三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝，采用芯片正面朝上的工藝，在載片上制作金屬層，按芯片排列位置開(kāi)槽并按需要制作與其它封裝單元互連的電極。塑封后在芯片正面進(jìn)行重布線(xiàn)層制作，把芯片的焊盤(pán)進(jìn)行扇出，形成第一層芯片電路。重復(fù)芯片正面朝上的工藝制作第二層芯片，在第一個(gè)封裝單元上粘貼芯片和金屬層，形成與上一封裝單元的連接；再進(jìn)行塑封、鉆孔、填充金屬，在第二層芯片上進(jìn)行RDL制作；重復(fù)堆疊工藝形成多層芯片的堆疊，或在RDL層上制作凸點(diǎn)下金屬層、植球；植球后將載片去除，在第一層芯片的背面制作背面再布線(xiàn)層，得到封裝單元，封裝單元進(jìn)行堆疊，形成PoP封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以有效改善翹曲和塑封材料漲縮引起的滑移錯(cuò)位。
【專(zhuān)利說(shuō)明】三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]作為目前封裝高密集成的主要方式,PoP (package on package,層疊封裝)得到越來(lái)越多的重視。芯片的堆疊是提高電子封裝高密化的主要途徑之間，PoP設(shè)計(jì)已經(jīng)在業(yè)界得到比較廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前，采用塑封(molding)工藝的扇出型封裝的PoP解決方案在翹曲(warpage)控制方面非常困難，現(xiàn)有技術(shù)的解決方案都是從材料特性、塑封最終形方面來(lái)減小翹曲；另外因塑封料(EMC)漲縮引起的滑移、錯(cuò)位(shift)也很難得到控制。因此，PoP封裝結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的良率成為很大的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝，可以更有效地改善翹曲，并且簡(jiǎn)單易行。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)，包括上下兩層扇出型封裝單元；其特征是:所述扇出型封裝單元包括第一扇出型晶圓級(jí)封裝體、依次堆疊于第一扇出型晶圓級(jí)封裝體正面的一層或多層第二扇出型晶圓級(jí)封裝體和設(shè)置于第一扇出型晶圓級(jí)封裝體背面的背面再布線(xiàn)層；所述第一扇出型晶圓級(jí)封裝體包括第一芯片和第一金屬層，第一芯片和第一金屬層通過(guò)第一塑封體塑封成一個(gè)整體，在第一塑封體上制作垂直通孔，在垂直通孔內(nèi)填充形成第一金屬柱，第一金屬柱與第一金屬層連接；在所述第一塑封體的正面設(shè)置第一再布線(xiàn)層，第一再布線(xiàn)層中布置第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層和凸點(diǎn)，第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層連接第一芯片、第一金屬柱以及凸點(diǎn)；所述第二扇出型晶圓級(jí)封裝體包括第二芯片、第二金屬層和電鍍種子層，第二芯片、第二金屬層和電鍍種子層通過(guò)第二塑封體塑封成一個(gè)整體，在第二塑封體上制作垂直通孔，在垂直通孔內(nèi)填充形成第二金屬柱，第二金屬柱與第二金屬層連接，第二金屬層與電鍍種子層連接，電鍍種子層與凸點(diǎn)連接；在所述第二塑封體的正面設(shè)置第二再布線(xiàn)層，第二再布線(xiàn)層中布置第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層和凸點(diǎn)下金屬層，在凸點(diǎn)下金屬層上置焊球，第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層連接第二芯片、第二金屬柱和凸點(diǎn)下金屬層；所述凸點(diǎn)下金屬層與位于上一層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體中的電鍍種子層連接，位于頂層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體中的凸點(diǎn)下金屬層上置焊球；所述背面再布線(xiàn)層中設(shè)置背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層和背面凸點(diǎn)下金屬層，背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層連接第一金屬層和背面凸點(diǎn)下金屬層；所述上層扇出型封裝單元的焊球與下層扇出型封裝單元的背面凸點(diǎn)下金屬層連接。
[0005]所述第一芯片的正面與第一塑封體的正面位于同一平面，第一芯片的背面與第一塑封體的背面位于同一平面。
[0006]所述第一金屬柱的第一表面與第一塑封體的正面位于同一平面，第一金屬柱的第二表面與第一金屬層的第一表面連接，第一金屬層的第二表面與第一塑封體的背面位于同一平面。
