KR20230008542A - Method for fabricating semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 기술분야는 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 재배선(redistribution layer)을 포함하는 웨이퍼 레벨 패키지(Wafer Level Package)의 제조 방법에 관한 것이다.The technical field of the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor package, and more particularly, to a method for manufacturing a wafer level package including a redistribution layer.
최근 전자 제품 시장에서 휴대 전자 장치의 수요가 급격하게 증가하고 있으며, 이로 인하여 휴대 전자 장치에 실장되는 전자 부품들의 소형화 및 경량화가 지속적으로 요구되고 있다. 전자 부품들의 소형화 및 경량화를 위하여 반도체 패키지의 전체적인 두께는 감소하고 있으나, 메모리의 용량 증가에 대한 요구는 계속하여 늘어나고 있다. 따라서, 한정적인 반도체 패키지의 구조 내에 반도체 칩을 효율적으로 배치하기 위하여 웨이퍼 레벨 패키지가 적용되고 있는 추세이다.Recently, the demand for portable electronic devices is rapidly increasing in the electronic product market, and as a result, miniaturization and light weight of electronic components mounted on portable electronic devices are continuously required. In order to reduce the size and weight of electronic components, the overall thickness of a semiconductor package is decreasing, but the demand for an increase in memory capacity continues to increase. Therefore, in order to efficiently arrange semiconductor chips within a structure of a limited semiconductor package, a wafer level package is being applied.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 팬-아웃 웨이퍼 레벨 패키지(Fan-Out Wafer Level Package, FO-WLP)에서, 제1 재배선층과 제2 재배선층을 전기적으로 연결하는 복수의 전도성 비아를 반도체 기판에 TSV(Through Silicon Via)의 형성 방법을 이용하여 미리 형성함으로써, 복수의 전도성 비아를 미세한 피치(pitch)로 설계할 수 있는 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the technical idea of the present invention is a plurality of conductive vias electrically connecting the first redistribution layer and the second redistribution layer in a fan-out wafer level package (FO-WLP) An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor package capable of designing a plurality of conductive vias with a fine pitch by pre-forming them on a semiconductor substrate by using a method of forming a TSV (Through Silicon Via).
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the technical idea of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은, 제1 기판에 복수의 전도성 비아를 형성하는 단계; 상기 복수의 전도성 비아가 노출된 상기 제1 기판의 상면 상에 제1 재배선층을 형성하는 단계; 상기 제1 재배선층을 사이에 두고, 상기 제1 기판과 마주보도록 상기 제1 재배선층 상에 제2 기판을 부착하는 단계; 상기 제1 기판을 식각하여 제거하는 단계; 상기 제1 재배선층 상에서 상기 복수의 전도성 비아의 사이에 반도체 칩을 실장하는 단계; 상기 복수의 전도성 비아 및 상기 반도체 칩을 덮도록 몰딩 부재를 형성하는 단계; 상기 복수의 전도성 비아가 노출되도록, 상기 몰딩 부재를 연마하는 단계; 및 상기 몰딩 부재 상에 제2 재배선층을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor package according to the technical idea of the present invention includes forming a plurality of conductive vias in a first substrate; forming a first redistribution layer on an upper surface of the first substrate where the plurality of conductive vias are exposed; attaching a second substrate on the first redistribution layer to face the first substrate with the first redistribution layer interposed therebetween; etching and removing the first substrate; mounting a semiconductor chip between the plurality of conductive vias on the first redistribution layer; forming a molding member to cover the plurality of conductive vias and the semiconductor chip; polishing the molding member to expose the plurality of conductive vias; and forming a second redistribution layer on the molding member.
본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은, 팬-아웃 웨이퍼 레벨 패키지에서, 제1 재배선층과 제2 재배선층을 전기적으로 연결하는 복수의 전도성 비아를 반도체 기판에 TSV의 형성 방법을 이용하여 미리 형성함으로써, 복수의 전도성 비아를 미세한 피치로 설계할 수 있는 효과가 있다.A method of manufacturing a semiconductor package according to the technical idea of the present invention, in a fan-out wafer level package, uses a method of forming a plurality of conductive vias electrically connecting a first redistribution layer and a second redistribution layer to a semiconductor substrate using a method of forming TSVs. By forming the vias in advance, there is an effect of designing a plurality of conductive vias with a fine pitch.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 공정 순서에 따라 나타내는 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 패키지를 포함하는 반도체 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 패키지의 시스템을 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the inventive concept.
2 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the inventive concept according to a process sequence.
12 is a plan view illustrating a semiconductor module including a semiconductor package according to an embodiment of the inventive concept.
13 is a configuration diagram illustrating a system of a semiconductor package according to an embodiment of the inventive concept.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the technical idea of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the inventive concept.
