一种多芯片半导体封装及其形成方法

摘要

本发明涉及一种多芯片半导体封装及其形成方法，在对塑封树脂层进行固化处理的过程中，通过分段固化处理，可以有效抑制硅基晶体管在固化过程中产生硅悬空键，通过先在氧气氛围中使得硅基晶体管充分产生硅悬空键，进而通过在氮气的氛围中热处理过程以使得氧气完全排出，进而在后续的固化过程中通过不同的氢气氛围进行充分的热处理，进而使得硅基晶体管表面的硅悬空键充分的转化为硅氢键，进而有效提高硅基晶体管的稳定性。

权利要求

1.一种多芯片半导体封装结构的形成方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)提供一第一载体衬底，在所述第一载体衬底上设置一第一半导体芯片；

(2)接着在所述第一半导体芯片上键合一第二半导体芯片，所述第二半导体芯片的长度和宽度分别小于所述第一半导体芯片的长度和宽度，所述第一半导体芯片和/或第二半导体芯片中包括硅基晶体管；

(3)接着在所述第一载体衬底上设置一图案化掩膜，所述图案化掩膜包括第一开口和第二开口，所述第一开口暴露所述第一半导体芯片的上表面的一部分，所述第二开口暴露所述第一载体衬底的上表面的一部分；

(4)接着在所述第一开口中形成第一金属柱，在所述第二开口中形成第二金属柱，其中所述第一金属柱用于传导第一半导体芯片产生的热量，所述第二金属柱用于电连接，接着去除所述图案化掩膜；

(5)接着在所述第一载体衬底上设置一塑封树脂层，所述塑封树脂层包裹所述第一半导体芯片、所述第二半导体芯片、所述第一金属柱和所述第二金属柱；

(6)接着对所述塑封树脂层进行固化处理，所述固化处理具体为：首先进行步骤a1：在含有氧气的氛围中热处理第一时间段；接着进行步骤a2：在氮气的氛围中热处理第二时间段；接着进行步骤a3：在第一氢气氛围中热处理第三时间段；接着进行步骤a4：在第二氢气氛围中热处理第四时间段；接着进行步骤a5：在氮气的氛围中热处理第五时间段；接着进行步骤a6：在第三氢气氛围中热处理第六时间段；接着进行步骤a7：在氮气氛围中热处理第七时间段；其中，第一时间段大于第二时间段，第三时间段小于第四时间段，且第三时间段大于所述第六时间段；

(7)接着在所述塑封树脂层上设置第一掩膜，利用所述第一掩膜刻蚀所述第二金属柱的一部分，以使得所述第二金属柱的一端凹入所述塑封树脂层；

(8)接着在所述塑封树脂层上形成第一重新布线层，所述第二金属柱与所述第一重新布线层电连接，且所述第一金属柱不与所述第一重新布线 层电连接，且所述第一重新布线层不覆盖所述第一金属柱；

(9)接着在所述第一重新布线层上设置第二载体衬底，然后去除第一载体衬底，以暴露所述塑封树脂层，然后在所述塑封树脂层上设置第二掩膜，利用所述第二掩膜刻蚀所述第二金属柱的一部分，以使得所述第二金属柱的另一端也凹入所述塑封树脂层；

(10)接着在所述第一半导体芯片、所述第二金属柱以及所述塑封树脂层的上方形成第二重新布线层，所述第一半导体芯片和所述第二金属柱均与所述第二重新布线层电连接，接着在所述第二重新布线层上形成导电焊球，接着去除所述第二载体衬底。

2.根据权利要求1所述的多芯片半导体封装结构的形成方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，在所述第一载体衬底上设置所述图案化掩膜之前，在所述第一载体衬底的上表面、所述第一半导体芯片的上表面和侧表面以及所述第二半导体芯片的上表面和侧表面上形成第一金属种子层。

3.根据权利要求2所述的多芯片半导体封装结构的形成方法，其特征在于：接着在所述第一金属种子层上形成多个第二金属种子凸起，多个所述第二金属种子凸起预先形成在将要形成所述第一开口和所述第二开口的位置处。

4.根据权利要求3所述的多芯片半导体封装结构的形成方法，其特征在于：所述第二金属种子凸起的宽度小于所述第一开口的宽度或所述第二开口的宽度，所述第二金属种子凸起位于所述第一开口的中间区域或所述第二开口的中间区域，所述第二金属种子凸起的侧表面与所述第二金属种子凸起的底面的夹角为30‑60度。

