一种芯片嵌入式三维圆片级封装结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种芯片嵌入式三维圆片级封装结构，属于半导体芯片封装技术领域。它包括IC芯片Ⅰ（1）、IC芯片Ⅱ（2）、金属微结构（3）、高密度布线层、树脂层（6）、金属柱（7）和焊球凸点（9），所述IC芯片Ⅰ（1）与IC芯片Ⅱ（2）面对面分布在高密度布线层的下表面和上表面，所述再布线金属层Ⅱ（8）设置在IC芯片Ⅱ（2）的上方，通过金属柱（7）将信号传输至焊球凸点（9）。所述倒装方法包括倒装回流工艺或直接热压倒装工艺，所述平坦化处理包括减薄方式和/或整平方式。本实用新型专利技术实现了多个芯片在封装体内部的三维空间排布，缩短了信号传输的路线，加快了信号传输的速度，降低了封装体积，有利于薄型封装的推进。?（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种芯片嵌入式三维圆片级封装结构，属于半导体芯片封装

技术介绍
在当前的半导体行业中，电子封装已经成为行业发展的一个重要方面。几十年的封装技术的发展，使高密度、小尺寸的封装要求成为封装的主流方向。随着电子产品向更薄、更轻、更高引脚密度、更低成本方面发展，采用单颗芯片封装技术已经逐渐无法满足产业需求，一种新的封装技术——圆片级封装技术的出现为封装 行业向低成本封装发展提供了契机。传统多芯片封装技术中，芯片与芯片之间的对话通过基板实现，即芯片信号传输必须在基板上传输一圈才能到达另外的一个芯片，甚至需要到印刷电路板上传输才能实现信号的交流，这大大损失了信号的传输速度和增加了封装模块的功率消耗，与提倡绿色能源的现代社会理念矛盾。多芯片圆片级封装方法，其将多个芯片通过重构圆片和圆片级再布线的方式，实现多芯片结构封装，最终切割成单颗封装体。但目前的多芯片圆片级封装多采用二维平面排布模式，实现的芯片数量和封装体积受到限制。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足，提供一种实现多个芯片在封装体内部实现三维空间排布、缩短信号传输的路线、加快信号传输速度的芯片嵌入式三维圆片级封装结构，同时该封装结构降低圆片级封装体的封装体积，有利于圆片级封装中的薄型封装的推进。本技术的目的是这样实现的一种芯片嵌入式三维圆片级封装结构，它包括带有芯片电极I的IC芯片1、带有芯片电极II的IC芯片I1、金属微结构、高密度布线层、树脂层和焊球凸点，所述金属微结构包括金属微柱和设置在金属微柱顶端的金属微凸点。所述IC芯片I与IC芯片II面对面分布在高密度布线层的下表面和上表面，所述高密度布线层包括再布线金属层1、填充再布线金属层I的介电层和设置在高密度布线层的上表面的再布线金属电极，所述再布线金属电极包括再布线金属电极I和再布线金属电极II，所述再布线金属层I的下端与IC芯片I的芯片电极I连接，所述IC芯片II的芯片电极II通过金属微结构与再布线金属电极I连接，所述金属微结构与金属微结构之间以及金属微结构的外围设有填充物，所述再布线金属电极II的上表面设置金属柱，所述树脂层包覆IC芯片I1、金属柱和再布线金属电极II，所述树脂层的上表面设置再布线金属层II，所述再布线金属层II的上表面设置焊球凸点端之金属电极，所述再布线金属层II和焊球凸点端之金属电极的外围包覆表面保护层，所述焊球凸点端之金属电极的上表面设置焊球凸点。所述IC芯片II的个数为一个或一个以上。所述表面保护层的材质为树脂。所述树脂层的高度超过IC芯片II的高度。所述金属柱的高度超过IC芯片II的高度。所述金属柱设置在IC芯片II的外围，且成阵列排布。所述再布线金属层II为单层或多层金属层。 本技术的有益效果是 本技术的特点是IC芯片I与IC芯片II面对面分布在高密度布线层的下表面和上表面，IC芯片II的个数为一个或一个以上，再布线金属层II设置在IC芯片II的上方，通过金属柱将封装体信号传输至焊球凸点阵列。多个芯片在封装体内部实现三维空间排布，最大限度地缩短了信号传输的路线，加快了信号传输的速度，同时降低了圆片级封装体的封装体积，有利于圆片级封装中的薄型封装的推进。附图说明图1为本技术一种芯片嵌入式三维圆片级封装结构的示意图。图2 图18为本技术一种芯片嵌入式三维圆片级封装方法的示意图。图中IC 圆片 TlIC 芯片 I I芯片电极I 11IC 圆片 A202IC 芯片 II 2芯片电极II 21金属微结构3金属微柱31金属微凸点32再布线金属层I 4介电层41再布线金属电极42再布线金属电极I 421再布线金属电极II 422填充物5树脂层6树脂盲孔61金属柱7再布线金属层II 8表面保护层81焊球凸点9焊球凸点端之金属电极91。具体实施方式参见图1，本技术一种芯片嵌入式三维圆片级封装结构，包括带有芯片电极I 11的IC芯片I1、带有芯片电极II 21的IC芯片II 2、金属微结构3、高密度布线层、树脂层6和焊球凸点9，所述金属微结构3包括金属微柱31和设置在金属微柱31顶端的金属微凸点32。