(57)【要約】      （修正有）【課題】工程を単純化し工程時間及び製造費用を節減したウェハレベル積層パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】第１ビアパターンＶ１を有する第１ウェハ３１０に第２ビアパターンＶ２を有する第２ウェハ３２０を、各々のビアパターンが連結されるように付着させる。第２ビアパターン下段部が露出するように第２ウェハ後面をグラインディングし、エッチングにより第２ビアパターン下段部を突出させる。第１ビアパターン下段部が露出するように第１ウェハ後面をグラインディングし、エッチングにより第１ビアパターン下段部を突出させる。ウェハレベル積層構造物を切断してチップレベル積層構造物４００ａを形成し、電極端子を具備した基板上３００ｂに、第１ビアパターンと電極端子とが相互連結されるように付着する。チップレベル積層構造物を含む基板の上部面を封止剤３６０で封止し、基板下面にはんだボール３７０を付着する。【選択図】図３Ｉ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）前面に突出された第１ビアパターンを有する第１ウェハと前面に突出された第２ビアパターンを有する第２ウェハとを準備するステップと、
ｉｉ）前記第１ウェハに、互いに前面が向かい合って第１ビアパターンと第２ビアパターンが連結されるように第２ウェハを付着させるステップと、
ｉｉｉ）前記第２ビアパターンの下段部が露出するように第２ウェハの後面をグラインディングするステップと、
ｉｖ）前記グラインディングされた第２ウェハの後面をエッチングして第２ビアパターンの下段部を突出させるステップと、
ｖ）前記第１ビアパターンの下段部が露出するように第１ウェハの後面をグラインディングするステップと、
ｖｉ）前記グラインディングされた第１ウェハの後面をエッチングして第１ビアパターンの下段部を突出させるステップと、
ｖｉｉ）前記ウェハが積層されたウェハレベル積層構造物をチップレベルで切断してチップレベル積層構造物を形成するステップと、
ｖｉｉｉ）前記チップレベル積層構造物を電極端子を具備した基板上に第１ビアパターンと電極端子とが相互連結されるように付着するステップと、
ｉｘ）前記チップレベル積層構造物を含む基板の上部面を封止剤で封止するステップと、
ｘ）前記基板の下面にはんだボールを付着するステップと、
を含むことを特徴とするウェハレベル積層パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記ステップｉｖ）の後であって、前記ステップｖ）の前に、前記第１及び第２ウェハと同一構造を有する少なくとも一つ以上のさらなるウェハを準備し、、ステップｉｉ）〜ステップｉｖ）を繰り返し遂行するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハレベル積層パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記ステップｉｖ）の後であって、前記ステップｖ）の前に、前記第１及び第２ウェハと同一構造を有する少なくとも一つ以上のさらなるウェハを準備し、第１ウェハから最も離間して積層されたウェハを新たな第１ウェハとし、第３ウェハを新たな第２ウェハとして、ステップｉｉ）〜ステップｉｖ）を繰り返し遂行するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハレベル積層パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記第１ウェハと第２ウェハ間の付着は接着剤を利用して遂行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のウェハレベル積層パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記接着剤は異方性導電フィルムであることを特徴とする請求項３に記載のウェハレベル積層パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージに関するもので、より詳しくは、半導体チップをウェハレベルに積層しながらビアパターンで相互連結させ構成したウェハレベル積層パッケージの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は軍事的目的やパソコンを中心に使用された。ところで、インターネットと通信技術の発達で急速に情報化社会が進行し、前記半導体素子の適用分野が段々広がっている。携帯電話やＰＤＡを初めモバイル製品群から、テレビ及びオーディオ等の伝統的家電製品、さらには家庭用ボイラーに至るまで電気製品なら半導体素子が使用されていない所はない程である。このような多様な製品群に適用するためには多様な機能の半導体素子が要求され、特に、携帯電話等のモバイル製品では小型・多機能及び高速素子に対する要求が大きくなっている。
