CN209880544U - 一种半导体封装结构以及半导体多层芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体封装结构，所述半导体封装结构包括：待封芯片，所述待封芯片包括衬底及位于衬底之上的金属化层，其中，所述待封芯片上表面带有对位标记；塑封层，形成于所述待封芯片上表面，所述塑封层包括位于所述待封芯片上表面，与所述金属化层电性连接的金属柱、位于所述对位标记外围的半密封空腔以及包覆所述金属柱及半密封空腔的塑封料层；重新布线层，位于所述塑封层上表面，所述重新布线层包括电介质层和位于电介质层之上的金属线层。通过引入可以保护对位标记不被污染的半密封空腔，能够在塑封后，不用其他额外工艺，就可以直接暴露出对位标记，对于后续制程提供精确的定位。

Description

一种半导体封装结构以及半导体多层芯片封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体技术封装领域，尤其涉及一种半导体封装结构以及半导体多层芯片封装结构。

背景技术

随着电子产品多功能化和小型化的潮流，高密度微电子组装技术在新一代电子产品上逐渐成为主流。为了配合新一代电子产品的发展，尤其是智能手机、掌上电脑、超级本等产品的发展，芯片的尺寸向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向发展。扇出型晶圆级封装技术的出现，为技术的提升提供了更广阔的发展前景。

在扇出型多层封装结构中，塑封时所用的塑封料为遮光材料，在塑封工艺结束后，会将前层的对位标记遮挡住，导致后续的曝光、刻蚀等工艺无法找到合适的、满足高精度要求的对位标记。

因此，在半导体芯片封装中，如何在塑封工艺后进行准确对位是本领域技术人员亟待解决的一个问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提出一种半导体封装结构，通过加入一半密封结构，使其在塑封工艺之前遮挡住对位标记，便于在研磨工艺之后，不用其他额外的工艺制程就可以直接暴露处对位点。

为实现上述目的，本实用新型提供一种半导体封装结构，所述封装结构包括：

待封芯片，所述待封芯片包括衬底以及位于衬底之上的金属化层，其中，所述金属化层上表面带有对位标记；

塑封层，形成于所述待封芯片上表面，所述塑封层包括位于所述待封芯片上表面，与所述金属化层电性连接的金属柱、位于所述对位标记外围的半密封空腔以及包覆所述金属柱及半密封空腔的塑封料层；

重新布线层，位于所述塑封层上表面，所述重新布线层包括电介质层和位于电介质层之上的金属线层，其中，所述电介质层暴露出所述金属柱的上表面，所述金属线层与所述金属柱电性连接。

可选地，所述半密封空腔与所述金属化层之间还有一粘结层。

可选地，所述半密封空腔的横截面形状包括圆形、三角形、方形或六边形。

可选地，所述金属化层包括介质层和形成于介质层中的金属互连结构，所述金属互连结构的材料包括铜、铝及钛中的任意一种。

可选地，所述金属互连结构的上表面与介质层的上表面平齐或高于介质层的上表面。

可选地，所述金属柱的材料包括铜、铝及钛中的任意一种。

可选地，所述半密封空腔的材料包括玻璃、塑料、陶瓷、金属。

可选地，所述塑封料层的材料包括环氧基树脂、液体型热固环氧树脂及塑性化合物中的一种。

本实用新型提供一种半导体多层芯片封装结构，其特征在于，该结构包括键合于上述任一项所述的半导体芯片封装结构之上的至少一第二金属化层，所述第二金属化层上表面具有对位标记；至少一第二塑封层，形成于所述第二金属化层上表面，所述第二塑封层包括位于所述第二金属化层上表面，与所述第二金属化层电性连接的第二金属柱、位于所述第二对位标记外围的第二半密封空腔以及包覆所述第二金属柱及第二半密封空腔的第二塑封料层；至少一第二重新布线层，形成于所述第二塑封层上表面。

如上所述，本实用新型在半导体芯片封装中，通过引入位于对位标记之上的半密封空腔，能够保护对位标记不被塑封料挡住，在后续制程中，不通过其他工艺手段使对位标记显露出来，为后续的曝光、光刻工序提供清晰可见的对位标记，消除对位失败的问题。

