통홀에 충진할 경우 상기 SiO2 박막이 벗겨지는 등의 문제가 발생할 수 있다.When the through electrode is formed on the silicon substrate, the SiO 2 thin film is formed by first oxidizing the wall surface to insulate the silicon substrate. Thereafter, when the molten metal is filled in the through hole of the silicon substrate, problems such as peeling off of the SiO 2 thin film may occur.
본 발명에서는 실리콘 기판 대신 감광성 유리 기판(100)을 이용하므로, 용융 금속을 충진하여 관통전극을 형성하는 것이 용이하다. 따라서 관통전극 형성 비용이 절감되며, 관통전극(130)으로 다양한 금속재를 이용할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, since the photosensitive glass substrate 100 is used instead of the silicon substrate, it is easy to form a through electrode by filling molten metal. Therefore, the formation cost of the through electrode is reduced, and there is an effect that various metal materials can be used as the through electrode 130.
다른 실시예에 따라 금속재는 전기 도금에 의해 관통홀(110)에 충진될 수 있다. According to another embodiment, the metal material may be filled in the through hole 110 by electroplating.
또 다른 실시예에 따라, 금속재는 은 도전 페이스트(silver electrical conductive pastes) 또는 솔더 페이스트(solder paste)이며, 금속재를 관통홀(110)에 충진하고 열처리하여 관통전극(130)을 형성할 수 있다. According to another exemplary embodiment, the metal materials may be silver electrical conductive pastes or solder pastes, and the through electrodes 130 may be formed by filling the metal materials in the through holes 110 and performing heat treatment.
또 다른 실시예에 따라, 금속재를 별도로 충진하지 않고 스퍼터링에 의해 관통홀(110)을 충진할 수 있다.According to another embodiment, the through hole 110 may be filled by sputtering without separately filling the metal material.
도 5 및 도 6을 참조하면, 관통홀(110)에 금속재를 충진하여 관통전극(130)을 형성한 후, 감광성 유리 기판(100)의 전면 및 후면을 연마하여 평탄화할 수 있다. 이에 따라 감광성 유리 기판(100)의 전면 및 후면에 형성된 금속 시드층 및 금속재 부분(140)을 제거할 수 있다. 5 and 6, after filling the through hole 110 with a metal material to form the through electrode 130, the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100 may be polished and planarized. Accordingly, the metal seed layer and the metal part 140 formed on the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100 may be removed.
도 6 및 도 7을 참조하면, 감광성 유리 기판(100)의 전면 및 후면 중 적어도 하나(150)를 식각하여 관통전극(130)을 돌출시킬 수 있다. 이때 돌출된 관통전극(130)은 균일한 높이를 가질 수 있다.6 and 7, at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100 may be etched to protrude the through electrode 130. In this case, the protruding through electrode 130 may have a uniform height.
실시예에 따라, 감광성 유리 기판(100)의 전면 및 후면 중 적어도 하나(150)에 불산 수용액을 가하여 에칭(etching)할 수 있다.In some embodiments, an aqueous hydrofluoric acid solution may be added to at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100 to etch.
다른 실시예에 따라, 감광성 유리 기판(100)의 전면 및 후면 중 적어도 하나(150)에 샌딩(sanding)을 할 수 있다. 샌딩은 샌드 블라스팅(Sand blasting)이라고도 하며, 압축공기에 의해 모래를 물체 표면에 고속으로 뿜어 표면의 고착물을 청소하거나 광택을 내는데 이용되는 공법이다. 금속재와 감광성 유리의 내샌딩성의 차이에 따라 감광성 유리 기판(100)이 관통전극(130)보다 빠른 속도로 식각되므로, 관통전극(130)을 돌출시킬 수 있다.According to another embodiment, sanding may be performed on at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 100. Sanding, also known as sand blasting, is a technique used to clean or polish the surface deposits by blowing sand at high speed through compressed air. Since the photosensitive glass substrate 100 is etched at a faster speed than the through electrode 130 according to the difference in the sanding resistance of the metal material and the photosensitive glass, the through electrode 130 may protrude.
도 8을 참조하면, 관통전극(130)에 열을 가하여 관통전극(130)의 돌출부가 둥그렇게 되도록 할 수 있다. 실시예에 따라, 관통전극(130)의 돌출부를 반구형으로 만들 수 있다.Referring to FIG. 8, the protrusion of the through electrode 130 may be rounded by applying heat to the through electrode 130. According to an embodiment, the protrusion of the through electrode 130 may be hemispherical.
