一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構及其封裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構及其封裝方法，屬于半導體封裝技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著半導體硅工藝的發展，芯片的關鍵尺寸越來越小，為了降低成本，在進行芯片制作時傾向于選擇較先進的集成度更高的芯片制作工藝，這就使得芯片的尺寸越來越小，芯片表面的I/O密度也越來越高。但是，與此同時印刷電路板的制造工藝和表面貼裝技術并沒有很大的提升。對于這種I/o密度比較高的芯片，如若進行圓片級封裝，為了確保待封裝芯片與印刷線路板能夠形成互連必須將高密度的I/O扇出為低密度的封裝引腳，亦即進行圓片級芯片扇出封裝，如圖1所示，其待封裝芯片(1-1)通過基板(1-6)實現扇出連接。但隨著便攜式電子設備的進一步發展，像移動電話一類的電子裝置已從單一的通訊工具轉化為綜合多種特性的集成系統，成為有多種用途的精巧工具，現有圓片級芯片扇出封裝結構的不足日益凸顯，具體表現在:
1、現有圓片級芯片扇出封裝結構需要基板(1-6)實現扇出，而對于具有高引腳數的小芯片則需要多層基板(1-6)多次扇出才能與印刷線路板完成互連，不僅增加了不斷增長的互連間距的失配概率和散熱困難，降低了產品的可靠性，而且基板(1-6)的存在使整個封裝結構的厚度無法減小，一般現有圓片級芯片扇出封裝結構的體厚度在700?1500微米；
2、現有圓片級芯片扇出封裝結構需要基板(1-6)實現扇出，往往限制了具有不同功能的各種芯片的加入，不利于便攜式電子設備的集成發展。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服當前芯片封裝結構的不足，提供一種減薄產品厚度、提高產品可靠性、實現多芯片封裝的帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構及其封裝方法。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
本發明一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構，其包括上表面設有芯片電極及相應電路布局的芯片單體，所述芯片單體的芯片本體的上表面覆蓋芯片表面鈍化層并開設有芯片表面鈍化層開口，芯片電極的上表面露出芯片表面鈍化層開口，
還包括薄膜包封體，一個或一個以上所述芯片單體由背面嵌入薄膜包封體內，在所述芯片單體的上表面和薄膜包封體的上表面覆蓋絕緣薄膜層I，并于所述芯片電極的上表面開設絕緣薄膜層I開口，在絕緣薄膜層I的上表面選擇性地形成不連續的再布線金屬層和絕緣薄膜層II，所述再布線金屬層填充絕緣薄膜層I開口，所述再布線金屬層與每一所述芯片電極實現電性連接，并選擇性地實現兩個以上關聯的所述芯片電極之間的電性連接，在再布線金屬層的最外層設有輸入/輸出端，所述絕緣薄膜層II覆蓋再布線金屬層并露出其輸入/輸出端，在所述輸入/輸出端處形成連接件，所述薄膜包封體的背面設置硅基加強板，所述硅基加強板面向薄膜包封體的一面設置結合結構。
[0005]進一步地，所述結合結構為復數個凸出或者凹陷于所述硅基加強板面向薄膜包封體的那面的紋理結構。
[0006]可選地，所述結合結構為棱狀結構、點狀結構、波紋狀結構的一種或任意幾種的組入口 ο
[0007]進一步地，所述硅基加強板的厚度范圍為不大于200微米。
[0008]進一步地，所述娃基加強板的厚度范圍為50?100微米。
[0009]進一步地，所述再布線金屬層為單層或多層。
[0010]進一步地，所述再布線金屬層的輸入/輸出端設置于芯片單體的垂直區域的外圍。
[0011]進一步地，所述絕緣薄膜層I開口內植入金屬柱，所述金屬柱連接再布線金屬層與芯片電極。
[0012]本發明一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構的封裝方法，包括步驟:
步驟一，取集成電路晶圓，其表面設有芯片電極及相應電路布局，覆蓋于晶圓上表面的芯片表面鈍化層于芯片電極上方開設芯片表面鈍化層開口露出芯片電極的上表面；
步驟二，對集成電路晶圓進行參數測試，將合格之集成電路晶圓的背面進行減薄工藝，再切割成復數顆獨立的芯片單體；
