[发明专利]多层堆叠高宽带存储器封装方法及封装结构

说明书

本发明提供一种多层堆叠高宽带存储器封装方法及封装结构，该方法提供缓冲芯片和多个第一存储器芯片，以上芯片均设置有多个导电通孔。在第一存储器芯片的第一表面对应导电通孔处依次形成第一导电凸块和第二导电凸块。在第一存储器芯片的第二表面对应导电通孔处形成第一焊盘。通过热压焊工艺，将每相邻两个第一存储器芯片的第二导电凸块和第一焊盘嵌套，将多个第一存储器芯片依次绝缘堆叠在缓冲芯片上。通过回流焊工艺，将堆叠完成的多个第一存储器芯片和缓冲芯片回流焊接。形成塑封层，塑封层包裹多个第一存储器芯片和缓冲芯片。本发明通过两步焊接工艺，将第二导电凸块和第一焊盘相嵌套，可减小第二导电凸块的变形，实现超细间距的互连。

技术领域

本发明属于半导体封装技术领域，具体涉及一种多层堆叠高宽带存储器封装方法及封装结构。

背景技术

对于数据中心等企业级应用，大容量的高速存储成为必要项。为应对此需求，高宽带存储器(HBM，high bandwidth Memory)应运而生。如图1所示，HBM使用硅通孔(TSV，Through Silicon Via)12将数个存储器芯片11进行垂直互连，通过底层的缓冲芯片10与外界进行数据交互，由于TSV具有密度高，垂直互连距离短的优势，数据传输速度大大提高。

目前，HBM的多层芯片堆叠采用热压键合(TCB，Thermal Compression Bond)工艺，通过快速加热，将微凸点14与芯片背部焊盘13连接，芯片背部焊盘13与芯片的硅通孔12连接。目前微凸点14的成分主要是铜-锡结构，而芯片背部焊盘13的主要成分为镍-金结构。最终堆叠结构由塑封层15进行保护。

在使用铜-锡微凸点的情况下，由于锡在回流时的变形性，为了防止微凸点之间短路，微凸点之间的间距以及锡的高度需要严格控制。目前间距在40um以上，当间距降低到25um以下时，由于锡的量过小，在热载条件下全面转换为金属间化合物，导致可靠性失效。

为了提高存储容量以及数据吞吐速度，需要增加芯片堆叠数量以及引脚数量，但在目前微凸点的机构中，由于凸点高度和间距的限制，持续提升的空间有限，为解决此问题，目前在开发基于混合键合的多芯片堆叠技术，但混合键合需要高精密化学机械抛光工艺，成本高，而且混合键合对于芯片表面平整度要求高，实际生产的良率控制困难。

针对上述问题，有必要提出一种设计合理且可以有效解决上述问题的一种多层堆叠高宽带存储器封装方法及封装结构。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种多层堆叠高宽带存储器封装方法及封装结构。

本发明的一个方面提供一种多层堆叠高宽带存储器封装方法，所述方法包括：

提供缓冲芯片和多个第一存储器芯片，所述缓冲芯片和所述多个第一存储器芯片均设置有多个导电通孔；

在所述第一存储器芯片朝向所述缓冲芯片的表面对应所述导电通孔的位置处，依次形成第一导电凸块和第二导电凸块；

在所述第一存储器芯片背离所述缓冲芯片的表面对应所述导电通孔的位置处形成第一焊盘；

通过热压焊工艺，将每相邻两个所述第一存储器芯片的所述第二导电凸块和所述第一焊盘相嵌套，以将所述多个第一存储器芯片依次绝缘堆叠在所述缓冲芯片上；

通过回流焊工艺，将堆叠完成的所述多个第一存储器芯片和所述缓冲芯片进行回流焊接；

形成塑封层，所述塑封层包裹所述缓冲芯片和所述多个第一存储器芯片。

可选的，所述通过热压焊工艺，将每相邻两个所述第一存储器芯片的所述第二导电凸块和所述第一焊盘相嵌套，包括：

在所述第一焊盘上形成凸起；

通过热压焊工艺，将每相邻两个所述第一存储器芯片的所述凸起压入所述第二导电凸块中。