本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、人工智能和高性能計(jì)算等應(yīng)用對(duì)帶寬、存儲(chǔ)、大功耗散熱、大電源和電容去耦需求日益增長(zhǎng)，當(dāng)前常采用基于轉(zhuǎn)接板的2.5d封裝進(jìn)行高性能芯片和hbm(h?i?gh?bandwi?dthmemory，高帶寬內(nèi)存)集成，但隨著集成hbm數(shù)量增加和芯片性能逐漸提升，高性能芯片和hbm集成將受到轉(zhuǎn)接板面積限制、d2d(d?i?e?to?d?i?e，芯片與芯片)高速互連限制、電源限制和散熱能力限制。其中高性能芯片常采用在大功耗as?i?c頂部直接堆疊dram，因此對(duì)底部散熱需求增加，而常規(guī)采用的散熱蓋、熱沉和風(fēng)冷散熱等方式難以滿足高性能芯片的高散熱能力和散熱效率需求。此外，為滿足高性能芯片對(duì)帶寬和存儲(chǔ)的需求，需要與更多的hbm進(jìn)行d2d高速互連，且滿足對(duì)大電源和電源去耦需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的部分或全部問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括：

2、基板，所述基板包括基板底部、基板中部以及基板頂部，所述基板中布置多個(gè)空腔，所述多個(gè)空腔的側(cè)面為所述基板中部以及所述基板頂部，所述多個(gè)空腔的下表面為所述基板中部；

3、高性能供電散熱模塊以及深溝槽電容器模塊，布置在所述多個(gè)空腔中，所述高性能供電散熱模塊包含微流道；

4、塑封層，所述塑封層塑封并包覆所述基板、所述高性能供電散熱模塊以及所述深溝槽電容器模塊；

5、重布線層，所述重布線層布置在所述基板、所述高性能供電散熱模塊以及所述深溝槽電容器模塊的上表面，所述重布線層與所述基板、所述高性能供電散熱模塊以及所述深溝槽電容器模塊電連接；

6、芯片模塊，所述芯片模塊包括第一芯片模塊、第二芯片模塊以及第三芯片模塊，布置在所述重布線層的上表面，所述芯片模塊通過(guò)凸塊與所述重布線層電連接；

7、底部填充膠，填充所述芯片模塊的底部；

8、微流道入口以及微流道出口，布置在所述重布線層中，所述微流道入口以及所述微流道出口與所述微流道互連，實(shí)現(xiàn)冷卻液的流入和流出；

9、焊球，所述焊球布置在所述基板底部的下表面。

10、進(jìn)一步地，所述基板底部包含第一互連線路層；和/或

11、所述基板中部包含第二互連線路層；和/或

12、所述基板頂部包含第三互連線路層。

13、進(jìn)一步地，所述高性能供電散熱模塊包括：

14、功率晶體管層；

15、鍵合層，所述鍵合層布置在所述功率晶體管層的上表面；

16、柵極驅(qū)動(dòng)層，所述柵極驅(qū)動(dòng)層布置在所述鍵合層的上表面，所述柵極驅(qū)動(dòng)層通過(guò)所述鍵合層與所述功率晶體管層鍵合；

17、第四互連線路層，所述第四互連線路層布置在所述柵極驅(qū)動(dòng)層的上表面；

18、硅通孔，所述硅通孔貫穿所述高性能供電散熱模塊；

19、微流道，所述微流道布置在所述功率晶體管層、所述柵極驅(qū)動(dòng)層以及所述鍵合層中。

20、進(jìn)一步地，所述第一芯片模塊包含多個(gè)相同的芯片，或者多個(gè)同類型的芯片，或者多個(gè)不同類型的芯片；和/或

21、所述第二芯片模塊包含多個(gè)相同的芯片，或者多個(gè)同類型的芯片，或者多個(gè)不同類型的芯片；和/或

22、所述第三芯片模塊包含多個(gè)相同的芯片，或者多個(gè)同類型的芯片，或者多個(gè)不同類型的芯片。

23、本發(fā)明還提供一種高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括如下步驟：

24、在載片的上表面，制作臨時(shí)鍵合層；

25、在所述臨時(shí)鍵合層的上表面，布置基板，所述基板包括基板底部、基板中部以及基板頂部，所述基板中布置多個(gè)空腔；

26、在所述多個(gè)空腔中，布置高性能供電散熱模塊以及深溝槽電容器模塊，所述高性能供電散熱模塊包含微流道；

27、制作塑封層，塑封并包覆所述基板、所述高性能供電散熱模塊以及所述深溝槽電容器模塊，減薄所述塑封層，露出基板頂部的互連焊盤(pán)、高性能供電散熱模塊頂部的互連焊盤(pán)以及深溝槽電容器模塊頂部的互連焊盤(pán)；