도 8의 감광성 유리 기판(100)은 도 1의 인터포저 기판(10)에 대응되고, 도 8의 관통전극(130)은 도 1의 관통전극(20)에 대응될 수 있다. 이후 공정에서 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)을 감광성 유리 기판(100)의 상부 및 하부에 결합하고, 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)을 관통전극(130)을 통해 전기적으로 연결시킬 수 있다.The photosensitive glass substrate 100 of FIG. 8 may correspond to the interposer substrate 10 of FIG. 1, and the through electrode 130 of FIG. 8 may correspond to the through electrode 20 of FIG. 1. In the subsequent process, the first chip 30 and the second chip 40 are coupled to the upper and lower portions of the photosensitive glass substrate 100, and the first chip 30 and the second chip 40 are connected to the through electrode 130. Can be electrically connected via
도 9 내지 도 16은 도 1의 인터포저 기판에 관통전극을 형성하는 다른 실시예를 순차적으로 나타낸 단면도들이다.9 through 16 are cross-sectional views sequentially illustrating another embodiment of forming a through electrode on the interposer substrate of FIG. 1.
도 9를 참조하면, 유리 상태인 감광성 유리 기판(200)이 마련될 수 있다. 감광성 유리 기판(200)에서 적어도 하나 이상의 관통전극을 형성할 부분(210)은 자외선 노광 및 열처리되어 결정화될 수 있다.9, a photosensitive glass substrate 200 in a glass state may be provided. A portion 210 of the photosensitive glass substrate 200 to form at least one through electrode may be crystallized by UV exposure and heat treatment.
도 9 및 도 10을 참조하면, 감광성 유리 기판(200)에 홀(220)을 형성한다. 일례로 불산 수용액을 감광성 유리 기판(200)의 전면 또는 후면에 가하여 에칭할 수 있다. 이에 따라 결정화된 부분(210)이 에칭되어 감광성 유리 기판(200) 내 홀(220)이 형성될 수 있다. 9 and 10, a hole 220 is formed in the photosensitive glass substrate 200. For example, an aqueous hydrofluoric acid solution may be added to the front or rear surface of the photosensitive glass substrate 200 for etching. Accordingly, the crystallized portion 210 may be etched to form a hole 220 in the photosensitive glass substrate 200.
도 10 및 도 11을 참조하면, 감광성 유리 기판(200)을 자외선에 노광한 후 열처리하여 결정화시킬 수 있다. 상기 열처리 시의 온도는 섭씨 570도 내지 섭씨 800도일 수 있다. 그러나 실시예에 따라 감광성 유리 기판(200)을 결정화시키지 않고 이후 공정을 진행할 수도 있다.10 and 11, the photosensitive glass substrate 200 may be exposed to ultraviolet rays and then heat-treated to crystallize. The temperature during the heat treatment may be 570 degrees Celsius to 800 degrees Celsius. However, according to the exemplary embodiment, the process may be performed without crystallizing the photosensitive glass substrate 200.
도 12를 참조하면, 결정화된 감광성 유리 기판(230)의 홀(220)이 형성된 면에 금속 시드층(240)을 형성한다. 실시예에 따라, 금속 시드층(240)은 니켈, 구리, 금, 은, 주석 등을 한 종류 이상 포함하는 합금 또는 다층막일 수 있다. 홀(220) 내부에 충진할 용융금속이 알루미늄을 포함하는 경우, 금속 시드층(240)은 알루미늄박막 또는 이를 포함하는 합금일 수 있다.Referring to FIG. 12, the metal seed layer 240 is formed on a surface on which the hole 220 of the crystallized photosensitive glass substrate 230 is formed. In some embodiments, the metal seed layer 240 may be an alloy or a multilayer including one or more kinds of nickel, copper, gold, silver, tin, and the like. When the molten metal to be filled in the hole 220 includes aluminum, the metal seed layer 240 may be an aluminum thin film or an alloy including the same.
금속 시드층(240)은 물리 증착법(Physical Vapor Deposition; PVD) 또는 화학 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)에 의해 형성될 수 있다. The metal seed layer 240 may be formed by physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD).
