芯片封装结构及封装方法与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种芯片封装结构及封装方法。

背景技术：

1、近年来，消费类电子产品正在向轻量化、大容量、高效率等方向发展。在过去半个多世纪中，半导体制造行业一直遵循着摩尔定律的轨迹高速发展，集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍。如今最先进的半导体制程已经达到5nm。与芯片制程缩小对应，封装的引脚间距也在不断缩小，接口密度不断提升。然而，互补金属氧化物半导体（cmos）处理技术存在物理限制，如光刻尺寸。目前，物理限制正在制约着摩尔定律驱动的微电子产业的发展。为了实现高性能、小尺寸和轻量化应用，先进封装是超越摩尔定律方向中的一条重要赛道，它能提供更好的兼容性和更高的连接密度，使得系统集成度的提高不再局限于同一颗芯片。

2、随着互连数量的增加，全球芯片趋势已朝着更小的芯片面积发展，因此半导体器件在性能、功耗、可靠性和成本方面都有了更高的要求，因此开发一种集成度更高、尺寸更小的芯片封装技术是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请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芯片封装尺寸不够小、芯片集成度不高的问题。

2、本申请提供一种芯片封装结构，包括基板、第一重布线层、填充层、第二重布线层和金属凸点。其中，基板包括相对的第一面和第二面，所述基板的第一面与外围芯片电连接，所述第一面指向所述第二面的方向为第一方向。第一重布线层设置于所述基板的第二面上。填充层设置于所述第一重布线层远离所述基板的一侧，所述填充层内设有芯片组以及至少部分包围所述芯片组的填充体，所述芯片组包括沿所述第一方向依次层叠的第一芯片和第二芯片。第二重布线层设置于所述填充层远离所述基板的一侧，所述第二重布线层与所述第二芯片电连接，所述第二重布线层通过所述填充层、所述第一重布线层与所述第一芯片电连接。所述第一芯片通过所述第一重布线层、所述基板与外围芯片电连接。金属凸点设置于所述第二重布线层远离所述填充层的一侧，用于将电性引出。

3、根据上述实施例可知，本申请提供一种更加优化的芯片封装结构，在基板上设置层叠的第一芯片和第二芯片，利用分布于芯片组上下两侧的第一重布线层和第二重布线层实现第一芯片和第二芯片的电性引出，层叠的芯片可减小芯片在封装结构的平面上所占的面积，提高芯片集成度并缩小芯片尺寸。另外，基板远离芯片的一侧与外围芯片电连接，外围芯片通过基板、第一重布线层可实现与第一芯片之间的电连接，可实现缩短信号线的距离的同时使更多端口实现互连，可适用于多功能或不同尺寸、且i/o数（输入输出）较多的芯片，因此可在减小封装尺寸、节约成本的基础上实现更多的端口互连和通信，使封装区域达到最大利用化。

4、在一个实施例中，所述基板的所述第一面和所述第二面之间设有第一互连结构，所述第一互连结构靠近所述基板的第二面的一侧通过所述第一重布线层分别与所述第一芯片、所述金属凸点连接，所述第一互连结构靠近所述基板的第一面的一侧与外围芯片电连接。

5、在一个实施例中，所述填充层的所述填充体内设有第二互连结构，所述第二互连结构靠近所述基板的一侧通过所述第一互连结构与外围芯片电连接，所述第二互连结构远离所述基板的一侧通过所述第二重布线层与所述金属凸点连接。

6、在一个实施例中，所述基板和所述第一重布线层之间还设有金属溅射层，所述金属溅射层包括依次溅射形成的阻挡层和种子层。

7、在一个实施例中，所述第一重布线层靠近所述填充层的一侧还设有钝化层。

8、在一个实施例中，所述第一重布线层包括至少一层金属布线层和包裹所述金属布线层的电介质层；

9、在一个实施例中，所述第二重布线层包括至少一层金属布线层和包裹所述金属布线层的电介质层。

10、在一个实施例中，所述金属凸点包括第一金属凸点和第二金属凸点；

11、所述第一金属凸点通过所述第二重布线层、所述填充层、所述第一重布线层与所述第一芯片电连接；

12、所述第二金属凸点通过所述第二重布线层与所述第二芯片电连接。

13、本申请还提供一种芯片封装结构的封装方法，包括以下步骤：

14、提供基板，所述基板包括相对的第一面和第二面以及连接所述第一面和所述第二面之间的第一互连结构，所述第一互连结构靠近所述基板的所述第一面的一侧与外围芯片电连接；

