本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尤其涉及pcb基板的三維封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著集成電路工藝的發(fā)展，除了對(duì)器件本身提出的高速、低功耗、高可靠性的性能要求之外，為了進(jìn)一步滿足電子產(chǎn)品越來(lái)越向小型化、智能化以及集成化方向發(fā)展，對(duì)芯片的封裝提出了更高的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)封裝在封裝尺寸、信號(hào)阻抗等很多方面已經(jīng)不能滿足高性能芯片封裝的要求。

在傳統(tǒng)封裝中，封裝的互連一般采用pcb板布線結(jié)合與芯片間的引線鍵合等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，引線鍵合的引線布局和塑封尺寸要遠(yuǎn)大于芯片本身的尺寸，其封裝體積較大，同時(shí)引線長(zhǎng)度結(jié)合pcb板的布線較長(zhǎng)導(dǎo)致信號(hào)的阻抗較大，會(huì)有較明顯的信號(hào)延遲問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，目前比較通用的做法是應(yīng)用三維系統(tǒng)級(jí)封裝(3dsip)集成技術(shù)來(lái)減小封裝尺寸和互連的阻抗，從而提升器件的整體電性能。而三維系統(tǒng)級(jí)封裝，無(wú)論是晶圓級(jí)封裝(wlcsp)還是fan-out封裝，通常需要在有帶硅通孔(tsv)的轉(zhuǎn)接板情況下，實(shí)現(xiàn)不同功能芯片的三維互聯(lián)互通。

帶硅通孔(tsv)的轉(zhuǎn)接板制作難度較大，成本較高。首先，制造tsv通孔需要有比較先進(jìn)的高成本設(shè)備，如激光通孔設(shè)備或深反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備，硅通孔絕緣層、阻擋層、種子層沉積設(shè)備、硅通孔填充設(shè)備等；其次，制造tsv通孔的工藝復(fù)雜，難度較高，如高深寬比的硅直通孔刻蝕需要用到博世工藝，通孔的絕緣層、阻擋層、種子層沉積需要做到較好的臺(tái)階覆蓋率和厚度均勻性。這些難度和成本對(duì)于前道晶圓制造工廠或者凸點(diǎn)(bumping)生產(chǎn)線相對(duì)較容易克服，但對(duì)于晶圓封裝廠而言，生產(chǎn)成本過(guò)高、難度過(guò)大。

由于封裝廠常規(guī)的引線鍵合封裝形式無(wú)法實(shí)現(xiàn)芯片小封裝尺寸和低信號(hào)延遲的封裝要求，同時(shí)，鑒于帶硅通孔的轉(zhuǎn)接板三維封裝形式對(duì)封裝廠來(lái)說(shuō)成本過(guò)高、難度過(guò)大，因此需要一種基于封裝廠現(xiàn)有設(shè)備和工藝的新型封裝結(jié)構(gòu)來(lái)克服以上問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種基于不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)，包括：封裝基板；位于封裝基板第一表面的外接焊球；至少兩層位于封裝基板內(nèi)部和或表面的電路，及至少一層層間通孔；位于封裝基板第二表面的第一焊盤和第二焊盤；位于封裝基板第二表面的第一芯片和第二芯片，位于第一芯片上的第一銅柱凸塊和位于第二芯片上的第二銅柱凸塊，第一芯片通過(guò)第一銅柱凸塊連接到封裝基板的第一焊盤，第二芯片通過(guò)第二銅柱凸塊連接到封裝基板的第二焊盤；其中，所述第二銅柱凸塊高于第一銅柱凸塊，第一芯片至少部分的位于第二芯片的焊接面與封裝基板之間，從而使第一芯片和第二芯片在封裝基板上形成三維封裝結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二銅柱凸塊的高度不小于所述第一銅柱凸塊高度與所述第一芯片厚度之和。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一銅柱凸塊的高度為30微米至80微米。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二銅柱凸塊的高度為130微米至300微米。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供一種制造基于不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)的方法，包括：在封裝基板制作用于焊接第一芯片和第二芯片的第一及第二封裝焊盤；在第一芯片上制作第一銅柱凸點(diǎn)；在第二芯片上制作第二銅柱凸點(diǎn)；通過(guò)第一銅柱凸點(diǎn)焊接第一芯片至封裝基板的第一封裝焊盤上；通過(guò)第二銅柱凸點(diǎn)焊接第二芯片至封裝基板的第二封裝焊盤上。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，制作第一銅柱凸塊和或第二銅柱凸塊的步驟包括沉積電鍍種子層、光刻形成銅柱凸塊電鍍掩膜、電鍍銅柱凸塊和去除銅柱凸塊的電鍍掩膜、去除電鍍種子層以及回流形成最終的銅柱凸塊。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，制作第二銅柱凸塊的電鍍掩膜的方法為超厚負(fù)膠光刻，或多次光刻，或liga技術(shù)。

