專利名稱：一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導體芯片封裝技術領域。
技術背景 在當前的半導體行業(yè)中，電子封裝已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的一個重要方面。幾十年的封裝技術的發(fā)展，使高密度、小尺寸的封裝要求成為封裝的主流方向。隨著電子產(chǎn)品向更薄、更輕、更高引腳密度、更低成本方面發(fā)展，采用單顆芯片封裝技術已經(jīng)逐漸無法滿足產(chǎn)業(yè)需求，一種新的封裝技術——圓片級封裝技術的出現(xiàn)為封裝 行業(yè)向低成本封裝發(fā)展提供了契機。傳統(tǒng)多芯片封裝技術中，芯片與芯片之間的對話通過基板實現(xiàn)，即芯片信號傳輸必須在基板上傳輸一圈才能到達另外的一個芯片，甚至需要到印刷電路板上傳輸才能實現(xiàn)信號的交流，這大大損失了信號的傳輸速度和增加了封裝模塊的功率消耗，與提倡綠色能源的現(xiàn)代社會理念矛盾。多芯片圓片級封裝方法，其將多個芯片通過重構(gòu)圓片和圓片級再布線的方式，實現(xiàn)多芯片結(jié)構(gòu)封裝，最終切割成單顆封裝體。但其仍存在如下不足I)、目前的多芯片圓片級封裝多采用二維平面排布模式，實現(xiàn)的芯片數(shù)量和封裝體積受到限制；2)、芯片外面包覆塑封料，塑封料為環(huán)氧類樹脂材料，其強度偏低，使封裝結(jié)構(gòu)的支撐強度不夠，在薄型封裝中難以應用；3)、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在封裝工藝中由于重構(gòu)晶圓熱膨脹系數(shù)較硅片大很多，工藝過程中產(chǎn)品翹曲較大，設備可加工能力較低，產(chǎn)品封裝良率損失較大；4)、現(xiàn)有工藝為滿足低的熱膨脹系數(shù)，所使用的塑封料如環(huán)氧類樹脂材料較為昂貴，不利于產(chǎn)品的低成本化。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種封裝成本低、封裝結(jié)構(gòu)支撐強度高、封裝良率高、實現(xiàn)多個芯片在三維空間面對面排布、適用于薄型封裝的圓片級芯片封裝結(jié)構(gòu)。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，它包括帶有芯片電極I的IC芯片I、帶有芯片電極II的IC芯片II、金屬微結(jié)構(gòu)、高密度布線層、硅腔體、鍵合層和焊球凸點，所述金屬微結(jié)構(gòu)包括金屬柱和設置在金屬柱頂部的金屬微凸點，所述高密度布線層包括介電層和設置在介電層內(nèi)部的再布線金屬走線，所述硅腔體包括硅本體，所述硅本體正面設有硅腔，所述再布線金屬走線的上下端設置有金屬電極，所述金屬電極包括金屬電極I、金屬電極II和金屬電極III，所述金屬電極I設置在再布線金屬走線的上端，金屬電極II和金屬電極III設置在再布線金屬走線的下端；所述IC芯片I和IC芯片II分別通過金屬微結(jié)構(gòu)設置在高密度布線層的上表面和下表面，所述IC芯片I扣置在硅腔內(nèi)，所述IC芯片I與IC芯片II為同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，IC芯片I包括一個或一個以上同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，IC芯片II包括一個或一個以上同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，所述高密度布線層與硅腔體通過鍵合層鍵合；所述焊球凸點與金屬電極III的下端面連接。所述IC芯片I與IC芯片II在高密度布線層的上下表面面對面排列。所述IC芯片I與IC芯片II在高密度布線層的上下表面面對面交錯排列。所述芯片電極I通過金屬微結(jié)構(gòu)與金屬電極I的上端面連接。所述芯片電極II通過金屬微結(jié)構(gòu)與金屬電極II的下端面連接。所述封裝結(jié)構(gòu)還包括填充料。
·[0019]所述填充料設置在金屬微結(jié)構(gòu)與金屬微結(jié)構(gòu)之間以及金屬微結(jié)構(gòu)的外圍空間。所述填充料設置在芯片、高密度布線層和硅腔之間的空間。本實用新型的有益效果是本實用新型的特點是多個芯片不僅可以在二維平面布局，在三維空間也可以實現(xiàn)多個芯片的面對面的排布，最大限度的減小了信號傳輸?shù)穆肪€，同時降低了封裝體積。在芯片的外層不僅包覆有由包封樹脂形成的包封料層，而且還有一帶有硅腔的硅腔體，包覆有包封樹脂的芯片扣置在硅腔內(nèi)，質(zhì)地堅硬的硅腔體給多芯片結(jié)構(gòu)一牢固的支撐，有利于圓片級封裝中的薄型封裝的推進。硅腔體取代原有結(jié)構(gòu)的包封樹脂，克服了傳統(tǒng)圓片級多芯片封裝結(jié)構(gòu)在封裝工藝中由于重構(gòu)圓片產(chǎn)生的翹曲，提高了產(chǎn)品的良率。同時，低熱膨脹系數(shù)的硅取代較為昂貴的包封樹脂，有利于降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，適合現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

