多層堆疊扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多層堆疊扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品多功能化和小型化的潮流，高密度微電子組裝技術(shù)在新一代電子產(chǎn)品上逐漸成為主流。為了配合新一代電子產(chǎn)品的發(fā)展，尤其是智能手機(jī)、掌上電腦、超級(jí)本等產(chǎn)品的發(fā)展，芯片的尺寸向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向發(fā)展。扇出型方片級(jí)封裝技術(shù)(Fanout Panel Level Package，F(xiàn)0PLP)的出現(xiàn)，作為扇出型晶圓級(jí)封裝技術(shù)(Fanout Wafer Level Package，F(xiàn)0WLP)的升級(jí)技術(shù)，擁有更廣闊的發(fā)展前景。
[0003]智能手機(jī)、智能穿戴、物聯(lián)網(wǎng)、人體芯片等科技的飛速發(fā)展，引領(lǐng)芯片封裝技術(shù)朝小型化、高密度化、三維化等趨勢(shì)發(fā)展。高度度三維封裝芯片技術(shù)成為芯片封裝的熱門(mén)技術(shù)。
[0004]如圖1所示，臺(tái)積電的專利申請(qǐng)US2015206866A1公開(kāi)的結(jié)構(gòu)10a為包含邏輯芯片112a，導(dǎo)電柱子108a，填充材料114a的扇出型封裝芯片。結(jié)構(gòu)300a為含有記憶芯片的封裝芯片。結(jié)構(gòu)10a和結(jié)構(gòu)300a通過(guò)PoP(Package on Package)的方式封裝在一起。結(jié)構(gòu)10a先在Carrier(承載片)上形成導(dǎo)電柱子108a，然后貼裝芯片112a，在導(dǎo)電柱子108a和芯片112a之間填充樹(shù)脂114a。導(dǎo)電柱子108a、芯片112a、樹(shù)脂114a三者大致在一個(gè)平面上。然后再做導(dǎo)電線路等結(jié)構(gòu)。最后，通過(guò)貼裝的方式將結(jié)構(gòu)300a貼裝到結(jié)構(gòu)10a上。
[0005]如圖2所示，華天的專利申請(qǐng)CN104538375A公開(kāi)的結(jié)構(gòu)50b為扇出型封裝芯片結(jié)構(gòu)，60b為Wire Bonding(引線鍵合)芯片結(jié)構(gòu)。50b部分的制作方法為使用刻蝕、電鍍的方法制作導(dǎo)電體2b，然后放置芯片3b，芯片3b的正面與導(dǎo)電體的上表面平齊，在芯片3b上表面制作RDL等結(jié)構(gòu)。芯片下表面使用磨平等方法露出。在芯片下表面制作UBM(Under BumpMetal)結(jié)構(gòu)，并在下表面貼裝芯片60b。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中的多層截堆疊扇出型出型封裝結(jié)構(gòu)大多存在以下缺陷:導(dǎo)電柱或?qū)щ婓w的制作方式較為復(fù)雜，需要保證導(dǎo)電柱、芯片和樹(shù)脂等在一個(gè)平面上，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為麻煩，工藝精細(xì)化要求較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說(shuō)明書(shū)摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
[0008]鑒于上述和/或現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝中存在的問(wèn)題的多層堆疊扇出型封裝結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制備工藝精細(xì)化要求較高等缺陷，提出了本發(fā)明。
[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種多層堆疊扇出型封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法，減少了工藝步驟，制作工藝簡(jiǎn)單，降低成本。
[0010]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述多層堆疊扇出型封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟:
(1)承載片作為基底材料，承載片表面覆蓋臨時(shí)鍵合薄膜；
