一種嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)包括硅基體，硅基體具有相對設(shè)置的第一表面與第二表面。第一表面上開設(shè)有穿透第二表面的至少一個(gè)容納槽，容納槽內(nèi)容納有至少一片芯片，芯片含至少一個(gè)焊墊的一側(cè)與第一表面位于芯片的同一側(cè)。芯片的四周側(cè)壁與容納槽相對應(yīng)的側(cè)壁之間填充有介質(zhì)層一，第一表面上鋪有覆蓋芯片的介質(zhì)層二。芯片的至少一個(gè)焊墊經(jīng)過金屬導(dǎo)線電性連接到硅基體上。芯片不含焊墊的一面暴露于硅基體的第二表面。本發(fā)明可以大大增強(qiáng)芯片的散熱效果，同時(shí)使嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)的體積進(jìn)一步減小。本發(fā)明還公開所述嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法。
【專利說明】
一種嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域中的一種FAN-OUT的封裝結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的半導(dǎo)體行業(yè)中，電子封裝已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方面。幾十年的封裝技術(shù)的發(fā)展，使高密度、小尺寸的封裝要求成為封裝的主流方向。
[0003]隨著電子產(chǎn)品向更薄、更強(qiáng)、更高引腳密度、更低成本方面發(fā)展，制約著封裝技術(shù)向高密度方向發(fā)展的一個(gè)重要原因是基板技術(shù)本身在細(xì)小節(jié)距方面的加工能力，必須通過載體，如塑料基板陣列封裝中的有機(jī)基板載體和陶瓷載帶球柵陣列中的陶瓷載體，對陣列節(jié)距的放大完成封裝過程。
[0004]圓片級(jí)扇出結(jié)構(gòu)，其通過重構(gòu)圓片和圓片級(jí)再布線的方式，實(shí)現(xiàn)芯片扇出結(jié)構(gòu)的塑封，最終切割成單顆封裝體。但其仍存在如下不足:1、芯片外面包覆塑封料，塑封料為環(huán)氧類樹脂材料，其強(qiáng)度偏低，使扇出結(jié)構(gòu)的支撐強(qiáng)度不夠，在薄型封裝中難以應(yīng)用；2、扇出結(jié)構(gòu)在封裝工藝中由于重構(gòu)晶圓熱膨脹系數(shù)較硅片大很多，工藝過程翹曲較大，設(shè)備可加工能力較低，良率損失較大;3、現(xiàn)有工藝為滿足低的熱膨脹系數(shù)，包封樹脂較為昂貴，不利于產(chǎn)品的低成本化。
[0005]中國專利CN104037133 A公開了一種扇出封裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)是在硅載板上開槽，芯片倒置于槽底，芯片焊盤電性通過線路引到硅載板表面;槽內(nèi)用塑封材料填充，在塑封材料表面制作重布線金屬，將線路電性導(dǎo)出。所述結(jié)構(gòu)制程復(fù)雜，成本較高。
[0006]中國專利201520597950.7中采用硅基體取代模塑料作為扇出的基體，充分利用硅基體的優(yōu)勢，能夠制作精細(xì)布線，利用成熟的硅刻蝕工藝，可以精確刻蝕孔、槽等結(jié)構(gòu)。工藝上，還可以取消圓片塑封，拆鍵合工藝，降低工藝難度，從而顯著降低成本，提高成品率。
[0007]上述封裝體能夠在一定程度上解決以往技術(shù)中工藝結(jié)構(gòu)制程復(fù)雜，產(chǎn)品良率較低的問題，但同時(shí)由于芯片埋入硅基體，造成芯片散熱效果差，為此，亟需一種芯片封裝結(jié)構(gòu)解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)可以大大增強(qiáng)芯片的散熱效果，同時(shí)使所述嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)的體積進(jìn)一步減小。
[0009]本發(fā)明的解決方案是:一種嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其包括硅基體，硅基體具有相對設(shè)置的第一表面與第二表面;第一表面上開設(shè)有穿透第二表面的至少一個(gè)容納槽，容納槽內(nèi)容納有至少一芯片，芯片含至少一個(gè)焊墊的一側(cè)與第一表面位于芯片的同一側(cè);芯片的四周側(cè)壁與容納槽相對應(yīng)的側(cè)壁之間填充有介質(zhì)層一，第一表面上鋪有覆蓋芯片的介質(zhì)層二;芯片的至少一個(gè)焊墊經(jīng)過金屬導(dǎo)線電性連接到硅基體上；芯片不含焊墊的一面暴露于硅基體的第二表面。
[0010]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，芯片不含焊墊的一面與第二表面位于同一平面上。