【０００３】
しかし、半導体素子自体の製造技術は回路の複雑さによる長期間の開発期間、莫大な設備投資及び工程費用の飛躍的な増加により多様な製品各々に適切に対応するのが段々難しくなっている。これに、一つの対案として同種又は異種の半導体チップをチップレベル（chip level）又はウェハレベル（wafer level）で垂直に積層し、そして、各チップに具備されたビアパターンで積層されたチップ間を電気的に相互連結して一つのパッケージに作る積層パッケージが注目されている。
【０００４】
このような積層パッケージは既存の単一チップパッケージとは違って縦方向にチップを積み上げるので、同種チップの積層で記憶密度を上げるか、情報記憶機能及び論理演算機能を有する異なるタイプのチップを積層し複合機能のパッケージを製造することができ、よって、製品の小型化・軽量化及び多機能化が成されるようにすることができる。かつ、前記積層パッケージは既に開発された半導体チップを組み合わせてパッケージングするものなので、開発期間が短く、既存の設備をそのまま利用することによって最終製品の付加価値を向上させ、多様な顧客の要求への対応が容易であり、そして、多様な製品群の具現を通して新規市場を創出できる。
【０００５】
図１は従来の積層パッケージを図示した断面図である。図示された通り、各々ビアパターン１１２，１２２，１３２，１４２が形成された同種チップ１１０，１２０，１３０，１４０が印刷回路基板１００上に接着剤１５０を媒介として積層されており、前記チップ１１０，１２０，１３０，１４０を含んだ印刷回路基板１１０の上部面が封止剤１６０で封止されており、前記印刷回路基板１００の下部面にはんだボール１７０が付着されている。
【０００６】
前記積層されたチップ間を電気的に相互連結させるビアパターン１１２、１２２、１３２，１４２は次のように形成される。図２Ａ〜図２Ｆはビアパターン形成方法を説明するための工程別断面図である。各図面はビアパターン形成部に対してのみ図示したものである。
【０００７】
図２Ａを参照すると、ウェハ２００の前面上にフォトリソグラフィ工程を通じてビアパターン形成領域を露出させる第１感光膜パターン２０２を形成する。
【０００８】
図２Ｂを参照すると、前記第１感光膜パターン２０２をエッチング障壁として利用し露出されたウェハ２００領域をエッチングし、これによって、溝部Ｔを形成する。この際、前記溝部Ｔはウェハ２００を貫通しない深さに形成する。その後、エッチング障壁として利用された前期第１感光膜パターン２０２を除去する。
【０００９】
図２Ｃを参照すると、前記溝部Ｔ表面を含んだウェハ２００の前面上に絶縁膜２０４とシード膜２０６を順次形成する。前記シード膜２０６上にビアパターン形成領域を露出させる第２感光膜パターン２０８を形成する。前記露出されたシード膜２０６部分上にＣｕのような金属膜を電気メッキ方式で形成し溝部Ｔを埋め込むビアパターン２１２を形成する。ここで、前記ビアパターン２１２は電気メッキ方式で形成することについて説明したが、ダマシン（damascene）工法等他の工法を使用して形成することもできる。
【００１０】
図２Ｄを参照すると、前記第２感光膜パターン２０８を除去する。その後、前記第２感光膜パターン２０８が除去されることによって露出されたシード膜２０６部分を同様に除去する。
【００１１】
図２Ｅを参照すると、後続するバックグラインディング（back grinding）工程の作業性を高めるために、即ち、バックグラインディング工程の際ウェハ２００が損傷されるのを防止するために前記ビアパターン２１２が形成されたウェハ２００の前面上にガラス材質の保護膜２１４を形成する。
【００１２】
図２Ｆを参照すると、ビアパターン２１２の下段部が露出するようにウェハ２００の後面をグラインディングし、前記グラインディングされたウェハ２００の後面を湿式または乾式エッチングして前記ビアパターン２１２の下段部の一部を突出させる。その後、前記保護膜２１４を除去する。次いで、ソーイング工程を通してウェハレベルのチップをチップレベルに分離させる。
【００１３】
前記したビアパターンで相互連結される積層パッケージはボンディングワイヤ（
bonding wire）を形成するための空間を確保する難しさがないためパッケージの大きさを縮めてチップの実装密度を高めることができる。かつ、ビアパターンで相互連結される積層パッケージはビアパターンという最短距離の相互接続ルート（interconnection route）を使用するので電気的な特性がとても優秀である。
【００１４】
