[发明专利]三维扇出型PoP封装结构及制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维扇出型PoP封装结构及制造工艺，属于半导体封装技术领域。

背景技术

作为目前封装高密集成的主要方式，PoP（package on package，层叠封装）得到越来越多的重视。芯片的堆叠是提高电子封装高密化的主要途径之间，PoP设计已经在业界得到比较广泛的开发和应用。目前，采用塑封（molding）工艺的扇出型封装的PoP解决方案在翘曲（warpage）控制方面非常困难，现有技术的解决方案都是从材料特性、塑封最终形方面来减小翘曲；另外因塑封料（EMC）涨缩引起的滑移、错位（shift）也很难得到控制。因此，PoP封装结构生产的良率成为很大的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三维扇出型PoP封装结构及制造工艺，可以更有效地改善翘曲，并且简单易行。

按照本发明提供的技术方案，所述三维扇出型PoP封装结构，包括上下两层扇出型封装单元；其特征是：所述扇出型封装单元包括第一扇出型晶圆级封装体、依次堆叠于第一扇出型晶圆级封装体正面的一层或多层第二扇出型晶圆级封装体和设置于第一扇出型晶圆级封装体背面的背面再布线层；所述第一扇出型晶圆级封装体包括第一芯片和第一金属层，第一芯片和第一金属层通过第一塑封体塑封成一个整体，在第一塑封体上制作垂直通孔，在垂直通孔内填充形成第一金属柱，第一金属柱与第一金属层连接；在所述第一塑封体的正面设置第一再布线层，第一再布线层中布置第一再布线金属走线层和凸点，第一再布线金属走线层连接第一芯片、第一金属柱以及凸点；所述第二扇出型晶圆级封装体包括第二芯片、第二金属层和电镀种子层，第二芯片、第二金属层和电镀种子层通过第二塑封体塑封成一个整体，在第二塑封体上制作垂直通孔，在垂直通孔内填充形成第二金属柱，第二金属柱与第二金属层连接，第二金属层与电镀种子层连接，电镀种子层与凸点连接；在所述第二塑封体的正面设置第二再布线层，第二再布线层中布置第二再布线金属走线层和凸点下金属层，在凸点下金属层上置焊球，第二再布线金属走线层连接第二芯片、第二金属柱和凸点下金属层；所述凸点下金属层与位于上一层的第二扇出型晶圆级封装体中的电镀种子层连接，位于顶层的第二扇出型晶圆级封装体中的凸点下金属层上置焊球；所述背面再布线层中设置背面再布线金属走线层和背面凸点下金属层，背面再布线金属走线层连接第一金属层和背面凸点下金属层；所述上层扇出型封装单元的焊球与下层扇出型封装单元的背面凸点下金属层连接。

所述第一芯片的正面与第一塑封体的正面位于同一平面，第一芯片的背面与第一塑封体的背面位于同一平面。

所述第一金属柱的第一表面与第一塑封体的正面位于同一平面，第一金属柱的第二表面与第一金属层的第一表面连接，第一金属层的第二表面与第一塑封体的背面位于同一平面。

所述第二芯片的正面与第二塑封体的正面位于同一平面，第二芯片的背面通过粘胶层与第一再布线层连接。

所述第二金属柱的第一表面与第二塑封体的正面位于同一平面，第二金属柱的第二表面与第二金属层的第一表面连接，第二金属层的第二表面设置电镀种子层，电镀种子层与第二塑封体的背面位于同一平面。

所述凸点的正面与第一再布线层的正面平齐。

位于顶层的第二扇出型晶圆级封装体中的凸点下金属层的外表面与第二再布线层的外表面平齐、或者突出于第二再布线层的外表面；位于中间层的第二扇出型晶圆级封装体中的凸点下金属层的外表面与第二再布线层的外表面平齐；所述背面凸点下金属层的外表面与背面再布线层的外表面平齐、或者突出于背面再布线层的外表面。

所述三维扇出型PoP封装结构的制造工艺，其特征是，采用以下工艺步骤：

（1）准备载体圆片，在载体圆片上表面涂覆第一粘胶层，在第一粘胶层上制作第一金属层，在第一金属层上制作通孔，或者直接在第一粘胶层上制作预加工通孔的第一金属层，裸露出载体圆片的上表面；在第一金属层的通孔底部涂覆第二粘胶层，将第一芯片的正面朝上粘贴于载体圆片上；

（2）将第一金属层、第一芯片通过第一塑封体塑封为一个整体，并且保证第一芯片的正面与第一塑封体的正面位于同一平面，第一芯片的背面和第一塑封体的背面位于同一平面；

（3）在第一塑封体上制作垂直通孔，裸露出第一金属层的第一表面，在垂直通孔内填充导电材料，得到第一金属柱；

（4）在第一塑封体的正面制作第一再布线层，在第一再布线层中制作第一再布线金属走线层和凸点，凸点的正面与第一再布线层的正面平齐；第一再布线金属走线层连接第一芯片、第一金属柱和凸点；