도 1을 참조하면, 반도체 패키지의 제조 방법(S10)은 제1 내지 제8 단계(S110 내지 S180)의 공정 순서를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a method of manufacturing a semiconductor package ( S10 ) may include a process sequence of first to eighth steps ( S110 to S180 ).
최근 반도체 패키지는, 반도체 칩의 소형화 또는 입/출력 단자의 개수가 증가할 경우, 입/출력 단자를 반도체 칩의 주면 내에서 모두 수용하는 것에는 한계가 있다. 따라서, 반도체 패키지에 재배선(redistribution layer)을 상기 반도체 칩의 외주면을 형성하는 몰딩 부재까지 확장하여 상기 입/출력 단자를 포함하는 팬-아웃 웨이퍼 레벨 패키지(Fan-Out Wafer Level Package, FO-WLP) 구조가 적용되고 있는 실정이다.Recent semiconductor packages have limitations in accommodating all of the input/output terminals within the main surface of the semiconductor chip when the size of the semiconductor chip is reduced or the number of input/output terminals increases. Therefore, a fan-out wafer level package (FO-WLP) including the input/output terminals is obtained by extending a redistribution layer in the semiconductor package to a molding member forming an outer circumferential surface of the semiconductor chip. ) structure is being applied.
본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법(S10)은, 팬-아웃 웨이퍼 레벨 패키지 중에서도, 특히, 기판 상에 재배선을 먼저 형성하고, 형성된 재배선 상에 반도체 칩을 나중에 실장하는 칩 라스트(Chip-Last) 제조 방법으로 구현될 수 있다.In the method (S10) of manufacturing a semiconductor package according to the technical idea of the present invention, among fan-out wafer level packages, in particular, redistribution is first formed on a substrate, and a semiconductor chip is later mounted on the formed redistribution. (Chip-Last) manufacturing method.
구체적으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법(S10)은, 제1 기판에 복수의 전도성 비아를 형성하는 제1 단계(S110), 제1 기판의 상면 상에 제1 재배선층을 형성하는 제2 단계(S120), 제1 기판과 마주보도록 제1 재배선층 상에 제2 기판을 부착하는 제3 단계(S130), 제1 기판을 식각하여 제거하는 제4 단계(S140), 제1 재배선층 상에서 복수의 전도성 비아의 사이에 반도체 칩을 실장하는 제5 단계(S150), 복수의 전도성 비아 및 반도체 칩을 덮도록 몰딩 부재를 형성하는 제6 단계(S160), 복수의 전도성 비아가 노출되도록 몰딩 부재를 연마하는 제7 단계(S170), 및 몰딩 부재 상에 제2 재배선층을 형성하는 제8 단계(S180)를 포함할 수 있다.Specifically, the manufacturing method (S10) of a semiconductor package according to the technical idea of the present invention includes a first step (S110) of forming a plurality of conductive vias on a first substrate, and a first redistribution layer on the top surface of the first substrate. A second step of forming (S120), a third step of attaching a second substrate on the first redistribution layer to face the first substrate (S130), a fourth step of etching and removing the first substrate (S140), A fifth step of mounting a semiconductor chip between a plurality of conductive vias on one redistribution layer (S150), a sixth step of forming a molding member to cover the plurality of conductive vias and the semiconductor chip (S160), the plurality of conductive vias It may include a seventh step of polishing the molding member to be exposed ( S170 ), and an eighth step of forming a second redistribution layer on the molding member ( S180 ).
여기서, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다. 상기 제1 내지 제8 단계(S110 내지 S180) 각각에 대한 기술적 특징은 후술하는 도 2 내지 도 11을 통하여 상세히 설명하도록 한다.Here, when an embodiment can be implemented differently, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order reverse to the order described. The technical characteristics of each of the first to eighth steps (S110 to S180) will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 11 to be described later.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 공정 순서에 따라 나타내는 단면도들이다.2 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor package according to an exemplary embodiment of the inventive concept according to a process sequence.