5.根据权利要求1所述的多芯片半导体封装结构的形成方法，其特征在于：在所述步骤(6)中，各热处理的温度为200‑300℃。

6.根据权利要求5所述的多芯片半导体封装结构的形成方法，其特征在于：在所述步骤a1中，氧气的流量为1000sccm～2000sccm，第一时间段为20‑30分钟；在所述步骤a2中，氮气的流量为2000sccm～4000sccm，第二时间段为10‑20分钟；在所述步骤a3中，第一氢气氛围中氢气的流量为800sccm～1500sccm，第三时间段为30‑50分钟；在所述步骤a4中，第二氢气氛围中氢气的流量为2000sccm～3000sccm，第四时间段为60‑100分钟；在所述步骤a5中，氮气的流量为2000sccm～4000sccm，第五时间段为10‑20分钟；在所述步骤a6中，第三氢气氛围中氢气的流量为4000sccm～5000sccm，第六时间段为10‑20分钟；在所述步骤a7中，氮气的流量为2000sccm～4000sccm，第七时间段为10‑20分钟。

7.根据权利要求1所述的多芯片半导体封装结构的形成方法，其特征在于：所述第一、第二重新布线层均包括多层介质层以及位于多层介质层中间的多层金属化图案层，所述介质层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝和氧化锆中的一种或多种。

8.一种多芯片半导体封装结构，其特征在于，采用权利要求1‑7任一项所述的方法形成的。

说明书

一种多芯片半导体封装及其形成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及芯片封装领域，特别是涉及一种多芯片半导体封装及其形成方法。

背景技术

[0002] 半导体封装技术伴随集成电路发明应运而生，主要功能是完成电源分配、信号分配、快速散热和保护芯片等作用。伴随着半导体芯片技术的多样化发展，相应的半导体封装
技术也相应的不断进行革新。封装互连密度不断提高，封装厚度不断减小，三维封装、系统
封装手段不断演进。随着集成电路应用多元化，智能便携设备、物联网、汽车电子、云计算、
5G技术、人工智能等新兴领域的高速发展，这对先进封装也提出了更高的要求。其中，多芯
片三维半导体封装是现代集成电路技术的一个重要分支，多芯片三维半导体封装工艺涉及
塑封工艺以及对塑封层进行后固化的热处理工艺，而常规的固化工艺通常会导致硅基芯片
表面出现硅悬空键，进而造成硅基芯片的稳定性降低，现有技术中通过在含有氢气的气氛
中进行固化处理以消除硅悬空键，通过研究发现现有的固化处理工艺无法有效消除硅悬空
键，如何进一步优化固化处理工艺，以有效消除硅悬空键，这引起了相关技术人员的高度关
注。

发明内容

[0003] 本发明为解决现有技术存在的多芯片封装结构在塑封层固化过程中导致硅悬空键的产生，进而造成多芯片封装结构的稳定性下降的技术问题，提出一种多芯片半导体封
装及其形成方法。

[0004] 一方面，本发明提出的一种多芯片半导体封装结构的形成方法，包括以下步骤。

[0005] 步骤(1)，提供一第一载体衬底，在所述第一载体衬底上设置一第一半导体芯片。

[0006] 步骤(2)，接着在所述第一半导体芯片上键合一第二半导体芯片，所述第二半导体芯片的长度和宽度分别小于所述第一半导体芯片的长度和宽度，所述第一半导体芯片和/
或第二半导体芯片中包括硅基晶体管。

[0007] 步骤(3)，接着在所述第一载体衬底上设置一图案化掩膜，所述图案化掩膜包括第一开口和第二开口，所述第一开口暴露所述第一半导体芯片的上表面的一部分，所述第二
开口暴露所述第一载体衬底的上表面的一部分。

[0008] 步骤(4)，接着在所述第一开口中形成第一金属柱，在所述第二开口中形成第二金属柱，其中所述第一金属柱用于传导第一半导体芯片产生的热量，所述第二金属柱用于电
连接，接着去除所述图案化掩膜。

[0009] 步骤(5)，接着在所述第一载体衬底上设置一塑封树脂层，所述塑封树脂层包裹所述第一半导体芯片、所述第二半导体芯片、所述第一金属柱和所述第二金属柱。

[0010] 步骤(6)，接着对所述塑封树脂层进行固化处理，所述固化处理具体为：首先进行步骤a1：在含有氧气的氛围中热处理第一时间段；接着进行步骤a2：在氮气的氛围中热处理
第二时间段；接着进行步骤a3：在第一氢气氛围中热处理第三时间段；接着进行步骤a4：在
第二氢气氛围中热处理第四时间段；接着进行步骤a5：在氮气的氛围中热处理第五时间段；
接着进行步骤a6：在第三氢气氛围中热处理第六时间段；接着进行步骤a7：在氮气氛围中热
处理第七时间段；其中，第一时间段大于第二时间段，第三时间段小于第四时间段，且第三
时间段大于所述第六时间段。