도 12 및 도 13을 참조하면, 금속 시드층(240)이 형성된 홀(220)에 금속재를 충진하여 관통전극(250)을 형성한다.12 and 13, a through electrode 250 is formed by filling a metal material into a hole 220 in which the metal seed layer 240 is formed.
일 실시예에 따라, 금속재는 용융 금속일 수 있다. 용융 금속을 홀(220)에 충진한 후 용융 금속을 냉각시켜 관통전극(250)을 형성할 수 있다. According to one embodiment, the metal material may be a molten metal. After the molten metal is filled in the hole 220, the molten metal may be cooled to form the through electrode 250.
용융 금속의 용융 온도는 섭씨 200도 이상 섭씨 600도 이하일 수 있다.The melting temperature of the molten metal may be 200 degrees Celsius or more and 600 degrees Celsius or less.
금속재는 주석, 납, 은, 구리, 금, 아연 및 알루미늄을 적어도 하나 이상 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 금속재로 유텍틱(Eutectic) 합금을 이용할 경우, 낮은 용융 온도를 얻을 수 있다.The metal material may be a metal or an alloy containing at least one of tin, lead, silver, copper, gold, zinc, and aluminum. When using an eutectic alloy as the metal material, a low melting temperature can be obtained.
다른 실시예에 따라, 금속재는 전기 도금에 의해 홀(220)에 충진될 수 있다.According to another embodiment, the metal material may be filled in the hole 220 by electroplating.
또 다른 실시예에 따라, 금속재는 은 도전 페이스트(silver electrical conductive pastes) 또는 솔더 페이스트(solder paste)이며, 금속재를 홀(220)에 충진하고 열처리하여 관통전극(250)을 형성할 수 있다.According to another embodiment, the metal materials may be silver electrical conductive pastes or solder pastes, and the through-electrodes 250 may be formed by filling the metal material in the holes 220 and performing heat treatment.
또 다른 실시예에 따라, 금속재를 별도로 충진하지 않고 스퍼터링에 의해 홀(220)을 충진할 수 있다.According to another embodiment, the hole 220 may be filled by sputtering without separately filling the metal material.
도 13 및 도 14를 참조하면, 결정화된 감광성 유리 기판(230)의 전면 및 후면을 연마하여 평탄화할 수 있다. 이때 관통전극(250)의 전면 및 후면이 외부로 노출될 수 있다. Referring to FIGS. 13 and 14, the front and rear surfaces of the crystallized photosensitive glass substrate 230 may be polished and planarized. In this case, the front and rear surfaces of the through electrode 250 may be exposed to the outside.
감광성 유리 기판(230)의 전면부 및 후면부(260)는 폴리싱(polishing), 예컨대 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정에 의해 제거될 수 있다.The front and back portions 260 of the photosensitive glass substrate 230 may be removed by polishing, such as a chemical mechanical polishing (CMP) process.
도 14 및 도 15를 참조하면, 감광성 유리 기판(230)의 전면 및 후면 중 적어도 하나(270)를 식각하여 관통전극(250)을 돌출시킬 수 있다. 이때 돌출된 관통전극(250)은 균일한 높이를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 14 and 15, at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 230 may be etched to protrude the through electrode 250. In this case, the protruding through electrode 250 may have a uniform height.
실시예에 따라, 감광성 유리 기판(230)의 전면 및 후면 중 적어도 하나(270)에 불산 수용액을 가하여 에칭(etching)할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 감광성 유리 기판(230)의 전면 및 후면 중 적어도 하나(270)에 샌딩(sanding)을 할 수 있다. In some embodiments, an aqueous hydrofluoric acid solution may be added to at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 230 to etch. According to another embodiment, sanding may be performed on at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate 230.
도 16을 참조하면, 관통전극(250)에 열을 가하여 관통전극(250)의 돌출부가 둥그렇게 되도록 할 수 있다. 실시예에 따라, 관통전극(250)의 돌출부를 반구형으로 만들 수 있다.Referring to FIG. 16, the protrusion of the through electrode 250 may be rounded by applying heat to the through electrode 250. According to an embodiment, the protrusion of the through electrode 250 may be hemispherical.
