[發明專利]一種三維封裝結構及制備方法

在審

• 申請號: 202111385938.6
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114121906A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 張春艷;孫鵬
• 申請（專利權）人: 華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司;上海先方半導體有限公司
• 主分類號: H01L25/065
• 分類號: H01L25/065;H01L25/18;H01L23/31;H01L23/367;H01L21/50;H01L21/56;H01L21/60
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張均瑩

一種三維封裝結構及其制備方法，其中，三維封裝結構包括：塑封結構，所述塑封結構包括塑封層和位于所述塑封中的第一芯片；第二芯片晶圓，與所述塑封結構鍵合在一起，所述第二芯片晶圓與所述第一芯片電連接。本發明提供的三維封裝結構，第二芯片晶圓整體在塑封結構上設置，可以矯正塑封結構的翹曲度；第二芯片晶圓未被塑封層覆蓋，具有良好的散熱性能；第二芯片晶圓整體鍵合設置，可提高芯片的封裝效率。

技術領域

本發明涉及半導體封裝技術領域，具體涉及一種晶圓鍵合三維封裝結構及制備方法和應用。

背景技術

隨著電子裝置設備的多功能化和小型化程度越來越高，集成電路的特征尺寸的不斷縮小，互聯密度的不斷提高，對于封裝整理的尺寸要求越來越嚴格，如何將多種不同尺寸類型的芯片高度集成在一個封裝體中是如今芯片封裝領域小型化趨勢中一個主要的方向。三維堆疊封裝是滿足上述要求的一種非常有效的技術途徑。

目前廣泛采用的三維扇出型封裝是在已經塑封在一起的基礎芯片層上進行重新布線后再設置頂層芯片層，然后進行二次塑封，以形成三維封裝結構。然而，塑封的翹曲度難以控制，對后續加工的品質有一定的影響；頂層芯片被塑封層覆蓋，熱量容易累積，對頂層芯片的性能有一定的影響；頂層芯片需要逐個貼裝，效率較低。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中塑封的翹曲度難以控制，頂層芯片層散熱問題以及頂層芯片層貼裝效率低的問題，從而提供一種晶圓鍵合三維封裝結構及制備方法和應用。

本發明提供一種晶圓鍵合三維封裝結構，包括：一種三維封裝結構，其特征在于，包括：塑封結構，所述塑封結構包括塑封層和位于所述塑封中的第一芯片；第二芯片晶圓，與所述塑封結構鍵合在一起，所述第二芯片晶圓與所述第一芯片電連接。

可選的，所述塑封結構還包括：第一導電鍵合層，所述第一導電鍵合層位于部分所述塑封層的一側；

所述第二芯片晶圓包括：半導體襯底層和集成在所述半導體襯底層中的器件層；第二導電鍵合層，所述第二導電鍵合層位于部分所述器件層的表面，所述第二導電鍵合層與所述第一導電鍵合層相互鍵合。

可選的，所述第一導電鍵合層包括焊盤，所述第二導電鍵合層包括凸塊。

可選的，還包括：位于部分所述塑封結構和部分所述第二芯片晶圓之間的熱塑性膜層，所述熱塑性膜層位于所述第一導電鍵合層和所述第二導電鍵合層的側部。

可選的，所述熱塑性膜層的材料包括熱塑性樹脂。

可選的，所述第一導電鍵合層的材料包括：銅或銅鎳合金；所述第二導電鍵合層的材料包括：錫銦合金。

可選的，所述塑封結構還包括：第一重布線結構，所述第一芯片倒裝于所述第一重布線結構上，所述第一芯片與所述第一重布線結構電連接；

所述塑封層位于所述第一重布線結構的一側且包覆所述第一芯片，所述第一重布線結構包括第一介質層和位于第一介質層中的第一重布線層；第二重布線結構，位于所述塑封層背向所述第一重布線結構的一側表面；導電柱，貫穿所述塑封層和所述第一介質層且位于所述第一芯片的側部，所述導電柱與所述第二重布線結構和所述第一重布線結構電連接；所述第一導電鍵合層位于部分所述第二重布線結構背向所述第一重布線結構的一側表面，所述第一導電鍵合層與所述第二重布線結構電連接。

可選的，還包括：若干第一焊球，所述第一焊球分別位于所述第一重布線結構背向所述塑封層一側表面、以及所述導電柱背向第二重布線結構的一側表面。

本發明還提供一種三維封裝結構的制備方法，包括：形成塑封結構，所述塑封結構包括塑封層和位于所述塑封中的第一芯片；形成第二芯片晶圓；將所述第二芯片晶圓和所述塑封結構鍵合在一起，所述第二芯片晶圓與所述第一芯片電連接。

可選的，形成所述塑封結構的步驟包括：在部分所述塑封層的一側形成第一導電鍵合層；