本實用新型涉及半導體封裝技術領域，特別是涉及一種雙面扇出型晶圓級封裝結構。

背景技術：

扇出型晶圓級封裝(Fan-out wafer level package，F(xiàn)OWLP)是一種晶圓級加工的嵌入式芯片封裝方法，是目前一種輸入/輸出端口(I/O)較多、集成靈活性較好的先進封裝方法之一。扇出型晶圓級封裝相較于常規(guī)的晶圓級封裝具有其獨特的優(yōu)點：①I/O間距靈活，不依賴于芯片尺寸；②只使用有效裸片(die)，產品良率提高；③具有靈活的3D封裝路徑，即可以在頂部形成任意陣列的圖形；④具有較好的電性能及熱性能；⑤高頻應用；⑥容易在重新布線層(RDL)中實現(xiàn)高密度布線。雙面扇出型晶圓級封裝技術能夠將多個裸片同時封裝于同一個基底的兩個表面上，可以大大提高器件的集成度，降低成本。

目前，扇出型晶圓級封裝工藝在3D封裝領域面臨著巨大的挑戰(zhàn)，主要在于形成通孔的塑封層厚度越來越厚(大于500μm)?，F(xiàn)有的扇出型晶圓級封裝方法一般為：提供載體，在載體表面形成粘合層；將半導體芯片正面朝上貼裝于粘合層表面；涂布介電層；光刻、電鍍出重新布線層(Redistribution Layers，RDL)；采用注塑工藝將半導體芯片塑封于塑封材料層中；塑封研磨、開通孔；填充通孔；光刻、電鍍出球下金屬化層；進行植球回流，形成焊球陣列；移除載體。其中，在填充通孔時，傳統(tǒng)方法有兩種，一種是濺射種子層并進行電鍍，另一種是焊料球滴落；然而，這兩種方法僅在塑封層的厚度小于250μm時才適用，隨著封裝裸片厚度的增加，塑封層的厚度也在增加(大于500μm)，電鍍和焊料球滴落的方法均不可用。

因此，如何解決上述問題，提供一種步驟簡單、低成本、且有效提高集成度和成品率的雙面扇出型晶圓級封裝方法及封裝結構實屬必要。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種雙面扇出型晶圓級封裝結構，用于解決現(xiàn)有技術中隨著封裝裸片厚度增加，塑封層厚度也增加，而導致的現(xiàn)有方法不適用于填充厚度較厚的通孔的問題。

本實用新型為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種雙面扇出型晶圓級封裝結構，其中，所述雙面扇出型晶圓級封裝結構至少包括：

至少兩個第一焊盤；

覆蓋于所述第一焊盤上表面和側壁的重新布線層；

附著于所述重新布線層上表面的第一裸片和第二裸片，且所述第一裸片和所述第二裸片分別與所述重新布線層實現(xiàn)電性連接；

形成于所述重新布線層上表面的包裹所述第一裸片和所述第二裸片的具有至少兩個通孔的第一塑封層；

形成于所述第一塑封層上的電極凸塊和鈍化層，其中，所述電極凸塊的一部分位于所述通孔內，另一部分位于所述鈍化層內；

附著于所述第一焊盤下表面的第三裸片，且所述第三裸片通過所述第一焊盤實現(xiàn)與所述重新布線層的電性連接；

形成于所述重新布線層下表面的包裹所述第三裸片的第二塑封層；以及

形成于所述電極凸塊上的焊料球。

優(yōu)選地，所述重新布線層至少包括：

覆蓋于所述第一焊盤上表面和側壁的介電層；

形成于所述介電層內的能夠與所述第一焊盤實現(xiàn)電性連接的金屬布線層，其中，所述金屬布線層為單層金屬層或多層金屬層；

形成于所述介電層上表面的能夠與所述金屬布線層實現(xiàn)電性連接的多個第二焊盤，最終得到所述重新布線層；

其中，所述第一裸片和所述第二裸片分別附著于所述第二焊盤的上表面，且通過所述第二焊盤實現(xiàn)與所述重新布線層的電性連接。

優(yōu)選地，所述介電層采用低k介電材料。

優(yōu)選地，所述金屬布線層采用銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種材料或兩種以上的組合材料。