도 16의 감광성 유리 기판(230)은 도 1의 인터포저 기판(10)에 대응되고, 도 16의 관통전극(250)은 도 1의 관통전극(20)에 대응될 수 있다. 이후 공정에서 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)을 감광성 유리 기판(230)의 상부 및 하부에 결합하고, 제1 칩(30) 및 제2 칩(40)을 관통전극(250)을 통해 전기적으로 연결시킬 수 있다.The photosensitive glass substrate 230 of FIG. 16 may correspond to the interposer substrate 10 of FIG. 1, and the through electrode 250 of FIG. 16 may correspond to the through electrode 20 of FIG. 1. In the subsequent process, the first chip 30 and the second chip 40 are coupled to the upper and lower portions of the photosensitive glass substrate 230, and the first chip 30 and the second chip 40 are connected to the through electrode 250. Can be electrically connected via
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법을 나타낸 순서도이다.17 is a flowchart illustrating a method of forming a through electrode of an interposer substrate according to embodiments of the present invention.
도 1 및 도 17을 참조하면, 인터포저 기판은 감광성 유리 기판(10)일 수 있다. 감광성 유리 기판(10)의 홀에 금속재를 충진하여 관통전극(20)을 형성한다(S301). 상기 홀은 감광성 유리 기판(10)을 관통하도록 형성될 수 있으나, 감광성 유리 기판(10)을 관통하지 않도록 형성될 수도 있다.1 and 17, the interposer substrate may be a photosensitive glass substrate 10. A through electrode 20 is formed by filling a metal material in the hole of the photosensitive glass substrate 10 (S301). The hole may be formed to penetrate the photosensitive glass substrate 10, but may also be formed so as not to penetrate the photosensitive glass substrate 10.
감광성 유리 기판(10)의 상면 및 하면 중 적어도 하나를 식각하여 관통전극(20)을 돌출시킨다(S303). 이후 공정에서 복수의 칩들(30, 40)을 감광성 유리 기판(10)에 결합시키고, 관통전극(20)을 통해 전기적으로 연결시킬 수 있다.At least one of the upper and lower surfaces of the photosensitive glass substrate 10 is etched to protrude the through electrode 20 (S303). In the subsequent process, the plurality of chips 30 and 40 may be coupled to the photosensitive glass substrate 10 and electrically connected to each other through the through electrode 20.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다. 도 18의 구성은 도 1에 도시된 것과 대부분 동일하므로, 설명의 편의를 위해 이하에서 차이점을 위주로 설명한다.18 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention. Since the configuration of FIG. 18 is largely the same as that shown in FIG. 1, the following description will focus on differences for convenience of description.
도 18을 참조하면, 반도체 패키지(400)는 제3 칩(430), PCB 기판(440) 및 볼 그리드 어레이(410)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18, the semiconductor package 400 may include a third chip 430, a PCB substrate 440, and a ball grid array 410.
제3 칩(430)은 단일 반도체 칩일 수 있으며, 또는 복수의 반도체 칩이 적층된 결과물일 수 있다.The third chip 430 may be a single semiconductor chip, or may be a result of stacking a plurality of semiconductor chips.
PCB 기판(440)은 절연물인 판 전면에 얇은 구리박(copper foil)으로 전자 회로가 형성된 기판일 수 있다.The PCB substrate 440 may be a substrate on which an electronic circuit is formed of a thin copper foil on an entire surface of an insulator.
볼 그리드 어레이(410)는 제3 칩(430) 및 PCB 기판(440) 사이에 개재되며, 적어도 하나 이상의 관통전극(420)을 통해 제3 칩(430) 및 PCB 기판(440)을 전기적으로 연결한다. 볼 그리드 어레이(410)는 도 8 또는 도 16에 도시된 인터포저 기판일 수 있다.The ball grid array 410 is interposed between the third chip 430 and the PCB substrate 440, and electrically connects the third chip 430 and the PCB substrate 440 through at least one through electrode 420. do. The ball grid array 410 may be the interposer substrate shown in FIG. 8 or 16.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다.19 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 반도체 패키지(500)는 제4 칩(510), 제5 칩(520), 제1 인터포저 기판(530) 및 제2 인터포저 기판(550)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 19, the semiconductor package 500 may include a fourth chip 510, a fifth chip 520, a first interposer substrate 530, and a second interposer substrate 550.
