一种高密度扇出型封装结构及其形成方法与流程

1.本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种高密度扇出型封装结构及其形成方法。


背景技术：

2.目前，现有的扇出型封装结构只能实现1-2um的互连密度，对于多芯片亚微米互连需求多采用大马士革tsv转接板的2.5d互连方式来实现。
3.此外，还可以利用桥接芯片来进行多芯片互连。中国专利cn
4.217691134u公开的一种芯片封装结构，包括：设置有容纳槽的硅中介板；位于容纳槽中的桥接芯片；位于桥接芯片和容纳槽的侧部表面之间的塑封填充料；位于硅中介板和桥接芯片一侧的重布线结构，重布线结构与桥接芯片电连接；位于重布线结构背离硅中介板一侧的第一芯片和第二芯片，第一芯片和第二芯片通过重布线结构和桥接芯片互联；贯穿硅中介板的导电连接件(金属柱)，导电连接件的一端与重布线结构电连接；与导电连接件的另一端电连接的互联焊球；以及密封第一芯片和第二芯片的塑封层。该结构在形成过程中需要经历二次塑封，加重了晶圆翘曲，而且在结构中使用了金属柱，金属柱的尺寸较大，制作较为困难。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的上述问题中的至少一部分问题，本发明提供了一种高密度扇出型封装结构，包括：
6.互连结构；
7.焊盘，其位于所述互连结构的第一面，并与所述互连结构电连接；
8.桥接元件，其位于所述互连结构之间，其中所述桥接元件的正面具有第一凸点；
9.第二介质层，其包覆所述焊盘和所述桥接元件，且所述焊盘的顶部和所述桥接元件的第一凸点露出所述第二介质层；
10.第一凸块下金属，其布置在所述焊盘的顶部和所述桥接元件的第一凸点上；以及
11.芯片，其倒装布置在所述第一凸块下金属上，以电连接所述焊盘和所述桥接元件。
12.进一步地，所述芯片的正面具有第二凸点和第三凸点，其中第三凸点的尺寸大于第二凸点；
13.所述互连结构包括第一介质层和重布线层，其中所述第一介质层包覆所述重布线层的四周；和/或
14.所述第二介质层为光刻胶材料。
15.进一步地，所述第二凸点与所述第一凸点上的第一凸块下金属焊接，所述第三凸点与所述焊盘的顶部的第一凸块下金属焊接。
16.进一步地，还包括：
17.底填材料，其包裹第二凸点、第三凸点和第一凸块下金属；以及
18.塑封层，其塑封所述芯片，且所述芯片的背面露出所述塑封层。
19.进一步地，还包括：
20.第三介质层，其布置在互连结构的第二面，其中互连结构的第二面与第一面相对；
21.第二凸块下金属，其位于所述第三介质层中，且有部分露出第三介质层，并与所述互连结构电连接；以及
22.凸块，其与所述第二凸块下金属焊接。
23.本发明还提供了一种高密度扇出型封装结构的形成方法，包括：
24.在载片上布置互连结构，并在互连结构上布置焊盘；
25.在载片上、互连结构之间布置桥接元件；
26.在载片上形成包覆桥接元件和焊盘的第二介质层，并去除位于焊盘之上和桥接元件的第一凸点上的第二介质层；
27.在第二介质层上布置聚酰亚胺p i光刻胶，并通过光刻去除覆盖焊盘和桥接元件的第一凸点的聚酰亚胺p i光刻胶，然后电镀或溅射金属形成第一凸块下金属；以及
28.将芯片倒装焊接在第一凸块下金属上，以电连接焊盘和桥接元件。
29.进一步地，还包括：
30.在芯片与聚酰亚胺p i光刻胶之间填充底填材料；
31.将芯片塑封形成塑封层，并减薄塑封层露出芯片的背面；
32.通过解键合工艺去除载片，并在互连结构的表面布置第三介质层，并制作第二凸块下金属，然后在第二凸块下金属处布置凸块。
33.进一步地，所述第二介质层为光刻胶材料。
34.进一步地，所述在载片上布置互连结构，并在互连结构上布置焊盘包括：
35.在载片上布置第一介质层，刻蚀第一介质层形成线路图形，并在线路图形中填充金属形成重布线层，得到互连结构；以及
36.在互连结构上布置光刻胶，对光刻胶进行得到焊盘图形，并填充金属形成焊盘，最后去除光刻胶。