[0011] 步骤(7)，接着在所述塑封树脂层上设置第一掩膜，利用所述第一掩膜刻蚀所述第二金属柱的一部分，以使得所述第二金属柱的一端凹入所述塑封树脂层。

[0012] 步骤(8)，接着在所述塑封树脂层上形成第一重新布线层，所述第二金属柱与所述第一重新布线层电连接，且所述第一金属柱不与所述第一重新分布层电连接，且所述第一
重新布线层不覆盖所述第一金属柱。

[0013] 步骤(9)，接着在所述第一重新布线层上设置第二载体衬底，然后去除第一载体衬底，以暴露所述塑封树脂层，然后在所述塑封树脂层上设置第二掩膜，利用所述第二掩膜刻
蚀所述第二金属柱的一部分，以使得所述第二金属柱的另一端也凹入所述塑封树脂层。

[0014] 步骤(10)，接着在所述第一半导体芯片、所述第二金属柱以及所述塑封树脂层的上方形成第二重新布线层，所述第一半导体芯片和所述第二金属柱均与所述第二重新布线
层电连接，接着在所述第二重新布线层上形成导电焊球，接着去除所述第二载体衬底。

[0015] 根据本发明的一个实施方式，在所述步骤(3)中，在所述第一载体衬底上设置所述图案化掩膜之前，在所述第一载体衬底的上表面、所述第一半导体芯片的上表面和侧表面
以及所述第二半导体芯片的上表面和侧表面上形成第一金属种子层。

[0016] 根据本发明的一个实施方式，接着在所述第一金属种子层上形成多个第二金属种子凸起，多个所述第二金属种子凸起预先形成在将要形成所述第一开口和所述第二开口的
位置处。

[0017] 根据本发明的一个实施方式，所述第二金属种子凸起的宽度小于所述第一开口的宽度或所述第二开口的宽度，所述第二金属种子凸起位于所述第一开口的中间区域或所述
第二开口的中间区域，所述第二金属种子凸起的侧表面与所述第二金属种子凸起的底面的
夹角为30‑60度。

[0018] 根据本发明的一个实施方式，在所述步骤(6)中，各热处理的温度为200‑300℃。

[0019] 根据本发明的一个实施方式，在所述步骤a1中，氧气的流量为1000sccm～2000sccm，第一时间段为20‑30分钟；在所述步骤a2中，氮气的流量为2000sccm～4000sccm，
第二时间段为10‑20分钟；在所述步骤a3中，第一氢气氛围中氢气的流量为800sccm～
1500sccm，第三时间段为30‑50分钟；在所述步骤a4中，第二氢气氛围中氢气的流量为
2000sccm～3000sccm，第四时间段为60‑100分钟；在所述步骤a5中，氮气的流量为2000sccm
～4000sccm，第五时间段为10‑20分钟；在所述步骤a6中，第三氢气氛围中氢气的流量为
4000sccm～5000sccm，第六时间段为10‑20分钟；在所述步骤a7中，氮气的流量为2000sccm
～4000sccm，第七时间段为10‑20分钟。

[0020] 根据本发明的一个实施方式，所述第一、第二重新布线层均包括多层介质层以及位于多层介质层中间的多层金属化图案层，所述介质层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧
化铝和氧化锆中的一种或多种。

[0021] 另一方面，本发明还提出一种多芯片半导体封装结构，其采用上述方法形成的。

[0022] 本发明的有益效果在于：

[0023] 本发明提供一种新型的多芯片半导体封装及其形成方法，同时形成第一金属柱和第二金属柱，其中所述第一金属柱用于传导第一半导体芯片产生的热量，所述第二金属柱
用于电连接，以使得本发明的多芯片半导体封装电连接功能丰富且具有单独的散热金属
柱，进而可以快速传递第一半导体芯片产生的热量。同时在对塑封树脂层进行固化处理的
过程中，通过设置所述固化处理具体为：首先进行步骤a1：在含有氧气的氛围中热处理第一
时间段；接着进行步骤a2：在氮气的氛围中热处理第二时间段；接着进行步骤a3：在第一氢
气氛围中热处理第三时间段；接着进行步骤a4：在第二氢气氛围中热处理第四时间段；接着
进行步骤a5：在氮气的氛围中热处理第五时间段；接着进行步骤a6：在第三氢气氛围中热处
理第六时间段；接着进行步骤a7：在氮气氛围中热处理第七时间段；其中，第一时间段大于
第二时间段，第三时间段小于第四时间段，且第三时间段大于所述第六时间段，且通过优化
固化处理的具体工艺，可以有效抑制硅基晶体管在固化过程中产生硅悬空键，具体的，通过
先在氧气氛围中使得硅基晶体管充分产生硅悬空键，进而通过在氮气的氛围中热处理过程
以使得氧气完全排出，进而在后续的固化过程中通过不同的氢气氛围进行充分的热处理，
进而使得硅基晶体管表面的硅悬空键充分的转化为硅氢键，进而有效提高硅基晶体管的稳
定性。