[0007]所述第二芯片的正面與第二塑封體的正面位于同一平面，第二芯片的背面通過(guò)粘膠層與第一再布線(xiàn)層連接。
[0008]所述第二金屬柱的第一表面與第二塑封體的正面位于同一平面，第二金屬柱的第二表面與第二金屬層的第一表面連接，第二金屬層的第二表面設(shè)置電鍍種子層，電鍍種子層與第二塑封體的背面位于同一平面。
[0009]所述凸點(diǎn)的正面與第一再布線(xiàn)層的正面平齊。
[0010]位于頂層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體中的凸點(diǎn)下金屬層的外表面與第二再布線(xiàn)層的外表面平齊、或者突出于第二再布線(xiàn)層的外表面；位于中間層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體中的凸點(diǎn)下金屬層的外表面與第二再布線(xiàn)層的外表面平齊；所述背面凸點(diǎn)下金屬層的外表面與背面再布線(xiàn)層的外表面平齊、或者突出于背面再布線(xiàn)層的外表面。
[0011]所述三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，其特征是，采用以下工藝步驟:
(1)準(zhǔn)備載體圓片，在載體圓片上表面涂覆第一粘膠層，在第一粘膠層上制作第一金屬層，在第一金屬層上制作通孔，或者直接在第一粘膠層上制作預(yù)加工通孔的第一金屬層，裸露出載體圓片的上表面；在第一金屬層的通孔底部涂覆第二粘膠層，將第一芯片的正面朝上粘貼于載體圓片上；
(2)將第一金屬層、第一芯片通過(guò)第一塑封體塑封為一個(gè)整體，并且保證第一芯片的正面與第一塑封體的正面位于同一平面，第一芯片的背面和第一塑封體的背面位于同一平面；
(3)在第一塑封體上制作垂直通孔,裸露出第一金屬層的第一表面,在垂直通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，得到第一金屬柱；
(4)在第一塑封體的正面制作第一再布線(xiàn)層，在第一再布線(xiàn)層中制作第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層和凸點(diǎn)，凸點(diǎn)的正面與第一再布線(xiàn)層的正面平齊；第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層連接第一芯片、第一金屬柱和凸點(diǎn)；
(5)在第一再布線(xiàn)層上制作電鍍種子層，電鍍種子層與凸點(diǎn)連接；
(6 )在電鍍種子層上制作第二金屬層，在第二金屬層上制作通孔，或者直接在電鍍種子層上制作預(yù)加工通孔的第二金屬層，裸露出第一再布線(xiàn)層的上表面；
(7)在第二金屬層的通孔底部涂覆粘膠層，將第二芯片的正面朝上粘貼于第一再布線(xiàn)層上；
(8)將第二金屬層、第二芯片通過(guò)第二塑封體塑封為一個(gè)整體；在第二塑封體上制作垂直通孔，裸露出第二金屬層的第一表面，在垂直通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，形成第二金屬柱；
(9)在第二塑封體的正面制作第二再布線(xiàn)層，在第二再布線(xiàn)層中制作第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層和凸點(diǎn)下金屬層，第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層連接第二芯片、第二金屬柱和凸點(diǎn)下金屬層；
(10)在凸點(diǎn)下金屬層上植球回流，形成焊球凸點(diǎn)陣列；并去除載體圓片、第一粘膠層和第二粘膠層，裸露出第一芯片的背面；
(11)在第一芯片的背面制作背面再布線(xiàn)層，在背面再布線(xiàn)層上制作背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層和背面凸點(diǎn)下金屬層，得到扇出型封裝單元；背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層與第一金屬層、背面凸點(diǎn)下金屬層連接；
(12)將兩個(gè)扇出型封裝單元進(jìn)行堆疊、回流，得到三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)。
[0012]在進(jìn)行步驟(10)?步驟(11)的操作之前，還包括:重復(fù)步驟(5)?步驟(9) 一次或多次。
[0013]本發(fā)明所述的三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝可以有效改善翹曲和塑封材料漲縮引起的滑移錯(cuò)位，并且簡(jiǎn)單易行。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1a為所述IC圓片的示意圖。
[0015]圖1b為所述IC圓片的切割示意圖。
[0016]圖1c為所述IC圓片切割后的不意圖。
[0017]圖2為所述載體圓片上制作第一金屬層的示意圖。
[0018]圖3為在所述第一金屬層上制作通孔的示意圖。
[0019]圖4為在所述第一金屬層的通孔底部粘貼第一芯片的示意圖。
