双面光电互连封装结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种双面光电互连封装结构及其制备方法，通过制备双面复合功能芯片，使得双面复合功能芯片内部具有复合光波导布线层以结合光芯片进行光传输，双面复合功能芯片中位于复合光波导布线层上下侧的电路区结合金属连接件与光芯片及电路基板进行电传输，从而实现光电互连集成，减小封装尺寸

【技术实现步骤摘要】
双面光电互连封装结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体制造
，涉及一种双面光电互连封装结构及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着大数据
、
人工智能
、
远程医疗
、
物联网
、
电子商务
、5G
通信的不断发展，全球数据流量爆发式地增长，更低成本
、
更可靠
、
更快及更高密度的电路是集成电路封装追求的目标
。
[0003]在半导体封装结构中，功能芯片如
ASIC
（
Application Specific Integrated Circuit
，专用集成电路）芯片与
HBM
（
High Bandwidth Memory
，高带宽存储器）芯片通常是设置在
RDL
（
Re
‑
distribution Layer
，重布线层）上的，并通过
RDL
来进行电性连接和信号沟通，但通过
RDL
进行功能芯片之间的电性连接和信号沟通，因传输路径的长度
、
分布设置等，可能会导致传输信号的失真
。
[0004]由于光具有信号衰减小
、
能耗低
、
高带宽以及与
CMOS
兼容等优良性能，业界普遍认为将光技术引入半导体制程中，既可减小芯片尺寸r/>、
降低成本与功耗，还可提高可靠性
。
从而功能芯片间可通过光纤以端面耦合（
edge coupling
）的方式进行耦光连接，但随着芯片间距的缩小，光纤耦合的应用方式受到了限制
。
[0005]因此，提供一种双面光电互连封装结构及其制备方法，实属必要
。