附图说明

[0024] 图1为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(1)的剖面示意图。

[0025] 图2为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(2)的剖面示意图。

[0026] 图3为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(3)的剖面示意图。

[0027] 图4为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(4)的剖面示意图。

[0028] 图5为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(5)和步骤(6)的剖面示意图。

[0029] 图6为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(7)的剖面示意图。

[0030] 图7为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(8)的剖面示意图。

[0031] 图8为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(9)的剖面示意图。

[0032] 图9为本发明的多芯片半导体封装的形成方法的步骤(10)的剖面示意图。

具体实施方式

[0033] 要了解的是以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施提供的主体的不同部件。以下叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化公开内容的说明。当然，
这些仅为范例并非用以限定本公开。例如，以下的公开内容叙述了将一第一部件形成于一
第二部件之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一部件与上述第二部件是直接接触
的实施例，亦包含了尚可将附加的部件形成于上述第一部件与上述第二部件之间，而使上
述第一部件与上述第二部件可能未直接接触的实施例。另外，公开内容中不同范例可能使
用重复的参考符号及/或用字。这些重复符号或用字是为了简化与清晰的目的，并

[0034] 非用以限定各个实施例及/或所述外观结构之间的关系。

[0035] 再者，为了方便描述附图中一元件或部件与另一(多个)元件或(多个)部件的关系，可使用空间相关用语，例如“在...之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似的用
语。除了附图所绘示的方位之外，空间相关用语也涵盖装置在使用或操作中的不同方位。所
述装置也可被另外定位(例如，旋转90度或者位于其他方位)，并对应地解读所使用的空间
相关用语的描述。

[0036] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实
施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离
本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0037] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所
有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例
的其它示例可以具有不同的值。

[0038] 请参阅图1～图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数
目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其
组件布局型态也可能更为复杂。

[0039] 如图1～图9所示，本实施例提供一种多芯片半导体封装及其形成方法。

[0040] 在具体的实施例中，如图1所示，首先进行步骤(1)，提供一第一载体衬底100，在所述第一载体衬底100上设置一第一半导体芯片101。

[0041] 在具体的实施例中，可以提供一半导体晶圆，然后对半导体晶圆进行切割处理以形成多个第一半导体芯片101，具体的切割工艺为激光切割、等离子体切割或机械刀锯切
割，并对切割后的第一半导体芯片101进行测试，通过测试的电气功能正常的芯片用于后续
的封装，而没有通过测试的芯片则予以修复进而应用于后续的封装，无法修复的芯片则予
以丢弃，以充分节约封装成本。

[0042] 在具体的实施中，以所述第一半导体芯片101的正面朝向所述第一载体衬底100的方式将该第一半导体芯片101附接至该所述第一载体衬底100，进而在封装过程中，为了提
高封装效率，可以在所述第一载体衬底100上设置多个间隔设置的第一半导体芯片101，进
而形成多个封装件。每个第一半导体芯片101对应所述第一载体衬底100的一个相对大的区
域，以方便封装。所述第一载体衬底100可以为玻璃载体衬底、陶瓷载体衬底、半导体衬底或
金属载体衬底。

[0043] 在具体的实施例中，可以通过临时粘结层将该第一半导体芯片101附接至该所述第一载体衬底100，该临时粘结层可以通过失去粘性，进而便于后续工艺中第一载体衬底
100的剥离。

[0044] 如图2所示，接着进行步骤(2)，接着在所述第一半导体芯片101上键合一第二半导体芯片102，所述第二半导体芯片102的长度和宽度分别小于所述第一半导体芯片101的长
度和宽度，所述第一半导体芯片101和/或第二半导体芯片102中包括硅基晶体管。

[0045] 在具体的实施例中，第二半导体芯片102可以具有与所述第一半导体芯片101具有类似的结构，类似的，所述第二半导体芯片102也是通过一晶圆切割形成的。

[0046] 在具体的实施例中，第二半导体芯片102的正面面向所述第一半导体芯片101的背面，所述第一半导体芯片101的背面也具有导电结构，所述第一半导体芯片101和第二半导
体芯片102混合键合，进而使得所述第一半导体芯片101和第二半导体芯片102进行电连接。

