申请/专利权人：中国电子科技集团公司第五十八研究所

申请日：2019-07-31

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN110310895B

主分类号：H01L21/48

分类号：H01L21/48;H01L23/498

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2019.11.01#实质审查的生效;2019.10.08#公开

摘要：本发明公开一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法及结构，属于集成电路封装技术领域。首先提供硅基，在其正面沉积截止层；在所述截止层上键合玻璃载板；在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满；接着在芯片的焊盘处开口并完成第一表面重布线，并通过微凸点与异质芯片倒装焊接；塑封所述硅基的背面使芯片的侧面完全被包裹，拆解所述玻璃载板露出所述截止层；然后去掉所述截止层，用真空压干膜填充表面，在焊盘处开口；最后依次制作第二表面重布线、阻焊层和凸点，最后切成单颗封装芯片，完成最终封装。

主权项：1.一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，包括：提供硅基，在其正面沉积截止层；在所述截止层上键合玻璃载板；在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满；在芯片的焊盘处开口并完成第一表面重布线，并通过微凸点与异质芯片倒装焊接；塑封所述硅基的背面使芯片的侧面完全被包裹，拆解所述玻璃载板露出所述截止层；去掉所述截止层，用真空压干膜填充表面，在焊盘处开口；依次制作第二表面重布线、阻焊层和凸点，最后切成单颗封装芯片，完成最终封装；在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满包括：通过研磨或刻蚀的方法将硅基背面减薄到目标厚度并刻蚀出凹槽，所述凹槽刻蚀至所述截止层；在凹槽中埋入TSV转接芯片和高密度IO异质芯片，所述TSV转接芯片通过临时粘合胶粘接，所述高密度IO异质芯片通过永久粘合胶粘接；使用真空压膜技术将芯片与硅基间的空隙用干膜材料填满，并将表面制作平整。