本發(fā)明公開(kāi)的三維封裝結(jié)構(gòu)無(wú)需常規(guī)三維封裝所需的帶硅通孔(tsv)的轉(zhuǎn)接板，具有相對(duì)于引線鍵合更小的封裝面積和體積，相對(duì)于引線鍵合更小的連接電阻，降低信號(hào)延遲，因此與tsv轉(zhuǎn)接板三維封裝結(jié)構(gòu)相比，具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的各實(shí)施例的以上和其它優(yōu)點(diǎn)和特征，將參考附圖來(lái)呈現(xiàn)本發(fā)明的各實(shí)施例的更具體的描述。可以理解，這些附圖只描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此將不被認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制。在附圖中，為了清楚明了，相同或相應(yīng)的部件將用相同或類似的標(biāo)記表示。

圖1示出的是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

圖2示出的是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不同高度銅柱尺寸關(guān)系示意圖。

圖3a至圖3f示出的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)過(guò)程的剖面示意圖。

圖4示出的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)過(guò)程的流程圖。

圖5示出的是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

圖6示出的是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的不同高度銅柱尺寸關(guān)系示意圖。

圖7a至圖7f示出的是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)過(guò)程的剖面示意圖。

圖8示出的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)過(guò)程的流程圖。

具體實(shí)施方式

在以下的描述中，參考各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可在沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施各實(shí)施例或者與其它替換和/或附加方法、材料或組件一起實(shí)施各實(shí)施例。在其它情形中，未示出或未詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以免使本發(fā)明的各實(shí)施例的諸方面晦澀。類似地，為了解釋的目的，闡述了特定數(shù)量、材料和配置，以便提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的全面理解。然而，本發(fā)明可在沒(méi)有特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。此外，應(yīng)理解附圖中示出的各實(shí)施例是說(shuō)明性表示且不一定按比例繪制。

在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“該實(shí)施例”的引用意味著結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在本說(shuō)明書(shū)各處中出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”并不一定全部指代同一實(shí)施例。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的實(shí)施例以特定順序?qū)に嚥襟E進(jìn)行描述，然而這只是為了方便區(qū)分各步驟，而并不是限定各步驟的先后順序，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，可根據(jù)具體工藝的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)整各步驟的先后順序。

為了克服常規(guī)的引線鍵合封裝形式無(wú)法實(shí)現(xiàn)芯片小尺寸封裝和低信號(hào)延遲的要求，以及帶硅通孔(tsv)的轉(zhuǎn)接板三維封裝形式對(duì)封裝廠來(lái)說(shuō)成本過(guò)高、難度過(guò)大的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種基于不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，在沒(méi)有轉(zhuǎn)接板的情況下，通過(guò)在pcb板上面制造rdl(重新布局布線)，rdl層數(shù)大于等于1層，并在pcb板表面制造不同高度的銅柱凸塊(cupillarbump)，通過(guò)不同高度的銅柱凸塊與多個(gè)不同功能的芯片連接，達(dá)到不同功能芯片在同一pcb封裝基板的同一區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)三維系統(tǒng)級(jí)封裝。既解決了引線鍵合封裝形式無(wú)法實(shí)現(xiàn)芯片小尺寸封裝和低信號(hào)延遲的問(wèn)題，其制造成本相對(duì)于硅通孔轉(zhuǎn)接板有大幅度降低。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)100的剖面示意圖。不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)100包括pcb封裝基板110、位于pcb封裝基板110第一面的外接焊球120、位于pcb封裝基板內(nèi)部和與第一面相對(duì)的第二面的至少兩層rdl(重新布局布線)電路130和rdl電路160、用于連接pcb封裝基板內(nèi)部rdl電路的層間通孔140、填充并覆蓋層間通孔140和內(nèi)部rdl電路130的絕緣層150、位于pcb封裝基板第二面的至少2組焊盤170和171、位于焊盤170上的第一銅柱180、位于焊盤171上的第二銅柱190，以及與第一銅柱180連接的第一芯片111和與第二銅柱190連接的第二芯片112。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，pcb封裝基板110可提供機(jī)械支撐，還可以在其內(nèi)或表面埋置無(wú)源元件以提高系統(tǒng)的封裝效率，無(wú)源元件可以是電感、電容、電阻、濾波器、天線等。

