[发明专利]基于芯粒概念的局部中介层2.5D扇出封装结构及工艺

说明书

本发明公开一种基于芯粒概念的局部中介层2.5D扇出封装结构及工艺，该结构包括芯粒、中介层、第一再布线层、第二再布线层、焊球、塑封层等。该结构基于对中介层的设计实现双面扇出，在中介层硅基正面采用等离子体刻蚀得到TSV盲孔并在表面沉积绝缘层；在TSV盲孔中电镀填充铜柱并在上方制作第一层再布线层和凸块。并行的在临时玻璃载板上涂层并制作第二再布线层，并与上述中介层键合。通过导电材料实现中介层凸块与芯粒下方凸块电连接，并塑封。去除临时玻璃载板，并植球以便实现下一层互连。该结构实现双面扇出便于芯粒堆叠，且双层互连层结构降低了信号串扰问题，减少了封装工艺和降低封装成本，中介层由外部工艺提供加速了制造效率。

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，具体涉及一种基于芯粒概念的局部中介层2.5D扇出封装结构及工艺。

背景技术

随着制造技术的不断突进和人们对于产品高速高效使用的体验需求，迫使电子产品朝着高集成度、高体验感和更低成本的方向发展。因此，大家开把目光转向先进封装，其中扇出型封装从系统集成方式上进行创新，以功能应用和产品需求作为驱动，有效提高产品传输、功耗、尺寸和可靠性等方面的性能，不管从成本还是研发难度的角度考虑，扇出型封装都是一种不错的选择。扇出封装的核心要素就是芯片上的RDL再布线层，通过RDL替代了传统封装下基板传输信号的作用，使得扇出封装可以不需要基板而且芯片成品的高度会更低，由于扇出封装在封装面积上没有扇入那么多限制，整个封装设计也会变得更加灵活和“自由”。因此扇出封装最先在一些小面积、低性能的领域被推广开来。

目前，传统模塑料扇出封装存在互连层单层薄膜厚度大、易翘曲、互连层数少、键合精度小等难题，同时不同类型的半导体芯片堆叠在一起时，由于其互连距离远，进而会导致半导体芯粒的性能不稳定，进而影响其使用寿命。

目前，传统模塑料扇出封装在中介层结构的设计与制作的并行工艺上有所局限，封装效率遇到了瓶颈，亟待解决，同时传统扇出封装在多个芯片堆叠时，存在互连层单层薄膜厚度大、易翘曲、互连层数少、键合精度小等难题，且互连距离较远，也会对芯粒的性能产生不利影响。因此如何实现中介层设计与制作的并行工艺，同时实现芯片高效互连在封装技术中尤为关键。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，如中介层制作的并行工艺上有局限，同时多个半导体芯片堆叠时，芯片互连也是难题，本发明主要解决中介层结构的设计与制作，同时实现芯片高效互连。

本发明的目的是提供一种基于芯粒概念的局部中介层2.5D扇出封装结构及工艺，该封装结构可以增加制作速率，同时可以有效减少互连距离，其损耗更小，效率更高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种基于芯粒概念的局部中介层2.5D扇出封装工艺，包括：

S1、制作带有单面互连层的中介层：

S1）在中介层硅基表面沉积薄膜，在薄膜上涂覆光刻胶，对光刻胶曝光显影，显露出TSV盲孔区域。采用湿法刻蚀或者等离子体干法刻蚀对TSV盲孔区域的薄膜进行非等向刻蚀处理。刻出TSV盲孔后去除薄膜和光刻胶，完成TSV盲孔制作。在中介层硅基及TSV通孔表面通过PECVD沉积绝缘层；S2）在TSV盲孔中电镀填充铜，平坦化并去除多余铜，完成铜柱填充后，中介层硅基上方制作第一再布线层和金属凸块；S3）在中介层正面键合临时玻璃载板，晶圆减薄使得中介层背面露出硅通孔铜柱；S4）去除临时玻璃载板，并采用等离子体清洗，完成中介层制作；

S2、并行的提供临时玻璃载板，在玻璃载板正面涂层，并制作第二再布线层；

S3、将带有单面互连层的中介层背面与第二再布线层进行面对面键合，将键合后的模组实现塑封，通过机械研磨露出中介层凸块；

S4、将芯粒底部凸块与中介层凸块通过导电材料实现电连接，并再次实现塑封；