一种扇出型双面布线的封装结构的制作方法

本实用新型涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种扇出型双面布线的封装结构。

背景技术：

随着电子产品向小型化、高性能、高可靠等方向发展，系统集成度也日益提高。在这种情况下，靠进一步缩小集成电路的特征尺寸和互连线的线宽来提高性能的方式受到材料物理特性和设备工艺的限制，传统的摩尔定律已经很难继续发展下去。基于扇出型（fan-out）晶圆级封装工艺技术的三维集成作为实现电子系统元器件高集成度、小型化和低成本应用的有效途径，目前正在发展成为集成灵活性高的主要先进封装技术。

目前常见的扇出型三维集成方式有tmv扇出型封装和tsv扇出型封装两种，封装体内部的上下垂直互联通过tmv或tsv实现。

（1）tmv扇出型封装

目前业内主流的tmv扇出型封装采用类台积电info技术的rdlfirst扇出型工艺，通过电镀法生成内部垂直互联铜柱与再布线，芯片通过倒装焊焊接至再布线层，而后一起塑封成型并通过磨片工艺露出金属铜柱，如图1，但该方案存在如下问题：该结构需要满足垂直互联铜柱101的高度大于芯片102厚度与芯片表面凸块103厚度之和。互联铜柱高度受限于凸块工艺无法加工至较高（凸块高度≤120μm），而对于大芯片产品，芯片厚度无法减薄至较薄，因此部分产品尤其大芯片产品无法使用该方案进行扇出集成；受限于光刻工艺深宽比约束，互联铜柱尺寸相对较大，对于高密度双面布线产品，设计上无法满足应用需求。

（2）tsv扇出型封装

tsv扇出型封装通过将tsv转接板201与芯片202进行塑封集成，并通过磨片工艺将tsv转接板的垂直互联铜柱203露出，以实现双面的布线互联，如图2。tsv扇出型封装由于具有更小的垂直互联铜柱宽度（最小为10μm），更厚的tsv转接板厚度（可加工至200μm以上）；相比tmv扇出型封装，具有更好的兼容性和灵活性，能满足不同类型产品的应用需求，但目前的方案存在如下问题：在进行双面布线工艺过程中，需要使用临时键合工艺将扇出型封装体进行键合至临时载具。由于扇出型封装体会存在翘曲，当翘曲过大时易导致无法进行临时键合的涂覆或键合等工艺；该结构中tsv转接板区域只有四面包覆，易在温循等可靠性试验中转接板与塑封料结合面出现分层或开裂等现象；封装体减薄露出垂直互联铜柱后，由于封装体平面尺寸较大，厚度相对较薄，封装体结构强度不足。由于tsv转接板、硅芯片与塑封料存在cte不匹配问题，在后续的高温工艺过程中单颗封装体易出现一定翘曲，从而导致封装体内部应力集中，易在后续工艺过程中出现功能失效。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种扇出型双面布线的封装结构，以解决现有的封装产品无法进行双面布线集成、产品可靠性不佳的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种扇出型双面布线的封装结构，包括：

晶圆载体，其正面形成有钝化层和布线层，所述布线层上生长有金属凸块；所述金属凸块和所述钝化层通过包覆料包覆；所述金属凸块上生长有焊球凸点；

所述晶圆载体背面形成有钝化层和再布线层。

可选的，所述晶圆载体包括tsv转接板和芯片，所述tsv转接板和芯片通过包覆料包覆形成所述晶圆载体。

可选的，所述tsv转接板内部设有互联金属，外部背面带有金属凸块。

可选的，所述tsv转接板上设有金属凸块的一面形成有钝化层。

可选的，所述tsv转接板和其外部金属凸块的厚度之和大于所述芯片的厚度。

可选的，所述tsv转接板的厚度为100~300μm，所述tsv转接板外部金属凸块的厚度为10~80μm。

可选的，所述tsv转接板和所述芯片的间距大于50μm。

可选的，所述tsv转接板外部金属凸块的材质为cu，或者cusn，或者cunisn，或者cunisnag。

可选的，所述tsv转接板的数量不少于1个，所述芯片的数量不少于1个。

可选的，所述包覆料的材料为模塑料。

在本实用新型提供的扇出型双面布线的封装结构中，包括晶圆载体，其正面形成有钝化层和布线层，所述布线层上生长有金属凸块；所述金属凸块和所述钝化层通过包覆料包覆；所述金属凸块上生长有焊球凸点；所述晶圆载体背面形成有钝化层和再布线层。所述晶圆载体包括tsv转接板和芯片，所述tsv转接板和芯片通过包覆料包覆形成所述晶圆载体，所述tsv转接板内部设有互联金属，外部背面带有金属凸块。

本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过tsv与tmv扇出型工艺相集成，满足了各种类型，如多厚度、多尺寸、高密度双面布线等产品的双面布线应用需求；