제4 칩(510) 및 제5 칩(520) 각각은 단일 반도체 칩일 수 있으며, 또는 복수의 반도체 칩이 적층된 결과물일 수 있다. 제4 칩(510) 및 제5 칩(520) 각각의 패드(미도시)의 크기는 서로 다를 수 있다.Each of the fourth chip 510 and the fifth chip 520 may be a single semiconductor chip, or may be a result of stacking a plurality of semiconductor chips. The pads (not shown) of each of the fourth chip 510 and the fifth chip 520 may have different sizes.
제1 인터포저 기판(530)은 제4 칩(510)에 결합될 수 있다. 제1 인터포저 기판(530)은 제4 칩(510)의 패드(미도시)의 크기에 상응하는 두께를 갖는 적어도 하나 이상의 관통전극(540)을 포함할 수 있다.The first interposer substrate 530 may be coupled to the fourth chip 510. The first interposer substrate 530 may include at least one through electrode 540 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the fourth chip 510.
제2 인터포저 기판(550)은 제5 칩(520)에 결합될 수 있다. 제2 인터포저 기판(550)은 제5 칩(520)의 패드(미도시)의 크기에 상응하는 두께를 갖는 적어도 하나 이상의 관통전극(560)을 포함할 수 있다.The second interposer substrate 550 may be coupled to the fifth chip 520. The second interposer substrate 550 may include at least one through electrode 560 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the fifth chip 520.
제1 인터포저 기판(530) 및 제2 인터포저 기판(550)은 도 8 또는 도 16에 도시된 인터포저 기판일 수 있다.The first interposer substrate 530 and the second interposer substrate 550 may be the interposer substrate illustrated in FIG. 8 or 16.
제1 인터포저 기판(530)의 한쪽 면에 연결회로부(570)가 배치될 수 있다. 연결회로부(570)는 제1 인터포저 기판(530) 및 제2 인터포저 기판(550) 각각의 관통전극(540, 560)을 전기적으로 연결할 수 있다.The connection circuit unit 570 may be disposed on one surface of the first interposer substrate 530. The connection circuit unit 570 may electrically connect the through electrodes 540 and 560 of each of the first interposer substrate 530 and the second interposer substrate 550.
따라서, 제4 칩(510) 및 제5 칩(520) 각각의 패드(미도시)는 관통전극(540, 560) 및 연결회로부(570)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.Therefore, pads (not shown) of each of the fourth chip 510 and the fifth chip 520 may be electrically connected through the through electrodes 540 and 560 and the connection circuit unit 570.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다.20 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 반도체 패키지(600)는 제6 칩(610), PCB 기판(620), 제3 인터포저 기판(630) 및 제4 인터포저 기판(650)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 20, the semiconductor package 600 may include a sixth chip 610, a PCB substrate 620, a third interposer substrate 630, and a fourth interposer substrate 650.
제6 칩(610)은 단일 반도체 칩일 수 있으며, 또는 복수의 반도체 칩이 적층된 결과물일 수 있다. PCB 기판(620)은 절연물인 판 전면에 얇은 구리박으로 전자 회로가 형성된 기판일 수 있다. 제6 칩(610) 및 PCB 기판(620) 각각의 패드(미도시)의 크기는 서로 다를 수 있다.The sixth chip 610 may be a single semiconductor chip, or may be a result of stacking a plurality of semiconductor chips. The PCB substrate 620 may be a substrate on which an electronic circuit is formed of a thin copper foil on an entire surface of an insulator. The pads (not shown) of each of the sixth chip 610 and the PCB substrate 620 may have different sizes.
제3 인터포저 기판(630)은 제6 칩(610)에 결합될 수 있다. 제3 인터포저 기판(630)은 제6 칩(610)의 패드(미도시)의 크기에 상응하는 두께를 갖는 적어도 하나 이상의 관통전극(640)을 포함할 수 있다.The third interposer substrate 630 may be coupled to the sixth chip 610. The third interposer substrate 630 may include at least one through electrode 640 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the sixth chip 610.
제4 인터포저 기판(650)은 PCB 기판(620)에 결합될 수 있다. 제4 인터포저 기판(650)은 PCB 기판(620)의 패드(미도시)의 크기에 상응하는 두께를 갖는 적어도 하나 이상의 관통전극(660)을 포함할 수 있다. The fourth interposer substrate 650 may be coupled to the PCB substrate 620. The fourth interposer substrate 650 may include at least one through electrode 660 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the PCB substrate 620.