[0011]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，第二表面上鋪有覆蓋芯片的保護(hù)膜。
[0012]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，介質(zhì)層二上鋪有覆蓋金屬導(dǎo)線的防焊層。
[0013]進(jìn)一步地，金屬導(dǎo)線上預(yù)設(shè)有導(dǎo)電凸點(diǎn)，防焊層在金屬導(dǎo)線預(yù)設(shè)導(dǎo)電凸點(diǎn)的位置開口并在開口處制備相應(yīng)導(dǎo)電凸點(diǎn)。
[0014]優(yōu)選地，導(dǎo)電凸點(diǎn)為焊球、導(dǎo)電膠水、導(dǎo)電銀漿中的至少一種。
[0015]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，金屬導(dǎo)線的材質(zhì)為鈦、鉻、鎢、銅、鋁、錫、錫合金中的至少一種。
[0016]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，介質(zhì)層一與介質(zhì)層二材料相同。
[0017]本發(fā)明還提供上述任意嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，所述制作方法采用硅基體作為扇出的基體，將芯片埋入硅基體上的容納槽內(nèi)進(jìn)行封裝，封裝完成后再將硅基體的第二表面減薄，減薄至芯片不含焊墊的一面暴露出來，并使容納槽形成通孔。
[0018]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所示制作方法最后在硅基體的第二表面上貼附一層保護(hù)膜。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:在之前利用硅基板取代模塑料作為扇出基體，充分利用硅基體的優(yōu)勢，制作精細(xì)布線的基礎(chǔ)上，將芯片埋入硅基體的凹槽內(nèi)，并把部分焊球扇出到芯片硅基體表面，封裝完成后再將封裝體不含焊球的一面減薄。這樣可以大大增強(qiáng)芯片的散熱效果，同時(shí)使封裝體的體積進(jìn)一步減小。
【附圖說明】
[0020]如圖1為本發(fā)明封裝完成后的多芯片俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]如圖2為本發(fā)明單顆芯片封裝后的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]如圖3為本發(fā)明單顆芯片埋入單個(gè)凹槽封裝體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]如圖4為圖3中將芯片埋入凹槽后并對其第二表面減薄的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]如圖5為本發(fā)明兩顆芯片埋入單個(gè)凹槽封裝體背部減薄的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]如圖6為本發(fā)明兩顆芯片埋入兩個(gè)凹槽封裝體背部減薄的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]實(shí)施例1
[0028]為使本發(fā)明能夠更加易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。為方便說明，實(shí)施例附圖的結(jié)構(gòu)中各組成部分未按正常比例縮放，故不代表實(shí)施例中各結(jié)構(gòu)的實(shí)際相對大小。
[0029]本發(fā)明的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其封裝后整片晶圓的俯視結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，硅基體I上包含多個(gè)封裝后的芯片封裝結(jié)構(gòu)111。硅基體I的形狀可以是圓形、矩形或者其它形狀，本實(shí)施例中的硅基體I采用硅基圓片。
[0030]如圖2所示，本發(fā)明上述整個(gè)晶圓上單顆封裝后芯片封裝結(jié)構(gòu)111的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，芯片2及其周圍覆蓋有防焊層6，防焊層6上形成多個(gè)導(dǎo)電凸點(diǎn)7。導(dǎo)電凸點(diǎn)7可以是金屬凸點(diǎn)、導(dǎo)電膠水或者導(dǎo)電銀漿中的一種或者幾種。形成上述導(dǎo)電凸點(diǎn)7是金屬凸點(diǎn)的形成方式可以是電鍍、植球、印刷焊球中的一種或者幾種；導(dǎo)電凸點(diǎn)7也可以是真空填充導(dǎo)電膠水或者導(dǎo)電銀楽。
