改善电源信号传输的2.5D封装结构及其制备方法与流程

本发明属于半导体制造，涉及一种改善电源信号传输的2.5d封装结构及其制备方法。

背景技术：

1、2.5d封装技术是一种可实现将多个芯片进行同质或异质整合的封装技术，在2.5d封装结构中，芯片通过具有硅通孔(tsv)的tsv中介层(interposer)，可实现高密度线路互联。

2、在2.5d封装技术中，通常需要进行如芯片加工、植球、tsv中介层与重新布线层(rdl)的互联、芯片与被动元件的键合、塑封等工艺步骤。其中，由于被动元件水平键合于基板表面，芯片电源区域需要经过tsv中介层以及基板，再与被动元件互联，该传输距离较长，会导致ir压降损耗，降低电性能。

3、现有解决电源信号传输问题的方法通常为增加平台电压源，例如，从0.9v增加到1.1v，以确保电性能，但这种方法会造成芯片整体功率上升。

4、因此，提供一种改善电源信号传输的2.5d封装结构及其制备方法，实属必要。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善电源信号传输的2.5d封装结构及其制备方法，用于解决现有技术中难以有效进行电源信号传输的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种改善电源信号传输的2.5d封装结构，所述2.5d封装结构包括：

3、基板，所述基板包括基板第一面及相对的基板第二面，且所述基板中具有自所述基板第一面向所述基板第二面延伸的基板凹槽；

4、被动元件模块，所述被动元件模块键合于所述基板凹槽中，所述被动元件模块包括第一重新布线层、被动元件、第二重新布线层及封装层，所述第一重新布线层与所述基板电连接，所述被动元件沿竖向键合于所述第一重新布线层与所述第二重新布线层之间，所述被动元件的第一端与所述第一重新布线层电连接，所述被动元件的第二端与所述第二重新布线层电连接，所述封装层位于所述第一重新布线层与所述第二重新布线层之间包覆所述被动元件；

5、tsv中介模块，所述tsv中介模块键合于所述基板第一面上，所述tsv中介模块包括tsv中介层及第三重新布线层，所述tsv中介层与所述基板电连接，所述第三重新布线层位于所述tsv中介层表面且与所述tsv中介层电连接；

6、第一填充层，所述第一填充层填充所述被动元件模块、所述tsv中介模块与所述基板之间的连接间隙；

7、芯片模块，所述芯片模块键合于所述被动元件模块及所述tsv中介模块上，所述芯片模块包括芯片及第四重新布线层，所述芯片包括芯片电源区及芯片信号区，所述第四重新布线层包括与所述芯片电源区对应电连接的布线电源区及与所述芯片信号区对应电连接的布线信号区，且所述布线电源区与所述第二重新布线层电连接，所述布线信号区与所述第三重新布线层电连接；

8、第二填充层，所述第二填充层填充所述被动元件模块、所述tsv中介模块与所述芯片模块之间的连接间隙。

9、可选地，所述被动元件包括电容、电阻、电感中的一种或组合。

10、可选地，所述布线信号区的布线密度大于所述布线电源区的布线密度，且所述布线信号区的布线层数大于所述布线电源区的布线层数，所述布线电源区与所述第二重新布线层之间通过c4凸块电连接，所述布线信号区与所述第三重新布线层之间通过微凸块电连接。

11、可选地，还包括位于所述芯片上的散热元件，所述散热元件包括散热壳体或散热片。

12、可选地，所述基板第二面上还包括金属凸块。

13、本发明还提供一种改善电源信号传输的2.5d封装结构的制备方法，包括以下步骤：

14、提供基板，所述基板包括基板第一面及相对的基板第二面，且所述基板中具有自所述基板第一面向所述基板第二面延伸的基板凹槽；

15、提供被动元件模块及tsv中介模块，将所述被动元件模块键合于所述基板凹槽中，以及将所述tsv中介模块键合于所述基板第一面上，且所述被动元件模块及所述tsv中介模块均分别与所述基板电连接；其中，所述被动元件模块包括第一重新布线层、被动元件、第二重新布线层及封装层，所述第一重新布线层与所述基板电连接，所述被动元件沿竖向键合于所述第一重新布线层与所述第二重新布线层之间，所述被动元件的第一端与所述第一重新布线层电连接，所述被动元件的第二端与所述第二重新布线层电连接，所述封装层位于所述第一重新布线层与所述第二重新布线层之间包覆所述被动元件；所述tsv中介模块包括tsv中介层及第三重新布线层，所述tsv中介层与所述基板电连接，所述第三重新布线层位于所述tsv中介层表面且与所述tsv中介层电连接；