[0047] 如图3所示，接着进行步骤(3)，在所述第一载体衬底100上设置所述图案化掩膜之前，在所述第一载体衬底100的上表面、所述第一半导体芯片101的上表面和侧表面以及所
述第二半导体芯片102的上表面和侧表面上形成第一金属种子层103；接着在所述第一金属
种子层103上形成多个第二金属种子凸起104，多个所述第二金属种子凸起104预先形成在
将要形成所述第一开口和所述第二开口的位置处。接着在所述第一载体衬底100上设置一
图案化掩膜105，所述图案化掩膜105包括第一开口1051和第二开口1052，所述第一开口
1051暴露所述第一半导体芯片101的上表面的一部分，所述第二开口1052暴露所述第一载
体衬底100的上表面的一部分。

[0048] 所述第二金属种子凸起104的宽度小于所述第一开口1051的宽度或所述第二开口1052的宽度，所述第二金属种子凸起104位于所述第一开口1051的中间区域或所述第二开
口1052的中间区域，所述第二金属种子凸起104的侧表面与所述第二金属种子凸起104的底
面的夹角为30‑60度。

[0049] 在具体的实施例中，所述第一金属种子层103和所述第二金属种子凸起104可以是单层结构或者由不同金属材料形成的多个层，更具体的，所述第一金属种子层103和所述第
二金属种子凸起104的材料为钛、镍、钯、铝、钴、铬、铜中的一种或多种，更具体的，所述第一
金属种子层103和所述第二金属种子凸起104为钛/镍/铜层叠结构，所述第一金属种子层
103的总厚度为80‑200纳米，所述第二金属种子凸起的厚度与所述第一金属种子层103的厚
度为比值为1.5‑3，且所述第二金属种子凸起的宽度与所述第一、第二开口的宽度的比值为
0.4‑0.6，且所述第二金属种子凸起104的侧表面与所述第二金属种子凸起104的底面的夹
角为30‑60度，更具体的，所述第一金属种子层103的总厚度为150纳米，所述第二金属种子
凸起的厚度与所述第一金属种子层103的厚度为比值为2，且所述第二金属种子凸起的宽度
与所述第一、第二开口的宽度的比值为0.5，且所述第二金属种子凸起104的侧表面与所述
第二金属种子凸起104的底面的夹角为45度，上述尺寸的设置可以便于后续第一金属柱和
第二金属柱的形成，由于第二金属种子凸起104的存在，在后续电镀形成第一金属柱和第二
金属柱的过程中，使得电镀的金属材料更易沉积在所述第一、第二开口的中间区域，进而可
以避免第一金属柱和第二金属柱中出现空隙，进而提高第一金属柱和第二金属柱的致密
性，以便于提高第一金属柱的导热效果。

[0050] 在具体的实施例中，所述图案化掩膜105可以为光刻胶层。

[0051] 如图4所示，接着进行步骤(4)，接着在所述第一开口1051中形成第一金属柱1061，在所述第二开口1052中形成第二金属柱1062，其中所述第一金属柱1061用于传导第一半导
体芯片101产生的热量，所述第二金属柱1062用于电连接。

[0052] 在具体的实施例中，所述第一金属柱1061和所述第二金属柱1062通过电镀工艺形成，所述第一金属柱1061和所述第二金属柱1062的材料为铜、铝、钛等金属材料。

[0053] 如图5所示，接着进行步骤(5)，接着在所述第一载体衬底100上设置一塑封树脂层106，所述塑封树脂层106包裹所述第一半导体芯片101、所述第二半导体芯片102、所述第一
金属柱1061和所述第二金属柱1062。

[0054] 在具体的实施例中，先去除所述图案化掩膜105，然后去除未被所述第一、第二金属柱1061和1062覆盖的金属种子层。所述塑封树脂层106可以是环氧树脂，具体的可以通过
压缩模塑、传递模塑等工艺来制备。该塑封树脂层106以液体形式注入到模具中，以使得液
体树脂包裹该第一半导体芯片101、所述第二半导体芯片102、所述第一金属柱1061和所述
第二金属柱1062。

[0055] 接着进行步骤(6)，接着对所述塑封树脂层106进行固化处理，所述固化处理具体为：将上述封装件置于密封的腔室中，首先进行步骤a1：在含有氧气的氛围中热处理第一时
间段；接着进行步骤a2：在氮气的氛围中热处理第二时间段；接着进行步骤a3：在第一氢气
氛围中热处理第三时间段；接着进行步骤a4：在第二氢气氛围中热处理第四时间段；接着进
行步骤a5：在氮气的氛围中热处理第五时间段；接着进行步骤a6：在第三氢气氛围中热处理
第六时间段；接着进行步骤a7：在氮气氛围中热处理第七时间段；其中，第一时间段大于第
二时间段，第三时间段小于第四时间段，且第三时间段大于所述第六时间段。

