CN103956326B - 无源集成转接板的制作方法及所对应的无源集成转接板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源集成转接板的制作方法及所对应的无源集成转接板。本发明通过先采用前道工艺在转接板的第一表面侧制作无源模块及无源模块的第一互联结构，由于前道工艺的光刻参数精准，工艺严格，可以制作出精度高和可靠性好的无源模块，同时采用高阻的转接板材料，制作的无源模块可以满足高Q低损耗；再通过采用后道工艺在转接板的第一表面侧制作用于与外部连接的第一凸点以及在转接板的第二表面侧完成通孔的制作和用于与外部连接的第二凸点，这种集成无源模块和通孔连接的方法既可以保证无源模块的性能优良，又可以降低集成成本。

Description

无源集成转接板的制作方法及所对应的无源集成转接板

技术领域

本发明涉及转接板集成技术领域，尤其涉及一种无源集成转接板的制作方法及所对应的无源集成转接板。

背景技术

在先进封装中，各种转接板技术，例如基于硅通孔的硅基转接板，还有玻璃转接板都应用地越来越多。然而，由于单纯只有通孔的用于互联的转接板越来越不能够满足先进的电子产品要求，因此，应用于先进封装中的转接板都会集成相应的无源模块，以满足小型化的电学性能的要求。这样自然会形成多种无源模块的集成方法，以实现将无源模块集成在转接板上。

以硅转接板为例，现有的技术，一种集成方法是在前道工艺中先制作TSV(Through-Silicon-Via，硅通孔)互联结构，然后在转接板表面制作无源模块。这种集成方法制得的无源模块具有高Q(或称高品质因数)和高质量，但是集成成本较高；另一种集成方法是在后道工艺中先做好转接板上的无源模块，再制作TSV互联结构，并且都是在转接板的同一面进行制作，这种方法制作的无源模块很难具有高Q和高质量，导致无源模块的可靠性低，并且工艺难度大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种无源集成转接板的制作方法及所对应的无源集成转接板，以解决现有技术中单纯采用前道工艺集成无源模块和通孔连接导致集成成本较高以及单纯采用后道工艺集成无源模块和通孔连接导致无源模块的可靠性低且工艺难度大的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种无源集成转接板的制作方法，包括：

采用前道工艺，在转接板的第一表面上形成第一绝缘层；

采用前道工艺，在第一绝缘层中形成无源模块及无源模块的第一互联结构，其中，第一互联结构包括第一金属电极；

采用后道工艺，在所述第一绝缘层上形成第一钝化层和第一凸点，其中，所述第一凸点与所述第一金属电极直接接触；

将所述转接板倒置，从与所述第一表面相对的第二表面将所述转接板减薄至预定的厚度，并从减薄后的所述转接板的第二表面沿纵向刻蚀所述转接板、所述第一绝缘层至所述第一金属电极，形成通孔；

