CN110010493B - 一种互联电感的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种互联电感的制作方法，具体处理包括如下步骤：101)第一载板初步处理步骤、102)第一载板成形步骤、103)互联电感成形步骤；本发明提供一种嵌在硅转接板内部的立体电感的一种互联电感的制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，更具体的说，它涉及一种互联电感的制作方法。
背景技术
电子无源器件包括电感，电容，电阻，滤波器等，这些无源器件都是模拟器件，其体积不能随着数字电路的缩小而成倍率的缩小，因此对于射频芯片来讲，经常会碰到无源器件较大的不能放在射频芯片上面，而不得不单独放在芯片旁边，这样增加了模组的面积。
尤其是对于电感来讲，设置在芯片或者转接板表面的平面结构电感，占用面积大，电感Q值却比较小。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种嵌在硅转接板内部的立体电感的一种互联电感的制作方法。
本发明的技术方案如下：
一种互联电感的制作方法，具体处理包括如下步骤：
101)第一载板初步处理步骤：通过刻蚀工艺在第一载板上表面制作两排TSV孔，两排TSV孔相互错位开一个孔位，TSV孔的深度小于第一载板的厚度；在第一载板上表面沉积氧化硅、氮化硅或直接热氧化形成绝缘层；物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；电镀金属充满TSV孔形成金属柱，200到500度温度下密化金属柱，CMP工艺去除第一载板表面金属，只保留金属柱；通过光刻、电镀工艺在第一载板上表面制作RDL，RDL还包括沉积氧化硅或氮化硅制作绝缘层，绝缘层上通过光刻、干法刻蚀工艺开窗，使RDL和金属柱一端连接；载板TSV孔周围通过光刻、电镀工艺制作键合金属形成第一载板的焊盘；
102)第一载板成形步骤：在两排TSV孔之间用湿法腐蚀或干法刻蚀工艺制作空腔，露出金属柱侧面，空腔深度与TSV孔深度相同；通过高温热氧化在空腔侧壁生成绝缘层，在绝缘层上通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺制作种子层；电镀金属填充空腔底部形成连接金属柱的金属线，通过CMP工艺去除第一载板上表面金属，形成U形金属；U形金属之间通过光刻、刻蚀工艺形成连接空腔，连接空腔的宽度、深度与U形金属相同；
103)互联电感成形步骤：重复上述步骤101)、步骤102)制作第二载板，其中第二载板上的两排TSV孔并排设置，且每排TSV孔比第一载板的少一个；第一片载板上表面与第二片载板上表面键合；第一载板的下表面对应的最外两个TSV孔的位置处制作连通TSV孔，并电镀金属填充连通TSV孔，形成对外连接点。
进一步的，TSV孔直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um；绝缘层厚度范围在10nm到100um之间；种子层厚度范围在1nm到100um之间；焊盘厚度范围为10nm到1000um之间。
进一步的，通过干法或湿法刻蚀工艺使TSV孔中的金属柱露出。
进一步的，种子层本身结构为一层或多层，种子层的材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种。
进一步的，金属线厚度范围为1um到300um之间，200到500度温度下密化金属线。
进一步的，第一载板、第二载板采用4、6、8、12寸晶圆中的一种，厚度范围为200um到2000um，材料采用硅片、玻璃、石英、碳化硅、氧化铝、环氧树脂、聚氨酯中的一种。
本发明相比现有技术优点在于：本发明通过TSV技术制作一种嵌在硅转接板内部的立体电感，且电感线圈之间为空腔结构，能大大增加电感Q值并减少电感体积。
附图说明
图1为本发明的第一载板设置双排TSV孔的剖面图；
图2为本发明的图1双排TSV孔之间设置空腔的剖面图；
图3为本发明的图2的俯视图；
图4为本发明的图2电镀金属后的示意图；
图5为本发明的图4去除表面金属后的示意图；
图6为本发明的图5的俯视图；
图7为本发明的第二载板设置金属柱和焊盘的剖面图；
图8为本发明的图7设置空腔的剖面图；
图9为本发明的第二载板的俯视图；
图10为本发明的第一载板、第二载板键合的剖面图；
图11为本发明的互联电感去除载板的成型图；
图12为本发明的互联电感剖面图；
图13为本发明的第二种第一载板设置TSV孔和布置RDL的剖面图；
图14为本发明的图13电镀金属后的剖面图；
图15为本发明的图14键合一块新载板后的剖面图；
图16为本发明的图15减薄后的剖面图；
图17为本发明的第二种第一载板的成形剖面图。
图中标识：第一载板101、TSV孔102、空腔103、金属柱104、金属线105、焊盘106。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明而不能作为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样的定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
各实施方式中提到的有关于步骤的标号，仅仅是为了描述的方便，而没有实质上先后顺序的联系。各具体实施方式中的不同步骤，可以进行不同先后顺序的组合，实现本发明的发明目的。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
如图1至图12所示，一种互联电感的制作方法，具体处理包括如下步骤：
101)第一载板101初步处理步骤：通过刻蚀工艺在第一载板101上表面制作两排TSV孔102，两排TSV孔102相互错位开一个孔位，TSV孔102的深度小于第一载板101的厚度。TSV孔102直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um。在第一载板101上表面沉积氧化硅、氮化硅或直接热氧化形成绝缘层。绝缘层厚度范围在10nm到100um之间。物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层，种子层厚度范围在1nm到100um，种子层本身结构可以是一层也可以是多层，采用的材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等中的一种，当种子层采用多层结构时，一般其每一层采用的材料相同。电镀金属充满TSV孔102形成金属柱104，200到500度温度下密化金属柱104，使其更致密。通过CMP工艺去除第一载板101表面金属，只保留金属柱104。此时第一载板101上表面绝缘层可以用干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺去除，也可以保留。