[0056] 在具体的实施例中，在所述步骤(6)中，各热处理的温度为200‑300℃。在所述步骤a1中，氧气的流量为1000sccm～2000sccm，第一时间段为20‑30分钟；在所述步骤a2中，氮气
的流量为2000sccm～4000sccm，第二时间段为10‑20分钟；在所述步骤a3中，第一氢气氛围
中氢气的流量为800sccm～1500sccm，第三时间段为30‑50分钟；在所述步骤a4中，第二氢气
氛围中氢气的流量为2000sccm～3000sccm，第四时间段为60‑100分钟；在所述步骤a5中，氮
气的流量为2000sccm～4000sccm，第五时间段为10‑20分钟；在所述步骤a6中，第三氢气氛
围中氢气的流量为4000sccm～5000sccm，第六时间段为10‑20分钟；在所述步骤a7中，氮气
的流量为2000sccm～4000sccm，第七时间段为10‑20分钟。

[0057] 在具体的实施例中，所述固化处理具体为：将上述封装件置于密封的腔室中，首先进行步骤a1：在含有氧气的氛围中热处理第一时间段，其中，对该密封的腔室进行抽真空，
然后通入氧气，氧气的流量为1000sccm～2000sccm，然后热处理的第一时间段为20‑30分
钟，热处理的温度为200‑300℃，在具体的实施例中，氧气的流量为1500sccm，第一时间段为
25分钟，热处理的温度为260℃。

[0058] 接着排出腔室中的氧气，进而对腔室进行抽真空，然后进行步骤a2：在氮气的氛围中热处理第二时间段，抽真空后通入氮气，氮气的流量为2000sccm～4000sccm，然后热处理
的第二时间段为10‑20分钟，热处理的温度为200‑300℃，在具体的实施例中，氮气的流量为
3000sccm，第二时间段为15分钟，热处理的温度为260℃。

[0059] 然后排出腔室中的氮气，进而对腔室进行抽真空，接着进行步骤a3：在第一氢气氛围中热处理第三时间段；抽真空后通入氢气，第一氢气氛围中氢气的流量为800sccm～
1500sccm，第三时间段为30‑50分钟，热处理的温度为200‑300℃，在具体的实施例中，第一
氢气氛围中氢气的流量为1200sccm，第三时间段为40分钟，热处理的温度为260℃。

[0060] 接着进行步骤a4：直接向该密封腔室中通入第二氢气，并在第二氢气氛围中热处理第四时间段，第二氢气氛围中氢气的流量为2000sccm～3000sccm，第四时间段为60‑100
分钟，热处理的温度为200‑300℃，在具体的实施例中，第二氢气氛围中氢气的流量为
2500sccm，第四时间段为80分钟，热处理的温度为260℃。

[0061] 接着，排出腔室中的氢气并抽真空，然后通入氮气，接着进行步骤a5：在氮气的氛围中热处理第五时间段，氮气的流量为2000sccm～4000sccm，第五时间段为10‑20分钟，热
处理的温度为200‑300℃，在具体的实施例中，氮气的流量为2500sccm，第四时间段为80分
钟，热处理的温度为260℃。

[0062] 接着排出腔室中的氮气并抽真空，然后通入氢气，接着进行步骤a6：在第三氢气氛围中热处理第六时间段，第三氢气氛围中氢气的流量为4000sccm～5000sccm，第六时间段
为10‑20分钟，热处理的温度为200‑300℃，在具体的实施例中，第三氢气氛围中氢气的流量
为4500sccm，第六时间段为15分钟，热处理的温度为260℃。

[0063] 接着排出腔室中的氢气并抽真空，然后通入氮气，接着进行步骤a7：在氮气氛围中热处理第七时间段，其中，氮气的流量为2000sccm～4000sccm，第七时间段为10‑20分钟，热
处理的温度为200‑300℃，在具体的实施例中，氮气的流量为3000sccm，第七时间段为15分
钟，热处理的温度为260℃。

[0064] 通过上述固化工艺，可以使得硅基晶体管表面的硅悬空键充分的转化为硅氢键，进而有效提高硅基晶体管的稳定性

[0065] 如图6所示，接着进行步骤(7)，接着在所述塑封树脂层106上设置第一掩膜107，利用所述第一掩膜107刻蚀所述第二金属柱1062的一部分，以使得所述第二金属柱1062的一
端凹入所述塑封树脂层106，然后去除所述第一掩膜107(未图示)。

