CN116435258A - 一种芯片的封装方法及其封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种芯片的封装方法及其封装结构，属于芯片封装技术领域，该封装方法包括：（1）提供硅晶圆，所述硅晶圆包括厚度方向相对的功能面和非功能面，从所述功能面的表面向所述非功能面的方向刻蚀多个硅通孔结构，并使得各硅通孔结构在所述功能面的表面呈菱形阵列排布；（2）在所述功能面上形成金属布线层，并对所述非功能面进行减薄，直至漏出硅通孔结构；（3）在所述非功能面上刻蚀散热孔结构，得到第一芯片层；（4）重复步骤（1）至（3）得到第二芯片层，将所述第一芯片层的非功能面和所述第二芯片层的功能面进行键合，完成芯片的封装。本发明减小了芯片封装过程中热应力的累积，且能够增强芯片间的散热能力，保证芯片的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，特别涉及一种芯片的封装方法及其封装结构。
背景技术
近年来，随着人工智能技术行业的迅猛发展，芯片逐渐向小尺寸、高集成度、大算力和低功耗方向发展，为了满足芯片的发展需求，三维封装技术应运而生，三维封装被认为是超越摩尔定律和开发高密度、小体积和多功能化器件的首选技术解决方案。
三维封装的核心是硅通孔技术，硅通孔技术需要通过在芯片等硅介质中刻蚀导电通孔，在形成绝缘层后再沉积如铜、钨等导电材料，从而实现各芯片间的短距离垂直互连。三维封装具有高性能、宽带宽、低功耗、低信号延迟、小尺寸等特点，然而由于三维封装的高集成度，芯片的热密度也更高，使得三维封装过程中的热问题愈发严峻；并且芯片在工作时硅通孔结构会产生较高的热量，该热量使得芯片中的有源器件的载流子迁移率发生改变，严重时甚至导致芯片的工作性能失效。因此，为了解决上述问题，有必要研究一种热应力小，散热性能好，且能够保证芯片工作的可靠性的封装方法和封装结构。
发明内容
为了解决现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种芯片的封装方法及封装结构，能够减小芯片封装过程中热应力的累积，且能够有效增强芯片间的散热能力，保证芯片工作的可靠性。
第一方面，本发明提供了一种芯片的封装方法，该封装方法包括如下步骤：
（1）提供硅晶圆，所述硅晶圆包括厚度方向相对的功能面和非功能面，从所述功能面的表面向所述非功能面的方向刻蚀多个硅通孔结构，并使得各硅通孔结构在所述功能面的表面呈菱形阵列排布；
（2）在所述功能面上形成金属布线层，并对所述非功能面进行减薄，直至漏出硅通孔结构；
（3）在所述非功能面上刻蚀散热孔，得到第一芯片层；
（4）重复步骤（1）至（3）得到第二芯片层，将所述第一芯片层的非功能面和所述第二芯片层的功能面对准键合，完成芯片的封装。
优选地，步骤（1）包括如下子步骤：
（11）在所述硅晶圆表面需要刻蚀硅通孔结构的区域生长掩膜层，在所述掩膜层上进行刻蚀，形成硅盲孔；
（12）向所述硅盲孔内填充聚合物溶液后，依次进行离心和固化以将所述聚合物溶液沉积到所述硅盲孔的底部和侧壁，形成绝缘层；
（13）在所述绝缘层的底部和侧壁上依次沉积阻挡层和种子层后，利用自下而上镀铜工艺在所述硅盲孔内沉积金属铜，形成导电层；
（14）在所述硅盲孔的外周刻蚀环形凹槽，完成硅通孔结构的制备；其中，所述环形凹槽的圆心与所述硅盲孔的圆心相同。
优选地，在步骤（11）中，所述刻蚀的方法为湿法刻蚀、干法刻蚀或深度反应离子刻蚀中的至少一种。
优选地，在步骤（11）中，所述硅盲孔的半径为5.1~10.2μm，深度为50~100μm。
优选地，在步骤（12）中，所述聚合物溶液为聚酰胺酸溶液，所述聚酰胺酸溶液的粘度为1500~3000mP·s；