圖I為本實用新型一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)的實施例一的示意圖。圖2為本實用新型一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)的實施例二的示意圖。圖3為本實用新型一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)的實施例三的示意圖。圖中IC 芯片 I IIC 芯片 I allOlIC 芯片 I a2102IC 芯片 II 2IC 芯片 IIbl201IC 芯片 II b2202芯片本體11芯片電極I 11芯片電極II 21金屬微結(jié)構(gòu)3金屬柱31金屬微凸點32[0042]高密度布線層4介電層41再布線金屬走線42金屬電極43金屬電極I 431金屬電極II 432金屬電極II 423硅腔體5硅本體51硅腔5Il包封料層52鍵合層6焊球凸點7填充料8。
具體實施方式
參見圖I 圖3，本實用新型一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，它包括帶有芯片電極I 11的IC芯片I I、帶有芯片電極II 21的IC芯片II 2、金屬微結(jié)構(gòu)3、高密度布線層4、硅腔體5、鍵合層6、焊球凸點7和填充料8。所述IC芯片I I與IC芯片II 2為同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片。所述金屬微結(jié)構(gòu)3包括金屬柱31和設置在金屬柱31頂部的金屬微凸點32。所述高密度布線層4包括介電層41和設置在介電層41內(nèi)部的再布線金屬走線42。所述硅腔體5包括硅本體51，所述硅本體51正面設有硅腔511。所述再布線金屬走線42的上下端設置有金屬電極43，所述金屬電極43包括金屬電極I 431、金屬電極II 432和金屬電極III 433，所述金屬電極I 431設置在再布線金屬走線42的上端，金屬電極II 432和金屬電極III 433設置在再布線金屬走線42的下端。所述IC芯片I I和IC芯片II 2分別通過金屬微結(jié)構(gòu)3設置在高密度布線層4的上表面和下表面，芯片電極I 11通過金屬微結(jié)構(gòu)3與金屬電極I 431的上端面連接，芯片電極II 21通過金屬微結(jié)構(gòu)3與金屬電極II 432的下端面連接。所述IC芯片I I包括一個或一個以上同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，所述IC芯片II 2包括一個或一個以上同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片。所述IC芯片I I扣置在硅腔511內(nèi)。所述填充料8設置在金屬微結(jié)構(gòu)3與金屬微結(jié)構(gòu)3之間以及金屬微結(jié)構(gòu)3的外圍空間，充滿芯片I、高密度布線層4和硅腔511之間的空間。所述高密度布線層4與硅腔體5通過鍵合層6鍵合。所述焊球凸點7與金屬電極III 433的下端面連接。 所述數(shù)個IC芯片I I與數(shù)個IC芯片II 2在高密度布線層4的上下表面面對面排列或面對面交錯排列。實施例一中，IC芯片I I與IC芯片II 2為同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，其中，IC芯片I I扣置在硅腔511內(nèi)，IC芯片I I與IC芯片II 2分別設置在高密度布線層4的上下表面，且面對面排列。如圖I所示。[0063]實施例二中，所述IC芯片I I包括IC芯片I allOl和IC芯片I a2102。IC芯片I allOl和IC芯片I a2102為同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片。IC芯片I allOl和IC芯片I a2102設置在高密度布線層4的上表面，均扣置在硅腔511內(nèi)。IC 芯片 II 2 包括 IC 芯片 II bl201 和 IC 芯片 II b2202, IC 芯片 II bl201 和 IC 芯片II b2202為同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片。IC芯片II bl201和IC芯片II b2202設置在高密度布線層4的下表面。IC芯片I allOl、IC芯片I a2102與IC芯片II bl201、IC芯片II b2202面對面排列。如圖2所示。實施例三中，所述IC芯片I I包括IC芯片I allOl和IC芯片I a2102。IC芯片I allOl和IC芯片I a2102為同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片。IC芯片I allOl和IC芯片I a2102設置在高密度布線層4的上表面，均扣置在硅腔511內(nèi)。IC芯片II 2包括IC芯片II bl201，IC芯片II bl201設置在高密度布線層4的下表 面。IC芯片I all01、IC芯片I a2102與IC芯片II bl201面對面交錯排列。如圖3所示。