제3 인터포저 기판(630) 및 제4 인터포저 기판(650)은 도 8 또는 도 16에 도시된 인터포저 기판일 수 있다. 제4 인터포저 기판(650)은 볼 그리드 어레이일 수 있다.The third interposer substrate 630 and the fourth interposer substrate 650 may be the interposer substrate illustrated in FIG. 8 or 16. The fourth interposer substrate 650 may be a ball grid array.
제3 인터포저 기판(630)의 한쪽 면에 연결회로부(670)가 배치될 수 있다. 연결회로부(670)는 제3 인터포저 기판(630) 및 제4 인터포저 기판(650) 각각의 관통전극(640, 660)을 전기적으로 연결할 수 있다.The connection circuit unit 670 may be disposed on one surface of the third interposer substrate 630. The connection circuit unit 670 may electrically connect the through electrodes 640 and 660 of each of the third interposer substrate 630 and the fourth interposer substrate 650.
따라서, 제6 칩(610) 및 PCB 기판(620) 각각의 패드(미도시)는 관통전극(640, 660) 및 연결회로부(670)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.Therefore, pads (not shown) of each of the sixth chip 610 and the PCB substrate 620 may be electrically connected through the through electrodes 640 and 660 and the connection circuit unit 670.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 패키지를 나타낸다.21 illustrates a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
도 21을 참조하면, 반도체 패키지(700)는 제7 칩(710), 제8 칩(720), PCB 기판(730), 제5 인터포저 기판(740), 제6 인터포저 기판(760) 및 제7 인터포저 기판(790)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 21, the semiconductor package 700 may include a seventh chip 710, an eighth chip 720, a PCB substrate 730, a fifth interposer substrate 740, a sixth interposer substrate 760, and the like. The seventh interposer substrate 790 may be included.
제7 칩(710) 및 제8 칩(720)은 단일 반도체 칩일 수 있으며, 또는 복수의 반도체 칩이 적층된 결과물일 수 있다. PCB 기판(730)은 절연물인 판 전면에 얇은 구리박으로 전자 회로가 형성된 기판일 수 있다. 제7 칩(710), 제8 칩(720) 및 PCB 기판(730) 각각의 패드(미도시)의 크기는 서로 다를 수 있다.The seventh chip 710 and the eighth chip 720 may be a single semiconductor chip, or may be a result of stacking a plurality of semiconductor chips. The PCB substrate 730 may be a substrate on which an electronic circuit is formed of a thin copper foil on an entire surface of an insulator. The pads (not shown) of the seventh chip 710, the eighth chip 720, and the PCB substrate 730 may have different sizes.
제5 인터포저 기판(740)은 제7 칩(710)에 결합될 수 있다. 제5 인터포저 기판(740)은 제7 칩(710)의 패드(미도시)의 크기에 상응하는 두께를 갖는 적어도 하나 이상의 관통전극(750)을 포함할 수 있다.The fifth interposer substrate 740 may be coupled to the seventh chip 710. The fifth interposer substrate 740 may include at least one through electrode 750 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the seventh chip 710.
제6 인터포저 기판(760)은 제8 칩(720)에 결합될 수 있다. 제6 인터포저 기판(760)은 제8 칩(720)의 패드(미도시)의 크기에 상응하는 두께를 갖는 적어도 하나 이상의 관통전극(770)을 포함할 수 있다.The sixth interposer substrate 760 may be coupled to the eighth chip 720. The sixth interposer substrate 760 may include at least one through electrode 770 having a thickness corresponding to the size of a pad (not shown) of the eighth chip 720.
제5 인터포저 기판(740)의 한쪽 면에 연결회로부(780)가 배치될 수 있다. 연결회로부(780)는 제5 인터포저 기판(740) 및 제6 인터포저 기판(760) 각각의 관통전극(750, 770)을 전기적으로 연결할 수 있다.The connection circuit unit 780 may be disposed on one surface of the fifth interposer substrate 740. The connection circuit unit 780 may electrically connect the through electrodes 750 and 770 of each of the fifth interposer substrate 740 and the sixth interposer substrate 760.