在所述通孔中形成第二互联结构；

在所述第二表面上形成包括第三互联结构的互联层以及在所述互联层上形成第二钝化层和第二凸点，其中，所述第二凸点与所述第三互联结构直接接触。

进一步地，在所述第一绝缘层上形成第一钝化层和第一凸点之后，还包括：

在所述第一凸点上固定一键合片。

进一步地，在所述互联层上形成第二钝化层和第二凸点之后，还包括：

去除所述键合片。

进一步地，在所述第一绝缘层上形成第一钝化层和第一凸点，包括：

在所述第一绝缘层上形成第一钝化层；

对所述第一钝化层进行光刻，以露出部分所述第一金属电极；

在露出的部分所述第一金属电极上形成第一凸点。

进一步地，在所述通孔中形成第二互联结构，包括：

在所述通孔的侧壁上形成线性层；

在形成所述线性层的通孔中填充导电材料，形成导电层。

进一步地，在所述第二表面上形成包括第三互联结构的互联层，包括：

在所述第二表面上形成第二绝缘层；以及

在所述第二绝缘层中形成包括第二金属电极和第三金属电极的第三互联结构，其中，所述第二金属电极将所述第二互联结构和所述第三金属电极连接起来。

进一步地，在所述互联层上形成第二钝化层和第二凸点，包括：

在所述互联层上形成第二钝化层；

对所述第二钝化层进行光刻，露出部分所述第三金属电极；

在露出的部分所述第三金属电极上形成第二凸点。

进一步地，所述预定的厚度为50μm到500μm。

进一步地，所述转接板的材料包括：硅、玻璃和陶瓷。

进一步地，所述无源模块包括电阻、电容和电感及其阵列以及由电阻、电容和电感组成的滤波器、耦合器和功分器。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无源集成转接板，所述无源集成转接板由上述第一方面所述的无源集成转接板的制作方法制得。

本发明实施例提供的无源集成转接板的制作方法及所对应的无源集成转接板，通过先采用前道工艺在转接板的第一表面侧制作无源模块及无源模块的第一互联结构，由于前道工艺的光刻参数精准，工艺严格，可以制作出精度高和可靠性好的无源模块，同时采用高阻的转接板材料，制作的无源模块可以满足高Q低损耗；再通过采用后道工艺在转接板的第一表面侧制作用于与外部连接的第一凸点以及在转接板的第二表面侧完成通孔的制作和用于与外部连接的第二凸点，这种集成无源模块和通孔连接的方法既可以保证无源模块的性能优良，又可以降低集成成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例的无源集成转接板的制作方法的流程图；

图2a-图2i是本发明实施例的无源集成转接板的制作方法的各阶段对应的结构剖面示意图；

图3是与图1中步骤S102对应的另一种结构剖面示意图；

图4是本发明实施例的无源模块所包含的电容的结构剖面示意图；

图5a-图5b是实现图1中的步骤S103的各阶段的结构剖面示意图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

11、转接板；121、第一绝缘层；131、第一金属电极；141、第一钝化层；142、第二钝化层；151、第一凸点；152、第二凸点；16、键合片；17、通孔；18、第二互联结构；181、线性层；182、导电层；19、互联层；191、第二绝缘层；192、第三互联结构；192a、第二金属电极；192b、第三金属电极；21、电容；22、电感；23、电阻；A1、第一表面；A2、第二表面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

本发明实施例提供一种无源集成转接板的制作方法。图1是本发明实施例的无源集成转接板的制作方法的流程图；图2a-图2i是本发明实施例的无源集成转接板的制作方法的各阶段对应的结构剖面示意图。如图1和图2a-图2i所示，无源集成转接板的制作方法包括：

S101、采用前道工艺，在转接板11的第一表面A1上形成第一绝缘层121。

在本发明实施例中，参见图2a，采用前道工艺，在转接板11的第一表面A1上形成第一绝缘层121。所述转接板11的材料包括但不限于硅、玻璃、陶瓷和其他化合物材料。第一绝缘层121的材料可以是氮化硅或者二氧化硅等；以及第一绝缘层121可以利用本领域公知的沉积或者外延生长等技术形成，其中，沉积包括但不限于物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)或者化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)。

需要说明的是，在图2a中，标记A2表示与转接板11的第一表面A1相对的转接板11的第二表面。

S102、采用前道工艺，在第一绝缘层121中形成无源模块及无源模块的第一互联结构，其中，第一互联结构包括第一金属电极131。

在本发明实施例中，参见图2b，采用前道工艺，在第一绝缘层121中形成无源模块及无源模块的第一互联结构，其中，第一互联结构包括第一金属电极131。在图2b中，所述无源模块包括一电容21和一电感22。需要说明的是，图2b仅仅是本发明实施例关于本步骤的一个具体的示例。在其他的具体示例中，所述无源模块也可以包括电阻、由电阻、电容或者电感组成的阵列以及由电阻、电容和电感组成的滤波器、耦合器和功分器等。图3是与图1中步骤S102对应的另一种结构剖面示意图。参见图3，所述无源模块包括一电阻23和一电感22。在本发明实施例的后续步骤中，以包括一电容21和一电感22的无源模块为例进行说明，关于其他的无源模块通过本发明的制作方法在转接板上形成相应的无源模块的互联结构以及与外部连接的凸点等结构，与包括一电容21和一电感22的无源模块的情况相似，在此以及接下来的步骤中不再一一赘述。