所述离心的转速为3500~4500rpm，离心的时间为25~30s；
所述固化的温度为100~300℃，固化时间为1~2h。
优选地，在步骤（12）中，先将其进行真空处理，再依次进行离心和固化；
所述真空处理的真空度为40~50Pa，时间为5~10min。
优选地，在步骤（13）中，采用磁控溅射工艺在所述绝缘层的底部和侧壁上依次沉积阻挡层和种子层；
所述阻挡层为金属钛或金属钽，所述种子层为金属铜。
优选地，在步骤（13）中，所述环形凹槽为圆环形凹槽或方环形凹槽；
所述环形凹槽的深度为1~3μm，宽度为1~3μm，所述环形凹槽的内环与所述硅盲孔的边缘之间的距离为0.08~0.1μm。
优选地，在步骤（1）中，相邻硅通孔结构之间的间隔为18~20μm。
优选地，在步骤（3）中，采用深度反应离子刻蚀法在所述非功能面上刻蚀散热孔：
所述散热孔位于所述硅通孔结构的周围，所述散热孔与所述硅通孔结构之间的间隔为0.5~1μm；
所述散热孔的孔径为300~500nm，深度为300~1000nm。
优选地，在步骤（4）中，在每个芯片层的功能面上设置焊盘，非功能面上设置键合焊盘，并使得所述焊盘与所述功能面上的金属布线层相连接，所述键合焊盘与所述非功能面上的硅通孔结构相连接，通过所述焊盘和所述键合焊盘将所述第一芯片层和第二芯片层对准键合，完成芯片的封装。
第二方面，本发明提供了一种芯片的封装结构，采用上述第一方面任一所述的封装方法封装得到。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
（1）本发明中，通过在功能面上刻蚀多个硅通孔结构，并使得各硅通孔结构在功能面上呈菱形阵列排布，并将第一芯片层和第二芯片层之间通过硅通孔结构实现互连，如此不仅能够保证第一芯片层和第二芯片层之间的信号传输，而且能够有效防止硅晶圆上各硅通孔结构之间的热应力叠加，有利于提高芯片的工作的可靠性；同时本发明的硅晶圆的非功能面上还设置有散热孔结构，芯片层之间的热量能够通过散热孔结构进行散发，有效降低了芯片层之间的温度。
（2）在本发明一些优选的实施方式中，通过对硅通孔结构的工艺流程控制实现了一种新型的硅通孔结构的制备，该硅通孔结构中的环形凹槽能够为导电层提供一个自由变形的空间，能够切断硅通孔结构引入的应力对硅衬底的影响，可减小硅通孔结构的热应力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种芯片的封装方法流程图；
图2是本发明提供的一种芯片的封装结构的示意图；
图3是本发明提供的一种芯片的封装结构中硅通孔结构在芯片层上的排布示意图；
图4是本发明提供一种芯片中的硅通孔结构的制备过程的结构示意图一；
图5是本发明提供一种芯片中的硅通孔结构的制备过程的结构示意图二；
图6是本发明提供一种芯片中的硅通孔结构的制备过程的结构示意图三；
图7是本发明提供一种芯片中的硅通孔结构的制备过程的结构示意图四；
图8是本发明提供一种芯片的封装结构中硅通孔结构的示意图；
图9是本发明提供的一种芯片的封装结构中另一种硅通孔结构的示意图；
图中：100：芯片层；200：功能面；300：非功能面；400：硅通孔；500：散热孔；201：焊盘；202：键合焊盘；401：导电层；402：绝缘层；403：环形凹槽；410：硅盲孔；600：介质层；700：金属布线层；404：阻挡层；405：种子层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如前所述，虽然三维封装能够实现芯片更高的集成度，更短的芯片间互连，然而各芯片层间的热传导率较低，单位体积内集成度较高，使得芯片间的热问题愈发严重，并且芯片在工作过程中，硅通孔结构会产生较高的热量，该热量使得芯片中有源器件的载流子迁移率发生改变，严重时甚至导致芯片的工作性能失效。