[0020]圖5為將第一金屬層、第一芯片塑封于第一塑封體中的示意圖。
[0021]圖6為在第一塑封體中制作垂直通孔的示意圖。
[0022]圖7為得到第一金屬柱的示意圖。
[0023]圖8為得到第一再布線(xiàn)層的示意圖。
[0024]圖9為得到第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層的示意圖。
[0025]圖10為得到凸點(diǎn)的示意圖。
[0026]圖11為得到電鍍種子層的示意圖。
[0027]圖12為得到第二金屬層的示意圖。
[0028]圖13為得到第二芯片的示意圖。
[0029]圖14為將第二金屬層、第二芯片塑封于第二塑封體中的示意圖。
[0030]圖15為在第二塑封體中制作垂直通孔的示意圖。
[0031]圖16為得到第二金屬柱的示意圖。
[0032]圖17為得到第二再布線(xiàn)層的示意圖。
[0033]圖18為得到第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層的示意圖。
[0034]圖19為得到凸點(diǎn)下金屬層的示意圖。
[0035]圖20a為得到焊球后第一種實(shí)施例的示意圖。
[0036]圖20b為得到焊球后第二種實(shí)施例的示意圖。
[0037]圖21a為得到背面再布線(xiàn)層后第一種實(shí)施例的示意圖。
[0038]圖21a為得到背面再布線(xiàn)層后第二種實(shí)施例的示意圖。
[0039]圖22a為所述三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)的第一種實(shí)施例的示意圖。
[0040]圖22b為所述三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)的第二種實(shí)施例的示意圖。
[0041]圖中序號(hào)為:第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10，第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20，第一再布線(xiàn)層30，第二再布線(xiàn)層40，第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層31，凸點(diǎn)32、33，第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層41，凸點(diǎn)下金屬層44，焊球45，背面再布線(xiàn)層50，背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層51，背面凸點(diǎn)下金屬層52,金屬電極1011、1012、2011、2012,第一芯片101,第一金屬層102,第一塑封體103,第一金屬柱104,第二芯片201,第二金屬層202,第二塑封體203,第二金屬柱204,電鍍種子層205，粘膠層206。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0043]如圖223a、圖22b所示:所述三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)包括上下兩層扇出型封裝單元；如圖21a、圖21b所示，所述扇出型封裝單元包括第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10、堆疊于第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10正面的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20和設(shè)置于第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10背面的背面再布線(xiàn)層50 (第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10的正面可依次堆疊一層、兩層、三層或四層等多層第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20，圖21a、圖21b只示出堆疊一層的情況);
如圖21a、圖21b所示，所述第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10包括帶有金屬電極1011、1012的第一芯片101和第一金屬層102,第一芯片101和第一金屬層102通過(guò)第一塑封體103塑封成一個(gè)整體；所述第一芯片101的正面IOla與第一塑封體103的正面103a位于同一平面，第一芯片101的背面IOlb與第一塑封體103的背面103b位于同一平面；在所述第一金屬層102所在區(qū)域的第一塑封體103上制作垂直通孔，在垂直通孔內(nèi)填充形成第一金屬柱104，第一金屬柱104的第一表面104a與第一塑封體103的正面103a位于同一平面，第一金屬柱104的第二表面104b與第一金屬層102的第一表面102a連接,第一金屬層102的第二表面102b與第一塑封體103的背面103b位于同一平面；在所述第一塑封體103的正面103a設(shè)置第一再布線(xiàn)層30，第一再布線(xiàn)層30中布置第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層31和凸點(diǎn)32、33，第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層31連接金屬電極1011、1012、第一金屬柱104以及凸點(diǎn)32、33 ;所述凸點(diǎn)32、33的正面32a、33a與第一再布線(xiàn)層30的正面30a平齊；