在图2b中的电容21采用金属-绝缘体-金属的结构(Metal-Insulator-Metal，简称MIM)。图4是本发明实施例的无源模块所包含的电容的结构剖面示意图。参见图4，电容21包括第一极板211、第二极板213和位于第一极板211和第二极板213之间的介质层212。其中，第一极板211和第二极板213可以采用金属电极沉积的方式来形成，介质层212可以采用物理气相沉积(PVD)或者化学气相沉积(CVD)等方式来形成；介质层212的材料可以选择氮化硅、二氧化硅或者陶瓷等。

电感22由金属线圈构成，可以采用电镀或者金属溅射的方式来形成金属线圈。此外，第一互联结构的第一金属电极131可以采用金属电极沉积的方式来形成。

通过本步骤和上述步骤S101，经前道工艺完成了在转接板11上设置无源模块和和无源模块的第一互联结构。由于前道工艺的光刻参数精准，工艺严格，可以制作出精度高和可靠性好的无源模块，同时采用高阻的材料作为转接板11的材料(例如，转接板11的材料可以为硅、玻璃和陶瓷等)，制作的无源模块可以满足高Q低损耗。

S103、采用后道工艺，在第一绝缘层121上形成第一钝化层141和第一凸点151，其中，第一凸点151与第一金属电极131直接接触。

在本发明实施例中，参见图2c，在第一绝缘层121上形成第一钝化层141和第一凸点151，其中，第一凸点151与第一金属电极131直接接触。

图5a-图5b是实现图1中的步骤S103的各阶段的结构剖面示意图。进一步地，参见图5a-图5b和图2c，在第一绝缘层121上形成第一钝化层141和第一凸点151，具体可以包括：在第一绝缘层121上形成第一钝化层141，参见图5a；对第一钝化层141进行光刻，以露出部分第一金属电极131，参见图5b；在露出的部分第一金属电极131上形成第一凸点151，参见图2c。其中，第一钝化层141可以采用旋转涂布的方式形成，第一凸点151可以采用在第一金属电极131上生长的方式形成。需要说明的是，通过第一凸点151直接形成在第一金属电极131上，实现了第一凸点151与第一金属电极131的直接接触。

具体地，在步骤S102中形成了无源模块和相应无源模块的包括第一金属电极131的第一互联结构，则相应的无源模块通过其第一互联结构中的第一金属电极131与第一凸点151连接，再通过第一凸点151实现与外部连接。

可选地，参见图2d，在第一绝缘层121上形成第一钝化层141和第一凸点151之后，还可以包括：在第一凸点151上固定一键合片16。通过将一键合片16固定在第一凸点151上，在接下来的步骤S104中对转接板11进行倒置以及后续的步骤中，对在上述步骤中已经在转接板11上形成的结构起到承载板的作用。并且，在接下来的步骤中，以在第一凸点151上固定键合片16为例的结构剖面示意图对本发明实施例进行说明。

需要说明的是，在本步骤中，开始采用后道工艺在已经集成了无源模块及其第一互联结构的转接板11上形成使无源模块与外部连接的第一凸点151，在后续的步骤中，仍然继续采用后道工艺，在转接板11上集成其他的结构。

S104、将转接板11倒置，从与第一表面A1相对的第二表面A2将转接板11减薄至预定的厚度，并从减薄后的转接板11的第二表面A2沿纵向刻蚀转接板11、第一绝缘层121至第一金属电极131，形成通孔17。

在本发明实施例中，参见图2e，将转接板11倒置，从与第一表面A1相对的第二表面A2将转接板11减薄至预定的厚度，接着参见图2f，从减薄后的转接板11的第二表面A2沿纵向刻蚀转接板11、第一绝缘层121至第一金属电极131，形成通孔17。