技术实现思路

[0006]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双面光电互连封装结构及其制备方法，用于解决现有技术中功能芯片间的信号传输问题
。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种双面光电互连封装结构的制备方法，包括以下步骤：提供第一晶圆级电芯片及第二晶圆级电芯片，所述第一晶圆级电芯片包括位于顶部的第一电路区及位于底部的第一基底区，所述第二晶圆级电芯片包括位于顶部的第二电路区及位于底部的第二基底区；图形化所述第一晶圆级电芯片于所述第一基底区中形成第一凹槽，图形化所述第二晶圆级电芯片于所述第二基底区中形成第二凹槽；于所述第一凹槽中形成第一光波导布线层，于所述第二凹槽中形成第二光波导布线层；键合所述第一晶圆级电芯片及所述第二晶圆级电芯片，连通所述第一光波导布线层及所述第二光波导布线层构成复合光波导布线层；自所述第一晶圆级电芯片的顶部进行图形化，形成显露所述复合光波导布线层的第一波导光口，自所述第二晶圆级电芯片的顶部进行图形化，形成显露所述复合光波导布线层的第二波导光口；
于所述第一电路区的表面形成第一金属连接件，且所述第一金属连接件与所述第一电路区电连接，于所述第二电路区的表面形成第二金属连接件，且所述第二金属连接件与所述第二电路区电连接；进行切割，形成双面复合功能芯片；提供电路基板，所述电路基板中设置有第一光芯片；于所述电路基板上形成金属布线层，所述金属布线层与所述第一光芯片及所述电路基板均电连接，且所述金属布线层显露所述第一光芯片的第一感光区；将所述双面复合功能芯片键合于所述电路基板上，且所述第一金属连接件与所述金属布线层电连接，所述第一波导光口与所述第一感光区对应设置；提供第二光芯片，将所述第二光芯片键合于所述电路基板上，且所述第二光芯片与所述金属布线层及所述第二金属连接件均电连接，所述第二光芯片的第二感光区与所述第二波导光口对应设置
。
[0008]可选地，所述复合光波导布线层沿键合面呈轴对称图形或沿键合面呈非对称图形
。
[0009]可选地，还包括形成覆盖所述第一凹槽底部及侧壁的第一遮光保护层的步骤；和
/
或还包括形成覆盖所述第二凹槽底部及侧壁的第二遮光保护层的步骤
。
[0010]可选地，形成所述第一遮光保护层的方法包括半导体曝光显影法，形成的所述第一遮光保护层包括金属第一遮光保护层或有机无机复合第一遮光保护层；形成所述第二遮光保护层的方法包括半导体曝光显影法，形成的所述第二遮光保护层包括金属第二遮光保护层或有机无机复合第二遮光保护层
。
[0011]可选地，形成所述第一光波导布线层的方法包括半导体曝光显影法，形成的所述第一光波导布线层包括有机聚合物光波导布线层
、
硅基光波导布线层
、
铌酸锂光波导布线层或硼酸锂光波导布线层；形成所述第二光波导布线层的方法包括半导体曝光显影法，形成的所述第二光波导布线层包括有机聚合物光波导布线层
、
硅基光波导布线层
、
铌酸锂光波导布线层或硼酸锂光波导布线层
。
[0012]可选地，进行切割形成所述双面复合功能芯片的方法包括机械切割法或激光切割法
。
[0013]可选地，还包括形成与所述电路基板电连接的第三金属连接件的步骤
。
[0014]本专利技术还提供一种双面光电互连封装结构，所述双面光电互连封装结构包括：电路基板，所述电路基板中设置有第一光芯片；金属布线层，所述金属布线层位于所述电路基板上，与所述第一光芯片及所述电路基板均电连接，且所述金属布线层显露所述第一光芯片的第一感光区；双面复合功能芯片，所述双面复合功能芯片键合于所述电路基板上，包括复合光波导布线层，位于所述复合光波导布线层下方的第一电路区
、
与所述第一电路区电连接的第一金属连接件及显露所述复合光波导布线层的第一波导光口，位于所述复合光波导布线层上方的第二电路区
、
与所述第二电路区电连接的第二金属连接件及显露所述复合光波导布线层的第二波导光口，且所述第一波导光口与所述第一光芯片的第一感光区对应设置；第二光芯片，所述第二光芯片键合于所述电路基板上，与所述金属布线层及所述第二金属连接件均电连接，且所述第二光芯片的第二感光区与所述第二波导光口对应设
置
。
[0015]可选地，还包括包覆所述复合光波导布线层的遮光保护层
。
[0016]可选地，所述复合光波导布线层包括有机聚合物光波导布线层
、
硅基光波导布线层
、
铌酸锂光波导布线层或硼酸锂光波导布线层
。
[0017]如上所述，本专利技术的双面光电互连封装结构及其制备方法，通过制备双面复合功能芯片，使得双面复合功能芯片内部具有复合光波导布线层以结合光芯片进行光传输，双面复合功能芯片中位于复合光波导布线层上下侧的电路区结合金属连接件与光芯片及电路基板进行电传输，从而实现光电互连集成，减小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双面光电互连封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一晶圆级电芯片及第二晶圆级电芯片，所述第一晶圆级电芯片包括位于顶部的第一电路区及位于底部的第一基底区，所述第二晶圆级电芯片包括位于顶部的第二电路区及位于底部的第二基底区；图形化所述第一晶圆级电芯片于所述第一基底区中形成第一凹槽，图形化所述第二晶圆级电芯片于所述第二基底区中形成第二凹槽；于所述第一凹槽中形成第一光波导布线层，于所述第二凹槽中形成第二光波导布线层；键合所述第一晶圆级电芯片及所述第二晶圆级电芯片，连通所述第一光波导布线层及所述第二光波导布线层构成复合光波导布线层；自所述第一晶圆级电芯片的顶部进行图形化，形成显露所述复合光波导布线层的第一波导光口，自所述第二晶圆级电芯片的顶部进行图形化，形成显露所述复合光波导布线层的第二波导光口；于所述第一电路区的表面形成第一金属连接件，且所述第一金属连接件与所述第一电路区电连接，于所述第二电路区的表面形成第二金属连接件，且所述第二金属连接件与所述第二电路区电连接；进行切割，形成双面复合功能芯片；提供电路基板，所述电路基板中设置有第一光芯片；于所述电路基板上形成金属布线层，所述金属布线层与所述第一光芯片及所述电路基板均电连接，且所述金属布线层显露所述第一光芯片的第一感光区；将所述双面复合功能芯片键合于所述电路基板上，且所述第一金属连接件与所述金属布线层电连接，所述第一波导光口与所述第一感光区对应设置；提供第二光芯片，将所述第二光芯片键合于所述电路基板上，且所述第二光芯片与所述金属布线层及所述第二金属连接件均电连接，所述第二光芯片的第二感光区与所述第二波导光口对应设置
。2.
根据权利要求1所述的双面光电互连封装结构的制备方法，其特征在于：所述复合光波导布线层沿键合面呈轴对称图形或沿键合面呈非对称图形
。3.
根据权利要求1所述的双面光电互连封装结构的制备方法，其特征在于：还包括形成覆盖所述第一凹槽底部及侧壁的第一遮光保护层的步骤；和
/
或还包括形成覆盖所述第二凹槽底部及侧壁的第二遮光保护层的步骤
。4.
根据权利要求3所述的双面光电互连封装结构的制备方法，其特征在于：形成所述第一遮光保护层的方法包括半导体曝光显影法，形成的所述第一遮光保护层包括金属第一遮光保护层或有机无机复合第一遮光保护层；形成所述第二遮光保护层的方法包括半导体曝光显影法，形成的所述第二遮光保护层包括金属第二遮光保护层或有机无机复合第二遮光保护层

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦亨，林正忠，
申请(专利权)人：盛合晶微半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：