多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)與工藝，具體是涉及一種多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各式便攜信息裝置對(duì)內(nèi)存特性需求日益多元化及電子產(chǎn)品的短、小、輕、薄的發(fā)展趨勢(shì)，目前，半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向是將數(shù)個(gè)芯片封裝在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的多芯片(Mult1-Chip Package, MCP)封裝結(jié)構(gòu)。用以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)封裝體上達(dá)到多種功能或多種性能的要求。多芯片封裝結(jié)構(gòu)是將不同類型的芯片，如記憶芯片、存儲(chǔ)器芯片、flash芯片等整合在一個(gè)封裝體內(nèi)。
[0003]然而，在有限的芯片面積下整合多個(gè)芯片，材料的封裝厚度、可靠性及成本問題都需要解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及制作方法，能夠在不增加封裝厚度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)封裝，節(jié)約成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片具有第一表面和與其背對(duì)的第二表面；所述第一表面具有元件區(qū)和位于所述元件區(qū)周邊的若干個(gè)第一焊墊，所述第二表面形成有向所述第一表面延伸的開口和凹槽，且所述凹槽與所述元件區(qū)背對(duì)，所述開口與第一焊墊背對(duì)并暴露所述第一焊墊；所述第二表面、所述凹槽的內(nèi)壁和所述開口的內(nèi)壁上依次形成有第一絕緣層、金屬布線層和第二絕緣層，所述凹槽內(nèi)放置有至少一個(gè)功能芯片，所述凹槽內(nèi)的其他空余空間填充有絕緣材料，且所述金屬布線層電連接所述第一焊墊和所述功能芯片的焊墊。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凹槽內(nèi)間隔放置有兩個(gè)所述功能芯片，兩個(gè)所述功能芯片的焊墊分別與所述金屬布線層電連接，且所述功能芯片和所述絕緣材料均位于所述第一絕緣層和所述金屬布線層之間。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二絕緣層上留有若干缺口，所述缺口內(nèi)形成有電連接所述金屬布線層的對(duì)外連接點(diǎn)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述對(duì)外連接點(diǎn)為BGA或LGA。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，另設(shè)有連接層，所述功能芯片通過所述連接層連接于所述凹槽內(nèi)第一絕緣層或所述半導(dǎo)體芯片上。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述功能芯片為處理芯片或記憶芯片或flash芯片或前述的組合芯片。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絕緣材料為環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺或苯并環(huán)丁烯或聚苯并惡唑或酚醛樹脂或聚氨酯。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述元件區(qū)上設(shè)有保護(hù)層。
[0014]一種多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括如下步驟:
[0015]a、準(zhǔn)備一具有若干個(gè)半導(dǎo)體芯片的晶圓，每個(gè)所述半導(dǎo)體芯片具有第一表面和與第一表面背對(duì)的第二表面；所述半導(dǎo)體芯片的第一表面上具有元件區(qū)和位于所述元件區(qū)周邊的若干第一焊墊，若干個(gè)所述第一焊墊電連接所述元件區(qū)；
[0016]b、對(duì)所述晶圓的第二表面進(jìn)行減?。?br>[0017]C、在所述晶圓的第二表面上與每個(gè)半導(dǎo)體芯片的第一焊墊背對(duì)的位置刻出開口，同時(shí)，在所述晶圓的第二表面與每個(gè)半導(dǎo)體芯片的元件區(qū)背對(duì)的位置刻出凹槽；
[0018]d、在步驟c形成的晶圓的第二表面、每個(gè)開口的內(nèi)壁、每個(gè)凹槽的內(nèi)壁上覆蓋一層第一絕緣層，并使每個(gè)開口對(duì)應(yīng)的第一焊墊暴露出來；
[0019]e、在步驟d后的每個(gè)凹槽內(nèi)放置至少一個(gè)功能芯片，并使功能芯片的焊墊背向凹槽的底部；
[0020]f、在步驟e后的每個(gè)凹槽內(nèi)填充絕緣材料，并使絕緣材料與第二表面上的第一絕緣層平齊；
[0021]g、通過光刻工藝將步驟f后的功能芯片的焊墊暴露出來；
[0022]h、在步驟g形成的第一絕緣層上、暴露出的第一焊墊的位置和暴露出的功能芯片的焊墊的位置沉積一層金屬布線層，形成第一焊墊與各功能芯片的焊墊以及各功能芯片焊墊之間的互連；
[0023]1、在步驟h后的金屬布線層外形成一層第二絕緣層，并在其上留有若干缺口 ；
[0024]j、在步驟i形成的每個(gè)缺口內(nèi)形成電連接金屬布線層的對(duì)外連接點(diǎn)；
[0025]k、對(duì)晶圓進(jìn)行切割，分立為單顆芯片，形成單個(gè)的多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。
