专利名称：一种多芯片圆片级封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多芯片圆片级封装结构，属于半导体芯片封装技术领域。
技术背景 在当前的半导体行业中，电子封装已经成为行业发展的一个重要方面。几十年的封装技术的发展，使高密度、小尺寸的封装要求成为封装的主流方向。随着电子产品向更薄、更轻、更高引脚密度、更低成本方面发展，采用单颗芯片封装技术已经逐渐无法满足产业需求，一种新的封装技术——圆片级封装技术的出现为封装 行业向低成本封装发展提供了契机。传统多芯片封装技术中，芯片与芯片之间的对话通过基板实现，即芯片信号传输必须在基板上传输一圈才能到达另外的一个芯片，甚至需要到印刷电路板上传输才能实现信号的交流，这大大损失了信号的传输速度和增加了封装模块的功率消耗，与提倡绿色能源的现代社会理念矛盾。多芯片圆片级封装方法，其将多个芯片通过重构圆片和圆片级再布线的方式，实现多芯片结构封装，最终切割成单颗封装体。但其仍存在如下不足I)、目前的多芯片圆片级封装多采用二维平面排布模式，实现的芯片数量和封装体积受到限制；2)、芯片外面包覆塑封料，塑封料为环氧类树脂材料，其强度偏低，使封装结构的支撑强度不够，在薄型封装中难以应用；3)、现有结构在封装工艺中由于重构晶圆热膨胀系数较硅片大很多，工艺过程中产品翘曲较大，设备可加工能力较低，产品封装良率损失较大；4)、现有工艺为满足低的热膨胀系数，所使用的塑封料如环氧类树脂材料较为昂贵，不利于产品的低成本化。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种封装成本低、封装结构支撑强度高、封装良率高、实现多个芯片在三维空间面对面排布、适用于薄型封装的圆片级芯片封装结构。本实用新型的目的是这样实现的一种多芯片圆片级封装结构，它包括带有芯片电极I的IC芯片I、带有芯片电极II的IC芯片II、金属微结构、高密度布线层、硅腔体、键合层和焊球凸点，所述金属微结构包括金属柱和设置在金属柱顶部的金属微凸点，所述高密度布线层包括介电层和设置在介电层内部的再布线金属走线，所述硅腔体包括硅本体，所述硅本体正面设有硅腔，所述再布线金属走线的上下端设置有金属电极，所述金属电极包括金属电极I、金属电极II和金属电极III，所述金属电极I设置在再布线金属走线的上端，金属电极II和金属电极III设置在再布线金属走线的下端；所述IC芯片I和IC芯片II分别通过金属微结构设置在高密度布线层的上表面和下表面，所述IC芯片I扣置在硅腔内，所述IC芯片I与IC芯片II为同质芯片或异质芯片，IC芯片I包括一个或一个以上同质芯片或异质芯片，IC芯片II包括一个或一个以上同质芯片或异质芯片，所述高密度布线层与硅腔体通过键合层键合；所述焊球凸点与金属电极III的下端面连接。所述IC芯片I与IC芯片II在高密度布线层的上下表面面对面排列。所述IC芯片I与IC芯片II在高密度布线层的上下表面面对面交错排列。所述芯片电极I通过金属微结构与金属电极I的上端面连接。所述芯片电极II通过金属微结构与金属电极II的下端面连接。所述封装结构还包括填充料。
·[0019]所述填充料设置在金属微结构与金属微结构之间以及金属微结构的外围空间。所述填充料设置在芯片、高密度布线层和硅腔之间的空间。本实用新型的有益效果是本实用新型的特点是多个芯片不仅可以在二维平面布局，在三维空间也可以实现多个芯片的面对面的排布，最大限度的减小了信号传输的路线，同时降低了封装体积。在芯片的外层不仅包覆有由包封树脂形成的包封料层，而且还有一带有硅腔的硅腔体，包覆有包封树脂的芯片扣置在硅腔内，质地坚硬的硅腔体给多芯片结构一牢固的支撑，有利于圆片级封装中的薄型封装的推进。硅腔体取代原有结构的包封树脂，克服了传统圆片级多芯片封装结构在封装工艺中由于重构圆片产生的翘曲，提高了产品的良率。同时，低热膨胀系数的硅取代较为昂贵的包封树脂，有利于降低产品生产成本，适合现代产业的发展需求。