優(yōu)選地，所述電極凸塊至少包括：

底面帶有輔助焊料球的金屬銷；以及

覆蓋于所述金屬銷頂面的下金屬化層。

優(yōu)選地，所述第一塑封層和所述第二塑封層采用聚酰亞胺、硅膠以及環(huán)氧樹脂中的一種固化材料。

如上所述，本實用新型的雙面扇出型晶圓級封裝結構，具有以下有益效果：本實用新型相對于現(xiàn)有技術，可以應用于不斷增加厚度(尤其是大于500μm)的塑封層中，對封裝裸片的厚度無需進行限制。并且，本實用新型更易制備，有利于簡化工藝流程，降低成本，提高 封裝效率，提高集成度和成品率。并且，本實用新型的結構可以實現(xiàn)不斷增加厚度(尤其是大于500μm)的塑封層上通孔的填充，從而可以實現(xiàn)更穩(wěn)定的電連接，同時具有良好的封裝效果，在半導體封裝領域具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1顯示為本實用新型第一實施方式的雙面扇出型晶圓級封裝方法的流程示意圖。

圖2～圖13顯示為本實用新型第一實施方式的雙面扇出型晶圓級封裝方法各步驟所呈現(xiàn)的結構示意圖；

圖13還顯示為本實用新型第二實施方式的雙面扇出型晶圓級封裝結構示意圖。

元件標號說明

100 載體

101 第一焊盤

200 重新布線層

201 金屬布線層

202 第二焊盤

300 第一裸片

400 第二裸片

500 第一塑封層

501 通孔

502 電極凸塊

5021 金屬銷

5022 輔助焊料球

5023 下金屬化層

503 焊料球

600 鈍化層

601 開口

700 第三裸片

800 第二塑封層

S1～S9 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1～圖13，本實用新型的第一實施方式涉及一種雙面扇出型晶圓級封裝方法。需要說明的是，本實施方式中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

如圖1所示，本實施方式的雙面扇出型晶圓級封裝方法至少包括如下步驟：

步驟S1，提供一載體100，于載體100上形成至少兩個第一焊盤101，如圖2所示。

作為示例，載體100可以采用硅、玻璃、氧化硅、陶瓷、聚合物以及金屬中的一種材料或兩種以上的復合材料。

作為示例，第一焊盤101可以采用銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種材料或兩種以上的組合材料。

步驟S2，于載體100的上表面形成覆蓋第一焊盤101上表面和側壁的重新布線層200，如圖3所示。

步驟S3，于重新布線層200的上表面附著第一裸片300和第二裸片400，且第一裸片300和第二裸片400分別與重新布線層200實現(xiàn)電性連接，如圖4所示。

在本實施方式中，步驟S2的具體方法為：

步驟S201，于載體100的上表面形成覆蓋第一焊盤101上表面和側壁的介電層。

步驟S202，于介電層內形成能夠與第一焊盤101實現(xiàn)電性連接的金屬布線層201。

步驟S203，于介電層的上表面形成能夠與金屬布線層201實現(xiàn)電性連接的多個第二焊盤202，最終得到重新布線層200，如圖3所示；其中，第一裸片300和第二裸片400分別附著于第二焊盤202的上表面，且通過第二焊盤202實現(xiàn)與重新布線層200的電性連接，如圖4所示。

在本實施方式中，介電層采用低k介電材料。作為示例，介電層可以采用環(huán)氧樹脂、硅膠、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃及含氟玻璃中的一種材料，并可以采用諸如旋涂、CVD、等離子增強CVD等工藝形成介電層。

在本實施方式中，金屬布線層201可以為單層金屬層或多層金屬層。作為示例，金屬布 線層201可以采用銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種材料或兩種以上的組合材料。

作為示例，第二焊盤202可以采用銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種材料或兩種以上的組合材料。

步驟S4，于重新布線層200的上表面形成包裹第一裸片300和第二裸片400的具有至少兩個通孔501的第一塑封層500，如圖5和圖6所示。

在步驟S4中，首先于重新布線層200的上表面形成包裹第一裸片300和第二裸片400的第一塑封層500，如圖5所示；然后于第一塑封層500上形成至少兩個通孔501，如圖6所示。

作為示例，第一塑封層500可以采用聚酰亞胺、硅膠以及環(huán)氧樹脂中的一種固化材料，且第一塑封層500的形成可以采用旋涂工藝、注塑工藝、壓縮成型工藝、印刷工藝、傳遞模塑工藝、液體密封劑固化成型工藝、以及真空層壓工藝等。第一塑封層500可以有效保證第一裸片300和第二裸片400不受外界污染。