附图说明

图1显示为半导体封装结构的制备流程图。

图2显示为提供一带有对位标记的待封芯片的示意图

图3显示为实施例一中沉积金属柱的示意图。

图4显示为实施例一中贴装半密封空腔的示意图。

图5显示为实施例一中塑封后的示意图。

图6显示为实施例一中研磨后的示意图。

图7显示为实施例一中形成重新布线层的示意图。

图8显示为实施例二中半导体多层芯片封装的示意图。

元件标号说明

10 待封芯片

11 金属化层

12 塑封层

13 重新布线层

101 衬底

102 对位标记

111 介质层

112 金属互连结构

121 塑封料层

122 半密封空腔

123 金属柱

131 电介质层

132 金属线层

21 第二金属化层

22 第二塑封层

23 第二重新布线层

211 第二介质层

212 第二金属互连结构

221 第二塑封料层

222 第二半密封空腔

223 第二金属柱

231 第二电介质层

232 第二金属线层

202 第二对位标记

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

如图1～7所示，本实施例提供一种半导体封装结构及其制造方法。

如图7所示，本实施例提供的半导体封装结构包括：衬底101、位于衬底之上的金属化层11、标记于金属化层上的对位标记102、位于金属化层上表面的塑封层12，塑封层12包括位于金属化层之上，与金属化层电性连接的金属柱123，位于对位标记102外围的半密封空腔122，以及位于金属化层之上，包覆金属柱及半密封空腔的塑封料层121、位于塑封层12之上的重新布线层13，其中，重新布线层13包括电介质131和金属线层132，重新布线层13与金属化层11通过金属柱123电性连接。

本实施例还提供该半导体封装结构的制备方法，请参阅图1，所述半导体封装结构的制备方法包括如下步骤：

1)提供一带有对位标记的待封芯片，所述待封芯片包括衬底及位于衬底之上的金属化层，其中，所述对位标记位于待封芯片上表面；

2)沉积金属柱，形成于所述待封芯片上表面，与所述金属化层电性连接；

3)贴装半密封空腔，所述半密封空腔为一面开口其他面封闭的腔体，所述半密封空腔开口扣在对位标记之上；

4)塑封，采用塑封料完全包覆所述金属柱及半密封空腔，在所述金属化层上形成塑封层；

5)研磨，研磨所述塑封层直至暴露出金属柱的上表面及对位标记；

6)形成重新布线层，所述重新布线层包括电介质层和位于电介质层之上的金属线层，其中，电介质层暴露出金属柱的上表面，所述金属线层与所述金属柱电性连接。

下面结合附图进一步详细说明本实施例的技术方案。

如图2所示，进行步骤1)，提供一带有对位标记的待封芯片10，其中，待封芯片10包括：衬底101、位于衬底之上的金属化层11，其中，金属化层11包括介质层111和位于介质层中的金属互连结构112；对位标记102位于待测芯片上。

可选地，金属互连结构的材料包括铜、铝及钛中的任意一种。金属互连结构上表面与介质层上表面平齐或高于介质层上表面。

具体的，本实施例中，采用金属铜作为金属互连结构所用材料，金属互连结构上表面高于介质层的上表面。

如图3所示，进行步骤2)，沉积金属柱123，形成与金属化层11的电性连接。

可选地，所述金属柱的制备方法包括电镀工艺、打线工艺。

可选地，所述金属柱的材料包括铜、铝及钛中的任意一种。

如图4所示，进行步骤3)，贴装半密封空腔122，使半密封空腔扣在对位标记102上。半密封空腔可以保证在后续塑封过程中，塑封料不会灌注到对位标记上，从而为后续制程提供清晰的对位点。

所述半密封空腔为一面开口其他面封闭的腔体。半密封空腔可以为半球形、柱形等三维结构。腔体的横截面可以为四方形、六边形、圆形、三角形或其他任意形状。半密封空腔的横截面面积大于对位标记的表面面积，以使半密封空腔能够完全覆盖住对位标记，防止对位标记被塑封料污染。

可选地，所述半密封空腔的材料包括玻璃、塑料、陶瓷、金属。

在步骤3)中，半密封空腔通过贴装方式固定在对位标记的上方。在本实施例中，半密封空腔的贴装方式包括以下步骤：

3-1)在半密封空腔的开口面涂覆粘结剂；

3-2)将涂有粘结剂的一面扣于对位标记之上并与金属化层粘结固定。

所以，固定后的半密封空腔与金属化层之间还有一粘胶层(未绘出)。

如图5所示，进行步骤4)，塑封，于金属化层表面形成塑封层12。采用塑封料对上述结构进行塑封，将金属柱及半密封空腔完全裹住，塑封后形成的塑封层的上表面高于半密封空腔及金属柱的上表面。塑封层12包括位于金属化层之上，与金属化层电性连接的金属柱 123，位于对位标记102外围的半密封空腔122，以及位于金属化层之上，包覆金属柱及腔壁的塑封料层121。

可选地，所述塑封采用的材料包括环氧基树脂、液体型热固环氧树脂及塑性化合物中的一种。

可选地，所述塑封采用的工艺包括压缩成型工艺、液体密封成型工艺、旋涂工艺、转移成型工艺。

如图6所示，进行步骤5)，研磨塑封层12，直至暴露出对位标记102并暴露出金属柱123。

可选地，所述研磨方式包括化学机械抛光。

如图7所示，进行步骤6)，于塑封层12上表面形成重新布线层13，重新布线层13包括电介质层131和位于电介质层131之中的图形化金属线层132。具体的，重新布线层的制备方法至少包括如下步骤：

6-1)沉积电介质层，电介质层填充半密封空腔的腔壁所围成的孔及覆盖所述塑封层及金属柱的上表面。

6-2)通过光刻及刻蚀，暴露出金属柱的上表面，

6-3)形成金属线层，通过光刻及刻蚀，形成图形化的金属线层。

可选地，所述金属线层的材料包括铜、铝、金、镍、钛中的任意一种。可以采用物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射或电镀、化学镀等工艺形成金属线层。

