半导体封装结构及制备方法、存储系统与流程

本技术涉及半导体，更具体地，涉及一种半导体封装结构、一种制备半导体封装结构的方法以及一种存储系统。

背景技术：

1、芯片封装是现代半导体微型化的重要方面。多个集成电路被装到单个封装中，以实现同构或异构芯片的集成。例如，存储芯片和控制逻辑单元可以被集成到单个封装中，以在实现更低的制作成本的同时，减小器件占据的空间和改善器件的性能。

技术实现思路

1、本技术提供了一种可至少部分解决相关技术中存在的问题的半导体封装结构、半导体封装结构制备方法以及存储系统。

2、本技术一方面提供了一种半导体封装结构，包括：包括沿第一方向堆叠设置的多个封装体，所述多个封装体中的至少一个包括沿所述第一方向延伸的第一互连结构以及沿所述第一方向堆叠设置的多个子封装体，所述多个子封装体中的每一个包括塑封体以及封装在所述塑封体内的器件结构，其中，所述器件结构包括无源器件和有源器件中的至少一种，所述无源器件包括电阻、电容和电感中的至少一种；以及所述有源器件包括电子管、晶体管和存储芯片中的至少一种。

3、在本技术一个实施方式中，相邻的子封装体直接键合连接；或者，相邻的子封装体之间设置有连接层，所述连接层在垂直于所述第一方向的平面中延伸并与所述第一互连结构连接，其中，所述连接层包括键合层。

4、在本技术一个实施方式中，所述连接层包括热的良导体；以及所述器件结构包括暴露于所述塑封体之外的表面，所述器件结构暴露的表面与所述连接层接触。

5、在本技术一个实施方式中，相邻的封装体直接键合连接，或者，所述相邻的封装体的相邻面之间设置有第一电性连接结构，其中，所述第一电性连接结构包括焊球、金属凸点、键合结构和导电胶结构中的至少一种；以及在垂直于所述第一方向的平面中，多个所述第一电性连接结构之间设置有第一绝缘介质层。

6、在本技术一个实施方式中，所述多个封装体中的至少一个还包括沿所述第一方向设置的第一重布线层和第二重布线层，其中，所述多个封装体中的至少一个所包括的器件结构与所述第一重布线层和所述第二重布线层中的至少之一电连接；以及所述第一互连结构沿所述第一方向延伸至所述第一重布线层和所述第二重布线层。

7、在本技术一个实施方式中，所述器件结构包括多个芯片，所述多个芯片包括至少一个第一芯片和其余芯片，其中，所述多个子封装体中的至少一个还包括重布线层，所述第一芯片靠近所述重布线层设置，并与所述重布线层电连接；以及所述其余芯片依次设置于所述第一芯片远离所述重布线层的一侧，所述其余芯片中的每一个与所述重布线层之间设置有第二互连结构，其中所述多个芯片包括多个三维nand存储芯片，所述第一芯片为所述多个芯片中的任一个。

8、在本技术一个实施方式中，在所述第一方向相邻的芯片之间设置有晶片粘结膜。

9、在本技术一个实施方式中，所述封装结构还包括在所述第一方向相对的正面和背面，所述背面设置有第二绝缘介质层，其中，所述第二绝缘介质层包括热的良导体；以及在所述第一方向距离所述第二绝缘介质层最近的封装体中的第一互连结构沿所述第一方向延伸至所述第二绝缘介质层。

10、在本技术一个实施方式中，所述封装结构还包括被配置为与外部电路连接的第二电性连接结构，其中，所述第二电性连接结构设置在所述正面，并包括焊球、金属凸点、键合结构和导电胶结构中的至少一种。

11、在本技术一个实施方式中，所述多个子封装体中的至少一个还包括转接板，所述转接板包括暴露于所述塑封体之外的转接板高速接口，以与外部电路连接。

12、在本技术一个实施方式中，所述存储芯片包括非易失性存储芯片和易失性存储芯片中的至少一种，其中所述非易失性存储芯片包括三维nand存储芯片、三维nor存储芯片、铁电存储芯片、相变存储芯片中的至少一种。

13、本技术另一方面提供了一种制备半导体封装结构的方法，包括：将多个子封装体沿第一方向堆叠设置，其中所述多个子封装体中的每一个包括塑封体以及封装在所述塑封体内的器件结构；在堆叠后的所述多个子封装体中设置沿所述第一方向延伸的第一互连结构，以形成封装体；以及将多个所述封装体沿所述第一方向堆叠设置，以形成所述封装结构，其中，所述器件结构包括无源器件和有源器件中的至少一种，所述无源器件包括电阻、电容和电感中的至少一种；以及所述有源器件包括电子管、晶体管和存储芯片中的至少一种。

