集成深槽器件的三维芯粒封装结构及工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种集成深槽器件的三维芯粒封装结构及工艺。按照本发明专利技术提供的技术方案，所述集成深槽器件的三维芯粒封装结构，包括：主芯片，具有第一主面以及与所述第一主面正对应的第二主面；芯粒组，包括至少一个芯粒，其中，芯粒组内的芯粒与主芯片的第一主面正对应，并与所述主芯片互联；深槽器件，制备于主芯片内，并与所述主芯片的第一主面正对应，包括深槽电容和/或深槽电感，所述深槽器件与主芯片和/或相对应的芯粒适配电连接；引出连接组件，用于将主芯片、芯粒组、深槽器件适配电连接所形成的芯粒封装体从主芯片的第二主面引出。本发明专利技术能有效实现电容与电感的集成，提高集成度，降低封装的尺寸，安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
集成深槽器件的三维芯粒封装结构及工艺


[0001]本专利技术涉及一种三维芯粒封装结构及工艺，尤其是一种集成深槽器件的三维芯粒封装结构及工艺。

技术介绍

[0002]随着系统IO(输入/输出)数量不断增加，传统二维封装结构已无法满足应用要求，需要更高密度的三维堆叠封装结构。传统三维封装结构中，受限于传统的封装工艺，无法满足极高密度的IO需求，需要采用更为先进的封装工艺进行集成实现。
[0003]伴随电源系统的电压切换频率的不断提升，需要电容尽量靠近电源网络。而传统方案采用焊接分立电容焊接PCB(Printed Circuit Board)板的方案，而基于焊接方案的电容无法满足就近原则。
[0004]随着系统电源的不断增加，需要在系统中嵌入的电感值不断增加，但基于芯片级别的高感值行业内相对缺乏，电感值难以上去，难以满足实际的应用场景需求。目前，对于高感值电感集成，多采用外接高电感值的被动元器件实现。
[0005]由上述说明可知，现有技术中，当需要电容以及高感值电感集成时，多采用独立封装，最后通过PCB板互相连接形成一个系统，即形成二维系统，而形成的二维系统导致最终系统的尺寸较大，无法满足短小轻薄的要求。此外，由于采用独立的封装，信号之间的互联长度需要增加，无法满足高频高速的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种集成深槽器件的三维芯粒封装结构及工艺，其能有效实现电容与电感的集成，提高集成度，降低封装的尺寸，安全可靠。
[0007]按照本专利技术提供的技术方案，所述集成深槽器件的三维芯粒封装结构，包括：
[0008]主芯片，具有第一主面以及与所述第一主面正对应的第二主面；
[0009]芯粒组，包括至少一个芯粒，其中，芯粒组内的芯粒与主芯片的第一主面正对应，并与所述主芯片互联；
[0010]深槽器件，制备于主芯片内，并与所述主芯片的第一主面正对应，包括深槽电容和/或深槽电感，所述深槽器件与主芯片和/或相对应的芯粒适配电连接；
[0011]引出连接组件，用于将主芯片、芯粒组、深槽器件适配电连接所形成的芯粒封装体从主芯片的第二主面引出。
[0012]在主芯片内包括若干器件元件区，其中，
[0013]器件元件区与主芯片的第一主面正对应，深槽器件以及芯粒组内的芯粒与主芯片内相应的器件元件区适配电连接，以使得芯粒与主芯片互联，且深槽器件与主芯片和/或相对应的芯粒适配电连接。
[0014]所述深槽电容包括深槽叉指电容，其中，
[0015]所述深槽叉指电容包括制备于主芯片内的电容槽以及填充于所述电容槽内的叉指电容电极；在主芯片内，电容槽沿主芯片的第一主面指向所述主芯片第二主面的方向延伸。
[0016]所述深槽电感呈螺旋状，其中，
[0017]所述深槽电感包括制备于主芯片内的电感槽以及填充于所述电感槽内的电感柱；在主芯片内，电感槽呈螺旋状，且电感槽沿主芯片的第一主面指向所述主芯片第二主面的方向延伸。
[0018]所述引出连接组件包括设置于主芯片第二主面的焊球组，其中，
[0019]所述焊球组包括若干连接第一焊球以及若干连接第二焊球，连接第一焊球与埋设于主芯片内相应的片内连接柱电连接，连接第二焊球与主芯片第二主面上的背面第二焊盘对准连接。
[0020]一种集成深槽器件的三维芯粒封装工艺，用于制备所述的三维芯粒封装结构，包括：
[0021]提供主芯片以及待与主芯片互联的芯粒组，其中，
[0022]主芯片，具有第一主面以及与所述第一主面正对应的第二主面；
[0023]芯粒组，包括至少一个芯粒；
[0024]在所提供的主芯片内制备所需的深槽器件，其中，所制备的深槽器件与主芯片的第一主面对应，所述深槽器件包括深槽电容和/或深槽电感；
[0025]在制备深槽器件后，将芯粒组内的芯粒与主芯片互联，以及，
[0026]制备引出连接组件，以将主芯片、芯粒组、深槽器件适配电连接所形成的芯粒封装体从主芯片的第二主面引出。
[0027]在主芯片内设置若干器件元件区以及若干埋设于主芯片内的片内连接柱，其中，
