一种封装互联结构、制备方法及电子系统技术方案

本发明专利技术涉及一种封装互联结构、制备方法及电子系统，该结构包括基板、桥接芯片、中介层芯片集合和顶层芯片集合，其中基板内部开有槽体，桥接芯片嵌入槽体内，桥接芯片上层布有布线层实现中介层芯片组片间互联，中介层芯片集合上下层均有布线层，顶层芯片集合通过中介层芯片集合的上层布线实现片间互联，边缘与基板互联实现供电与信号传输；制备方法包括将中介层芯片重组，然后将桥接芯片与中介层芯片集合连接，随后模组倒装于基板上，最后将顶层芯片集合连接于中介层芯片组和基板上，本发明专利技术满足高性能、高集成、小型化产品封装需求，在增加封装集成度的同时，有效缩短片间信号互联，增强供电性能，从而满足产品性能提高。从而满足产品性能提高。从而满足产品性能提高。

【技术实现步骤摘要】
一种封装互联结构、制备方法及电子系统


[0001]本专利技术涉及一种封装互联结构、制备方法及电子系统，属于半导体封装


技术介绍

[0002]依托摩尔定律发展的半导体制造工艺已逼近材料物理极限，芯片设计成本激增和良率下降难以满足高性能产品快速迭代。以2.5D/3D为代表的先进封装，是后摩尔时代实现集成电路高性能、高集成、小型化的有效途径。
[0003]转接板集成工艺采用全尺寸硅基转接板上集成全部功能芯片，通过转接板表面RDL实现片间高密度互连，再通过内部TSV和转接板下层C4凸点，实现与基板的电信号传输。
[0004]但该工艺存在三个问题：
①
转接板尺寸超过一定面积面临超过光照版尺寸和良率降低的问题，同时转接板一般厚度仅有100
‑
150μm，大尺寸超薄转接板很容易在器件受到振动冲击、热循环过程开裂；
②
由于功能芯片需要通过转接板内部TSV向下引出信号和供电，增加了传输距离和电源网络通路，造成信号损耗严重；
③
转接板上层芯片一般通过注塑料方式进行晶圆重组，注塑料与硅基芯片/转接板的热膨胀系数差异较大，造成芯片翘曲增大，增大焊接难度，引发制程缺陷和良率损失，导致这种封装结构及制造工艺无法实现更多芯片堆叠或并排放置在全尺寸硅基转接板上实现更多功能和更高性能集成。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种封装互联结构、制备方法及电子系统，满足高密度、高性能、高集成、小型化产品封装需求，在增加封装集成度的同时，有效缩短片间信号互联，增强供电性能，从而满足产品性能提高。
[0006]本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
[0007]一种封装互联结构，包括：
[0008]基板，表面开设至少一个槽体；
[0009]顶层芯片集合、中介层芯片集合和桥接芯片依次排布，均与基板实现互联；
[0010]桥接芯片，设置在所述陶瓷基板开设的槽体内，上表面设有第三金属布线层；
[0011]中介层芯片集合，上表面和下表面分别设有第一金属布线层和第二金属布线层；包括至少一个芯片组，芯片组的各芯片之间通过第二金属布线层和第三金属布线层实现片间互联；
[0012]顶层芯片集合，包括至少一个芯片组，芯片组的各芯片之间通过中介层芯片集合的第一金属布线层实现片间互联。
[0013]在上述封装互联结构中，所述顶层芯片集合、中介层芯片集合、桥接芯片与基板之间通过电互联介质实现电连接，所述电互联介质包括顶层芯片集合、中介层芯片集合、桥接芯片表面设置的凸起物。
[0014]在上述封装互联结构中，所述凸起物包括球形凸点或第一柱形凸点，所述顶层芯片集合通过第一柱形凸点与基板实现电连接，所述中介层芯片集合、桥接芯片通过球形凸
点与基板实现电连接。
[0015]在上述封装互联结构中，所述顶层芯片集合通过表面设置的电互联介质与中介层芯片集合的第一金属布线层互联，实现芯片之间的电连接。
