多层堆叠扇出型封装结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多层堆叠扇出型封装结构及其制备方法，属于半导体封装技术领域。
【背景技术】
[0002]随着电子产品多功能化和小型化的潮流，高密度微电子组装技术在新一代电子产品上逐渐成为主流。为了配合新一代电子产品的发展，尤其是智能手机、掌上电脑、超级本等产品的发展，芯片的尺寸向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向发展。扇出型方片级封装技术(Fanout Panel Level Package，F0PLP)的出现，作为扇出型晶圆级封装技术(Fanout Wafer Level Package，F0WLP)的升级技术，拥有更广阔的发展前景。
[0003]智能手机、智能穿戴、物联网、人体芯片等科技的飞速发展，引领芯片封装技术朝小型化、高密度化、三维化等趋势发展。高度度三维封装芯片技术成为芯片封装的热门技术。
[0004]如图1所示，台积电的专利申请US2015206866A1公开的结构10a为包含逻辑芯片112a，导电柱子108a，填充材料114a的扇出型封装芯片。结构300a为含有记忆芯片的封装芯片。结构10a和结构300a通过PoP(Package on Package)的方式封装在一起。结构10a先在Carrier(承载片)上形成导电柱子108a，然后贴装芯片112a，在导电柱子108a和芯片112a之间填充树脂114a。导电柱子108a、芯片112a、树脂114a三者大致在一个平面上。然后再做导电线路等结构。最后，通过贴装的方式将结构300a贴装到结构10a上。
[0005]如图2所示，华天的专利申请CN104538375A公开的结构50b为扇出型封装芯片结构，60b为Wire Bonding(引线键合)芯片结构。50b部分的制作方法为使用刻蚀、电镀的方法制作导电体2b，然后放置芯片3b，芯片3b的正面与导电体的上表面平齐，在芯片3b上表面制作RDL等结构。芯片下表面使用磨平等方法露出。在芯片下表面制作UBM(Under BumpMetal)结构，并在下表面贴装芯片60b。
[0006]现有技术中的多层截堆叠扇出型出型封装结构大多存在以下缺陷:导电柱或导电体的制作方式较为复杂，需要保证导电柱、芯片和树脂等在一个平面上，实现起来较为麻烦，工艺精细化要求较高。
【发明内容】
[0007]本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0008]鉴于上述和/或现有半导体封装中存在的问题的多层堆叠扇出型封装结构较为复杂，制备工艺精细化要求较高等缺陷，提出了本发明。
[0009]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多层堆叠扇出型封装结构及其制备方法，减少了工艺步骤，制作工艺简单，降低成本。
[0010]按照本发明提供的技术方案，所述多层堆叠扇出型封装结构的制备方法，包括以下步骤:
(1)承载片作为基底材料，承载片表面覆盖临时键合薄膜；
(2)在临时键合薄膜表面形成第一种子层，采用图形电镀或化学镀工艺在第一种子层表面形成所需数量的金属柱；
(3)晶圆正面制作金属凸点，背面贴有贴片胶，通过划片形成单个芯片；
(4)将芯片的贴片胶一面贴在第一种子层上，芯片采用第一绝缘树脂覆盖，第一绝缘树脂将第一种子层、金属柱和芯片包裹住；
(5)将第一绝缘树脂减薄磨平，露出金属柱和金属凸点，金属柱、金属凸点和第一绝缘树脂位于同一表面；
(6)在第一绝缘树脂表面形成第二绝缘树脂，第二绝缘树脂通过光刻工艺形成树脂开口，树脂开口将金属柱和金属凸点露出；在第二绝缘树脂表面形成第二种子层，第二种子层覆盖第二绝缘树脂、金属柱和金属凸点的表面;然后在第二种子层表面涂光刻胶，通过光刻工艺在光刻胶上制作开口露出部分第二种子层，形成导电线路的开口图形，在开口图形处制作导电线路；
(7)去除光刻胶和露出的第二种子层，在导电线路和第二绝缘树脂表面涂覆第三绝缘树脂，通过光刻工艺在第三绝缘树脂上制作开口，露出部分导电线路，形成用于制作焊球的开口图形；
(8)去掉承载片、临时键合薄膜和第一种子层，露出金属柱；
(9)在第三绝缘树脂的焊球开口图形处制作焊球;然后在芯片背面和第一绝缘树脂背面覆盖第四绝缘树脂，在第四绝缘树脂上经光刻工艺形成开口，露出导电柱；
(10)将封装体与步骤(9)得到的封装结构进行堆叠，形成三维封装结构。
[0011]进一步的，所述步骤(8)还可以采用以下工艺:去掉承载片和临时键合薄膜，露出第一种子层;保留金属柱表面的第一种子层。
[0012]进一步的，所述步骤(10)所述封装体通过焊球或者打线的方式与步骤(9)得到的封装结构进行堆叠。
[0013 ]进一步的，所述承载片为娃、二氧化娃、陶瓷、玻璃、金属、合金或有机材料制成的片体，或者为能够加热和控温的平板装置。
[0014]进一步的，所述临时键合薄膜为热塑或热固型有机材料，或者是含有Cu、N1、Cr或Co的无机材料。
