[发明专利]一种多芯片半导体封装及其形成方法

说明书

本发明涉及一种多芯片半导体封装及其形成方法，在对塑封树脂层进行固化处理的过程中，通过分段固化处理，可以有效抑制硅基晶体管在固化过程中产生硅悬空键，通过先在氧气氛围中使得硅基晶体管充分产生硅悬空键，进而通过在氮气的氛围中热处理过程以使得氧气完全排出，进而在后续的固化过程中通过不同的氢气氛围进行充分的热处理，进而使得硅基晶体管表面的硅悬空键充分的转化为硅氢键，进而有效提高硅基晶体管的稳定性。

技术领域

本发明涉及芯片封装领域，特别是涉及一种多芯片半导体封装及其形成方法。

背景技术

半导体封装技术伴随集成电路发明应运而生，主要功能是完成电源分配、信号分配、快速散热和保护芯片等作用。伴随着半导体芯片技术的多样化发展，相应的半导体封装技术也相应的不断进行革新。封装互连密度不断提高，封装厚度不断减小，三维封装、系统封装手段不断演进。随着集成电路应用多元化，智能便携设备、物联网、汽车电子、云计算、5G技术、人工智能等新兴领域的高速发展，这对先进封装也提出了更高的要求。其中，多芯片三维半导体封装是现代集成电路技术的一个重要分支，多芯片三维半导体封装工艺涉及塑封工艺以及对塑封层进行后固化的热处理工艺，而常规的固化工艺通常会导致硅基芯片表面出现硅悬空键，进而造成硅基芯片的稳定性降低，现有技术中通过在含有氢气的气氛中进行固化处理以消除硅悬空键，通过研究发现现有的固化处理工艺无法有效消除硅悬空键，如何进一步优化固化处理工艺，以有效消除硅悬空键，这引起了相关技术人员的高度关注。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的多芯片封装结构在塑封层固化过程中导致硅悬空键的产生，进而造成多芯片封装结构的稳定性下降的技术问题，提出一种多芯片半导体封装及其形成方法。

一方面，本发明提出的一种多芯片半导体封装结构的形成方法，包括以下步骤。

步骤(1)，提供一第一载体衬底，在所述第一载体衬底上设置一第一半导体芯片。

步骤(2)，接着在所述第一半导体芯片上键合一第二半导体芯片，所述第二半导体芯片的长度和宽度分别小于所述第一半导体芯片的长度和宽度，所述第一半导体芯片和/或第二半导体芯片中包括硅基晶体管。

步骤(3)，接着在所述第一载体衬底上设置一图案化掩膜，所述图案化掩膜包括第一开口和第二开口，所述第一开口暴露所述第一半导体芯片的上表面的一部分，所述第二开口暴露所述第一载体衬底的上表面的一部分。

步骤(4)，接着在所述第一开口中形成第一金属柱，在所述第二开口中形成第二金属柱，其中所述第一金属柱用于传导第一半导体芯片产生的热量，所述第二金属柱用于电连接，接着去除所述图案化掩膜。

步骤(5)，接着在所述第一载体衬底上设置一塑封树脂层，所述塑封树脂层包裹所述第一半导体芯片、所述第二半导体芯片、所述第一金属柱和所述第二金属柱。

步骤(6)，接着对所述塑封树脂层进行固化处理，所述固化处理具体为：首先进行步骤a1：在含有氧气的氛围中热处理第一时间段；接着进行步骤a2：在氮气的氛围中热处理第二时间段；接着进行步骤a3：在第一氢气氛围中热处理第三时间段；接着进行步骤a4：在第二氢气氛围中热处理第四时间段；接着进行步骤a5：在氮气的氛围中热处理第五时间段；接着进行步骤a6：在第三氢气氛围中热处理第六时间段；接着进行步骤a7：在氮气氛围中热处理第七时间段；其中，第一时间段大于第二时间段，第三时间段小于第四时间段，且第三时间段大于所述第六时间段。

步骤(7)，接着在所述塑封树脂层上设置第一掩膜，利用所述第一掩膜刻蚀所述第二金属柱的一部分，以使得所述第二金属柱的一端凹入所述塑封树脂层。

步骤(8)，接着在所述塑封树脂层上形成第一重新布线层，所述第二金属柱与所述第一重新布线层电连接，且所述第一金属柱不与所述第一重新分布层电连接，且所述第一重新布线层不覆盖所述第一金属柱。