[发明专利]一种具有TSV的异构芯片封装结构的封装方法

说明书

本发明公开了一种具有TSV的异构芯片封装结构的封装方法，其包括：来料晶圆、线路层金属焊盘、第一玻璃晶圆和第二玻璃晶圆。本发明通过塑封前Cu Revealing对来料晶圆进行露TSV处理（Cu Revealing），避免了先塑封再进行露TSV处理，导致塑封层翘曲，从而影响产品质量和发生其他异常情况。本发明采用了先进的重组晶圆封装技术和可靠的互连技术，实现了不同功能的多芯片封装结构。本发明还采用了塑封层将待封装芯片（含TSV）嵌入在其中，使待封装芯片的前后左右四个面及背面均得到物理和电气保护，提高了封装产品的可靠性；基于该封装方法制备的扇出型封装模块，可以直接焊接在印刷电路板上，无需再转接到基板上。

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，更具体涉及一种具有TSV的异构芯片封装结构的封装方法。

背景技术

摩尔定律的放缓，为满足行业大趋势严格指标要求的新发明开辟了道路。在封装领域，许多半导体厂商倾向于2.5D和3D堆叠技术，而硅通孔（TSV，Through Silicon Via）是最早的堆叠技术之一。

2.5D封装是一种先进的异构芯片封装，可以实现多个芯片的高密度线路连接，进而集成为一个封装。在2.5D封装中，芯片并排放置在中介层顶部，通过芯片的微凸块和中介层中的布线联系起来。中介层是一种由硅和有机材料制成的硅基板，通过硅通孔(TSV)联系上下层，再通过锡球焊接至传统2D的封装基板上，是先进封装中多芯片模块传递电信号的管道，可以实现芯片间的互连，也可以实现与封装基板的互连，充当多颗裸片和电路板之间的桥梁。硅通孔是2.5D封装解决方案的关键实现技术，即在晶圆中填充铜，提供贯通硅晶圆裸片的垂直互连，用最短路径将硅片一侧和另一侧进行电气连通。2.5D封装通常用于ASIC、FPGA、GPU和内存立方体，并最终在高带宽内存(HBM)处理器集成中流行起来。

2.5D封装技术的关键优势是较低的芯片空间、优秀的热管理、更快的运行速度、更高的性价比，恰好实现了从成本、性能到可靠性的完美平衡。

但是，现有技术中一般都是在塑封后进行露TSV处理，这样会导致塑封层发生翘曲，影响产品的质量，或者产生其他异常情况。

另外，现有技术中的来料晶圆的尺寸都比较大，在晶圆减薄后的传送过程中有破损的风险。

因此，亟需提供一种新的具有TSV的异构芯片封装结构的封装方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有TSV的异构芯片封装结构的封装方法，利用该封装方法可提高产品可靠性，实现多芯片封装，基于该封装方法制备的扇出型封装模块，可以直接焊接在印刷电路板上，无需再转接到基板上。

具体的，本发明提供了一种具有TSV的异构芯片封装结构的封装方法，其包括：来料晶圆、线路层金属焊盘、第一玻璃晶圆和第二玻璃晶圆。

来料晶圆包括多布线层、TSV和包覆所述TSV的硅衬底，所述硅衬底包括正面和背面，靠近多布线层的为硅衬底正面，靠近TSV的为硅衬底背面。

来料晶圆的多布线层正面设置线路层金属焊盘，多布线层正面与所述硅衬底正面同向设置。

在线路层金属焊盘的上表面临时键合第一玻璃晶圆。

对TSV进行露出处理，使得TSV的导电柱露出，并在TSV顶部制备Ti/Cu溅射层。

在Ti/Cu溅射层的上表面临时键合第二玻璃晶圆。

去除第一玻璃晶圆，将预先设置有上层金属焊盘的芯片倒装于线路层金属焊盘所在的表面；通过上层金属焊盘和线路层金属焊盘对多个芯片进行焊接，焊接好之后覆盖塑封层，形成塑封圆片，并减薄塑封层至芯片背面裸露出来。

去除第二玻璃晶圆，使TSV的导电柱顶面露出，在TSV表面制作C4金属焊盘；形成封装结构。