[發(fā)明專利]一種層疊封裝的下封裝體結(jié)構(gòu)及其形成方法

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• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN114582731A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫鵬;徐成;曹立強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L21/56;H01L21/60;H01L23/367;H01L23/373;H01L23/498
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

本發(fā)明涉及一種層疊封裝的下封裝體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：在襯底上形成臨時(shí)鍵合犧牲層；在臨時(shí)鍵合犧牲層上形成絕緣層和金屬重布線互連結(jié)構(gòu)；在金屬重布線互連結(jié)構(gòu)上形成金屬柱和凸點(diǎn)下金屬化層；將芯片焊接在凸點(diǎn)下金屬化層上，并在芯片與絕緣層之間填充底填膠；芯片的背面貼裝散熱結(jié)構(gòu)；進(jìn)行晶圓塑封形成塑封層；去除襯底和臨時(shí)鍵合犧牲層，露出部分金屬重布線互連結(jié)構(gòu)；以及在露出的金屬重布線互連結(jié)構(gòu)上植球，并將塑封晶圓切割，形成單個(gè)下封裝體結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種層疊封裝的下封裝體結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

TI和Nokia第一個(gè)認(rèn)識到PoP（package on package，層疊封裝）的潛力，并將PoP推向大規(guī)模的應(yīng)用。作為目前封裝高密集成的主要方式，PoP得到越來越多的重視。

手機(jī)的印刷電路板（PCB）上總有一些存儲器和處理器，在過去，這些器件是單獨(dú)封裝、并排分布的。便攜式電子產(chǎn)品在“輕薄短小”的外形驅(qū)動下，迫切要求具有相同外形尺寸和形狀因子的芯片封裝進(jìn)行疊層，PoP疊層封裝獲得了巨大的成功。PoP設(shè)計(jì)已經(jīng)在業(yè)界得到比較廣泛的開發(fā)和應(yīng)用，當(dāng)今每個(gè)手機(jī)中平均至少含有一個(gè)PoP疊層封裝。

目前，降低疊層高度是PoP所面臨的最困難的挑戰(zhàn)之一。PoP一般是手機(jī)中最厚的芯片封裝。早期PoP疊層的最大高度在1.8mm附近，現(xiàn)在PoP疊層的最大高度范圍在1.6mm以內(nèi)。進(jìn)一步降低PoP疊層的高度，需要更薄的基板和芯片。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種層疊封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。

穿塑通孔層疊封裝 (TMV PoP) 是最新一代 PoP，它的互連通孔穿透模塑蓋，可以滿足 0.4 mm節(jié)距低功耗 DDR2 儲存器接口要求。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種穿塑通孔層疊封裝的下封裝體結(jié)構(gòu)示意圖。但是，穿塑通孔層疊封裝需要基板，基板會增加封裝體的厚度。此外，穿塑通孔層疊封裝的焊球節(jié)距較窄，上封裝和下封裝之間的互連密度不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是提供一種層疊封裝的下封裝體結(jié)構(gòu)及其形成方法，采用多層金屬重布線結(jié)構(gòu)代替有機(jī)基板，可以在提升高速信號完整性的同時(shí)降低封裝體的厚度，增加金屬熱沉，提升了芯片散熱能力，采用金屬柱實(shí)現(xiàn)更小的堆疊接口焊球節(jié)距。

在本發(fā)明的第一方面，針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種層疊封裝的下封裝體結(jié)構(gòu)的形成方法來解決，包括：

在襯底上形成臨時(shí)鍵合犧牲層；

在臨時(shí)鍵合犧牲層上形成絕緣層和金屬重布線互連結(jié)構(gòu)；

在金屬重布線互連結(jié)構(gòu)上形成金屬柱和凸點(diǎn)下金屬化層；

將芯片焊接在凸點(diǎn)下金屬化層上，并在芯片與絕緣層之間填充底填膠；

芯片的背面貼裝散熱結(jié)構(gòu)；

進(jìn)行晶圓塑封形成塑封層；

去除襯底和臨時(shí)鍵合犧牲層，露出部分金屬重布線互連結(jié)構(gòu)；以及

在露出的金屬重布線互連結(jié)構(gòu)上植球，并將塑封晶圓切割，形成單個(gè)下封裝體結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，形成所述凸點(diǎn)下金屬化層時(shí)，先在所述絕緣層上涂覆光刻膠，通過光刻去除中間部分的金屬重布線互連結(jié)構(gòu)上方的光刻膠形成線路圖形，在線路圖形上電鍍金屬形成凸點(diǎn)下金屬化層，最后除去光刻膠。

進(jìn)一步地，形成所述金屬柱時(shí)，先在所述絕緣層上涂覆光刻膠，通過光刻去除邊緣部分的金屬重布線互連結(jié)構(gòu)上方的光刻膠形成多個(gè)孔，電鍍孔形成金屬柱，最后除去光刻膠。

進(jìn)一步地，將位于所述芯片的正面的凸點(diǎn)與所述凸點(diǎn)下金屬化層焊接。

進(jìn)一步地，所述散熱結(jié)構(gòu)是金屬熱沉，并且通過熱沉粘接材料將所述金屬熱沉與所述芯片的背面粘接。

進(jìn)一步地，通過輔助薄膜封裝技術(shù)將絕緣層至散熱結(jié)構(gòu)的上表面之間塑封形成塑封層，露出所述金屬柱的頂部和所述散熱結(jié)構(gòu)的上表面。