外接焊球120位于pcb封裝基板110的第一面?？梢酝ㄟ^(guò)電鍍后回流焊、絲網(wǎng)印刷、植球等工藝制作，起到封裝芯片與外部電路的電源、信號(hào)等連接作用，也可以配合其他設(shè)計(jì)一起起到散熱等輔助作用。

內(nèi)部rdl電路130、表層rdl電路160、層間通孔140以及表層焊盤170和171，可以通過(guò)封裝基板的減成法、加成法或者大馬士革等工藝制造形成，具體制造方法在此不詳細(xì)描述。

絕緣層150的材料可以是pbo、pi、氧化硅、氮化硅等絕緣材料。

第一銅柱180位于焊盤170上，第一銅柱180為常規(guī)高度的銅柱，其直徑、高度等參數(shù)滿足常規(guī)的倒裝焊工藝，銅柱的一般優(yōu)選高度為30μm-80μm范圍內(nèi)，但也可以超出此高度范圍。銅柱180的頂面可以制造具有易于焊接的錫銀、錫銀銅等材料。

第二銅柱190位于焊盤171上，第二銅柱190為非常規(guī)的高銅柱，其直徑、高度等參數(shù)也滿足常規(guī)的倒裝焊工藝。銅柱190的頂面也可以具有易于焊接的錫銀、錫銀銅等材料。

第一芯片111通過(guò)倒裝焊等工藝與第一銅柱180連接；第二芯片112通過(guò)倒裝焊等工藝與第二銅柱190連接。其中第一芯片111至少部分的位于第二芯片112的焊接面與pcb基板之間，從而使第一芯片111和第二芯片112在pcb基板上形成三維封裝結(jié)構(gòu)。

上述的三維封裝結(jié)構(gòu)100的第一銅柱180和第二銅柱190分別收納在第一芯片111和第二芯片112的平面尺寸以內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)小尺寸封裝的要求。

圖2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不同高度銅柱尺寸關(guān)系示意圖。第二銅柱260的高度為h，第一銅柱240的高度為h，第一芯片230的厚度為d，第一芯片230的焊接結(jié)構(gòu)高度為t。為了實(shí)現(xiàn)三維封裝的要求，第二銅柱260的高度為h需要大于等于第一銅柱240的高度h與第一芯片230的厚度d以及第一芯片230的焊接結(jié)構(gòu)高度t之和，即h≥h+d+t。在通常情況下h的高度需要大于150微米，優(yōu)選的需要大于200微米。

下面結(jié)合圖4和圖3a至圖3f，介紹根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)100的過(guò)程。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)100的流程圖，圖3a至圖3f示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)100的過(guò)程的剖面示意圖。

如流程圖4所示，首先，在步驟401中，如圖3a所示，提供已完成內(nèi)部rdl330、第一焊盤370、第二焊盤371、層間通孔340以及外接焊球320的pcb封裝基板310。

接下來(lái)，在步驟402中，如圖3b所示，在第一焊盤370上制作第一銅柱380。第一銅柱380的制作方法可以通過(guò)(1)物理氣相沉積(pvd)或者化學(xué)鍍形成電鍍種子層，一般為銅種子層，同時(shí)，也可以在阻擋層的下方沉積cu擴(kuò)散阻擋層(ti)；(2)甩膠，材料一般是pi/pbo，曝光，固化，形成電鍍第一銅柱380的窗口和對(duì)應(yīng)的光刻膠電鍍掩膜；(3)再通過(guò)電鍍工藝，形成第一銅柱380，第一銅柱380除銅柱外，還可以包括位于銅柱頂部的易于焊接的錫銀、錫銀銅等材料；(4)經(jīng)過(guò)去膠工藝，去除光刻膠，裸露出第一銅柱380和電鍍種子層。

然后，在步驟403中，如圖3c所示，在第二焊盤371上制作第二銅柱390。第二銅柱390的制作方法與第一銅柱380的制作方法類似，區(qū)別點(diǎn)在于：第一，種子層已經(jīng)存在，無(wú)需再做；第二，在完成除去電鍍掩膜光刻膠后，需要去除電鍍種子層，具體方法可以通過(guò)刻蝕等工藝實(shí)現(xiàn)；第三，第二銅柱390的高度遠(yuǎn)高于第一銅柱380，因此，在制作光刻膠掩膜和電鍍窗口時(shí)，需要使用超厚負(fù)膠作為掩膜光刻膠，或者使用多次旋涂光刻膠已形成足夠的掩膜光刻膠厚度，又或者使用liga技術(shù)形成厚光刻膠掩膜。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解到，也可以使用其他已知的技術(shù)以形成足夠厚的光刻膠掩膜，以上說(shuō)明不能作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