基于上述问题，如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种芯片的封装方法，该封装方法包括如下步骤：
（1）提供硅晶圆，所述硅晶圆包括厚度方向相对的功能面200和非功能面300，从所述功能面200的表面向所述非功能面300的方向刻蚀多个硅通孔结构400，并使得各硅通孔结构400在所述功能面200上呈菱形阵列排布；
（2）在所述功能面200上形成金属布线层700，并对所述非功能面300进行减薄，直至漏出硅通孔结构400；
（3）在所述非功能面300上刻蚀散热孔500，得到第一芯片层100；
（4）重复步骤（1）至（3）得到第二芯片层，将所述第一芯片层的非功能面300和所述第二芯片层的功能面200对准键合，完成芯片的封装。
为了实现芯片间的高集成度，一般来讲，需要在每层芯片中设置多个硅通孔结构从而快速传输各层芯片间的信号，然而，由于硅通孔中各层材料之间的热膨胀系数存在较大差异，因此硅通孔的制造过程中会存在一些热应力问题，并且在每层芯片中一般会设置多个硅通孔结构，此时硅通孔结构的热应力将不再是单独存在，若各硅通孔结构之间的位置和间距等设置不当，则会使得各硅通孔结构之间的热应力产生叠加，从而对芯片层中设置的有源器件的性能产生影响，严重时甚至导致有源器件的失效。
如图2至3所示，本发明中通过在硅晶圆的功能面上刻蚀多个硅通孔结构，并使得各硅通孔结构在功能面上呈菱形阵列排布，并通过对硅通孔结构之间的距离进行控制，从而使得相邻硅通孔结构之间的热应力相互抵消，使得芯片整体的阻止区面积减小，通过在硅通孔结构的阻止区外设置有源器件能够在芯片中设置更多的有源器件，有源器件可以为电子管、晶体管或集成电路等，有利于保证芯片的高集成度；同时将第一芯片层和第二芯片层之间通过硅通孔结构互连，不仅能够保证第一芯片层和第二芯片层之间较快的信号传输，而且能够有效防止各硅通孔结构之间的热应力叠加，提高芯片工作的可靠性。
进一步的，本发明中通过在硅晶圆的非功能面上刻蚀散热孔结构，散热孔结构位于硅通孔结构的一侧或周围区域，如此能够使得硅通孔结构产生的热量或芯片层间的热量通过散热孔结构进行扩散，从而降低热量对芯片性能的损伤，进一步提高了芯片工作的可靠性。
需要说明的是，在本发明中，第一芯片和第二芯片的功能面上包含有源器件，非功能面上不含有源器件，第一芯片和第二芯片可以是CPU、MCU、FPGA等逻辑处理芯片，也可以是EPROM、FLASH、NAND等存储芯片，还可以是接口类、通讯类或传感器类芯片。
根据一些优选的实施方式，如图4至图7所示，所述步骤（1）包括如下子步骤：
（11）在所述硅晶圆表面需要刻蚀硅通孔的区域生长掩膜层，在所述掩膜层上进行刻蚀，形成硅盲孔410；
（12）向所述硅盲孔410内填充聚合物溶液后，依次进行离心和固化以将所述聚合物溶液沉积到所述硅盲孔的底部和侧壁，形成绝缘层402；
（13）在所述绝缘层402的底部和侧壁上依次沉积阻挡层404和种子层405后，利用自下而上镀铜工艺在所述硅盲孔410侧壁内沉积金属铜，形成导电层401；
（14）在所述硅盲孔410的外周刻蚀环形凹槽403，完成硅通孔结构400的制备；其中，所述环形凹槽403的圆心与所述硅盲孔410的圆心相同。
