專(zhuān)利名稱：一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，堆疊封裝結(jié)構(gòu)在減小封裝尺寸，實(shí)現(xiàn)高密度封裝中的作用越來(lái)越大，是全球半導(dǎo)體封裝企業(yè)在先進(jìn)封裝技術(shù)領(lǐng)域必備的封裝技術(shù)之一。目前的堆疊封裝結(jié)構(gòu)主要有兩類(lèi):一類(lèi)是以引線鍵合為主要鏈接方式，將堆疊的芯片以引線鍵合的方式實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間、芯片與基板之間的通訊；另一類(lèi)是新出現(xiàn)的硅通孔技術(shù)，其特征是改引線鍵合方式為倒裝方式，即在硅芯片上形成硅通孔互聯(lián)結(jié)構(gòu)，利用凸點(diǎn)倒轉(zhuǎn)的方式將芯片進(jìn)行堆疊，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是縮短了芯片與芯片之間的通訊距離，降低了系統(tǒng)功耗，同時(shí)減小了封裝體積，該技術(shù)為半導(dǎo)體業(yè)所青睞。但采用硅通孔互聯(lián)技術(shù)存在工藝成本高、半導(dǎo)體產(chǎn)品存在產(chǎn)品良率低等不利于量產(chǎn)的因素。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、封裝成本低、產(chǎn)品成品率高的半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片和硅基轉(zhuǎn)接板，所述芯片包括芯片I和芯片II，所述芯片1、芯片II和硅基轉(zhuǎn)接板上下依次連接，所述芯片I包括芯片本體I和設(shè)置在芯片本體I背面的帶有錫帽I的金屬凸點(diǎn)I ,所述芯片II包括硅基載體、正面絕緣層I1、正面再布線金屬層I1、正面保護(hù)層I1、背面絕緣層I1、背面再布線金屬層I1、背面保護(hù)層II，所述硅基載體的四周設(shè)置包封區(qū)域II，所述包封區(qū)域II內(nèi)設(shè)置填充金屬的通孔II，所述正面絕緣層II設(shè)置在硅基載體和包封區(qū)域II的正面，所述正面再布線金屬層II設(shè)置在正面絕緣層II上，所述正面保護(hù)層II設(shè)置在正面絕緣層II和正面再布線金屬層II上，并于正面再布線金屬層II上形成若干個(gè)正面保護(hù)層開(kāi)口 II，所述正面再布線金屬層II與芯片I通過(guò)帶有錫帽I的金屬凸點(diǎn)I連接，所述錫帽I設(shè)置在正面保護(hù)層開(kāi)口 II內(nèi)，所述背面絕緣層II設(shè)置在硅基載體和包封區(qū)域II的背面，所述背面再布線金屬層II設(shè)置在背面絕緣層II下，所述背面保護(hù)層II設(shè)置在背面絕緣層II和背面再布線金屬層II下，并于背面再布線金屬層II下形成若干個(gè)背面保護(hù)層開(kāi)口 II，所述背面保護(hù)層開(kāi)口 II內(nèi)設(shè)置帶有錫帽II的金屬凸點(diǎn)II，所述正面再布線金屬層II與背面再布線金屬層II通過(guò)通孔II內(nèi)的金屬連接，所述硅基轉(zhuǎn)接板包括硅基載體、正面絕緣層II1、正面再布線金屬層II1、正面保護(hù)層II1、背面絕緣層II1、背面再布線金屬層II1、背面保護(hù)層III，所述硅基載體的四周設(shè)置包封區(qū)域III，所述包封區(qū)域III內(nèi)設(shè)置填充金屬的通孔III，所述 正面絕緣層III設(shè)置在硅基載體和包封區(qū)域III的正面，所述正面再布線金屬層III設(shè)置在正面絕緣層III上，所述正面保護(hù)層III設(shè)置在正面絕緣層III和正面再布線金屬層III上，并于正面再布線金屬層III上形成若干個(gè)正面保護(hù)層開(kāi)口 III，所述正面再布線金屬層III與芯片II通過(guò)帶有錫帽II的金屬凸點(diǎn)II連接，所述錫帽II設(shè)置在正面保護(hù)層開(kāi)口III內(nèi)，所述背面絕緣層III設(shè)置在硅基載體和包封區(qū)域III的背面，所述背面再布線金屬層III設(shè)置在背面絕緣層III下，所述背面保護(hù)層III設(shè)置在背面絕緣層III和背面再布線金屬層III下，并于背面再布線金屬層III下形成若干個(gè)背面保護(hù)層開(kāi)口 III，所述正面再布線金屬層III與背面再布線金屬層III通過(guò)通孔III內(nèi)的金屬連接。