如圖21a、圖21b所示，所述第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20包括帶有金屬電極2011、2012的第二芯片201、第二金屬層202和電鍍種子層205，第二芯片201、第二金屬層202和電鍍種子層205通過(guò)第二塑封體203塑封成一個(gè)整體；所述第二芯片201的正面201a與第二塑封體203的正面203a位于同一平面，第二芯片201的背面201b通過(guò)粘膠層206與第一再布線(xiàn)層30連接；在所述第二金屬層202所在區(qū)域的第二塑封體203上制作垂直通孔，在垂直通孔內(nèi)填充形成第二金屬柱204,第二金屬柱204的第一表面204a與第二塑封體203的正面203a位于同一平面，第二金屬柱204的第二表面204b與第二金屬層202的第一表面202a連接，第二金屬層202的第二表面202b設(shè)置電鍍種子層205，電鍍種子層205與第二塑封體203的背面203b位于同一平面；在所述第二塑封體203的正面203a設(shè)置第二再布線(xiàn)層40，第二再布線(xiàn)層40中布置第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層41和凸點(diǎn)下金屬層44，在凸點(diǎn)下金屬層42上置焊球43 ;所述第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層41連接金屬電極2011、2012、第二金屬柱204和凸點(diǎn)下金屬層44 ；
所述第一再布線(xiàn)層30中的凸點(diǎn)32、33與第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20中的電鍍種子層205連接，第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20中的第二金屬柱204與第二再布線(xiàn)層40連接，從而實(shí)現(xiàn)第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10和第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20之間的電互連；所述背面再布線(xiàn)層50中設(shè)置背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層51和背面凸點(diǎn)下金屬層52，背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層51連接第一金屬層102和背面凸點(diǎn)下金屬層52 ； 所述上層扇出型封裝單元的焊球45與下層扇出型封裝單元的背面凸點(diǎn)下金屬層52連接，實(shí)現(xiàn)上下層扇出型封裝單元的電互連；
所述凸點(diǎn)下金屬層44的外表面44a與第二再布線(xiàn)層41的外表面41a平齊、或者突出于第二再布線(xiàn)層41的外表面41a ;所述背面凸點(diǎn)下金屬層52的外表面52a與背面再布線(xiàn)層50的外表面50a平齊、或者突出于背面再布線(xiàn)層50的外表面50a。
[0044]所述三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，采用以下工藝步驟:
(1)如圖la、圖lb、圖1c所示，提供IC圓片，IC圓片包括多個(gè)芯片，將上述IC圓片減薄并切割成單顆的芯片；
(2)如圖2所示，準(zhǔn)備載體圓片1，載體圓片I可以為金屬、晶圓、玻璃、有機(jī)材料等，在載體圓片I的上表面涂覆第一粘膠層2，并制作第一金屬層102 ;所述第一金屬層102可以采用濺射、沉積或電鍍等方法制作得到，或者采用直接粘貼金屬箔/片或金屬網(wǎng)板的方式制成；第一金屬層102的選擇在高度上要比芯片的高度低；
(3)如圖3所示，在步驟(2)得到的第一金屬層102上制作通孔，通孔形狀為方形或圓形，尺寸大小與芯片的尺寸相關(guān)，裸露出載體圓片I的上表面；
(4)如圖4所示，在步驟(3)得到的第一金屬層102的通孔底部涂覆第二粘膠層2a，將第一芯片101的正面IOla朝上粘貼于載體圓片I上；(當(dāng)采用整板制作的第一金屬層102時(shí)需要進(jìn)行步驟(3)的刻蝕通孔操作，并涂覆第二粘膠層2a，用以粘貼第一芯片101 ;當(dāng)采用預(yù)加工空的金屬板/片作為第一金屬層102時(shí)，不需要進(jìn)行步驟(3)的刻蝕通孔操作，涂覆第一粘膠層2后，依次粘貼第一金屬層102和第一芯片101即可)；