硅通孔结构作为芯片三维封装的关键技术，硅通孔结构涉及多种材料类型，在硅通孔的制造工艺过程中，材料需要经历不同温度的变化，而各材料之间存在较大的热膨胀系数差异，因此容易在硅通孔结构周围的硅材料区产生热应力，从而对芯片中有源器件的可靠性产生较大的影响，本发明中通过对硅通孔结构的工艺流程控制实现了一种新型的硅通孔结构的制备，该硅通孔结构包括从内向外依次设置的圆柱形导电层，环形绝缘层和设置在硅通孔结构外侧的环形凹槽结构，由于圆柱形导电层的热膨胀系数较大，该环形凹槽结构能够为圆柱形导电层提供一个自由变形的空间，能够切断硅通孔结构引入的热应力对硅晶圆（即硅衬底）的影响，从而有效的减小硅通孔结构周围硅衬底处的热应力，进而减小了硅通孔结构的阻止区面积，进一步提高了芯片的集成度。
下面，将结合图4至图7对本发明中硅通孔的制备过程进行详细说明。
根据一些优选的实施方式，在步骤（11）中，所述刻蚀的方法为湿法刻蚀、干法刻蚀或深度反应离子刻蚀中的至少一种；所述硅盲孔410的半径为5.1~10.2μm（例如，可以为5.1μm、6.1μm、7.1μm、8.2μm、9.2μm或10.2μm），深度为50~100μm（例如，可以为50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm）。
例如，如图4所示，本发明中可以采用深层反应离子刻蚀在硅晶圆的功能面上刻蚀多个硅盲孔结构，首先在硅晶圆上待刻蚀区域用六氟化硫（SF6）气体刻蚀硅晶圆四周，之后用八氟环丁烷（C4F8）等离子沉积在侧壁，起到保护侧壁的作用，之后再次切换到SF6继续对硅晶圆进行刻蚀，采取SF6离子定向向下轰击方式对硅晶圆底部进行进一步刻蚀。由于侧壁受到C4F8的保护，刻蚀会避免对侧壁的侵蚀，而只向下进行，这样不断切换两个工艺步骤，如此循环刻蚀，即可制作出深宽比较高的硅盲孔结构。
根据一些优选的实施方式，在步骤（12）中沉积绝缘层时，，聚合物溶液为聚酰胺酸溶液，聚酰胺酸溶液的粘度为1500~3000mP·s（例如，可以为1500mP·s、2000mP·s、2500mP·s或3000mP·s）；所述离心的转速为3500~4500rpm（例如，可以为3500rpm、3800rpm、4000rpm、4200rpm或4500rpm），离心的时间为25~30s（例如，可以为25s、26s、27s、28s、29s或30s）；所述固化的温度为100~300℃（例如，可以为100℃、150℃、200℃、250℃或300℃），固化时间为1~2h（1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h）。
在本发明中，如图5所示，不同于以往的采用二氧化硅作为绝缘层材料，本发明中通过在中心导电层和硅衬底之间沉积聚酰亚胺作为绝缘层，聚酰亚胺具有热稳定性高、化学稳定性好和电学性能和机械性能好的特定，将其作为绝缘层，不仅能够实现良好的电气绝缘，而且其能够作为应力缓冲层更好的提高硅通孔结构的热机械可靠性。但目前沉积二氧化硅绝缘层的工艺难以适应聚酰亚胺的工艺需求，为了保证更好的沉积绝缘层，本发明中对聚酰亚胺绝缘层的沉积工艺进行改进，即首先将一定粘度的聚合物溶液完全填充至硅盲孔中，该粘度下的聚合物溶液与硅盲孔表面具有较好的润湿性，有利于保证聚合物溶液与硅盲孔之间良好的粘附性，待静置15~30min后，之后将整个硅晶圆转移至甩胶机中采用一定的转速进行离心处理，硅盲孔顶部的聚合物溶液首先被去除，随着离心处理时间的不断延长，硅盲孔内的聚合物溶液不断被去除，当硅盲孔与聚合物溶液之间的粘附力与施加的离心力达到平衡时，聚合物溶液最终粘附在硅盲孔的侧壁上，经适当的升温固化处理后，在硅盲孔的底部和侧壁上形成聚酰亚胺绝缘层。
