半导体芯片封装结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种半导体芯片封装结构，该封装结构包括：第一半导体芯片，具有彼此相背的第一表面以及第二表面，所述第一表面具有多个第一焊垫；第二半导体芯片，具有彼此相背的第三表面以及第四表面，所述第三表面具有多个第二焊垫；所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片对位压合，所述第一表面与所述第三表面彼此相对且所述第一焊垫与所述第二焊垫的位置一一对应；所述第二表面上对应第一焊垫的位置具有通孔；所述通孔穿透所述第一焊垫以及所述第二焊垫，或者，所述通孔穿透所述第一焊垫且所述通孔的底部暴露所述第二焊垫；所述通孔中具有导电结构，使所述第一焊垫与所述第二焊垫电连接。实现半导体芯片与半导体芯片直接互连。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体
，尤其涉及半导体芯片的封装技术。
技术介绍
近几年来，先进的封装技术已在IC制造行业开始出现，如多芯片模块(MCM)就是将多个IC芯片按功能组合进行封装，特别是三维(3D)封装首先突破传统的平面封装的概念，组装效率高达200％以上。它使单个封装体内可以堆叠多个芯片，实现了存储容量的倍增，业界称之为叠层式3D封装；其次，它将芯片直接互连，互连线长度显著缩短，信号传输得更快且所受干扰更小；再则，它将多个不同功能芯片堆叠在一起，使单个封装体实现更多的功能，从而形成系统芯片封装新思路；最后，采用3D封装的芯片还有功耗低、速度快等优点，这使电子信息产品的尺寸和重量减小数十倍。正是由于3D封装拥有无可比拟的技术优势，才使这一新型的封装方式拥有广阔的发展空间。最常见的裸芯片叠层3D封装先将生长凸点的合格芯片倒扣并焊接在薄膜基板上，这种薄膜基板的材质为陶瓷或环氧玻璃，其上有导体布线，内部也有互连焊点，两侧还有外部互连焊点，然后再将多个薄膜基板进行叠装互连。多芯片模块(MCM)叠层的工艺流程与裸芯片叠层的工艺流程基本一致。除上述边缘导体焊接采用互连方式外，叠层3D封装还有多种互连方式，例如引线键合叠层芯片就是一种采用引线键合技术实现叠层互连的，该方法的适用范围比较广。此外，叠层互连工艺还有叠层载带、折叠柔性电路等方式。叠层载带是用载带自动键合(TAB)实现IC互连，可进而分为印刷电路板(PCB)叠层TAB和引线框架TAB。折叠柔性电路方式是先将裸芯片安装在柔性材料上，然后将其折叠，从而形成三维叠层的封装形式。微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem——MEMS)，是融合了硅微加工、LIGA和精密机械加工等多种加工技术，并应用现代信息技术构成的微型系统。完整的微机电系统是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。将信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。沿着系统及产品小型化、智能化、集成化的发展方向，可以预见，微机电系统会给人类社会带来一次技术革命。经过十几年的发展，MEMS芯片已经相当成熟，但是，很多芯片却没有得到实际应用，其主要原因就是没有解决封装问题。传统的MEMS封装方式为金属封装和陶瓷封装，不仅体积大，成本也很高，往往占去整个MEMS器件成本的50～80％，限制了MEMS技术在价格敏感度高的消费类电子市场的应用。随着半导体工业电子器件微型化和电路集成密度的增加，芯片尺寸封装技术(CSP)得到了迅速发展，其封装尺寸与半导体芯片尺寸相似。美国JEDEC对CSP的定义是：芯片封装面积小于或等于芯片面积120％的封装称为CSP。与传统的封装技术如引线结合法、自动带载结合法(TAB)、倒装芯片等相比，CSP具有以下优点：①近似芯片尺寸的超小型封装；②保护裸芯片；③电、热性优良；④封装密度高；⑤便于测试；⑥便于焊接、安装和修整更换。芯片尺寸封装可以在单个芯片上直接进行封装，也可以在整片晶圆上进行封装后，再把封装完的晶圆切割得到封装芯片，且封装的芯片与裸片在X/Y方向上的尺寸完全一致。后一种方式称之为晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)。晶圆级芯片尺寸封装通常是把半导体芯片上外围排列的焊垫通过再分布过程分布成面阵排列的大量金属焊球，有时被称为焊料凸起。由于它先在整片晶圆上进行封装和测试，然后再切割，因而有着更明显的优势：首先是工艺工序大大优化，晶圆直接进入封装工序；而传统工艺在封装之前要对晶圆进行切割、分类；所有集成电路一次封装，刻印工作直接在晶圆上进行，封装测试一次完成，有别于传统组装工艺；生产周期和成本大幅下降。如何降低多芯片整合封装的尺寸？如何降低多芯片整合封装的封装成本？如何将晶圆级封装技术运用到多芯片的整合封装中？成为本领域技术人员噬待解决的技术问题。
技术实现思路