(5)如圖5所示，將步驟(4)中的第一金屬層102、第一芯片101通過(guò)第一塑封體103塑封為一個(gè)整體，并且保證第一芯片101的正面IOla與第一塑封體103的正面103a位于同一平面，第一芯片101的背面IOlb和第一塑封體103的背面103b位于同一平面；由于第一金屬層102的高度比第一芯片101的高度小，從而第一金屬層102的第一表面203a與芯片100的正面IOOa在不同平面上，金屬層203的第二表面203b與芯片的背面IOOb在同一平面上；
(6)如圖6所示，在步驟(5)得到的第一塑封體103上制作垂直通孔，裸露出第一金屬層102的第一表面102a ;垂直通孔的制作工藝可采用機(jī)械鉆孔、激光打孔或采用模具直接在注塑工藝中形成垂直通孔；垂直通孔的形狀可以為圓孔或方孔；
(7)如圖7所示，采用電鍍、化學(xué)鍍或?yàn)R射的方式在步驟(6)得到的通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，形成第一金屬柱104 ；
(8)如圖8所示，在步驟(7)得到的第一塑封體103的正面103a涂覆介電材料，得到第一再布線(xiàn)層30 ;介電材料可以從阻焊劑、聚酰亞胺、聚苯并惡唑、模塑料等中選擇；在第一再布線(xiàn)層30上開(kāi)設(shè)圖形開(kāi)口 ；
(9)如圖9所示，在步驟(8)得到的第一再布線(xiàn)層30上制作單層或多層第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層31，第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層31通過(guò)圖形開(kāi)口連接第一芯片101的金屬電極1011、1012和第一金屬柱104 ；
(10)如圖10所示，在第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層31上制作凸點(diǎn)32、33，凸點(diǎn)32、33嵌入第一再布線(xiàn)層30中，與第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層31連接；凸點(diǎn)32、33的正面32a、33a與第一再布線(xiàn)層30的正面30a平齊； (11)如圖11所示，在第一再布線(xiàn)層30上制作電鍍種子層205，電鍍種子層205與凸點(diǎn)32、33連接；
(12)如圖10所示，在電鍍種子層205上制作第二金屬層202，第二金屬層202可以采用濺射、沉積或電鍍等方法制作得到，或者采用直接粘貼金屬箔/片或金屬網(wǎng)板的方式制成；第二金屬層202的選擇在高度上要比芯片的高度低，并在第二金屬層202上制作通孔，通孔形狀為方形或圓形，尺寸大小與芯片的尺寸相關(guān)，裸露出第一再布線(xiàn)層30的上表面；
(13)如圖13所示，在步驟(12)得到的第二金屬層202的通孔底部涂覆粘膠層206，將第二芯片201的正面201a朝上粘貼于第一再布線(xiàn)層30上；
(14)如圖14所示，將步驟(13)得到的第二金屬層202、第二芯片201通過(guò)第二塑封體203塑封為一個(gè)整體，并且保證第二芯片201的正面201a與第二塑封體203的正面203a位于同一平面，第二芯片201的背面201b通過(guò)粘膠層206與第一再布線(xiàn)層30連接；
(15)如圖15所示，在步驟(14)得到的第二塑封體203上制作垂直通孔，裸露出第二金屬層202的第一表面202a ;垂直通孔的制作工藝可采用機(jī)械鉆孔、激光打孔或采用模具直接在注塑工藝中形成垂直通孔；垂直通孔的形狀可以為圓孔或方孔；
(16)如圖16所示，采用電鍍、化學(xué)鍍或?yàn)R射的方式在步驟(15)得到的通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，形成第二金屬柱204 ；
(17)如圖17所示，在步驟(16)得到的第二塑封體203的正面203a涂覆介電材料，得到第二再布線(xiàn)層40，介電材料可以從阻焊劑、聚酰亞胺、聚苯并惡唑、模塑料等中選擇；在第二再布線(xiàn)層40上開(kāi)設(shè)圖形開(kāi)口 ；
(18)如圖16所示，在步驟(17)得到的第二塑封體203正面的第二再布線(xiàn)層40上制作單層或多層第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層41，第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層41通過(guò)圖形開(kāi)口連接第二芯片201的金屬電極2011、2012和第二金屬柱204 ；
(19)如圖19所示，在第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層41上制作凸點(diǎn)下金屬層44;凸點(diǎn)下金屬層44嵌入第二再布線(xiàn)層40中，與第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層41連接；
(20)如圖20a、圖20b所示，在凸點(diǎn)下金屬層44上植球回流，形成焊球45凸點(diǎn)陣列；并通過(guò)減薄、刻蝕等方法去除載體圓片1，清洗去除第一粘膠層2和第二粘膠層2a，裸露出第一芯片101的背面IOlb ；
