重布线悬臂梁结构及制备方法、封装结构及制备方法与流程

本发明涉及半导体封装，尤其涉及一种重布线悬臂梁结构及制备方法、封装结构及制备方法。

背景技术：

1、在现有倒装芯片技术中，通过两个芯片及其上重分布层进行连接，芯片与芯片之间透过硅上无机介电中介层或有机介电中介层重布线互连，其电性特征与芯片内互连的特征非常相似，能大幅降低功耗和提高频宽。不过在现有技术中，由于两个芯片通过完整重分布层直接连接，由于介电材料的自身介电电性限制，与纯空腔结构相比的电性效果仍又差距。而单纯的悬臂空腔结构又有稳定性和可靠性的挑战，同时针对有机介电层上的空腔形成更是有工艺上的挑战。

技术实现思路

1、通过本发明悬臂梁结构与倒装凸点在悬臂梁的位置及其倒装凸点的高度来支持悬臂梁从而形成空腔结构，以及倒装凸点支撑处两边的悬空与悬臂的比例与优化，和控制悬臂梁与第一芯片和第二芯片上金属层或重布线金属层以及介电层表面的距离，由于倒装凸点的特殊设计，从而一方面由半空腔部(倒装凸点到增强锚点的部分，增强锚点其实就是第一导电粘结层、底部第一主体金属层及凹槽内的底部介电绝缘层)应用于射频领域可以得到相应较好的射频性能，如通过悬臂梁结构及倒装凸点的相互配合能通过电压与电流来调整射频信号，另一方面应用可以是通过全空腔部(倒装凸点到悬臂梁末端部分)的电磁调制效果对射频信号进行微调。

2、由于悬臂梁是悬空的，所以悬臂梁和第一芯片之间的空气的介电常数和损耗都很低，有利于相应射频性能的提升和微调。

3、倒装凸点之外悬空的悬臂梁设计长度可以相应地设计，重布线悬臂梁结构结合第二芯片对于的电极配合来增加另外的间距从而射频性能调整能力。另一方面悬臂梁的夹层结构增强结构采用ni或nife(如15-45％fe)电镀合金能够更进一步增加电磁场的调节能力。

4、因此，本发明重布线悬臂梁结构可以有多种应用与调节能力。当重布线悬臂梁结构与第二芯片连接并封装在一起时，在此第二芯片可以为主动芯片也可以为被动芯片，则整个封装结构形成一种rfmems(射频微电机系统)的结构。

5、本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种重布线悬臂梁结构及制备方法、封装结构及制备方法。

6、为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

7、一种重布线悬臂梁结构，包括：

8、含有第一芯片引脚金属层的第一芯片；

9、形成在第一芯片表面的第一芯片介电绝缘层，形成在第一芯片介电绝缘层表面的底部第一导电粘结层，所述底部第一导电粘结层通过第一芯片介电绝缘层的开孔与第一芯片引脚金属层电性连接；

10、形成在底部第一导电粘结层上的底部第一主体金属层，刻蚀底部第一主体金属层和底部第一导电粘结层形成裸露出第一芯片表面的凹槽；

11、形成在所述凹槽内的底部介电绝缘层；

12、依次形成在所述底部第一主体金属层上的悬臂梁结构，所述悬臂梁结构依次包括第二导电粘结层、第一主体金属层、第二主体金属层及第三主体金属层；

13、依次形成在第三主体金属层上的倒装凸点。

14、作为一种可实施方式，所述第二导电粘结层的部分表面相对于所述第一芯片的表面以形成空腔结构，所述空腔结构包括半空腔部及全空腔部，其中，以所述倒装凸点的中心线为起始线到悬臂梁末端的部分为全空腔部，剩余部分为半空腔部。

15、作为一种可实施方式，所述倒装凸点依次包括倒装凸点第一主体金属层、倒装凸点第二主体金属层和倒装凸点焊帽，所述倒装凸点所在位置与所述第二导电粘结层的部分表面相对应。

