封装方法及封装结构与流程

技术特征：

1.一种封装方法，其特征在于，包括：

提供一具有第一器件组件的第一晶圆和一具有第二器件组件的第二晶圆，所述第一晶圆具有相背设置的第一面和第二面，且所述第一晶圆的第一面上具有与所述第一器件组件电连接的第一电学连接端点，所述第二晶圆具有相背设置的第一面和第二面，且所述第二晶圆的第一面上设有与所述第二器件组件电连接的第二电学连接端点；

键合所述第一晶圆的第二面和所述第二晶圆的第一面，以形成晶圆堆叠结构，且所述第一电学连接端点与所述第二电学连接端点在所述第二晶圆的第一面上的投影相互错开；

切割所述晶圆堆叠结构，以形成呈阶梯型的晶片，所述晶片包括第一晶圆部分和第二晶圆部分，所述第一晶圆部分具有所述第一器件组件和电连接所述第一器件组件的所述第一电学连接端点，所述第二晶圆部分具有所述第二器件组件和电连接所述第二器件组件的所述第二电学连接端点，且所述第二电学连接端点和所述第一晶圆部分在所述第二晶圆部分的第一面上的投影相互错开；

提供一具有第三器件组件的第三晶圆，所述第三晶圆具有一键合表面，所述键合表面上具有与所述第三器件组件电连接的第三电学连接端点，将所述晶片键合到所述第三晶圆的所述键合表面上，所述晶片暴露出所述第三电学连接端点的部分或全部；

形成一封装层于所述第三晶圆的键合表面上，所述封装层至少包覆所述晶片和所述第三电学连接端点；以及，

形成重布线结构于所述封装层上，且所述重布线结构分别与所述第一电学连接端点、所述第二电学连接端点以及所述第三电学连接端点电性连接。

2.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述第一器件组件、第二器件组件以及第三器件组件分别包括一独立器件的一部分，所述第一器件组件、所述第二器件组件和所述第三器件组件通过所述重布线结构、所述第一电学连接端点、所述第二电学连接端点以及所述第三电学连接端点电连接形成所述独立器件；或者，所述第一器件组件、第二器件组件以及第三器件组件中的包括相应的独立器件的全部。

3.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述第二器件组件包括可移动电子元件。

4.如权利要求3所述的封装方法，其特征在于，提供所述第一晶圆的步骤包括：

提供一形成有所述第一器件组件的第一衬底，所述第一衬底具有相背设置的第一面和第二面；

在所述第一衬底的第一面上形成与所述第一器件组件电连接的所述第一电学连接端点，；

形成一钝化保护层，所述钝化保护层覆盖在所述第一衬底的第一面上并将所述第一电学连接端点掩埋在内；

将所述第一衬底键合到一载体上，所述钝化保护层夹在所述第一衬底和所述载体之间；

形成一金属键合层覆盖于所述第一衬底的第二面上；

从所述第一衬底的第二面刻蚀所述金属键合层以及部分厚度的所述第一衬底，以形成凸起的键合环和所述键合环所围出的凹槽，所述凹槽用于在所述第一晶圆和所述第二晶圆键合后形成空腔，所述空腔用于容纳所述可移动电子元件并提供所述可移动电子元件的移动空间；以及，

去除所述载体，以形成所述第一晶圆。

5.如权利要求4所述的封装方法，其特征在于，所述第二晶圆的第一面上还具有对应所述键合环的导电凸块，所述第二器件组件的可移动电子元件位于所述导电凸块内侧；在键合所述第一晶圆和所述第二晶圆时，所述导电凸块和所述键合环对准并键合，以形成所述空腔。

6.如权利要求1至5中任一项所述的封装方法，其特征在于，提供所述第二晶圆的步骤包括：

提供一第二衬底，所述第二衬底具有相背设置的第一面和第二面，先在所述第二衬底中制备所述第二器件组件，以及，再在所述第二衬底的第一面上形成与所述第二器件组件电连接的所述第二电学连接端点；或者，

提供一第二衬底，所述第二衬底具有相背设置的第一面和第二面，先在所述第二衬底的第一面上形成所述第二电学连接端点，以及，再在所述第二衬底的第一面上制备暴露出所述第二电学连接端点的所述第二器件组件。

7.如权利要求1至5中任一项所述的封装方法，其特征在于，提供所述第二晶圆的步骤包括：

提供一具有所述第二器件组件的器件片体及一表面上具有与所述第二器件组件对应的所述第二电学连接端点的第二衬底；以及，

键合所述器件片体至所述第二电学连接端点所在的所述第二衬底的表面上，且所述器件片体暴露出所述第二电学连接端点，以形成所述第二晶圆。

8.如权利要求1至5中任一项所述的封装方法，其特征在于，切割所述晶圆堆叠结构的步骤包括：从所述第一晶圆的第二面开始，分别在所述第二电学连接端点的内侧和所述第二电学连接端点的外侧进行切割，且所述第二电学连接端点的内侧的切割停止在所述第二晶圆的第一面，所述第二电学连接端点的外侧的切割停止在所述第二晶圆的第二面，以去除所述第一晶圆和所述第二晶圆的多余部分，并暴露出所述第二电学连接端点的第一面，进而形成所述呈阶梯型的晶片。