作為示例，通過控制第一塑封層500的成型工藝來控制第一塑封層500的厚度，無需后續(xù)再進行研磨工藝減薄其厚度，大大節(jié)約了工藝成本。

作為示例，通孔501的形成方法可以為激光打孔、機械打孔、深層離子刻蝕或其他合適的工藝。優(yōu)選地，通孔501形成后需要進行清洗工藝，以保證通孔501內的潔凈，防止污染。

步驟S5，于第一塑封層500上形成電極凸塊502和鈍化層600，其中，電極凸塊502的一部分位于通孔501內，另一部分位于鈍化層600內，如圖7～圖9所示。

在本實施方式中，電極凸塊502至少包括底面帶有輔助焊料球5022的金屬銷5021、覆蓋于金屬銷5021頂面的下金屬化層5023；步驟S5的具體方法為：

步驟S501，于第一塑封層500的通孔501內插入底部帶有輔助焊料球5022的金屬銷5021，以使金屬銷5021通過輔助焊料球5022附著于重新布線層200上，同時使金屬銷5021的頂面與通孔501的頂面平齊，且金屬銷5021與重新布線層200實現(xiàn)電性連接，如圖7所示。其中，金屬銷5021的形狀、大小與通孔501相匹配，金屬銷5011插入通孔501后通過輔助焊料球5012附著于第二焊盤202上，以實現(xiàn)與重新布線層200的電性連接。

步驟S502，于第一塑封層500的上表面形成覆蓋金屬銷5021頂面的鈍化層600，如圖8所示。需要說明的是，在本實施方式中，金屬銷5021的寬度略小于通孔501的寬度，以使金屬銷5021能順利植入通孔501中，鈍化層600在涂布過程中可以滲透到金屬銷5021與第一塑封層500的通孔501之間的間隙中，以填充孔隙并起到阻擋緩沖作用。

步驟S503，于鈍化層600上形成開口601，以暴露金屬銷5021的頂面，如圖8所示。

步驟S504，于開口601中形成覆蓋金屬銷5021頂面的下金屬化層5023，如圖9所示， 最終得到電極凸塊502，如圖9所示。

作為示例，輔助焊料球5022可以采用銅、鋁、鎳、金、銀、錫、鈦中的一種金屬材料或兩種以上的合金材料，優(yōu)選銀錫合金。

作為示例，下金屬化層5023(Under Bump Metallization，UBM)可以是由一層導電層構成，也可以是由多層導電層構成，導電層可以采用銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種材料或兩種以上的組合材料，并可以采用PVD、CVD、電鍍、化學鍍層或者其他金屬沉積工藝制備。

作為示例，金屬銷5021可以采用銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種材料或兩種以上的組合材料。

作為示例，鈍化層600可以采用氧化物(例如氧化硅)或者氮化物(例如氮化硅)材料，并可以采用CVD、APCVD等沉積工藝制備。

在步驟S5中，第一塑封層500結合電極凸塊502和鈍化層600，實現(xiàn)了通孔501的快速填充，相對于現(xiàn)有技術的通孔填充工藝，本實施方式的工藝可以應用于不斷增加厚度(尤其是大于500μm)的塑封層中，因此對封裝裸片的厚度無需進行限制，即使封裝裸片的厚度很厚，也可以采用本實施方式的工藝實現(xiàn)通孔填充。并且，本實施方式的工藝更易制備，有利于簡化工藝流程，降低成本，提高封裝效率。

步驟S6，去除載體100，以暴露第一焊盤101的下表面，如圖10所示。

作為示例，載體100可以采用研磨工藝、減薄工藝等進行去除。

步驟S7，于第一焊盤101的下表面附著第三裸片700，且第三裸片700通過第一焊盤101實現(xiàn)與重新布線層200的電性連接，如圖11所示。

步驟S8，于重新布線層200的下表面形成包裹第三裸片700的第二塑封層800，如圖12所示。

作為示例，第二塑封層800可以采用聚酰亞胺、硅膠以及環(huán)氧樹脂中的一種固化材料，且第二塑封層800的形成可以采用旋涂工藝、注塑工藝、壓縮成型工藝、印刷工藝、傳遞模塑工藝、液體密封劑固化成型工藝、以及真空層壓工藝等。第二塑封層800可以有效保證第三裸片700不受外界污染。

