带有Si与有机中介层的先进封装结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开的一种带有Si与有机中介层的先进封装结构及其制造方法，结构包括低密度布线的基板、高密度RDL布线的Si中介层以及中密度RDL布线的有机介电层，Si中介层内嵌于基板表面，有机介电层采用扇出面板级封装于Si中介层及基板表面且与基板及Si中介层电性连接。Si中介层提供高密度RDL布线，扇出面板级封装制程的有机介电层提供中密度RDL布线，而FCBGA的基板提供低密度的布线，本发明专利技术先进封装结构同时使用这三种不同布线密度的介质，可以提供处理器、逻辑与多芯片整合在先进封装结构内，芯片从1个到6个都可以被放入封装体内，芯片数量越多，处理器的运算效率越好。处理器的运算效率越好。处理器的运算效率越好。

【技术实现步骤摘要】
带有Si与有机中介层的先进封装结构及其制造方法


[0001]本专利技术属于半导体封装领域，尤其涉及一种带有Si与有机中介层的先进封装结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能(AI)、数据中心、高性能计算(HPC)、网络和图形加速显卡等多种应用需要更高的内存带宽，先进封装成为支持高带宽内存(HBM，high bandwidth memory)宽I/O的越来越重要的因素。目前主要有三个先进封装技术为业界所使用，台积电TSMC的CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)、英特尔Intel的EMIB(Embedded Multi
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Die Interconnect Bridge)及三星Samsung的H
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Cube。
[0003]台积电TSMC的CoWoS：典型的2.5D封装，将Processor、logic及HBM的芯片安装在Si中介层上、Si中介层上有复数层的再分配层(RDL,redistribution layer)，分配层布线的线宽线距小于1.2微米(um)。如此细微的布线，可以提供芯片间高及中密度信号的连接，这时FCBGA基板(或称载板)无法提供的布线密度，以及中及低密度信号的连接。Si中介层再安装在FCBGA基板上，Si中介层有TSV(through silicon via，通过硅通孔)，将上层信号导到下层，再与FCBGA基板做信号导通。Si中介层晶圆的制作由晶圆厂完成，因为光罩(reticle)及曝光制程设备的限制，Si中介层很难做到足够的大来放置很多的芯片，另外成本高是CoWoS为人诟病的地方。
[0004]英特尔Intel的EMIB：Intel的作法是将昂贵Si中介层尺寸缩小，Si中介层没有TSV(through silicon via，通过硅通孔)，将上层信号导到下层，因为信号只在Si中介层表面的RDL内传输，没有TSV潜在会降低的芯片的表现。
[0005]单数颗或复数颗Si中介层嵌入于FCBGA基板内，需要高及中密度信号连接的布线设计在Si中介层上，低密度信号连接的布线设计在FCBGA基板上，虽然Si中介层尺寸缩小降低了成本，不过FCBGA基板无法设计中密度信号连接的布线(线宽线距介于8um到1.5um之间)，ABF材料内有二氧化硅填料(silica filler)，盲孔(blind via hole)无法用蚀刻(etching)的方式开孔，而用雷射钻开盲孔(blind via hole)，尺寸有限制，太小的孔无法钻，所以基板与芯片的接点的大小与间距无法缩小，Si中介层及芯片尺寸无法进一步缩小，成本无法降低。
[0006]目前芯片与Si中介层连接的接点间距55um，芯片与FCBGA基板连接的接点间距130um。
[0007]三星Samsung的H
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Cube：基本上与台积电TSMC的CoWoS类似，芯片安装在大片的Si中介层上，Si中介层再安装在细间距(fine pitch)的基板上，再安装在高密度互连(HDI，high density interconnect)的基板上。因为使用大片的Si中介层及两个基板，面对的问题跟CoWoS一样，Si中介层难做到足够的大、成本很高。
[0008]因此，现有的作法不是Si中介层尺寸大(因为所有高、中、低密度的布线都在上面)，造成成本太贵。就是Si中介层尺寸缩小，高、中密度的布线在上面，FCBGA基板只能设计
低密度(线宽线距大于8um)的布线，Si中介层尺寸无法进一步缩小，甚至放更多的芯片的时候，Si中介层尺寸还要加大，成本无法进一步降低。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种带有Si与有机中介层的先进封装结构及其制造方法，本专利技术兼具低成本及高的输入/输出密度，对整合更多的HBM及处理器芯片(或逻辑芯片)以提高运算的效能有很大的帮助。
[0010]本专利技术采用的技术方案为：
[0011]一种带有Si与有机中介层的先进封装结构，其包括低密度布线的基板、高密度RDL布线的Si中介层以及中密度RDL布线的有机介电层，所述Si中介层内嵌于所述基板表面，所述有机介电层采用扇出面板级封装于所述Si中介层及所述基板表面且与所述基板及所述Si中介层电性连接；所述低密度布线的线宽线距大于所述中密度RDL布线的线宽线距，所述中密度RDL布线的线宽线距大于所述高密度RDL布线的线宽线距。
