倒装芯片封装结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种倒装芯片封装结构及其制备方法，该封装结构的倒装焊互连结构采用的凸点结构类似于高频传输同轴线结构，具体为：在互连基板上形成第一微带传输线结构，并在其上形成圆筒环套圆柱的同轴设置的第一信号凸点及第一地凸点，另外在倒装芯片上同样形成第二微带传输线结构，并在其上形成圆筒环套圆柱的同轴设置的第二信号凸点及第二地凸点，并将两者一一对应键合连接，从而形成类似于高频传输同轴线形式的互连结构。所以该结构非常有利于传输高频信号，从而提高高频信号传输的完整性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
倒装芯片封装结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件封装
，尤其是超导集成电路封装技术，特别是涉及一种倒装芯片封装结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着更轻、更薄、小尺寸、可靠性更高的低成本电子设备的需求继续增长，以及倒装芯片(FC，Flip Chip)本身固有的短互连路径和较快的传输速度，使得FC封装技术在芯片封装中被大量采用。FC封装可达到相对于传统表面贴装元件包装，能获得更大的成本效益。
[0003]倒装焊键合是集成电路芯片互连的先进方法之一，而凸点是倒装焊互连的关键要素。随着集成电路的发展，芯片上的时钟频率越来越高，多芯片组件之间传输的信号带宽也越来越大。这对倒装焊互连的信号完整性要求更高。所以，为了保证倒装焊互连的高频传输能力，凸点的设计越来越重要。
[0004]目前用于低频信号传输的倒装焊接凸点一般是单个圆柱形或者鼓形，用于高频传输的凸点的结构一般由多个凸点组成，多个地凸点是相互分离的，其信号传输损耗大。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种倒装芯片封装结构及其制备方法，用于解决现有技术中倒装芯片封装结构中用于高频传输的凸点结构信号传输损耗大，导致封装结构的信号完整性较差等的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种倒装芯片封装结构，所述倒装芯片封装结构包括：键合在一起的倒装芯片及互连基板；
[0007]所述互连基板由下向上依次包括基板、第一绝缘介质层、第一微带传输线结构及第一凸点结构；其中，所述第一微带传输线结构由下向上依次包括第一微带传输线信号线层、第一微带传输线介质层及第一微带传输线地平面层；所述第一微带传输线介质层在所述第一微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第一微带传输线介质层的第一过孔，所述第一微带传输线地平面层在所述第一微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第一微带传输线地平面层的第二过孔，所述第一过孔与所述第二过孔同轴，且所述第二过孔的孔径大于所述第一过孔的孔径；所述第一凸点结构包括圆柱形的第一信号凸点及圆筒形的第一地凸点，所述第一信号凸点形成于所述第二过孔及所述第一过孔裸露的所述第一微带传输线信号线层上，所述第一地凸点形成于所述第二过孔外围的所述第一微带传输线地平面层上，且所述第一信号凸点及所述第一地凸点同轴设置；
[0008]所述倒装芯片由下向上依次包括芯片、第二绝缘介质层、第二微带传输线结构及第二凸点结构；其中，所述第二微带传输线结构由下向上依次包括第二微带传输线信号线层、第二微带传输线介质层及第二微带传输线地平面层；所述第二微带传输线介质层在所述第二微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第二微带传输线介质层的第三过孔，所述第二微带传输线地平面层在所述第二微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第二微带
传输线地平面层的第四过孔，所述第三过孔与所述第四过孔同轴，且所述第四过孔的孔径大于所述第三过孔的孔径；所述第二凸点结构包括圆柱形的第二信号凸点及圆筒形的第二地凸点，所述第二信号凸点形成于所述第四过孔及所述第三过孔裸露的所述第二微带传输线信号线层上，所述第二地凸点形成于所述第四过孔外围的所述第二微带传输线地平面层上，且所述第二信号凸点及所述第二地凸点同轴设置；
[0009]所述倒装芯片上的所述第二凸点结构与所述互连基板上的所述第一凸点结构一一对应键合连接，实现所述倒装芯片与所述互连基板的键合连接。
[0010]可选地，所述第一地凸点的横截面形状及所述第二地凸点的横截面形状均为圆弧，且所述圆弧的圆心角为180
°
～360
°
，包括端点值；或所述第一地凸点的横截面形状及所述第二地凸点的横截面形状均为间断的圆环。
[0011]可选地，所述第一凸点结构及所述第二凸点结构均包括凸点下金属层及其上的凸点焊料层；或所述第一凸点结构包括凸点下金属层，所述第二凸点结构包括凸点下金属层及其上的凸点焊料层；或所述第一凸点结构包括凸点下金属层及其上的凸点焊料层，所述第二凸点结构包括凸点下金属层。
[0012]进一步地，所述凸点下金属层为多层金属薄膜的叠层结构；所述凸点焊料层的材料为超导焊料；所述第一微带传输线信号线层的材料、所述第一微带传输线地平面层的材料、所述第二微带传输线信号线层的材料及所述第二微带传输线地平面层的材料均为超导材料；所述倒装芯片封装结构的工作温度为所述超导焊料及所述超导材料的超导转变温度以下的温度；所述超导焊料的超导转变温度为0K～300K；所述超导材料的超导转变温度为0K～300K。
[0013]进一步地，所述超导焊料为铟焊料或铅铟焊料。
[0014]进一步地，所述超导材料为铌或氮化铌。
[0015]本专利技术还提供一种倒装芯片封装结构的制备方法，可以用于制备上述任一所述的倒装芯片封装结构，所述制备方法包括：
[0016]分别制备倒装芯片及互连基板；