(2)在臨時(shí)鍵合薄膜表面形成第一種子層，采用圖形電鍍或化學(xué)鍍工藝在第一種子層表面形成所需數(shù)量的金屬柱；
(3)晶圓正面制作金屬凸點(diǎn)，背面貼有貼片膠，通過(guò)劃片形成單個(gè)芯片；
(4)將芯片的貼片膠一面貼在第一種子層上，芯片采用第一絕緣樹(shù)脂覆蓋，第一絕緣樹(shù)脂將第一種子層、金屬柱和芯片包裹??；
(5)將第一絕緣樹(shù)脂減薄磨平，露出金屬柱和金屬凸點(diǎn)，金屬柱、金屬凸點(diǎn)和第一絕緣樹(shù)脂位于同一表面；
(6)在第一絕緣樹(shù)脂表面形成第二絕緣樹(shù)脂，第二絕緣樹(shù)脂通過(guò)光刻工藝形成樹(shù)脂開(kāi)口，樹(shù)脂開(kāi)口將金屬柱和金屬凸點(diǎn)露出；在第二絕緣樹(shù)脂表面形成第二種子層，第二種子層覆蓋第二絕緣樹(shù)脂、金屬柱和金屬凸點(diǎn)的表面;然后在第二種子層表面涂光刻膠，通過(guò)光刻工藝在光刻膠上制作開(kāi)口露出部分第二種子層，形成導(dǎo)電線路的開(kāi)口圖形，在開(kāi)口圖形處制作導(dǎo)電線路；
(7)去除光刻膠和露出的第二種子層，在導(dǎo)電線路和第二絕緣樹(shù)脂表面涂覆第三絕緣樹(shù)脂，通過(guò)光刻工藝在第三絕緣樹(shù)脂上制作開(kāi)口，露出部分導(dǎo)電線路，形成用于制作焊球的開(kāi)口圖形；
(8)去掉承載片、臨時(shí)鍵合薄膜和第一種子層，露出金屬柱；
(9)在第三絕緣樹(shù)脂的焊球開(kāi)口圖形處制作焊球;然后在芯片背面和第一絕緣樹(shù)脂背面覆蓋第四絕緣樹(shù)脂，在第四絕緣樹(shù)脂上經(jīng)光刻工藝形成開(kāi)口，露出導(dǎo)電柱；
(10)將封裝體與步驟(9)得到的封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行堆疊，形成三維封裝結(jié)構(gòu)。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟(8)還可以采用以下工藝:去掉承載片和臨時(shí)鍵合薄膜，露出第一種子層;保留金屬柱表面的第一種子層。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟(10)所述封裝體通過(guò)焊球或者打線的方式與步驟(9)得到的封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行堆疊。
[0013 ]進(jìn)一步的，所述承載片為娃、二氧化娃、陶瓷、玻璃、金屬、合金或有機(jī)材料制成的片體，或者為能夠加熱和控溫的平板裝置。
[0014]進(jìn)一步的，所述臨時(shí)鍵合薄膜為熱塑或熱固型有機(jī)材料，或者是含有Cu、N1、Cr或Co的無(wú)機(jī)材料。
[0015]所述多層堆疊扇出型封裝結(jié)構(gòu)，包括依次堆疊的第一封裝體和第二封裝體;其特征:所述第一封裝體包括正面具有金屬凸點(diǎn)、背面貼有貼片膠的芯片，芯片包裹于第一絕緣樹(shù)脂中，在第一絕緣樹(shù)脂中設(shè)有金屬柱，金屬柱的兩端分別與第一絕緣樹(shù)脂的正面和背面平齊，芯片正面的金屬凸點(diǎn)與第一絕緣樹(shù)脂的正面平齊;在所述第一絕緣樹(shù)脂的背面覆蓋第四絕緣樹(shù)脂，第四絕緣樹(shù)脂上設(shè)有露出金屬柱的開(kāi)口，第一封裝體和第二封裝體通過(guò)第四絕緣樹(shù)脂開(kāi)口處的金屬柱實(shí)現(xiàn)電連接;在所述第一絕緣樹(shù)脂的正面依次設(shè)有第二絕緣樹(shù)月旨、種子層、導(dǎo)電線路和第三絕緣樹(shù)脂，在第三絕緣樹(shù)脂上設(shè)有焊球的開(kāi)口，在開(kāi)口處設(shè)置焊球，導(dǎo)電線路連接焊球和金屬柱。
[0016]進(jìn)一步的，所述第二封裝體為帶有封裝結(jié)構(gòu)的芯片或裸芯片。
[0017]進(jìn)一步的，所述第二封裝體為倒裝芯片或引線鍵合芯片。
[0018]進(jìn)一步的，所述金屬柱為金、銀、銅、錫、鈦、鎳、鎂、鉍、鈀、鎳、鉻、鐵、銦中的一種或多種金屬或合金;所述金屬柱(104)為球形、圓柱形或圓錐形。
[0019]進(jìn)一步的，所述金屬凸點(diǎn)為金屬材質(zhì)，通過(guò)電鍍、化學(xué)鍍、蒸發(fā)、濺射、印刷、打線呀激光燒結(jié)的方式制作。
[0020]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)金屬柱制作方式和露出方式簡(jiǎn)單，金屬柱可以使用植球、印刷等工藝制作，可以一次形成幾萬(wàn)到幾百萬(wàn)顆金屬柱，制作工藝和制作成本均可以大幅度降低;金屬柱的露出方式使用拋光減薄等方式露出，一次露出全部金屬柱，制作工藝和制作成本均可以大幅度降低。
