一种三维芯片封装结构及其封装方法技术

本发明专利技术提供一种三维芯片封装结构及其封装方法，所述封装结构采用封装基板、穿孔硅中介层、裸片堆叠的封装形式，并采用塑封层实现裸片的保护，其中，裸片与穿孔硅中介层可通过导电凸块及重新布线层连接。该封装结构具有结构简单、更高I/O密度、更快传输效率的优点。所述封装方法首先在承载基板上粘附穿孔硅中介层，然后将裸片正面朝下装设于穿孔硅中介层上，并于粘附层上形成覆盖所述裸片及所述穿孔硅中介层的塑封层，接着去除承载基板及粘附层，得到包括穿孔硅中介层、裸片及塑封层的三维芯片模块，最后提供一封装基板，将三维芯片模块具有穿孔硅中介层的一面装设于封装基板上。该封装方法工艺复杂度较低，有利于降低生产成本并提高封装良率。

A three dimensional chip package structure and its packaging method

The present invention provides a three-dimensional chip package and method thereof, wherein the package structure of the package substrate, perforated silicon interposer, bare chip stacked package, protection, die and the plastic layer wherein the bare chip and perforated silicon interposer through conductive bumps and re wiring layer connection. The packaging structure has the advantages of simple structure, higher I/O density and faster transmission efficiency. The packaging method first on the bearing perforated silicon interposer substrate adhesion, and then die heads installed in perforated silicon intermediate layer, and to cover the bare chip and the perforated silicon interposer plastic seal formed on the adhesive layer, then removing the substrate and adhesive layer, to include perforation the three-dimensional chip module silicon die and plastic layer, intermediate layer, and finally provide a package substrate, the three-dimensional chip module with perforated silicon interposer side arranged on the package substrate. The process complexity of the package is low, which is beneficial to reduce the production cost and improve the rate of packaging.