图I为本实用新型一种多芯片圆片级封装结构的实施例一的示意图。图2为本实用新型一种多芯片圆片级封装结构的实施例二的示意图。图3为本实用新型一种多芯片圆片级封装结构的实施例三的示意图。图中IC 芯片 I IIC 芯片 I allOlIC 芯片 I a2102IC 芯片 II 2IC 芯片 IIbl201IC 芯片 II b2202芯片本体11芯片电极I 11芯片电极II 21金属微结构3金属柱31金属微凸点32[0042]高密度布线层4介电层41再布线金属走线42金属电极43金属电极I 431金属电极II 432金属电极II 423硅腔体5硅本体51硅腔5Il包封料层52键合层6焊球凸点7填充料8。
具体实施方式
参见图I 图3，本实用新型一种多芯片圆片级封装结构，它包括带有芯片电极I 11的IC芯片I I、带有芯片电极II 21的IC芯片II 2、金属微结构3、高密度布线层4、硅腔体5、键合层6、焊球凸点7和填充料8。所述IC芯片I I与IC芯片II 2为同质芯片或异质芯片。所述金属微结构3包括金属柱31和设置在金属柱31顶部的金属微凸点32。所述高密度布线层4包括介电层41和设置在介电层41内部的再布线金属走线42。所述硅腔体5包括硅本体51，所述硅本体51正面设有硅腔511。所述再布线金属走线42的上下端设置有金属电极43，所述金属电极43包括金属电极I 431、金属电极II 432和金属电极III 433，所述金属电极I 431设置在再布线金属走线42的上端，金属电极II 432和金属电极III 433设置在再布线金属走线42的下端。所述IC芯片I I和IC芯片II 2分别通过金属微结构3设置在高密度布线层4的上表面和下表面，芯片电极I 11通过金属微结构3与金属电极I 431的上端面连接，芯片电极II 21通过金属微结构3与金属电极II 432的下端面连接。所述IC芯片I I包括一个或一个以上同质芯片或异质芯片，所述IC芯片II 2包括一个或一个以上同质芯片或异质芯片。所述IC芯片I I扣置在硅腔511内。所述填充料8设置在金属微结构3与金属微结构3之间以及金属微结构3的外围空间，充满芯片I、高密度布线层4和硅腔511之间的空间。所述高密度布线层4与硅腔体5通过键合层6键合。所述焊球凸点7与金属电极III 433的下端面连接。 所述数个IC芯片I I与数个IC芯片II 2在高密度布线层4的上下表面面对面排列或面对面交错排列。实施例一中，IC芯片I I与IC芯片II 2为同质芯片或异质芯片，其中，IC芯片I I扣置在硅腔511内，IC芯片I I与IC芯片II 2分别设置在高密度布线层4的上下表面，且面对面排列。如图I所示。[0063]实施例二中，所述IC芯片I I包括IC芯片I allOl和IC芯片I a2102。IC芯片I allOl和IC芯片I a2102为同质芯片或异质芯片。IC芯片I allOl和IC芯片I a2102设置在高密度布线层4的上表面，均扣置在硅腔511内。IC 芯片 II 2 包括 IC 芯片 II bl201 和 IC 芯片 II b2202, IC 芯片 II bl201 和 IC 芯片II b2202为同质芯片或异质芯片。IC芯片II bl201和IC芯片II b2202设置在高密度布线层4的下表面。IC芯片I allOl、IC芯片I a2102与IC芯片II bl201、IC芯片II b2202面对面排列。如图2所示。实施例三中，所述IC芯片I I包括IC芯片I allOl和IC芯片I a2102。IC芯片I allOl和IC芯片I a2102为同质芯片或异质芯片。IC芯片I allOl和IC芯片I a2102设置在高密度布线层4的上表面，均扣置在硅腔511内。IC芯片II 2包括IC芯片II bl201，IC芯片II bl201设置在高密度布线层4的下表 面。IC芯片I all01、IC芯片I a2102与IC芯片II bl201面对面交错排列。如图3所示。