本发明中的聚酰胺酸溶液的粘度和离心的转速优选为上述范围，不仅有利于将硅盲孔中填充的多余的聚合物溶液通过离心过程去除，而且有利于聚合物溶液均匀的沉积在硅盲孔侧壁中，从而有利于形成厚度均匀的绝缘层。例如，当聚合物溶液的粘度过大或离心的转速过低时，则会导致聚合物溶液易在硅盲孔结构中形成气泡，并且转速过低也不利于将多余的聚合物溶液去除；若聚合物溶液的粘度过小或离心的转速过高时，聚合物溶液与硅盲孔侧壁的粘附效果较差，不利于在硅盲孔中沉积得到厚度均匀的绝缘层。
同时需要说明的是，在本发明中，进行固化时优选为分阶段式升温固化，例如可以将完成离心后的硅晶圆转移至热板上，首先在100~150℃下加热1 ~2min，随后转移至氮气烘箱内，在150~200℃下保温20~30 min，最后升温至200~300℃，保持40~ 90min，从而将样品硅晶圆侧壁内的聚酰胺酸实现亚胺化，得到聚酰亚胺绝缘层。
根据一些优选的实施方式，在步骤（12）中，向所述硅盲孔内填充聚合物溶液后，先将其进行真空处理，再依次进行离心和固化；真空处理的真空度为40~50Pa（例如，可以为40Pa、42Pa、45Pa、48Pa或50Pa），时间为5~10min（例如，可以为5min、6min、7min、8min、9min或10min）。
在本发明中，在硅盲孔中填充完全填充聚酰胺酸聚合物溶液后，进一步优选将硅晶圆样品转移至真空腔室中进行真空处理，在上述优选的真空度环境下，有利于聚合物溶液在表面张力和重力的共同作用下进入硅盲孔的内部，聚合物溶液和硅盲孔能够更好的进行接触，从而有利于聚合物溶液更加完全的填充硅盲孔。同时需要说明的是，在本发明中的真空度可以根据聚合物溶液的粘度进行适应性调整。
根据一些优选的实施方式，在步骤（13）中，采用磁控溅射工艺在所述绝缘层402的底部和侧壁上依次沉积阻挡层404和种子层405；所述阻挡层404为金属钛或金属钽，所述种子层405为金属铜。
在本发明中，如图6所示，在硅盲孔的侧壁内形成绝缘层后，采用磁控溅射工艺在沉积绝缘层的硅晶圆表面依次沉积阻挡层和种子层，阻挡层能够防止金属导电层透过绝缘层向硅晶圆中扩散，从而对硅通孔结构的导电性和衬底硅的电性能产生不利影响，同时阻挡层也能够作为绝缘层和导电层的粘附层，提高绝缘层和导电层的粘附性；而种子层则有利于后续导电层的沉积。阻挡层和种子层的厚度可以根据实际工艺需求进行调整，本发明中的阻挡层的厚度优选为400~600nm，种子层的厚度优选为700~800nm。
根据一些优选的实施方式，在步骤（13）中，采用包含添加剂的铜电镀液进行自下而上铜电镀沉积金属铜；铜电镀时的电流密度为0.1~0.3A/dm2（例如，可以为0.1A/dm2、0.2A/dm2或0.3A/dm2），时间为60~80min（例如，可以为60min、70min或80min）；铜电镀液中金属铜的浓度为45~55g/L（例如，可以为45g/L、50g/L或55g/L），硫酸溶液的浓度为20~25g/L（例如，可以为20g/L、22g/L或25g/L），有机添加剂的浓度为20~25mL/L（例如，可以为20mL/L、22mL/L或25mL/L）。
在本发明中，为了保证电镀过程中种子层在硅盲孔侧壁中分布的完整性，本发明在进行铜电镀之前，首先进行了铜化学镀工艺处理，之后将其置于去离子水中，并在真空度为 100 Pa 的真空腔室内真空处理10min，最后在一定的电流密度下进行自下而上铜电镀以实现导电层的沉积。同时，在硅盲孔中采用电镀方式进行沉积金属铜的过程中，由于铜离子扩散的限制会导致铜在硅盲孔的孔口沉积过快而造成封口现象，因此，本发明中在铜电镀液中添加有机添加剂，有机添加剂包括加速剂、抑制剂和整平剂，有机添加剂的存在能够防止金属铜造成封口现象，有利加速孔底铜的沉积，并保证铜沉积的平整性，减少铜沉积过程中产生的缺陷，本发明中铜电镀液中还包含一定量的氯离子辅助添加剂，氯离子的浓度可以为30~40mg/L，氯离子除了本身可以和铜离子反应形成离子桥起催化作用外，还能和其他添加剂如加速剂或者抑制剂存在的情况下起作用。