37.进一步地，所述桥接元件的正面具有第一凸点，所述芯片的正面具有第二凸点和第三凸点，其中第三凸点的尺寸大于第二凸点；
38.所述第二凸点与所述第一凸点上的第一凸块下金属焊接，所述第三凸点与所述焊盘的顶部的第一凸块下金属焊接。
39.本发明至少具有下列有益效果：本发明公开的一种高密度扇出型封装结构及其形成方法，该结构中取消了制作工艺困难的铜柱，用焊盘和重布线层替代，工艺更简单；在制作重布线层之后，利用介质层包覆桥接元件，以将桥接元件埋入介质层中，无需额外塑封工艺塑封桥接元件，该结构的形成过程中仅需要一次塑封工艺，相比于两次塑封，降低了晶圆翘曲，避免后续工艺受影响。
附图说明
40.为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类
似的标记表示。
41.图1示出了本发明一个实施例的一种高密度扇出型封装结构的剖面示意图；以及
42.图2a至2h示出了本发明一个实施例的形成高密度扇出型封装结构的过程的剖面示意图。
具体实施方式
43.应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。
44.在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。
45.在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
46.在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
47.在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。
48.在此还应当指出，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性。
49.另外，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了方便区分各步骤，而并不是限定各步骤的先后顺序，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
50.图1示出了本发明一个实施例的一种高密度扇出型封装结构的剖面示意图。
51.如图1所示，一种高密度扇出型封装结构包括互连结构、焊盘103、桥接元件104、第二介质层105、第一凸块下金属106、芯片107、底填材料108、塑封层109、第三介质层110、第二凸块下金属111、凸块112。
52.互连结构包括第一介质层101和重布线层102，其中第一介质层101包覆重布线层102的四周。
53.焊盘103位于互连结构的第一面，并与互连结构电连接。
54.桥接元件104位于互连结构之间，桥接元件104的正面具有第一凸点。桥接元件104的正面与焊盘103的顶部齐平。在本发明的一个实施例中，桥接元件104为硅桥芯片。
55.第二介质层105包覆焊盘103和桥接元件104，且焊盘103的顶部和桥接元件104的第一凸点露出第二介质层105。第二介质层105为聚酰亚胺p i光刻胶等能够进行光刻的光刻胶材料。
56.第一凸块下金属106布置在焊盘103的顶部和桥接元件104的第一凸点上。
57.芯片107倒装焊接在第一凸块下金属106上，以电连接焊盘103和桥接元件104。芯
片107的正面具有第二凸点1071和第三凸点1072，其中第三凸点1072的尺寸大于第二凸点1071，第二凸点1071的尺寸与第一凸点的尺寸匹配，第三凸点1072的尺寸与焊盘103的尺寸匹配。第二凸点1071与第一凸点上的第一凸块下金属106焊接，第三凸点1072与焊盘103顶部的第一凸块下金属106焊接。桥接元件104的第一凸点和芯片107的第二凸点1071的尺寸为亚微米级，通过桥接元件104的第一凸点与芯片107的第二凸点1071直接电连接，可以实现多芯片之间的亚微米级互连。
58.底填材料108包裹第二凸点1071、第三凸点1072和第一凸块下金属106。
59.塑封层109塑封芯片107，且芯片107的背面露出塑封层109。