然后，在步驟404中，如圖3d所示，制作第一芯片311上的封裝焊球321和第二芯片312上的封裝焊球322。封裝焊球321和322的制作方法可以通過(guò)電鍍、絲網(wǎng)印刷或者植球等方法實(shí)現(xiàn)，其中電鍍工藝包括(1)物理氣相沉積(pvd)或者化學(xué)鍍形成電鍍種子層，一般為銅種子層，同時(shí)，也可以在阻擋層的下方沉積cu擴(kuò)散阻擋層(ti)；(2)甩膠，材料一般是pi/pbo，曝光，固化，形成電鍍封裝焊球321和322的焊料窗口和對(duì)應(yīng)的光刻膠電鍍掩膜；(3)再通過(guò)電鍍工藝，形成封裝焊球321和322的焊料結(jié)構(gòu)；(4)經(jīng)過(guò)去膠工藝，去除光刻膠，裸露出封裝焊球321和322的焊料結(jié)構(gòu)；(5)經(jīng)過(guò)回流焊、波峰焊等工藝形成封裝焊球321和322，焊接過(guò)程可以通過(guò)帶助焊劑的焊接工藝，也可以通過(guò)無(wú)助焊劑的焊接工藝實(shí)現(xiàn)。

接下來(lái)，在步驟405中，如圖3e所示，通過(guò)步驟404形成的第一芯片311的封裝焊球321將第一芯片311焊接至在步驟402形成的第一銅柱380上。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解到，可以使用各種已知的芯片焊接工藝，如倒裝焊、回流焊、underfill、molding工藝等實(shí)現(xiàn)第一芯片311與第一銅柱380的連接，以上說(shuō)明不能作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

然后，在步驟406中，如圖3f所示，通過(guò)步驟404形成的第二芯片312的封裝焊球322將第二芯片312焊接至在步驟403形成的第二銅柱390上。。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解到，可以使用各種已知的芯片焊接工藝，如倒裝焊、回流焊、underfill、molding等實(shí)現(xiàn)第二芯片312與第二銅柱390的連接，以上說(shuō)明不能作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

至此，如本發(fā)明所述的一種不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)100制作完成。其中第一芯片311至少部分的位于第二芯片312的焊接面與pcb基板之間，從而使第一芯片311和第二芯片312在pcb基板上形成三維封裝結(jié)構(gòu)。

后續(xù)可以可選的在鍵合好芯片的三維封裝結(jié)構(gòu)表面形成絕緣保護(hù)結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步對(duì)芯片起到保護(hù)作用。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)500的剖面示意圖。不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)500包括pcb封裝基板510、位于pcb封裝基板510第一面的外接焊球520、位于pcb封裝基板內(nèi)部和與第一面相對(duì)的第二面的至少兩層rdl(重新布局布線)電路530和rdl電路560、用于連接pcb封裝基板內(nèi)部rdl電路的層間通孔540、填充并覆蓋層間通孔540和內(nèi)部rdl電路530的絕緣層550、位于pcb封裝基板第二面的至少2組焊盤570和571、位于焊盤570上的第一銅柱凸塊590、位于焊盤571上的第二銅柱凸塊591，以及與第一銅柱凸塊590連接的第一芯片511和與第二銅柱凸塊591連接的第二芯片512。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，pcb封裝基板510可提供機(jī)械支撐，還可以在其內(nèi)或表面埋置無(wú)源元件以提高系統(tǒng)的封裝效率，無(wú)源元件可以是電感、電容、電阻、濾波器、天線等。

外接焊球520位于pcb封裝基板510的第一面?？梢酝ㄟ^(guò)電鍍后回流焊、絲網(wǎng)印刷、植球等工藝制作，起到封裝芯片與外部電路的電源、信號(hào)等連接作用，也可以配合其他設(shè)計(jì)一起起到散熱等輔助作用。

內(nèi)部rdl電路530、表層rdl電路560、層間通孔540以及表層焊盤570和571，可以通過(guò)封裝基板的減成法、加成法或者大馬士革等工藝制造形成，具體制造方法在此不詳細(xì)描述。