作為示例，通過控制第二塑封層800的成型工藝來控制第二塑封層800的厚度，無需后續(xù)再進行研磨工藝減薄其厚度，大大節(jié)約了工藝成本。

步驟S9，于電極凸塊502上形成焊料球503，如圖13所示。

在本實施方式中，焊料球503形成于電極凸塊502所包含的下金屬化層5023上，如圖13所示。

作為示例，焊料球503可以采用銅、鋁、鎳、金、銀、錫、鈦中的一種金屬材料或兩種 以上的合金材料，優(yōu)選銀錫合金。

另外，在本實施方式中，第一裸片300、第二裸片400和第三裸片700可以包含實現(xiàn)任意功能的集成電路結構，并且它們的厚度不受本實施方式的封裝方法的限制，可以是相同厚度，也可以是不同厚度。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現(xiàn)時可以合并為一個步驟或者對某些步驟進行拆分，分解為多個步驟，只要包含相同的邏輯關系，都在本專利的保護范圍內；對算法中或者流程中添加無關緊要的修改或者引入無關緊要的設計，但不改變其算法和流程的核心設計都在該專利的保護范圍內。

請繼續(xù)參閱圖13，本實用新型第二實施方式涉及一種雙面扇出型晶圓級封裝結構，其至少包括：

至少兩個第一焊盤101；

覆蓋于第一焊盤101上表面和側壁的重新布線層200；

附著于重新布線層200上表面的第一裸片300和第二裸片400，且第一裸片300和第二裸片400分別與重新布線層200實現(xiàn)電性連接；

形成于重新布線層200上表面的包裹第一裸片300和第二裸片400的具有至少兩個通孔501的第一塑封層500；

形成于第一塑封層500上的電極凸塊502和鈍化層600，其中，電極凸塊502的一部分位于通孔501內，另一部分位于鈍化層600內；

附著于第一焊盤101下表面的第三裸片700，且第三裸片700通過第一焊盤101實現(xiàn)與重新布線層200的電性連接；

形成于重新布線層200下表面的包裹第三裸片700的第二塑封層800；以及

形成于電極凸塊502上的焊料球503。

在本實施方式中，如圖13所示，重新布線層200至少包括：

覆蓋于第一焊盤101上表面和側壁的介電層；

形成于介電層內的能夠與第一焊盤101實現(xiàn)電性連接的金屬布線層201；

形成于介電層上表面的能夠與金屬布線層201實現(xiàn)電性連接的多個第二焊盤202，最終得到重新布線層200；

其中，第一裸片300和第二裸片400分別附著于第二焊盤202的上表面，且通過第二焊盤202實現(xiàn)與重新布線層200的電性連接。

在本實施方式中，介電層采用低k介電材料。作為示例，介電層可以采用環(huán)氧樹脂、硅膠、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃及含氟玻璃中的一種材料。

在本實施方式中，金屬布線層201可以為單層金屬層或多層金屬層。作為示例，金屬布線層201可以采用銅、鋁、鎳、金、銀、鈦中的一種材料或兩種以上的組合材料。

在本實施方式中，電極凸塊502至少包括：

底面帶有輔助焊料球5022的金屬銷5021；以及

覆蓋于金屬銷5021頂面的下金屬化層5023。

作為示例，第一塑封層500和第二塑封層800采用聚酰亞胺、硅膠以及環(huán)氧樹脂中的一種固化材料。

本實施方式的雙面扇出型晶圓級封裝結構，采用電極凸塊502通過通孔501直接附著于重新布線層200上，實現(xiàn)不斷增加厚度(尤其是大于500μm)的塑封層上通孔的填充，從而可以實現(xiàn)更穩(wěn)定的電連接，同時具有良好的封裝效果，在半導體封裝領域具有廣泛的應用前景。

不難發(fā)現(xiàn)，本實施方式為與第一實施方式相對應的結構實施方式，第一實施方式中提到的相關技術細節(jié)在本實施方式中依然有效，為了減少重復，這里不再贅述。

綜上所述，本實用新型的雙面扇出型晶圓級封裝結構，具有以下有益效果：本實用新型相對于現(xiàn)有技術，可以應用于不斷增加厚度(尤其是大于500μm)的塑封層中，對封裝裸片的厚度無需進行限制。并且，本實用新型更易制備，有利于簡化工藝流程，降低成本，提高封裝效率，提高集成度和成品率。并且，本實用新型的結構可以實現(xiàn)不斷增加厚度(尤其是大于500μm)的塑封層上通孔的填充，從而可以實現(xiàn)更穩(wěn)定的電連接，同時具有良好的封裝效果，在半導體封裝領域具有廣泛的應用前景。

上述實施方式僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施方式進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。