一种异质共面集成芯片的封装方法技术

本发明专利技术涉及一种异质共面集成芯片的封装方法，一种异质共面集成芯片的封装方法，将不同材料不同制程的多种裸芯片正面(焊盘面)用临时键合胶粘接固定在玻璃衬底正面上，芯片按照一定规则进行排布，将玻璃衬底背面贴上蓝膜，通过磨片机或减薄机加工，优化工艺参数，实现共面减薄至目标厚度，随后进行解键合得到厚度一致的分立芯片。将分立芯片贴片在高导热壳体上，然后进行共面植球，通过FC倒装焊工艺焊接在多层布线基板对应的焊盘处形成异质共面集成芯片。本发明专利技术适用于多品种小批量的产品研发、自动化程度高、成本低等方面的优点，可为后续三维异质集成系统小型化发展提供重要技术支撑。支撑。支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种异质共面集成芯片的封装方法


[0001]本专利技术涉及一种异质共面集成芯片的封装方法，特别是一种多品种小批量的产品特点，实现灵活拼版的异质共面集成芯片制备方法，可为后续三维异质集成封装的发展提供重要技术支撑。

技术介绍

[0002]随着集成电路小型化的发展，二维集成技术已无法满足未来应用需求，正逐步转向三维集成技术。但高昂的研发成本使得三维集成技术发展进展缓慢，芯片重新开发，工艺线重新建模将花费巨大的资源。降低研发成本，中国专利公开号CN111564429A，公开日是2020年8月21日，名称为“一种集成电路三维异质集成芯片及封装方法”中公开了采用临时键合、减薄、通孔布线等工艺将不同IC器件集成一起的方法，该方法利用两个辅助衬底实现异质集成，虽然具有可行性，但其不足之处是：临时键合面的辅助衬底不是一个整体，后续加工过程并未去除，总厚度增加；增加了另一个辅助衬底和临时键合层，最后才转移至最终衬底层，工序较复杂；总之，主要依托硅基工艺为主，工序太过繁冗，制造成本高。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种低成本开发三维异质共面集成芯片封装方法，简化三维异质集成的工序，优化堆叠结构。
[0004]本专利技术解决技术问题的方案是：一种异质共面集成芯片的封装方法，该方法包括如下步骤：
[0005]S1、将不同材料不同制程的多种裸芯片焊盘面用临时键合胶粘接固定在玻璃晶圆衬底正面，并固化；
[0006]S2、将玻璃衬底背面贴上蓝膜，并通过烘烤强化粘接强度；
[0007]S3、通过磨片机或减薄机加工，将芯片背面减薄至目标厚度，使得不同材料不同制程的多种裸芯片共面；
[0008]S4、将不同材料不同制程的多种裸芯片解键合，得到厚度一致的分立芯片；
[0009]S5、将解键合之后的分立芯片背面贴片在壳体上，并固化；
[0010]S6、将分立芯片正面，进行共面统一植球，得到异质集成芯片；
[0011]S7、将植球后的异质集成芯片倒装焊接在多层布线基板对应的焊盘处，形成异质共面集成芯片；
[0012]S8、对异质共面集成芯片采用底部填充胶进行填充并固化。
[0013]优选地，所述步骤S1中芯片按照一定规则进行排布，具体为：
[0014]芯片按材料硬度从小到大的顺序，从内向外分布在以衬底圆心为中心的同心圆上，最内圈摆硬度最小的芯片，同心圆往外延伸，最外圈为硬度最大芯片。
[0015]优选地，相邻芯片之间的最小间隙≥1mm。
[0016]优选地，所述步骤S2烘烤温度为60
‑
80℃，时间为10
‑
30min。
[0017]优选地，所述步骤S3具体操作为：
[0018]将带蓝膜的玻璃衬底放置减薄机或抛光机，真空吸附固定，调节参数高速减薄至目标厚度，所述目标厚度为50
‑
300um。
[0019]优选地，所述步骤S4的具体操作为：
[0020]将玻璃晶圆衬底解胶，并用清洗液清洗，去除多余物。
[0021]优选地，所述步骤壳体材料为铝碳化硅、金刚石铜、氮化铝或者硅铝合金。
[0022]优选地，所述步骤S6采用回流焊、金丝球焊或激光植球方式进行植球。
[0023]优选地，所述步骤S7所述倒装焊为倒装回流焊、超声热压焊、热压扩散焊三种工艺之一。
[0024]优选地，所述多层布线板为多层印制板、HTCC陶瓷管壳或者薄膜RDL多层布线基片。
[0025]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0026](1)、本专利技术对不同材料或不同制程的芯片均可实现集成，对材料兼容性广，普适性强。
[0027](2)、本专利技术异质材料间的热匹配问题由腔体及内部材料间的匹配程度、金属缓冲层、填充层、金属球(柱)多级缓冲平衡，三维结构稳定。