【技术实现步骤摘要】
一种三维芯片封装结构及其封装方法
本专利技术属于半导体封装领域，涉及一种三维芯片封装结构的封装方法。
技术介绍
半导体工业通过持续减小最小特征尺寸来继续提高各种各样电子元件的整合密度，使得在给定的面积下可以集成更多的电子元件。目前，最先进的封装解决方案包括晶圆级芯片尺寸封装(Waferlevelchip-scalepackage)、扇出型晶圆级封装(Fan-outwaferlevelpackage)倒装芯片(Flipchip)以及堆叠型封装(PackageonPackage，POP)等等。传统的扇出型晶圆级封装(Fan-outwaferlevelpackaging，FOWLP)一般包括如下几个步骤：首先从晶圆切下单个微芯片，并采用标准拾放设备将芯片正面朝下粘贴到载体的粘胶层上；然后形成塑封层，将芯片嵌入塑封层内；在塑封层固化后，去除载体及粘胶层，然后进行再分布引线层工艺及植球回流工艺，最后进行切割和测试。再分布引线层(RedistributionLayers，RDL)是倒装芯片组件中芯片与封装之间的接口界面。再分布引线层是一个额外的金属层，由核心金属顶部走线组成，用于将裸片的I/O焊盘向外绑定到诸如凸点焊盘等其它位置。凸点通常以栅格图案布置，每个凸点都浇铸有两个焊盘(一个在顶部，一个在底部)，它们分别连接再分布引线层和封装基板。传统的扇出型晶圆级封装容易导致芯片与RDL层之间发生偏移，导致良率较低。堆叠型封装(PackageonPackage，PoP)可以使单个封装体内纵向堆叠多个芯片，将纵向分离的逻辑和存储球栅阵列结合，层叠的各封装体之间通过标准接口来传输信号，从而实现元件密度的倍增，使单个封装体实现更多的功能，广泛应用于手机、个人数字助理(PDA)、数码相机等领域。先进封装中，硅通孔技术(Through-siliconvia，TSV)有着重大影响，其是穿透基片(特别是硅基片)的垂直电连接技术。TSV几乎可以代替所有封装中的引线键合(Wire-Bonding)的地方，提高所有种类芯片封装的电气性能，包括提高集成度，缩小芯片尺寸，特别是在系统集封装(System-in-Packaging，SiP)，圆片级封装(Wafer-LevelPackaging–WLP)以及三维垂直叠层封装(3DPackaging)这些先进封装之中。TSV的制造包括了通孔的制造，绝缘层的沉积，通孔的填充以及后续的化学机械平整化(CMP)和再布线(RDL)等工艺。传统的堆叠型封装与TSV工艺相关，需要一系列复杂的制造工艺，导致较高的生产成本和较低的良率。因此，如何提供一种新的三维芯片封装结构及其封装方法，以提高I/O密度，降低生产成本，提高良率，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种三维芯片封装结构及其封装方法，用于解决现有技术中的封装结构I/O密度低、封装方法复杂的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种三维芯片封装结构的封装方法，包括以下步骤：提供一承载基板；于所述承载基板上形成粘附层；于所述粘附层上粘附穿孔硅中介层，所述穿孔硅中介层包括绝缘基板及多个上下贯穿所述绝缘基板的导电柱；提供至少一个裸片，将所述裸片正面朝下装设于所述穿孔硅中介层上；于所述粘附层上形成覆盖所述裸片及所述穿孔硅中介层的塑封层；去除所述承载基板及粘附层，得到包括所述穿孔硅中介层、所述裸片及所述塑封层的三维芯片模块；提供一封装基板，将所述三维芯片模块具有所述穿孔硅中介层的一面装设于所述封装基板上。可选地，所述三维芯片模块与所述封装基板之间具有间隙；将所述三维芯片模块装设于所述封装基板上之后，还包括于所述间隙中形成保护层的步骤。可选地，于所述粘附层上粘附所述穿孔硅中介层之后，还包括于所述穿孔硅中介层上形成重新布线层的步骤，以使所述裸片通过所述重新布线层与所述穿孔硅中介层电性连接。可选地，所述重新布线层包括至少一层图形化的介质层及至少一层图形化的金属布线层。可选地，所述裸片的正面带有导电凸块，所述裸片通过所述导电凸块与所述重新布线层电性连接。可选地，于所述穿孔硅中介层上形成重新布线层之后，还包括于所述重新布线层上形成凸块结构的步骤，以使所述裸片通过所述凸块结构与所述重新布线层电性连接。可选地，所述凸块结构包括金属柱及连接于所述导电柱上方的焊料凸点，或者所述凸块结构仅包括焊料凸点。可选地，所述导电柱面向所述粘附层的一面连接有导电凸点，于所述粘附层上粘附穿孔硅中介层时，所述导电凸点嵌入所述粘附层中。可选地，通过切割穿孔硅中介晶圆得到所述穿孔硅中介层。本专利技术还提供一种三维芯片封装结构，包括封装基板及电性连接于所述封装基板上方的三维芯片模块，其中，所述三维芯片模块包括：穿孔硅中介层，包括绝缘基板及多个上下贯穿所述绝缘基板的导电柱，所述导电柱与所述封装基板电性连接；至少一个裸片，所述裸片正面朝下装设于所述穿孔硅中介层上；塑封层，覆盖所述裸片及所述穿孔硅中介层。可选地，所述三维芯片模块与所述封装基板之间具有间隙，所述间隙中形成有保护层。可选地，所述裸片与所述穿孔硅中介层之间形成有重新布线层，以使所述裸片通过所述重新布线层与所述穿孔硅中介层电性连接。可选地，所述重新布线层包括至少一层图形化的介质层及至少一层图形化的金属布线层。可选地，所述裸片的正面带有导电凸块，所述裸片通过所述导电凸块与所述重新布线层电性连接。可选地，所述重新布线层上设置有凸块结构，以使所述裸片通过所述凸块结构与所述重新布线层电性连接；所述凸块结构包括金属柱及连接于所述金属柱上方的焊料凸点，或者所述凸块结构仅包括焊料凸点。可选地，所述导电柱通过导电凸点与所述封装基板电性连接。如上所述，本专利技术的三维芯片封装结构及其封装方法，具有以下有益效果：本专利技术的三维芯片封装结构采用封装基板、TSI穿孔硅中介层、裸片堆叠的封装形式，并采用塑封层实现裸片的保护，其中，裸片与TSI穿孔硅中介层可通过导电凸块及重新布线层连接。本专利技术的三维芯片封装结构具有结构简单、更高I/O密度、更快传输效率的优点。本专利技术的三维芯片封装结构的封装方法首先在承载基板上粘附TSI穿孔硅中介层，然后将裸片正面朝下装设于所述穿孔硅中介层上，并于所述粘附层上形成覆盖所述裸片及所述穿孔硅中介层的塑封层，接着去除所述承载基板及粘附层，得到包括所述穿孔硅中介层、所述裸片及所述塑封层的三维芯片模块，最后提供一封装基板，将所述三维芯片模块具有所述穿孔硅中介层的一面装设于所述封装基板上。本专利技术的三维芯片封装结构的封装方法工艺复杂度较低，有利于降低生产成本并提高封装良率。附图说明图1显示为本专利技术的三维芯片封装结构的封装方法的工艺流程图。图2显示为本专利技术的三维芯片封装结构的封装方法提供一承载基板的示意图。图3显示为本专利技术的三维芯片封装结构的封装方法于所述承载基板上形成粘附层的示意图。图4显示为本专利技术的三维芯片封装结构的封装方法于所述粘附层上粘附穿孔硅中介层的示意图。图5显示为本专利技术的三维芯片封装结构的封装方法通过切割穿孔硅中介晶圆得到所述穿孔硅中介层的示意图。图6显示为本专利技术的三维芯片封装结构的封装方法提供至少一个裸片，将所述裸片正面朝下装设于所述穿孔硅中介层上的示意图。图7显示为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维芯片封装结构的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一承载基板；于所述承载基板上形成粘附层；于所述粘附层上粘附穿孔硅中介层，所述穿孔硅中介层包括绝缘基板及多个上下贯穿所述绝缘基板的导电柱；提供至少一个裸片，将所述裸片正面朝下装设于所述穿孔硅中介层上；于所述粘附层上形成覆盖所述裸片及所述穿孔硅中介层的塑封层；去除所述承载基板及粘附层，得到包括所述穿孔硅中介层、所述裸片及所述塑封层的三维芯片模块；提供一封装基板，将所述三维芯片模块具有所述穿孔硅中介层的一面装设于所述封装基板上。

