一種基於TSV技術的埋置型三維集成封裝結構的製作方法

2023-10-05 23:16:34

本發明涉及集成電路封裝技術領域，特別是涉及基於tsv技術的集成電路封裝技術領域。

背景技術：

隨著矽的工藝發展趨近於其物理瓶頸，摩爾定律正在逐漸走向極限，集成電路行業將步入後摩爾時代。由於三維集成封裝作為一種不需要進一步縮小電晶體特徵尺寸而能得到更好的電性能的方法，已經被半導體國際技術藍圖（itrs）認為是後摩爾時代重要途徑之一。三維集成封裝的主要驅動力是：晶片尺寸減少、解決互連瓶頸、不同技術異構集成、高性能。tsv技術是實現以上目標三維集成封裝的主要技術之一。tsv是一個在矽（晶片、晶圓或矽晶片載片）上佔得通孔，並填充導電材料以在模塊或子系統形成垂直互連。基於tsv技術的三維集成封裝主要優勢在於：電性能好、功耗低、尺寸小、質量輕、i/o數多。

目前基於tsv技術的三維集成封裝結構主要分為無源tsv轉接板技術(2.5d-tsv)和有源tsv技術（3d-tsv）。基於2.5d-tsv技術三維集成封裝是將摩爾晶片貼裝在無源tsv轉接板的兩側，以實現小的外形尺寸、更好的電性能、更輕的質量等特點的三維集成封裝，但是該方法由於增加tsv轉接板，集成後的封裝體積相對較大。基於3d-tsv技術三維集成封裝是在摩爾晶片製作tsv通孔，然後通過微凸點實現摩爾晶片在垂直方向（z向）上的垂直互連，該方法三維集成摩爾晶片層數較多、互連走線短、集成度高，但是在摩爾晶片上製作tsv通孔難度大，導致成品率低、成本高，同時集成的摩爾晶片功能單一，實現多功能摩爾晶片三維集成難度較高。

技術實現要素：

本發明提供一種基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構，以及一種製作基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構的方法，克服現有三維集成封裝結構的一些缺陷，提供一種簡便、高效、能滿足多功能需求的三維集成封裝結構，採用埋置型封裝技術並通過tsv轉接板方法，將二維的封裝結構三維堆疊，實現總體封裝的三維集成。

本發明實施例提供一種製作基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構的方法，包括：根據摩爾晶片尺寸大小、電互連設計要求，設計製作tsv轉接板圓片；在所述tsv轉接板圓片上下兩面製作若干凹槽，所述凹槽尺寸、厚度與所述摩爾晶片尺寸、厚度相當；將所述摩爾晶片埋置在所述凹槽內，摩爾晶片的焊盤面朝外，在所述圓片上製作一層介質層，露出摩爾晶片的焊盤和tsv焊盤；通過再布線工藝，在所述介質層上製作連接所述摩爾晶片焊盤和tsv焊盤的金屬再布線，根據互連關係，實現摩爾晶片與tsv轉接板的互連；在所述金屬再布線上製作一層鈍化層，露出tsv焊盤位置，形成鈍化層開口；在鈍化層開口製作微凸點，最後切割，形成單顆的基於tsv技術的埋置型二維集成封裝結構；所述二維集成封裝結構通過tsv轉接板微凸點實現多顆二維集成封裝結構z向堆疊集成。

可選的，所述三維封裝結構不僅支持單一功能，還支持多功能，系統級三維集成。

可選的，所述三維封裝結構互連方式，包括：通過單顆二維集成封裝結構堆疊集成，或，通過二維集成封裝結構圓片堆疊集成。

本發明實施例還提供一種基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構，包括，所述三維集成封裝結構由若干個二維結構通過tsv轉接板微凸點互連；所述二維封裝結構由摩爾晶片、tsv轉接板、再布線層、微凸點構成；所述摩爾晶片埋置在tsv轉接板上下兩面，在所得結構上下兩面設有金屬再布線層，並且通過再布線層以及tsv轉接板通孔金屬材料實現摩爾晶片的信號互連。

可選的，所述三維封裝結構不僅支持單一功能，還支持多功能，系統級三維集成。

可選的，所述三維封裝結構互連方式，包括：通過單顆二維集成封裝結構堆疊集成，或，通過二維集成封裝結構圓片堆疊集成。

本發明提供的基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構，以及製作基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構的方法，採用摩爾晶片埋置於tsv轉接板內，形成一個整體，減小了封裝體積；摩爾晶片通過tsv轉接板可實現多層三維集成，集成度高，工藝簡單，成品率高，提高生產效率；通過在tsv轉接板埋置不同功能摩爾晶片，可實現多功能、系統級三維集成。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明一種基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構的預製凹槽的tsv轉接板晶圓示意圖；

圖2是本發明一種基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構的預製凹槽的tsv轉接板截面示意圖；

圖3是本發明一種基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構的二維結構截面示意圖；

圖4是本發明一種基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構示意圖。

其中，1-摩爾晶片，2-預製凹槽的tsv轉接板，3-金屬再布線層，4-微凸點。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部份實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖4所示，本發明一種基於tsv技術的埋置型三維集成封裝結構，由若干個二維結構通過微凸點實現z向堆疊集成三維封裝結構；二維封裝結構包括摩爾晶片、金屬再布線層、預製凹槽的tsv轉接板、微凸點構成，摩爾晶片埋置在tsv轉接板上下兩面，在所得結構上下兩面設有再布線層，並且通過再布線層以及tsv轉接板通孔金屬材料實現摩爾晶片的信號互連。

該三維集成封裝結構的製備方法，包括以下步驟：

（1）根據摩爾晶片尺寸大小、電互連設計要求，設計製作tsv轉接圓片，圓片可以是6寸、8寸、12寸。

（2）在所述tsv轉接板圓片上下兩面製作若干凹槽，所述凹槽尺寸、厚度與所述摩爾晶片尺寸、厚度相當，參見圖1、圖2。

（3）將所述摩爾晶片埋置在所述凹槽內，摩爾晶片的焊盤面朝外，在所述圓片上製作一層介質層，露出摩爾晶片的焊盤和tsv焊盤，埋置摩爾晶片可通過膠粘、膜實現，並且保證摩爾晶片埋置位置的高精度。

（4）通過再布線工藝，在上述介質層上製作連接所述摩爾晶片焊盤和tsv焊盤的金屬再布線，根據互連關係，實現摩爾晶片與tsv轉接板的互連，所述金屬再布線為一層或者多層，參見圖3。

（5）在所述金屬再布線上製作一層鈍化層，露出tsv焊盤位置，形成鈍化層開口。

（6）在鈍化層開口製作微凸點，最後切割，形成單顆的基於tsv技術的埋置型二維集成封裝結構。

（7）所述二維集成封裝結構通過tsv轉接板微凸點實現多顆二維集成封裝結構z向堆疊集成，參見圖4。

儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。