[发明专利]一种层叠封装的下封装体结构及其形成方法

说明书

本发明涉及一种层叠封装的下封装体结构的形成方法，包括：在衬底上形成临时键合牺牲层；在临时键合牺牲层上形成绝缘层和金属重布线互连结构；在金属重布线互连结构上形成金属柱和凸点下金属化层；将芯片焊接在凸点下金属化层上，并在芯片与绝缘层之间填充底填胶；芯片的背面贴装散热结构；进行晶圆塑封形成塑封层；去除衬底和临时键合牺牲层，露出部分金属重布线互连结构；以及在露出的金属重布线互连结构上植球，并将塑封晶圆切割，形成单个下封装体结构。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种层叠封装的下封装体结构及其形成方法。

背景技术

TI和Nokia第一个认识到PoP（package on package，层叠封装）的潜力，并将PoP推向大规模的应用。作为目前封装高密集成的主要方式，PoP得到越来越多的重视。

手机的印刷电路板（PCB）上总有一些存储器和处理器，在过去，这些器件是单独封装、并排分布的。便携式电子产品在“轻薄短小”的外形驱动下，迫切要求具有相同外形尺寸和形状因子的芯片封装进行叠层，PoP叠层封装获得了巨大的成功。PoP设计已经在业界得到比较广泛的开发和应用，当今每个手机中平均至少含有一个PoP叠层封装。

目前，降低叠层高度是PoP所面临的最困难的挑战之一。PoP一般是手机中最厚的芯片封装。早期PoP叠层的最大高度在1.8mm附近，现在PoP叠层的最大高度范围在1.6mm以内。进一步降低PoP叠层的高度，需要更薄的基板和芯片。

图1示出了现有技术的一种层叠封装结构的示意图。

穿塑通孔层叠封装 (TMV PoP) 是最新一代 PoP，它的互连通孔穿透模塑盖，可以满足 0.4 mm节距低功耗 DDR2 储存器接口要求。图2示出了现有技术的一种穿塑通孔层叠封装的下封装体结构示意图。但是，穿塑通孔层叠封装需要基板，基板会增加封装体的厚度。此外，穿塑通孔层叠封装的焊球节距较窄，上封装和下封装之间的互连密度不足。

发明内容

本发明的任务是提供一种层叠封装的下封装体结构及其形成方法，采用多层金属重布线结构代替有机基板，可以在提升高速信号完整性的同时降低封装体的厚度，增加金属热沉，提升了芯片散热能力，采用金属柱实现更小的堆叠接口焊球节距。

在本发明的第一方面，针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种层叠封装的下封装体结构的形成方法来解决，包括：

在衬底上形成临时键合牺牲层；

在临时键合牺牲层上形成绝缘层和金属重布线互连结构；

在金属重布线互连结构上形成金属柱和凸点下金属化层；

将芯片焊接在凸点下金属化层上，并在芯片与绝缘层之间填充底填胶；

芯片的背面贴装散热结构；

进行晶圆塑封形成塑封层；

去除衬底和临时键合牺牲层，露出部分金属重布线互连结构；以及

在露出的金属重布线互连结构上植球，并将塑封晶圆切割，形成单个下封装体结构。

进一步地，形成所述凸点下金属化层时，先在所述绝缘层上涂覆光刻胶，通过光刻去除中间部分的金属重布线互连结构上方的光刻胶形成线路图形，在线路图形上电镀金属形成凸点下金属化层，最后除去光刻胶。

进一步地，形成所述金属柱时，先在所述绝缘层上涂覆光刻胶，通过光刻去除边缘部分的金属重布线互连结构上方的光刻胶形成多个孔，电镀孔形成金属柱，最后除去光刻胶。

进一步地，将位于所述芯片的正面的凸点与所述凸点下金属化层焊接。

进一步地，所述散热结构是金属热沉，并且通过热沉粘接材料将所述金属热沉与所述芯片的背面粘接。

进一步地，通过辅助薄膜封装技术将绝缘层至散热结构的上表面之间塑封形成塑封层，露出所述金属柱的顶部和所述散热结构的上表面。