【技术特征摘要】
1.一种三维芯片封装结构的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一承载基板；于所述承载基板上形成粘附层；于所述粘附层上粘附穿孔硅中介层，所述穿孔硅中介层包括绝缘基板及多个上下贯穿所述绝缘基板的导电柱；提供至少一个裸片，将所述裸片正面朝下装设于所述穿孔硅中介层上；于所述粘附层上形成覆盖所述裸片及所述穿孔硅中介层的塑封层；去除所述承载基板及粘附层，得到包括所述穿孔硅中介层、所述裸片及所述塑封层的三维芯片模块；提供一封装基板，将所述三维芯片模块具有所述穿孔硅中介层的一面装设于所述封装基板上。2.根据权利要求1所述的三维芯片封装结构的封装方法，其特征在于：所述三维芯片模块与所述封装基板之间具有间隙；将所述三维芯片模块装设于所述封装基板上之后，还包括于所述间隙中形成保护层的步骤。3.根据权利要求1所述的三维芯片封装结构的封装方法，其特征在于：于所述粘附层上粘附所述穿孔硅中介层之后，还包括于所述穿孔硅中介层上形成重新布线层的步骤，以使所述裸片通过所述重新布线层与所述穿孔硅中介层电性连接。4.根据权利要求3所述的三维芯片封装结构的封装方法，其特征在于：所述重新布线层包括至少一层图形化的介质层及至少一层图形化的金属布线层。5.根据权利要求3所述的三维芯片封装结构的封装方法，其特征在于：所述裸片的正面带有导电凸块，所述裸片通过所述导电凸块与所述重新布线层电性连接。6.根据权利要求3所述的三维芯片封装结构的封装方法，其特征在于：于所述穿孔硅中介层上形成重新布线层之后，还包括于所述重新布线层上形成凸块结构的步骤，以使所述裸片通过所述凸块结构与所述重新布线层电性连接。7.根据权利要求6所述的三维芯片封装结构的封装方法，其特征在于：所述凸块结构包括金属柱及连接于所述导电柱上方的焊料凸点，或者所述凸块...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦亨，林正忠，
申请(专利权)人：中芯长电半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32