14、在本技术一个实施方式中，将多个子封装体沿第一方向堆叠设置包括：通过直接键合的方式，连接在第一方向相邻的子封装体。

15、在本技术一个实施方式中，将多个子封装体沿第一方向堆叠设置包括：在第一方向相邻的子封装体之间设置包括键合层的连接层，其中，所述连接层在垂直于所述第一方向的平面中延伸并与所述第一互连结构连接。

16、在本技术一个实施方式中，所述连接层包括热的良导体，所述方法还包括：通过所述塑封体暴露出所述器件结构的部分表面，并将所述器件结构暴露的表面与所述连接层接触。

17、在本技术一个实施方式中，将多个所述封装体沿所述第一方向堆叠设置包括：通过直接键合的方式，连接在所述第一方向相邻的封装体。

18、在本技术一个实施方式中，将多个所述封装体沿所述第一方向堆叠设置包括：在相邻的封装体的相邻面之间形成第一电性连接结构，其中，处于垂直于所述第一方向的平面中的多个第一电性连接结构之间填充有第一绝缘介质层；以及所述第一电性连接结构包括焊球、金属凸点、键合结构和导电胶结构中的至少一种。

19、在本技术一个实施方式中，在堆叠后的所述多个子封装体中设置沿所述第一方向延伸的第一互连结构，以形成封装体包括：沿所述第一方向在所述封装体中设置第一重布线层和第二重布线层，其中所述封装体所包括的器件结构与所述第一重布线层和所述第二重布线层中的至少之一电连接；以及将所述第一互连结构设置为沿所述第一方向延伸至所述第一重布线层和所述第二重布线层。

20、在本技术一个实施方式中，所述器件结构包括多个芯片，所述多个芯片包括至少一个第一芯片和其余芯片，其中所述多个芯片包括多个三维nand存储芯片，所述第一芯片为所述多个芯片中的任一个，所述方法还包括形成所述多个子封装体，形成所述多个子封装体中的一个包括：在所述其余芯片上依次设置第二互连结构；将设置完所述第二互连结构的所述其余芯片依次堆叠，并将所述第一芯片设置于最上方，以形成重组器件；通过临时附接层，将所述重组器件倒置固定于所述载板上；以及采用所述塑封体封装固定后的所述重组器件暴露的部分。

21、在本技术一个实施方式中，所述方法还包括：通过晶片粘结膜连接在所述第一方向相邻的芯片。

22、在本技术一个实施方式中，在堆叠后的所述多个子封装体中设置沿所述第一方向延伸的第一互连结构包括：去除预设在最下方的第一子封装体的载板；在所述第一子封装体的临时附接层上直接覆盖第二绝缘介质层，其中所述第二绝缘介质层包括热的良导体；以及在包括所述第一子封装体的封装体中设置沿所述第一方向延伸至所述第二绝缘介质层的第一互连结构。

23、在本技术一个实施方式中，在将多个所述封装体沿所述第一方向堆叠设置，以形成所述封装结构之后，所述方法还包括：在所述封装结构上形成与外部电路连接的第二电性连接结构，其中，所述第二电性连接结构包括焊球、金属凸点、键合结构和导电胶结构中的至少一种。

24、在本技术一个实施方式中，所述存储芯片包括非易失性存储芯片和易失性存储芯片中的至少一种，其中所述非易失性存储芯片包括三维nand存储芯片、三维nor存储芯片、铁电存储芯片、相变存储芯片中的至少一种。

25、本技术又一方面提供了一种存储系统，包括：控制器和存储器，其中所述控制器耦合至所述存储器，以控制所述存储器存储数据，所述控制器和所述存储器中的至少一个位于如本技术一方面中任一项所述的封装结构中。

26、根据本技术至少一个实施方式提供的半导体封装结构、半导体封装结构的制备方法以及存储系统，可将不同类型的多个器件结构封装在子封装体内；通过诸如在子封装体堆叠方向延伸的第一互连结构等互连结构实现了高堆叠的多个封装体之间的电互连，因而提高了封装结构整体电路布局的密度和兼容性，降低了封装工艺的复杂度，可以满足电子产品轻薄短小的需求。