权利要求1.一种多芯片圆片级封装结构，其特征在于所述封装结构包括带有芯片电极I (11)的IC芯片I (I)、带有芯片电极II (21)的IC芯片II (2)、金属微结构(3)、高密度布线层(4)、娃腔体(5)、键合层(6)和焊球凸点(7),所述金属微结构(3)包括金属柱(31)和设置在金属柱(31)顶部的金属微凸点(32),所述高密度布线层(4)包括介电层(41)和设置在介电层(41)内部的再布线金属走线(42 )，所述硅腔体(5 )包括硅本体(51 )，所述硅本体(51)正面设有硅腔(511)， 所述再布线金属走线(42)的上下端设置有金属电极(43)，所述金属电极(43)包括金属电极I (431)、金属电极II (432)和金属电极111(433),所述金属电极I (431)设置在再布线金属走线(42)的上端，金属电极II (432)和金属电极111(433)设置在再布线金属走线(42)的下端； 所述IC芯片I (I)和IC芯片II (2)分别通过金属微结构(3)设置在高密度布线层(4)的上表面和下表面，所述IC芯片I (I)扣置在硅腔(511)内，所述IC芯片I (I)与IC芯片11(2)为同质芯片或异质芯片，IC芯片I (I)包括一个或一个以上同质芯片或异质芯片，IC芯片II (2)包括一个或一个以上同质芯片或异质芯片，所述高密度布线层(4)与硅腔体(5)通过键合层(6)键合； 所述焊球凸点(7)与金属电极111(433)的下端面连接。
2.根据权利要求I所述的一种多芯片圆片级封装结构，其特征在于所述IC芯片I(I)与IC芯片II (2)在高密度布线层(4)的上下表面面对面排列。
3.根据权利要求I所述的一种多芯片圆片级封装结构，其特征在于所述IC芯片I(I)与IC芯片II(2)在高密度布线层(4)的上下表面面对面交错排列。
4.根据权利要求I所述的一种多芯片圆片级封装结构，其特征在于所述芯片电极I(II)通过金属微结构(3)与金属电极I(431)的上端面连接。
5.根据权利要求I所述的一种多芯片圆片级封装结构，其特征在于所述芯片电极II(21)通过金属微结构(3)与金属电极II (432)的下端面连接。
6.根据权利要求I所述的一种多芯片圆片级封装结构，其特征在于所述封装结构还包括填充料(8)。
7.根据权利要求6所述的一种多芯片圆片级封装结构，其特征在于所述填充料(8)设置在金属微结构(3)与金属微结构(3)之间以及金属微结构(3)的外围空间。
8.根据权利要求6或7所述的一种多芯片圆片级封装结构，其特征在于所述填充料(8)设置在芯片(I)、高密度布线层(4)和硅腔(511)之间的空间。
专利摘要本实用新型涉及一种多芯片圆片级封装结构，属于半导体芯片封装技术领域。它包括IC芯片Ⅰ(1)、IC芯片Ⅱ(2)、金属微结构(3)、高密度布线层(4)、硅腔体(5)、键合层(6)和焊球凸点(7)，数个IC芯片Ⅰ(1)、数个IC芯片Ⅱ(2)分别设置在高密度布线层(4)的上下表面面对面排列或面对面交错排列，IC芯片Ⅰ(1)、IC芯片Ⅱ(2)为同质芯片或异质芯片，IC芯片Ⅰ(1)和IC芯片Ⅱ(2)均包括一个或一个以上同质芯片或异质芯片，所述硅腔体(5)将芯片(1)扣置在硅腔(511)内，所述高密度布线层(4)与硅腔体(5)通过键合层(6)键合。本实用新型的封装成本低、封装结构支撑强度牢固、封装良率高、实现多个芯片在三维空间面对面排布，适用于多芯片圆片级薄型封装的推进。
文档编号H01L23/29GK202695427SQ20122037100
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者张黎, 赖志明, 陈栋, 陈锦辉, 徐虹 申请人:江阴长电先进封装有限公司