15、在所述基板的第二面上形成第一重布线层；

16、在所述第一重布线层远离所述基板的一侧依次层叠第一芯片和第二芯片，所述第一芯片通过所述第一重布线层与所述第一互连结构连接；

17、在所述第一芯片和所述第二芯片的至少部分外围区域包覆填充物，所述第一芯片、所述第二芯片和所述填充物共同形成填充层；

18、在所述填充层的所述填充物内形成第二互连结构，所述第二互连结构通过所述第一重布线层分别与所述第一芯片、所述第一互连结构之间电连接；

19、在所述填充层远离所述第一重布线层的一侧形成第二重布线层，所述第二重布线层分别与所述第二芯片、所述第二互连结构之间电连接；

20、在所述第二重布线层远离所述填充层的一侧形成金属凸点，所述金属凸点用于将电性引出。

21、在一个实施例中，所述在所述第二重布线层远离所述填充层的一侧形成金属凸点之后还包括：

22、将所述芯片封装结构通过所述金属凸点连接至电路板上；

23、令所述第二互连结构靠近所述基板的第一面的一侧连接至外围芯片。

24、在一个实施例中，所述提供基板，所述基板包括相对的第一面和第二面以及连接所述第一面和所述第二面之间的第一互连结构，所述第一互连结构靠近所述基板的所述第一面的一侧与外围芯片电连接包括：

25、提供晶圆；

26、在晶圆内部形成第一互连结构；

27、在晶圆表面形成金属溅射层，所述金属溅射层包括依次层叠的阻挡层和种子层。

28、本申请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，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种芯片封装结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述基板的所述第一面和所述第二面之间设有第一互连结构，所述第一互连结构靠近所述基板的第二面的一侧通过所述第一重布线层分别与所述第一芯片、所述金属凸点连接，所述第一互连结构靠近所述基板的第一面的一侧与外围芯片电连接。

3.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，所述填充层的所述填充体内设有第二互连结构，所述第二互连结构靠近所述基板的一侧通过所述第一互连结构与外围芯片电连接，所述第二互连结构远离所述基板的一侧通过所述第二重布线层与所述金属凸点连接。

4.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述基板和所述第一重布线层之间还设有金属溅射层，所述金属溅射层包括依次溅射形成的阻挡层和种子层。

5.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第一重布线层靠近所述填充层的一侧还设有钝化层。

6.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第一重布线层包括至少一层金属布线层和包裹所述金属布线层的电介质层；

7.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述金属凸点包括第一金属凸点和第二金属凸点；

8.一种芯片封装结构的封装方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的芯片封装结构的封装方法，其特征在于，所述在所述第二重布线层远离所述填充层的一侧形成金属凸点之后还包括：

10.根据权利要求8所述的芯片封装结构的封装方法，其特征在于，所述提供基板，所述基板包括相对的第一面和第二面以及连接所述第一面和所述第二面之间的第一互连结构，所述第一互连结构靠近所述基板的所述第一面的一侧与外围芯片电连接包括：

技术总结
本申请提供一种芯片封装结构及封装方法。其中，该芯片封装结构包括基板、第一重布线层、填充层、第二重布线层和金属凸点。基板包括相对的第一面和第二面，基板的第一面与外围芯片电连接。第一重布线层设置于基板的第二面上。填充层设置于第一重布线层远离基板的一侧，填充层内设有依次层叠的第一芯片和第二芯片以及至少部分包围第一芯片和第二芯片的填充体。第二重布线层设置于填充层远离基板的一侧。第一芯片通过第一重布线层、基板与外围芯片电连接。金属凸点设置于第二重布线层远离填充层的一侧，用于将电性引出。可实现适用于多功能或不同尺寸、且I/O数较多的芯片，因此可在减小封装尺寸、节约成本的基础上实现更多的端口互连和通信。

技术研发人员：李佳,王震,张欢,王敬好,胡辰,尹坤,吉晨
受保护的技术使用者：之江实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16