有源芯片封装基板及制备该基板的方法技术

本发明专利技术提供了一种有源芯片封装基板及制备该基板的方法。该有源芯片封装基板包括：芯板；至少一个上有源芯片，嵌入芯板内，其主动面朝向芯板的下表面，该上有源芯片为有源裸芯片；及至少一个下有源芯片，嵌入芯板内，其主动面朝向芯板的上表面，该下有源芯片为有源裸芯片。本发明专利技术有源芯片封装基板及制备该基板的方法中，由于有源芯片在埋入之前不封装，并且经过了薄型化处理，从而实现封装结构的微小型化和轻量化，因此简化了基板制作工艺，提高了生产效率；此外，本发明专利技术实现了多个有源裸芯片在基板两面的同时埋入，提高了集成度；同时在基板两面有很大的自由度和空间，可持续进行多层布线，从而提升了工序质量与电性连接可靠度。

【技术实现步骤摘要】
制备有源芯片封装基板的方法
本专利技术涉及微电子行业系统封装
，尤其涉及一种制备有源芯片封装基板的方法。
技术介绍
现代便携式电子产品对微电子封装提出了更高的要求，随着其更轻、更薄、更小、高可靠性、低功耗的不断追求，微电子封装也朝着密度更高、尺寸更小的封装形式发展。微电子封装将从有封装、少封装向无封装方向发展，因此直接芯片粘接(DirectChipAttach，简称DCA)技术引起越来越多的重视。直接芯片粘接技术是一种封装效率最高的封装技术，它“没有”封装而直接将芯片粘接到印刷电路板或者基板中，其优点是它具有更好的电性能，更直接的散热通道，更轻、更小的尺寸和更低的成本。通常，这些芯片封装后，再焊接安装到基板表面上。现在要把这些裸有源芯片直接埋置到基板内部，其复杂程度显而易见。由于芯片的内部组成与结构比起无源元件来要复杂得多，因此埋置芯片比起埋置无源元件要困难得多，在埋置芯片过程中，由于芯片的厚度比薄膜无源元件要厚得多，首先要先将其平面化，薄型化，然后再进行埋置过程。此外，芯片在基板内部的互连结点比无源元件要多很多，而且这些互连结点的导线精细度要求也高很多，大多数是“微米级”、甚至是“纳米级”的连接，这都给芯片的埋置带来了很多困难。目前芯片埋入主要有两种方式，一种采用奥克姆(Occam)工艺，另一种采用聚合物内嵌(ChipinPolymer)工艺，其思想都是基于先将芯片配置在某种很薄的核心基板上，然后围绕着这些芯片“长”出一块板子来，因此芯片埋入具有以下优势：首先，在组装中不再需要焊料，也就不再需要回流，那些与焊料以及回流有着直接或者间接关系的大量缺陷将会消失；其次，由于互联距离的缩短会提高性能，在多数的该工艺设计中，将不会有引线，取而代之的是器件通过微过孔与走线互联，这里器件还可以被置于另一个器件之上；最后，用该种工艺完成的基板在本质上有着较高的强度，能够承受更多的冲击和震动。而且这种板也可以称之为封装基板，一种带有封装功能的基板。中国专利CN101192544A采用带有空穴的承载板实现了两个芯片背对背在承载板的埋入。如图1A所示，首先在两个承载板21a和21b预先开孔，将芯片233a和233b放置在预设孔中，并采用介质221a和221b将芯片233a和233b分别埋置在孔中，最后将两个承载板21a和21b通过介质层26面对面连接起来，由于承载板需要预先开孔，芯片分别埋置于预设孔后，再进行堆叠压合，工艺比较繁复。美国专利NO.7663249B2提出了一种芯片封装结构及制作方法，如图1B所示，该法是先采用倒装焊技术将封装芯片108和208分别连接到两块基板上，先将一块已连接有封装芯片108的基板上压合一层介质层120，再将另一块已倒装连接有封装芯片208的基板面朝下压合到介质层120，然后去除两边的基板，这样就实现了多个封装芯片的埋入，但是上述专利中芯片采用倒装连接到基板上然后压合介质层，这样当凸点比较多，间距比较小时，有可能介质层无法完全填充芯片的凸点与凸点之间的空隙(即图1B中的B)，造成气泡的存在，而且芯片已经经过封装，这样芯片本身的尺寸就很大，那么封装结构也就会比较大，很难减小整个封装体的尺寸。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对上述一个或多个问题，本专利技术提供了一种有源芯片封装基板及制备该基板的方法，实现了多个芯片的同时埋入和电路的高性能及小型轻量化，同时也提高了效率和集成度。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，本专利技术公开了一种有源芯片封装基板。该有源芯片封装基板包括：芯板；至少一个上有源芯片，嵌入芯板内，其主动面朝向芯板的下表面，该上有源芯片为有源裸芯片；及至少一个下有源芯片，嵌入芯板内，其主动面朝向芯板的上表面，该下有源芯片为有源裸芯片。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还公开了一种制备有源芯片封装基板的方法。该方法包括：将至少一个上有源芯片的主动面一侧通过临时键合膜键合固定于上承载板；将至少一个下有源芯片的主动面一侧通过临时键合膜键合固定于下承载板；上有源芯片和下有源芯片均为裸有源芯片；上有源芯片和下有源芯片的主动面一侧均朝向外侧，在上承载板和下承载板中间加入至少一层片状半固化介质，片状半固化介质的总厚度大于上有源芯片或下有源芯片的厚度；将上承载板、至少一层片状半固化介质和下承载板进行热压键合，至少一个上有源芯片和至少一个下有源芯片嵌入半固化介质内，至少一层片状半固化介质固化后形成芯板；解键合去除芯板两侧的临时键合膜，上承载板和下承载板随之去除，从而至少一个上有源芯片和至少一个下有源芯片封装入芯板内，形成有源芯片封装基板。(三)有益效果从上述技术方案可知，本专利技术有源芯片封装基板及制备该基板的方法具有下列有益效果：(1)本专利技术采用有源裸芯片直接进行埋置，避免了已封装芯片埋置时凸点和凸点间气泡的产生；(2)本专利技术中，由于有源裸芯片不经过封装，并且经过了薄型化处理，从而实现封装结构的微小型化和轻量化，因此简化了基板制作工艺，提高了生产效率；(3)本专利技术实现了多个有源芯片在基板两面的同时埋入，提高了集成度；同时在基板两面有很大的自由度和空间，可持续进行多层布线，从而提升了工序质量与电性连接可靠度；(4)本专利技术整个工艺采用的方法可与平面半导体工艺兼容，实现了封装和基板的一体化制作。附图说明图1A为本专利技术现有技术芯片封装结构一的示意图；图1B为本专利技术现有技术芯片封装结构二的示意图；图2为本专利技术实施例芯片封装方法的流程图；图3a-3e为本专利技术实施例芯片封装方法中的对有源芯片制作钝化层并进行薄型化和切割的制作过程；其中：图3a为带有金属电极的多个有源芯片的整个晶圆剖视图；图3b为带有第一钝化层的多个有源芯片的整个晶圆剖视图；图3c为带有第二钝化层的多个有源芯片的整个晶圆剖视图；图3d为背面减薄和磨平后带有多个有源芯片的整个晶圆剖视图；图3e为切割后的单个有源芯片剖视图；图4a-4h为本专利技术实施例芯片封装方法中有源芯片埋置到介质芯板并制备外层图形的制作过程；其中：图4a为上有源芯片连接到上承载板上的剖视图；图4b为下有源芯片连接到下承载板上的剖视图；图4c为上承载板、片状半固化介质层和下承载板进行热压键合的示意图；图4d为热压键合后的埋置有上有源芯片和下有源芯片的模块剖视图；图4e为解键合去除上承载板和下承载板的模块剖视图；图4f为在介质芯板两侧制作布线介质层和金属层的模块剖视图；图4g为在介质芯板两侧制作第一外层线路的模块剖视图；图4h为在介质芯板两侧制作第二外层线路的模块剖视图；图5a-5h为本专利技术实施例芯片封装方法中将有源芯片和无源元件同时埋置到介质芯板并制备外层图形的制作过程，其中：图5a为上有源芯片连接到上承载板上的剖视图；图5b为无源元件连接到下承载板上的剖视图；图5c为上承载板、片状半固化介质层和下承载板进行热压键合的示意图；图5d为热压键合后的埋置有有源芯片和无源元件的模块剖视图；图5e为解键合去除上承载板和下承载板的模块剖视图；图5f为在介质芯板两侧制作布线介质层和金属层的模块剖视图；图5g为在介质芯板两侧制作第一外层线路的模块剖视图；图5h为在介质芯板两侧制作第二外层线路的模块剖视图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源芯片封装基板，其特征在于，包括：芯板；至少一个上有源芯片，嵌入所述芯板内，其主动面朝向所述芯板的下表面，该上有源芯片为有源裸芯片；及至少一个下有源芯片，嵌入所述芯板内，其主动面朝向所述芯板的上表面，该下有源芯片为有源裸芯片。