需要说明的是，从减薄后的转接板11的第二表面A2沿纵向刻蚀转接板11、第一绝缘层121至第一金属电极131中的“纵向”是指从第二表面A2到第一表面A1并与第二表面A2垂直的方向。

可选地，转接板11的预定的厚度为50μm到500μm。转接板11的预定的厚度可以根据实际需求在50μm到500μm的范围内进行选定。

可选地，从与第一表面A1相对的第二表面A2将转接板11减薄至预定的厚度之后，可以对减薄后的转接板11的第二表面A2进行抛光。

S105、在通孔17中形成第二互联结构18。

在本发明实施例中，参见图2g，在通孔17中形成第二互联结构18。

进一步地，在通孔17中形成第二互联结构18，具体可以包括：在通孔17的侧壁上形成线性层181；在形成线性层181的通孔17中填充导电材料，形成导电层182。其中，线性层181可以包括氮化硅、钽或者氮化钽以及铜种子层等，且线性层181可以采用沉积或者溅射的方式形成，沉积包括但不限于物理气相沉积(PVD)或者化学气相沉积(CVD)；填充导电材料可以采用金属电镀的方式，其中，导电材料可以为铜或者其他的金属材料。

需要说明的是，在图2g中的第二互联结构18构成了通孔互联结构。

S106、在第二表面A2上形成包括第三互联结构192的互联层19以及在互联层19上形成第二钝化层142和第二凸点152，其中，第二凸点142与第三互联结构192直接接触。

在本发明实施例中，参见图2h，在第二表面A2上形成包括第三互联结构192的互联层19以及在互联层19上形成第二钝化层142和第二凸点152，其中，第二凸点142与第三互联结构192直接接触。

需要说明的是，在上述步骤和本步骤中，依次形成了的第一互联结构、第二互联结构18和第三互联结构192，这三个互联结构一起构成了无源模块在转接板11上的互联结构。一方面，无源模块通过第一互联结构与第一凸点151连接，使无源模块实现与转接板11的第一表面A1侧的外部的连接，然而对于其他的无源模块，第一互联结构还可以实现无源模块内部的连接，例如由电阻、电容和电感组成的滤波器，电阻、电容和电感之间的连接可以通过第一互联结构来实现。另一方面，无源模块依次通过第二互联结构18和第三互联结构192实现与第二凸点152的连接，从而使无源模块实现与转接板11的第二表面A2侧的外部的连接。

进一步地，在第二表面A2上形成包括第三互联结构192的互联层19，具体可以包括：在第二表面A2上形成第二绝缘层191；以及在第二绝缘层191中形成包括第二金属电极192a和第三金属电极192b的第三互联结构192，其中，第二金属电极192a将第二互联结构18和第三金属电极192b连接起来。所述第二绝缘层191的材料可以是氮化硅或者二氧化硅等，以及第二绝缘层191可以利用本领域公知的沉积或者外延生长等技术形成，其中，沉积包括但不限于物理气相沉积(PVD)或者化学气相沉积(CVD)。所述第二金属电极192a和第三金属电极192b可以通过金属电极沉积的方式来形成。

进一步地，在互联层19上形成第二钝化层142和第二凸点152，具体可以包括：在互联层19上形成第二钝化层142；对第二钝化层进行光刻142，露出部分第三金属电极192b；在露出的部分第三金属电极192b上形成第二凸点152。所述第二钝化层142可以采用旋转涂布的方式形成，第二凸点151可以采用在第三金属电极192b上生长的方式形成。由于在互联层19上形成第二钝化层142和第二凸点152所包括的具体步骤与在第一绝缘层121上形成第一钝化层141和第一凸点151所包括的具体步骤相似，因此，在互联层19上形成第二钝化层142和第二凸点152所包括的具体步骤所对应的结构剖面示意图可以参照图5a-图5b。通过在第三金属电极192b上形成第二凸点152，实现了第二凸点152与第三互联结构192直接接触。