60.第三介质层110布置在互连结构的第二面，其中互连结构的第二面与第一面相对。
61.第二凸块下金属111位于第三介质层110中，且有部分露出第三介质层110。第二凸块下金属111与互连结构电连接。
62.凸块112与第二凸块下金属111焊接。
63.上述高密度扇出型封装结构还包括聚酰亚胺p i光刻胶，其位于底填材料108与第二介质层105之间。第一凸块下金属106的一部分位于聚酰亚胺p i光刻胶中。
64.图2a至2h示出了本发明一个实施例的形成高密度扇出型封装结构的过程的剖面示意图。
65.一种高密度扇出型封装结构的形成方法包括：
66.步骤1，如图2a所示，在载片200上布置互连结构，并在互连结构上布置焊盘203。互连结构包括第一介质层201和重布线层202。首先在载片200上布置第一介质层201，刻蚀第一介质层201形成线路图形，并在线路图形中填充金属形成重布线层202，得到互连结构。在互连结构上布置光刻胶，对光刻胶进行光刻得到焊盘图形，并填充金属形成焊盘203，最后去除光刻胶。
67.步骤2，如图2b所示，在载片200上、互连结构之间布置桥接元件204。在本发明的一个实施例中，桥接元件204为硅桥芯片。桥接元件204的正面具有第一凸点，桥接元件204的背面与载片200连接。桥接元件204的正面与焊盘203的顶部齐平。
68.步骤3，如图2c所示，在载片200上形成包覆桥接元件204和焊盘203的第二介质层205，并去除位于焊盘203之上和桥接元件204的第一凸点上的第二介质层205。在本发明的一个实施例中，第二介质层205为聚酰亚胺p i光刻胶，使用真空贴膜方式布置第二介质层，并通过光刻工艺去除位于焊盘203上和桥接元件204的第一凸点上的第二介质层。在本发明的另一个实施例中，第二介质层205为塑封料，使用塑封方法布置第二介质层，并通过化学机械抛光去除位于焊盘203上和桥接元件204的第一凸点上的第二介质层。
69.步骤4，如图2d所示，在第二介质层205上布置聚酰亚胺p i光刻胶，并通过光刻去除覆盖焊盘203和桥接元件204的第一凸点的聚酰亚胺p i光刻胶，然后电镀或溅射金属形成第一凸块下金属206。第一凸块下金属206与焊盘203及第一凸点电连接。
70.步骤4，如图2e所示，将芯片207倒装焊接在第一凸块下金属206上，以电连接焊盘203和桥接元件204。芯片207的正面具有第二凸点2071和第三凸点2072，其中第三凸点2072的尺寸大于第二凸点2071，第二凸点2071的尺寸与第一凸点的尺寸匹配，第三凸点2072的尺寸与焊盘203的尺寸匹配。第二凸点2071与第一凸点之上的第一凸块下金属206焊接，第三凸点2072与焊盘203之上的第一凸块下金属206焊接。桥接元件204的第一凸点和芯片的
第二凸点2071的尺寸为亚微米级，通过桥接元件的第一凸点与芯片的第二凸点2071直接电连接，可以实现多芯片之间的亚微米级互连。
71.步骤5，如图2f所示，在芯片207与聚酰亚胺p i光刻胶之间填充底填材料208，包裹第二凸点2071和第三凸点2072及第一凸块下金属206。
72.步骤6，如图2g所示，将芯片207塑封形成塑封层209，并减薄塑封层209露出芯片207的背面。
73.步骤7，如图2h所示，通过解键合工艺去除载片200，并在互连结构的表面布置第三介质层210，并制作第二凸块下金属211，然后在第二凸块下金属211处布置凸块212。首先在互连结构远离芯片207的表面布置第三介质层210，并通过刻蚀去除部分覆盖重布线层的第三介质层，形成开口，在开口处电镀或溅射金属形成第二凸块下金属211，最后在第二凸块下金属处通过焊接布置凸块212。
74.虽然本发明的一些实施方式已经在本技术文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并借此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

技术特征：
