CN111403332B - 一种超厚转接板的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超厚转接板的制作方法，包括以下步骤：A，在双层SOI硅片转接板表面制作TSV，对TSV进行金属填充，减薄转接板背面，在转接板背面制作凹槽；B，在凹槽内电镀金属，对腔体进行胶体填充，在转接板背面制作RDL和焊盘；C，对转接板TSV面做空腔刻蚀，腐蚀掉空腔内TSV；D，在空腔内电镀金属，对腔体进行胶体填充，在转接板TSV面制作RDL和焊盘；E，切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板。

Description

一种超厚转接板的制作方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种超厚转接板的制作方法。
背景技术
微波毫米波射频集成电路技术是现代国防武器装备和互联网产业的基础，随着智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互联网+”经济的快速兴起，承担数据接入和传输功能的微波毫米波射频集成电路也存在巨大现实需求及潜在市场。
在后摩尔定律的时代背景下，通过传统的缩小晶体管尺寸的方式来提高集成度变得更加困难。现在的电子系统正朝着小型化、多样化、智能化的方向发展，并最终形成具有感知、通信、处理、传输等融合多功能于一体的高集成度低成本综合电子系统。多功能综合电子系统的核心技术是集成，正在由平面集成向三维集成、由芯片级向集成度和复杂度更高的系统级集成发展。三维集成系统级封装能够解决同样面积内集成更多的晶体管的问题，是未来的发展方向。
通过转接板做载板或者盖板来做系统级封装的结构既能在架构上将芯片由平面布局改为堆叠式布局，又能集成无源器件或分立元件等系统构建，使得精度、密度增加，性能大大提高，代表着未来射频集成电路技术的发展趋势，在多方面存在极大的优势特性：
a)三维异构集成系统级封装采用一个芯片壳体来完成一个系统的全部互连，使总的焊点大为减少，也缩短了元件的连线路程，从而使电性能得以提高。
b)三维异构集成系统级封装在同一转接板芯片中叠加两个或更多的芯片，把Z方向的空间也利用起来，又不必增加封装引脚，两芯片叠装在同一壳内与芯片面积比均大于100％，三芯片叠装可增至250％。
c)物理尺寸小，重量轻。例如，最先进的技术可实现4层堆叠芯片只有1mm厚的超薄厚度，三叠层芯片的重量减轻35％。
不同工艺(如MEMS工艺、SiGe HBT、SiGe BiCMOS、Si CMOS、III-V(InP、GaN、GaAs)MMIC工艺等)，不同材料(如Si、GaAs、InP)制作的不同功能的芯片(如射频、生物、微机电和光电芯片等)组装形成一个系统，有很好的兼容性，并可与集成无源元件结合。有数据显示，无线电和便携式电子整机中现用的无源元件至少可被嵌入30-50％。
但是在实际应用当中，转接板的应用并没有大量普及，主要是因为制作转接板的流程过于复杂，转接板厚度往往不超过200um，因此制作过程中必须用到临时键合的工艺，投入成本和制作成本都较高，限制了转接板在民用领域的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超厚转接板的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明实施例的一方面用于提供一种超厚转接板的制作方法，包括以下步骤：
A，在双层SOI硅片转接板表面制作TSV，对TSV进行金属填充，减薄转接板背面，在转接板背面制作凹槽；
B，在凹槽内电镀金属，对腔体进行胶体填充，在转接板背面制作RDL和焊盘；
C，对转接板TSV面做空腔刻蚀，腐蚀掉空腔内TSV；
D，在空腔内电镀金属，对腔体进行胶体填充，在转接板TSV面制作RDL和焊盘；。
E，切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板。
优选地，所述步骤A具体包括：
准备双层SOI硅片，通过光刻和刻蚀工艺在硅片表面制作TSV；
TSV停在第二层SOI上面，此处TSV直径为1um到1000um之间；
在硅片上方沉积钝化层，或者直接热氧化，钝化层厚度范围在10nm到100um之间；
通过物理溅射，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；
电镀铜，使铜金属覆盖TSV表面，200到500度温度下密化使铜更致密；
减薄SOI硅片另一面，减薄厚度在深度在10um到1000um，然后通过光刻和刻蚀的工艺在减薄面做凹槽，凹槽的开口包括圆形、椭圆形和方形，直径或边长范围为10nm到1000um，深度范围为10nm到1000um；
凹槽底部跟前面TSV底部接触，露出TSV底部金属。
优选地，所述步骤C具体包括：
通过光刻和刻蚀的工艺在TSV面做凹槽，凹槽的开口包括圆形，椭圆形和方形，直径或边长范围为10nm到1000um，深度范围为10nm到1000um；
凹槽底部停在第一层SOI上面，对空腔内金属TSV柱进行腐蚀。
本发明实施例的另一方面用于提供一种超厚转接板的制作方法，包括以下步骤：
A，在单层SOI硅片转接板表面制作TSV，对TSV进行金属填充，减薄转接板背面，在转接板背面制作凹槽；
B，在凹槽内电镀金属，对腔体进行胶体填充，在转接板背面制作RDL和焊盘；
C，切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板。
采用本发明具有如下的有益效果：通过在双层SOI硅片中间制作互联用TSV孔，然后在SOI硅片两面分别制作带有金属层的深腔，使SOI硅片上下表面能进行电互联，能够使SOI硅片不用临时键合工艺也能方便制作，大大较少了转接板的制作成本，有力的推动了转接板的普及。
附图说明
图1a为本发明具体实施方式1的超厚转接板的制作方法中在硅片表面制作TSV的结构示意图；
图1b为本发明具体实施方式1的超厚转接板的制作方法中在硅片上方沉积钝化层的结构示意图；
图1c为本发明具体实施方式1的超厚转接板的制作方法中在减薄面做凹槽的结构示意图；
图1d为本发明具体实施方式1的超厚转接板的制作方法中在TSV面做凹槽的结构示意图；
图1e为本发明具体实施方式1的超厚转接板的制作方法中切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板的结构示意图；