[0021](2)芯片正面制作金屬凸點(diǎn)，芯片貼裝、正面塑封磨平后露出金屬柱和金屬凸點(diǎn)，金屬柱與金屬凸點(diǎn)在同一平面且容易實(shí)現(xiàn)，為后面導(dǎo)電線路的精細(xì)化制作提供了前提條件。
[0022](3)在三維堆疊結(jié)構(gòu)中既可以使用Wire Bonding芯片，也可以使用倒裝芯片，配置靈活。
[0023](4)工藝中省略了封裝基板，有利于工藝步驟的減少和成本的降低。
[0024](5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于省略了封裝基板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度降低。
【附圖說(shuō)明】
[0025]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中:
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中臺(tái)積電專利申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中華天專利申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3-1?圖3-11為實(shí)施例一制備過(guò)程的不意圖。其中:
圖3-1為在承載片上覆蓋臨時(shí)鍵合薄膜的示意圖。
[0028]圖3-2為制作第一種子層和金屬柱的示意圖。
[0029]圖3-3為制作金屬凸點(diǎn)和貼片膠的單個(gè)芯片的示意圖。
[0030]圖3-4為采用第一絕緣樹(shù)脂包裹芯片、第一種子層和金屬柱的示意圖。
[0031 ]圖3-5為減薄第一絕緣樹(shù)脂的示意圖。
[0032]圖3-6為制作第二絕緣層、第二種子層和導(dǎo)電線路的示意圖。
[0033]圖3-7為制作第三絕緣層和焊球開(kāi)口圖形的示意圖。
[0034]圖3-8為去除承載片、臨時(shí)鍵合薄膜和第一種子層的示意圖。
[0035]圖3-9為制作焊球和第四絕緣樹(shù)脂的示意圖。
[0036]圖3-10為通過(guò)倒扣方式形成三維封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0037]圖3-11為通過(guò)引線鍵合方式形成三維封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0038]圖4為實(shí)施例二中去除承載片和臨時(shí)鍵合薄膜后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0040]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0041]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)施制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0042]實(shí)施例一:一種多層堆疊扇出型封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟:
(I)承載片101作為基底材料，使用滾壓、旋涂、噴涂、印刷、非旋轉(zhuǎn)涂覆、熱壓、真空壓合、浸泡、壓力貼合等方式在承載片101表面覆蓋臨時(shí)鍵合薄膜102;得到如圖3-1所示的結(jié)構(gòu)。
[0043]所述承載片101的材料可以是硅、二氧化硅、陶瓷、玻璃、金屬、合金、有機(jī)材料等成份的方片、圓片或不規(guī)則片，也可以是可以進(jìn)行加熱和控溫的平板裝置。
[0044]所述臨時(shí)鍵合薄膜102為熱塑或熱固型有機(jī)材料，也可以是含有Cu、N1、Cr、Co等成份的無(wú)機(jī)材料;所述臨時(shí)鍵合薄膜102可以通過(guò)加熱、機(jī)械、化學(xué)、激光、冷凍等方式拆除。
[0045](2)在臨時(shí)鍵合薄膜102表面形成第一種子層103，使用圖形電鍍、化學(xué)鍍等方法在第一種子層103表面形成金屬柱104;得到如圖3-2所示的結(jié)構(gòu)。
[0046]所述第一種子層103為金屬或合金材料;第一種子層103可以通過(guò)電鍍、化學(xué)鍍、蒸發(fā)、濺射、涂覆、壓合等方法沉積在臨時(shí)鍵合薄膜102上。
[0047]所述金屬柱104為金屬材質(zhì)，例如金、銀、銅、錫、鈦、鎳、鎂、鉍、鈀