一种三维集成封装方法与流程

本发明涉及一种集成电路封装技术领域，特别涉及的是一种三维集成封装方法。

背景技术：

三维集成封装是将至少两层的集成电路芯片堆叠并封装，通过埋在封装体内的导电结构实现各层芯片间的电信号连接。随着封装技术的发展，高密度、小尺寸的三维封装成为封装的主流。

现在集成电路的晶圆特征线宽进入微纳电子时代，芯片的尺寸不断缩小，促使电子封装技术不断的发展。随着便携式电子系统的复杂性增加，对集成电路的封装提出了越来越高的要求。三维集成封装充分利用第三维的尺寸，解决目前电子集成电路的面临的芯片功耗和速度等问题。

技术实现要素：

本发明主要提供一种简便、高效的三维封装集成方法，提高了芯片的集成度，减少了芯片的体积。

本发明一种三维集成封装方法，其中，包括：第一圆片层、第二圆片层、第三圆片层、第四圆片层、芯片一、芯片二以及芯片三；其中，对各层圆片进行加工，形成凹槽和硅通孔；将芯片一、二贴附在第一圆片层的凹槽内，将芯片三贴附在第三圆片层的凹槽上；对第一圆片层和第二圆片层做低温晶圆键合，并将第三圆片层和键合好的第一圆片层以及第二圆片层做键合；再将第四圆片层和键合好的第三圆片层、第二圆片层以及第一圆片层做键合。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，第一圆片层、第二圆片层、第三圆片层以及第四圆片层均选用双抛高阻硅片。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，在第一圆片层表面涂光刻胶，光刻形成腐蚀图案。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，芯片一、芯片二以及芯片三和第一、第三圆片层的凹槽通过引线键合的方式进行相连。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，对第一圆片层和第二圆片层做低温晶圆键合，进行堆叠连接。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，第一圆片层、第二圆片层、第三圆片层以及第四圆片层通过硅通孔的方式实现各圆片层的信号连通；将第三圆片层和键合好的第一圆片层和第二圆片层做低温晶圆键合，进行堆叠连接。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，芯片一、二之间通过引线和互连线实现信号的互连。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，键合时做低温200℃的金属共晶键合。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，将第四圆片层和键合好的第一圆片层、第二圆片层、第三圆片层做低温晶圆键合，进行堆叠连接。

根据本方面给的三维集成封装方法的一实施例，其中，第二圆片层和第四圆片层背面制作凹槽，以避开第一圆片层和第三圆片层的芯片。

本发明可以实现把不同功能芯片粘接在一起，成为z轴方向上的信号互连的的三维立体的堆叠结构，成为能够完成多个功能的单一的芯片。本发明可以大幅度降低全局互连的长度，芯片通过硅通孔互连的方式可以实现多层的三维集成，工艺简单，而且提高了芯片的集成度，减少芯片的体积。

本发明主要提供一种简便、高效的三维封装集成方法，提高了芯片的集成度，减少了芯片的体积。

附图说明

图1是封装结构示意图；

图2是封装流程图；

图3是封装制造过程示意图；

其中，01-掩膜阻挡层，02-腐蚀图案，03-凹槽，04-硅通孔，05-互连线，06-第一圆片层，07-第二圆片层，08-第三圆片层，09-第四圆片层，10-芯片一，11-芯片二，12-引线，13-芯片三。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1是封装结构示意图，如图1所示，三维集成封装结构包括第一圆片层06、第二圆片层07、第三圆片层08、第四圆片层09、芯片一10、芯片二11、芯片三13；第二圆片层和第四圆片层安装有芯片；芯片一、二通过引线12实现和第一圆片层的相连，芯片三通过引线实现和第三圆片层的相连；第一圆片层、第二圆片层、第三圆片层、第四圆片层通过硅通孔04实现信号连通。第二圆片层和第四圆片层背面制作凹槽，以避开第一圆片层和第三圆片层的芯片。

如图1所示，本发明一种三维集成封装方法，包括第一圆片层、第二圆片层、第三圆片层、第四圆片层、芯片一、芯片二、芯片三。其中，对各层圆片进行加工，形成凹槽和硅通孔。将芯片一、芯片二贴附在第一层圆片上，将芯片三贴附在第三层圆片的凹槽上。对第一圆片层和第二圆片层做低温晶圆键合。将第三圆片层和键合好的第一圆片层、第二圆片层做键合。再将第四圆片层和键合好的第三圆片层、第二圆片层、第一圆片层做键合。第一、二、三、四圆片层选用双抛高阻硅片。芯片一、二、三不局限于单一功能的芯片，可以是不同功能的芯片。第一圆片层、第三圆片层制作凹槽，凹槽的大小和芯片的尺寸、厚度相对应。芯片和圆片的凹槽通过引线键合的方式进行连接。第二圆片层和第四圆片层背面制作凹槽，以避开第一圆片层和第三圆片层的芯片。第一圆片层、第二圆片层、第三圆片层、第四圆片层通过硅通孔实现信号的连通。键合时做低温200℃的金属共晶键合，避免高温导致器件的损坏。芯片一、芯片二之间通过引线和互连线实现信号的互连。

图2是封装制造流程图，如图2所示，封装制造步骤如下：

如图3(a)是初始封装结构状态示意图，如图3(a)所示，s201：圆片层材料选择双抛高阻硅片，氧化硅片作为掩模阻挡层01；

图3(b)为光刻形成腐蚀图案示意图，s202：在圆片层表面涂光刻胶，光刻形成腐蚀图案02，如图3(b)。

图3(c)为去除掩模层后的示意图，如图3(c)，s203：腐蚀形成若干凹槽03，凹槽的大小和芯片的尺寸、厚度相对应，并去除掩模层,如图3(c)。

图3(d1-d4)为在圆片层制造互连线示意图，如图3(d1-d4)所示，s204：在圆片层制造硅通孔04,在圆片层制造互连线05；

图3(e2)所示为引线键合方式安装后示意图，如图3(e2)所示，s205：把芯片一10、芯片二11通过引线键合方式安装在第一圆片层06的凹槽内,如图3(e1)，把芯片三13通过引线键合方式安装第三圆片层08的凹槽内。

图3(f1)是一、二圆片层键合前的结构示意图，图3(f2)是一、二圆片层键合后的结构示意图，如图3(f1)和图3(f2)所示，s206：对第一圆片层06和第二圆片层07做低温晶圆键合，进行堆叠连接。

图3(g1)第三圆片层键合之前的结构示意图,图3(g2)第三圆片层键合之后的结构示意图，如图3(g1)以及图3(g2)所示，s207：将第三圆片层08和键合好的第一圆片层06、第二圆片层07做低温晶圆键合，进行堆叠连接。

图3(h1)是第四圆片层键合之前的结构示意图，图3(h2)是第四圆片层键合之后的结构示意图，如图3(h1)以及图3(h2)所示，s208：将第四圆片层09和键合好的第一圆片层06、第二圆片层07、第三圆片层08做低温晶圆键合，进行堆叠连接。

本发明可以实现把不同功能芯片粘接在一起，成为z轴方向上的信号互连的的三维立体的堆叠结构，成为能够完成多个功能的单一的芯片。本发明可以大幅度降低全局互连的长度，芯片通过硅通孔互连的方式可以实现多层的三维集成，工艺简单，而且提高了芯片的集成度，减少芯片的体积。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。