本发明属于微电子封装,具体涉及一种高密度异质异构的2.5d集成结构及制备方法。
背景技术:
1、随着电子产品朝着更薄、更轻、更高互连密度、更低成本和更高系统集成度的方向发展,单颗功能芯片封装技术已经逐渐无法满足行业的需求。除此之外,电子系统中的集成电路芯片类型繁多,涵盖了数字、模拟、射频/微波、mems、光子以及无源电路等各种功能。这些芯片在工艺节点、晶圆尺寸和芯片尺寸行存在巨大差异,因此实现他们的高密度集成对于电子系统微型化具有重要意义。2.5d扇出型晶圆级封装技术的出现为封装行业带来了新的发展机遇,这种技术的出现,使得在晶圆级别上多个芯片组件封装在一起成为可能,从而实现了更高的系统集成度和更紧凑的封装形态。2.5d扇出晶圆级封装技术的发展整在逐步成为下一代主要的封装技术。通过这种技术,实现了更高的性能和功能集成,推动电子产品向更加先进和高效的方向发展。
2、然而目前2.5d扇出晶圆级封装技术也面临诸多挑战如封装密度和功耗管理、提高封装密度、工艺复杂性、封装成本、封装可靠性和设计布局优化等挑战。因此,业界为了克服封装互连密度无法满足高端ai计算芯片的需求等问题也转向利用si基晶圆2.5d扇出的方案,如中国发明专利cn105575913 b公开了一种埋入硅基板扇出型3d封装结构,虽然其在si上实现了2.5d扇出的封装,但是其所适合于较小芯片尺寸的扇封装,并且其成本非常高昂,其可靠性有待验证,此外中国发明专利cn 111312697a一种三维堆叠集成结构及其多芯片集成结构和制备,其实现了利用si基的扇出封装及3d集成,然而,其成本依旧高昂,并且较低的良率阻碍了其的市场推广。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种高密度异质异构的2.5d集成结构及制备方法,用以解决现有相关技术中2.5d集成结构存在制备成本高、可靠性差的技术问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,包括以下步骤:
4、在第一基体上沉积第一种子层,将沉积有第一种子层的所述第一基体和第二基体键合;
5、在键合后的第一基体背面光刻形成垂直互连结构;
6、去除所述垂直互连结构周围的所述第一基体,并在剩余所述第一基体的第一种子层上贴附第一多功能芯片;
7、在第二基体上填充并固化形成第三基体,并将第三基体减薄至垂直互连结构和第一多功能芯片均裸露;
8、在所述第三基体上制备得到第一互连pad结构,所述第一互连pad结构通过冶金结合第二多功能芯片,对第三基体塑封得到第四基体;
9、将第四基体临时键合第五基体,并在所述第四基体上制备得到重布线层,基于重布线层得到微凸点结构,去除第五基体得到目标模块,将所述目标模块焊接至i c载板,得到异质异构的2.5d集成结构。
10、进一步的,在第一基体上采用物理气象沉积方法沉积一层第一种子层;
11、在所述第二基体上采用涂胶机涂覆一层临时键合胶,基于临时键合胶将所述第一基体和第二基体键合。
12、进一步的,所述在键合后的第一基体背面得到垂直互连结构的过程为:
13、在所述第一基体的背面利用涂胶机均匀涂覆一层光敏树脂胶;
14、利用光刻机在涂覆有光敏树脂胶的第一基体背面制备出垂直互连结构图形;
15、基于垂直互连结构图形,采用金属沉积方法得到垂直互连结构。
16、进一步的,所述去除所述垂直互连结构周围的所述第一基体的过程为:
17、基于湿法刻蚀方法将第一基体背面的多余金属除去;
18、并将垂直互连结构周围的所述第一基体的硅去除;
19、所述在剩余所述第一基体的第一种子层上采用贴片机贴附第一多功能芯片,所述第一多功能芯片为具有tsv结构的多种功能芯片。
20、进一步的,采用底部填充系统在第二基体上填充,并固化形成第三基体。
21、进一步的,所述在所述第三基体上制备得到第一互连pad结构的过程为:
22、在所述第三基体上制备第一粘附层及第二种子层;
23、在所述第二种子层上涂覆光敏树脂,在光敏树脂上显影得到第一互连pad图形;
24、基于第一互连pad图形进行金属化得到第一互连pad结构。
25、进一步的,采用晶圆级塑封系统或底部填充系统对第三基体塑封得到第四基体。