[0028]器件元件区与主芯片的第一正面正对应，片内连接柱与主芯片内相对应的器件元件区电连接；
[0029]制备的引出连接组件，与主芯片的第二主面适配电连接，以及，通过片内连接柱与相对应的器件元件区适配电连接。
[0030]制备深槽器件时，在主芯片的第一主面制备器件槽，其中，
[0031]所制备的器件槽包括电容槽和/或电感槽，器件槽从主芯片的第一主面垂直向所述主芯片的第二主面方向延伸；
[0032]在电容槽内填充电容电极，以形成所需的深槽电容；在电感槽内填充电感柱，以形成深槽电感；
[0033]在制备深槽器件后，在主芯片的第一主面制备正面金属层，利用正面金属层将片内连接柱、深槽器件与相应的器件元件区适配电连接。
[0034]所形成的深槽电容包括深槽叉指电容，其中，
[0035]在电容槽内填充的电容电极为叉指电容电极，所述叉指电容电极包括相互交替分布的电容第一电极体以及电容第二电极体。
[0036]在制备引出连接组件时，先在主芯片的第二主面制备背面金属层，并在所述背面金属层上制备适配连接的焊球组，其中，
[0037]背面金属层包括与主芯片的第二主面适配电连接的背面第二焊盘；
[0038]所述焊球组包括若干连接第一焊球以及若干连接第二焊球，连接第一焊球与埋设于主芯片内相应的片内连接柱电连接，连接第二焊球与主芯片第二主面上的背面第二焊盘对准连接。
[0039]本专利技术的优点：
[0040]将芯粒组内的芯粒与主芯片互联，在主芯片内设置深槽器件，深槽器件包括深槽电容或深槽电感，即形成芯粒封装体，提高系统集成度，降低封装体的体积。
[0041]在主芯片内制备深槽电容和/或深槽电感，与现有技术相比，免去外贴电容/电感的需求，降低了封装的整体尺寸，更有利于系统集成，同时确保可系统性能的大幅提升。同时，相比传统的表贴电容与电感，深槽电容、深槽电感通过正面金属层与主芯片内的器件元件区和/或芯粒适配电连接，使得深槽电容、深槽电感可更靠近所需电连接的器件元件区和/或芯粒，可以更好的提高器件的性能。
[0042]对于传统的SIP封装，芯粒与主芯片采用直接焊接键合方式互联，减少了高频信号的传输路径，适合高频应用；可有效扩大芯粒封装体的应用场景。
附图说明
[0043]图1为本专利技术三维芯粒封装结构的一种实施例示意图。
[0044]图2～图12为本专利技术一种具体实施工艺步骤示意图，其中，
[0045]图2为本专利技术主芯片的一种实施例的剖视图。
[0046]图3为本专利技术在主芯片内制备器件沟槽后的剖视图。
[0047]图4为本专利技术电容槽的一种实施例示意图。
[0048]图5为本专利技术电感槽的一种实施例示意图。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成深槽器件的三维芯粒封装结构，其特征是，包括：主芯片，具有第一主面以及与所述第一主面正对应的第二主面；芯粒组，包括至少一个芯粒，其中，芯粒组内的芯粒与主芯片的第一主面正对应，并与所述主芯片互联；深槽器件，制备于主芯片内，并与所述主芯片的第一主面正对应，包括深槽电容和/或深槽电感，所述深槽器件与主芯片和/或相对应的芯粒适配电连接；引出连接组件，用于将主芯片、芯粒组、深槽器件适配电连接所形成的芯粒封装体从主芯片的第二主面引出。2.根据权利要求1所述集成深槽器件的三维芯粒封装结构，其特征是：在主芯片内包括若干器件元件区，其中，器件元件区与主芯片的第一主面正对应，深槽器件以及芯粒组内的芯粒与主芯片内相应的器件元件区适配电连接，以使得芯粒与主芯片互联，且深槽器件与主芯片和/或相对应的芯粒适配电连接。3.根据权利要求1所述集成深槽器件的三维芯粒封装结构，其特征是：所述深槽电容包括深槽叉指电容，其中，所述深槽叉指电容包括制备于主芯片内的电容槽以及填充于所述电容槽内的叉指电容电极；在主芯片内，电容槽沿主芯片的第一主面指向所述主芯片第二主面的方向延伸。4.根据权利要求1所述集成深槽器件的三维芯粒封装结构，其特征是：所述深槽电感呈螺旋状，其中，所述深槽电感包括制备于主芯片内的电感槽以及填充于所述电感槽内的电感柱；在主芯片内，电感槽呈螺旋状，且电感槽沿主芯片的第一主面指向所述主芯片第二主面的方向延伸。5.根据权利要求1至4任一项所述集成深槽器件的三维芯粒封装结构，其特征是：所述引出连接组件包括设置于主芯片第二主面的焊球组，其中，所述焊球组包括若干连接第一焊球以及若干连接第二焊球，连接第一焊球与埋设于主芯片内相应的片内连接柱电连接，连接第二焊球与主芯片第二主面上的背面第二焊盘对准连接。6.一种集成深槽器件的三维芯粒封装工艺，其特征是，用于制备权利要求1所述的三维芯粒封装结构，包括：提供主芯片以及待与主芯片互联的芯粒组，其中，主芯片，具有第一主面以及与所述第一主面正对应的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：温德鑫，田陌晨，徐健，祝俊东，
申请(专利权)人：奇异摩尔上海集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：