도 2를 참조하면, 제1 기판(101)의 상면(101T)으로부터 소정의 깊이로 복수의 홀(101H)을 형성하는 단계를 나타낸다.Referring to FIG. 2 , a step of forming a plurality of
제1 기판(101)은 상면(101T)과 하면(101B)을 가질 수 있다. 제1 기판(101)은 실리콘(Si), 저머늄(Ge), 실리콘카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs), 인듐비소(InAs), 또는 인듐포스파이드(InP)와 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다.The
상기 제1 기판(101)의 상면(101T) 상에 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여, 상기 제1 기판(101)을 식각하여 복수의 홀(101H)을 형성할 수 있다. 상기 복수의 홀(101H)은 상기 제1 기판(101)의 상면(101T)으로부터 소정의 깊이까지 형성될 수 있다.A mask pattern (not shown) is formed on the
상기 복수의 홀(101H)은 TSV(Through Silicon Via)를 형성하기 위한 공정과 실질적으로 동일한 방식으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 복수의 홀(101H)이 미세한 피치(pitch)로 가지도록 설계할 수 있다.The plurality of
일부 실시예들에서, 상기 복수의 홀(101H)은 이방성 식각 공정 또는 레이저 드릴링 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 복수의 홀(101H)은 반도체 패키지의 종류에 따라 다양한 폭, 깊이, 및 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 홀(101H)은 상기 제1 기판(101)의 상면(101T)에 수직한 측벽을 갖도록 형성될 수 있다.In some embodiments, the plurality of
다른 실시예들에서, 상기 복수의 홀(101H)의 형성 공정에서 상기 복수의 홀(101H)의 측벽이 소정의 경사를 갖도록 식각되어 상기 복수의 홀(101H)의 상부 폭이 하부 폭보다 더 크게 형성될 수도 있다.In other embodiments, in the process of forming the plurality of
상기 제1 기판(101)에 상기 복수의 홀(101H)을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 애싱 및 스트립 공정으로 제거할 수 있다.After forming the plurality of
도 3을 참조하면, 제1 기판(101)의 복수의 홀(101H, 도 2 참조)의 측벽 및 바닥면을 컨포멀하게 덮는 배리어층(111)을 형성하고, 상기 복수의 홀(101H, 도 2 참조)의 나머지 부분을 금속 물질로 채워 복수의 전도성 비아(110)를 형성하는 단계를 나타낸다.Referring to FIG. 3 , a
상기 배리어층(111)은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘산질화물, 실리콘탄화물, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 배리어층(111)을 형성하기 위하여 CVD 공정을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어층(111)은 저압 CVD 공정에 의해 형성된 실리콘산화물로 이루어질 수 있다. 상기 배리어층(111)은 약 500Å 내지 약 3000Å의 두께를 가질 수 있다.The
상기 배리어층(111) 상에 복수의 홀(101H, 도 2 참조)의 내부를 금속 물질로 채워 복수의 전도성 비아(110)를 형성할 수 있다. 상기 복수의 전도성 비아(110)는 Cu, CuSn, CuMg, CuNi, CuZn, CuPd, CuAu, CuRe, CuW, W, 또는 W 합금으로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 전기 도금 공정으로 형성될 수 있다.A plurality of
상기 제1 기판(101)의 상면(101T)이 노출될 때까지 복수의 전도성 비아(110)를 포함하는 결과물을 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, CMP) 공정에 의해 연마하여, 상기 복수의 전도성 비아(110) 및 상기 배리어층(111)이 복수의 홀(101H, 도 2 참조) 내부에만 잔류하도록 한다.Polishing the resulting product including the plurality of
도 4를 참조하면, 제1 기판(101)의 상면(101T) 상에 금속 시드층(120M)을 평탄하게 형성하고, 상기 금속 시드층(120M) 상에 제1 재배선층(130)을 형성하는 단계를 나타낸다.Referring to FIG. 4 , a
금속 시드층(120M)은 제1 기판(101)의 상면(101T) 상에서, Cu, Cu 합금, Co, Ni, Ru, Co/Cu, 또는 Ru/Cu로 이루어질 수 있고, 상기 금속 시드층(120M)을 형성하기 위하여 PVD 공정을 이용할 수 있다.The
상기 금속 시드층(120M) 상에 제1 재배선층(130)을 형성할 수 있다. 상기 제1 재배선층(130)의 하면, 즉, 상기 금속 시드층(120M)과 맞닿는 면은 평탄면일 수 있다. 상기 제1 재배선층(130)은 제1 재배선 도전층(131) 및 제1 재배선 비아(133)와 이들을 둘러싸는 제1 재배선 절연층(132)을 포함할 수 있다.A
상기 제1 재배선 도전층(131)은 예를 들어, 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 팔라듐(Pd)으로 형성되거나, 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 재배선 도전층(131)은 복수 층으로 형성될 수 있다.The first redistribution
복수 층으로 형성되는 상기 제1 재배선 도전층(131)은 테이퍼진(tapered) 형태의 제1 재배선 비아(133)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 상기 제1 재배선 비아(133)의 형성 공정에서 이방성 식각 공정의 결과로 측벽이 소정의 경사를 갖도록 형성될 수 있다.The