絕緣層550的材料可以是pbo、pi、氧化硅、氮化硅等絕緣材料。

第一銅柱凸塊590位于第一芯片511上，與焊盤570連接，第一銅柱凸塊590為常規(guī)高度的芯片封裝銅柱凸塊(copperpillarbump)，其直徑、高度等參數(shù)滿足常規(guī)的倒裝焊工藝，銅柱凸塊的一般優(yōu)選高度為30μm-80μm范圍內(nèi)，但也可以超出此高度范圍。第一銅柱凸塊590一般包括銅柱和位于銅柱頂面的易于焊接的錫銀、錫銀銅等材料。

第二銅柱凸塊591位于第二芯片512上，與焊盤571連接，第二銅柱凸塊591為非常規(guī)高度(超高)的芯片封裝銅柱凸塊(copperpillarbump)，其直徑、高度等參數(shù)滿足常規(guī)的倒裝焊工藝。第二銅柱凸塊591一般也包括銅柱和位于銅柱頂面的易于焊接的錫銀、錫銀銅等材料。

第一芯片511通過(guò)第一銅柱凸塊590與焊盤570連接；第二芯片512通過(guò)第二銅柱591與焊盤571連接。其中第一芯片511至少部分的位于第二芯片512的焊接面與pcb基板之間，從而使第一芯片511和第二芯片512在pcb基板上形成三維封裝結(jié)構(gòu)。

上述的三維封裝結(jié)構(gòu)500的第一銅柱凸塊590和第二銅柱凸塊591分別收納在第一芯片511和第二芯片512的平面尺寸以內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)小尺寸封裝的要求。

圖6示出了本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的不同高度銅柱凸塊尺寸關(guān)系示意圖。第二銅柱凸塊691的高度為h，第一銅柱凸塊690的高度為h，第一芯片611的厚度為d。為了實(shí)現(xiàn)三維封裝的要求，第二銅柱凸塊691的高度為h需要大于等于第一銅柱凸塊690的高度h與第一芯片611的厚度d之和，即h≥h+d。在通常情況下h的高度需要大于150微米，優(yōu)選的需要大于200微米。

下面結(jié)合圖8和圖7a至圖7f，介紹根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)500的過(guò)程。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)500的流程圖，圖7a至圖7f示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例制造不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)500的過(guò)程的剖面示意圖。

如流程圖8所示，首先，在步驟801中，如圖7a所示，提供已完成內(nèi)部rdl730、第一焊盤770、第二焊盤771、層間通孔740以及外接焊球720的pcb封裝基板710。

接下來(lái)，在步驟802中，如圖7b所示，可選的在第一焊盤770和第二焊盤771的上方制作封裝焊接結(jié)構(gòu)780和封裝焊接結(jié)構(gòu)781。封裝焊接結(jié)構(gòu)780和781的制作方法可以通過(guò)(1)物理氣相沉積(pvd)或者化學(xué)鍍形成電鍍種子層，一般為銅種子層，同時(shí)，也可以在阻擋層的下方沉積cu擴(kuò)散阻擋層(ti)；(2)甩膠，材料一般是pi/pbo，曝光，固化，形成電鍍封裝焊接結(jié)構(gòu)780和781的窗口和對(duì)應(yīng)的光刻膠電鍍掩膜；(3)再通過(guò)電鍍工藝，形成封裝焊接結(jié)構(gòu)780和781，封裝焊接結(jié)構(gòu)780和781可以是銅焊盤，也可以在其頂部包括易于焊接的材料，如錫銀、錫銀銅等；(4)經(jīng)過(guò)去膠工藝，去除光刻膠，裸露出封裝焊接結(jié)構(gòu)780和781和電鍍種子層；(5)去除電鍍種子層，具體可以通過(guò)刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)；(6)回流形成最終的銅柱凸塊790，回流工藝可以通過(guò)有助焊劑或無(wú)助焊劑的焊接工藝實(shí)現(xiàn)。

然后，在步驟803中，如圖7c所示，在第一芯片711上制作第一銅柱凸塊790。第一銅柱凸塊790也可以通過(guò)(1)物理氣相沉積(pvd)或者化學(xué)鍍形成電鍍種子層，一般為銅種子層，同時(shí)，也可以在阻擋層的下方沉積cu擴(kuò)散阻擋層(ti)；(2)甩膠，材料一般是pi/pbo，曝光，固化，形成電鍍第一銅柱凸塊780的窗口和對(duì)應(yīng)的光刻膠電鍍掩膜；(3)再通過(guò)電鍍工藝，形成第一銅柱凸塊790，第一銅柱凸塊790包括銅柱和位于銅柱頂部易于焊接的材料，如錫銀、錫銀銅等；(4)經(jīng)過(guò)去膠工藝，去除光刻膠，裸露出第一銅柱凸塊790和電鍍種子層；(5)去除電鍍種子層，具體可以通過(guò)刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)。