图1f为本发明具体实施方式1的超厚转接板的制作方法中对腔体进行胶体填充的结构示意图；
图1g为本发明具体实施方式2的超厚转接板的制作方法中在单层SOI硅片转接板表面制作TSV的结构示意图；
图1h为本发明具体实施方式2的超厚转接板的制作方法中对TSV进行金属填充的结构示意图；
图1i为本发明具体实施方式2的超厚转接板的制作方法中减薄转接板背面，在转接板背面制作凹槽的结构示意图；。
图1j为本发明具体实施方式2的切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板的结构示意图；
图1k为本发明具体实施方式2对腔体进行胶体填充的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。
本发明的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。
具体实施方式1
本发明实施例提供的一种超厚转接板的制作方法，包括以下步骤：
A，在双层SOI硅片转接板表面制作TSV，对TSV进行金属填充，减薄转接板背面，在转接板背面制作凹槽；
如图1a所示，准备双层SOI硅片101，通过光刻和刻蚀工艺在硅片表面制作TSV103；TSV停在第二层SOI104上面，此处TSV直径为1um到1000um之间；
如图1b所示，在硅片上方沉积氧化硅或者氮化硅等钝化层，或者直接热氧化，钝化层层厚度范围在10nm到100um之间；
通过物理溅射，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，其可以是一层也可以是多层，金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等；
电镀铜，使铜金属覆盖TSV表面，200到500度温度下密化使铜更致密；
如图1c所示，减薄晶圆另一面，减薄厚度在深度在10um到1000um，然后通过光刻和刻蚀的工艺在减薄面做凹槽102，凹槽的开口可以是圆形，椭圆形和方形，其直径或边长范围为10nm到1000um，其深度范围为10nm到1000um；
凹槽底部跟前面TSV底部接触，露出TSV底部金属。
B，在凹槽内电镀金属，对腔体进行胶体填充，在凹槽面制作RDL和焊盘；
如图1c所示，在凹槽内电镀金属，对腔体进行胶体填充(图1f所示)；
然后通过光刻和电镀工艺在这一面制作RDL和焊盘；
C，对转接板TSV面做空腔刻蚀，腐蚀掉空腔内TSV；
如图1d所示，通过光刻和刻蚀的工艺在TSV面做凹槽，凹槽的开口可以是圆形，椭圆形和方形，其直径或边长范围为10nm到1000um，其深度范围为10nm到1000um；
凹槽底部停在第一层SOI上面，对空腔内金属TSV柱进行腐蚀；
D，在空腔内电镀金属，对腔体进行胶体填充，在这一面制作RDL和焊盘；
如图1d所示，在空腔内电镀金属，对腔体进行胶体填充(图1f所示)，在这一面制作RDL和焊盘；
E，切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板；
如图1e所示，切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板。
具体实施方式2
本发明实施例提供的一种超厚转接板的制作方法，包括以下步骤：
A：在单层SOI硅片转接板表面制作TSV，对TSV进行金属填充，减薄转接板背面，在转接板背面制作凹槽；
如图1g所示，在单层SOI硅片转接板表面制作TSV；
如图1h所示，对TSV进行金属填充；
如图1i所示，减薄转接板背面，在转接板背面制作凹槽；
B：在凹槽内电镀金属，对腔体进行胶体填充，在凹槽面制作RDL和焊盘；
如图1i所示，在凹槽内电镀金属，对腔体进行胶体填充(图1k所示)，在这一面制作RDL和焊盘；
C：切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板；
如图1j所示，切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板。
对本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种超厚转接板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A，在双层SOI硅片转接板表面制作TSV，对TSV进行金属填充，减薄转接板背面，在转接板背面制作凹槽；
B，在凹槽内电镀金属，对凹槽进行胶体填充，在转接板背面制作RDL和焊盘；
C，对转接板TSV面做空腔刻蚀，腐蚀掉空腔内TSV；
D，在空腔内电镀金属，对空腔进行胶体填充，在转接板TSV面制作RDL和焊盘；
E，切割转接板成单一芯片，得到具有上下互联结构的转接板。
2.如权利要求1所述的超厚转接板的制作方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
准备双层SOI硅片，通过光刻和刻蚀工艺在硅片表面制作TSV；
TSV停在第二层SOI硅片上面，此处TSV直径为1um到1000um之间；
在硅片上方沉积钝化层，或者在硅片上方直接热氧化，钝化层厚度范围在10nm到100um之间；
通过物理溅射，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；
电镀铜，使铜金属覆盖TSV表面，200到500度温度下密化使铜更致密；
减薄SOI硅片另一面，减薄厚度在深度在10um到1000um，然后通过光刻和刻蚀的工艺在减薄面做凹槽，凹槽的开口包括圆形、椭圆形和方形，直径或边长范围为10nm到1000um，深度范围为10nm到1000um；
凹槽底部跟前面TSV底部接触，露出TSV底部金属。
3.如权利要求1所述的超厚转接板的制作方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：
通过光刻和刻蚀的工艺在TSV面做空腔，空腔的开口包括圆形和方形，直径或边长范围为10nm到1000um，深度范围为10nm到1000um；
空腔底部停在第一层SOI硅片上面，对空腔内金属TSV柱进行腐蚀。
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