또한, 상기 제1 재배선 도전층(131) 및 상기 제1 재배선 비아(133)의 주위에 제1 재배선 절연층(132)이 배치될 수 있다. 상기 제1 재배선 절연층(132)은 폴리머, 벤조사이클로부텐, 또는 수지로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 감광성 폴리이미드로 형성될 수 있다. 다만, 상기 제1 재배선 절연층(132)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 재배선 절연층(132)은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 또는 실리콘산질화물로 구성될 수 있다.In addition, a first
도 5를 참조하면, 제1 재배선층(130)이 아래를 향하도록 제1 기판(101)을 뒤집고, 상기 제1 재배선층(130)을 사이에 두고 상기 제1 기판(101)과 마주보도록 제2 기판(102)을 부착하는 단계를 나타낸다.Referring to FIG. 5 , the
제2 기판(102)은, 절연층 및 도전층으로 구성되는 제1 재배선층(130)을 지지할 수 있고, 식각 공정에 대하여 안정성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 추후 상기 제2 기판(102)을 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의하여 분리 및 제거하고자 하는 경우에는 투광성 기판일 수 있다.The
상기 제2 기판(102)은 상면(102T)과 하면(102B)을 가질 수 있다. 상기 제2 기판(102)의 상면(102T) 상에는 접착층(102P)이 배치될 수 있다. 상기 접착층(102P)은 상기 제1 재배선층(130)에 상기 제2 기판(102)을 부착하는 역할을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 접착층(102P)은 추후 레이저의 조사에 반응하여 기화됨으로써, 상기 제2 기판(102)이 상기 제1 재배선층(130)으로부터 분리 가능하도록 할 수 있다.The
상기 제2 기판(102)은 상기 제1 기판(101)과 서로 다른 물질로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 기판(102)은 유리 기판일 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 제2 기판(102)은 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide) 등과 같은 내열성 유기 고분자 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 6을 참조하면, 제1 기판(101, 도 5 참조)을 제거하여 복수의 전도성 비아(110) 및 금속 시드층(120M, 도 5 참조)을 노출시키고, 노출된 금속 시드층(120M, 도 5 참조)을 식각하여 금속 패턴층(120)을 형성하는 단계를 나타낸다.Referring to FIG. 6, the plurality of
앞서 설명한 바와 같이, 제1 기판(101, 도 5 참조)은 실리콘(Si) 기판일 수 있다. 상기 제1 기판(101, 도 5 참조)을 건식 식각 공정을 이용하여, 완전히 제거한다. 여기서, 제2 기판(102)은 상기 제1 기판(101, 도 5 참조)과 서로 다른 물질로 구성되며, 상기 제2 기판(102)은 상기 건식 식각 공정에 대하여 안정성을 갖는 물질로 이루어지므로, 상기 건식 식각 공정이 진행되는 동안 식각 내성을 가지고 제1 재배선층(130)을 지지할 수 있다.As described above, the first substrate 101 (see FIG. 5 ) may be a silicon (Si) substrate. The first substrate 101 (see FIG. 5) is completely removed using a dry etching process. Here, the
상기 제1 기판(101, 도 5 참조)이 완전히 제거됨에 따라, 복수의 전도성 비아(110) 및 금속 시드층(120M, 도 5 참조)이 노출될 수 있다. 구체적으로, 복수의 전도성 비아(110)를 둘러싸는 배리어층(111)이 외부로 노출될 수 있으며, 복수의 전도성 비아(110)가 형성되지 않은 부분의 금속 시드층(120M, 도 5 참조)이 외부로 노출될 수 있다.As the first substrate 101 (see FIG. 5 ) is completely removed, the plurality of
외부로 노출된 상기 금속 시드층(120M, 도 5 참조)을 습식 식각 공정을 이용하여 제거함으로써, 복수의 전도성 비아(110)와 제1 재배선층(130)의 사이에 금속 패턴층(120)을 형성한다.The
도 7을 참조하면, 제1 재배선층(130) 상에서 복수의 전도성 비아(110)의 사이에 반도체 칩(140)을 실장하고, 상기 복수의 전도성 비아(110) 및 상기 반도체 칩(140)을 덮도록 몰딩 부재(150)를 형성하는 단계를 나타낸다.Referring to FIG. 7 , a
제1 재배선층(130) 상에서 복수의 전도성 비아(110)가 위치하지 않는 중앙 부근은 칩 실장 영역일 수 있다. 상기 복수의 전도성 비아(110)를 형성하는 단계에서, 상기 칩 실장 영역이 구획되도록 제1 기판(101, 도 5 참조)에 복수의 전도성 비아(110)를 배치할 수 있다. 상기 칩 실장 영역에 반도체 칩(140)이 솔더 범프(141)를 이용하여 제1 재배선층(130)과 전기적으로 연결되도록 실장될 수 있다.A central portion of the
반도체 칩(140)은 로직 칩 또는 메모리 칩일 수 있다. 상기 로직 칩은 예를 들어, 마이크로 프로세서, 아날로그 소자, 또는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor)일 수 있다. 또한, 상기 메모리 칩은 예를 들어, DRAM(Dynamic Random Access Memory) 또는 SRAM(Static RAM)과 같은 휘발성 메모리 칩이거나, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetoresistive RAM), RRAM(Resistive RAM), 또는 FeRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 비휘발성 메모리 칩일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반도체 칩(140)은 고대역폭 메모리(High Bandwidth Memory) 칩일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 반도체 칩(140)이 복수로 배치될 수 있다.The