しかし、前述したビアパターンを利用した従来の積層パッケージはチップレベルで積層が成されるのでウェハレベルで積層が成される方式に比べパッケージ一つ一つに対し遂行される個別パッケージング工程をパッケージ一つ一つに繰り返し進行させなければならないので、工程の数・工程の時間及び製造費用が多く必要であるという問題点がある。
【００１５】
一方、ビアパターンを利用した積層パッケージはウェハレベルで積層した後、チップレベルで切断して製造すれば、工程の数・工程の時間及び製造費用を低下させることができる。しかし、従来技術によるウェハレベルでの積層は薄くて広いウェハの取り扱い（
handling）の際ストレス及びクラックが発生しウェハが簡単に破壊（broken）されるという致命的な弱点がある。よって、従来技術によるウェハレベルでの積層は実際上はその利用が困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、ウェハレベルで積層を進行して工程を単純化し工程時間及び製造費用を節減できるウェハレベル積層パッケージの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施形態において、ウェハレベル積層パッケージの製造方法は、ｉ）前面に突出された第１ビアパターンを有する第１ウェハと前面に突出された第２ビアパターンを有する第２ウェハとを準備するステップと、ｉｉ）前記第１ウェハに、互いに前面が向き合って第１ビアパターンと第２ビアパターンが連結されるように第２ウェハを付着させるステップと、ｉｉｉ）前記第２ビアパターンの下段部が露出するように第２ウェハの後面をグラインディングするステップと、ｉｖ）前記グラインディングされた第２ウェハの後面をエッチングして第２ビアパターンの下段部を突出させるステップと、ｖ）前記第１ビアパターンの下段部が露出するように第１ウェハの後面をグラインディングするステップと、ｖｉ）前記グラインディングされた第１ウェハの後面をエッチングして第１ビアパターンの下段部を突出させるステップと、ｖｉｉ）前記ウェハが積層されたウェハレベル積層構造物をチップレベルに切断してチップレベル積層構造物を形成するステップと、ｖｉｉｉ）前記チップレベル積層構造物を、電極端子を具備した基板上に第１ビアパターンと電極端子とが相互連結されるように付着するステップと、ｉｘ）前記チップレベル積層構造物を含んだ基板の上部面を封止剤で封止するステップと、ｘ）前記基板の下面にはんだボールを付着するステップと、を含む。
【００１８】
本発明の他の実施形態においてウェハレベル積層パッケージの製造方法は、前記ステップｉｖ）の後であって、前記ステップｖ）の前に、前記第１及び第２ウェハと同一構造を有する少なくとも一つ以上のさらなるウェハを準備し、ステップｉｉ）〜ステップｉｖ）を繰り返し遂行するステップをさらに含む。
本発明のさらに他の実施形態において、ウェハレベル積層パッケージの製造方法は、前記ステップｉｖ）の後であって、前記ステップｖ）の前に、前記第１及び第２ウェハと同一構造を有する少なくとも一つ以上のさらなるウェハを準備し、第１ウェハから最も離間して積層されたウェハを新たな第１ウェハとし、第３ウェハを新たな第２ウェハとして、ステップｉｉ）〜ステップｉｖ）を繰り返し遂行するステップをさらに含む。
【００１９】
前記第１ウェハと第２ウェハ間の付着は異方性導電フィルム（ＡＣＦ）のような接着剤を利用して遂行する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ビアパターンを有しながらバックグラインディングが遂行されていない状態のウェハを積層した後、ウェハのバックグラインディングを遂行するので、ウェハレベルでビアパターンに相互連結された積層構造物を形成することができる。そして、本発明はこのようなウェハレベル積層構造物を切断して多数のチップレベル積層構造物を得た後、これをパッケージングして多数の積層パッケージを製造するのでパッケージ一つ一つに対して遂行される個別パッケージング工程をパッケージ一つ一つに繰り返し進行しなければならない従来技術に比べ工程が単純化されることはもちろん、工程時間及び製造費用を大きく減少できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明では、各々第１及び第２ビアパターンを有しながらバックグラインディングが遂行されていない第１ウェハと第２ウェハを準備し、前記第１ウェハ上に第２ウェハを前面が互いに向き合って第１ビアパターンと第２ビアパターンが互いに連結されるように積層する。その後、前記第２ウェハの後面をグラインディング及びエッチングして第２ビアパターンの下段部を突出させ、同様に、第１ウェハの後面をグラインディング及びエッチングして第１ビアパターンの下段部を突出させる。ここで、本発明は前記第１ウェハの後面をグラインディング及びエッチングする前、前記第１及び第２ウェハと同一構造を有するウェハを所望する数だけ準備した後、先と同一な方法で第２ウェハ上に積層する。それから、ウェハレベルの構造物を切断してチップレベルの構造物を得た後、チップレベルの構造物をパッケージングして積層パッケージを具現する。