通过光刻、电镀工艺在第一载板101上表面制作RDL，RDL包括走线和键合，此处主要包括键合，用于形成焊盘106。RDL还包括沉积氧化硅或氮化硅制作绝缘层，绝缘层上通过光刻、干法刻蚀工艺开窗，使RDL和金属柱104一端连接。键合位于第一载板101的TSV孔102周围，通过光刻、电镀工艺制作键合金属形成第一载板101的焊盘106。其中，在RDL表面可以再覆盖一层绝缘层，在绝缘层上开窗露出焊盘106，开窗直径为10um到10000um。此处RDL采用的金属可以是铜，铝，镍，银，金，锡等材料中的一种，RDL本身结构为一层或多层，其厚度范围为10nm到1000um。
102)第一载板101成形步骤：在两排TSV孔102之间用湿法腐蚀或干法刻蚀工艺制作空腔103，露出金属柱104侧面，空腔103深度与TSV孔102深度相同。通过高温热氧化在空腔103侧壁生成绝缘层，在绝缘层上通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺制作种子层；电镀金属填充空腔103底部形成连接金属柱104的金属线105，通过CMP工艺去除第一载板101上表面金属，形成U形金属。U形金属之间通过光刻、刻蚀工艺形成连接空腔103，连接空腔103的宽度、深度与U形金属相同。具体的其中绝缘层、种子层与步骤101)中的构建相同。
103)互联电感成形步骤：重复上述步骤101)、步骤102)制作第二载板，其中第二载板上的两排TSV孔102并排设置，且每排TSV孔102比第一载板101的少一个，即第二载板上形成连接第一载板101上U形金属之间连接的结构。通过第一片载板上表面与第二片载板上表面键合，形成完整的螺纹状互联电感。其中键合温度在200到500度。
第一载板101的下表面对应最外两个TSV孔102的位置处制作连通TSV孔102，并电镀金属填充连通TSV孔102，形成对外连接点。
第一载板101、第二载板采用4、6、8、12寸晶圆中的一种，厚度范围为200um到2000um，一般采用硅片，也可以是其他材质，包括玻璃，石英，碳化硅，氧化铝等无机材料，也可以是环氧树脂，聚氨酯等有机材料，其主要功能是提供支撑作用。
实施例二：
如图13至图17所示，实施例二其与实施例一基本相同，区别在于步骤101)之后，新增一块载板与第一载板101键合形成新第一载板101，第一载板101的下表面打薄露出金属柱104，变成作为需要键合的新第一载板101的上表面。其中打薄具体可以采用，先减薄第一载板101下表面，直至金属柱104另一端还剩一定距离时(该距离在1um到100um之间)，然后通过干法刻蚀的工艺继续减薄，最终使金属柱104露出。第二载板制作方法与本实施例的新第一载板101相同，只是其TSV孔102分布与实施例一中的第二载板相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (6)
1.一种互联电感的制作方法，其特征在于，具体处理包括如下步骤：
101）第一载板初步处理步骤：通过刻蚀工艺在第一载板上表面制作两排TSV孔，两排TSV孔相互错位开一个孔位，TSV孔的深度小于第一载板的厚度；在第一载板上表面沉积氧化硅、氮化硅或直接热氧化形成绝缘层；物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；电镀金属充满TSV孔形成金属柱，200到500度温度下密化金属柱，CMP工艺去除第一载板表面金属，只保留金属柱；通过光刻、电镀工艺在第一载板上表面制作RDL，RDL还包括沉积氧化硅或氮化硅制作绝缘层，绝缘层上通过光刻、干法刻蚀工艺开窗，使RDL和金属柱一端连接；载板TSV孔周围通过光刻、电镀工艺制作键合金属形成第一载板的焊盘；
102）第一载板成形步骤：在两排TSV孔之间用湿法腐蚀或干法刻蚀工艺制作空腔，露出金属柱侧面，空腔深度与TSV孔深度相同；通过高温热氧化在空腔侧壁生成绝缘层，在绝缘层上通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺制作种子层；电镀金属填充空腔底部形成连接金属柱的金属线，通过CMP工艺去除第一载板上表面金属，形成U形金属；U形金属之间通过光刻、刻蚀工艺形成连接空腔，连接空腔的宽度、深度与U形金属相同；
103）互联电感成形步骤：重复上述步骤101）、步骤102）制作第二载板，其中第二载板上的两排TSV孔并排设置，且每排TSV孔比第一载板的少一个，即第二载板上形成连接第一载板上U形金属之间连接的结构；第一片载板上表面与第二片载板上表面键合，形成完整的螺纹状互联电感；第一载板的下表面对应的最外两个TSV孔的位置处制作连通TSV孔，并电镀金属填充连通TSV孔，形成对外连接点。
2.根据权利要求1所述的一种互联电感的制作方法，其特征在于：TSV孔直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um；绝缘层厚度范围在10nm到100um之间；种子层厚度范围在1nm到100um之间；焊盘厚度范围为10nm到1000um之间。
3.根据权利要求1所述的一种互联电感的制作方法，其特征在于：通过干法或湿法刻蚀工艺使TSV孔中的金属柱露出。
4.根据权利要求2所述的一种互联电感的制作方法，其特征在于：种子层本身结构为一层或多层，种子层的材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种互联电感的制作方法，其特征在于：金属线厚度范围为1um到300um之间，200到500度温度下密化金属线。
6.根据权利要求1所述的一种互联电感的制作方法，其特征在于：第一载板、第二载板采用4、6、8、12寸晶圆中的一种，厚度范围为200um到2000um，材料采用硅片、玻璃、石英、碳化硅、氧化铝、环氧树脂、聚氨酯中的一种。
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| 元器件与组件;《今日电子》;20090815(第08期);全文 * |
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