本技术解决的问题是提供一种新型的半导体芯片与半导体芯片的堆叠封装结构，进一步提高了集成度、降低了封装结构的尺寸以及封装成本。本技术提供一种半导体芯片封装结构，所述封装结构包括：第一半导体芯片，具有彼此相背的第一表面以及第二表面，所述第一表面具有多个第一焊垫；第二半导体芯片，具有彼此相背的第三表面以及第四表面，所述第三表面具有多个第二焊垫；所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片对位压合，所述第一表面与所述第三表面彼此相对且所述第一焊垫与所述第二焊垫的位置一一对应；所述第二表面上对应第一焊垫的位置具有通孔；所述通孔穿透所述第一焊垫以及所述第二焊垫，或者，所述通孔穿透所述第一焊垫且所述通孔的底部暴露所述第二焊垫；所述通孔中具有导电结构，使所述第一焊垫与所述第二焊垫电连接。优选的，所述第一表面设置有第一功能区，所述多个第一焊垫位于所述第一功能区的周围；所述第三表面设置有第二功能区，所述多个第二焊垫位于所述第二功能区的周围；所述第一表面与所述第三表面之间设置有支撑单元，使所述第一表面与所述第三表面之间形成间隔。优选的，所述支撑单元的材质为感光胶。优选的，所述第一半导体芯片具有第一基底，所述第一基底与所述第一焊垫设置于所述第一基底上且所述第一基底与所述第一焊垫之间具有钝化层；所述通孔包括第一通孔以及与所述第一通孔连通的第二通孔；所述第一通孔穿透所述第一基底；所述第二通孔穿透所述钝化层、所述第一焊垫以及所述第二焊垫，或者，所述第二通孔穿透所述钝化层、所述第一焊垫且所述第二通孔底部暴露所述第二焊垫。优选的，所述第一通孔的侧壁以及所述第二表面具有绝缘层，所述导电结构位于所述绝缘层上。优选的，所述导电结构包括：再布线层，所述再布线层形成于所述通孔的侧壁以及底部并延伸至所述第二表面，所述再布线层与所述第一焊垫、第二焊垫电连接；位于所述通孔以及所述第二表面上的阻焊层，所述阻焊层覆盖所述再布线层；所述阻焊层上设置有开口，所述开口位于所述第二表面上，所述开口底部暴露所述再布线层；所述开口中设置有焊接凸起，所述焊接凸起与所述再布线层电连接。优选的，所述绝缘层的材质为感光胶或者二氧化硅薄膜。优选的，所述第一焊垫包括至少两层金属层，所述金属层与相邻的金属层电连接，金属层与金属层之间具有介质层。优选的，所述第一焊垫上具有开孔，所述开孔的位置与所述第一通孔的位置对应，所述开孔穿透所述金属层以及所述介质层，所述开孔中填充有介质材料。本技术的有益效果是通过将晶圆级封装技术运用到半导体芯片与半导体芯片的互连封装中，实现了半导体芯片与半导体芯片直接互连，省去了
技术介绍
中多芯片叠层封装中需要用到的载板(如薄膜基板)，降低了封装成本、提高了集成度、降低了封装尺寸以及降低了封装成本。附图说明图1为本技术优选实施例第一晶圆以及第二晶圆的结构示意图；图2为本技术优选实施例第一晶圆与第二晶圆对位压合的结构示意图；图3为本技术优选实施例第一晶圆减薄的结构示意图；图4为本技术优选实施例形成通孔的结构示意图；图4(a)为本技术优选实施例形成槽以及切割槽的结构示意图；图4(b)为本技术优选实施例在槽中形成孔的结构示意图；图5(a)为技术优选实施第一焊垫的结构示意图；图5(b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：第一半导体芯片，具有彼此相背的第一表面以及第二表面，所述第一表面具有多个第一焊垫；第二半导体芯片，具有彼此相背的第三表面以及第四表面，所述第三表面具有多个第二焊垫；所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片对位压合，所述第一表面与所述第三表面彼此相对且所述第一焊垫与所述第二焊垫的位置一一对应；所述第二表面上对应第一焊垫的位置具有通孔；所述通孔穿透所述第一焊垫以及所述第二焊垫，或者，所述通孔穿透所述第一焊垫且所述通孔的底部暴露所述第二焊垫；所述通孔中具有导电结构，使所述第一焊垫与所述第二焊垫电连接。

【技术特征摘要】
1.一种半导体芯片封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：第一半导体芯片，具有彼此相背的第一表面以及第二表面，所述第一表面具有多个第一焊垫；第二半导体芯片，具有彼此相背的第三表面以及第四表面，所述第三表面具有多个第二焊垫；所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片对位压合，所述第一表面与所述第三表面彼此相对且所述第一焊垫与所述第二焊垫的位置一一对应；所述第二表面上对应第一焊垫的位置具有通孔；所述通孔穿透所述第一焊垫以及所述第二焊垫，或者，所述通孔穿透所述第一焊垫且所述通孔的底部暴露所述第二焊垫；所述通孔中具有导电结构，使所述第一焊垫与所述第二焊垫电连接。2.根据权利要求1所述的半导体芯片封装结构，其特征在于，所述第一表面设置有第一功能区，所述多个第一焊垫位于所述第一功能区的周围；所述第三表面设置有第二功能区，所述多个第二焊垫位于所述第二功能区的周围；所述第一表面与所述第三表面之间设置有支撑单元，使所述第一表面与所述第三表面之间形成间隔。3.根据权利要求2所述的半导体芯片封装结构，其特征在于，所述支撑单元的材质为感光胶。4.根据权利要求1所述的半导体芯片封装结构，其特征在于，所述第一半导体芯片具有第一基底，所述第一基底与所述第一焊垫设置于所述第一基底上且所述第一基底与所述第一焊垫之间具有钝化层；所述通孔包括第一通孔以及与所述第一通孔连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之奇，王宥军，胡汉青，谢国梁，
申请(专利权)人：苏州晶方半导体科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32