16、作为一种可实施方式，所述倒装凸点第一主体金属层、倒装凸点第二主体金属层或倒装凸点焊帽的高度能自适应调整。

17、作为一种可实施方式，所述底部第一导电粘结层及所述第二导电粘结层的材料都为tiw或者ti。

18、作为一种可实施方式，若底部第一导电粘结层和第二导电粘结层的材料相同，则底部第一导电粘结层比第二导电粘结层薄至少500a°。

19、作为一种可实施方式，所述第二主体金属层的厚度大于第二导电粘结层的厚度。

20、一种重布线悬臂梁结构的制备方法，包括以下步骤：

21、提供包括第一芯片引脚金属层的第一芯片；

22、在第一芯片的第一芯片介电绝缘层表面形成底部第一导电粘结层，所述底部第一导电粘结层与所述第一芯片引脚金属层电性连接；

23、在底部第一导电粘结层上选择性电镀形成底部第一主体金属层，在底部第一导电粘结层和底部第一主体金属层上填充以及曝光显影或图案化刻蚀形成底部介电绝缘层，并开孔露出至少一部分底部第一主体金属层；

24、在所述底部第一主体金属层上形成悬臂梁结构，所述悬臂梁结构依次包括第二导电粘结层、第一主体金属层、第二主体金属层及第三主体金属层；

25、在悬臂梁结构上形成倒装凸点；

26、去除部分底部介电绝缘层和底部第一粘结层，使得所述第二导电粘结层的部分表面相对于所述第一芯片的表面以形成空腔结构。

27、作为一种可实施方式，形成的倒装凸点依次包括倒装凸点第一主体金属层、倒装凸点第二主体金属层和倒装凸点焊帽，所述倒装凸点所在位置与所述第二导电粘结层的部分表面相对应。

28、作为一种可实施方式，所述介电绝缘材料通过干法等离子体和/或湿法刻蚀去除。

29、作为一种可实施方式，所述底部第一导电粘结层通过干法等离子体和/或湿法刻蚀去除。

30、一种重布线悬臂梁封装结构，包括：

31、含有第一芯片引脚金属层的第一芯片；

32、形成在第一芯片表面的第一芯片介电绝缘层，形成在第一芯片介电绝缘层表面的底部第一导电粘结层，所述底部第一导电粘结层通过第一芯片介电绝缘层的开孔与第一芯片引脚金属层电性连接；

33、形成在底部第一导电粘结层上的底部第一主体金属层，刻蚀底部第一主体金属层和底部第一导电粘结层形成裸露出第一芯片的表面的凹槽；

34、形成在所述凹槽内的底部介电绝缘层；

35、依次形成在所述底部第一主体金属层上的悬臂梁结构，所述悬臂梁结构依次包括第二导电粘结层、第一主体金属层、第二主体金属层及第三主体金属层；

36、依次形成在第三主体金属层上的倒装凸点；

37、第二芯片，所述第二芯片表面设有第二芯片导电粘结层和第二芯片引脚金属层，在所述第二芯片导电粘结层形成多个第二芯片导电焊盘并电性连接第二芯片引脚金属层，所述第二芯片导电焊盘电性连接所述倒装凸点；

38、所述第二导电粘结层的部分表面相对于所述第一芯片的表面，所述第三主体金属层的部分表面相对于所述第二芯片的表面以形成空腔结构。

39、作为一种可实施方式，还包括基板，所述基板包含导电金属层；

40、所述第二芯片的导电金属层通过连接结构连接所述基板的导电金属层。

41、作为一种可实施方式，所述倒装凸点依次包括倒装凸点第一主体金属层、倒装凸点第二主体金属层和倒装凸点焊帽，所述倒装凸点所在位置与所述第二导电粘结层的部分表面相对应，所述第二芯片导电焊盘电性连接所述倒装凸点焊帽。