26、进一步的,在所述第四基体上制备得到重布线层,基于重布线层得到微凸点结构的过程为:
27、采用金属湿法刻蚀法将第四基体背面的种子层去除;
28、采用物理气象沉积方法在第四基体背面制备粘附层及种子层;
29、采用涂胶机在具有粘附层及种子层的第四基体上,均匀涂覆一层光敏树脂;
30、采用曝光机和显影机在具有光敏树脂的第四基体上,显影得到重布线层图形;
31、基于重布线层图形采用金属沉积法得到重布线层;
32、在所述重布线层上均匀涂覆一层光敏树脂,并利用曝光机和显影机制备出微凸点图形;
33、基于微凸点图形采用金属沉积法得到微凸点结构。
34、进一步的,所述光敏树脂为可溶性光敏树脂胶。
35、一种高密度异质异构的2.5d集成结构,基于所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法制备得到。
36、与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
37、本发明提供一种高密度异质异构的2.5d集成结构及制备方法,包括以下步骤:在第一基体上沉积第一种子层,将沉积有第一种子层的所述第一基体和第二基体键合;在键合后的第一基体背面光刻形成垂直互连结构;去除所述垂直互连结构周围的所述第一基体,并在剩余所述第一基体的第一种子层上贴附第一多功能芯片;在第二基体上填充并固化形成第三基体,并将第三基体减薄至垂直互连结构和第一多功能芯片均裸露;在所述第三基体上制备得到第一互连pad结构,所述第一互连pad结构通过冶金结合第二多功能芯片,对第三基体塑封得到第四基体;将第四基体临时键合第五基体,并在所述第四基体上制备得到重布线层,基于重布线层得到微凸点结构,去除第五基体得到目标模块,将所述目标模块焊接至i c载板,得到异质异构的2.5d集成结构;本申请在提升垂直互连密度的同时解决了其集成过程中由于si基tsv漏电等问题导致的信号完整性问题,提高了异质异构2.5d集成的电学性能;本申请利用低成本转接板将垂直方向的互连密度增加的同时,还在水平方向上达到了si基转接板的超细、高密度互连水平,除此之外,还可以实现各类异质异构芯片的高密度集成互连需求。
1.一种高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,在第一基体(10)上采用物理气象沉积方法沉积一层第一种子层(21);
3.根据权利要求1所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,所述在键合后的第一基体(10)背面得到垂直互连结构(50)的过程为:
4.根据权利要求1所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,所述去除所述垂直互连结构(50)周围的所述第一基体(10)的过程为:
5.根据权利要求1所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,采用底部填充系统在第二基体(40)上填充,并固化形成第三基体(70)。
6.根据权利要求1所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,所述在所述第三基体(70)上制备得到第一互连pad结构的过程为:
7.根据权利要求1所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,采用晶圆级塑封系统或底部填充系统对第三基体(70)塑封得到第四基体(90)。
8.根据权利要求1所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,在所述第四基体(90)上制备得到重布线层(120),基于重布线层(120)得到微凸点结构(130)的过程为:
9.根据权利要求3、6或8所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法,其特征在于,所述光敏树脂为可溶性光敏树脂胶。
10.一种高密度异质异构的2.5d集成结构,其特征在于,基于权利要求1-9任一项所述的高密度异质异构的2.5d集成结构的制备方法制备得到。