[0066] 在具体的实施例中，先对塑封树脂层106进行减薄处理，以暴露所述第一金属柱1061和第二金属柱1062的表面，然后在所述塑封树脂层106上设置第一掩膜107，所述第一
掩膜107使用合适的材料即可，然后通过湿法刻蚀或干法刻蚀以去除所述第二金属柱1062
的一部分。

[0067] 如图7所示，接着进行步骤(8)，接着在所述塑封树脂层106上形成第一重新布线层108，所述第二金属柱1062与所述第一重新布线层108电连接，且所述第一金属柱1061不与
所述第一重新分布层电连接108，且所述第一重新布线层108不覆盖所述第一金属柱1061，
可以方便热量直接传出。

[0068] 所述第一重新布线层108包括多层介质层以及位于多层介质层中间的多层金属化图案层，所述介质层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝和氧化锆中的一种或多种。

[0069] 如图8所示，接着进行步骤(9)，接着在所述第一重新布线层108上设置第二载体衬底109，然后去除第一载体衬底100，以暴露所述塑封树脂层106，然后在所述塑封树脂层106
上设置第二掩膜110，利用所述第二掩膜110刻蚀所述第二金属柱1062的一部分，以使得所
述第二金属柱1062的另一端也凹入所述塑封树脂层106，接着去除所述第二掩膜110。

[0070] 在具体的实施例中，所述第二载体衬底109可以为玻璃载体衬底、陶瓷载体衬底、半导体衬底或金属载体衬底。所述第二掩膜110使用合适的材料即可，然后通过湿法刻蚀或
干法刻蚀以去除所述第二金属柱1062的一部分。

[0071] 如图9所示，接着进行步骤(10)，接着在所述第一半导体芯片101、所述第二金属柱1062以及所述塑封树脂层106的上方形成第二重新布线层111，所述第一半导体芯片101和
所述第二金属柱1062均与所述第二重新布线层111电连接，接着在所述第二重新布线层111
上形成导电焊球112，接着去除所述第二载体衬底109。

[0072] 在具体的实施例中，所述第二重新布线层111包括多层介质层以及位于多层介质层中间的多层金属化图案层，所述介质层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝和氧化锆
中的一种或多种。

[0073] 如图9所示，本发明还提出一种多芯片半导体封装结构，其采用上述方法形成的。

[0074] 在其他实施例中，本发明提出的一种多芯片半导体封装结构的形成方法，包括以下步骤。

[0075] 步骤(1)，提供一第一载体衬底，在所述第一载体衬底上设置一第一半导体芯片。

[0076] 步骤(2)，接着在所述第一半导体芯片上键合一第二半导体芯片，所述第二半导体芯片的长度和宽度分别小于所述第一半导体芯片的长度和宽度，所述第一半导体芯片和/
或第二半导体芯片中包括硅基晶体管。

[0077] 步骤(3)，接着在所述第一载体衬底上设置一图案化掩膜，所述图案化掩膜包括第一开口和第二开口，所述第一开口暴露所述第一半导体芯片的上表面的一部分，所述第二
开口暴露所述第一载体衬底的上表面的一部分。

[0078] 步骤(4)，接着在所述第一开口中形成第一金属柱，在所述第二开口中形成第二金属柱，其中所述第一金属柱用于传导第一半导体芯片产生的热量，所述第二金属柱用于电
连接，接着去除所述图案化掩膜。

[0079] 步骤(5)，接着在所述第一载体衬底上设置一塑封树脂层，所述塑封树脂层包裹所述第一半导体芯片、所述第二半导体芯片、所述第一金属柱和所述第二金属柱。

[0080] 步骤(6)，接着对所述塑封树脂层进行固化处理，所述固化处理具体为：首先进行步骤a1：在含有氧气的氛围中热处理第一时间段；接着进行步骤a2：在氮气的氛围中热处理
第二时间段；接着进行步骤a3：在第一氢气氛围中热处理第三时间段；接着进行步骤a4：在
第二氢气氛围中热处理第四时间段；接着进行步骤a5：在氮气的氛围中热处理第五时间段；
接着进行步骤a6：在第三氢气氛围中热处理第六时间段；接着进行步骤a7：在氮气氛围中热
处理第七时间段；其中，第一时间段大于第二时间段，第三时间段小于第四时间段，且第三
时间段大于所述第六时间段。

[0081] 步骤(7)，接着在所述塑封树脂层上设置第一掩膜，利用所述第一掩膜刻蚀所述第二金属柱的一部分，以使得所述第二金属柱的一端凹入所述塑封树脂层。

[0082] 步骤(8)，接着在所述塑封树脂层上形成第一重新布线层，所述第二金属柱与所述第一重新布线层电连接，且所述第一金属柱不与所述第一重新分布层电连接，且所述第一
重新布线层不覆盖所述第一金属柱。