[0026]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟d放在步驟e之后，且步驟e中在凹槽內(nèi)放置功能芯片前先涂覆一層連接層，再放置于凹槽內(nèi)。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及制作方法，通過在半導(dǎo)體芯片的第二表面上形成與第一表面的第一焊墊的背對(duì)的開口，并在開口內(nèi)形成金屬布線層，能夠?qū)雽?dǎo)體芯片第一表面的第一焊墊的電性引到半導(dǎo)體芯片的第二表面，同時(shí)在金屬布線層上設(shè)置有若干BGA或LGA，這樣，在與外部器件進(jìn)行連接時(shí)，利用BGA或LGA的倒裝焊工藝，代替打線的線焊工藝，因此，能夠達(dá)到縮小半導(dǎo)體芯片的封裝體積，滿足半導(dǎo)體芯片小型化發(fā)展的要求。且通過在半導(dǎo)體芯片的第二表面上形成背對(duì)元件區(qū)的凹槽，將具有某些特定功能的功能芯片放置其中，并通過填充絕緣材料將其固定，然后，通過重布線工藝將功能芯片的焊墊與晶圓上半導(dǎo)體芯片的焊墊進(jìn)行電性連接。這樣，不僅可以降低封裝厚度，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)封裝。該制作方法利用晶圓級(jí)芯片尺寸封裝(WLP)技術(shù)，先進(jìn)行整體封裝，再將晶圓切割成單顆芯片，降低了整體成本。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1步驟a中提供的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1步驟b后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1步驟c后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1步驟d中鋪設(shè)第一絕緣層后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1步驟d后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1步驟e后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1步驟f后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖8為本發(fā)明實(shí)施例1步驟g后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖9為本發(fā)明實(shí)施例1步驟h后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖10為本發(fā)明實(shí)施例1步驟i后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖11為本發(fā)明實(shí)施例1步驟j后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖12為本發(fā)明實(shí)施例1步驟k后形成的多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0040]圖13為本發(fā)明實(shí)施例2多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]結(jié)合附圖，作以下說明:
[0042]I——半導(dǎo)體芯片101——第一焊墊
[0043]102 兀件區(qū)103 第一表面
[0044]104——第二表面2——開口
[0045]3——凹槽4——第一絕緣層
[0046]5——金屬布線層6——第二絕緣層
[0047]7——功能芯片701——功能芯片的焊墊
[0048]8 絕緣材料9 對(duì)外連接點(diǎn)
[0049]10——缺口11——保護(hù)層
【具體實(shí)施方式】
[0050]實(shí)施例1
[0051]如圖12所示，一種多芯片半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體芯片1，所述半導(dǎo)體芯片具有第一表面103和與其背對(duì)的第二表面104 ;所述第一表面具有元件區(qū)102和位于所述元件區(qū)周邊的若干個(gè)第一焊墊101，元件區(qū)用來接收光源或者接收用戶指紋信息，第一焊墊電性連接所述元件區(qū)；所述第二表面形成有向所述第一表面延伸的開口 2和凹槽3，且所述凹槽與所述元件區(qū)背對(duì)，所述開口與第一焊墊背對(duì)并暴露所述第一焊墊；所述第二表面、所述凹槽的內(nèi)壁和所述開口的內(nèi)壁上依次形成有第一絕緣層4、金屬布線層5和第二絕緣層6，第二絕緣層覆蓋于金屬布線層之上，用于保護(hù)層金屬布線層不被氧化腐蝕，所述凹槽內(nèi)放置有至少一個(gè)功能芯片7，所述凹槽內(nèi)的其他空余空間填充有絕緣材料8，且所述金屬布線層電連接所述第一焊墊和所述功能芯片的焊墊701。
[0052]上述結(jié)構(gòu)中，通過在半導(dǎo)體芯片的第二表面上形成與第一表面的第一焊墊的背對(duì)的開口，并在開口內(nèi)形成金屬布線層，能夠?qū)雽?dǎo)體芯片第一表面的第一焊墊的電性引到半導(dǎo)體芯片的第二表面，同時(shí)在金屬布線層上設(shè)置有若干BGA或LGA，這樣，在與外部器件進(jìn)行連接時(shí)，利用BGA或LGA的倒裝焊工藝，代替打線的線焊工藝，因此，能夠達(dá)到縮小半導(dǎo)體芯片的封裝體積，滿足半導(dǎo)體芯片小型化發(fā)展的要求。且通過在半導(dǎo)體芯片的第二表面上形成背對(duì)元件區(qū)的凹槽，將具有某些特定功能的功能芯片放置其中，并通過填充絕緣材料將其固定，然后，通過重布線工藝將功能芯片的焊墊與晶圓上半導(dǎo)體芯片的焊墊進(jìn)行電性連接。這樣，不僅可以降低封裝厚度，還可以實(shí)現(xiàn)芯片的系統(tǒng)封裝。
[0053]優(yōu)選的，所述凹槽內(nèi)間隔放置有兩個(gè)所述功能芯片，兩個(gè)所述功能芯片的焊墊分別與所述金屬布線層電連接，且所述功能芯片和所述絕緣材料均位于所述第一絕緣層和所述金屬布線層之間?？蛇x的，所述功能芯片為處理芯片或記憶芯片或flash芯片或前述的組合芯片。
[0054]優(yōu)選的，所述第二絕緣層上留有若干缺口，所述缺口內(nèi)形成有電連接所述金屬布線層的對(duì)外連接點(diǎn)9，可選的，所述對(duì)外連接點(diǎn)為BGA(Ball Grid Array的縮寫)，也可以為L(zhǎng)GA (Land Grid Arr