其中，步驟(3)在第一金屬層102上制作通孔時(shí)、以及步驟(10)在第二金屬層202上制作通孔時(shí)，在第一金屬層102、第二金屬層202上制作不同的通孔以形成圖20a和圖20b不同的第一金屬層102、第二金屬層202結(jié)構(gòu)；
或者，當(dāng)步驟(3)采用預(yù)加工空的金屬板/片作為第一金屬層102時(shí)，根據(jù)不同的預(yù)加工的金屬板/片的形狀，得到圖20a、圖20b不同的第一金屬層102結(jié)構(gòu)；
(21)如圖21a、圖21b所示，在步驟(20)得到的封裝結(jié)構(gòu)的背面制作背面再布線(xiàn)層50，在背面再布線(xiàn)層50上制作背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層51和背面凸點(diǎn)下金屬層52，得到如圖21a、圖21b所示的扇出型封裝單元；所述背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層51與第一金屬層102連接，背面凸點(diǎn)下金屬層52的外表面52a與背面再布線(xiàn)層50的外表面50a平齊，或者突出于背面再布線(xiàn)層50的外表面50a ；
(22)如圖22a、圖22b所示，將兩個(gè)步驟(21)得到的扇出型封裝單元進(jìn)行堆疊、回流，得到三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)。如圖22a所示，是將兩個(gè)圖21a的扇出型封裝單元進(jìn)行堆疊；如圖22b所示，是將兩個(gè)圖21b的扇出型封裝單元進(jìn)行堆疊。
[0045]上述實(shí)施例給出的是扇出型封裝單元采用的是:第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10上堆疊一層第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20的結(jié)構(gòu)及其制造工藝。當(dāng)需要在第一扇出型晶圓級(jí)封裝體10上堆疊多層第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20時(shí)，只需重復(fù)操作步驟(11)?步驟(19)以形成多層第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20，最后在位于頂層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20的凸點(diǎn)下金屬層44上植球回流，得到焊球45 ;再采用具有多層第二扇出型晶圓級(jí)封裝體20的扇出型封裝單元進(jìn)行封疊、回流，得到三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)。
[0046]本發(fā)明在扇出型封裝單元制作時(shí)，采用芯片正面朝上的工藝流程，通過(guò)在載片(carrier wafer)上先制作金屬層，然后按芯片的排列位置開(kāi)槽并且按設(shè)計(jì)需要制作與其它封裝單元互連的電極，從而改變扇出型晶圓級(jí)封裝(fan out WLP)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),增強(qiáng)其剛性和熱脹系數(shù)，使得整個(gè)晶圓(wafer)的翹曲(warpage)以及因塑封料(EMC)漲縮引起的滑移、錯(cuò)位(shift)得到控制；塑封(Molding)以后鉆孔、填充金屬，與電極形成互連。之后在芯片正面進(jìn)行再布線(xiàn)層(RDL)制作，把芯片的焊盤(pán)(pad)進(jìn)行扇出，形成第一層芯片電路。然后開(kāi)始制作第二層芯片，同樣重復(fù)芯片正面朝上的工藝流程，在第一層芯片再布線(xiàn)層的上表面粘貼芯片以及金屬層，形成與上一封裝單元的連接；然后進(jìn)行塑封工藝，鉆孔，填充金屬，把下層的電路弓I至上表面形成電極。再在第二層芯片上進(jìn)行RDL制作，把芯片的焊盤(pán)以及鉆孔露出的電極進(jìn)行再分布，此時(shí)可以繼續(xù)重復(fù)第二層芯片堆疊的工藝以形成更多層芯片的堆疊，也可以在RDL層上制作凸點(diǎn)下金屬層，植球。植球完成后將載片去除，在第一層芯片的背面進(jìn)行背面再布線(xiàn)層制作，形成重新分布的焊盤(pán)；從而得到三維封裝單元，將三維封裝單元進(jìn)行連接，形成三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)，包括上下兩層扇出型封裝單元；其特征是:所述扇出型封裝單元包括第一扇出型晶圓級(jí)封裝體(10)、依次堆疊于第一扇出型晶圓級(jí)封裝體(10)正面的一層或多層第二扇出型晶圓級(jí)封裝體(20)和設(shè)置于第一扇出型晶圓級(jí)封裝體(10)背面的背面再布線(xiàn)層(50);所述第一扇出型晶圓級(jí)封裝體(10)包括第一芯片(101)和第一金屬層(102),第一芯片(101)和第一金屬層(102)通過(guò)第一塑封體(103)塑封成一個(gè)整體，在第一塑封體(103)上制作垂直通孔，在垂直