在互联层19上形成第二钝化层142和第二凸点152之后，还包括：去除键合片16，参见图2i。去除键合片16之后，就形成了在转接板11上集成无源模块和通孔连接的结构。

通过上述步骤S103到步骤S106，采用后道工艺，在转接板11的第一表面A1侧完成用于与外部连接的第一凸点151以及在转接板11的第二表面A2侧完成通孔17的制作和用于与外部连接的第二凸点152。该后道工艺与集成无源模块及其互联结构的前道工艺相结合，使得集成无源模块和通孔连接的方法既可以保证无源模块的性能优良，又可以降低集成成本。

本发明实施例还提供一种无源集成转接板。所述无源集成转接板可以由上述的无源集成转接板的制作方法制得。

本发明实施例提供的无源集成转接板的制作方法及所对应的无源集成转接板，通过先采用前道工艺在转接板的第一表面侧制作无源模块及无源模块的第一互联结构，由于前道工艺的光刻参数精准，工艺严格，可以制作出精度高和可靠性好的无源模块，同时采用高阻的转接板材料，制作的无源模块可以满足高Q低损耗；再通过采用后道工艺在转接板的第一表面侧制作用于与外部连接的第一凸点以及在转接板的第二表面侧完成通孔的制作和用于与外部连接的第二凸点，这种集成无源模块和通孔连接的方法既可以保证无源模块的性能优良，又可以降低集成成本。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种无源集成转接板的制作方法，其特征在于，包括：

采用前道工艺，在转接板的第一表面上形成第一绝缘层；

采用前道工艺，在第一绝缘层中形成无源模块及无源模块的第一互联结构，其中，第一互联结构包括第一金属电极；

采用后道工艺，在所述第一绝缘层上形成第一钝化层和第一凸点，其中，所述第一凸点与所述第一金属电极直接接触；

将所述转接板倒置，从与所述第一表面相对的第二表面将所述转接板减薄至预定的厚度，并从减薄后的所述转接板的第二表面沿纵向刻蚀所述转接板、所述第一绝缘层至所述第一金属电极，形成通孔；

在所述通孔中形成第二互联结构；

在所述第二表面上形成包括第三互联结构的互联层以及在所述互联层上形成第二钝化层和第二凸点，其中，所述第二凸点与所述第三互联结构直接接触。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述第一绝缘层上形成第一钝化层和第一凸点之后，还包括：

在所述第一凸点上固定一键合片。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，在所述互联层上形成第二钝化层和第二凸点之后，还包括：

去除所述键合片。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述第一绝缘层上形成第一钝化层和第一凸点，包括：

在所述第一绝缘层上形成第一钝化层；

对所述第一钝化层进行光刻，以露出部分所述第一金属电极；

在露出的部分所述第一金属电极上形成第一凸点。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述通孔中形成第二互联结构，包括：

在所述通孔的侧壁上形成线性层；

在形成所述线性层的通孔中填充导电材料，形成导电层。

6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述第二表面上形成包括第三互联结构的互联层，包括：

在所述第二表面上形成第二绝缘层；以及

在所述第二绝缘层中形成包括第二金属电极和第三金属电极的第三互联结构，其中，所述第二金属电极将所述第二互联结构和所述第三金属电极连接起来。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在所述互联层上形成第二钝化层和第二凸点，包括：

在所述互联层上形成第二钝化层；

对所述第二钝化层进行光刻，露出部分所述第三金属电极；

在露出的部分所述第三金属电极上形成第二凸点。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述预定的厚度为50μm到500μm。

9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述转接板的材料包括：硅、玻璃和陶瓷。

10.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述无源模块包括电阻、电容和电感及其阵列以及由电阻、电容和电感组成的滤波器、耦合器和功分器。

11.一种无源集成转接板，其特征在于，所述无源集成转接板由上述权利要求1-10中任一项所述的无源集成转接板的制作方法制得。