42、一种重布线悬臂梁封装结构的制备方法，包括以下步骤：

43、提供包括第一芯片引脚金属层的第一芯片；

44、在第一芯片的第一芯片介电绝缘层表面形成底部第一导电粘结层，所述底部第一导电粘结层与所述第一芯片引脚金属层电性连接；

45、在底部第一导电粘结层上选择性电镀形成底部第一主体金属层，在底部第一导电粘结层和底部第一主体金属层上填充以及曝光显影或图案化刻蚀形成底部介电绝缘层，并开孔露出至少一部分底部第一主体金属层；

46、在所述底部第一主体金属层上形成悬臂梁结构，所述悬臂梁结构依次包括第二导电粘结层、第一主体金属层、第二主体金属层及第三主体金属层；

47、在悬臂梁结构上形成倒装凸点；

48、提供第二芯片，所述第二芯片表面设有第二芯片导电粘结层及第二芯片引脚金属层，在所述第二芯片导电粘结层上形成多个第二芯片导电焊盘并电性连接第二芯片引脚金属层；

49、将所述第二芯片导电焊盘电性连接所述倒装凸点，提供至少一个第一芯片电性连接于第二芯片；

50、去除部分底部介电绝缘层、多余的第二芯片导电粘结层及底部第一导电粘结层，使得所述第二导电粘结层的部分表面相对于所述第一芯片的表面，使得所述第三主体金属层的部分表面相对于所述第二芯片的表面以形成空腔结构。

51、作为一种可实施方式，所述倒装凸点依次包括倒装凸点第一主体金属层、倒装凸点第二主体金属层和倒装凸点焊帽，所述倒装凸点所在位置与所述第二导电粘结层的部分表面相对应，所述第二芯片导电焊盘电性连接所述倒装凸点焊帽。

52、作为一种可实施方式，所述底部第一导电粘结层、所述第二导电粘结层及所述第二芯片导电粘结层的材料都为tiw或者ti。

53、作为一种可实施方式，若底部第一导电粘结层和第二芯片导电粘结层的材料相同，则底部第一导电粘结层的厚度与第二芯片导电粘结层的厚度相同或者比第二芯片导电粘结层薄190a°-200a°。

54、作为一种可实施方式，若底部第一导电粘结层和第二导电粘结层的材料相同，则底部第一导电粘结层比第二导电粘结层薄至少500a°。

55、作为一种可实施方式，还包括以下步骤：

56、提供包含导电金属层的基板；

57、将所述第二芯片的导电金属层通过连接结构连接所述基板的导电金属层。

58、作为一种可实施方式，还包括以下步骤：

59、提供保护盖，将保护盖密封在所述基板上，或，将第一芯片及第二芯片的边缘进行密封。

60、本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

61、通过本发明提出的结构及制备方法，不仅结构简单，工艺精度要求低，提高了良品率，减少了不必要的步骤，工艺简单。

62、通过本发明悬臂梁结构与倒装凸点在悬臂梁的位置及其倒装凸点的高度来支持悬臂梁及控制悬臂梁与第一芯片和第二芯片上金属层或重布线金属层的距离，由于倒装凸点的特殊设计，从而得到相应的射频性能，并通过悬臂梁结构及倒装凸点的相互配合能通过电压与电流来调整射频信号。

63、由于悬臂梁是悬空的，所以悬臂梁和第一芯片之间的空气的介电常数和损耗都很低，有利于相应射频性能的提升。

64、倒装凸点之外悬空的悬臂梁设计长度可以相应地设计，重布线悬臂梁结构结合第二芯片对于的电极配合来增加另外的间距从而射频性能调整能力。

65、因此，本发明重布线悬臂梁结构可以有多种应用与调节能力。当重布线悬臂梁结构与第二芯片连接并封装在一起时，在此第二芯片可以为主动芯片也可以为被动芯片，则整个封装结构形成一种rfmems(射频微电机系统)的结构。