一种侧向互连的堆叠封装结构的制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体封装技术领域，公开了一种侧向互连的堆叠封装结构的制备方法，该结构包括上层封装体与下层封装体，该方法包括：制作底部具有多个层问焊球的上层封装体；制作具有再分布层和侧向互连结构的下层封装体，其中，再分布层形成于该下层封装体的下层塑封的顶部，侧向互连结构形成于该下层封装体的下层塑封的四周；将上层封装体与下层封装体对准焊接，使多个层问焊球、再分布层与侧向互连结构构成互连通道，进而形成侧向互连的堆叠封装结构。本发明专利技术利用侧向互连和塑封顶部的再分布层，提高了上封装体与下封装体之间互连通道的数量。本发明专利技术还将侧向互连结构与穿透模塑过孔技术结合，进一步提高了上封装体与下封装体之间互连通道的数量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及半导体封装
，公开了，该结构包括上层封装体与下层封装体，该方法包括：制作底部具有多个层问焊球的上层封装体；制作具有再分布层和侧向互连结构的下层封装体，其中，再分布层形成于该下层封装体的下层塑封的顶部，侧向互连结构形成于该下层封装体的下层塑封的四周；将上层封装体与下层封装体对准焊接，使多个层问焊球、再分布层与侧向互连结构构成互连通道，进而形成侧向互连的堆叠封装结构。本专利技术利用侧向互连和塑封顶部的再分布层，提高了上封装体与下封装体之间互连通道的数量。本专利技术还将侧向互连结构与穿透模塑过孔技术结合，进一步提高了上封装体与下封装体之间互连通道的数量。【专利说明】
本专利技术涉及半导体封装
，尤其是。
技术介绍
堆叠(Package on Package，PoP)封装是一种典型的3D封装技术，主要应用于处理器与内存系统集成，其典型产品为苹果的A7处理器。随着内存带宽需求不断提高，制约PoP封装应用的主要瓶颈为传统PoP结构上下层间互连焊球个数有限，即内存有效通道数有限。 以安靠(Amkor)，三星(Samsung)为代表的公司推出的可量产的PoP封装形式主要为两种:如图1所示的倒装芯片尺寸封装-堆叠封装(fcCSP-PoP)和如图2所示的穿透模塑过孔-倒装堆叠封装(TMV-fcPoP)。其中，上下层封装中芯片可以采用引线键合(WireBond, WB)、倒装焊接(Flip Chip，FC)或两者组合形式，可堆叠也可平铺。穿透模塑过孔(Through molding via，TMV)中用焊球填充实现上下层的互连。为了提高内存带宽，各个公司都致力于减少层间焊球(Solder ball)/TMV大小和间距，但是都要受到工艺和成品率的限制。 一些专利和文章也根据PoP上下封装3D互连的概念，演化出很多的封装结构，或集成了更多的功能。比如: Amkor 公司在专利 System and method for shielding of Package onPackage (PoP)assemblies,US7851834B1 中，面向射频(RF)在 TMV-fcPoP 基础上，形成带有屏蔽结构的PoP结构，如图3所示。 图4中，导电涂层32与金属线16a(接地)连接形成屏蔽结构用于RF屏蔽。导电涂层32可以用电镀，真空印刷，真空沉积，插入成型，喷涂等工艺实现。同样，此专利也适用焊球填充实现TMV上下层的互连。 台湾的半导体制造公司，采用扇入型堆叠封装(Fan-1n PoP)结构，下层封装主要由聚合物层和Si基基板以及包含在内的有源芯片组成，并在过孔中填充各种介质材料形成电阻 / 电容无源器件，如图5所示。该专利中的上下封装体主要采用前道工艺和材料体系，与安靠，三星提出的传统PoP封装有显著差别。 新加坡科技研宄局(A*STAR)的学者将上下两层的埋入式圆片级封装(embeddedwafer level Packaging，EWLP)堆叠在一起，采用了塑封材料上的TMV和塑封顶部的再分布层(Redistribut1n layer，RDL)技术，并由TMV组成了基片集成波导(SIW)谐振器，集成于封装结构中，如图6所示。EffLP堆叠封装主要采用了晶圆级封装方式，与传统具有有机基板结构的 PoP 封装有明显区别。 后两种封装形式，即扇入型堆叠封装(Fan-1n PoP)结构和埋入式圆片级封装(embedded wafer level Packaging，EWLP)堆叠结构，相比 fcCSP-PoP 和 TMV-fcPoP 两种主流的封装形式，尚处在研宄阶段，应用面相对较窄。