【００２２】
この場合、本発明では、ビアパターンを有するウェハをバックグラインディングしていない状態で積層し、積層された後に該当ウェハをバックグラインディング及びエッチングするので、積層されるウェハの取り扱いの際破壊が起こる恐れがない。よって、本発明はウェハレベルでの積層工程進行が可能であるようにできるので工程単純化を成されるのはもちろん、工程時間及び製造費用を大きく節減できる。
【００２３】
詳しくは、図３Ａ〜図３Ｉは、本発明によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図であり、これを説明すると次の通りである。
【００２４】
図３Ａを参照すると、半導体製造工程が完了された第１ウェハ３１０を準備する。前記第１ウェハ３１０の前面上に図２Ａ〜図２Ｄに図示された方法により上段部が突出した第１ビアパターンＶ１を形成する。前記第１ビアパターンＶ１は、図示されてはいないが、絶縁膜及びシード膜を含む。ここで、前記第１ウェハ３１０の後面はグラインディングがされていない状態である。
【００２５】
図３Ｂを参照すると、前記第１ウェハ３１０と同一に第２ビアパターンＶ２を具備し、前記第２ビアパターンＶ２の上段部が突出した第２ウェハ３２０を準備する。前記第１ウェハ３１０の前面上に第２ウェハ３２０をその前面が第１ウェハの前面と向き合って突出した第１ビアパターンＶ１の上段部と、突出した第２ビアパターンＶ２の上段部とが互いに連結されるようにフェイスダウン方式で付着する。この際、前記第１ウェハ３１０上の第２ウェハ３２０の付着は異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film：略称ＡＣＦ）のような接着剤３５０を介在させて遂行する。
【００２６】
図３Ｃを参照すると、前記第２ウェハ３２０の後面を第２ビアパターンＶ２が露出するようにグラインディングする。その後、前記グラインディングされた第２ウェハ３２０の後面をエッチングして第２ビアパターンＶ２の下段部の一部を突出させる。
【００２７】
図３Ｄを参照すると、第１及び第２ウェハ３１０，３２０と同一に前面に上段部が突出された第３ビアパターンＶ３を有する第３ウェハ３３０を備える。前記第３ウェハ３３０を前記第１ウェハ３１０上に第２ウェハ３２０を積層させた方式と同一な方式で前記第２ウェハ３２０後面上にその前面が向き合うようにし、第２ビアパターンＶ２と第３ビアパターンＶ３が互いに連結されるように接着剤３５０を介在してフェイスダウン方式で付着する。
【００２８】
図３Ｅを参照すると、前記第３ウェハ３３０の後面を第３ビアパターンＶ３の下段部が突出するようにグラインディングし、次いで、グラインディングされた第３ウェハ３３０の後面を前記第３ビアパターンＶ３の下段部が突出するようにエッチングする。
【００２９】
図３Ｆを参照すると、前面に上段部が突出された第４ビアパターンＶ４を有する第４ウェハを備え、先の同一な方式で第３ウェハ３３０の後面上に第４ウェハ３４０を第３ビアパターンＶ３と第４ビアパターンＶ４が互いに連結されるように接着剤３５０を介在してフェイスダウンタイプで付着する。前記第４ウェハ３４０の後面を第４ビアパターンＶ４の下段部が突出するように順次にグラインディング及びエッチングする。
【００３０】
図３Ｇを参照すると、前記第１ウェハ３１０の後面を第１ビアパターンＶ１の下段部が露出するようにグラインディングし、次いで、露出された第１ビアパターンＶ１を除いた第１ウェハ３１０の後面をエッチングして前記第１ビアパターンＶ１の下段部の一部を突出させる。この結果として、ビアパターンＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４で相互連結され、下部に第１ビアパターンＶ１が突出したウェハレベル積層構造物４００を得る。
【００３１】
ここで、図示してはいないが、前記第１ウェハ３１０後面のグラインディング及びエッチングは前記ウェハレベル積層構造物４００の損傷を防止するため第４ビアパターンＶ４を含んだ第４ウェハ３４０の後面にガラス材質の保護膜を形成した状態で遂行し、以後、前記保護膜を除去する。
【００３２】
一方、本発明は４つのウェハを積層したが、前記第１ウェハ３１０の後面をグラインディングする前、前記第４ウェハ３４０の後面上に先と同一な方式で所望する数だけの他のウェハを積層できる。
【００３３】
図３Ｈを参照すると、前記下部に第１ビアパターンＶ１が突出したウェハレベル積層構造物４００をチップレベルで切断し多数のチップレベル積層構造物４００ａ，４００ｂを得る。
【００３４】