【技术特征摘要】
1.一种制备有源芯片封装基板的方法，其特征在于，包括：将至少一个上有源芯片的主动面一侧通过临时键合膜键合固定于上承载板；将至少一个下有源芯片的主动面一侧通过临时键合膜键合固定于下承载板；所述上有源芯片和下有源芯片均为裸有源芯片；所述上有源芯片和所述下有源芯片的主动面一侧均朝向外侧，在所述上承载板和下承载板中间加入至少一层片状半固化介质，所述至少一层片状半固化介质的厚度大于所述上有源芯片的厚度或下有源芯片的厚度或上有源芯片与下有源芯片厚度之和；将所述上承载板、至少一层片状半固化介质和下承载板进行真空热压键合，所述至少一个上有源芯片和至少一个下有源芯片嵌入所述至少一层半固化介质内，所述至少一层片状半固化介质固化后形成芯板；解键合去除所述芯板两侧的临时键合膜，所述上承载板和下承载板随之去除，从而将所述至少一个上有源芯片和至少一个下有源芯片封装入所述芯板内，形成有源芯片封装基板；其中，所述片状半固化介质选自以下材料中的一种：环氧树脂、聚酰亚胺、双马来醯亚胺-三嗪树脂、液晶聚合物、ABF膜、聚苯醚、聚四氟乙烯，或聚对二甲苯。2.根据权利要求1所述的制备有源芯片封装基板的方法，其特征在于，所述临时键合膜为实现有源芯片和承载板键合，并通过紫外光、热分解或者溶剂解除所述键合的薄膜。3.根据权利要求1所述的制备有源芯片封装基板的方法，其特征在于，所述将至少一个上有源芯片的主动面一侧通过临时键合膜键合固定于上承载板；将至少一个下有源芯片的主动面一侧通过临时键合膜键合固定于下承载板的步骤之前还包括：在晶圆上制作多个连续的有源芯片，每个有源芯片上带有多个电极；在所述晶圆上形成第一钝化层，并在所述第一钝化层上进行开窗，以露出所述有源芯片的多个电极；在带有开窗的所述第一钝化层上制作第二钝化层，该第二钝化层覆盖住所述第一钝化层，并且填充所述第一钝化层的开窗；对所述晶圆进行切割，形成多个有源芯片，每个有源芯片的上表面均带有所述第一钝化层和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：于中尧，张霞，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：