1.一种高密度扇出型封装结构，其特征在于，包括：互连结构；焊盘，其位于所述互连结构的第一面，并与所述互连结构电连接；桥接元件，其位于所述互连结构之间，其中所述桥接元件的正面具有第一凸点；第二介质层，其包覆所述焊盘和所述桥接元件，且所述焊盘的顶部和所述桥接元件的第一凸点露出所述第二介质层；第一凸块下金属，其布置在所述焊盘的顶部和所述桥接元件的第一凸点上；以及芯片，其倒装布置在所述第一凸块下金属上，以电连接所述焊盘和所述桥接元件。2.根据权利要求1所述的高密度扇出型封装结构，其特征在于，所述芯片的正面具有第二凸点和第三凸点，其中第三凸点的尺寸大于第二凸点；和/或所述互连结构包括第一介质层和重布线层，其中所述第一介质层包覆所述重布线层的四周；和/或所述第二介质层为光刻胶材料。3.根据权利要求2所述的高密度扇出型封装结构，其特征在于，所述第二凸点与所述第一凸点上的第一凸块下金属焊接，所述第三凸点与所述焊盘的顶部的第一凸块下金属焊接。4.根据权利要求2所述的高密度扇出型封装结构，其特征在于，还包括：底填材料，其包裹所述第二凸点、所述第三凸点和所述第一凸块下金属；以及塑封层，其塑封所述芯片，且所述芯片的背面露出所述塑封层。5.根据权利要求1所述的高密度扇出型封装结构，其特征在于，还包括：第三介质层，其布置在互连结构的第二面，其中互连结构的第二面与第一面相对；第二凸块下金属，其位于所述第三介质层中，且有部分露出第三介质层，并与所述互连结构电连接；以及凸块，其与所述第二凸块下金属焊接。6.一种高密度扇出型封装结构的形成方法，其特征在于，包括：在载片上布置互连结构，并在互连结构上布置焊盘；在载片上、互连结构之间布置桥接元件；在载片上形成包覆桥接元件和焊盘的第二介质层，并去除位于焊盘之上和桥接元件的第一凸点上的第二介质层；在第二介质层上布置聚酰亚胺pi光刻胶，并通过光刻去除覆盖焊盘和桥接元件的第一凸点的聚酰亚胺pi光刻胶，然后电镀或溅射金属形成第一凸块下金属；以及将芯片倒装焊接在第一凸块下金属上，以电连接焊盘和桥接元件。7.根据权利要求6所述的高密度扇出型封装结构的形成方法，其特征在于，还包括：在芯片与聚酰亚胺pi光刻胶之间填充底填材料；将芯片塑封形成塑封层，并减薄塑封层露出芯片的背面；以及通过解键合工艺去除载片，并在互连结构的表面布置第三介质层，并制作第二凸块下金属，然后在第二凸块下金属处布置凸块。8.根据权利要求6所述的高密度扇出型封装结构的形成方法，其特征在于，所述第二介质层为光刻胶材料。
9.根据权利要求6所述的高密度扇出型封装结构的形成方法，其特征在于，所述在载片上布置互连结构，并在互连结构上布置焊盘包括：在载片上布置第一介质层，刻蚀第一介质层形成线路图形，并在线路图形中填充金属形成重布线层，得到互连结构；以及在互连结构上布置光刻胶，对光刻胶进行得到焊盘图形，并填充金属形成焊盘，最后去除光刻胶。10.根据权利要求6所述的高密度扇出型封装结构的形成方法，其特征在于，所述桥接元件的正面具有第一凸点，所述芯片的正面具有第二凸点和第三凸点，其中第三凸点的尺寸大于第二凸点；所述第二凸点与所述第一凸点上的第一凸块下金属焊接，所述第三凸点与所述焊盘的顶部的第一凸块下金属焊接。

技术总结
本发明涉及一种高密度扇出型封装结构及其形成方法，高密度扇出型封装结构包括：互连结构；焊盘，其位于互连结构的第一面，并与互连结构电连接；桥接元件，其位于互连结构之间，其中桥接元件的正面具有第一凸点；第二介质层，其包覆焊盘和桥接元件，且焊盘的顶部和桥接元件的第一凸点露出第二介质层；第一凸块下金属，其布置在焊盘的顶部和桥接元件的第一凸点上；以及芯片，其倒装布置在第一凸块下金属上，以电连接焊盘和桥接元件。该结构中取消了铜柱，用焊盘替代，工艺更简单；将桥接元件埋入第二介质层中，无需额外塑封工艺塑封桥接元件，该结构的形成过程中仅需要一次塑封工艺，相比于两次塑封，降低了晶圆翘曲。降低了晶圆翘曲。降低了晶圆翘曲。


技术研发人员：戴风伟
受保护的技术使用者：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/12