一种多光子芯片堆叠封装结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多光子芯片堆叠封装结构及其制备方法，将多个光子芯片整合在一个封装结构中，通过重新布线层与其它芯片电连接，并使用垂直光波导将第一光子芯片第一表面的光信号区域引出至第二表面，且在第一光子芯片的第二表面设置水平光波导层，利用第二光子芯片的光信号区域与水平光波导层进行耦合连接，从而实现第一光子芯片和第二光子芯片之间的信号传递，实现了高密度整合封装，从而优化了高密度布线的布局；且由于减少了电性路径的设计，从而能够减少信号传输过程中的损耗

【技术实现步骤摘要】
一种多光子芯片堆叠封装结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及芯片封装
，特别是涉及一种多光子芯片堆叠封装结构及其制备方法
。

技术介绍

[0002]在半导体封装结构中，功能芯片一般都设置在重新布线层上，通过重新布线层结构来构建多个功能芯片之间的电性连接和信号沟通，但是随着大数据
、
人工智能
、
远程医疗
、
物联网
、
电子商务
、5G
通信的不断发展，在超高数据容量的驱动下，将多个不同的功能芯片进行堆叠的三维封装正在成为当下半导体封装结构的主流，但同时也面临着新的问题
。
比如：当将多个不同的功能芯片进行系统封装时，功能芯片之间的电性连接结构会进行高密度布线设计，电性路径长度的设计可能会导致信号传输过程中的损耗增大
、
信号失真和压降等问题
。
[0003]光子芯片具有高速
、
低能耗
、
高精度等优点，使得其在通信
、
计算和人工智能等领域崭露头角，因此，利用光子芯片之间的光信号传输来替代通过电性路径进行信号传输，从而进一步增加电性路径布局的合理性
。
[0004]但是，在进行封装时，芯片之间的距离只有
0.4
～
2mm
，因此，使用传统光纤进行芯片之间的耦合连接时会因为传统光纤的体积过大导致无法进行高密度布线，无法实现多个光子芯片与功能芯片之间的系统级的封装
。
[0005]因此，有必要对现有的多光子芯片与功能芯片的封装工艺进行改进
。