제7 인터포저 기판(790)은 제8 칩(720)및 PCB 기판(730) 사이에 개재되며, 적어도 하나 이상의 관통전극(795)을 통해 제3 칩(430) 및 PCB 기판(440)을 전기적으로 연결한다. The seventh interposer substrate 790 is interposed between the eighth chip 720 and the PCB substrate 730, and electrically connects the third chip 430 and the PCB substrate 440 through at least one through electrode 795. Connect with
제5 인터포저 기판(740), 제6 인터포저 기판(760) 및 제7 인터포저 기판(790)은 도 8 또는 도 16에 도시된 인터포저 기판일 수 있다. 제7 인터포저 기판(790)은 볼 그리드 어레이일 수 있다.The fifth interposer substrate 740, the sixth interposer substrate 760, and the seventh interposer substrate 790 may be the interposer substrate illustrated in FIG. 8 or 16. The seventh interposer substrate 790 may be a ball grid array.
따라서, 제7 칩(710), 제8 칩(720) 및 PCB 기판(730) 각각의 패드(미도시)는 관통전극(740, 760, 795) 및 연결회로부(780)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.Accordingly, pads (not shown) of each of the seventh chip 710, the eighth chip 720, and the PCB substrate 730 may be electrically connected through the through electrodes 740, 760, and 795 and the connection circuit unit 780. have.
도 21에는 반도체 칩과 반도체 칩 사이에 복수의 인터포저 기판이 적층된 인터포저 층이 개재되고, 반도체 칩과 PCB 기판 사이에 하나의 인터포저 기판이 개재되는 경우를 도시하였으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 반도체 칩과 반도체 칩 사이에는 하나의 인터포저 기판 또는 복수의 인터포저 기판이 적층된 인터포저 층이 개재될 수 있다. 또한 반도체 칩과 PCB 기판 사이에도 하나의 인터포저 기판 또는 복수의 인터포저 기판이 적층된 인터포저 층이 개재될 수 있다.21 illustrates an interposer layer in which a plurality of interposer substrates are stacked between a semiconductor chip and a semiconductor chip, and one interposer substrate is interposed between the semiconductor chip and the PCB substrate. It is not limited to this. An interposer layer in which one interposer substrate or a plurality of interposer substrates are stacked may be interposed between the semiconductor chip and the semiconductor chip. In addition, an interposer layer in which one interposer substrate or a plurality of interposer substrates are stacked may be interposed between the semiconductor chip and the PCB substrate.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.Although the preferred embodiments have been illustrated and described above, the invention is not limited to the specific embodiments described above, and does not depart from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by the operator, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
본 발명은 반도체 제조 및 조립과 관련된 산업에 이용 가능하다.The invention is applicable to industries related to semiconductor manufacturing and assembly.
Claims (15)
- 홀이 형성된 감광성 유리 기판을 마련하는 단계; 및Providing a photosensitive glass substrate having holes formed thereon; And상기 홀에 용융금속을 충진하여 관통전극을 형성하는 단계를 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.Forming a through electrode by filling a molten metal into the hole;
- 제 1 항에 있어서, 상기 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법은The method of claim 1, wherein the through electrode forming method of the interposer substrate is performed.상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 식각하여 상기 관통전극을 돌출시키는 단계를 더 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.And etching the at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate to protrude the through electrode.
- 제 1 항에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은The method of claim 1, wherein the photosensitive glass substrate결정 상태의 감광성 유리를 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.A method of forming a through electrode of an interposer substrate comprising photosensitive glass in a crystalline state.
- 제 3 항에 있어서, 상기 감광성 유리 기판은The method of claim 3, wherein the photosensitive glass substrate자외선에 노광되고 섭씨 570도 내지 섭씨 800도에서 열처리되어 결정화되는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.A method of forming a through electrode of an interposer substrate, wherein the interposer substrate is exposed to ultraviolet rays and heat-treated at 570 degrees Celsius to 800 degrees Celsius.
- 제 1 항에 있어서, 상기 용융금속은 The method of claim 1, wherein the molten metal주석, 납, 은, 구리, 금, 아연 및 알루미늄을 적어도 하나 이상 포함하는 금속 또는 합금인 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.A method of forming a through electrode of an interposer substrate, which is a metal or an alloy comprising at least one of tin, lead, silver, copper, gold, zinc and aluminum.