[0012]可选地，所述基板为FCBGA基板，包括芯层以及压合堆栈于所述芯层两侧表面的若干层增层线路层，各层所述增层线路层及所述芯层间通过镭射开孔及孔内镀金属进行电性连接。
[0013]可选地，所述低密度布线的线宽线距大于8μm，所述中密度RDL布线的线宽线距介于8μm～1.5μm，所述高密度RDL布线的线宽线距小于1.5μm。
[0014]可选地，所述有机介电层包括交替堆栈的多层聚酰亚胺及多层中密度RDL布线，各层所述中密度RDL布线间通过蚀刻开孔其间的聚酰亚胺及孔内镀金属进行电性连接。
[0015]可选地，所述Si中介层和所述有机介电层设于所述基板上表面，所述基板下表面设有锡球垫，所述有机介电层的上表面接点设有锡铜凸块。
[0016]可选地，所述中密度RDL布线的线宽线距随距离待安装内存芯片的位置的距离减小而减小。
[0017]可选地，所述基板上表面对应所述Si中介层的位置形成空腔，所述Si中介层与所述空腔间的间隙填入树脂。
[0018]可选地，所述Si中介层的表面接点设有金属凸体，所述Si中介层在内嵌于所述基板时，所述金属凸体与所述基板的表面接点共面。
[0019]一种用于制造如上所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构的制造方法，所述制造方法包括：
[0020]制作高密度RDL布线的Si中介层；
[0021]制作低密度布线的基板，对应所述Si中介层的位置于所述基板上表面开设空腔；
[0022]将所述Si中介层内嵌于所述空腔内；
[0023]将内嵌有所述Si中介层的所述基板下表面黏在载具上，上表面采用扇出面板级封装制作若干层中密度RDL布线的有机介电层，使所述有机介电层的RDL布线与所述Si中介层及所述基板电性连接；
[0024]于所述Si中介层的上表面接点制作锡铜凸块；
[0025]移除所述载具，切成单颗。
[0026]可选地，所述基板为FCBGA基板，制作所述FCBGA基板的步骤包括：
[0027]制作基板芯层，通过在所述芯层上开通孔、镀金属以导通所述芯层两侧表面的电路；
[0028]于所述芯层的两侧表面分别压合堆栈若干层增层线路层，各层所述增层线路层及所述芯层间通过镭射开孔及孔内镀金属进行电性连接。
[0029]可选地，所述Si中介层的上表面接点设有金属凸体，在将所述Si中介层内嵌于所述空腔内之后，于所述Si中介层与所述空腔之间填入树脂，于所述Si中介本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有Si与有机中介层的先进封装结构，其特征在于：包括低密度布线的基板、高密度RDL布线的Si中介层以及中密度RDL布线的有机介电层，所述Si中介层内嵌于所述基板表面，所述有机介电层采用扇出面板级封装于所述Si中介层及所述基板表面且与所述基板及所述Si中介层电性连接；所述低密度布线的线宽线距大于所述中密度RDL布线的线宽线距，所述中密度RDL布线的线宽线距大于所述高密度RDL布线的线宽线距。2.根据权利要求1所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构，其特征在于：所述基板为FCBGA基板，包括芯层以及压合堆栈于所述芯层两侧表面的若干层增层线路层，各层所述增层线路层及所述芯层间通过镭射开孔及孔内镀金属进行电性连接。3.根据权利要求1所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构，其特征在于：所述低密度布线的线宽线距大于8μm，所述中密度RDL布线的线宽线距介于8μm～1.5μm，所述高密度RDL布线的线宽线距小于1.5μm。4.根据权利要求1所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构，其特征在于：所述有机介电层包括交替堆栈的多层聚酰亚胺及多层中密度RDL布线，各层所述中密度RDL布线间通过蚀刻开孔其间的聚酰亚胺及孔内镀金属进行电性连接。5.根据权利要求1所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构，其特征在于：所述Si中介层和所述有机介电层设于所述基板上表面，所述基板下表面设有锡球垫，所述有机介电层的上表面接点设有锡铜凸块。6.根据权利要求1所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构，其特征在于：所述中密度RDL布线的线宽线距随距离待安装内存芯片的位置的距离减小而减小。7.根据权利要求1所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构，其特征在于：所述基板上表面对应所述Si中介层的位置形成空腔，所述Si中介层与所述空腔间的间隙填入树脂。8.根据权利要求1所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构，其特征在于：所述Si中介层的表面接点设有金属凸体，所述Si中介层在内嵌于所述基板时，所述金属凸体与所述基板的表面接点共面。9.一种用于制造根据权利要求1～8中任一项所述的带有Si与有机中介层的先进封装结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：制作高密度RDL布线的Si中介层；制作低密度布线的基板，对应所述Si中介...

【专利技术属性】
技术研发人员：方立志，
申请(专利权)人：艾司博国际有限公司，
类型：发明
国别省市：