芯片堆叠封装结构及芯片堆叠封装方法技术

本申请涉及能够低成本准确性高地实现芯片堆叠封装的芯片堆叠封装结构以及芯片堆叠封装方法，所述封装结构包括：基底芯片层，包括在正面具有引脚的基底芯片，至少一层堆叠芯片层，依次形成于所述基底芯片层，具有芯片间绝缘层以及贴装于所述芯片间绝缘层且在正面具有多个引脚的至少一个堆叠芯片，所述堆叠芯片的正面朝向基底芯片的正面，以及顶层绝缘层，堆叠于距离所述基底芯片层最远的所述堆叠芯片层；在所述芯片间绝缘层的内部形成有使对应的引脚垂直连通的垂直互连孔，所述对应的引脚指规定的需要进行电连接的引脚，在所述垂直互连孔的内部，形成有将对应的引脚电连接的导电材料层，所述堆叠芯片在贴装于所述芯片间绝缘层之后被减薄减小。层之后被减薄减小。层之后被减薄减小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】芯片堆叠封装结构及芯片堆叠封装方法


[0001]本申请涉及半导体封装
，具体而言，涉及芯片堆叠封装结构及芯片堆叠封装方法。

技术介绍

[0002]在半导体工业中，为了提高芯片的运算能力并使芯片小型化，对电子部件，例如晶体管、二极管、电阻器和电容器等的体积和集成度的要求越来越高，目前芯片尺寸已经小到纳米级。另外，人工智能、物联网、5G、自动驾驶、高性能云计算等技术快速发展，需要实现多种芯片短距离地互连。
[0003]为了解决上述问题，3D集成(三维集成)技术受到越来越多的关注和重视。在3D集成技术中，将多层芯片在垂直方向上堆叠，通过预先形成的穿透硅材料的TSV硅通孔将多层芯片之间互连，由此实现多层芯片之间的电信号连接。并且，在3D集成技术中，使用TSV硅通孔实现多层芯片之间互连，并且为了进一步小型化和薄型化，还对芯片进行减薄。
[0004]由于在各芯片上预先形成TSV硅通孔，在组装中需要将芯片上的TSV硅通孔准确地对准，使得作业复杂。另外，减薄后的芯片易碎，所以超薄芯片的取放成为比较严重的技术问题。因此，对导致成本提升以及垂直方向上芯片的对准困难。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种芯片堆叠封装结构及方法，能够低成本准确性高地实现超薄多芯片的封装。
[0006]本申请提供一种芯片堆叠封装结构，包括：基底芯片层，包括在正面具有引脚的基底芯片；至少一层堆叠芯片层，依次形成于所述基底芯片层，具有芯片间绝缘层以及贴装于所述芯片间绝缘层且在正面具有多个引脚的至少一个堆叠芯片；所述堆叠芯片的正面朝向基底芯片的正面；以及顶层绝缘层，堆叠于距离所述基底芯片层最远的所述堆叠芯片层；在所述芯片间绝缘层的内部形成有使对应的引脚垂直连通的垂直互连孔，所述对应的引脚指规定的需要进行电连接的引脚，在所述垂直互连孔的内部，形成有将对应的引脚电连接的导电材料层；所述堆叠芯片在贴装于所述芯片间绝缘层之后被减薄减小，暴露出所述堆叠芯片的引脚的部分区域，以实现堆叠芯片通过引脚与其他芯片进行垂直连接。
[0007]可选的，在上述的芯片堆叠封装结构中，在所述垂直互连孔内还具有阻挡层，所述阻挡层形成于所述垂直互连孔的内壁与所述导电材料层之间，防止所述导电材料层的形成材料进入所述芯片间绝缘层的内部。
[0008]可选的，在上述的芯片堆叠封装结构中，所述基底芯片层是晶圆或由多个所述基底芯片形成的面板。
[0009]可选的，在上述的芯片堆叠封装结构中，俯视观察下，所述基底芯片和所述堆叠芯片处于使对应的引脚在堆叠方向上垂直相对的规定的位置。
[0010]可选的，在上述的芯片堆叠封装结构中，所述基底芯片的引脚嵌入与所述基底芯
片层相邻的堆叠芯片层的芯片间绝缘层中，所述堆叠芯片的所述引脚嵌入该堆叠芯片所处的堆叠芯片层的芯片间绝缘层中。
[0011]可选的，在上述的芯片堆叠封装结构中，所述堆叠芯片层包括两层以上。
[0012]本申请提供一种芯片堆叠封装方法，包括：堆叠芯片层形成步骤，在基底芯片层上形成至少一层堆叠芯片层，所述堆叠芯片层包括芯片间绝缘层和至少一个堆叠芯片；堆叠芯片减薄减小步骤，每当形成一层堆叠芯片层，对所述一层堆叠芯片层所包括的堆叠芯片进行减薄减小，暴露出所述堆叠芯片的引脚的部分区域；垂直互连孔形成步骤，在所述堆叠芯片减薄减小步骤后，形成使对应的引脚垂直连通的垂直互连孔，所述对应的引脚指规定的需要进行电连接的引脚；导电材料层形成步骤，在所述垂直互连孔内形成使对应的引脚电连接的导电材料层；以及顶层绝缘层形成步骤，在所述堆叠芯片层上形成顶层绝缘层。
[0013]可选的，在上述的芯片堆叠封装方法中，在垂直互连孔形成步骤与导电材料层形成步骤之间还包括在所述垂直互连孔内形成阻挡层的阻挡层形成步骤，所述阻挡层通过沉积形成于在所述垂直互连孔的内壁，防止在所述导电材料层形成步骤中导电材料层的形成材料进入所述芯片间绝缘层的内部。
