一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构和制作工艺制造技术

技术编号:21402739 阅读:38 留言:0更新日期:2019-06-19 08:03
本发明专利技术公开了一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构和制作工艺,其中结构包括:砷化镓芯片作为射频部分,砷化镓芯片的逻辑和控制线连接至砷化镓芯片焊盘,通过Bumping工艺在砷化镓芯片焊盘上生长起砷化镓凸起金属柱作为对外电气连接的接口;CMOS芯片作为逻辑控制和电源管理部分,CMOS芯片的所有连接线连接至CMOS芯片焊盘,通过Bumping工艺在CMOS芯片焊盘上生长CMOS芯片凸起金属柱作为对外电气连接的接口;砷化镓芯片和CMOS芯片通过砷化镓芯片凸起金属柱和CMOS芯片凸起金属柱堆叠连接进行三维封装,砷化镓芯片凸起金属柱和CMOS芯片凸起金属柱通过焊料固定连接。

【技术实现步骤摘要】
一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构和制作工艺
本专利技术属于电磁场与微波
,具体涉及一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构和制作工艺。
技术介绍
针对雷达小型化、轻量化和低成本应用需求,小尺寸、多功能、低成本芯片备受研究人员青睐,集成有多种功能的多功能芯片不断被开发。砷化镓半导体具有低的噪声、高的击穿电压、高的电子迁移率,广泛应用于微波毫米波;而CMOS功耗低、集成度高,广泛应用于控制芯片。将射频和控制分成两种不同半导体芯片制作,可大大减小芯片的面积,同时成本低、功耗低,应用方便。由于射频和控制采用不同芯片制作,待芯片完成必须进行封装,同时不得影响射频性能。随着半导体技术的发展,在芯片小型化和高效率的需求驱动下,先进封装技术朝着新型工艺的方向发展,如SiP封装、3D封装、MEMS封装。传统的封装技术存在一定的局限性。传统的键合技术如引线键合技术(wirebonding,WB))或者载带自动键合技术(TapeAutomatedBonding,TAB)只能对单个芯片进行操作,难以批量化的生产,导致封装本高,封装周期长,产品的批次一致性不佳。目前除硅基芯片可以倒装到沉底基板上外,传统微带线工艺的三五族芯片仍然需要通过金丝键合,基本采用二维平面封装方式。虽然垂直三维系统级封装的概念早已提出,但由于缺少垂直互连结构,限制了砷化镓芯片的这类三维系统级封装中的应用和发展。Bumping技术是通过在芯片表面制作金属凸块提供芯片电气互连的“点”接口,反应了先进制程以“点替代线”的发展趋势,广泛应用于FC、WLP、CSP、3D等先进封装,它提供了芯片之间、芯片和基板之间的“点连接”,减小了芯片面积,此外凸块阵列在芯片表面,引脚密度可以做的很高,便于满足芯片性能提升的需求。在芯片间的封装工艺中,以点替代线可以实现晶圆级封装,从而大大减少封装成本;点对点连接,可以缩短连接电路长度,减小系统寄生电容干扰、电阻发热和信号延迟,提高模组性能,优势明显,具有广阔的应用前景和市场。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构和制作工艺。为解决上述技术问题,本专利技术采用如下的技术方案:本专利技术实施例的一个方面提供了一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构,包括:砷化镓芯片、CMOS芯片、砷化镓芯片焊盘、砷化镓凸起金属柱、焊料、CMOS芯片凸起金属柱和CMOS芯片焊盘,砷化镓芯片作为射频部分,砷化镓芯片的逻辑和控制线连接至砷化镓芯片焊盘,通过Bumping工艺在砷化镓芯片焊盘上生长起砷化镓凸起金属柱作为对外电气连接的接口;CMOS芯片作为逻辑控制和电源管理部分,CMOS芯片的所有连接线连接至CMOS芯片焊盘,通过Bumping工艺在CMOS芯片焊盘上生长CMOS芯片凸起金属柱作为对外电气连接的接口;砷化镓芯片和CMOS芯片通过砷化镓芯片凸起金属柱和CMOS芯片凸起金属柱堆叠连接进行三维封装,砷化镓芯片凸起金属柱和CMOS芯片凸起金属柱通过焊料固定连接。优选地,所述砷化镓芯片凸起金属柱和CMOS芯片凸起金属柱采用自对准技术进行对准。优选地,所述焊料为锡银合金。优选地,所述砷化镓芯片和砷化镓芯片焊盘采用砷化镓半导体工艺制成。优选地,所述CMOS芯片和CMOS芯片凸起金属柱采用硅工艺制成。本专利技术实施例的另一方面提供了一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构的制作工艺,包括以下步骤:采用砷化镓工艺制成砷化镓芯片、砷化镓芯片焊盘和砷化镓芯片凸起金属柱;采用硅工艺制成CMOS芯片、CMOS芯片焊盘和CMOS芯片凸起金属柱;在砷化镓凸起金属柱上添加锡银焊料,在CMOS芯片凸起金属柱上添加锡银焊料;将CMOS芯片采用自对准技术倒扣在砷化镓芯片上。优选地,所述锡银焊料采用电镀工艺、金属热回流工艺制造。采用本专利技术具有如下的有益效果:射频采用高性能砷化镓芯片,面积小,性能好,多功能控制芯片采用高度集成、功耗小的CMOS芯片,尺寸小,低成本。封装时采用将砷化镓芯片和CMOS芯片直接倒装,以点替代线实现晶圆级封装,从而大大减少封装成本;同时点对点连接,可以缩短连接电路长度,减小系统寄生电容干扰、电阻发热和信号延迟,提高模组性能,优势明显。