図３Ｉを参照すると、前記チップレベル積層構造物４００ａ，４００ｂを各々電極端子３０２を具備した基板３００ａ，３００ｂ上に前記第１ビアパターンＶ１の下段部と電極端子が互いに連結されるように接着剤３５０を介在して付着する。前記チップレベル積層構造物４００ａ，４００ｂを含んだ基板３００ａ，３００ｂの上面を封止剤３６０で封止する。前記基板３００ａ，３００ｂの下面に外部回路への実装手段としてはんだボール３７０を付着し、この結果として、本発明によるウェハレベル積層パッケージの製造を完成する。
【００３５】
前述した通り、本発明はビアパターンを有しながらバックグラインディングが成されていないウェハを前面が向き合って各々のビアパターンが互いに連結されるように積層し、その後、上部に配置されたウェハの後面をグラインディング及びエッチングしてそのビアパターンを突出させる方法で多数のウェハを積層する。その後、望む数だけのウェハ積層が成されたら、最下部に配置されたウェハの後面をグラインディング及びエッチングしてそのビアパターンを突出させてウェハレベルの積層構造物を形成し、このウェハレベル積層構造物を切断して多数のチップレベル積層構造物を得る。それから、パッケージ工程を進行して多数のチップレベルの積層パッケージを製造する。
【００３６】
ここで、本発明はバックグラインディングが成されていないウェハを積層するので、積層されるウェハの取り扱いの際該当ウェハが破壊される現象が防止できる。よって、本発明はウェハの破壊無しでウェハレベルで積層パッケージが製造できるので、チップレベルで積層パッケージを具現する従来より工程を単純化することができるのはもちろん、工程時間及び製造費用を大きく節減できる。
【００３７】
以上、ここでは本発明を特定実施例に関連して図示し説明したが、本発明がそれに限定されるのではなく、特許請求の範囲は本発明の精神と分野を脱しない限度内で本発明が多様に改造及び変形できるということは当業界で通常の知識を有した者なら容易にわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の積層パッケージを図示した断面図である。
【図２Ａ】従来のビアパターン形成方法を説明するための工程別断面図である。
【図２Ｂ】従来のビアパターン形成方法を説明するための工程別断面図である。
【図２Ｃ】従来のビアパターン形成方法を説明するための工程別断面図である。
【図２Ｄ】従来のビアパターン形成方法を説明するための工程別断面図である。
【図２Ｅ】従来のビアパターン形成方法を説明するための工程別断面図である。
【図２Ｆ】従来のビアパターン形成方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ｅ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ｆ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ｇ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ｈ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図３Ｉ】本発明の実施形態によるウェハレベル積層パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
３００ａ，３００ｂ  基板
３１０  第１ウェハ
３２０  第２ウェハ
３３０  第３ウェハ
３４０  第４ウェハ
３５０  接着剤
３６０  封止剤
３７０  はんだボール
４００  ウェハレベル積層構造物
４００ａ，４００ｂ  チップレベル積層構造物
Ｖ１  第１ビアパターン
Ｖ２  第２ビアパターン
Ｖ３  第３ビアパターン
Ｖ４  第４ビアパターン
【図１】
2007251157.tif 000003
【図２Ａ】
2007251157.tif 000004
【図２Ｂ】
2007251157.tif 000005
【図２Ｃ】
2007251157.tif 000006
【図２Ｄ】
2007251157.tif 000007
【図２Ｅ】
2007251157.tif 000008
【図２Ｆ】
2007251157.tif 000009
【図３Ａ】
2007251157.tif 000010
【図３Ｂ】
2007251157.tif 000011
【図３Ｃ】
2007251157.tif 000012
【図３Ｄ】
2007251157.tif 000013
【図３Ｅ】
2007251157.tif 000014
【図３Ｆ】
2007251157.tif 000015
【図３Ｇ】
2007251157.tif 000016
【図３Ｈ】
2007251157.tif 000017
【図３Ｉ】
2007251157.tif 000018