如上所述，本实施例提供的半导体封装结构及其制备方法，通过引入位于对位标记之上的半密封空腔，能够保护对位标记不被塑封胶挡住，在后续需要对位的工艺中，不用其他额外手段就可以直接暴露出对位标记。

实施例二

本实施例提供了一种半导体多层芯片封装结构及制备方法，本实施例在实施例一所提供的半导体芯片封装结构的基础上，将至少一芯片与实施例一中的重新布线层进行键合，形成具有多层芯片的半导体多层芯片封装结构。

作为示例，如图8所示，本实施例提供的半导体两层芯片封装结构包括：位于实施例一所提供的结构之上的第二金属化层21，第二金属化层21与实施例一中的重新布线层13电性连接，第二金属化层21上表面具有第二对位标记202；位于第二金属化层21上表面的第二塑封层22，第二塑封层22包括位于第二金属化层之上，与第二金属化层电性连接的第二金属柱223，位于第二对位标记202外围的第二半密封空腔222，以及位于第二金属化层之上，包覆第二金属柱及第二半密封空腔的第二塑封料层221、位于第二塑封层22之上的第二重新布线层23，其中，第二重新布线层23包括第二电介质层231和第二金属线层232，第二重新布线层23与第二金属化层21通过金属柱223电性连接。在本实施例中，与第一实施例相同之处沿用相同编号，在此不再赘述。

本实施例中所提供的半导体两层芯片封装结构的制备方法包括：通过在实施例一提供的半导体芯片封装方法的基础上，重复操作实施例一中的步骤2)～6)，就可以形成本实施例提供的半导体两次层芯片封装结构。

在另一示例中，该半导体多层芯片封装结构的制备方法还包括多次重复步骤实施例一中的步骤2)～6)，得到半导体多层芯片封装结构。

如上所述，在半导体多层芯片封装结构的制备过程中，通过多次引入可以保护对位标记不被塑封料污染的半密封空腔，能够在塑封后，不用其他额外工艺，就可以直接暴露出对位标记，为后续的曝光、光刻等工序提供清洗可见的对位标记，消除对位失败的问题。

综上所述，本实用新型的半导体芯片封装结构，所述结构包括：待封芯片，所述待封芯片包括衬底以及位于衬底之上的金属化层，其中，所述金属化层上表面带有对位标记；塑封层，形成于所述待封芯片上表面，所述塑封层包括位于所述待封芯片上表面，与所述金属化层电性连接的金属柱、位于所述对位标记外围的半密封空腔以及包覆所述金属柱及半密封空腔的塑封料层；重新布线层，位于所述塑封层上表面，所述重新布线层包括电介质层和位于电介质层之上的金属线层，其中，所述电介质层暴露出所述金属柱的上表面，所述金属线层与所述金属柱电性连接。通过一次或多次引入可以保护对位标记不被塑封料污染的半密封空腔，能够在塑封后，不用其他额外工艺，就可以直接暴露出对位标记，为后续制程提供精确的定位。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种半导体封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：

待封芯片，所述待封芯片包括衬底以及位于衬底之上的金属化层，其中，所述金属化层上表面带有对位标记；

塑封层，形成于所述待封芯片上表面，所述塑封层包括位于所述待封芯片上表面，与所述金属化层电性连接的金属柱、位于所述对位标记外围的半密封空腔以及包覆所述金属柱及半密封空腔的塑封料层；

重新布线层，位于所述塑封层上表面，所述重新布线层包括电介质层和位于电介质层之上的金属线层，其中，所述电介质层暴露出所述金属柱的上表面，所述金属线层与所述金属柱电性连接。

2.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述半密封空腔与所述金属化层之间还有一粘结层。

3.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述半密封空腔的横截面形状包括圆形、三角形、方形或六边形。

4.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述金属化层包括介质层和形成于介质层中的金属互连结构，所述金属互连结构的材料包括铜、铝及钛中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的半导体封装结构，其特征在于，所述金属互连结构的上表面与介质层的上表面平齐或高于介质层的上表面。

6.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述金属柱的材料包括铜、铝及钛中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述半密封空腔的材料包括玻璃、塑料、陶瓷、金属。

8.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述塑封料层的材料包括环氧基树脂、液体型热固环氧树脂及塑性化合物中的一种。

9.一种半导体多层芯片封装结构，其特征在于，该结构包括键合于权利要求1所述的半导体封装结构之上的至少一第二金属化层，所述第二金属化层上表面具有对位标记；至少一第二塑封层，形成于所述第二金属化层上表面，所述第二塑封层包括位于所述第二金属化层上表面，与所述第二金属化层电性连接的第二金属柱、位于所述第二对位标记外围的第二半密封空腔以及包覆所述第二金属柱及第二半密封空腔的第二塑封料层；至少一第二重新布线层，形成于所述第二塑封层上表面。