芯片封装结构及封装方法与流程

本技术涉及半导体制造，具体涉及一种芯片封装结构及封装方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的发展，集成电路的特征尺寸不断减小，摩尔定律受到了多方面的挑战。为了延续摩尔定律，人们开始把目光转向基于硅通孔(through silicon via，tsv)互联的2.5d/3dic技术。2.5d/3dic通过金属填充硅通孔来实现更短的互连线以使得互连线的延迟和功耗更小，同时通过垂直堆叠不同层的电路来实现更高的集成密度，进而使得电学性能更优。

2、然而，硅通孔(tsv)制作采用硅刻蚀工艺，随后硅通孔需要氧化绝缘层、薄晶圆的拿持等技术，这种互连结构存在制作成本较高或制备工艺繁琐的问题。

技术实现思路

1、本技术针对相关技术的缺点，提出一种芯片封装结构及封装方法，用以解决相关技术中的芯片封装结构制备成本较高或制备工艺繁琐的问题。

2、本技术提供一种芯片封装结构，包括基板、第一功能芯片和第二功能芯片，其中，所述基板包括相对的第一表面和第二表面，所述基板内具有线路层，所述第二表面用于将电性引出；第一功能芯片设置于所述基板的第一表面上，所述第一功能芯片包括相对的第一有源面和第一背面，所述第一背面朝向所述基板的第一表面，所述第一功能芯片与所述基板之间电连接；第二功能芯片设置于所述基板的第一表面上，所述第二功能芯片包括相对的第二有源面和第二背面，所述第二有源面朝向所述基板的第一表面，所述第二有源面包括第一连接区和第二连接区，所述第一连接区在所述基板上的正投影与所述第一功能芯片在所述基板上的正投影相交叠，所述第二连接区在所述基板上的正投影与所述第一功能芯片在所述基板上的正投影之间无交叠，所述第一连接区通过第一金属凸点与所述第一功能芯片的第一有源面电连接，所述第二连接区通过第二金属凸点与所述基板电连接。

3、根据上述实施例可知，本技术提供的芯片封装结构结合倒装封装和层叠封装的优点，令第一功能芯片和第二功能芯片在基板的厚度方向上的正投影部分交叠，余下的部分无交叠。则可令第二功能芯片的一部分倒装封装于基板上，另一部分倒装封装于第一功能芯片上，可减小芯片封装结构在水平方向上的尺寸，提高芯片的集成度和互连密度，缩小互连长度。同时由于本技术中的第一功能芯片的第一有源面和第二功能芯片的第二有源面之间相互朝向彼此，因此两者之间无需通过硅通孔即可实现电性互连。另外由于第二功能芯片的第二有源面朝向基板，第二功能芯片在基板上的正投影和第一功能芯片在基板上的正投影之间仅有第一连接区相互重叠，第二功能芯片的第二连接区与基板之间不受第一功能芯片的阻隔影响，无需通过硅通孔即可实现电性互连。因此本技术中的第一功能芯片和第二功能芯片、第二功能芯片和基板之间均无需通过硅通孔即可实现互连，节省了制备成本，简化了制备工艺，同时也提高了电性性能，增加了芯片封装结构的可靠性。再者，由于第一功能芯片的第一有源面背离基板，部分区域与第二功能芯片交叠，余下的区域与第二功能芯片不相交叠，则不相交叠的区域不被第二功能芯片阻挡，可实现与外界环境或其他外围芯片之间的端口互连通信，为芯片封装结构中的功能芯片发挥更多的功能提供了更多的可利用空间，拓宽了芯片的应用范围，使封装区域达到最大利用化。

4、在一个实施例中，所述第一金属凸点沿第一方向的尺寸小于所述第二金属凸点沿所述第一方向的尺寸，所述第一方向为所述第一表面指向所述第二表面的方向。

5、在一个实施例中，所述第一功能芯片的第一有源面通过金属引线与所述基板的第一表面之间电连接。

6、在一个实施例中，所述第二功能芯片的所述第二有源面靠近所述基板的一侧还设有互连布线层，至少一所述第一金属凸点通过所述互连布线层与所述第二金属凸点电连接。

7、在一个实施例中，所述第一功能芯片为感知芯片，所述第一功能芯片的所述第一有源面包括感光区和非感光区。

8、在一个实施例中，所述第二功能芯片在所述基板上的正投影与所述感光区在所述基板上的正投影没有交叠。

9、在一个实施例中，所述第一功能芯片还包括密封环框和透光盖板，其中密封环框位于所述第一有源面上的所述非感光区内并至少部分包围所述感光区。透光盖板位于所述密封环框远离所述第一有源面的一侧并至少部分覆盖所述感光区。

10、在一个实施例中，所述密封环框与所述透光盖板为相对独立结构；

11、在一个实施例中，所述密封环框与所述透光盖板一体化成型。

12、在一个实施例中，所述芯片封装结构还包括填充材料，所述填充材料至少部分包围并覆盖所述第一功能芯片和所述第二功能芯片。

13、在一个实施例中，所述第二功能芯片为信号处理芯片。

14、本技术还提供一种芯片封装结构的封装方法，包括以下步骤：

15、提供基板，所述基板包括相对的第一表面和第二表面，所述基板内具有线路层，所述第二表面用于将电性引出；

16、提供第一功能芯片，所述第一功能芯片包括相对的第一有源面和第一背面，将所述第一功能芯片的第一背面固定于所述基板的第一表面上，令所述第一功能芯片的第一有源面与所述基板之间电连接；

17、提供第二功能芯片，所述第二功能芯片包括相对的第二有源面和第二背面，所述第二有源面包括第一连接区和第二连接区，将所述第二有源面的所述第一连接区固定于所述第一功能芯片的所述第一有源面上并与所述第一有源面之间电连接，将所述第二有源面的所述第二连接区固定于所述基板的所述第一表面上并与所述第一表面之间电连接。

18、在一个实施例中，所述提供第二功能芯片，所述第二功能芯片包括相对的第二有源面和第二背面，所述第二有源面包括第一连接区和第二连接区，将所述第二有源面的所述第一连接区固定于所述第一功能芯片的所述第一有源面上并与所述第一有源面之间电连接，将所述第二有源面的所述第二连接区固定于所述基板的所述第一表面上并与所述第一表面之间电连接具体包括：

19、提供所述第二功能芯片，所述第二功能芯片的所述第二有源面包括所述第一连接区和所述第二连接区，所述第二有源面的所述第一连接区设有多个第一焊盘，所述第二有源面的所述第二连接区设有多个第二焊盘；

20、在所述第一焊盘上形成第一焊料，在所述第二焊盘上形成第二焊料；

21、在所述第二焊料上植初始焊球；

22、令所述第一焊料形成第一焊球，令所述第二焊料和所述初始焊球熔合形成第二焊球；

23、将带有所述第一焊球和所述第二焊球的所述第二功能芯片的所述第二有源面的所述第一连接区倒装封装于所述第一功能芯片的所述第一有源面上，同时将所述第二有源面的所述第二连接区倒装封装于所述基板的第一表面上。

24、在一个实施例中，在所述将所述第二有源面的所述第一连接区固定于所述第一功能芯片的所述第一有源面上并与所述第一有源面之间电连接，将所述第二有源面的所述第二连接区固定于所述基板的所述第一表面上并与所述第一表面之间电连接之后还包括：

25、在所述基板上形成填充材料，所述填充材料至少部分包围并覆盖所述第一功能芯片和所述第二功能芯片。

26、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。