[0016]在上述封装互联结构中，所述电互联介质为球形凸点，所述顶层芯片集合靠近边缘处通过第一柱形凸点与基板实现电连接，边缘内部通过所述球形凸点与中介层芯片集合的第一金属布线层互联，实现芯片之间的电连接。
[0017]在上述封装互联结构中，所述中介层芯片集合的第二金属布线层表面靠近边缘处设置与基板实现电连接的球形凸点，边缘内部设置第二柱形凸点，第二柱形凸点与桥接芯片的第三金属布线层互联。
[0018]在上述封装互联结构中，所述第二柱形凸点为分节设计，当相邻两个第二柱形凸点之间的节距小于160μm时，第二柱形凸点从一端至另一端的焊料分别为Cu
‑
X、Cu
‑
Ni
‑
X或Cu
‑
Ni
‑
Cu
‑
X，其中X为Ag、SnAg、SnAgCu或PbSn。
[0019]在上述封装互联结构中，所述球形凸点为锡基焊料凸点；所述第一柱形凸点从一端至另一端的焊料分别为Cu
‑
X、Cu
‑
Ni
‑
X或Cu
‑
Ni
‑
Cu
‑
X，其中X为SnAg、SnAgCu或PbSn。
[0020]在上述封装互联结构中，所述中介层芯片集合满足以下至少一项：
[0021]芯片组由功能芯片通过注塑晶圆、玻璃晶圆或硅晶圆进行晶圆重构得到；
[0022]功能芯片之间的间隙为40μm
‑
400μm，功能芯片的数量≥2。
[0023]在上述封装互联结构中，所述功能芯片满足以下任一项：
[0024]当晶圆重构采用注塑晶圆时，将功能芯片按晶圆布局要求粘附在胶膜上，再用注塑料填充功能芯片的间隙；
[0025]当晶圆重构采用玻璃晶圆或硅晶圆时，按照晶圆布局要求在玻璃晶圆或硅晶圆上开设芯片槽，再将功能芯片置于芯片槽内。
[0026]在上述封装互联结构中，所述中介层芯片集合包括两个或两个以上芯片组时，芯片组中对应的芯片之间进行叠放；和/或；所述顶层芯片集合包括两个或两个以上芯片组时，芯片组中对应的芯片之间进行叠放。
[0027]在上述封装互联结构中，所述基板与基板内嵌的桥接芯片以及中介层芯片集合、顶层芯片集合之间的间隙均填充胶。
[0028]在上述封装互联结构中，所述基板为陶瓷基板或塑料基板。
[0029]在上述封装互联结构中，所述中介层芯片集合有信号与供电需求时，桥接芯片内部可设有贯穿的硅通孔实现电气互联。
[0030]一种封装互联结构的制备方法，包括：
[0031]制备中介层芯片集合；
[0032]在所述中介层芯片集合表面以及桥接芯片表面制备电互联介质；
[0033]将所述中介层芯片集合与桥接芯片通过电互联介质连接；
[0034]将连接后的中介层芯片集合与桥接芯片通过电互联介质分别与基板连接，使桥接芯片位于基板表面开设的槽体内；
[0035]在顶层芯片集合表面制备电互联介质；
[0036]将顶层芯片集合通过电互联介质分别与基板和中介层芯片集合连接。
[0037]在上述制备方法中，所述制备中介层芯片集合包括，将功能芯片通过注塑晶圆、玻
璃晶圆或硅晶圆进行晶圆重构得到芯片组，所述中介层芯片集合包括至少一个芯片组。
[0038]在上述制备方法中，所述功能芯片满足以下任一项：
[0039]当晶圆重构采用注塑晶圆时，将功能芯片按晶圆布局要求粘附在胶膜上，再用注塑料填充功能芯片的间隙；
[0040]当晶圆重构采用玻璃晶圆或硅晶圆时，按照晶圆布局要求在玻璃晶圆或硅晶圆上开设芯片槽，再将功能芯片置于芯片槽内。
[0041]在上述制备方法中，中介层芯片集合表面制备的电互联介质包括，中介层芯片集合表面靠近边缘处与基板实现电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封装互联结构，其特征在于，包括：基板，表面开设至少一个槽体；顶层芯片集合、中介层芯片集合和桥接芯片依次排布，均与基板实现互联；桥接芯片，设置在所述陶瓷基板开设的槽体内，上表面设有第三金属布线层；中介层芯片集合，上表面和下表面分别设有第一金属布线层和第二金属布线层；包括至少一个芯片组，芯片组的各芯片之间通过第二金属布线层和第三金属布线层实现片间互联；顶层芯片集合，包括至少一个芯片组，芯片组的各芯片之间通过中介层芯片集合的第一金属布线层实现片间互联。