通孔內(nèi)填充形成第一金屬柱(104)，第一金屬柱(104)與第一金屬層(102)連接；在所述第一塑封體(103)的正面(103a)設(shè)置第一再布線(xiàn)層(30)，第一再布線(xiàn)層(30)中布置第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(31)和凸點(diǎn)(32、33)，第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(31)連接第一芯片(101)、第一金屬柱(104)以及凸點(diǎn)(32、33);所述第二扇出型晶圓級(jí)封裝體(20)包括第二芯片(201)、第二金屬層(202)和電鍍種子層(205)，第二芯片(201)、第二金屬層(202)和電鍍種子層(205)通過(guò)第二塑封體(203)塑封成一個(gè)整體，在第二塑封體(203)上制作垂直通孔，在垂直通孔內(nèi)填充形成第二金屬柱(204),第二金屬柱(204)與第二金屬層(202)連接，第二金屬層(202)與電鍍種子層(205)連接，電鍍種子層(205)與凸點(diǎn)(32、33)連接；在所述第二塑封體(203)的正面(203a)設(shè)置第二再布線(xiàn)層(40)，第二再布線(xiàn)層(40)中布置第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(41)和凸點(diǎn)下金屬層(44)，在凸點(diǎn)下金屬層(42)上置焊球(43)，第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(41)連接第二芯片(201)、第二金屬柱(204)和凸點(diǎn)下金屬層(44);所述凸點(diǎn)下金屬層(44)與位于上一層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體(20)中的電鍍種子層(204)連接，位于頂層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體(20 )中的凸點(diǎn)下金屬層(44 )上置焊球(45 );所述背面再布線(xiàn)層(50 )中設(shè)置背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(51)和背面凸點(diǎn)下金屬層(52)，背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(51)連接第一金屬層(102)和背面凸點(diǎn)下金屬層(52);所述上層扇出型封裝單元的焊球(45)與下層扇出型封裝單元的背面凸點(diǎn)下金屬層(52)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述第一芯片(101)的正面(IOla)與第一塑封體(103)的正面(103a)位于同一平面，第一芯片(101)的背面(IOlb)與第一塑封體(103)的背面(103b)位于同一平面。
3.如權(quán)利要求1所述的三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述第一金屬柱(104)的第一表面(104a)與第一塑封體(103)的正面(103a)位于同一平面,第一金屬柱(104)的第二表面(104b)與第一金屬層(102)的第一表面(102a)連接,第一金屬層(102)的第二表面(102b)與第一塑封體(103)的背面(103b)位于同一平面。
4.如權(quán)利要求1所述的三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述第二芯片(201)的正面(201a)與第二塑封體(203)的正面(203a)位于同一平面，第二芯片(201)的背面(201b)通過(guò)粘膠層(206 )與第一再布線(xiàn)層(30 )連接。
5.如權(quán)利要求1所述的三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述第二金屬柱(204)的第一表面(204a)與第二塑封體(203)的正面(203a)位于同一平面，第二金屬柱(204)的第二表面(204b)與第二金屬層(202)的第一表面(202a)連接,第二金屬層(202)的第二表面(202b)設(shè)置電鍍種子層(205)， 電鍍種子層(205)與第二塑封體(203)的背面(203b)位于同一平面。
6.如權(quán)利要求1所述的三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述凸點(diǎn)(32、33)的正面(32a、33a)與第一再布線(xiàn)層(30)的正面(30a)平齊。
7.如權(quán)利要求1所述的三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)，其特征是:位于頂層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體(20)中的凸點(diǎn)下金屬層(44)的外表面(44a)與第二再布線(xiàn)層(41)的外表面(41a)平齊、或者突出于第二再布線(xiàn)層(41)的外表面(41a);位于中間層的第二扇出型晶圓級(jí)封裝體(20)中的凸點(diǎn)下金屬層(44)的外表面(44a)與第二再布線(xiàn)層(41)的外表面(41a)平齊；所述背面凸點(diǎn)下金屬層(52)的外表面(52a)與背面再布線(xiàn)層(50)的外表面(50a)平齊、或者突出于背面再布線(xiàn)層(50)的外表面(50a)。