28、在所述基板、所述高性能供電散熱模塊以及所述深溝槽電容器模塊的上表面制作重布線層；

29、在所述重布線層的上表面，布置芯片模塊，所述芯片模塊包括第一芯片模塊、第二芯片模塊以及第三芯片模塊，所述芯片模塊通過(guò)凸塊與所述重布線層電連接；

30、在所述芯片模塊的底部，填充底部填充膠；

31、在所述重布線層對(duì)應(yīng)微流道進(jìn)出口的位置打孔，形成微流道入口和微流道出口；

32、去除所述載片，切割所述基板，并在所述基板底部的下表面布置焊球，形成高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。

33、進(jìn)一步地，所述載片為玻璃或者硅片或者金屬板；和/或

34、所述臨時(shí)鍵合層為氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅或者有機(jī)鍵合膠。

35、進(jìn)一步地，所述塑封為注塑成型；和/或

36、所述塑封層的材料為環(huán)氧樹(shù)脂。

37、進(jìn)一步地，所述重布線層包括多個(gè)介質(zhì)層和多個(gè)金屬層。

38、進(jìn)一步地，所述第一芯片模塊包含多個(gè)相同的芯片，或者多個(gè)同類型的芯片，或者多個(gè)不同類型的芯片；和/或

39、所述第二芯片模塊包含多個(gè)相同的芯片，或者多個(gè)同類型的芯片，或者多個(gè)不同類型的芯片；和/或

40、所述第三芯片模塊包含多個(gè)相同的芯片，或者多個(gè)同類型的芯片，或者多個(gè)不同類型的芯片。

41、進(jìn)一步地，使用機(jī)械分離或者熱滑移或者激光分離去除所述載片。

42、本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

43、1.本發(fā)明提供的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，在基板空腔中集成含微流道的高性能供電散熱模塊，芯片模塊通過(guò)凸塊、重布線層和微流道進(jìn)行快速散熱，可以顯著提高散熱能力。并且熱量從芯片模塊底部散出，不干擾芯片模塊的正常工作。

44、2.本發(fā)明提供的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，在基板空腔中集成高性能供電散熱模塊，柵極驅(qū)動(dòng)層和功率晶體管層通過(guò)硅通孔垂直互連，并與基板互連，可以顯著提高電源供給效率，降低電源損耗。

45、3.本發(fā)明提供的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，在基板空腔中集成深溝槽電容器(deep?trench?capac?itor，dtc)模塊或者電感模塊，可以顯著提升電源去耦性能和電源完整性性能。

46、4.本發(fā)明提供的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，在高性能供電散熱模塊頂部布置互連線路層，芯片模塊可以通過(guò)凸塊、重布線層和互連線路層實(shí)現(xiàn)快速d2d互連，滿足高性能芯片對(duì)帶寬和存儲(chǔ)的需求。

47、5.本發(fā)明提供的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，采用大尺寸帶空腔基板而不使用轉(zhuǎn)接板，可以突破轉(zhuǎn)接板尺寸限制，容納更多的芯片模塊，顯著提升帶寬和存儲(chǔ)容量。

48、6.本發(fā)明提供的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，在基板空腔中嵌入高性能供電散熱模塊，相比于原有基板，基板翹曲更小。

技術(shù)特征：

1.一種高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，

5.一種高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。該結(jié)構(gòu)包括：基板；高性能供電散熱模塊以及深溝槽電容器模塊，所述高性能供電散熱模塊包含微流道；塑封層；重布線層；芯片模塊，所述芯片模塊包括第一芯片模塊、第二芯片模塊以及第三芯片模塊；底部填充膠；微流道入口以及微流道出口，與所述微流道互連；焊球。本發(fā)明提供的高集成度半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，在基板空腔中集成含微流道的高性能供電散熱模塊，芯片模塊通過(guò)凸塊、重布線層和微流道進(jìn)行快速散熱，顯著提高散熱能力；柵極驅(qū)動(dòng)層和功率晶體管層通過(guò)硅通孔垂直互連，并與基板互連，顯著提高電源供給效率。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇鵬,徐成,孫鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30