- 제 5 항에 있어서, 상기 용융금속의 용융 온도는The method of claim 5, wherein the melting temperature of the molten metal is섭씨 200도 이상 섭씨 600도 이하인 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.A method of forming a through electrode of an interposer substrate of 200 degrees Celsius or more and 600 degrees Celsius or less.
- 제 1 항에 있어서, 상기 홀에 용융금속을 충진하는 단계는The method of claim 1, wherein filling the hole with molten metal상기 홀에 용융금속을 충진하기 전에, 상기 홀에 금속박막을 형성하는 단계를 더 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.The method of forming a through electrode of an interposer substrate further comprises forming a metal thin film in the hole before the molten metal is filled in the hole.
- 제 7 항에 있어서, 상기 금속박막은The method of claim 7, wherein the metal thin film니켈, 구리, 금, 은, 주석 및 알루미늄을 적어도 하나 이상 포함하는 금속, 합금 또는 다층막인 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.A method for forming a through-electrode of an interposer substrate, which is a metal, alloy or multilayer film containing at least one of nickel, copper, gold, silver, tin and aluminum.
- 제 2 항에 있어서, 상기 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법은The method of claim 2, wherein the through-electrode forming method of the interposer substrate상기 관통전극을 돌출시키기 전에, 상기 홀이 충진된 상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 연마하는 단계를 더 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.And grinding at least one of a front surface and a rear surface of the photosensitive glass substrate filled with the holes before protruding the through electrode.
- 제 2 항에 있어서, 상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 식각하여 관통전극을 돌출시키는 단계는The method of claim 2, wherein etching the at least one of the front side and the rear side of the photosensitive glass substrate to protrude the through electrode comprises:상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 불산 수용액으로 식각하는 단계를 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.And etching at least one of the front and rear surfaces of the photosensitive glass substrate with an aqueous hydrofluoric acid solution.
- 제 2 항에 있어서, 상기 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법은The method of claim 2, wherein the through-electrode forming method of the interposer substrate상기 관통전극을 돌출시킨 후, 상기 관통전극에 열을 가하여 상기 관통전극의 돌출된 부분을 둥그렇게 하는 단계를 더 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.And protruding the through electrode and applying heat to the through electrode to round the protruding portion of the through electrode.
- 홀이 형성된 감광성 유리 기판의 상기 홀에 금속재를 충진하여 관통전극을 형성하는 단계; 및Forming a through electrode by filling a metal material in the hole of the photosensitive glass substrate on which the hole is formed; And상기 감광성 유리 기판의 전면 및 후면 중 적어도 하나를 식각하여 관통전극을 돌출시키는 단계를 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.And etching at least one of a front surface and a rear surface of the photosensitive glass substrate to protrude the through electrode.
- 제 12 항에 있어서, 상기 홀에 금속재를 충진하는 단계는The method of claim 12, wherein filling the hole with a metal material상기 홀에 상기 금속재가 용융된 용융금속을 충진한 후 상기 용융금속을 냉각시키는 단계를 포함하는 인터포저 기판의 관통전극 형성 방법.And filling the hole with the molten metal in which the metal material is molten, and then cooling the molten metal.
- 인쇄회로기판; Printed circuit board;적어도 하나 이상의 반도체 칩; 및At least one semiconductor chip; And상기 반도체 칩의 수가 복수일 경우 상기 복수의 반도체 칩 사이에 개재되거나, 또는 상기 반도체 칩 및 상기 인쇄회로기판 사이에 개재되는 인터포저 층을 포함하며,When the number of the semiconductor chip is a plurality of interposed between the plurality of semiconductor chips, or between the semiconductor chip and the printed circuit board includes an interposer layer,상기 인터포저 층은 The interposer layer is제 1 항 또는 제 12 항의 인터포저 기판을 적어도 하나 이상 포함하는 반도체 패키지.A semiconductor package comprising at least one interposer substrate of claim 1.
- 제 14 항에 있어서, 상기 인터포저 층은15. The method of claim 14, wherein the interposer layer is상기 반도체 칩 및 상기 인쇄회로기판 사이에 개재되고,Interposed between the semiconductor chip and the printed circuit board,상기 인터포저 층에 포함된 상기 인터포저 기판은The interposer substrate included in the interposer layer볼 그리드 어레이(Ball Grid Array)인 반도체 패키지.A semiconductor package that is a ball grid array.
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