一种硅基三维扇出集成封装结构制造技术

本实用新型专利技术公开一种硅基三维扇出集成封装结构，属于集成电路晶圆级封装技术领域。所述硅基三维扇出集成封装结构包括硅基，所述硅基正面制作有TSV盲孔并且表面沉积有无机钝化层；所述TSV盲孔中制作有铜柱并在表面制作有第一n层再布线和金属焊垫；所述硅基背面刻蚀有凹槽，第一芯片通过粘结剂埋在所述凹槽中，所述第一芯片的焊垫朝外；所述硅基背面填充有干膜材料，并且所述硅基背面依次制作有钝化层、第二n层再布线和凸点。本实用新型专利技术通过使用硅基实现三维扇出型晶圆级封装，完成高密度异构芯片三维集成，其封装效率、集成度、性能大大提高。提高。提高。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基三维扇出集成封装结构


[0001]本技术涉及集成电路晶圆级封装
，特别涉及一种硅基三维扇出集成封装结构。

技术介绍

[0002]随着晶体管特征尺寸缩小到10nm以下，栅氧化层厚度只有十几甚至几个原子，这已经开始接近物理极限。由于量子隧穿效应导致的漏电将会非常严重，基于摩尔定律(MooreLaw)的芯片研发和制造成本也将成几何倍数增加。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。
[0003]扇出型封装主要有两种：树脂型和硅基扇出。由于硅基工艺是当下应用最多的技术，硅基扇出也受到越来越多的重视。基于干法刻蚀工艺的TSV 通孔技术可以实现三维扇出集成，例如专利CN201710608974.1给出了一种薄型3D扇出封装结构及晶圆级封装方法，这种方法将TSV和硅基凹槽同时刻蚀出来，由于开孔尺寸不一，将会导致TSV和凹槽刻蚀深度不一；另外在硅基表面有凹槽的情况下进行TSV填铜，具有较高难度。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种硅基三维扇出集成封装结构，以解决目前的封装方式集成度不高且性能较差，制作效率也低的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本技术提供一种硅基三维扇出集成封装结构，包括硅基，
[0006]所述硅基正面制作有TSV盲孔并且表面沉积有无机钝化层；所述TSV 盲孔中制作有铜柱并在表面制作有第一n层再布线和金属焊垫；
[0007]所述硅基背面刻蚀有凹槽，第一芯片通过粘结剂埋在所述凹槽中，所述第一芯片的焊垫朝外；
[0008]所述硅基背面填充有干膜材料，并且所述硅基背面依次制作有钝化层、第二n层再布线和凸点。
[0009]可选的，所述硅基三维扇出集成封装结构还包括若干个第二芯片，所述第二芯片通过微凸点与第一n层再布线或金属焊垫连接；所述第二芯片底部通过填充料填充。
[0010]可选的，所述填充料为高分子类材料。
[0011]可选的，所述无机钝化层的厚度为0.1μm以上，材质为无机材料的一种；
[0012]其中，所述无机材料包括SiO2、SiC和SiN。
[0013]可选的，所述金属焊垫的材质为Ti、W、Cu、Ni或Au。
[0014]可选的，所述凹槽的尺寸大于所述第一芯片的尺寸。
[0015]可选的，所述第一芯片通过所述粘结剂与所述无机钝化层粘贴在一起。
[0016]在本技术中提供了一种硅基三维扇出集成封装其结构，包括硅基，所述硅基正面制作有TSV盲孔并且表面沉积有无机钝化层；所述TSV盲孔中制作有铜柱并在表面制作有第一n层再布线和金属焊垫；所述硅基背面刻蚀有凹槽，第一芯片通过粘结剂埋在所述凹槽中，所述第一芯片的焊垫朝外；所述硅基背面填充有干膜材料，并且所述硅基背面依次制作有钝化层、第二n层再布线和凸点。本技术通过使用硅基实现三维扇出型晶圆级封装，完成高密度异构芯片(如CPU、DSP、FPGA和HBM等)三维集成，其封装效率、集成度、性能大大提高。
附图说明
[0017]图1是本技术提供的硅基三维扇出集成封装结构的示意图；
[0018]图2是提供的硅基示意图；
[0019]图3是在硅基正面制作TSV盲孔的示意图；
[0020]图4是在硅基正面的表面沉积无机钝化层的示意图；
[0021]图5是在TSV盲孔中制作铜柱并在表面制作第一n层再布线和金属焊垫的示意图；