상기 반도체 칩(140)은 집적 회로를 구비하는 반도체 소자를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 구체적으로, 상기 반도체 칩(140)은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 상기 반도체 기판의 활성면에는 반도체 제조 공정을 통하여 상기 반도체 칩(140)의 집적 회로 기능을 구현하기 위한 회로부가 형성될 수 있다.The
또한, 상기 반도체 칩(140)은 상기 반도체 기판 상에 형성되어 상기 회로부의 기능을 외부로 확장할 수 있는 범프 패드를 포함할 수 있다. 상기 범프 패드에 상기 솔더 범프(141)가 부착될 수 있고, 상기 솔더 범프(141)는 제1 재배선층(130)과 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the
이어서, 복수의 전도성 비아(110) 및 반도체 칩(140)을 모두 덮도록 몰딩 부재(150)를 형성할 수 있다. 상기 몰딩 부재(150)는 반도체 칩(140)을 오염 및 충격 등과 같은 외부 영향으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하기 위하여, 상기 몰딩 부재(150)는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 무기 필러와 같은 보강재가 포함된 수지 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 몰딩 부재(150)로 에폭시 몰드 컴파운드(Epoxy Mold Compound)와 같은 몰딩 물질 또는 PIE(Photo Imagable Encapsulant)와 같은 감광성 재료가 사용될 수 있다. 또한, 상기 몰딩 부재(150)는 컴프레션 몰딩(compression molding), 라미네이션(lamination), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 공정에 의해 형성될 수 있다.Subsequently, the
상기 몰딩 부재(150)는 복수의 전도성 비아(110) 및 반도체 칩(140)을 모두 덮을 수 있다. 다시 말해, 상기 몰딩 부재(150)는 복수의 전도성 비아(110)의 높이 및 반도체 칩(140)의 높이보다 큰 두께로, 솔더 범프(141)의 사이를 채우며 제1 재배선층(130)과 실질적으로 동일한 너비로 형성될 수 있다.The
도 8을 참조하면, 복수의 전도성 비아(110)가 노출되도록, 몰딩 부재(150)의 일부 및 복수의 전도성 비아(110)의 일부를 연마하는 단계를 나타낸다.Referring to FIG. 8 , a step of polishing a portion of the
그라인더(GR)를 이용하여 연마 및 평탄화 공정을 진행한다. 상기 연마 및 평탄화 공정은 화학적 기계적 연마 공정일 수 있다. 상기 그라인더(GR)는 상기 복수의 전도성 비아(110)의 일부, 배리어층(111)의 일부, 및 몰딩 부재(150)의 일부를 연마 및 평탄화 공정으로 제거하여, 복수의 전도성 비아(110)의 상면이 노출되는 평탄면을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 반도체 칩(140)의 상면은 노출되지 않을 수 있다. 즉, 상기 몰딩 부재(150)의 두께는 여전히 상기 반도체 칩(140)의 높이보다 클 수 있다.A polishing and planarization process is performed using a grinder (GR). The polishing and planarization process may be a chemical mechanical polishing process. The grinder GR removes a portion of the plurality of
상기 연마 및 평탄화 공정이 완료된 후, 상기 복수의 전도성 비아(110)의 상면, 상기 배리어층(111)의 상면, 및 상기 몰딩 부재(150)의 상면은 공면(coplannar)을 형성할 수 있다.After the polishing and planarization processes are completed, top surfaces of the plurality of
도 9를 참조하면, 평탄화된 복수의 전도성 비아(110) 및 몰딩 부재(150) 상에 제2 재배선층(160)을 형성하는 단계를 나타낸다.Referring to FIG. 9 , a step of forming the
제1 재배선층(130)과 복수의 전도성 비아(110)를 통하여 전기적으로 연결되는 제2 재배선층(160)을 형성할 수 있다. 상기 제2 재배선층(160)의 하면, 즉, 상기 복수의 전도성 비아(110) 및 상기 몰딩 부재(150)와 맞닿는 면은 평탄면일 수 있다. 상기 제2 재배선층(160)은 제2 재배선 도전층(161) 및 제2 재배선 비아(163)와 이들을 둘러싸는 제2 재배선 절연층(162)을 포함할 수 있다.A
상기 제2 재배선 도전층(161)은 예를 들어, 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 팔라듐(Pd)으로 형성되거나, 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 재배선 도전층(161)은 복수 층으로 형성될 수 있다.The
복수 층으로 형성되는 상기 제2 재배선 도전층(161)은 테이퍼진 형태의 제2 재배선 비아(163)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 상기 제2 재배선 비아(163)의 형성 공정에서 이방성 식각 공정의 결과로 측벽이 소정의 경사를 갖도록 형성될 수 있다.The
또한, 상기 제2 재배선 도전층(161) 및 상기 제2 재배선 비아(163)의 주위에 제2 재배선 절연층(162)이 배치될 수 있다. 상기 제2 재배선 절연층(162)은 폴리머, 벤조사이클로부텐, 또는 수지로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 감광성 폴리이미드로 형성될 수 있다. 다만, 상기 제2 재배선 절연층(162)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제2 재배선 절연층(162)은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 또는 실리콘산질화물로 구성될 수 있다.In addition, a second
