[发明专利]一种三维封装结构及制备方法

说明书

一种三维封装结构及其制备方法，其中，三维封装结构包括：塑封结构，所述塑封结构包括塑封层和位于所述塑封中的第一芯片；第二芯片晶圆，与所述塑封结构键合在一起，所述第二芯片晶圆与所述第一芯片电连接。本发明提供的三维封装结构，第二芯片晶圆整体在塑封结构上设置，可以矫正塑封结构的翘曲度；第二芯片晶圆未被塑封层覆盖，具有良好的散热性能；第二芯片晶圆整体键合设置，可提高芯片的封装效率。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及一种晶圆键合三维封装结构及制备方法和应用。

背景技术

随着电子装置设备的多功能化和小型化程度越来越高，集成电路的特征尺寸的不断缩小，互联密度的不断提高，对于封装整理的尺寸要求越来越严格，如何将多种不同尺寸类型的芯片高度集成在一个封装体中是如今芯片封装领域小型化趋势中一个主要的方向。三维堆叠封装是满足上述要求的一种非常有效的技术途径。

目前广泛采用的三维扇出型封装是在已经塑封在一起的基础芯片层上进行重新布线后再设置顶层芯片层，然后进行二次塑封，以形成三维封装结构。然而，塑封的翘曲度难以控制，对后续加工的品质有一定的影响；顶层芯片被塑封层覆盖，热量容易累积，对顶层芯片的性能有一定的影响；顶层芯片需要逐个贴装，效率较低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中塑封的翘曲度难以控制，顶层芯片层散热问题以及顶层芯片层贴装效率低的问题，从而提供一种晶圆键合三维封装结构及制备方法和应用。

本发明提供一种晶圆键合三维封装结构，包括：一种三维封装结构，其特征在于，包括：塑封结构，所述塑封结构包括塑封层和位于所述塑封中的第一芯片；第二芯片晶圆，与所述塑封结构键合在一起，所述第二芯片晶圆与所述第一芯片电连接。

可选的，所述塑封结构还包括：第一导电键合层，所述第一导电键合层位于部分所述塑封层的一侧；

所述第二芯片晶圆包括：半导体衬底层和集成在所述半导体衬底层中的器件层；第二导电键合层，所述第二导电键合层位于部分所述器件层的表面，所述第二导电键合层与所述第一导电键合层相互键合。

可选的，所述第一导电键合层包括焊盘，所述第二导电键合层包括凸块。

可选的，还包括：位于部分所述塑封结构和部分所述第二芯片晶圆之间的热塑性膜层，所述热塑性膜层位于所述第一导电键合层和所述第二导电键合层的侧部。

可选的，所述热塑性膜层的材料包括热塑性树脂。

可选的，所述第一导电键合层的材料包括：铜或铜镍合金；所述第二导电键合层的材料包括：锡铟合金。

可选的，所述塑封结构还包括：第一重布线结构，所述第一芯片倒装于所述第一重布线结构上，所述第一芯片与所述第一重布线结构电连接；

所述塑封层位于所述第一重布线结构的一侧且包覆所述第一芯片，所述第一重布线结构包括第一介质层和位于第一介质层中的第一重布线层；第二重布线结构，位于所述塑封层背向所述第一重布线结构的一侧表面；导电柱，贯穿所述塑封层和所述第一介质层且位于所述第一芯片的侧部，所述导电柱与所述第二重布线结构和所述第一重布线结构电连接；所述第一导电键合层位于部分所述第二重布线结构背向所述第一重布线结构的一侧表面，所述第一导电键合层与所述第二重布线结构电连接。

可选的，还包括：若干第一焊球，所述第一焊球分别位于所述第一重布线结构背向所述塑封层一侧表面、以及所述导电柱背向第二重布线结构的一侧表面。

本发明还提供一种三维封装结构的制备方法，包括：形成塑封结构，所述塑封结构包括塑封层和位于所述塑封中的第一芯片；形成第二芯片晶圆；将所述第二芯片晶圆和所述塑封结构键合在一起，所述第二芯片晶圆与所述第一芯片电连接。

可选的，形成所述塑封结构的步骤包括：在部分所述塑封层的一侧形成第一导电键合层；