[0031]如圖3所示，為本發(fā)明將芯片2埋入硅基體I的凹槽(即容納槽8)中的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地說，芯片2不含焊盤(即焊墊201)的一面通過粘結(jié)膠水3與硅基體I上的凹槽底部粘結(jié)，芯片2側(cè)壁與硅基體I的凹槽側(cè)壁之間的空隙可以通過介質(zhì)層一 9實(shí)現(xiàn)填充，在硅基體I的第一表面101與芯片2含有焊盤的表面整面涂布介質(zhì)層二 4。在所述介質(zhì)層二 4上形成有與芯片2的焊墊連接的金屬線路(即金屬導(dǎo)線5)，金屬線路上形成有帶有開口的防焊層6。
[0032]在防焊層6的開口處可以形成有用于連接導(dǎo)電凸點(diǎn)7的金屬層，最后于所述開口處的金屬層上形成導(dǎo)電凸點(diǎn)7。優(yōu)選的，導(dǎo)電凸點(diǎn)7下的金屬層可為Ni/Au、CrW/Cu、Ti/W/Cu/Ni/Au、Ti/Cu中的一種，圖示未畫出。
[0033]粘結(jié)膠水3可以涂布在芯片2上，也可以涂布在硅基體I的凹槽底部，也可以在芯片2不含焊盤面的其它表面均涂布粘結(jié)膠水。金屬導(dǎo)線5的材質(zhì)可為鈦、鉻、鎢、銅、鋁、錫、錫合金中的至少一種。
[0034]可選的，凹槽側(cè)壁處采用的介質(zhì)層一9與硅基體I的第一表面101上的介質(zhì)層二4可以采用相同的材質(zhì)，也可以采用不同的材質(zhì)，為提高封裝的可靠性，本發(fā)明中兩者材質(zhì)相同。
[0035]該圖中硅基體I具有相對設(shè)置的第一表面101與第二表面102。第一表面101上開設(shè)有穿透第二表面102的至少一個(gè)容納槽8，容納槽8內(nèi)容納有至少一芯片2。在本實(shí)施例中，容納槽8的數(shù)量為I個(gè)，芯片2的數(shù)量也為I個(gè)。
[0036]芯片2含至少一個(gè)焊墊201的一側(cè)與第一表面101位于芯片2的同一側(cè)，芯片2的四周側(cè)壁與容納槽8相對應(yīng)的側(cè)壁之間填充有介質(zhì)層4，第一表面101上鋪有覆蓋芯片2的介質(zhì)層二 4。芯片2焊墊201的電性通過金屬導(dǎo)線連接到硅基體I上。芯片2不含焊墊201的一側(cè)裸露在第二表面102上，即相對第二表面102，芯片2不含焊墊201的一側(cè)暴露顯示。第二表面102上可鋪有覆蓋芯片2的保護(hù)膜(圖未示)，介質(zhì)層二 4上可鋪有覆蓋金屬導(dǎo)線5的防焊層6。防焊層6在金屬導(dǎo)線5預(yù)設(shè)導(dǎo)電凸點(diǎn)7的位置開口并在開口處制備相應(yīng)導(dǎo)電凸點(diǎn)7。
[0037]如圖4，嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其采用硅基體I作為扇出的基體，將芯片2埋入硅基體I上的容納槽8內(nèi)進(jìn)行封裝，封裝完成后再將硅基體I的第二表面102減薄，減薄至芯片2不含焊墊201的一面暴露出來，并使容納槽8形成通孔。最后在硅基體I的第二表面102上貼附一層保護(hù)膜。
[0038]綜上所述，本實(shí)施例的嵌入硅基板芯片封裝的結(jié)構(gòu)，硅基體I的第一表面101上形成有一個(gè)向第二表面102延伸的凹槽，所述凹槽的形狀可以是規(guī)則或不規(guī)則的圖形，為簡明起見，本實(shí)施例中采用的凹槽形狀為矩形。所述凹槽內(nèi)放置有一顆芯片2，芯片2的焊盤(SP焊墊201)面朝上，且芯片2的焊盤面接近第一表面101;而芯片2不含焊墊201的一面盡可能的與芯片2的第二表面102處于同一平面。
[0039]芯片2與所述凹槽的側(cè)壁之間具有間隙，所述間隙內(nèi)填充有介質(zhì)層一9，芯片2可與所述凹槽通過粘結(jié)膠水3連接在一起。在硅基體I的第一表面101進(jìn)行鋪設(shè)絕緣層(即介質(zhì)層二 4)、金屬線路(即金屬導(dǎo)線5)、防焊層6并形成焊球(即導(dǎo)電凸點(diǎn)7)后，對硅基體I的第二表面102進(jìn)行減薄，減薄至芯片2不含焊墊201的一面暴露出來。
[0040]優(yōu)選的，所述使封裝體(即硅基體I)減薄的方式可以是直接研磨使芯片2達(dá)到預(yù)設(shè)厚度，具體做法是:在芯片2形成導(dǎo)電凸點(diǎn)7的表面貼一層保護(hù)膜，對與其相對的一面進(jìn)行研磨，直至芯片2背部暴露出來，使所述凹槽導(dǎo)通形成通槽(即通孔)。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042]請參閱圖5，實(shí)施例2與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:在實(shí)施例2中，硅基體I的第一表面102形成有兩個(gè)容納槽8，每個(gè)容納槽8內(nèi)分別埋入一顆芯片2，這兩顆芯片2大小、功能可以相同或相異。所述實(shí)施例可擴(kuò)展封裝體的功能，同時(shí)降低兩芯片2之間的信號(hào)干擾。