[0015]所述多层堆叠扇出型封装结构，包括依次堆叠的第一封装体和第二封装体;其特征:所述第一封装体包括正面具有金属凸点、背面贴有贴片胶的芯片，芯片包裹于第一绝缘树脂中，在第一绝缘树脂中设有金属柱，金属柱的两端分别与第一绝缘树脂的正面和背面平齐，芯片正面的金属凸点与第一绝缘树脂的正面平齐;在所述第一绝缘树脂的背面覆盖第四绝缘树脂，第四绝缘树脂上设有露出金属柱的开口，第一封装体和第二封装体通过第四绝缘树脂开口处的金属柱实现电连接;在所述第一绝缘树脂的正面依次设有第二绝缘树月旨、种子层、导电线路和第三绝缘树脂，在第三绝缘树脂上设有焊球的开口，在开口处设置焊球，导电线路连接焊球和金属柱。
[0016]进一步的，所述第二封装体为带有封装结构的芯片或裸芯片。
[0017]进一步的，所述第二封装体为倒装芯片或引线键合芯片。
[0018]进一步的，所述金属柱为金、银、铜、锡、钛、镍、镁、铋、钯、镍、铬、铁、铟中的一种或多种金属或合金;所述金属柱(104)为球形、圆柱形或圆锥形。
[0019]进一步的，所述金属凸点为金属材质，通过电镀、化学镀、蒸发、溅射、印刷、打线呀激光烧结的方式制作。
[0020]本发明具有以下优点:
(I)金属柱制作方式和露出方式简单，金属柱可以使用植球、印刷等工艺制作，可以一次形成几万到几百万颗金属柱，制作工艺和制作成本均可以大幅度降低;金属柱的露出方式使用抛光减薄等方式露出，一次露出全部金属柱，制作工艺和制作成本均可以大幅度降低。
[0021](2)芯片正面制作金属凸点，芯片贴装、正面塑封磨平后露出金属柱和金属凸点，金属柱与金属凸点在同一平面且容易实现，为后面导电线路的精细化制作提供了前提条件。
[0022](3)在三维堆叠结构中既可以使用Wire Bonding芯片，也可以使用倒装芯片，配置灵活。
[0023](4)工艺中省略了封装基板，有利于工艺步骤的减少和成本的降低。
[0024](5)结构简单，由于省略了封装基板产品结构复杂程度降低。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为现有技术中台积电专利申请的结构示意图。
[0026]图2为现有技术中华天专利申请的结构示意图。
[0027]图3-1?图3-11为实施例一制备过程的不意图。其中:
图3-1为在承载片上覆盖临时键合薄膜的示意图。
[0028]图3-2为制作第一种子层和金属柱的示意图。
[0029]图3-3为制作金属凸点和贴片胶的单个芯片的示意图。
[0030]图3-4为采用第一绝缘树脂包裹芯片、第一种子层和金属柱的示意图。
[0031 ]图3-5为减薄第一绝缘树脂的示意图。
[0032]图3-6为制作第二绝缘层、第二种子层和导电线路的示意图。
[0033]图3-7为制作第三绝缘层和焊球开口图形的示意图。
[0034]图3-8为去除承载片、临时键合薄膜和第一种子层的示意图。
[0035]图3-9为制作焊球和第四绝缘树脂的示意图。
[0036]图3-10为通过倒扣方式形成三维封装结构的示意图。
[0037]图3-11为通过引线键合方式形成三维封装结构的示意图。
[0038]图4为实施例二中去除承载片和临时键合薄膜后的示意图。
【具体实施方式】
[0039]为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明。
[0040]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施例，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0041]其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实施制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0042]实施例一:一种多层堆叠扇出型封装结构的制备方法，包括以下步骤:
(I)承载片101作为基底材料，使用滚压、旋涂、喷涂、印刷、非旋转涂覆、热压、真空压合、浸泡、压力贴合等方式在承载片101表面覆盖临时键合薄膜102;得到如图3-1所示的结构。
[0043]所述承载片101的材料可以是硅、二氧化硅、陶瓷、玻璃、金属、合金、有机材料等成份的方片、圆片或不规则片，也可以是可以进行加热和控温的平板装置。
[0044]所述临时键合薄膜102为热塑或热固型有机材料，也可以是含有Cu、N1、Cr、Co等成份的无机材料;所述临时键合薄膜102可以通过加热、机械、化学、激光、冷冻等方式拆除。
[0045](2)在临时键合薄膜102表面形成第一种子层103，使用图形电镀、化学镀等方法在第一种子层103表面形成金属柱104;得到如图3-2所示的结构。
[0046]所述第一种子层103为金属或合金材料;第一种子层103可以通过电镀、化学镀、蒸发、溅射、涂覆、压合等方法沉积在临时键合薄膜102上。
[0047]所述金属柱104为金属材质，例如金、银、铜、锡、钛、镍、镁、铋、钯