所述金屬凸點(diǎn)I陣列排布。所述芯片II有數(shù)個(gè)，上下依次通過(guò)帶有錫帽II的金屬凸點(diǎn)II堆疊連接。所述金屬凸點(diǎn)II陣列排布。所述背面保護(hù)層開(kāi)口 III內(nèi)設(shè)置陣列排布的錫球III。所述錫球III陣列排布。所述背面保護(hù)層開(kāi)口 III內(nèi)設(shè)置陣列排布的金屬柱III，所述金屬柱III的頂端設(shè)置錫帽 III。所述金屬柱III陣列排布。還包括底填料，所述底填料填充芯片I與芯片II之間、芯片II與硅基轉(zhuǎn)接板之間的空間。還包括 底填料，所述底填料填充上下相鄰芯片II之間的空間。本實(shí)用新型的有益效果是:1、利用芯片和硅基轉(zhuǎn)接板四周的包封區(qū)域內(nèi)形成的通孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了芯片之間以及芯片和硅基轉(zhuǎn)接板之間電訊號(hào)傳遞與熱傳遞，很好地解決了硅通孔結(jié)構(gòu)的工藝問(wèn)題及加工成本問(wèn)題；2、在包封區(qū)域上采用激光開(kāi)孔結(jié)合化學(xué)鍍銅的方式形成通孔及通孔內(nèi)金屬填充，既降低了工藝操作的復(fù)雜性，也降低了產(chǎn)品成本，提升了產(chǎn)品良率和可靠性；3、通孔內(nèi)的金屬在芯片II為單顆的情況下可實(shí)現(xiàn)芯片I與轉(zhuǎn)接板之間的連接，芯片II為多顆的情況下還可以實(shí)現(xiàn)上下芯片之間的互聯(lián)。

圖1為本實(shí)用新型一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的示意圖。圖2為圖1中芯片I的示意圖。圖3為圖1中芯片II的示意圖。圖4為圖1中硅基轉(zhuǎn)接板的示意圖。圖5為本實(shí)用新型一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的示意圖。圖中:芯片I 100芯片本體I 101金屬凸點(diǎn)I 102錫帽I 103芯片II 200[0038]硅基載體201半導(dǎo)體工藝與布線區(qū)域202包封區(qū)域II 203通孔II 204正面絕緣層II 211正面再布線金屬層II 212正面保護(hù)層II 213正面保護(hù)層開(kāi)口 II 214背面絕緣層II 221背面再布線金屬層II 222背面保護(hù)層II 223背面保護(hù)層開(kāi)口 II 224金屬凸點(diǎn)II 225錫帽II 226硅基轉(zhuǎn)接板300硅基載體301高密度布線層302包封區(qū)域III 303通孔III304正面絕緣層III 311正面再布線金屬層III 312正面保護(hù)層III 313正面保護(hù)層開(kāi)口III 314背面絕緣層III 321背面再布線金屬層III 322背面保護(hù)層III 323背面保護(hù)層開(kāi)口 III 324錫球III325金屬柱III326錫帽III327底填料400。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1至圖4，本實(shí)用新型一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片、硅基轉(zhuǎn)接板300和底填料400，所述芯片包括芯片I 100和芯片II 200，所述芯片II 200的上表面設(shè)置半導(dǎo)體工藝與布線區(qū)域202。所述硅基轉(zhuǎn)接板300的上表面設(shè)置高密度布線層302，所述芯片I 100、芯片II 200和硅基轉(zhuǎn)接板300上下依次堆疊連接。所述芯片I 100包括芯片本體
I101和設(shè)置在芯片本體I 101背面的帶有錫帽I 103的金屬凸點(diǎn)I 102。所述芯片II 200包括硅基載體201、正面絕緣層II 211、正面再布線金屬層II 212、正面保護(hù)層II 213、背面絕緣層II 221、背面再布線金屬層II 222、背面保護(hù)層II 223，所述硅基載體201的四周設(shè)置包封區(qū)域II 203，所述包封區(qū)域II 203內(nèi)設(shè)置填充金屬的通孔