[0083] 步骤(9)，接着在所述第一重新布线层上设置第二载体衬底，然后去除第一载体衬底，以暴露所述塑封树脂层，然后在所述塑封树脂层上设置第二掩膜，利用所述第二掩膜刻
蚀所述第二金属柱的一部分，以使得所述第二金属柱的另一端也凹入所述塑封树脂层。

[0084] 步骤(10)，接着在所述第一半导体芯片、所述第二金属柱以及所述塑封树脂层的上方形成第二重新布线层，所述第一半导体芯片和所述第二金属柱均与所述第二重新布线
层电连接，接着在所述第二重新布线层上形成导电焊球，接着去除所述第二载体衬底。

[0085] 根据本发明的一个实施方式，在所述步骤(3)中，在所述第一载体衬底上设置所述图案化掩膜之前，在所述第一载体衬底的上表面、所述第一半导体芯片的上表面和侧表面
以及所述第二半导体芯片的上表面和侧表面上形成第一金属种子层。

[0086] 根据本发明的一个实施方式，接着在所述第一金属种子层上形成多个第二金属种子凸起，多个所述第二金属种子凸起预先形成在将要形成所述第一开口和所述第二开口的
位置处。

[0087] 根据本发明的一个实施方式，所述第二金属种子凸起的宽度小于所述第一开口的宽度或所述第二开口的宽度，所述第二金属种子凸起位于所述第一开口的中间区域或所述
第二开口的中间区域，所述第二金属种子凸起的侧表面与所述第二金属种子凸起的底面的
夹角为30‑60度。

[0088] 根据本发明的一个实施方式，在所述步骤(6)中，各热处理的温度为200‑300℃。

[0089] 根据本发明的一个实施方式，在所述步骤a1中，氧气的流量为1000sccm～2000sccm，第一时间段为20‑30分钟；在所述步骤a2中，氮气的流量为2000sccm～4000sccm，
第二时间段为10‑20分钟；在所述步骤a3中，第一氢气氛围中氢气的流量为800sccm～
1500sccm，第三时间段为30‑50分钟；在所述步骤a4中，第二氢气氛围中氢气的流量为
2000sccm～3000sccm，第四时间段为60‑100分钟；在所述步骤a5中，氮气的流量为2000sccm
～4000sccm，第五时间段为10‑20分钟；在所述步骤a6中，第三氢气氛围中氢气的流量为
4000sccm～5000sccm，第六时间段为10‑20分钟；在所述步骤a7中，氮气的流量为2000sccm
～4000sccm，第七时间段为10‑20分钟。

[0090] 根据本发明的一个实施方式，所述第一、第二重新布线层均包括多层介质层以及位于多层介质层中间的多层金属化图案层，所述介质层包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧
化铝和氧化锆中的一种或多种。

[0091] 根据本发明的一个实施方式，本发明还提出一种多芯片半导体封装结构，其采用上述方法形成的。

[0092] 本发明的有益效果在于：

[0093] 本发明提供一种新型的多芯片半导体封装及其形成方法，同时形成第一金属柱和第二金属柱，其中所述第一金属柱用于传导第一半导体芯片产生的热量，所述第二金属柱
用于电连接，以使得本发明的多芯片半导体封装电连接功能丰富且具有单独的散热金属
柱，进而可以快速传递第一半导体芯片产生的热量。同时在对塑封树脂层进行固化处理的
过程中，通过设置所述固化处理具体为：首先进行步骤a1：在含有氧气的氛围中热处理第一
时间段；接着进行步骤a2：在氮气的氛围中热处理第二时间段；接着进行步骤a3：在第一氢
气氛围中热处理第三时间段；接着进行步骤a4：在第二氢气氛围中热处理第四时间段；接着
进行步骤a5：在氮气的氛围中热处理第五时间段；接着进行步骤a6：在第三氢气氛围中热处
理第六时间段；接着进行步骤a7：在氮气氛围中热处理第七时间段；其中，第一时间段大于
第二时间段，第三时间段小于第四时间段，且第三时间段大于所述第六时间段，且通过优化
固化处理的具体工艺，可以有效抑制硅基晶体管在固化过程中产生硅悬空键，具体的，通过
先在氧气氛围中使得硅基晶体管充分产生硅悬空键，进而通过在氮气的氛围中热处理过程
以使得氧气完全排出，进而在后续的固化过程中通过不同的氢气氛围进行充分的热处理，
进而使得硅基晶体管表面的硅悬空键充分的转化为硅氢键，进而有效提高硅基晶体管的稳
定性。

[0094] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完
成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。