[发明专利]一种多芯片立体集成结构及制作方法

说明书

本发明公开了一种多芯片立体集成结构及制作方法，包括：若干个基板逐层堆叠，形成顶层基板、中间基板和底层基板；顶层基板和中间基板、中间基板和底层基板之间均通过层间凸点焊球进行相连；顶层基板、中间基板和底层基板上均键合有芯片，无源器件固定在顶层基板上；塑封料封装除底层基板下表面外的其余面。本发明通过将基板逐层堆叠，并将芯片键合在基板上，可实现不同材质、不同功能多颗芯片的三维立体集成，对于不同材质、不同工艺制备的成品芯片具有普适性，本发明通过芯片在基板进行微组装形成单层功能组件，功能组件进行测试，提前剔除不合格单层功能组件，提高集成良率。

技术领域

本发明属于芯片封装领域，涉及一种多芯片立体集成结构及制作方法。

背景技术

多芯片集成正在从二维向三维发展，但是在芯片晶圆上直接打TSV通孔受到诸多限制，工艺要求高，需要对芯片内部的电路和结构有充分的了解，芯片晶圆尺寸要求同TSV工艺线的尺寸相吻合，芯片晶圆在设计和加工时就考虑到后续的TSV孔，以及TSV孔需要隔离过渡区(keep-out区)等，所用芯片需要专门设计才可以打TSV孔并进行堆叠。同时芯片垂直堆叠对芯片的大小尺寸的等同也有一定的要求，另外目前TSV工艺还没有移至到GaAs、InP、SiC、GaN等化合物半导体基材中去，所以基于这些化合物半导体衬底的芯片目前还不能制备连接上下表面的垂直导通孔。如何实现这些不同尺寸、不同材料、不同工艺、不同功能的芯片的高密度三维集成，是一个迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种多芯片立体集成结构及制作方法，能够对不同功能、不同材质、不同结构的芯片进行集成，能降低电子系统集成微系统的研发成本，也满足多品种、小批量的电子系统要求。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种多芯片立体集成结构，包括：多芯片立体集成结构组件；

多芯片立体集成结构组件包括芯片、无源器件、塑封料和若干个基板；

若干个基板逐层堆叠，包括顶层基板、中间基板和底层基板；

顶层基板和中间基板、中间基板和底层基板之间均通过层间凸点焊球进行相连；顶层基板、中间基板和底层基板上均键合有芯片；无源器件固定在顶层基板上；塑封料封装除底层基板下表面外的其余面。

本发明的进一步改进在于：

顶层基板、中间基板和底层基板分别为第一基板、第二基板和第三基板；

第一基板包括位于第一基板下表面的对外焊盘和位于第一基板上表面的第一层间焊盘；第二基板包括位于第二基板下表面的第一焊盘凸台和位于第二基板上表面的第二层间焊盘；第三基板包括位于第三基板下表面的第二焊盘凸台和位于第三基板上表面无源器件表贴焊盘；

芯片包括第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片和第五芯片；层间凸点焊球包括第一焊球和第二焊球；

第一芯片键合在第三基板的上表面；第二芯片和第三芯片键合在第二基板的上表面；第四芯片和第五芯片键合在第一基板的上表面；

无源器件通过在无源器件表贴焊盘表贴在第三基板的上表面，且位于第一芯片的四周；第一基板和第二基板之间通过第一焊球进行连接；第二基板和第三基板之间通过第二焊球进行连接；第一焊球焊接于第一层间焊盘和第一焊盘凸台之间，第二焊球焊接于第二层间焊盘和第二焊盘凸台之间；

还包括第三焊球；第三焊球位于对外焊盘上；塑封料封装除第一基板下表面外的其余面。

第一基板、第二基板和第三基板均为TSV硅转接基板。

第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片和第五芯片通过倒装键合分别键合在第三基板、第二基板和第一基板上；