II204。所述正面絕緣層II 211設(shè)置在硅基載體201和包封區(qū)域II 203的正面，所述正面再布線金屬層II 212設(shè)置在正面絕緣層II 211上，所述正面保護(hù)層II 213設(shè)置在正面絕緣層II 211和正面再布線金屬層II 212上,并于正面再布線金屬層II 212上形成若干個(gè)正面保護(hù)層開(kāi)口 II 214，正面再布線金屬層II 212與正面保護(hù)層開(kāi)口 II 214的整體構(gòu)成焊盤(pán)。所述正面再布線金屬層II 212與芯片I 100通過(guò)帶有錫帽I 103的金屬凸點(diǎn)I 102連接，所述金屬凸點(diǎn)I 102陣列排布，所述錫帽I 103與焊盤(pán)連接，并利用底填料400填充芯片1100與芯片II 200之間的空間，用以增強(qiáng)芯片1100與芯片II 200之間連接的可靠性。通常地，底填料400采用非流動(dòng)底填方式，可以保證填充質(zhì)量。所述背面絕緣層II 221設(shè)置在硅基載體201和包封區(qū)域II 203的背面，所述背面再布線金屬層II 222設(shè)置在背面絕緣層II 222下，所述背面保護(hù)層II 223設(shè)置在背面絕緣層II 221和背面再布線金屬層II 222上，并于背面再布線金屬層II 222上形成若干個(gè)背面保護(hù)層開(kāi)口 II 224，形成焊盤(pán)，所述背面保護(hù)層開(kāi)口 II 224內(nèi)設(shè)置帶有錫帽II 226的金屬凸點(diǎn) II 225。所述正面再布線金屬層II 212與背面再布線金屬層II 222通過(guò)通孔II 204內(nèi)的金屬連接。
所述硅基轉(zhuǎn)接板300包括硅基載體301、正面絕緣層III 311、正面再布線金屬層111312、正面保護(hù)層111313、背面絕緣層III321、背面再布線金屬層III322、背面保護(hù)層III323，所述硅基載體301的四周設(shè)置包封區(qū)域III303，所述包封區(qū)域III303內(nèi)設(shè)置填充金屬的通孔III304,所述正面再布線金屬層III312與背面再布線金屬層III322通過(guò)通孔III304內(nèi)的金屬連接。所述正面絕緣層III 311設(shè)置在硅基載體301和包封區(qū)域III 303的正面，所述正面再布線金屬層III 312設(shè)置在正面絕緣層III 311上，所述正面保護(hù)層III 313設(shè)置在正面絕緣層III 311和正面再布線金屬層III 312上,并于正面再布線金屬層III 312上形成若干個(gè)正面保護(hù)層開(kāi)口III314，所述正面再布線金屬層III312與芯片II 200通過(guò)帶有錫帽II 226的金屬凸點(diǎn)II 225連接，所述錫帽II 226設(shè)置在正面保護(hù)層開(kāi)口III 314內(nèi)。所述背面絕緣層III 321設(shè)置在硅基載體301和包封區(qū)域III 303的背面，所述背面再布線金屬層III 322設(shè)置在背面絕緣層III 321下，所述背面保護(hù)層III 323設(shè)置在背面絕緣層III 321和背面再布線金屬層III 322下，并于背面再布線金屬層III 322下形成若干個(gè)背面保護(hù)層開(kāi)口III 324，所述背面保護(hù)層開(kāi)口III 324內(nèi)設(shè)置陣列排布的錫球III 325，如圖1和圖4所示，或設(shè)置陣列排布的金屬柱III 326，所述金屬柱III 326的頂端設(shè)置錫帽III 327，如圖5所示。所述芯片II200與硅基轉(zhuǎn)接板III300之間的空間用底填料400填充，通常的，使用非流動(dòng)性底填料400以保證填充充分。所述芯片II 200可以有數(shù)個(gè)，由上而下依次通過(guò)陣列排布的帶有錫帽II 226的金屬凸點(diǎn)II 225連接，上下相鄰芯片II200之間的空間采用非流動(dòng)的底填料400填充。