도 10 및 도 11을 함께 참조하면, 제2 기판(102, 도 9 참조)을 분리하고, 제1 및 제2 접속 단자(171, 172)를 부착하여 반도체 패키지(10)를 형성하는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 도 11은 도 10의 AA 부분의 확대 단면도이다.Referring to FIGS. 10 and 11 together, a step of forming the
제2 기판(102, 도 9 참조)을 분리하여 제거하기 위하여, 상기 제2 기판(102, 도 9 참조)에 레이저를 조사할 수 있다. 상기 레이저의 조사에 의하여 접착층(102P, 도 9 참조)과 상기 제2 기판(102, 도 9 참조) 사이의 결합력이 약화될 수 있고, 상기 제2 기판(102, 도 9 참조)을 제1 재배선층(130)으로부터 완전히 분리할 수 있다.In order to separate and remove the second substrate 102 (see FIG. 9), a laser may be irradiated to the second substrate 102 (see FIG. 9). The bonding force between the
제1 재배선층(130)의 하면에 제1 접속 단자(171)를 형성하고, 제2 재배선층(160)의 상면에 제2 접속 단자(172)를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 접속 단자(171, 172)는 솔더 볼로 형성될 수 있다. 상기 솔더 볼은 구형으로 형성되어, 상기 제1 및 제2 재배선층(130, 160)에 부착될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 접속 단자(171, 172)는, 상기 제1 및 제2 재배선층(130, 160)에 솔더층을 형성하고, 리플로우 공정에 의하여 상기 솔더층이 녹아, 리플로우 솔더층으로 형성될 수 있다.The first connection terminal 171 may be formed on the lower surface of the
제1 재배선층(130)에 포함되는 제1 재배선 비아(133)의 테이퍼진 제1 형상 및 제2 재배선층(160)에 포함되는 제2 재배선 비아(163)의 테이퍼진 제2 형상은 서로 반대 방향일 수 있다. 이는 제1 재배선층(130)이 형성된 제1 기판(101)을 뒤집어 제2 재배선층(160)을 형성하기 때문이다. 구체적으로, 상기 제1 재배선층(130)에 포함되는 상기 제1 재배선 비아(133)는 사다리꼴 형상이고, 상기 제2 재배선층(160)에 포함되는 상기 제2 재배선 비아(163)는 역사다리꼴 형상일 수 있다.The tapered first shape of the
또한, 금속 시드층(120M, 도 5 참조)을 금속 패턴층(120)으로 패터닝하는 습식 식각 공정은 등방성 식각 특징을 가지므로, 복수의 전도성 비아(110)의 하부에 위치하는 금속 패턴층(120)의 양 측벽은 라운드진 형상일 수 있다.In addition, since the wet etching process of patterning the
이와 같은 제조 단계를 포함하는 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법(S10, 도 1 참조)으로, 반도체 패키지(10)를 제조할 수 있다.The
최근 전자 제품 시장에서 휴대 전자 장치의 수요가 급격하게 증가하고 있으며, 이로 인하여 휴대 전자 장치에 실장되는 전자 부품들의 소형화 및 경량화가 지속적으로 요구되고 있다. 전자 부품들의 소형화 및 경량화를 위하여 반도체 패키지(10)의 전체적인 두께는 감소하고 있으나, 메모리의 용량 증가에 대한 요구는 계속하여 늘어나고 있다. 따라서, 한정적인 반도체 패키지(10)의 구조 내에 반도체 칩(140)을 효율적으로 배치하기 위하여 웨이퍼 레벨 패키지가 적용되고 있는 실정이다.Recently, the demand for portable electronic devices is rapidly increasing in the electronic product market, and as a result, miniaturization and light weight of electronic components mounted on portable electronic devices are continuously required. Although the overall thickness of the
이에 더해, 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법(S10)에 따르면, 팬-아웃 웨이퍼 레벨 패키지에서, 제1 재배선층(130)과 제2 재배선층(160)을 전기적으로 연결하는 복수의 전도성 비아(110)를 제1 기판(101)에 TSV(Through Silicon Via)의 형성 방법을 이용하여 미리 형성함으로써, 복수의 전도성 비아(110)를 미세한 피치(pitch)로 설계할 수 있다.In addition, according to the method (S10) of manufacturing a semiconductor package according to the technical idea of the present invention, in a fan-out wafer level package, a plurality of electrically connecting the
궁극적으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법(S10)으로 반도체 패키지(10)를 제조하면, 반도체 패키지(10)의 생산성 및 반도체 패키지(10)의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.Ultimately, when the
도 12는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 패키지를 포함하는 반도체 모듈을 나타내는 평면도이다.12 is a plan view illustrating a semiconductor module including a semiconductor package according to an embodiment of the inventive concept.