所述IC芯片I I与IC芯片II 2面对面分布在高密度布线层的下表面和上表面，所述IC芯片II 2的个数为一个或一个以上。所述高密度布线层包括再布线金属层I 4、填充再布线金属层I 4的介电层41和设置在高密度布线层的上表面的再布线金属电极42，所述再布线金属电极42包括再布线金属电极I 421和再布线金属电极II 422。所述再布线金属层I 4的下端与IC芯片I I的芯片电极I 11连接，所述IC芯片II 2的芯片电极II 21通过金属微结构3与再布线金属电 极I 421连接，所述金属微结构3与金属微结构3之间以及金属微结构3的外围设有填充物5。所述再布线金属电极II 422的上表面设置金属柱7，所述金属柱7的材质为铜。所述金属柱7的高度超过IC芯片II 2的高度。所述金属柱7设置在IC芯片II 2的外围，且成阵列排布。所述树脂层6包覆IC芯片II 2、金属柱7和再布线金属电极II 422，所述树脂层6的上表面设置再布线金属层II 8，所述再布线金属层II 8为单层或多层金属层。所述再布线金属层II 8的上表面设置焊球凸点端之金属电极91，所述再布线金属层II 8和焊球凸点端之金属电极91的外围包覆表面保护层81，所述表面保护层81的材质为树脂。所述焊球凸点端之金属电极91的上表面设置焊球凸点9。一种芯片嵌入式三维圆片级封装方法，包括以下工艺过程步骤一、取带有芯片电极I 11的IC圆片I Tl。如图2所示。步骤二、利用电镀、化学镀或溅射的方式在IC圆片I Tl上实现介电层41及其内部的单层或多层再布线金属走线I 4，并在介电层41上表面设置数个再布线金属电极I 421和数个再布线金属电极II 422，形成高密度布线层，所述再布线金属电极I 421的密集度大于再布线金属电极II 422的密集度，再布线金属电极II 422设置在再布线金属电极I 421的外围。如图3所示。步骤三、取带有芯片电极21的IC圆片A202。如图4所示。步骤四、在芯片电极21上通过溅射、光刻、电镀等工艺实现金属微柱31和金属微柱31顶端的金属微凸点32，并形成金属微结构3阵列。如图5、图6所示。步骤五、将上述IC圆片A202减薄并切割成单颗的IC芯片II 2。如图7、图8所/Jn o步骤六、将上述IC芯片II 2通过金属微结构3倒装在步骤二的再布线金属电极I 421上，所述倒装方法包括倒装回流工艺或直接热压倒装工艺。如图9所示。步骤七、用填充物5对上述封装结构的金属微结构3和金属微结构3之间以及金属微结构3的外围进行填充。如图10所示。步骤八、通过包封或印刷方式在上述封装体的高密度布线层上形成树脂层6，所述树脂层6包覆IC芯片II 2和再布线金属电极II 422，树脂层6的高度超过IC芯片II 2的高度，并对树脂层6进行平坦化处理，所述平坦化处理包括减薄方式和/或整平方式。如图11所示。步骤九、利用激光的方法在树脂层6上对应再布线金属电极II 422的部位开设树脂盲孔61，所述树脂盲孔61穿透树脂层6直达再布线金属电极II 422的上表面。如图12所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片嵌入式三维圆片级封装结构，所述封装结构包括带有芯片电极Ⅰ（11）的IC芯片Ⅰ（1）、带有芯片电极Ⅱ（21）的IC芯片Ⅱ（2）、金属微结构（3）、高密度布线层、树脂层（6）和焊球凸点（9）,所述金属微结构（3）包括金属微柱（31）和设置在金属微柱（31）顶端的金属微凸点（32），其特征在于：所述IC芯片Ⅰ（1）与IC芯片Ⅱ（2）面对面分布在高密度布线层的下表面和上表面，所述高密度布线层包括再布线金属层Ⅰ（4）、填充再布线金属层Ⅰ（4）的介电层（41）和设置在高密度布线层的上表面的再布线金属电极（42），所述再布线金属电极（42）包括再布线金属电极Ⅰ（421）和再布线金属电极Ⅱ（422），所述再布线金属层Ⅰ（4）的下端与IC芯片Ⅰ（1）的芯片电极Ⅰ（11）连接，所述IC芯片Ⅱ（2）的芯片电极Ⅱ（21）通过金属微结构（3）与再布线金属电极Ⅰ（421）连接，所述金属微结构（3）与金属微结构（3）之间以及金属微结构（3）的外围设有填充物（5），所述再布线金属电极Ⅱ（422）的上表面设置金属柱（7），所述树脂层（6）包覆IC芯片Ⅱ（2）、金属柱（7）和再布线金属电极Ⅱ（422），所述树脂层（6）的上表面设置再布线金属层Ⅱ（8），所述再布线金属层Ⅱ（8）的上表面设置焊球凸点端之金属电极（91），所述再布线金属层Ⅱ（8）和焊球凸点端之金属电极（91）的外围包覆表面保护层（81），所述焊球凸点端之金属电极（91）的上表面设置焊球凸点（9）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎，陈栋，赖志明，陈锦辉，徐虹，
申请(专利权)人：江阴长电先进封装有限公司，
类型：实用新型
国别省市：