通常的，所述金屬凸點(diǎn)I 102、金屬凸點(diǎn)II 225均為金屬銅材質(zhì)的微凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，金屬柱III326的材質(zhì)為金屬銅柱，錫帽I 103、錫球III325、錫帽II 226、錫帽III327的成份為純錫或錫基金屬合金，其目的是與芯片或硅基轉(zhuǎn)接板300上的焊盤(pán)有良好的潤(rùn)濕性，利用封裝工藝中回流或熱壓工藝以及倒裝工藝實(shí)現(xiàn)芯片與芯片之間、芯片與硅基轉(zhuǎn)接板300之間的連接，作為橋梁實(shí)現(xiàn)芯片 之間訊號(hào)傳遞與熱傳遞。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片和硅基轉(zhuǎn)接板(300)，所述芯片包括芯片I(100)和芯片II (200)，所述芯片I (100)、芯片II (200)和硅基轉(zhuǎn)接板(300)上下依次連接，所述芯片I (100)包括芯片本體I (101)和設(shè)置在芯片本體I (101)背面的帶有錫帽I(103)的金屬凸點(diǎn)I (102)， 其特征在于:所述芯片II (200)包括硅基載體(201)、正面絕緣層II (211)、正面再布線金屬層II (212)、正面保護(hù)層II (213)、背面絕緣層II (221)、背面再布線金屬層II (222)、背面保護(hù)層II (223)，所述硅基載體(201)的四周設(shè)置包封區(qū)域II (203)，所述包封區(qū)域II(203)內(nèi)設(shè)置填充金屬的通孔II (204)， 所述正面絕緣層II (211)設(shè)置在硅基載體(201)和包封區(qū)域II (203)的正面，所述正面再布線金屬層II (212)設(shè)置在正面絕緣層II (211)上，所述正面保護(hù)層II (213)設(shè)置在正面絕緣層II (211)和正面再布線金屬層II (212)上,并于正面再布線金屬層II (212)上形成若干個(gè)正面保護(hù)層開(kāi)口 II (214)，所述正面再布線金屬層II (212)與芯片I (100)通過(guò)帶有錫帽I (103)的金屬凸點(diǎn)I (102)連接，所述錫帽I (103)設(shè)置在正面保護(hù)層開(kāi)口 II (214)內(nèi)， 所述背面絕緣層II (221)設(shè)置在硅基載體(201)和包封區(qū)域II (203)的背面，所述背面再布線金屬層II (222)設(shè)置在背面絕緣層II (221)下，所述背面保護(hù)層II (223)設(shè)置在背面絕緣層II (221)和背面再布線金屬層II (222)下，并于背面再布線金屬層II (222)下形成若干個(gè)背面保護(hù)層開(kāi)口 II (224)，所述背面保護(hù)層開(kāi)口 II (224)內(nèi)設(shè)置帶有錫帽II (226)的金屬凸點(diǎn)II (225)， 所述正面再布線金屬層II (212)與背面再布線金屬層II (222)通過(guò)通孔II (204)內(nèi)的金屬連接， 所述硅基轉(zhuǎn)接板(300)包括硅基載體(301)、正面絕緣層111(311)、正面再布線金屬層111(312)、正面保護(hù)層111(313)、背面絕緣層111(321)、背面再布線金屬層111(322)、背面保護(hù)層III(323),所述硅基載體(301)的四周設(shè)置包封區(qū)域III(303),所述包封區(qū)域III(303)內(nèi)設(shè)置填充金屬的通孔III (304), 所述正面絕緣層111(311)設(shè)置在硅基載體(301)和包封區(qū)域111(303)的正面，所述正面再布線金屬層III (312)設(shè)置在正面絕緣層III (311)上，所述正面保護(hù)層III (313)設(shè)置在正面絕緣層111(311)和正面再布線金屬層111(312)上，并于正面再布線金屬層111(312)上形成若干個(gè)正面保護(hù)層開(kāi)口 111(314)，所述正面再布線金屬層111(312)與芯片II (200)通過(guò)帶有錫帽II (226)的金屬凸點(diǎn)II (225)連接，所述錫帽II (226)設(shè)置在正面保護(hù)層開(kāi)口 