一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构及封装方法与流程

xiaoxiao2026-08-19  10


本发明涉及半导体封装,具体地说是一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构及封装方法。


背景技术:

1、目前半导体先进封装领域,对于后通孔技术via-last,无论是功能面朝上face up还是功能面朝下face down的堆叠,一般都会采用做一层堆叠打一次孔的形式,主要原因是多层堆叠后一次打孔的形式理论上无法满足各层芯片上的信号通过该通孔形成互联。


技术实现思路

1、本发明为克服现有技术的不足,提供一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构。

2、为实现上述目的,设计一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构,包括多层堆叠芯片,堆叠芯片设有焊盘,第二层堆叠芯片以上的堆叠芯片的焊盘设有漏孔,上一层的堆叠芯片的焊盘的漏孔面积包含下一层的堆叠芯片的焊盘的漏孔面积,焊盘的漏孔处开设有连通下一层焊盘的孔,孔内设有导电结构。

3、所述的多层堆叠芯片包括四层堆叠芯片,第一层堆叠芯片设有焊盘一,焊盘一没有漏孔,第二层堆叠芯片设有焊盘二,焊盘二的漏孔为1/4圆孔,第三层堆叠芯片设有焊盘三,焊盘三的漏孔为半圆孔,第四层堆叠芯片设有焊盘四,焊盘四的漏孔为3/4圆孔。

4、所述漏孔为同心圆结构或矩形结构。

5、所述导电结构的一端露出封装结构并植有凸点。

6、本发明还提供一种上述的多芯片堆叠垂直互联的封装结构的封装方法,包括如下步骤:

7、s1,将基底晶圆与第一层堆叠晶圆键合,基底晶圆与第一层堆叠晶圆的焊盘对应;

8、s2,减薄堆叠晶圆;

9、s3,重复进行键合及减薄,依次堆叠若干层堆叠晶圆;

10、s4,在堆叠晶圆的顶部制作光刻掩膜;

11、s5,通过漏孔对堆叠晶圆循环进行硅刻蚀及介质层刻蚀,形成刻蚀孔,并将各层堆叠晶圆的焊盘小于上层焊盘的部分露出,直到露出第一层堆叠晶圆的焊盘一,然后去除光刻掩膜;

12、s6,在刻蚀孔内进行介质层沉积,然后再次进行刻蚀露出焊盘一和各层堆叠晶圆的焊盘;

13、s7,在刻蚀孔内填充导电结构,并对表面平坦化;

14、s8,对基底晶圆减薄,在顶部制作凸点,划片形成单个模块。

15、所述步骤s1中键合前先对基底晶圆和第一层堆叠晶圆进行抛光。

16、所述步骤s2和步骤s3中堆叠晶圆减薄后cmp抛光至30~50μm厚度。

17、所述步骤s6中介质层沉积前以及刻蚀露出焊盘后进行兆声波清洗。

18、所述步骤s7的导电结构的材质为铜,具体步骤包括先在刻蚀孔内形成pvd种子层,然后进行电镀填铜工艺,电镀填铜工艺中利用强抑制剂在晶圆表面及刻蚀孔的顶部进行吸附,用于抑制晶圆表面及孔上部铜的沉积,实现从刻蚀孔的底部开始向上沉积铜。

19、本发明同现有技术相比,对于后通孔的堆叠结构,可以通过一孔到底的工艺实施方法,通过堆叠结构一次完成的工序替代各层单独加工的工序,大大简化了工艺流程,降低了封装成本;通过各层芯片的漏孔区域设计,实现了通过导电结构传输的信号与各层芯片均可互连的效果。



技术特征:

1.一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构,其特征在于:包括多层堆叠芯片(1),堆叠芯片(1)设有焊盘(2),第二层堆叠芯片(1-2)以上的堆叠芯片(1)的焊盘(2)设有漏孔(3),上一层的堆叠芯片(1)的焊盘(2)的漏孔(3)面积包含下一层的堆叠芯片(1)的焊盘(2)的漏孔(3)面积,焊盘(2)的漏孔(3)处开设有连通下一层焊盘(2)的孔,孔内设有导电结构(4)。

2.根据权利要求1所述的一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构,其特征在于:所述的多层堆叠芯片(1)包括四层堆叠芯片(1),第一层堆叠芯片(1-1)设有焊盘一(2-1),焊盘一(2-1)没有漏孔(3),第二层堆叠芯片(1-2)设有焊盘二(2-2),焊盘二(2-2)的漏孔(3)为1/4圆孔,第三层堆叠芯片(1-3)设有焊盘三(2-3),焊盘三(2-3)的漏孔(3)为半圆孔,第四层堆叠芯片(1-4)设有焊盘四(2-4),焊盘四(2-4)的漏孔(3)为3/4圆孔。

3.根据权利要求1所述的一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构,其特征在于:所述漏孔(3)为同心圆结构或矩形结构。

4.根据权利要求1所述的一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构,其特征在于:所述导电结构(4)的一端露出封装结构并植有凸点(5)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种多芯片堆叠垂直互联的封装结构的封装方法,其特征在于,包括如下步骤:

6.根据权利要求5所述的一种多芯片堆叠垂直互联的封装方法,其特征在于:所述步骤s1中键合前先对基底晶圆(6)和第一层堆叠晶圆(7)进行抛光。

7.根据权利要求5所述的一种多芯片堆叠垂直互联的封装方法,其特征在于:所述步骤s2和步骤s3中堆叠晶圆(7)减薄后cmp抛光至30~50μm厚度。

8.根据权利要求5所述的一种多芯片堆叠垂直互联的封装方法,其特征在于:所述步骤s6中介质层沉积前以及刻蚀露出焊盘(2-1)后进行兆声波清洗。

9.根据权利要求5所述的一种多芯片堆叠垂直互联的封装方法,其特征在于:所述步骤s7的导电结构(4)的材质为铜,具体步骤包括先在刻蚀孔(9)内形成pvd种子层,然后进行电镀填铜工艺,电镀填铜工艺中利用强抑制剂在晶圆表面及刻蚀孔(9)的顶部进行吸附,用于抑制晶圆表面及孔上部铜的沉积,实现从刻蚀孔(9)的底部开始向上沉积铜。


技术总结
本发明涉及半导体封装技术领域,具体地说是一种多芯片垂直互联的封装结构及封装方法。封装结构包括多层堆叠芯片,堆叠芯片设有焊盘,第二层堆叠芯片以上的堆叠芯片的焊盘设有漏孔,上一层的堆叠芯片的焊盘的漏孔面积包含下一层的堆叠芯片的焊盘的漏孔面积,焊盘的漏孔处开设有连通下一层焊盘的孔,孔内设有导电结构,本发明还提供一种上述的多芯片垂直互联的封装结构的封装方法,同现有技术相比,对于后通孔的堆叠结构,可以通过一孔到底的工艺实施方法,通过堆叠结构一次完成的工序替代各层单独加工的工序,大大简化了工艺流程,降低了封装成本;通过各层芯片的漏孔区域设计,实现了通过导电结构传输的信号与各层芯片均可互连的效果。

技术研发人员:范俊,陈之文,宁文果,邵滋人,付永朝
受保护的技术使用者:宏茂微电子(上海)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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