【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体封装，具体为一种基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组及制备方法。
技术介绍
1、随着人们对电子器件功能性和便携性的要求越来越高，近几年来，三维芯片堆叠技术的得益于其高带宽、低延迟、低功耗、小尺寸等优点获得快速发展，极大地提高了集成电路系统的性能，丰富了在电子器件中的应用。基于三维硅通孔(through-silicon-via，tsv)封装的多芯片立体集成模块逐渐成为研究热点。tsv立体集成技术被认为是一种超越摩尔(more than moore)的技术途径延续有效摩尔定律技术，通过利用第三维度，tsv使硅芯片正面的电信号垂直互连接穿过硅衬底，缩小了信号互联路径，实现多层芯片间的电学连通，改善平面集成电路高速信号所面临的互连延时问题。
2、三维集成的核心是将多层芯片堆叠，并加工垂直互连通道，实现多层芯片的通信。chiplet技术可以实现低制程芯片的集成以实现高制程芯片的功能。目前，并非所有前道晶圆均留有tsv打孔位置，而且在有源芯片上打tsv孔，一不小心就会损坏内部电路，所以对工艺要求高，需要对芯片内部的电路和结构有充分的了解，芯片晶圆的尺寸要求同tsv工艺基线的尺寸相吻合，芯片晶圆在设计和加工时就要考虑到后续的tsv通孔工艺，以及tsv通孔的keep-out区域等，所用芯片需要专门设计才可以打tsv孔并进行堆叠。同时芯片垂直堆叠对芯片的大小尺寸的等同也有一定的要求，这些都导致目前tsv三维堆叠技术目前还没能用于处理器外的其它芯片。另外当前tsv工艺还没有移植到ge、gaas、inp、sic、ga
3、当前集成方法采用flipchip方法或者wirebond方法将芯片连接在tsv硅转接基板上实现单芯片或者多芯片的2.5d立体集成，未实现完整的3d tsv集成专利号为cn111312697 b的专利文献，公开了一种三维堆叠集成结构及其多芯片集成结构和制备方法，包括：先在硅基基板上制备tsv通孔，在正面制备多层再布线，在多层再布线上制备互联凸块，在背面制备凹槽用于埋置薄芯片。此种方法将单层wirebond芯片或者flipchip芯片转换成埋置芯片，在一定程度上提高了集成密度，但未有效利用tsv硅基正面区域，造成tsv硅基有效区域的浪费。
技术实现思路
1、针对现有技术中芯片上tsv硅基有效区域存在浪费的问题，本专利技术提供一种基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组制备方法，以有效提升tsv硅基基板区域的利用率，提升tsv立体集成密度。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组，由封装基板和若干个多芯片集成结构通过倒装fc键合而成；
4、多芯片集成结构包括含有tsv硅基的基板，基板上开设有多个贯穿基板的导电通孔，导电通孔的内侧壁设有孔壁介质绝缘层，导电通孔内部填充有导电介质；
5、基板的正面间隔设置有若干正面凹槽，正面凹槽中埋置有正面芯片，且正面芯片的引脚朝向基板正面，正面凹槽与正面芯片一一对应；
6、基板的背面间隔设置有若干背面凹槽，背面凹槽中埋置有背面芯片，背面凹槽与背面芯片一一对应，正面凹槽的位置与背面凹槽的位置相同；背面芯片的正面焊盘朝向基板背面；
7、正面芯片和背面芯片合称为嵌入芯片，嵌入芯片的正面和侧壁均与正面凹槽之间填充有cte有机介质，正面多层金属布线层的最内层穿过cte介质膜与导电通孔连接，基板的背面多层金属布线层的最内层穿过cte有机介质膜与背面芯片的焊盘电连通；
8、基板的正面多层金属布线层、正面焊盘和背面多层金属布线层通过导电通孔进行电连接；tsv通孔连通多层金属布线层与芯片正面焊盘相连接、背面凸点下金属层和背面对外电引脚，形成多芯片tsv立体集成结构水平方向的电连接；
9、若干个多芯片集成结构通过相邻的正面对外电引脚和背面对外电引脚直接堆叠键合形成电连接。
10、优选的，基板采用硅基板、玻璃基板或者有机基板。
11、优选的，当基板采用硅基板时，导电通孔设置于正面凹槽周围。
12、优选的，导电通孔的孔壁上设置有孔壁介质绝缘层。
13、优选的，孔壁介质绝缘层为氮氧化物或者有机介质，孔壁介质绝缘层与硅基板直接接触的绝缘介质为二氧化硅。
14、优选的，当基板采用玻璃基板或者有机基板时，导电通孔设置于正面凹槽周围；且正面凹槽和背面凹槽的底部均设置有导通孔，导通孔用于与其对应底部的金属层和正面多层金属布线层的最内层电连接。
15、优选的，导电介质为金属。
16、优选的，导电通孔与正面凹槽之间留设有禁布区域。
17、优选的，以与芯片正面多层再布线朝向相同的正面对外引出引脚为正面凸点，与正面凸点相反方向的凸点为背面凸点，正面焊盘是在正面凸点下金属层表面化镀镍金或镍钯金形成的；背面焊盘为凸点下金属层制备铜镍锡银而来。
18、一种基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组制备方法，重构多芯片之间组装采用fc方式，重构多芯片与其他封装之间采用fc方式；包括如下步骤：
19、步骤1，在基板正面制备tsv导电盲孔并填充导电介质；然后在基板上开设有正面凹槽；之后在基板正面依次制备正面多层金属布线层和正面对外电引脚，其中，正面对外电引脚、正面多层金属布线层和tsv导电盲孔电连通；随后进行电学性能测试，并在电气连接性能正常的正面凹槽中布置正面芯片，不正常的单元备用；
