超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结构制造技术

技术编号:24328917 阅读:57 留言:0更新日期:2020-05-29 18:57
本实用新型专利技术涉及一种超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结构,包括被第一塑封体塑封的器件芯片,器件芯片的引脚外露出第一塑封体,器件芯片靠近第一塑封体外围的引脚与第二塑封体内的金属互联柱连接,器件芯片靠近第一塑封体中心的引脚与第二塑封体内的互联芯片连接,互联芯片被第二塑封体完全包裹,金属互联柱外露出第二塑封体,第二塑封体远离第一塑封体的一侧设有和外露的金属互联柱适配的重新布线层,重新布线层远离第二塑封体的一侧设置锡球。采用本实用新型专利技术的设计方案,实现了对具有超精细引脚结构的高密度芯片进行扇出型集成封装的工艺结构。

【技术实现步骤摘要】
超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结构
本技术涉及半导体封装
,具体涉及一种超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结构。
技术介绍
随着大数据(Bigdata)和人工智能(AI)时代的到来,应用于此类相关领域的芯片所要传输和高速交互处理的数据量非常巨大,该类芯片通常具有数量巨大的pad引脚(几百甚至上千个)、超精细的引脚大小和间距(只有几个微米),在把不同芯片之间的引脚进行互联时要求互联路径尽可能短从而实现低延时、低功耗,这就要求互联走线的精度要比较高(尽可能小的线宽、线距)才行。另一方面,广泛使用的各种移动互联终端(例如手机或其它数据处理终端)又朝着小型化和多功能化的方向发展,如何将多个不同种类的高密度芯片集成封装在一起构成一个功能强大且体积功耗又比较小的模组,是芯片先进封装领域的一大挑战。目前针对此类超高密度芯片的多芯片集成封装,由于封装基板(substrate或者PCB)的工艺精度较低,无法实现对仅有几个微米大小间距的引脚之间的引出与互联,或者存在互联路径较长的缺点,所以通常都是通过硅穿孔(TSV)、硅转接板(Siinterposer)等方式进行,通过它们把各个芯片的超精细引脚进行引出和有效互联从而形成一个功能模块,但该技术的成本比较高。目前较为流行的扇出型封装技术,是采用在重构晶圆(reconwafer)上制作RDL重新布线层的方式来实现芯片的封装,为多芯片的集成封装提供了很好的平台,但是在目前现有的传统扇出型封装技术中(例如eWLB),RDL重新布线层通常是在重构晶圆上来制作完成,所以其布线精度有限,无法对超高密度芯片中大量的只有几个微米间距的非常精细的引脚进行互联(或者引脚之间的互联引线比较长,从而导致较高的延时和损耗等缺陷),或者由于布线精度有限从而使得封装体的面积较大,而且存在工序繁多、可靠性不高等一些问题。
技术实现思路
技术目的:本技术的目的在于解决现有的三维扇出型封装结构无法应用于超高密度多芯片模组的问题。技术方案:为解决上述问题,本技术采用以下技术方案:一种超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结构,包括被第一塑封体塑封的器件芯片,器件芯片的引脚外露出第一塑封体,器件芯片靠近第一塑封体外围的引脚与第二塑封体内的金属互联柱连接,器件芯片靠近第一塑封体中心的引脚与第二塑封体内的互联芯片连接,互联芯片被第二塑封体完全包裹,金属互联柱外露出第二塑封体,第二塑封体远离第一塑封体的一侧设有和外露的金属互联柱适配的重新布线层,重新布线层远离第二塑封体的一侧设置锡球。进一步地,互联芯片所引出的微铜柱外露出第二塑封体。进一步地,外露出的互联芯片微铜柱和外露出第一塑封体的器件芯片引脚适配连接。进一步地,器件芯片每一个引脚都跟至少一个金属互联柱相连接。进一步地,金属互联柱的长度大于互联芯片的厚度。此种超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结构对应的制备方法,包括以下步骤:1)在临时载片的上表面涂覆一层临时键合胶层;2)在临时键合胶层上贴装需要进行互联和封装的器件芯片,器件芯片的器件面朝向临时键合胶层;3)然后对贴装好的器件芯片进行塑封,形成第一塑封体;4)对第一塑封体远离临时载片的一侧进行减薄,使器件芯片背部的引脚裸露出来;5)对于器件芯片上靠近第一塑封体外围的引脚,在第一塑封体上使用光刻加上金属电镀的方法制作金属互联柱;金属互联柱的高度通常为50~150um左右。