2.根据权利要求1所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述顶层芯片集合、中介层芯片集合、桥接芯片与基板之间通过电互联介质实现电连接，所述电互联介质包括顶层芯片集合、中介层芯片集合、桥接芯片表面设置的凸起物。3.根据权利要求2所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述凸起物包括球形凸点或第一柱形凸点，所述顶层芯片集合通过第一柱形凸点与基板实现电连接，所述中介层芯片集合、桥接芯片通过球形凸点与基板实现电连接。4.根据权利要求1所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述顶层芯片集合通过表面设置的电互联介质与中介层芯片集合的第一金属布线层互联，实现芯片之间的电连接。5.根据权利要求4所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述电互联介质为球形凸点，所述顶层芯片集合靠近边缘处通过第一柱形凸点与基板实现电连接，边缘内部通过所述球形凸点与中介层芯片集合的第一金属布线层互联，实现芯片之间的电连接。6.根据权利要求3所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述中介层芯片集合的第二金属布线层表面靠近边缘处设置与基板实现电连接的球形凸点，边缘内部设置第二柱形凸点，第二柱形凸点与桥接芯片的第三金属布线层互联。7.根据权利要求6所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述第二柱形凸点为分节设计，当相邻两个第二柱形凸点之间的节距小于160μm时，第二柱形凸点从一端至另一端的焊料分别为Cu
‑
X、Cu
‑
Ni
‑
X或Cu
‑
Ni
‑
Cu
‑
X，其中X为Ag、SnAg、SnAgCu或PbSn。8.根据权利要求3或5所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述球形凸点为锡基焊料凸点；所述第一柱形凸点从一端至另一端的焊料分别为Cu
‑
X、Cu
‑
Ni
‑
X或Cu
‑
Ni
‑
Cu
‑
X，其中X为SnAg、SnAgCu或PbSn。9.根据权利要求1所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述中介层芯片集合满足以下至少一项：芯片组由功能芯片通过注塑晶圆、玻璃晶圆或硅晶圆进行晶圆重构得到；功能芯片之间的间隙为40μm
‑
400μm，功能芯片的数量≥2。10.根据权利要求9所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述功能芯片满足以下任一项：当晶圆重构采用注塑晶圆时，将功能芯片按晶圆布局要求粘附在胶膜上，再用注塑料填充功能芯片的间隙；当晶圆重构采用玻璃晶圆或硅晶圆时，按照晶圆布局要求在玻璃晶圆或硅晶圆上开设芯片槽，再将功能芯片置于芯片槽内。
11.根据权利要求1所述的一种封装互联结构，其特征在于，所述中介层芯片集合包括两个或两个以上芯片组时，芯片组中对应的芯片之间进行叠放；和/或；所述顶层芯片集合包括两个或两个以上芯片组时，芯片组中对应的芯片之间进行叠放。12.根据权利要求1所述的一种封装互联结...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，林鹏荣，徐士猛，谢晓辰，黄颖卓，姜学明，郭亨通，
申请(专利权)人：北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：