[0028](3)、本专利技术芯片直接与高导热封装壳体相连，热量直接从壳体导出，提升导热效率。
[0029](4)、本专利技术操作工序简单、制程短、现有工业条件均可达到，开发成本低，特别适应于多品种小批量的定制型生产，也同样适用于工业化大规模生产。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例中一种三维异质共面集成芯片的封装方法流程图；
[0031]图2为步骤S1的具体实施例流程示意图；
[0032]图3为步骤S2的具体实施例流程示意图；
[0033]图4为步骤S3的具体实施例流程示意图；
[0034]图5为步骤S5的具体实施例流程示意图；
[0035]图6为步骤S6的具体实施例流程示意图；
[0036]图7为步骤S7的具体实施例流程示意图；
[0037]图8为步骤S8的具体实施例流程示意图。
具体实施方式
[0038]下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。
[0039]异质共面集成芯片是采用分区的方式分布在玻璃晶圆衬底上，一个区域内摆放同一集成单元中同一层的所有芯片。异质共面集成芯片的制备方法不仅能够使得不同材料不同制程的芯片能够一同植球，方便后续倒装焊接，而且针对不同的产品即可灵活拼版调整，提高效率。本专利技术采用市面上成熟的裸芯片，为低成本开发三维异质集成技术提供新的解决方案。
[0040]如图1所示，本专利技术提供了一种异质共面集成芯片的封装方法，该方法包括如下步
骤：
[0041]S1、将不同材料不同制程的多种裸芯片焊盘面用临时键合胶粘接固定在玻璃晶圆衬底正面，并固化；
[0042]所述步骤S1中芯片按照一定规则进行排布，具体为：
[0043]芯片按材料硬度从小到大的顺序，从内向外分布在以衬底圆心为中心的同心圆上，最内圈摆硬度最小的芯片，同心圆往外延伸，最外圈为硬度最大芯片。所述相邻芯片之间的最小间隙≥1mm。如图2所示。
[0044]S2、将玻璃晶圆衬底背面贴上蓝膜，并通过烘烤强化粘接强度，如图3所示；烘烤温度为60
‑
80℃，时间为10
‑
30min。
[0045]S3、通过磨片机或减薄机加工，将芯片背面减薄至目标厚度，使得不同材料不同制程的多种裸芯片共面，如图4所示；
[0046]具体操作为：
[0047]将带蓝膜的玻璃衬底放置减薄机或抛光机，真空吸附固定，调节参数高速减薄至目标厚度，所述目标厚度为50
‑
300um。
[0048]S4、将不同材料不同制程的多种裸芯片解键合，得到厚度一致的分立芯片；
[0049]解键合具体操作为：
[0050]将玻璃晶圆衬底解胶，并用清洗液清洗，去除多余物。
[0051]S5、将解键合之后的分立芯片背面贴片在壳体上并固化，如图5所示；
[0052]本步骤利用自动贴片机，通过导电胶或绝缘胶粘接至高导热壳体预设位置上，固化。
[0053]所述步骤壳体材料选择铝碳化硅、金刚石铜或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质共面集成芯片的封装方法，其特征在于包括如下步骤：S1、将不同材料不同制程的多种裸芯片焊盘面用临时键合胶粘接固定在玻璃晶圆衬底正面，并固化；S2、将玻璃衬底背面贴上蓝膜，并通过烘烤强化粘接强度；S3、通过磨片机或减薄机加工，将芯片背面减薄至目标厚度，使得不同材料不同制程的多种裸芯片共面；S4、将不同材料不同制程的多种裸芯片解键合，得到厚度一致的分立芯片；S5、将解键合之后的分立芯片背面贴片在壳体上，并固化；S6、将分立芯片正面，进行共面统一植球，得到异质集成芯片；S7、将植球后的异质集成芯片倒装焊接在多层布线基板对应的焊盘处，形成异质共面集成芯片；S8、对异质共面集成芯片采用底部填充胶进行填充并固化。2.根据权利要求1所述的一种异质共面集成芯片的封装方法，其特征在于所述步骤S1中芯片按照一定规则进行排布，具体为：芯片按材料硬度从小到大的顺序，从内向外分布在以衬底圆心为中心的同心圆上，最内圈摆硬度最小的芯片，同心圆往外延伸，最外圈为硬度最大芯片。3.根据权利要求2所述的一种异质共面集成芯片的封装方法，其特征在于相邻芯片之间的最小间隙≥1mm。4.根据权利要求1所述的一种异质共面集成芯片的封装方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏猛，韩立昌，田英，林立娜，张平，
申请(专利权)人：四川航天电子设备研究所，
类型：发明
国别省市：