[發明專利]芯片封裝結構及方法

在審

• 申請號: 202010862547.8
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112071810A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 鮑園;向迅;王垚;燕英強;胡川;陳志濤
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/498;H01L21/48;H01L21/56;H01L25/065
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉曾

本申請提供一種芯片封裝結構及方法，采用了背對背的封裝結構，并通過完全穿過兩個芯片的TSV孔，或TSV和TMV孔的配合實現芯片間的電性連接。如此，將芯片貼合之前可以不用預先在芯片形成穿過硅材料的TSV孔，可以降低對芯片貼合對準精確性的要求，降低了工藝難度。另外由于采用背對背的封裝工藝，可以提高芯片的散熱效率低，并且可以避免因芯片之間存在不同膨脹系數的材料導致電路破裂的問題。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，具體而言，涉及一種芯片封裝結構及方法。

背景技術

隨著電子產品的微型化，對電子產品各種芯片體積的要求越來越高。但是受限于芯片本身的制程工藝的瓶頸，當前希望在滿足芯片性能的情況下進一步減小芯片的體積越來越困難。因此，新型異構集成芯片封裝將成微型化電子設備的重要解決方案之一。異構芯片封裝是能夠將多個不同材料的裸片(Die)或稱為小芯片(chiplet)封裝成為一個新型片上系統(System-on-a-Chip，SOC)。

在異構芯片封裝技術中，二維封裝是將多個芯片布置在同一個封裝襯底上進行封裝，即多個芯片在一個平面上；而三維封裝可以將一些芯片重疊起來進行封裝，即有的芯片不在一個平面上。三維封裝可以具有比二維封裝更小的平面面積，但三維封裝的難度也更高。

目前三維集成電路封裝工藝目前主要采用基于面對背(face-to-back)的晶圓到晶圓(wafer-to-wafer)封裝，這種封裝形式適用于的晶圓級封裝(Wafer LevelPackaging)技術。但是該種技術無法實現將不同材料和類型的裸片進行三維異構封裝。

發明內容

本申請提供一種芯片封裝結構，包括：

第一芯片，所述第一芯片包括正面及背面，所述第一芯片的正面為有晶體管的功能面，所述第一芯片背面為非功能面，所述第一芯片的正面包括多個管腳，所述第一芯片的正面的多個管腳可以為設置于所述第一芯片的正面的第一線路層上的管腳或直接形成于所述第一芯片的正面的引腳焊盤；

第二芯片，所述第二芯片包括正面及背面，所述第二芯片的正面為功能面，所述第二芯片背面為非功能面，所述第二芯片的正面設置有第二線路層；

所述第二芯片的背面與第一芯片的背面貼合；

包封材料，所述包封材料包裹所述第一芯片及第二芯片；

多個通孔，所述多個通孔包括：從所述第一芯片的正面的部分管腳經所述第一芯片及第二芯片貫穿至所述第二線路層的第一通孔，和/或從所述第一線路層經所述包封材料貫穿至所述第二芯片背面的第二通孔及從所述第二芯片的背面經所述第二芯片貫穿至第二線路層的第三通孔；

所述多個通孔中填充有導電材料，所述第一芯片的正面的部分管腳和/或第一線路層的管腳通過所述導電材料與所述第二線路層的部分管腳電性連接。

本申請還提供一種芯片封裝方法，所述方法包括：

提供第一芯片，所述第一芯片包括正面及背面，所述第一芯片的正面為有晶體管的功能面，所述第一芯片背面為非功能面，所述第一芯片的正面包括多個管腳，所述第一芯片的正面的多個管腳為設置于所述第一芯片的正面的第一線路層上的管腳或直接形成于所述第一芯片的正面的引腳焊盤；

提供第二芯片，所述第二芯片包括正面及背面，所述第二芯片的正面為功能面，所述第二芯片背面為非功能面；

提供臨時載板；

先將所述第二芯片的正面貼合在所述臨時載板上，然后將所述第一芯片的背面與所述第二芯片的背面貼合，或先將所述第一芯片的背面與所述第二芯片的背面貼合，然后將所述第二芯片的正面貼合在所述臨時載板上；

使用包封材料包裹所述第一芯片及第二芯片，去除所述臨時載板；