도 12를 참조하면, 반도체 모듈(1000)은 모듈 기판(1010), 상기 모듈 기판(1010) 상에 장착된 제어 칩(1020), 및 상기 모듈 기판(1010) 상에 장착된 복수의 반도체 장치(1030)를 포함한다.Referring to FIG. 12 , a
상기 모듈 기판(1010)의 일측에는 메인 보드의 소켓에 끼워질 수 있는 복수의 입출력 단자(1050)가 배치된다. 상기 복수의 반도체 장치(1030)는 앞서 설명한 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법(S10)으로 제조된 반도체 패키지(10)를 포함할 수 있다.On one side of the
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 반도체 패키지의 시스템을 나타내는 구성도이다.13 is a configuration diagram illustrating a system of a semiconductor package according to an embodiment of the inventive concept.
도 13을 참조하면, 시스템(1100)은 제어기(1110), 입/출력 장치(1120), 메모리(1130), 인터페이스(1140), 및 버스(1150)를 포함한다.Referring to FIG. 13 , a
시스템(1100)은 모바일 시스템 또는 정보를 전송하거나 전송받는 시스템일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 모바일 시스템은 휴대용 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 모바일 폰, 디지털 뮤직 플레이어, 또는 메모리 카드일 수 있다.
제어기(1110)는 시스템(1100)에서의 실행 프로그램을 제어하기 위한 것으로, 마이크로 프로세서, 디지털 신호 처리기, 마이크로 컨트롤러, 또는 이와 유사한 장치로 이루어질 수 있다.The
입/출력 장치(1120)는 시스템(1100)의 데이터를 입력 또는 출력하는데 이용될 수 있다. 시스템(1100)은 입/출력 장치(1120)를 이용하여 외부 장치, 예를 들어, 개인용 컴퓨터 또는 네트워크에 연결되고, 외부 장치와 서로 데이터를 교환할 수 있다. 입/출력 장치(1120)는, 예를 들어, 터치 패드, 키보드, 또는 표시장치(display)일 수 있다.Input/
메모리(1130)는 제어기(1110)의 동작을 위한 데이터를 저장하거나, 제어기(1110)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 상기 메모리(1130)는 앞서 설명한 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 패키지의 제조 방법(S10)으로 제조된 반도체 패키지(10)를 포함할 수 있다.The
인터페이스(1140)는 상기 시스템(1100)과 외부 장치 사이의 데이터 전송 통로일 수 있다. 제어기(1110), 입/출력 장치(1120), 메모리(1130), 및 인터페이스(1140)는 버스(1150)를 통하여 서로 통신할 수 있다.The
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형상으로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Above, the embodiments of the technical idea of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains may change the technical idea or essential features of the present invention without changing the specific shape. It will be appreciated that this can be implemented. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
S10: 반도체 패키지의 제조 방법
10: 반도체 패키지
101: 제1 기판
102: 제2 기판
110: 복수의 전도성 비아
111: 배리어층
120: 금속 패턴층
130: 제1 재배선층
140: 반도체 칩
150: 몰딩 부재
160: 제2 재배선층
171, 172: 접속 단자
1000: 반도체 모듈S10: Manufacturing method of semiconductor package
10: semiconductor package
101: first substrate 102: second substrate
110: plurality of conductive vias 111: barrier layer
120: metal pattern layer 130: first redistribution layer
140: semiconductor chip 150: molding member
160: second redistribution layer 171, 172: connection terminal
1000: semiconductor module
Claims (10)
상기 복수의 전도성 비아가 노출된 상기 제1 기판의 상면 상에 제1 재배선층을 형성하는 단계;
상기 제1 재배선층을 사이에 두고, 상기 제1 기판과 마주보도록 상기 제1 재배선층 상에 제2 기판을 부착하는 단계;
상기 제1 기판을 식각하여 제거하는 단계;
상기 제1 재배선층 상에서 상기 복수의 전도성 비아의 사이에 반도체 칩을 실장하는 단계;
상기 복수의 전도성 비아 및 상기 반도체 칩을 덮도록 몰딩 부재를 형성하는 단계;
상기 복수의 전도성 비아가 노출되도록, 상기 몰딩 부재를 연마하는 단계; 및
상기 몰딩 부재 상에 제2 재배선층을 형성하는 단계;를 포함하는,
반도체 패키지의 제조 방법.forming a plurality of conductive vias in the first substrate;
forming a first redistribution layer on an upper surface of the first substrate where the plurality of conductive vias are exposed;
attaching a second substrate on the first redistribution layer to face the first substrate with the first redistribution layer interposed therebetween;
etching and removing the first substrate;
mounting a semiconductor chip between the plurality of conductive vias on the first redistribution layer;
forming a molding member to cover the plurality of conductive vias and the semiconductor chip;
polishing the molding member to expose the plurality of conductive vias; and
Forming a second redistribution layer on the molding member; including,
A method of manufacturing a semiconductor package.
