[實用新型]芯片的三維封裝結構

有效

• 申請號: 201922147430.7
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN210722993U
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳彥亨;林正忠;吳政達
• 申請（專利權）人: 中芯長電半導體（江陰）有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L21/56;H01L21/60;H01L23/49
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 賀妮妮

本實用新型提供一種芯片的三維封裝結構，該結構包括：兩片以上具有焊墊的芯片，兩片以上芯片呈階梯型構造層疊，焊墊設置于階梯型構造的階梯臺面中；形成于焊墊上的金屬連接柱；封裝層，覆蓋金屬連接柱及芯片；重新布線層，形成于封裝層上；金屬凸塊，形成于重新布線層上。通過將多個芯片以階梯型構造層疊結合，同時通過設置于階梯型構造的階梯臺面中的焊墊與金屬連接柱電連接實現芯片電路的引出，整個封裝結構不需要通過TSV穿孔制程，有效降低封裝結構的封裝成本；另外，相較于TSV孔工藝打線工藝成熟且工藝簡單，可大幅提高封裝結構的良率；最后封裝結構不需要基板支撐，可減少封裝結構的封裝厚度。

技術領域

本實用新型屬于半導體封裝領域，特別是涉及一種芯片的三維封裝結構。

背景技術

隨著集成電路制造業的快速發展，目前集成電路前道工藝已經到了摩爾定律后段，制程已經達到了曝光物理極限，投資成本過高，所以未來發展人們將以后段先進封裝為發展方向。

現有的半導體封裝技術包括球柵陣列封裝(BGA)、芯片尺寸封裝(CSP)、圓片級封裝(WLP)、三維封裝(3D)和系統封裝(SiP)等。其中，圓片級封裝(WLP)由于其出色的優點逐漸被大部分的半導體制造者所采用，它的全部或大部分工藝步驟是在已完成前工序的硅圓片上完成的，最后將圓片直接切割成分離的獨立器件。圓片級封裝(WLP)具有其獨特的優點：①封裝加工效率高，可以多個圓片同時加工；②具有倒裝芯片封裝的優點，即輕、薄、短、小；③與前工序相比，只是增加了引腳重新布線(RDL)和凸點制作兩個工序，其余全部是傳統工藝；④減少了傳統封裝中的多次測試。因此世界上各大型IC封裝公司紛紛投入這類WLP的研究、開發和生產。

以上現有的三維封裝技術中，都使用硅通孔技術(TSV)實現芯片的三維堆疊，但是TSV的制程工藝復雜、難度大且價格高，直接增大了芯片三維封裝的成本。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種芯片的三維封裝結構，用于解決現有技術中現有芯片的三維封裝工藝復雜，封裝成本高等的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種芯片的三維封裝結構，所述三維封裝結構至少包括：

兩片以上具有焊墊的芯片，兩片以上所述芯片呈階梯型構造層疊，所述焊墊設置于所述階梯型構造的階梯臺面中；

金屬連接柱，形成于所述焊墊上并與所述焊墊電連接；

封裝層，覆蓋所述金屬連接柱及所述芯片，且所述封裝層的頂面顯露所述金屬連接柱；

重新布線層，形成于所述封裝層上，所述金屬連接柱與所述重新布線層電連接；

金屬凸塊，形成于所述重新布線層上。

可選地，所述芯片包括存儲芯片。

可選地，所述焊墊的材料包括金屬鋁。

可選地，所述金屬連接柱的材料包括金、銀、鋁、銅中的至少一種，所述封裝層的材料包括聚酰亞胺、硅膠及環氧樹脂中的一種。

可選地，所述重新布線層包括介質層及金屬布線層，所述介質層的材料包括由環氧樹脂、硅膠、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃及含氟玻璃組成的群組中的一種或兩種以上組合；所述金屬布線層的材料包括由銅、鋁、鎳、金、銀及鈦組成的群組中的一種或兩種以上組合。

可選地，所述金屬凸塊包括金錫焊球、銀錫焊球、銅錫焊球中的一種，或者，所述金屬凸塊包括金屬柱，以及形成于所述金屬柱上的焊球。

可選地，所述金屬柱的材料包括銅或鎳。