附图说明图1为本专利技术一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构的侧视图;图2为本专利技术中凸起金属柱的砷化镓芯片制作流程图;图3为本专利技术中砷化镓芯片俯视图;图4为本专利技术中铜柱凸起的CMOS芯片制作流程图;图5为本专利技术CMOS芯片俯视图;图6为本专利技术中砷化镓芯片和CMOS芯片点对点倒装垂直互连完成产品示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。参照图1至图6,本专利技术公开了一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构。本实施例提供的一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构,面积小,成本低,性能好,可靠性高。如图1所示,是本专利技术一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构侧视图,包括砷化镓芯片01、CMOS芯片02、砷化镓芯片焊盘03、砷化镓凸起金属柱04、焊料05、CMOS芯片凸起金属柱06,CMOS芯片焊盘07。砷化镓凸起金属柱和CMOS芯片凸起金属柱中的金属可采用金Au、铜Cu、锡Sn和铟In等。图2为砷化镓芯片制作流程图,采用砷化镓工艺制作砷化镓芯片01,砷化镓芯片01作为射频部分,砷化镓芯片01的逻辑和控制线连接至砷化镓芯片焊盘03,通过Bumping工艺在砷化镓芯片焊盘03上生长起砷化镓凸起金属柱04作为对外电气连接的接口;在铜柱顶端添加锡银焊料与CMOS芯片02倒装用。图3给出了砷化镓芯片01的俯视图,砷化镓芯片面积大,凸起金属柱紧密排列,数量多。图4为CMOS芯片制作流程图,采用硅工艺制作CMOS芯片02,CMOS芯片02作为逻辑控制和电源管理部分,CMOS芯片02的所有连接线连接至CMOS芯片焊盘07,通过Bumping工艺在CMOS芯片焊盘上生长CMOS芯片凸起金属柱06作为对外电气连接的接口;在CMOS芯片凸起金属柱顶端添加锡银焊料与砷化镓芯片倒装用。图5给出了CMOS芯片俯视图,可以看出CMOS芯片较小,集成度高,焊盘密集。砷化镓芯片01和CMOS芯片02通过砷化镓芯片凸起金属柱04和CMOS芯片凸起金属柱06堆叠连接进行三维封装,砷化镓芯片凸起金属柱04和CMOS芯片凸起金属柱06通过焊料05固定连接。焊料(05)为锡银合金。砷化镓芯片凸起金属柱04和CMOS芯片凸起金属柱06采用自对准技术进行对准。图6给出了砷化镓芯片01和CMOS芯片02点对点倒装垂直互连成品图,实现砷化镓芯片与CMOS芯片的垂直互连结构,面积小,成本低,功耗小、射频性能不受倒装结构影响,该倒装结构可以批量生产,可以获得更好的性能一致性。进一步的,砷化镓芯片01和砷化镓芯片焊盘03和砷化镓凸起金属柱04采用砷化镓半导体工艺制成。CMOS芯片02和CMOS芯片凸起金属柱06采用硅工艺制成。同时,本专利技术实施例还提供了一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构的制作工艺,包括以下本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构,其特征在于,包括:砷化镓芯片(01)、CMOS芯片(02)、砷化镓芯片焊盘(03)、砷化镓凸起金属柱(04)、焊料(05)、CMOS芯片凸起金属柱(06)和CMOS芯片焊盘(07),砷化镓芯片(01)作为射频部分,砷化镓芯片(01)的逻辑和控制线连接至砷化镓芯片焊盘(03),通过Bumping工艺在砷化镓芯片焊盘(03)上生长起砷化镓凸起金属柱(04)作为对外电气连接的接口;CMOS芯片(02)作为逻辑控制和电源管理部分,CMOS芯片(02)的所有连接线连接至CMOS芯片焊盘(07),通过Bumping工艺在CMOS芯片焊盘上生长凸起金属柱(06)作为对外电气连接的接口;砷化镓芯片(01)和CMOS芯片(02)通过砷化镓芯片凸起金属柱(04)和CMOS芯片凸起金属柱(06)堆叠连接进行三维封装,砷化镓芯片凸起金属柱(04)和CMOS芯片凸起金属柱(06)通过焊料(05)固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构,其特征在于,包括:砷化镓芯片(01)、CMOS芯片(02)、砷化镓芯片焊盘(03)、砷化镓凸起金属柱(04)、焊料(05)、CMOS芯片凸起金属柱(06)和CMOS芯片焊盘(07),砷化镓芯片(01)作为射频部分,砷化镓芯片(01)的逻辑和控制线连接至砷化镓芯片焊盘(03),通过Bumping工艺在砷化镓芯片焊盘(03)上生长起砷化镓凸起金属柱(04)作为对外电气连接的接口;CMOS芯片(02)作为逻辑控制和电源管理部分,CMOS芯片(02)的所有连接线连接至CMOS芯片焊盘(07),通过Bumping工艺在CMOS芯片焊盘上生长凸起金属柱(06)作为对外电气连接的接口;砷化镓芯片(01)和CMOS芯片(02)通过砷化镓芯片凸起金属柱(04)和CMOS芯片凸起金属柱(06)堆叠连接进行三维封装,砷化镓芯片凸起金属柱(04)和CMOS芯片凸起金属柱(06)通过焊料(05)固定连接。2.如权利要求1所述的砷化镓芯片和CMOS芯片三维封装结构,其特征在于,所述砷化镓芯片凸起金属柱(04)和CMOS芯片凸起金属柱...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱东迪郑骎程明芳陈德鑫王志宇
申请(专利权)人:浙江铖昌科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1