接下來(lái)，在步驟804中，如圖7d所示，在第二芯片712上制作第二銅柱凸塊791。第二銅柱凸塊791的制作方法與第一銅柱凸塊790的制作方法類似，區(qū)別點(diǎn)在于：第二銅柱凸塊791的高度遠(yuǎn)高于第一銅柱凸塊790，因此，在制作光刻膠掩膜和電鍍窗口時(shí)，需要使用超厚負(fù)膠作為掩膜光刻膠，或者使用多次旋涂光刻膠已形成足夠的掩膜光刻膠厚度，又或者使用liga技術(shù)形成厚光刻膠掩膜。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解到，也可以使用其他已知的技術(shù)以形成足夠厚的光刻膠掩膜，以上說(shuō)明不能作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

然后，在步驟805中，如圖7e所示，使用步驟803形成的第一芯片711的第一銅柱凸塊790將第一芯片711焊接至在步驟802形成的位于第一焊盤770上的封裝焊接結(jié)構(gòu)780上。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解到，可以使用各種已知的芯片焊接工藝，如倒裝焊、回流焊、underfill、molding工藝等實(shí)現(xiàn)第一芯片711與封裝焊接結(jié)構(gòu)780的連接，以上說(shuō)明不能作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

然后，在步驟806中，如圖7f所示，使用步驟804形成的第二芯片712的第二銅柱凸塊791將第二芯片712焊接至在步驟802形成的位于第二焊盤771上的封裝焊接結(jié)構(gòu)781上。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解到，可以使用各種已知的芯片焊接工藝，如倒裝焊、回流焊、underfill、molding工藝等實(shí)現(xiàn)第二芯片712與封裝焊接結(jié)構(gòu)781的連接，以上說(shuō)明不能作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

至此，如本發(fā)明所述的又一實(shí)施例的一種不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)500制作完成。其中第一芯片711至少部分的位于第二芯片712的焊接面與pcb基板之間，從而使第一芯片711和第二芯片712在pcb基板上形成三維封裝結(jié)構(gòu)。

后續(xù)可以可選的在鍵合好芯片的三維封裝結(jié)構(gòu)表面形成絕緣保護(hù)結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步對(duì)芯片起到保護(hù)作用。

從本發(fā)明的上述實(shí)施例可以發(fā)現(xiàn)，三維封裝結(jié)構(gòu)中均包含兩組不同高度的銅柱，較高銅柱的高度一般需要大于150微米，優(yōu)選的需要大于200微米。為了進(jìn)一步降低較高銅柱的制造難度，本發(fā)明提供另一個(gè)實(shí)施例，與前述實(shí)施例的不同之處在于，為了將第二芯片安裝在較高銅柱上以便在其下方安裝第一芯片，首先在基板上制造第一高度銅柱，然后在第二芯片上與第一銅柱相連的位置制造第二高度銅柱，其中第一高度銅柱和第二高度銅柱的高度之和與前述實(shí)施例的較高銅柱的高度基本相同。本實(shí)施例的其它工藝步驟與前述實(shí)施例基本相同，為了簡(jiǎn)化本說(shuō)明書(shū)，不再贅述。

通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例提供的不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明所述不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)無(wú)需常規(guī)三維封裝所需的帶硅通孔(tsv)的轉(zhuǎn)接板。

2.本發(fā)明所述不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)具有相對(duì)于引線鍵合更小的封裝面積和體積。

3.本發(fā)明所述不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)具有相對(duì)于引線鍵合更小的連接電阻，降低信號(hào)延遲。

4.本發(fā)明所述不同高度銅柱的三維封裝結(jié)構(gòu)與tsv轉(zhuǎn)接板三維封裝結(jié)構(gòu)相比，具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)。

盡管上文描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，但是，應(yīng)該理解，它們只是作為示例來(lái)呈現(xiàn)的，而不作為限制。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以對(duì)其做出各種組合、變型和改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，此處所公開(kāi)的本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)被上述所公開(kāi)的示例性實(shí)施例所限制，而應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)所附權(quán)利要求書(shū)及其等同替換來(lái)定義。