상기 제1 기판에 상기 복수의 전도성 비아를 형성하는 단계는,
상기 제1 기판의 상기 상면으로부터 소정의 깊이로 복수의 홀을 형성하는 단계;
상기 복수의 홀의 내벽 상에 절연 물질로 구성되는 배리어층을 컨포멀하게 형성하는 단계; 및
상기 배리어층과 접하며 상기 복수의 홀을 채우도록 금속 물질을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 1,
Forming the plurality of conductive vias in the first substrate,
forming a plurality of holes at a predetermined depth from the upper surface of the first substrate;
conformally forming a barrier layer made of an insulating material on inner walls of the plurality of holes; and
and forming a metal material to contact the barrier layer and fill the plurality of holes.
상기 금속 물질을 형성하는 단계 후,
상기 제1 기판의 상기 상면 상에 금속 시드층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 2,
After forming the metal material,
The method of manufacturing a semiconductor package, further comprising forming a metal seed layer on the upper surface of the first substrate.
상기 제1 기판을 식각하여 제거하는 단계 후,
노출되는 상기 금속 시드층을 식각하여, 상기 복수의 전도성 비아의 하부에 위치하는 금속 패턴층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 3,
After etching and removing the first substrate,
The method of manufacturing a semiconductor package of claim 1, further comprising forming a metal pattern layer positioned under the plurality of conductive vias by etching the exposed metal seed layer.
상기 금속 패턴층의 양 측벽은 라운드진 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 4,
Both sidewalls of the metal pattern layer are a method of manufacturing a semiconductor package, characterized in that the rounded shape.
상기 제1 기판의 식각은 건식 식각 공정으로 수행되고,
상기 금속 시드층의 식각은 습식 식각 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 4,
Etching of the first substrate is performed by a dry etching process,
The method of manufacturing a semiconductor package, characterized in that the etching of the metal seed layer is performed by a wet etching process.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 다른 물질로 구성되고,
상기 제2 기판은 상기 건식 식각 공정에 의하여 식각되지 않는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 6,
The first substrate and the second substrate are made of different materials,
The method of manufacturing a semiconductor package, characterized in that the second substrate is composed of a material that is not etched by the dry etching process.
상기 몰딩 부재를 연마하는 단계는,
상기 몰딩 부재의 일부, 상기 배리어층의 일부, 및 상기 복수의 전도성 비아의 일부를 연마하여, 상기 몰딩 부재의 상면, 상기 배리어층의 상면, 및 상기 복수의 전도성 비아의 상면이 공면(coplannar)이 되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 2,
The step of polishing the molding member,
A top surface of the molding member, a top surface of the barrier layer, and a top surface of the plurality of conductive vias are coplanar by polishing a portion of the molding member, a portion of the barrier layer, and a portion of the plurality of conductive vias. Method for manufacturing a semiconductor package, characterized in that.
상기 제1 재배선층에 포함되는 제1 재배선 비아는 사다리꼴 형상이고,
상기 제2 재배선층에 포함되는 제2 재배선 비아는 역사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 1,
A first redistribution via included in the first redistribution layer has a trapezoidal shape;
The method of manufacturing a semiconductor package, characterized in that the second redistribution via included in the second redistribution layer has an inverted trapezoidal shape.
상기 제1 재배선층 및 상기 제2 재배선층은 상기 복수의 전도성 비아를 통하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.According to claim 9,
The method of manufacturing a semiconductor package, characterized in that the first redistribution layer and the second redistribution layer are electrically connected through the plurality of conductive vias.
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---|---|---|---|
KR1020210089328A KR20230008542A (en) | 2021-07-07 | 2021-07-07 | Method for fabricating semiconductor package |
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