[0017]其中，制备所述互连基板的方法包括：
[0018]提供基板，并于所述基板表面上形成第一绝缘介质层；
[0019]于所述第一绝缘介质层上形成第一微带传输线结构，所述第一微带传输线结构由下向上依次包括第一微带传输线信号线层、第一微带传输线介质层及第一微带传输线地平面层，所述第一微带传输线介质层在所述第一微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第一微带传输线介质层的第一过孔，所述第一微带传输线地平面层在所述第一微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第一微带传输线地平面层的第二过孔，所述第一过孔与所述第二过孔同轴，且所述第二过孔的孔径大于所述第一过孔的孔径；
[0020]制备第一凸点结构，所述第一凸点结构包括圆柱形的第一信号凸点及圆筒形的第一地凸点，所述第一信号凸点形成于所述第二过孔及所述第一过孔裸露的所述第一微带传输线信号线层上，所述第一地凸点形成于所述第二过孔外围的所述第一微带传输线地平面层上，且所述第一信号凸点及所述第一地凸点同轴设置；
[0021]制备所述倒装芯片的方法包括：
[0022]提供芯片，并于所述芯片表面上形成第二绝缘介质层；
[0023]于所述第二绝缘介质层上形成第二微带传输线结构，所述第二微带传输线结构由下向上依次包括第二微带传输线信号线层、第二微带传输线介质层及第二微带传输线地平面层，所述第二微带传输线介质层在所述第二微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第二微带传输线介质层的第三过孔，所述第二微带传输线地平面层在所述第二微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第二微带传输线地平面层的第四过孔，所述第三过孔与所述第四过孔同轴，且所述第四过孔的孔径大于所述第三过孔的孔径；
[0024]制备第二凸点结构，所述第二凸点结构包括圆柱形的第二信号凸点及圆筒形的第二地凸点，所述第二信号凸点形成于所述第四过孔及所述第三过孔裸露的所述第二微带传输线信号线层上，所述第二地凸点形成于所述第四过孔外围的所述第二微带传输线地平面层上，且所述第二信号凸点及所述第二地凸点同轴设置；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倒装芯片封装结构，其特征在于，所述倒装芯片封装结构包括：键合在一起的倒装芯片及互连基板；所述互连基板由下向上依次包括基板、第一绝缘介质层、第一微带传输线结构及第一凸点结构；其中，所述第一微带传输线结构由下向上依次包括第一微带传输线信号线层、第一微带传输线介质层及第一微带传输线地平面层；所述第一微带传输线介质层在所述第一微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第一微带传输线介质层的第一过孔，所述第一微带传输线地平面层在所述第一微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第一微带传输线地平面层的第二过孔，所述第一过孔与所述第二过孔同轴，且所述第二过孔的孔径大于所述第一过孔的孔径；所述第一凸点结构包括圆柱形的第一信号凸点及圆筒形的第一地凸点，所述第一信号凸点形成于所述第二过孔及所述第一过孔裸露的所述第一微带传输线信号线层上，所述第一地凸点形成于所述第二过孔外围的所述第一微带传输线地平面层上，且所述第一信号凸点及所述第一地凸点同轴设置；所述倒装芯片由下向上依次包括芯片、第二绝缘介质层、第二微带传输线结构及第二凸点结构；其中，所述第二微带传输线结构由下向上依次包括第二微带传输线信号线层、第二微带传输线介质层及第二微带传输线地平面层；所述第二微带传输线介质层在所述第二微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第二微带传输线介质层的第三过孔，所述第二微带传输线地平面层在所述第二微带传输线结构的端口处形成有贯穿所述第二微带传输线地平面层的第四过孔，所述第三过孔与所述第四过孔同轴，且所述第四过孔的孔径大于所述第三过孔的孔径；所述第二凸点结构包括圆柱形的第二信号凸点及圆筒形的第二地凸点，所述第二信号凸点形成于所述第四过孔及所述第三过孔裸露的所述第二微带传输线信号线层上，所述第二地凸点形成于所述第四过孔外围的所述第二微带传输线地平面层上，且所述第二信号凸点及所述第二地凸点同轴设置；所述倒装芯片上的所述第二凸点结构与所述互连基板上的所述第一凸点结构一一对应键合连接，实现所述倒装芯片与所述互连基板的键合连接。2.根据权利要求1所述的倒装芯片封装结构，其特征在于：所述第一地凸点的横截面形状及所述第二地凸点的横截面形状均为圆弧，且所述圆弧的圆心角为180
°
～360
°
，包括端点值；或所述第一地凸点的横截面形状及所述第二地凸点的横截面形状均为间断的圆环。3.根据权利要求1所述的倒装芯片封装结构，其特征在于：所述第一凸点结构及所述第二凸点结构均包括凸点下金属层及其上的凸点焊料层；或所述第一凸点结构包括凸点下金属层，所述第二凸点结构包括凸点下金属层及其上的凸点焊料层；或所述第一凸点结构包括凸点下金属层及其上的凸点焊料层，所述第二凸点结构包括凸点下金属层。4.根据权利要求3所述的倒装芯片封装结构，其特征在于：所述凸点下金属层为多层金属薄膜的叠层结构；所述凸点焊料层的材料为超导焊料；所述第一微带传输线信号线层的材料、所述第一微带传输线地平面层的材料、所述第二微带传输线信号线层的材料及所述第二微带传输线地平面层的材料均为超导材料；所述倒装芯片封装结构的工作温度为所述超导焊料及所述超导材料的超导转变温度以下的温度；所述超导...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐高卫，周汉林，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：