6)在器件芯片靠近第一塑封体中心的引脚处继续贴装互联芯片,互联芯片的引脚和器件芯片的引脚适配;器件芯片上的引脚分为两类:一类是需要与其它芯片的引脚进行互联以实现特定功能,这类引脚通常分布在芯片的外围区域,增加了互联芯片的设计,使得引脚间进行互联时互联路径更短,以达到低功耗、低延时的目的;剩余的其它引脚是需要进行引出并成为模组的最终对外引脚的,故采用金属互联柱引出即可。7)把互联芯片贴装在塑封有器件芯片的第一塑封体上之后,互联芯片的微铜柱与所要封装的器件芯片的引脚一一对应,形成互联;8)对贴装好的互联芯片和制作好的金属互联柱进行塑封,形成第二塑封体;9)对第二塑封体表面研磨,直至第二塑封体内的金属互联柱裸露出来;10)使用常规的扇出工艺里面的重新布线方法制作重新布线层,把裸露出的金属互联柱引出到相应的位置形成焊盘或者形成互联;11)在重新布线层的焊盘引出的金属衬垫处放置锡球;12)采用激光或热剥离的办法将临时载片与其上的封装体分离,并去除临时键合胶。进一步地,所述步骤6)中,互联芯片的制备具体包括以下步骤:6.1)在Si硅晶圆上用化学气相沉积或者等离子化学气相沉积的方法沉积一层第一介电层;第一介电层为无机介电层。6.2)在第一介电层上面涂覆一层第一光刻胶层;6.3)对第一光刻胶层进行曝光显影,在指定区域的第一光刻胶层上形成足够深的第一凹槽直至第一介电层裸露在第一光刻胶层的第一凹槽内;6.4)在第一光刻胶层的第一凹槽处,使用等离子干法刻蚀或者湿法刻蚀的方法对裸露出来的第一介电层进行刻蚀形成第二凹槽;6.5)使用干法或者湿法刻蚀的方法去除第一光刻胶层;6.6)在第二凹槽内使用等离子体气相沉积加上电镀的方法沉积一层金属铜;金属铜的厚度比第一介电层上第二凹槽凹槽的深度大。6.7)使用化学机械抛光的方法对金属铜进行研磨,直至金属铜下方的第二凹槽区域以外的第一介电层裸露出来,研磨之后金属铜的上表面和第二凹槽以外区域的第一介电层上表面位于同一个水平面;6.8)重复6.1~6.7,增加新的第一介电层,在对应于外露金属铜的位置构建新的凹槽,使得上下介电层互联;根据实际需要,用相同的方法可以继续制作更多层的第一介电层和金属层以便实现线路间的互联。6.9)在器件芯片表面沉积钝化层,用以保护已经制作完成的布线层,并在钝化层相应的位置进行光刻开孔,以使钝化层下方的金属铜裸露出来;钝化层通常为SiN以及聚合物等有机介电材料。6.10)在钝化层开孔处使用光刻加上电镀的工艺方法制作外露出钝化层的微铜柱。进一步地,所述步骤6.6)中,在沉积铜之前,常常先沉积一层很薄的金属钛或者钛钨作为衬垫层以改善金属铜的粘附性。进一步地,所述步骤9)中,金属互联柱的高度大于互联芯片的厚度,使得当金属互联柱裸露出来时互联芯片的上表面仍然在第二塑封体内。互联芯片的厚度通常为40~130um,该厚度略小于金属互联柱的高度,互联芯片上面的微铜柱的间距可以做到几个微米甚至更小。进一步地,所述步骤10)中,重新布线层的制备具体包括以下步骤:10.1)在第二塑封体上使用旋涂的方法涂覆一层第二介电层,图中的为第二塑封体;10.2)在第二介电层相应的位置处进行曝光和显影的光刻工艺,使第二介电层下方的金属互联柱裸露出来;10.3)在第二介电层上使用物理气相沉积的方法沉积本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结构,其特征在于:包括被第一塑封体塑封的器件芯片,器件芯片的引脚外露出第一塑封体,器件芯片靠近第一塑封体外围的引脚与第二塑封体内的金属互联柱连接,器件芯片靠近第一塑封体中心的引脚与第二塑封体内的互联芯片连接,互联芯片被第二塑封体完全包裹,金属互联柱外露出第二塑封体,第二塑封体远离第一塑封体的一侧设有和外露的金属互联柱适配的重新布线层,重新布线层远离第二塑封体的一侧设置锡球。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结构,其特征在于:包括被第一塑封体塑封的器件芯片,器件芯片的引脚外露出第一塑封体,器件芯片靠近第一塑封体外围的引脚与第二塑封体内的金属互联柱连接,器件芯片靠近第一塑封体中心的引脚与第二塑封体内的互联芯片连接,互联芯片被第二塑封体完全包裹,金属互联柱外露出第二塑封体,第二塑封体远离第一塑封体的一侧设有和外露的金属互联柱适配的重新布线层,重新布线层远离第二塑封体的一侧设置锡球。


2.根据权利要求1所述的超高密度多芯片模组的三维扇出型封装结...

【专利技术属性】
技术研发人员:王新蒋振雷
申请(专利权)人:杭州晶通科技有限公司
类型:新型
国别省市:浙江;33

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