[0014]可选的，在上述的芯片堆叠封装方法中，在导电材料层形成步骤与顶层绝缘层形成步骤之间，还包括判断步骤，判断是否全部的所述堆叠芯片层均已形成，在所述判断步骤中判断为所述堆叠芯片层未全部形成的情况下，返回堆叠芯片层形成步骤，在所述判断步骤中判断为所述堆叠芯片层都已形成的情况下，进入所述顶层绝缘层形成步骤。
[0015]可选的，在上述的芯片堆叠封装方法中，在所述堆叠芯片减薄减小步骤与所述垂直互连孔形成步骤之间，还包括在所述堆叠芯片层上形成覆盖所述堆叠芯片的临时绝缘层的临时绝缘层形成步骤。
[0016]可选的，在上述的芯片堆叠封装方法中，在所述导电材料层形成步骤之后，还包括除去多余的导电材料以及全部或部分所述临时绝缘层的除去步骤。
[0017]可选的，在上述的芯片堆叠封装方法中，所述基底芯片的引脚嵌入与所述基底芯片层相邻的堆叠芯片层的芯片间绝缘层，所述堆叠芯片的引脚嵌入该堆叠芯片所处的堆叠芯片层的芯片间绝缘层中。
[0018]可选的，在上述的芯片堆叠封装方法中，形成两层以上的所述堆叠芯片层。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对其中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实现方式，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
[0020]图1为本公开提供的芯片堆叠封装结构的剖视示意图。
[0021]图2为本公开提供的芯片堆叠封装方法的流程图。
[0022]图3为形成堆叠芯片层的步骤的示意图。
[0023]图4为堆叠芯片的减薄减小的步骤的示意图。
[0024]图5为形成临时绝缘层的步骤的示意图。
[0025]图6是形成垂直互连孔的步骤的示意图。
[0026]图7是形成阻挡层的步骤的示意图。
[0027]图8是形成导电材料层的步骤的示意图。
[0028]图9是除去了多余的导电材料以及临时绝缘层后的层叠构造的示意图。
[0029]图10是形成有第二层堆叠芯片层的层叠结构的示意图。
具体实施方式
[0030]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0031]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0032]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种芯片堆叠封装结构，包括：基底芯片层，包括在正面具有引脚的基底芯片，至少一层堆叠芯片层，依次形成于所述基底芯片层，具有芯片间绝缘层以及贴装于所述芯片间绝缘层且在正面具有多个引脚的至少一个堆叠芯片，所述堆叠芯片的正面朝向基底芯片的正面，以及顶层绝缘层，堆叠于距离所述基底芯片层最远的所述堆叠芯片层；在所述芯片间绝缘层的内部形成有使对应的引脚垂直连通的垂直互连孔，所述对应的引脚指规定的需要进行电连接的引脚，在所述垂直互连孔的内部，形成有将对应的引脚电连接的导电材料层，所述堆叠芯片在贴装于所述芯片间绝缘层之后被减薄减小，暴露出所述芯片的引脚的部分区域，以实现堆叠芯片通过引脚与其他芯片进行垂直连接。2.根据权利要求1所述的芯片堆叠封装结构，其中，在所述垂直互连孔内还具有阻挡层，所述阻挡层形成于所述垂直互连孔的内壁与所述导电材料层之间，防止所述导电材料层的形成材料进入所述芯片间绝缘层的内部。3.根据权利要求1或2所述的芯片堆叠封装结构，其中，所述基底芯片层是晶圆或由多个所述基底芯片形成的面板。4.根据权利要求1至3中任一项所述的芯片堆叠封装结构，其中，俯视观察下，所述基底芯片和所述堆叠芯片处于使对应的引脚在堆叠方向上垂直相对的规定的位置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的芯片堆叠封装结构，其中，所述基底芯片的引脚嵌入与所述基底芯片层相邻的堆叠芯片层的芯片间绝缘层中，所述堆叠芯片的所述引脚嵌入该堆叠芯片所处的堆叠芯片层的芯片间绝缘层中。6.根据权利要求1至5中任一项所述的芯片堆叠封装结构，其中，所述堆叠芯片层包括两层以上。7.一种芯片堆叠封装方法，包括：堆叠芯片层形成步骤，在基底芯片层上形成至少一层堆叠芯片层，所述堆叠芯片层包括芯片间绝缘层和至少一个堆叠芯片；堆叠芯片减薄减小步骤，每当形成一层堆叠芯片层，对所述一层堆叠芯片层所包括的堆叠芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：王垚，凌云志，崔银花，胡川，李子白，赵维，陈志涛，
申请(专利权)人：广东省科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：