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多光子芯片堆叠封装结构及其制备方法，用于解决现有技术中多个光子芯片之间的耦合连接由于传统光纤的体积过大导致无法进行高密度布线以及功能芯片之间高密度布线设计的电性路径的长度导致信号传输过程中的损耗增大
、
信号失真和压降等问题
。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种多光子芯片堆叠封装结构的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0008]提供临时基底，于所述临时基底上形成第一导电柱；
[0009]提供第一光子芯片，所述第一光子芯片具有相对的第一表面及第二表面，所述第一光子芯片的第一表面设有焊盘区域和光信号区域，并将所述第一光子芯片的第二表面键合于所述临时基底上；
[0010]于所述第一光子芯片的光信号区域键合垂直光波导，且所述垂直光波导远离所述第一光子芯片的光信号区域的一端与所述临时基底键合；
[0011]于所述临时基底上形成塑封层，所述塑封层包覆所述第一光子芯片和所述垂直光波导并显露所述第一导电柱；
[0012]于所述塑封层上形成重新布线层，所述重新布线层包括相对设置的第一面和第二
面，所述重新布线层与所述第一导电柱以及所述第一光子芯片电连接，且所述重新布线层的第一面与所述塑封层连接；
[0013]去除所述临时基底，并将封装结构进行倒置以显露所述垂直光波导远离所述第一光子芯片的光信号区域的一端；
[0014]于所述第一光子芯片的第二表面形成水平光波导层，且所述水平光波导层与所述垂直光波导之间连接；
[0015]于所述塑封层的反面形成遮光层，对所述遮光层进行图案化刻蚀以形成缺口区域，所述缺口区域显露所述第一导电柱和所述水平光波导层；
[0016]于所述遮光层上键合第二光子芯片，其中，所述第二光子芯片的焊盘区域与所述第一导电柱之间电连接，所述第二光子芯片的光信号区域与所述水平光波导层之间耦合连接，从而实现所述第一光子芯片与所述第二光子芯片之间的信号传递
。
[0017]可选地，在形成第一导电柱之前，还包括在所述临时基底上涂布释放层的步骤，所述第一光子芯片通过所述释放层粘附于所述临时基底；且在将所述第一光子芯片键合于所述临时基底前还包括在所述焊盘区域上制备第二导电柱的步骤
。
[0018]可选地，形成所述重新布线层的步骤包括：于所述塑封层上形成至少一层介电层，光刻蚀所述介电层形成光刻开口；使用溅射工艺于所述介电层以及所述光刻开口处形成晶种层；通过电镀工艺在所述晶种层上形成金属布线层，并对所述金属布线层执行平坦化工艺
。
[0019]可选地，所述重新布线层的第二面上阵列分布有与所述金属布线层电连接的焊球，通过所述焊球实现所述第一光子芯片与其它功能芯片的电连接
。
[0020]可选地，所述第二光子芯片的焊盘区域与所述第一导电柱之间设有连接凸块，以通过所述连接凸块实现所述第二光子芯片与其它功能芯片的电连接
。
[0021]可选地，形成所述塑封层的工艺包括压缩成型工艺
、
传递模塑工艺
、
液体密封剂固化成型工艺
、
真空层压工艺及旋涂工艺中的一种，且在形成所述塑封层后还包括对所述塑封层进行平坦化减薄的工艺步骤
。
[0022]可选地，所述临时基底包括玻璃基底
、
半导体基底
、
聚合物基底或陶瓷基底中的一种；所述释放层包括紫外固化释放层或热固化释放层
。
[0023]本专利技术还提供一种多光子芯片堆叠封装结构，所述多光子芯片堆叠封装结构包括：
[0024]重新布线层，所述重新布线层包括相对设置的第一面和第二面；
[0025]第一光子芯片，所述第一光子芯片具有相对的第一表面及第二表面，所述第一光子芯片的第一表面设有焊盘区域和光信号区域，所述焊盘区域上连接有第二导电柱，且所述第二导电柱与所述重新布线层电连接；
[0026]垂直光波导，所述垂直光波导的一端与所述第一光子芯片的光信号区域键合，所述垂直光波导的另一端与所述第一光子芯片的第二表面齐平设置；
[0027]塑封层，所述塑封层位于所述重新布线层的第一面上，且所述塑封层包覆所述第一光子芯片
、
所述垂直光波导以及第一导电柱；
[0028]水平光波导层，所述水平光波导层位于所述第一光子芯片的第二表面且与所述垂直光波导的另一端连接；
[0029]遮光层，所述遮光层位于所述塑封层上且具有显露所述第一导电柱和所述水平光波导层的缺口区域；
[0030]第二光子芯片，所述第二光子芯片的焊盘区域与所述第一导电柱之间电连接，所述第二光子芯片的光信号区域与所述水平光波导层之间耦合连接，从而实现所述第一光子芯片与所述第二光子芯片之间的信号传递
。
[0031]可选地，所述重新布线层包括至少一层介电层和金属布线层，且所述金属布线层与所述第一导电柱和所述第二导电柱电性连接
。
[0032]可选地，所述重新布线层的第二面上阵列分布有与所述金属布线层电连接的焊球，通过所述焊球实现所述第一光子芯片与其它功能芯片的电连接
。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多光子芯片堆叠封装结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：提供临时基底，于所述临时基底上形成第一导电柱；提供第一光子芯片，所述第一光子芯片具有相对的第一表面及第二表面，所述第一光子芯片的第一表面设有焊盘区域和光信号区域，并将所述第一光子芯片的第二表面键合于所述临时基底上；于所述第一光子芯片的光信号区域键合垂直光波导，且所述垂直光波导远离所述第一光子芯片的光信号区域的一端与所述临时基底键合；于所述临时基底上形成塑封层，所述塑封层包覆所述第一光子芯片和所述垂直光波导并显露所述第一导电柱；于所述塑封层上形成重新布线层，所述重新布线层包括相对设置的第一面和第二面，所述重新布线层与所述第一导电柱以及所述第一光子芯片电连接，且所述重新布线层的第一面与所述塑封层连接；去除所述临时基底，并将封装结构进行倒置以显露所述垂直光波导远离所述第一光子芯片的光信号区域的一端；于所述第一光子芯片的第二表面形成水平光波导层，且所述水平光波导层与所述垂直光波导之间连接；于所述塑封层的反面形成遮光层，对所述遮光层进行图案化刻蚀以形成缺口区域，所述缺口区域显露所述第一导电柱和所述水平光波导层；于所述遮光层上键合第二光子芯片，其中，所述第二光子芯片的焊盘区域与所述第一导电柱之间电连接，所述第二光子芯片的光信号区域与所述水平光波导层之间耦合连接，从而实现所述第一光子芯片与所述第二光子芯片之间的信号传递
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在形成第一导电柱之前，还包括在所述临时基底上涂布释放层的步骤，所述第一光子芯片通过所述释放层粘附于所述临时基底；且在将所述第一光子芯片键合于所述临时基底前还包括在所述焊盘区域上制备第二导电柱的步骤
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：形成所述重新布线层的步骤包括：于所述塑封层上形成至少一层介电层，光刻蚀所述介电层形成光刻开口；使用溅射工艺于所述介电层以及所述光刻开口处形成晶种层；通过电镀工艺在所述晶种层上形成金属布线层，并对所述金属布线层执行平坦化工艺
。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述重新布线层的第二面上阵列分布有与所述金属布线层电连接的焊球，通过所述焊球实现所述第一光子芯片与其它功能芯片的电连接
。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第二光子芯片的焊盘区域与所述第一导电柱之间设有连接凸块，以通过所述连接凸块实现所述第二光子芯片与其它功能芯片的电连接
。6.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：形成所述...

【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：