[发明专利]多芯片半导体封装结构及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装结构与工艺，具体是涉及一种多芯片半导体封装结构及制作方法。

背景技术

随着各式便携信息装置对内存特性需求日益多元化及电子产品的短、小、轻、薄的发展趋势，目前，半导体芯片封装结构的发展方向是将数个芯片封装在一个系统内的多芯片(Multi-Chip Package,MCP)封装结构。用以实现在一个封装体上达到多种功能或多种性能的要求。多芯片封装结构是将不同类型的芯片，如记忆芯片、存储器芯片、flash芯片等整合在一个封装体内。

然而，在有限的芯片面积下整合多个芯片，材料的封装厚度、可靠性及成本问题都需要解决。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种多芯片半导体封装结构及制作方法，能够在不增加封装厚度的基础上实现系统封装，节约成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多芯片半导体封装结构，包括半导体芯片，所述半导体芯片具有第一表面和与其背对的第二表面；所述第一表面具有元件区和位于所述元件区周边的若干个第一焊垫，所述第二表面形成有向所述第一表面延伸的开口和凹槽，且所述凹槽与所述元件区背对，所述开口与第一焊垫背对并暴露所述第一焊垫；所述第二表面、所述凹槽的内壁和所述开口的内壁上依次形成有第一绝缘层、金属布线层和第二绝缘层，所述凹槽内放置有至少一个功能芯片，所述凹槽内的其他空余空间填充有绝缘材料，且所述金属布线层电连接所述第一焊垫和所述功能芯片的焊垫。

作为本发明的进一步改进，所述凹槽内间隔放置有两个所述功能芯片，两个所述功能芯片的焊垫分别与所述金属布线层电连接，且所述功能芯片和所述绝缘材料均位于所述第一绝缘层和所述金属布线层之间。

作为本发明的进一步改进，所述第二绝缘层上留有若干缺口，所述缺口内形成有电连接所述金属布线层的对外连接点。

作为本发明的进一步改进，所述对外连接点为BGA或LGA。

作为本发明的进一步改进，另设有连接层，所述功能芯片通过所述连接层连接于所述凹槽内第一绝缘层或所述半导体芯片上。

作为本发明的进一步改进，所述功能芯片为处理芯片或记忆芯片或flash芯片或前述的组合芯片。

作为本发明的进一步改进，所述绝缘材料为环氧树脂或聚酰亚胺或苯并环丁烯或聚苯并恶唑或酚醛树脂或聚氨酯。

作为本发明的进一步改进，所述元件区上设有保护层。

一种多芯片半导体封装结构的制作方法，包括如下步骤：

a、准备一具有若干个半导体芯片的晶圆，每个所述半导体芯片具有第一表面和与第一表面背对的第二表面；所述半导体芯片的第一表面上具有元件区和位于所述元件区周边的若干第一焊垫，若干个所述第一焊垫电连接所述元件区；

b、对所述晶圆的第二表面进行减薄；

c、在所述晶圆的第二表面上与每个半导体芯片的第一焊垫背对的位置刻出开口，同时，在所述晶圆的第二表面与每个半导体芯片的元件区背对的位置刻出凹槽；

d、在步骤c形成的晶圆的第二表面、每个开口的内壁、每个凹槽的内壁上覆盖一层第一绝缘层，并使每个开口对应的第一焊垫暴露出来；

e、在步骤d后的每个凹槽内放置至少一个功能芯片，并使功能芯片的焊垫背向凹槽的底部；

f、在步骤e后的每个凹槽内填充绝缘材料，并使绝缘材料与第二表面上的第一绝缘层平齐；

g、通过光刻工艺将步骤f后的功能芯片的焊垫暴露出来；

h、在步骤g形成的第一绝缘层上、暴露出的第一焊垫的位置和暴露出的功能芯片的焊垫的位置沉积一层金属布线层，形成第一焊垫与各功能芯片的焊垫以及各功能芯片焊垫之间的互连；

i、在步骤h后的金属布线层外形成一层第二绝缘层，并在其上留有若干缺口；

j、在步骤i形成的每个缺口内形成电连接金属布线层的对外连接点；

k、对晶圆进行切割，分立为单颗芯片，形成单个的多芯片半导体封装结构。

作为本发明的进一步改进，步骤d放在步骤e之后，且步骤e中在凹槽内放置功能芯片前先涂覆一层连接层，再放置于凹槽内。