全文数据：一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法及结构技术领域本发明涉及集成电路封装技术领域，特别涉及一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法及结构。背景技术目前，电子产品大都向着轻、薄、短、小的方向发展，电子行业的制造者们也在不断地寻求能够减小电子产品尺寸的方法。随着半导体技术发展，已经出现了三维堆叠的半导体器件技术，如台积电的CoWos、InFO和Intel的EMIB等。近年来，扇出型晶圆级封装由于具有小型化、低成本和高集成度等优点，在各移动设备厂商等制造商中，具有较高的关注度。随着“MooreLaw”达到其物理极限，基于三维系统级集成封装的“MoreMoore”时代到来。其主要的技术思路是将不同功能、制程的异质芯片使用三维集成封装技术整合成一个功能模块。三维集成封装技术不管从制造成本、制造周期还是从产品性能考虑，相比于SOC技术都是非常好的选择。传统的应用扇出封装的三维集成都是在重构晶圆基体上边制作TSV通孔以完成三维互连，这种方式工艺复杂，成本高昂。发明内容本发明的目的在于提供一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法及结构，以解决传统的应用扇出封装的三维集成工艺复杂、成本高昂的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，包括：提供硅基，在其正面沉积截止层；在所述截止层上键合玻璃载板；在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满；在芯片的焊盘处开口并完成第一表面重布线，并通过微凸点与异质芯片倒装焊接；塑封所述硅基的背面使芯片的侧面完全被包裹，拆解所述玻璃载板露出所述截止层；去掉所述截止层，用真空压干膜填充表面，在焊盘处开口；依次制作第二表面重布线、阻焊层和凸点，最后切成单颗封装芯片，完成最终封装。可选的，所述玻璃载板包括键合玻璃和形成在所述键合玻璃上的临时键合激光反应层，所述临时键合激光反应层通过临时键合胶与所述截止层键合；其中，所述键合玻璃的厚度不小于100μm；所述临时键合胶的厚度不小于1μm，所述临时键合激光反应层的厚度不小于0.1μm。可选的，在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满包括：通过研磨或刻蚀的方法将硅基背面减薄到目标厚度并刻蚀出凹槽，所述凹槽刻蚀至所述截止层；在凹槽中埋入TSV转接芯片和高密度IO异质芯片，所述TSV转接芯片通过临时粘合胶粘接，所述高密度IO异质芯片通过永久粘合胶粘接；使用真空压膜技术将芯片与硅基间的空隙用干膜材料填满，并将表面制作平整。可选的，所述凹槽的数量为一个或者多个，凹槽的大小根据芯片尺寸决定，深度在10μm以上。可选的，所述TSV转接芯片和所述高密度IO异质芯片均为一颗或多颗；每个凹槽中埋入一颗芯片或者同时埋入多颗芯片；埋入芯片后芯片形成的高度与所述硅基平面的高度误差不超过5μm。可选的，所述干膜材料为包括树脂类和聚酰亚胺类在内的聚合物材质。可选的，去掉所述截止层，用真空压干膜填充表面，在焊盘处开口包括：通过刻蚀技术去掉所述截止层，并清洗所述临时粘合胶，露出所述TSV转接芯片的TSV金属通道；用真空压干膜填充表面，并将其平整化；利用光刻技术在所述TSV金属通道处开口，所述开口的宽度和深度均在1μm以上。可选的，所述截止层的材质为无机材料的一种或多种，或金属材料的一种或多种，其厚度不小于0.1μm，所述无机材料包括SiO2、SiC和SiN；所述金属材料包括Al、Cu、Ni、Sn和Au。可选的，通过塑封材料塑封所述硅基的背面，所述塑封材料是包括树脂类和聚酰亚胺类在内的聚合物。本发明还提供了一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装结构，通过上述埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法制备而成。在本发明中提供了一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法及结构，首先提供硅基，在其正面沉积截止层；在所述截止层上键合玻璃载板；在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满；接着在芯片的焊盘处开口并完成第一表面重布线，并通过微凸点与异质芯片倒装焊接；塑封所述硅基的背面使芯片的侧面完全被包裹，拆解所述玻璃载板露出所述截止层；然后去掉所述截止层，用真空压干膜填充表面，在焊盘处开口；最后依次制作第二表面重布线、阻焊层和凸点，最后切成单颗封装芯片，完成最终封装。本发明提出将含有TSV金属通道的TSV转接芯片作为一个模块埋入到硅基中，同功能芯片一起重构晶圆，省去了后续TSV通孔制作，模块化组装大大降低了生产成本和周期，生产效率提高，适合大规模量产使用。附图说明图1是本发明提供的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法的流程示意图；图2是硅基的正面沉积截止层的示意图；图3是玻璃载板的示意图；图4是玻璃载板和硅基键合后示意图；图5是硅基背面刻蚀凹槽的示意图；图6是凹槽中埋入TSV转接芯片和高密度IO异质芯片示意图；图7是填满干膜材料并开口的示意图；图8是在开口处形成第一表面重布线的示意图；图9是倒装焊接高密度IO异质芯片示意图；图10是塑封材料塑封硅基背面示意图；图11是拆解玻璃载板并洗净临时键合胶的示意图；图12是去除截止层清洗临时键合胶层后露出TSV金属通道的示意图；图13是用真空压干膜填充表面并开口的示意图；图14是制作第二表面重布线的示意图；图15是制作阻焊层和凸点并切割成单颗封装体后示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法及结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。实施例一本发明提供了一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：步骤S11、提供硅基，在其正面沉积截止层；在所述截止层上键合玻璃载板；步骤S12、在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满；步骤S13、在芯片的焊盘处开口并完成第一表面重布线，并通过微凸点与异质芯片倒装焊接；步骤S14、塑封所述硅基的背面使芯片的侧面完全被包裹，拆解所述玻璃载板露出所述截止层；步骤S15、去掉所述截止层，用真空压干膜填充表面，在焊盘处开口；步骤S16、依次制作第二表面重布线、阻焊层和凸点，最后切成单颗封装芯片，完成最终封装。具体的，首先提供硅基101，在其正面沉积截止层108，如图2所示。优选的，所述截止层108的材质为无机材料的一种或多种，或金属材料的一种或多种，其厚度不小于0.1μm；其中，所述无机材料包括SiO2、SiC和SiN；所述金属材料包括Al、Cu、Ni、Sn和Au。提供如图3所示的玻璃载板，所述玻璃载板包括键合玻璃201和形成在所述键合玻璃201上的临时键合激光反应层202，所述临时键合激光反应层202通过临时键合胶203与所述截止层108键合，如图4所示。具体的，所述键合玻璃201的厚度不小于100μm；所述临时键合胶203的厚度不小于1μm，所述临时键合激光反应层202的厚度不小于0.1μm。请参阅图5，通过研磨或刻蚀的方法将硅基101背面减薄到目标厚度并刻蚀出凹槽109，所述凹槽109刻蚀至所述截止层108。所述凹槽109的数量为一个或者多个，凹槽109的大小根据芯片尺寸决定，深度在10μm以上。如图6，在所述凹槽109中埋入TSV转接芯片303、TSV转接芯片304和高密度IO异质芯片305，TSV转接芯片的TSV金属通道306和高密度IO异质芯片的金属焊盘307露在外面。其中，所述TSV转接芯片303和所述TSV转接芯片304通过临时粘合胶204粘接，所述高密度IO异质芯片305通过永久粘合胶205粘接；埋入芯片后芯片形成的高度与所述硅基101平面的高度误差不超过5μm。具体的，TSV转接芯片和高密度IO异质芯片均为一颗或多颗，每个凹槽中埋入一颗芯片或者同时埋入多颗芯片。使用真空压膜技术将芯片与硅基间的空隙用干膜材料104填满，并将表面制作平整，所述干膜材料104为包括树脂类和聚酰亚胺类在内的聚合物材质。通过光刻技术在芯片的TSV金属通道和金属焊盘处开口，如图7所示，开口宽度和深度在1μm以上；在开口处完成如图8所示的第一表面重布线102，所述第一表面重布线102通过微凸点308与高密度IO异质芯片301、高密度IO异质芯片302倒装焊接，如图9所示。如图10所示，通过塑封材料110塑封所述硅基101的背面，使芯片的侧面完全被包裹，以提高封装可靠性。所述塑封材料110为聚合物，包括树脂类和聚酰亚胺类。之后拆解所述玻璃载板并清洗干净所述临时键合胶203，露出所述截止层108，如图11。通过刻蚀技术去掉所述截止层108，并清洗所述临时粘合胶204，露出所述TSV金属通道307，如图12；接着用真空压干膜107填充表面，并将其平整化；利用光刻技术在所述TSV金属通道307处开口，所述开口的宽度和深度均在1μm以上，如图13所示。请参阅图14和图15，依次制作第二表面重布线103、阻焊层105和凸点106，将完成三维系统级封装的晶圆切成单颗封装芯片，完成最终封装。实施例二本发明实施例二提供了一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装结构，如图15所示，包括硅基101，所述硅基101的第一面开有凹槽，所述凹槽中埋有芯片。进一步的，所述凹槽的数量为一个或者多个，凹槽的大小根据芯片尺寸决定，深度在10μm以上；更进一步的，每个凹槽中埋入一颗芯片或者同时埋入多颗芯片；埋入芯片后芯片形成的高度与所述硅基101平面的高度误差不超过5μm。所述凹槽和所述芯片的间隙中填充有干膜材料104，其中所述干膜材料104为包括树脂类和聚酰亚胺类在内的聚合物材质。具体的，所述芯片包括TSV转接芯片303、TSV转接芯片304和高密度IO异质芯片305。其中，所述TSV转接芯片303和所述TSV转接芯片304通过临时粘合胶粘接；所述高密度IO异质芯片305通过永久粘合胶205粘接。具体的，所述TSV转接芯片303和所述TSV转接芯片304的TSV金属通道306、所述高密度IO异质芯片305的金属焊盘307与第一表面重布线102连接，所述第一表面重布线102通过微凸点308与高密度IO异质芯片倒装焊接。进一步的，所述第一表面重布线102通过微凸点308与高密度IO异质芯片之间塑封有塑封材料110，使芯片的侧面完全被包裹，以提高封装可靠性；更进一步的，所述塑封材料110是包括树脂类和聚酰亚胺类在内的聚合物。所述硅基101的第二面填充有真空压干膜107，并依次制作有第二表面重布线103、阻焊层105和凸点106。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