16、形成第一填充层，所述第一填充层填充所述被动元件模块、所述tsv中介模块与所述基板之间的连接间隙；

17、提供芯片模块，将所述芯片模块键合于所述被动元件模块及所述tsv中介模块上，所述芯片模块包括芯片及第四重新布线层，所述芯片包括芯片电源区及芯片信号区，所述第四重新布线层包括与所述芯片电源区对应电连接的布线电源区及与所述芯片信号区对应电连接的布线信号区，且所述布线电源区与所述第二重新布线层电连接，所述布线信号区与所述第三重新布线层电连接；

18、形成第二填充层，所述第二填充层填充所述被动元件模块、所述tsv中介模块与所述芯片模块之间的连接间隙。

19、可选地，形成所述被动元件模块的步骤包括：

20、提供支撑衬底；

21、于所述支撑衬底上形成第一重新布线层；

22、提供被动元件，将所述被动元件沿竖向键合于所述第一重新布线层上，且所述被动元件的第一端与所述第一重新布线层电连接；

23、形成封装层，所述封装层覆盖所述被动元件及所述第一重新布线层且显露所述被动元件的第二端；

24、于所述封装层上形成第二重新布线层，且所述第二重新布线层与所述被动元件的第二端电连接；

25、去除所述支撑衬底，进行切割，形成所述被动元件模块。

26、可选地，将所述被动元件沿竖向键合于所述第一重新布线层上的方法包括贴片法或网板贴合法。

27、可选地，所述被动元件包括电容、电阻、电感中的一种或组合。

28、可选地，还包括于所述芯片上形成散热元件的步骤，所述散热元件包括散热壳体或散热片；还包括于所述基板第二面上形成金属凸块的步骤。

29、如上所述，本发明的改善电源信号传输的2.5d封装结构及其制备方法，在基板凹槽中键合被动元件模块，使得芯片电源区经过沿竖向设置的被动元件与基板在竖向上进行电连接，从而可缩短电源供电距离，解决电源压降问题；芯片模块中结合芯片电源区及芯片信号区分区对应制备布线电源区、布线信号区、c4凸块及微凸块，以降低芯片模块键合时的平面度公差，提高电性能；进一步的，通过设置散热元件还可提高封装结构散热效果。

技术特征：

1.一种改善电源信号传输的2.5d封装结构，其特征在于，所述2.5d封装结构包括：

2.根据权利要求1所述的2.5d封装结构，其特征在于：所述被动元件包括电容、电阻、电感中的一种或组合。

3.根据权利要求1所述的2.5d封装结构，其特征在于：所述布线信号区的布线密度大于所述布线电源区的布线密度，且所述布线信号区的布线层数大于所述布线电源区的布线层数，所述布线电源区与所述第二重新布线层之间通过c4凸块电连接，所述布线信号区与所述第三重新布线层之间通过微凸块电连接。

4.根据权利要求1所述的2.5d封装结构，其特征在于：还包括位于所述芯片上的散热元件，所述散热元件包括散热壳体或散热片。

5.根据权利要求1所述的2.5d封装结构，其特征在于：所述基板第二面上还包括金属凸块。

6.一种改善电源信号传输的2.5d封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的2.5d封装结构的制备方法，其特征在于，形成所述被动元件模块的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的2.5d封装结构的制备方法，其特征在于：将所述被动元件沿竖向键合于所述第一重新布线层上的方法包括贴片法或网板贴合法。

9.根据权利要求6所述的2.5d封装结构的制备方法，其特征在于：所述被动元件包括电容、电阻、电感中的一种或组合。

10.根据权利要求6所述的2.5d封装结构的制备方法，其特征在于：还包括于所述芯片上形成散热元件的步骤，所述散热元件包括散热壳体或散热片；还包括于所述基板第二面上形成金属凸块的步骤。

技术总结
本发明提供一种改善电源信号传输的2.5D封装结构及其制备方法，在基板凹槽中键合被动元件模块，使得芯片电源区经过沿竖向设置的被动元件与基板在竖向上进行电连接，从而可缩短电源供电距离，解决电源压降问题；芯片模块中结合芯片电源区及芯片信号区分区对应制备布线电源区、布线信号区、C4凸块及微凸块，以降低芯片模块键合时的平面度公差，提高电性能；进一步的，通过设置散热元件还可提高封装结构散热效果。

技术研发人员：陈彦亨,林正忠
受保护的技术使用者：盛合晶微半导体（江阴）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15