[發明專利]一種芯片傾斜堆疊的圓片級封裝單元及封裝方法

有效

• 申請號: 201410470282.1
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104201168B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 張加勇;濮必得;劉昭麟;康新玲
• 申請（專利權）人: 山東華芯半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L21/60;H01L25/16
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 趙佳民

技術領域

本發明涉及半導體封裝領域，尤其涉及一種芯片傾斜堆疊的圓片級封裝單元及封裝方法。

背景技術

圓片級封裝（WLP，Wafer Level Package），是目前最先進的封裝技術之一。WLP技術分為扇入型圓片級封裝（FIWLP，Fan-in WLP）和扇出型圓片級封裝（FOWLP，Fan-out WLP）兩種，其中FIWLP較適合管腳數較低的芯片封裝，例如圖像傳感器，FOWLP則更為適合高管腳的芯片封裝，例如基帶芯片。根據Yole development的預測，FIWLP的市場將以12%的年復合增長率持續增長，而FOWLP自2015起將迎來爆發式增長，市場年復合增長率高達28%。在消費電子產品及現代物聯網技術的推動下，要求應用芯片向著更加“短小輕薄”的方向發展。與此同時，隨著芯片管腳數的增加和功能的集成，WLP將逐漸向多芯片封裝（MCP）和堆疊封裝（POP等）方向發展。其中，基于多芯片的WLP封裝，隨著芯片數量的增加，封裝的尺寸會迅速的增長，以至于封裝的技術挑戰和成本難以承受；此外，基于堆疊的WLP封裝，強烈的依賴于先進的微Bump技術、2.5D interposer和TSV技術的發展，成本控制還面臨極大的挑戰。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種芯片傾斜堆疊的圓片級封裝單元及封裝方法，能夠實現多功能芯片的WLP封裝，并縮小封裝尺寸和降低封裝成本。

為實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種芯片傾斜堆疊的圓片級封裝單元，包括N個封裝芯片，分別為水平芯片Chip0、第一傾斜芯片Chip1、第二傾斜芯片Chip2……第N-1傾斜芯片ChipN-1，且N≥3，其中水平芯片Chip0水平放置，第一傾斜芯片Chip1傾斜搭在水平芯片Chip0一條邊上，第二傾斜芯片Chip2平行交錯放置在第一傾斜芯片Chip1上，以此類推，后續傾斜芯片均與其前一個芯片平行交錯放置。

更進一步的，該封裝單元還包括重布線層、硅膠層、合金層和覆蓋層，N個封裝芯片的芯片焊盤均通過金屬插塞、金屬焊盤與重布線層相接，所述重布線層設有金屬焊球與外部電路進行電氣連接；所述N個封裝芯片通過DAF膠膜或FOW膠膜粘結為一體后由硅膠Silicone包裹在硅膠層內；所述硅膠層上設有支撐硅膠層形成重構晶圓的合金層，所述合金層上設有用于激光打標的覆蓋層。

更進一步的，所述N個封裝芯片的芯片焊盤相連接的金屬焊盤處于同一水平面上；

更進一步的，金屬插塞和金屬焊盤由Cu、Ni、Al、Au、Ag、W金屬，或者其中二種以上金屬組成的合金制成；所述金屬插塞、金屬焊盤通過物理氣相淀積PVD、電鍍或化學鍍方法形成。

更進一步的，所述N個封裝芯片中傾斜芯片的芯片焊盤均在芯片設計中用重新布線RDL方法布局在了傾斜芯片的一側。

更進一步的，所述水平芯片Chip0的多條邊上均放置傾斜芯片，且每邊放置的傾斜芯片的數量大于2。

本發明還提供一種用于制作所述芯片傾斜堆疊的圓片級封裝單元的封裝方法，包括如下步驟：

（1）提供圓片級芯片載板、圓片級玻璃載板、合金板和若干組封裝芯片單元，每組封裝芯片單元包括N個封裝芯片，分別為水平芯片Chip0、第一傾斜芯片Chip1、第二傾斜芯片Chip2……第N-1傾斜芯片ChipN-1，且N≥3；

（2）在圓片級芯片載板表面粘貼PET膠膜；

（3）將每組封裝芯片單元中背面帶有DAF或FOW膠膜的封裝芯片依次粘貼到圓片級芯片載板上，其中水平芯片Chip0水平放置，第一傾斜芯片Chip1傾斜搭在水平芯片Chip0一條邊上，第二傾斜芯片Chip2平行交錯放置在第一傾斜芯片Chip1上，以此類推，后續傾斜芯片均與其前一個芯片平行交錯放置，形成傾斜堆疊結構；

（4）在圓片級芯片載板上表面，自上而下對步驟（3）形成的傾斜堆疊結構施加壓力，去除封裝芯片底部與圓片芯片載板之間和所有封裝芯片之間的氣泡；

（5）在圓片級芯片載板上表面刷硅膠，形成硅膠層，使其覆蓋所有封裝芯片單元；

（6）在硅膠層上安裝合金板，作為合金層，并在真空環境下按壓硅膠層，去除硅膠層中的氣泡，以使硅膠均勻分布，且表面平整；

（7）固化硅膠層并去除圓片級芯片載板和PET膠膜，完成晶圓重構；

（8）將重構好的晶圓，以合金層為結合面貼裝在圓片級玻璃載板上；