8.一種三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，其特征是，采用以下工藝步驟: (1)準(zhǔn)備載體圓片(1)，在載體圓片(I)上表面涂覆第一粘膠層(2)，在第一粘膠層(2)上制作第一金屬層(102)，在第一金屬層(102)上制作通孔，或者直接在第一粘膠層(2)上制作預(yù)加工通孔的第一金屬層(102)，裸露出載體圓片(I)的上表面；在第一金屬層(102)的通孔底部涂覆第二粘膠層(2a)，將第一芯片(101)的正面(IOla)朝上粘貼于載體圓片(I)上； (2)將第一金屬層(102)、第一芯片(101)通過(guò)第一塑封體(103)塑封為一個(gè)整體，并且保證第一芯片(101)的正面(IOla)與第一塑封體(103)的正面(103a)位于同一平面，第一芯片(101)的背面(IOlb)和第一塑封體(103)的背面(103b)位于同一平面； (3)在第一塑封體(103)上制作垂直通孔，裸露出第一金屬層(102)的第一表面(102a)，在垂直通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，得到第一金屬柱(104)； (4)在第一塑封體( 103)的正面(103a)制作第一再布線(xiàn)層(30)，在第一再布線(xiàn)層(30)中制作第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(31)和凸點(diǎn)(32、33)，凸點(diǎn)(32、33)的正面(32a、33a)與第一再布線(xiàn)層(30)的正面(30a)平齊；第一再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(31)連接第一芯片(101)、第一金屬柱(104)和凸點(diǎn)(32、33)； (5)在第一再布線(xiàn)層(30)上制作電鍍種子層(205)，電鍍種子層(205)與凸點(diǎn)(32、33)連接； (6)在電鍍種子層(205)上制作第二金屬層(202)，在第二金屬層(202)上制作通孔，或者直接在電鍍種子層(204)上制作預(yù)加工通孔的第二金屬層(202)，裸露出第一再布線(xiàn)層(30)的上表面； (7)在第二金屬層(202)的通孔底部涂覆粘膠層(206)，將第二芯片(201)的正面(201a)朝上粘貼于第一再布線(xiàn)層(30)上； (8)將第二金屬層(202)、第二芯片(201)通過(guò)第二塑封體(203)塑封為一個(gè)整體；在第二塑封體(203)上制作垂直通孔，裸露出第二金屬層(202)的第一表面(202a)，在垂直通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，形成第二金屬柱(204)； (9)在第二塑封體(203)的正面(203a)制作第二再布線(xiàn)層(40)，在第二再布線(xiàn)層(40)中制作第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(41)和凸點(diǎn)下金屬層(44)，第二再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(41)連接第二芯片(201)、第二金屬柱(204)和凸點(diǎn)下金屬層(44)； (10)在凸點(diǎn)下金屬層(44)上植球回流，形成焊球(45)凸點(diǎn)陣列；并去除載體圓片(I)、第一粘膠層(2)和第二粘膠層(2a)，裸露出第一芯片(101)的背面(IOlb); (11)在第一芯片(101)的背面(IOlb)制作背面再布線(xiàn)層(50)，在背面再布線(xiàn)層(50)上制作背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(51)和背面凸點(diǎn)下金屬層(52)，得到扇出型封裝單元；背面再布線(xiàn)金屬走線(xiàn)層(51)與第一金屬層(102)、背面凸點(diǎn)下金屬層(52)連接；(12)將兩個(gè)扇出型封裝單元進(jìn)行堆疊、回流，得到三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的三維扇出型PoP封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，其特征是:在進(jìn)行步驟(10)~步驟(11)的操作之前，還包括:重復(fù)步驟(5)~步驟(9) 一次或多次。
【文檔編號(hào)】H01L21/98GK103887291SQ201410131461
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】王宏杰, 陳南南 申請(qǐng)人:華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司