[发明专利]三维扇出型晶圆级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晶圆级封装结构及制造工艺，属于半导体封装技术领域。

背景技术

三维扇出型晶圆级封装能够实现三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗，但也存在着一定的缺陷。目前，采用塑封（molding）工艺的扇出型封装在翘曲（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。

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晶圆级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，所述三维扇出型晶圆级封装结构，包括第一扇出型晶圆级封装体和堆叠在第一扇出型晶圆级封装体上的一层或多层第二扇出型晶圆级封装体，第一扇出型晶圆级封装体正面布置第一再布线层，第二扇出型晶圆级封装体正面布置第二再布线层；其特征是：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；所述第二扇出型晶圆级封装体包括第二芯片、电镀种子层和第二金属层，第二芯片、电镀种子层和第二金属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金属柱，金属柱与第二金属层连接，第二金属层与电镀种子层连接；在所述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与凸点，凸点与电镀种子层连接；在所述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，第二再布线金属走线层连接第二芯片、金属柱和凸点下金属层；所述凸点下金属层与位于上一层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；所述第一芯片的正面和第一金属层的第一表面位于不同平面，第一芯片的背面和第一金属层的第二表面位于同一平面。

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。

所述金属柱的第一表面与第二塑封体的正面位于同一平面，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连接电镀种子层，电镀种子层与第二塑封体的背面位于同一平面。

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上表面与第二再布线层的上表面平齐、或者突出于第二再布线层的上表面；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上表面与第二再布线层的上表面平齐。

所述凸点的上表面与第一再布线层的上表面平齐。

所述三维扇出型晶圆级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，凸点的上表面与第一再布线层的上表面平齐；第一再布线金属走线层连接第一芯片和凸点；

（4）在第一再布线层上制作电镀种子层，电镀种子层与凸点连接；

（5）在电镀种子层上制作第二金属层，在第二金属层上制作通孔，或者直接在电镀种子层上制作预加工通孔的第二金属层，裸露出第一再布线层的上表面；

（6）在第二金属层的通孔底部涂覆粘胶层，将第二芯片的正面朝上粘贴于第一再布线层上；

（7）将第二金属层、第二芯片通过第二塑封体塑封为一个整体；在第二塑封体上制作垂直通孔，裸露出第二金属层的第一表面，在垂直通孔内填充导电材料，形成金属柱；

（8）在第二塑封体的正面制作第二再布线层，在第二再布线层中制作第二再布线金属走线层和凸点下金属层，第二再布线金属走线层连接第二芯片、金属柱和凸点下金属层；

（9）去除载体圆片、第一粘胶层和第二粘胶层，裸露出第一芯片的背面；

（10）在凸点下金属层上植球回流，形成焊球凸点阵列。