20、步骤2，减薄基板背面，并在基板的背面开设背面凹槽，每个背面凹槽的位置与正面的正面凹槽位置相对应；随后进行电学性能测试，在电气连接性能正常的背面凹槽中贴装背面芯片，不正常的背面凹槽中贴装尺寸厚度相同的假芯片；
21、步骤3，采用cte有机介质填充正面凹槽与正面芯片间的缝隙、背面凹槽与背面芯片之间的缝隙，且将cte有机介质覆盖基板背面的整个表面；
22、步骤4，采用光刻和反应离子刻蚀法，露出tsv导电盲孔内的导电介质，然后在基板的背面制备背面多层金属布线层和背面对外电引脚，背面对外电引脚、背面多层金属布线层、导电通孔和芯片焊盘电连通，形成含tsv基板正背面多芯片在基板中埋入的重构芯片；
23、步骤5，多个多芯片重构芯片进行临时键合拆解、划片、挑芯和组装，实现微模组组装。
24、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：通孔采用直孔填充金属，有效提高立体集成模组的过流能力，提出一种正背面均制备埋置芯片的立体集成结构，可以有效提升tsv硅基基板区域的利用率，提升tsv立体集成密度，可以使用未预留制备tsv打孔位置的异质异构芯片或晶圆进行三维立体集成。
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1.一种基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，由封装基板和若干个多芯片集成结构通过倒装FC键合而成；
2.根据权利要求1所述的基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，基板采用硅基板、玻璃基板或者有机基板。
3.根据权利要求2所述的基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，当基板采用硅基板时，导电通孔设置于正面凹槽周围。
4.根据权利要求3所述的基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，导电通孔的孔壁上设置有孔壁介质绝缘层。
5.根据权利要求4所述的基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，孔壁介质绝缘层为氮氧化物或者有机介质，孔壁介质绝缘层与硅基板直接接触的绝缘介质为二氧化硅。
6.根据权利要求2所述的基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，当基板采用玻璃基板或者有机基板时，导电通孔设置于正面凹槽周围；且正面凹槽和背面凹槽的底部均设置有导通孔，导通孔用于与其对应底部的金属层和正面多层金属布线层的最内层电连接。
7.根据权利要求1所述的基于TS
8.根据权利要求1所述的基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，导电通孔与正面凹槽之间留设有禁布区域。
9.根据权利要求1所述的基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，以与芯片正面多层再布线朝向相同的正面对外引出引脚为正面凸点，与正面凸点相反方向的凸点为背面凸点，正面焊盘是在正面凸点下金属层表面化镀镍金或镍钯金形成的；背面焊盘为凸点下金属层制备铜镍锡银而来。
10.一种如权利要求1～9任意一项所述基于TSV晶圆重构多芯片立体集成微模组制备方法，其特征在于，重构多芯片之间组装采用FC方式，重构多芯片与其他封装之间采用FC方式；具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，由封装基板和若干个多芯片集成结构通过倒装fc键合而成；
2.根据权利要求1所述的基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，基板采用硅基板、玻璃基板或者有机基板。
3.根据权利要求2所述的基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，当基板采用硅基板时，导电通孔设置于正面凹槽周围。
4.根据权利要求3所述的基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，导电通孔的孔壁上设置有孔壁介质绝缘层。
5.根据权利要求4所述的基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，孔壁介质绝缘层为氮氧化物或者有机介质，孔壁介质绝缘层与硅基板直接接触的绝缘介质为二氧化硅。
6.根据权利要求2所述的基于tsv晶圆重构多芯片立体集成微模组，其特征在于，当基板采用玻璃基板或者有机基板时，导电通孔设置于正面凹...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈新鹏，李宝霞，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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