[0043]實(shí)施例3
[0044]請參閱圖6，實(shí)施例3與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:在實(shí)施例3中，硅基體I的第一表面101的一個(gè)容納槽8內(nèi)埋入有兩顆芯片2，兩顆芯片2大小、功能可以相同或相異。所述實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展封裝體的功能的目的。
[0045]結(jié)合三個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，在之前利用硅基體取代模塑料作為扇出的基體，并充分利用硅基體散熱性好的優(yōu)勢，在制作精細(xì)布線的基礎(chǔ)上。將芯片埋入硅基體上的凹槽內(nèi)，并把部分導(dǎo)電凸點(diǎn)扇出到芯片硅基體表面，封裝完成后再將封裝體不含導(dǎo)電凸點(diǎn)的一面減薄。減薄至芯片不含焊墊的一面暴露出來，并與硅基體不含凸點(diǎn)的一面處于同一平面。這樣可以大大增強(qiáng)芯片的散熱效果，同時(shí)使封裝體的體積進(jìn)一步減小。
[0046]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其包括硅基體(I)，硅基體(I)具有相對設(shè)置的第一表面(101)與第二表面(102);其特征在于:第一表面(101)上開設(shè)有穿透第二表面(102)的至少一個(gè)容納槽(8)，容納槽(8)內(nèi)容納有至少一芯片(2)，芯片(2)含至少一個(gè)焊墊(201)的一側(cè)與第一表面(101)位于芯片(2)的同一側(cè);芯片(2)的四周側(cè)壁與容納槽(8)相對應(yīng)的側(cè)壁之間填充有介質(zhì)層一 (9)，第一表面(101)上鋪有覆蓋芯片(2)的介質(zhì)層二 (4);芯片(2)的至少一個(gè)焊墊(201)經(jīng)過金屬導(dǎo)線(5)電性連接到硅基體(I)上;芯片(2)不含焊墊(201)的一面暴露于硅基體(I)的第二表面(102)。2.如權(quán)利要求1所述的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:芯片(2)不含焊墊(201)的一面與第二表面(102)位于同一平面上。3.如權(quán)利要求1所述的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:第二表面(102)上鋪有覆蓋芯片(2)的保護(hù)膜。4.如權(quán)利要求1所述的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:介質(zhì)層二(4)上鋪有覆蓋金屬導(dǎo)線(5)的防焊層(6)。5.如權(quán)利要求4所述的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:金屬導(dǎo)線(5)預(yù)設(shè)一個(gè)導(dǎo)電凸點(diǎn)(7)，防焊層(6)在金屬導(dǎo)線(5)預(yù)設(shè)導(dǎo)電凸點(diǎn)(7)的位置開口并在開口處制備相應(yīng)導(dǎo)電凸點(diǎn)(7)。6.如權(quán)利要求5所述的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:導(dǎo)電凸點(diǎn)(7)為焊球、導(dǎo)電膠水、導(dǎo)電銀漿中的至少一種。7.如權(quán)利要求1所述的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:金屬導(dǎo)線(5)的材質(zhì)為鈦、鉻、鎢、銅、鋁、錫、錫合金中的至少一種。8.如權(quán)利要求1所述的嵌入娃基板芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:介質(zhì)層一(9)與介質(zhì)層二 (4)材料相同。9.一種如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述制作方法采用硅基體(I)作為扇出的基體，將芯片(2)埋入硅基體(I)上的容納槽(8)內(nèi)進(jìn)行封裝，封裝完成后再將硅基體(I)的第二表面(102)減薄，減薄至芯片(2)不含焊墊(201)的一面暴露出來，并使容納槽(8)形成通孔。10.如權(quán)利要求9所述的嵌入硅基板芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述制作方法最后在硅基體(I)的第二表面(102)上貼附一層保護(hù)膜。
【文檔編號(hào)】H01L23/488GK105845643SQ201610407904
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】于大全, 豆菲菲
【申請人】華天科技（昆山）電子有限公司