權利要求1.一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述封裝結(jié)構(gòu)包括帶有芯片電極I (11)的IC芯片I (I)、帶有芯片電極II (21)的IC芯片II (2)、金屬微結(jié)構(gòu)(3)、高密度布線層(4)、娃腔體(5)、鍵合層(6)和焊球凸點(7),所述金屬微結(jié)構(gòu)(3)包括金屬柱(31)和設置在金屬柱(31)頂部的金屬微凸點(32),所述高密度布線層(4)包括介電層(41)和設置在介電層(41)內(nèi)部的再布線金屬走線(42 )，所述硅腔體(5 )包括硅本體(51 )，所述硅本體(51)正面設有硅腔(511)， 所述再布線金屬走線(42)的上下端設置有金屬電極(43)，所述金屬電極(43)包括金屬電極I (431)、金屬電極II (432)和金屬電極111(433),所述金屬電極I (431)設置在再布線金屬走線(42)的上端，金屬電極II (432)和金屬電極111(433)設置在再布線金屬走線(42)的下端； 所述IC芯片I (I)和IC芯片II (2)分別通過金屬微結(jié)構(gòu)(3)設置在高密度布線層(4)的上表面和下表面，所述IC芯片I (I)扣置在硅腔(511)內(nèi)，所述IC芯片I (I)與IC芯片11(2)為同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，IC芯片I (I)包括一個或一個以上同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，IC芯片II (2)包括一個或一個以上同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，所述高密度布線層(4)與硅腔體(5)通過鍵合層(6)鍵合； 所述焊球凸點(7)與金屬電極111(433)的下端面連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述IC芯片I(I)與IC芯片II (2)在高密度布線層(4)的上下表面面對面排列。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述IC芯片I(I)與IC芯片II(2)在高密度布線層(4)的上下表面面對面交錯排列。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述芯片電極I(II)通過金屬微結(jié)構(gòu)(3)與金屬電極I(431)的上端面連接。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述芯片電極II(21)通過金屬微結(jié)構(gòu)(3)與金屬電極II (432)的下端面連接。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述封裝結(jié)構(gòu)還包括填充料(8)。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述填充料(8)設置在金屬微結(jié)構(gòu)(3)與金屬微結(jié)構(gòu)(3)之間以及金屬微結(jié)構(gòu)(3)的外圍空間。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述填充料(8)設置在芯片(I)、高密度布線層(4)和硅腔(511)之間的空間。
專利摘要本實用新型涉及一種多芯片圓片級封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導體芯片封裝技術領域。它包括IC芯片Ⅰ(1)、IC芯片Ⅱ(2)、金屬微結(jié)構(gòu)(3)、高密度布線層(4)、硅腔體(5)、鍵合層(6)和焊球凸點(7)，數(shù)個IC芯片Ⅰ(1)、數(shù)個IC芯片Ⅱ(2)分別設置在高密度布線層(4)的上下表面面對面排列或面對面交錯排列，IC芯片Ⅰ(1)、IC芯片Ⅱ(2)為同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，IC芯片Ⅰ(1)和IC芯片Ⅱ(2)均包括一個或一個以上同質(zhì)芯片或異質(zhì)芯片，所述硅腔體(5)將芯片(1)扣置在硅腔(511)內(nèi)，所述高密度布線層(4)與硅腔體(5)通過鍵合層(6)鍵合。本實用新型的封裝成本低、封裝結(jié)構(gòu)支撐強度牢固、封裝良率高、實現(xiàn)多個芯片在三維空間面對面排布，適用于多芯片圓片級薄型封裝的推進。
文檔編號H01L23/29GK202695427SQ20122037100
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權日2012年7月30日
發(fā)明者張黎, 賴志明, 陳棟, 陳錦輝, 徐虹 申請人:江陰長電先進封裝有限公司