[0022]图6是在硅基正面通过临时键合层键合玻璃载板的示意图；
[0023]图7是减薄硅基背面的示意图；
[0024]图8是刻蚀使TSV盲孔露出的示意图；
[0025]图9是在硅基背面刻蚀出凹槽的示意图；
[0026]图10是在硅基背面填充干膜材料并开孔的示意图；
[0027]图11是将TSV盲孔表层的无机钝化层刻蚀干净的示意图；
[0028]图12是在硅基背面依次制作钝化层、第二n层再布线和凸点的示意图。
具体实施方式
[0029]以下结合附图和具体实施例对本技术提出的一种硅基三维扇出集成封装结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。
[0030]实施例一
[0031]本技术提供了一种硅基三维扇出集成封装结构，其结构如图1所示，包括硅基101，所述硅基101正面制作有TSV盲孔并且表面沉积有无机钝化层103；所述TSV盲孔中制作有铜柱104并在表面制作有第一n层再布线105和金属焊垫106；其中所述无机钝化层103的厚度为0.1μm以上，材质为无机材料的一种，所述无机材料包括SiO2、SiC和SiN。所述金属焊垫106的材质为Ti、W、Cu、Ni或Au。
[0032]所述硅基101背面刻蚀有凹槽，第一芯片201通过粘结剂203埋在所述凹槽中，所述第一芯片201的焊垫202朝外；所述硅基101背面填充有干膜材料110，并且所述硅基101背面依次制作有钝化层111、第二n层再布线112和凸点113。所述凹槽的尺寸大于所述第一芯片201的尺寸；所述第一芯片201通过所述粘结剂203与所述无机钝化层103粘贴在一起。
[0033]所述硅基三维扇出集成封装结构还包括若干个第二芯片(包括第二芯片301、第二芯片302和第二芯片303)，所述第二芯片通过微凸点304与第一n层再布线105或金属焊垫
106连接；其中，第二芯片301和第二芯片303通过微凸点304与第一n层再布线105连接，第二芯片302通过微凸点304与金属焊垫106连接；所述第二芯片底部通过填充料305填充，所述填充料305为高分子类材料。
[0034]上述硅基三维扇出集成封装结构通过如下方法制作而成：
[0035]如图2所示，提供硅基101，将所述硅基101正面精细研磨5～50μm；
[0036]如图3所示，通过光刻和干法刻蚀技术，在所述硅基101正面制作TSV 盲孔102；
[0037]如图4所示，在所述硅基101正面的表面沉积无机钝化层103；其中，所述无机钝化层103的厚度为0.1μm以上，材质为无机材料的一种；所述无机材料包括SiO2、SiC和SiN；
[0038]如图5所示，在所述TSV盲孔102中制作铜柱104并在表面制作第一 n层再布线105和金属焊垫106；所述金属焊垫106的材质为Ti、W、Cu、 Ni或Au；
[0039]如图6所示，在所述硅基101正面通过临时键合层107键合玻璃载板 108，键合方式为激光、热解或机械方法；所述玻璃载板108的厚度为50 μm以上，所述临时键合层107的厚度为1μm以上；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基三维扇出集成封装结构，包括硅基(101)，其特征在于，所述硅基(101)正面制作有TSV盲孔并且表面沉积有无机钝化层(103)；所述TSV盲孔中制作有铜柱(104)并在表面制作有第一n层再布线(105)和金属焊垫(106)；所述硅基(101)背面刻蚀有凹槽，第一芯片(201)通过粘结剂(203)埋在所述凹槽中，所述第一芯片(201)的焊垫(202)朝外；所述硅基(101)背面填充有干膜材料(110)，并且所述硅基(101)背面依次制作有钝化层(111)、第二n层再布线(112)和凸点(113)。2.如权利要求1所述的硅基三维扇出集成封装结构，其特征在于，所述硅基三维扇出集成封装结构还包括若干个第二芯片，所述第二芯片通过微凸点(304)与第一n层再布线(105)或金属焊垫(106)连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成迁，徐罕，李守委，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：新型
国别省市：