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题 有鉴于此，本专利技术的主要目的是针对以Amkor，三星为代表主流的PoP封装形式，层间通道数受限问题，提出，以提高层间互连通道数的数量。 (二)技术方案 为达到上述目的，本专利技术提供了，该堆叠封装结构包括上层封装体与下层封装体，该方法包括:制作底部具有多个层间焊球的上层封装体；制作具有再分布层和侧向互连结构的下层封装体，其中，再分布层形成于该下层封装体的下层塑封的顶部，侧向互连结构形成于该下层封装体的下层塑封的四周；将上层封装体与下层封装体对准焊接，使多个层间焊球、再分布层与侧向互连结构构成互连通道，进而形成侧向互连的堆叠封装结构。 上述方案中，所述制作底部具有多个层间焊球的上层封装体，包括: 步骤1:采用层压工艺或叠层工艺制造上层基板，然后将上层基板切片形成长条基片用于后续封装工艺，每条长条基片含有数个封装单元； 步骤2:采用共晶黏贴法、焊接黏贴法、导电胶黏贴法或玻璃胶黏贴法将上层裸片与长条基片通过导电胶或贴片胶结合； 步骤3:采用超声波键合、热压键合或热超声波键合将上层裸片与长条基片进行电气互连； 步骤4:采用转移成型技术、喷射成型技术或预成型技术在上层裸片周围形成上层塑封，以保护上层裸片； 步骤5:在长条基片底部植球，形成多个层间焊球； 步骤6:将长条基片切成若干上层封装单元，得到底部具有多个层间焊球的上层封装体。 上述方案中，步骤5中所述多个层间焊球采用的材料是焊锡，并且在上层封装体与下层封装体之间采用满盘排布或外圈排布。 上述方案中，所述制作具有再分布层和侧向互连结构的下层封装体，包括: 步骤11:采用层压工艺或叠层工艺制造下层基板，然后将下层基板切片形成长条基片用于后续封装工艺，每条长条基片含有数个封装单元； 步骤12:将下层裸片面朝下裸片焊区与长条基片焊区直接键合；并经过底部填充工艺，将环氧树脂材料注入到下层裸片与长条基片之间以保护焊接点，通过固化炉固化环氧树脂，为减少裸片与长条基片由于热膨胀系数不同引起的应力和应变； 步骤13:采用转移成型技术、喷射成型技术或预成型技术在下层裸片周围形成下层塑封，以保护下层裸片； 步骤14:采用激光蚀孔烧蚀下层塑封，形成用于形成侧向互连结构的过孔； 步骤15:对具有过孔的下层塑封依次采用化学镀、电镀铜工艺，将过孔镀满铜形成侧向互连结构的金属化过孔，同时在下层塑封之上形成再分布层； 步骤16:将每条长条基片切成若干具有再分布层和侧向互连结构的下层封装基板单元； 步骤17:在侧向互连结构中金属铜的外部采用化学镀镊金或镊钯金包覆金属铜，防止金属铜氧化； 步骤18:采用满盘排布或外圈排布方式在封装基板单元底部植球，并清洗底部焊盘上的残留焊锡，得到具有再分布层和侧向互连结构的下层封装体。 上述方案中，采用模塑底部填充工艺取代步骤12所述的底部填充和步骤13所述的塑封工艺。 上述方案中，步骤14中所述形成的过孔为四边形过孔时，采用连续激光蚀孔工艺烧蚀下层塑封，即四边形过孔四边并不是理想的直线。 上述方案中，所述再分布层采用多层结构，步骤15中所述在下层塑封之上形成再分布层，包括:依次采用化学镀、电镀铜工艺在下层塑封之上形成再分布层的第一层金属层；接着依次采用曝光、蚀刻完成再分布层的第一层金属层图形化，接着依次采用层压介质层，激光钻盲孔形成再分布层的层间盲孔，然后依次采用化学镀、电镀金属铜工艺形成孔内和再分布层的第二层金属层；接着依次采用曝光、蚀刻完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧向互连的堆叠封装结构的制备方法，该堆叠封装结构包括上层封装体与下层封装体，其特征在于，该方法包括：制作底部具有多个层间焊球的上层封装体；制作具有再分布层和侧向互连结构的下层封装体，其中，再分布层形成于该下层封装体的下层塑封的顶部，侧向互连结构形成于该下层封装体的下层塑封的四周；将上层封装体与下层封装体对准焊接，使多个层间焊球、再分布层与侧向互连结构构成互连通道，进而形成侧向互连的堆叠封装结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李君，曹立强，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11