9.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述晶片通过粘合层粘贴或静电键合的方式临时键合到所述第三晶圆上。

10.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，形成所述重布线结构的步骤包括：

刻蚀所述封装层，以形成分别暴露出所述第一电学连接端点、第二电学连接端点和第三电学连接端点的接触孔；

填充导电接触插塞于各个所述接触孔中，所述导电接触插塞与所述第一电学连接端点、第二电学连接端点和第三电学连接端点电性连接；

形成金属间层间介质层于所述封装层和所述导电接触插塞上；以及，

形成重布线金属层于所述金属间层间介质层中，所述重布线金属层与所述导电接触插塞电性连接。

11.一种封装结构，其特征在于，包括一第三晶圆、呈阶梯型的晶片、一封装层以及一重布线结构，其中，

所述呈阶梯型的晶片包括具有第一器件组件的第一晶圆部分和具有第二器件组件的第二晶圆部分，所述第一晶圆部分具有相背设置的第一面和第二面且所述第一晶圆部分的第一面上具有与所述第一器件组件电连接的第一电学连接端点，所述第二晶圆部分具有相背设置的第一面和第二面且所述第二晶圆部分的第一面上设有与所述第二器件组件电连接的第二电学连接端点，所述第一晶圆部分的第二面键合到所述第二晶圆部分的第一面上，且所述第二电学连接端点和所述第一晶圆部分在所述第二晶圆部分的第一面上的投影相互错开；

所述第三晶圆具有第三器件组件以及一键合表面，所述键合表面上具有与所述第三器件组件电连接的第三电学连接端点，所述晶片的所述第二晶圆部分的第二面键合到所述键合表面上，所述晶片暴露出所述第三电学连接端点的部分或全部；

所述封装层形成于所述第三晶圆的键合表面上且至少包覆所述晶片和所述第三电学连接端点；以及，

所述重布线结构形成于所述封装层上，且所述重布线结构分别与所述第一电学连接端点、所述第二电学连接端点以及所述第三电学连接端点电性连接。

12.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述第一器件组件、第二器件组件以及第三器件组件分别包括一独立器件的一部分，所述第一器件组件、所述第二器件组件和所述第三器件组件通过所述重布线结构、所述第一电学连接端点、所述第二电学连接端点以及所述第三电学连接端点电连接形成所述独立器件；或者，所述第一器件组件、第二器件组件以及第三器件组件中的包括相应的独立器件的全部。

13.如权利要求11所述的封装结构，其特征在于，所述第二器件组件包括可移动电子元件。

14.如权利要求13所述的封装结构，其特征在于，所述第一晶圆部分的第二面上还具有凸起的键合环和所述键合环所围出的凹槽，所述凹槽与所述第二晶圆部分的第一面形成一空腔，所述空腔用于容纳所述可移动电子元件并提供所述可移动电子元件的移动空间。

15.如权利要求14所述的封装结构，其特征在于，所述凸起的键合环包括所述第一晶圆部分的第二面凸起的部分以及覆盖在所述凸起的部分上的金属键合层，所述第一晶圆部分的第一面上还具有一钝化保护层，所述钝化保护层覆盖在所述第一衬底的第一面上并将所述第一电学连接端点掩埋在内。

16.如权利要求14所述的封装结构，其特征在于，所述第二晶圆部分的第一面上还具有对应所述键合环的导电凸块，所述导电凸块和所述键合环对准并键合，以形成所述空腔。

17.如权利要求11至16中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述第二晶圆部分包括：一具有所述第二器件组件的器件片体，以及，一表面上具有与所述第二器件组件对应的所述第二电学连接端点的第二衬底；所述器件片体与所述第二衬底键合在一起并暴露出所述第二电学连接端点。

18.如权利要求11至16中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述晶片通过粘合层粘贴或静电键合的方式临时键合到所述第三晶圆的键合表面上。

19.如权利要求11至16中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述重布线结构包括设置于所述封装层中的导电接触插塞，或者，包括设置于所述封装层中的导电接触插塞以及设置所述封装层和导电接触插塞上的重布线金属层，所述重布线金属层电性连接所述导电接触插塞。

技术总结
本发明提供一种封装方法及封装结构，所述封装方法，首先采用晶圆级封装方式将具有第一电学连接端点、第一器件组件的第一晶圆和具有第二电学连接端点、第二器件组件的第二晶圆键合，并进行切割而形成呈阶梯型的晶片，且该晶片中的第二电学连接端点和第一电学连接端点呈阶梯状分布，再将所述晶片键合到具有第三电学连接端点和第三器件组件的第三晶圆上，且该晶片暴露出所述第三电学连接端点，由此使得第一电学连接端点、第二电学连接端点和第三电学连接端点依次呈阶梯状分布，由此，可以降低重布线结构的制作工艺难度和封装成本，且能实现一种多种器件集成封装的三维封装方案，有利于提高产品集成度。

技术研发人员：杨天伦
受保护的技术使用者：中芯集成电路(宁波)有限公司
技术研发日：2018.12.21
技术公布日：2020.06.30