权利要求：1.一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，包括：提供硅基，在其正面沉积截止层；在所述截止层上键合玻璃载板；在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满；在芯片的焊盘处开口并完成第一表面重布线，并通过微凸点与异质芯片倒装焊接；塑封所述硅基的背面使芯片的侧面完全被包裹，拆解所述玻璃载板露出所述截止层；去掉所述截止层，用真空压干膜填充表面，在焊盘处开口；依次制作第二表面重布线、阻焊层和凸点，最后切成单颗封装芯片，完成最终封装。2.如权利要求1所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，所述玻璃载板包括键合玻璃和形成在所述键合玻璃上的临时键合激光反应层，所述临时键合激光反应层通过临时键合胶与所述截止层键合；其中，所述键合玻璃的厚度不小于100μm；所述临时键合胶的厚度不小于1μm，所述临时键合激光反应层的厚度不小于0.1μm。3.如权利要求1所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，在所述硅基背面刻蚀出凹槽，在凹槽中埋入芯片并用干膜材料填满包括：通过研磨或刻蚀的方法将硅基背面减薄到目标厚度并刻蚀出凹槽，所述凹槽刻蚀至所述截止层；在凹槽中埋入TSV转接芯片和高密度IO异质芯片，所述TSV转接芯片通过临时粘合胶粘接，所述高密度IO异质芯片通过永久粘合胶粘接；使用真空压膜技术将芯片与硅基间的空隙用干膜材料填满，并将表面制作平整。4.如权利要求3所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，所述凹槽的数量为一个或者多个，凹槽的大小根据芯片尺寸决定，深度在10μm以上。5.如权利要求3所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，所述TSV转接芯片和所述高密度IO异质芯片均为一颗或多颗；每个凹槽中埋入一颗芯片或者同时埋入多颗芯片；埋入芯片后芯片形成的高度与所述硅基平面的高度误差不超过5μm。6.如权利要求3所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，所述干膜材料为包括树脂类和聚酰亚胺类在内的聚合物材质。7.如权利要求3所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，去掉所述截止层，用真空压干膜填充表面，在焊盘处开口包括：通过刻蚀技术去掉所述截止层，并清洗所述临时粘合胶，露出所述TSV转接芯片的TSV金属通道；用真空压干膜填充表面，并将其平整化；利用光刻技术在所述TSV金属通道处开口，所述开口的宽度和深度均在1μm以上。8.如权利要求1所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，所述截止层的材质为无机材料的一种或多种，或金属材料的一种或多种，其厚度不小于0.1μm，所述无机材料包括SiO2、SiC和SiN；所述金属材料包括Al、Cu、Ni、Sn和Au。9.如权利要求1所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法，其特征在于，通过塑封材料塑封所述硅基的背面，所述塑封材料是包括树脂类和聚酰亚胺类在内的聚合物。10.一种埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装结构，其特征在于，通过权利要求1-9任一项所述的埋入TSV转接芯片硅基扇出型三维集成封装方法制备而成。

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