（2）通过采用表面带有一定高度金属凸块的tsv转接板，可以实现tsv转接板被塑封后形成的五面包覆的封装结构，提升了封装体在tsv转接板区域的强度与可靠性；

（3）tsv转接板正面引出金属凸点并塑封后外露，在满足双面布线的应用需求下，也较大程度提升了封装体的结构强度及可靠性。同时通过正面金属凸块厚度与塑封厚度的调节，可以有效的控制封装体翘曲；

（4）无需使用临时键合工艺，避免了扇出型封装体单面再布线完成后翘曲过大而无法进行临时键合工艺带来的约束。

附图说明

图1是现有tmv扇出型封装示意图；

图2是现有tsv扇出型封装示意图；

图3是本实用新型提供的扇出型双面布线的封装结构示意图；

图4是带有互联金属和金属凸块的tsv转接板的切面示意图；

图5是tsv转接板与芯片装片至载具上的示意图；

图6是包覆tsv转接板和芯片并去掉载具后形成新的晶圆载体的示意图；

图7是在新的晶圆载体正面形成钝化层和布线层，并在布线层上方生长金属凸块的示意图；

图8是包覆晶圆载体正面钝化层和金属凸块的示意图；

图9是减薄晶圆载体背面露出金属凸块，并形成钝化层和再布线层的示意图；

图10是减薄晶圆载体正面露出金属凸块的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种扇出型双面布线的封装结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型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、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

实施例一

本实用新型提供了一种扇出型双面布线的封装结构，其结构如图3所示，包括晶圆载体，其正面形成有钝化层306和布线层307，所述布线层307上生长有金属凸块308；所述金属凸块308和所述钝化层306通过包覆料309包覆；所述金属凸块308上生长有焊球凸点312；所述晶圆载体背面形成有钝化层310和再布线层311。

所述晶圆载体包括tsv转接板301和芯片302，所述tsv转接板301的数量不少于1个，所述芯片302的数量不少于1个；所述tsv转接板301和芯片302通过包覆料305包覆形成所述晶圆载体，所述tsv转接板301和所述芯片302的间距大于50μm，所述包覆料305与包覆料309均为模塑料；所述tsv转接板301内部设有互联金属303，外部背面带有金属凸块304，所述tsv转接板301外部金属凸块304的材质为cu，或者cusn，或者cunisn，或者cunisnag；其中，所述tsv转接板301上设有金属凸块304的一面可以形成有钝化层（图中未示出）。

所述tsv转接板301和其外部金属凸块304的厚度之和大于所述芯片302的厚度，所述tsv转接板301的厚度为100~300μm，所述tsv转接板301外部金属凸块304的厚度为10~80μm。

本实用新型提供的扇出型双面布线的封装结构通过如下方法制备而成：

通过tsv加工工艺制出tsv转接板301，所述tsv转接板301内部设有垂直的互联金属303，外部设有一定高度的金属凸块304，其切面图如图4所示，所述金属凸块304底部可以设置钝化层（图中未示出），通过所述钝化层与所述tsv转接板301连接；所述tsv转接板外部金属凸块304的材质为cu，或者cusn，或者cunisn，或者cunisnag。提供载具402，在所述载具402上通过热剥离膜401分次装片tsv转接板301和芯片302，所述tsv转接板301的数量不少于1个，所述芯片302的数量不少于1个，如图5所示；其中，所述tsv转接板301的厚度为100~300μm，所述tsv转接板外部金属凸块304的厚度为10~80μm，所述tsv转接板301和其外部金属凸块304的厚度之和大于所述芯片302的厚度，并通过对位来控制所述tsv转接板301与所述芯片302的相对位置，使所述tsv转接板301距离相邻所述芯片302的距离d大于50um；所述tsv转接板301可以为多颗相同的转接板焊接堆叠而成；

接着通过压膜或注塑等包覆工艺，用包覆料305包覆所述tsv转接板301和所述芯片302，并通过热解工艺去除所述热剥离膜401和所述载具402形成新的晶圆载体，此时所述tsv转接板301和所述芯片302的背面及侧面被所述包覆料305完全包覆，如图6；其中，所述包覆料305为模塑料；

请参阅图7，在形成的新的晶圆载体正面通过晶圆级布线工艺形成钝化层306和布线层307，并在所述布线层307上通过晶圆级凸块工艺生长金属凸块308；

通过包覆料309包覆所述新的晶圆载体正面，所述包覆料309包覆晶圆载体正面的钝化层306和布线层307，如图8所示；其中所述包覆料309为模塑料；

通过磨片等工艺，减薄晶圆载体背面的包覆料305至露出所述tsv转接板301的金属凸块304，继续通过晶圆级布线工艺在表面形成钝化层310、再布线层311，如图9；

如图10所示，通过磨片等工艺，减薄晶圆载体正面的包覆料309至露出布线层307上的金属凸块308；通过晶圆级植球工艺在露出的金属凸块308上生长焊球凸点312，最终生成如图3所示的封装体。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。