111(314)內(nèi)， 所述背面絕緣層III(321)設(shè)置在硅基載體(301)和包封區(qū)域III(303)的背面，所述背面再布線金屬層III (322 )設(shè)置在背面絕緣層III (321)下，所述背面保護(hù)層III (323 )設(shè)置在背面絕緣層III(321)和背面再布線金屬層III (322)下，并于背面再布線金屬層III(322)下形成若干個(gè)背面保護(hù)層開(kāi)口 111(324)， 所述正面再布線金屬層111(312)與背面再布線金屬層111(322)通過(guò)通孔111(304)內(nèi)的金屬連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬凸點(diǎn)I(102)陣列排布ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述芯片II(200)有數(shù)個(gè)，上下依次通過(guò)帶有錫帽II (226)的金屬凸點(diǎn)II (225)堆疊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬凸點(diǎn)II (225)陣列排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述背面保護(hù)層開(kāi)口 III (324 )內(nèi)設(shè)置陣列排布的錫球III (325 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述錫球111(325)陣列排布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述背面保護(hù)層開(kāi)口 111(324)內(nèi)設(shè)置陣列排布的金屬柱111(326)，所述金屬柱111(326)的頂端設(shè)置錫帽III(327)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬柱III(326)陣列排布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括底填料(400)，所述底填料(400)填充芯片I (100)與芯片II (200)之間、芯片II (200)與硅基轉(zhuǎn)接板(300)之間的空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括底填料(400)，所 述底填料(400)填充上下相鄰芯片II (200)之間的空間。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體的堆疊封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。其包括芯片Ⅰ(100)、一個(gè)或一個(gè)以上芯片Ⅱ(200)和硅基轉(zhuǎn)接板(300)和底填料(400)，此三者由上而下依次通過(guò)陣列排布的帶有錫帽的金屬凸點(diǎn)堆疊連接，包封區(qū)域包封在硅基載體的四周，包封區(qū)域內(nèi)設(shè)置通孔，通孔內(nèi)填充的金屬連接正面再布線金屬層與背面再布線金屬層，所述背面保護(hù)層開(kāi)口Ⅲ(324)內(nèi)設(shè)置陣列排布的錫球(325)或陣列排布的金屬柱(326)，所述金屬柱(326)的頂端設(shè)置錫帽(327)。本實(shí)用新型利用芯片和硅基轉(zhuǎn)接板四周的包封區(qū)域內(nèi)形成的通孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了芯片之間以及芯片和硅基轉(zhuǎn)接板之間電訊號(hào)傳遞與熱傳遞，封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、封裝成本低、產(chǎn)品成品率高。
文檔編號(hào)H01L25/065GK203134791SQ20132009098
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者張黎, 賴志明, 陳棟, 陳錦輝 申請(qǐng)人:江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司