步驟三，在支撐載體的支撐載體本體上黏貼剝離膜；
步驟四，將芯片單體有序地倒裝至支撐載體上，芯片單體通過剝離膜與支撐載體本體固定;
步驟五，在真空環境下，在支撐載體上貼覆薄膜包封芯片單體，形成薄膜包封體； 步驟六，將硅基加強板鍵合至薄膜包封體的背面，并上下180度翻轉；
步驟七，將支撐載體本體和剝離膜剝離芯片單體和薄膜包封體的表面，并對芯片單體的表面進行清洗，并去除殘留物，露出芯片電極的上表面；
步驟八，在芯片單體的上表面和薄膜包封體的上表面貼覆絕緣薄膜層I ;
步驟九，利用光刻工藝或激光工藝形成絕緣薄膜層I開口露出芯片電極的上表面；步驟十，利用成熟的再布線工藝形成再布線金屬層，在再布線金屬層的最外層設有輸入/輸出端，絕緣薄膜層II覆蓋再布線金屬層，并露出其輸入/輸出端；
步驟十一，在再布線金屬層的輸入/輸出端處形成連接件；
步驟十二，將硅基加強板的下表面減薄至硅基加強板留有厚度h，將上述通過圓片級工藝完成的帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構進行切割形成復數顆獨立的封裝體。
[0013]進一步地，在步驟六中，所述硅基加強板朝向薄膜包封體的背面的那面設置有結合結構，該結合結構通過干法或濕法刻蝕成形。
[0014]相比與現有方案，本發明的有益效果是:
1、本發明通過薄膜技術結合圓片級再布線金屬層技術和芯片倒裝技術實現單層或多層的扇出封裝結構，以確保待封裝芯片尤其是高引腳數的小芯片或超小芯片與印刷線路板能夠實現高密度的I/o扇出為低密度的封裝引腳，不需要基板、插入件或底部填充，減薄了整個封裝結構；
2、本發明采用芯片封裝系統協同設計以及先進的重組晶圓封裝技術和可靠的互連技術，實現了不同功能的多芯片封裝結構，有利于便攜式電子設備的集成發展，同時實現了封裝結構的小型化、薄型化和輕量化；
3、本發明運用材料學，采用薄膜材料將待封裝芯片嵌入在其中，使待封裝芯片的前后左右四個面及背面均得到物理和電氣保護，防止外界干擾，提高了封裝產品的可靠性；
4、本發明利用薄膜貼膜技術代替現有的技術，降低了封裝工藝對設備的要求，同時薄膜背面設置有加強結構的硅基加強板不僅進一步加強了薄膜包封體的強度，減小了整個封裝結構的翹曲度，而且加強了芯片單體的散熱性能，有助于提高封裝產品的可靠性。
【附圖說明】
[0015]圖1為現有圓片級芯片扇出封裝結構的剖面示意圖；
圖2為本發明一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構的封裝方法的流程圖；
圖3A為本發明一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構的實施例一的剖面示意圖； 圖3B為圖3A中薄膜包封體、芯片單體、焊球位置關系的正面示意圖；
圖4A?40為圖3A的本發明一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構的封裝方法的流程圖；
圖5A為本發明一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構的實施例二的剖面示意圖； 圖5B為圖5A中薄膜包封體、芯片單體、焊球位置關系的正面示意圖；
圖6為本發明一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構的實施例三的剖面示意圖； 圖中:
集成電路晶圓100
芯片單體10、芯片單體20
芯片本體11、芯片本體21
芯片電極13、芯片電極23
芯片表面鈍化層15、芯片表面鈍化層25
芯片表面鈍化層開口 151、芯片表面鈍化層開口 251
薄膜包封體3
復數層再布線工藝層4
再布線金屬層41
輸入/輸出端411
絕緣薄膜層I 51
絕緣薄膜層I開口 511
絕緣薄膜層II 52
連接件6
娃基加強板7 ;
支撐載體T1 支撐載體本體T11 剝離膜T13 切割線8。
【具體實施方式】
[0016]參見圖2，本發明一種帶有加強結構的芯片嵌入式封裝結構的封裝方法的工藝流程如下:
51:取集成電路晶圓，對集成電路晶圓的背面進行減薄工藝，再切割成復數顆獨立的芯片單體；
52:將芯片單體倒裝至支撐載體上；
53:在真空環境下對支撐載體上的芯片單體貼覆包封薄膜，形成薄膜包封體；
54:將硅基加強板鍵合至薄膜包封