一文解析多芯片堆叠封装技术（上）

随着信息数据大爆炸时代的来临，市场对存储器的需求持续增长。在芯片成品制造环节中，市场对于传统打线封装的依赖仍居高不下。市场对于使用多芯片堆叠技术、来实现同尺寸器件中的高存储密度的需求也日益增长。这类需求给半导体封装工艺带来的不仅仅是工艺能力上的挑战，也对工艺的管控能力提出了更高的要求。

在这里，我们将向大家介绍长电科技的多芯片堆叠封装技术的优势、工艺和管控能力，内容将分为上下两期呈现。

多芯片堆叠封装技术优势

 

图1 多芯片封装侧视图

图1是两个不同类型的存储器封装的侧视图，从其封装结构我们可以看出，两个封装都是由多个芯片堆叠而成，目的是为了减少多芯片封装占用的空间，从而实现存储器件尺寸的最小化。其中较关键的工艺是芯片减薄、切割，以及芯片贴合。

从市场需求来看，倒装封装（FC）和硅通孔（TSV），以及晶圆级（wafer level）的封装形式可以有效地减小器件尺寸的同时，提高数据传输速度，降低信号干扰可能。但就目前的消费类市场需求来看，还是基于传统打线的封装形式仍占较大比重，其优势在于成本的竞争力和技术的成熟度。

长电科技目前的工艺能力可以实现16层芯片的堆叠，单层芯片厚度仅为35um，封装厚度为1mm左右。

多芯片堆叠封装关键工艺 

之芯片减薄、切割

研磨后切割

（Dicing After Grinding，DAG）

主要针对较厚的芯片（厚度需求>60um），属于较传统的封装工艺，成熟稳定。晶圆在贴上保护膜后进行减薄作业，再使用刀片切割将芯片分开。适用于大多数的封装。

图2 DAG（来源：DISCO）

研磨前切割

 （Dicing Before Grinding，DBG）

主要针对38-85um芯片厚度，且芯片电路层厚度>7um，针对较薄芯片的需求和存储芯片日益增长的电路层数（目前普遍的3D NAND层数在112层以上）。使用刀片先将芯片半切，再进行减薄，激光将芯片载膜 (Die attach film)切透。适用于大部分NAND 芯片，优势在于可以解决超薄芯片的侧边崩边控制以及后工序芯片隐裂（die crack）的问题，大大提高了多芯片封装的可行性和可量产性。

图3 DBG（来源：DISCO）

研磨前的隐形切割

(Stealth Dicing Before Grinding，SDBG)

主要针对35-85um芯片厚度，且芯片电路层厚度<7um，主要针对较薄芯片的需求且电路层较少，如DRAM。使用隐形激光先将芯片中间分开，再进行减薄，最后将wafer崩开。适用于大部分DRAM wafer以及电路层较少的芯片，与DBG相比，由于没有刀片切割机械影响，侧边崩边控制更佳。芯片厚度可以进一步降低。

图4 SDBG（来源：DISCO）

 

审核编辑：刘清