本发明中的加速剂、抑制剂和整平剂为现有技术中常见的种类，例如抑制剂可以为聚乙二醇或聚丙烯二醇，加速剂可以为3-巯基丙烷磺酸或聚二硫二丙烷磺酸钠，整平剂可以为JGB（吩嗪染料），本发明过三种添加剂的配合，并以合适的电流密度，从而实现了高深径比的硅盲孔的填充，并且填充过程不会产生空洞和夹缝现象。
根据一些优选的实施方式，在步骤（13）中，如图8至图9所示，环形凹槽403为圆环形凹槽或方环形凹槽；环形凹槽403的深度为1~3μm，宽度为1~3μm；环形凹槽403的内环与硅盲孔410的边缘之间的距离为0.08~0.1μm。
在本发明中，如图7至9所示，通过在硅盲孔之外刻蚀环形凹槽，且该环形凹槽的圆心与硅盲孔的圆心相同，并通过对环形凹槽的深度、宽度以及与硅盲孔的边缘之间的距离控制，环形凹槽能够使得环形凹槽结构为铜柱提供一个自由变形的空间，能够切断硅通孔结构引入的应力对硅衬底的影响，当沟槽达到上述深度时，就可将芯片层上对有源器件的影响拦截在沟槽内部，从而减小硅通孔结构的热应力。
同时需要说明的是，本发明中绝缘层的沉积厚度为0.1~0.2μm，导电层的半径为5~10μm。
根据一些优选的实施方式，在步骤（1）中，相邻硅通孔结构400之间的间隔为18~20μm（例如，可以为18μm、19μm或20μm）。
本发明中，如图3所示，通过将硅通孔结构之间设置为菱形阵列排布，并通过对相邻硅通孔结构之间的间隔进行控制，如此能够使得在菱形排布中，水平面方向上，左右相邻的硅通孔结构在横向方向的热应力会和上下相邻的两个硅通孔结构在竖直方向上的热应力发生抵消，从而使得硅通孔结构之间相互之间分离，不会出现热应力交叠的现象。
根据一些优选的实施方式，在步骤（3）中，采用深度反应离子刻蚀法在所述非功能面上刻蚀散热孔500：所述散热孔500位于所述硅通孔结构400的周围，所述散热孔500与所述硅通孔结构400之间的间隔为0.5~1μm（例如，可以为0.5μm、0.6μm、0.8μm、0.9μm或1μm）；所述散热孔的孔径为300~500nm（例如，可以为300nm、400nm或500nm），深度为300~1000nm（例如，可以为300nm、500nm、800nm或1000nm）。
在本发明中，可以通过深度反应离子刻蚀方法在硅晶圆的非功能面上刻蚀散热孔结构，散热孔结构可以设置在硅通孔结构的周围，例如可以设置在硅通孔结构的一侧或硅通孔结构的四周的特定区域范围内，如此能够使得硅通孔结构产生的热量经由散热孔扩散至芯片外，从而降低芯片的温度，提高芯片工作的可靠性。同时本发明对散热孔的数量没有特别限定，具体可以根据实际的散热需求进行调整。
在本发明中，散热孔结构也可以通过如下方法进行制备得到：首先可以采用深度反应离子刻蚀在非功能面上刻蚀一定深度的凹槽结构（例如可以为3~5μm），之后利用化学气相沉积工艺在凹槽结构的底部沉积一定厚度的石墨烯层（例如可以为1~3μm），石墨烯层具有良好的导热性能，在凹槽结构内放置刚性纳米柱后，石墨烯层与刚性纳米柱接触并对刚性纳米柱产生一定的固定作用，之后在凹槽内填充环氧树脂胶，待其固化后将刚性纳米柱从凹槽中取出，形成与刚性纳米柱相匹配的散热孔结构。需要说明的是，本发明中的散热孔结构是不贯穿芯片层的，还可以在散热孔中填充一定量的制冷剂（例如可以为乙醇或水），并在散热孔的底部覆盖一层聚偏氟乙烯薄膜，当芯片中的有源器件运行时，产生一定的电压从而使得聚偏氟乙烯薄膜材料发生变形，进而使得制冷剂在散热孔中上下运动，实现芯片间的散热。
在本发明中一些优选的实施方式中，在步骤（2）中，在功能面200上设置金属布线层700之前，还包括在功能面200上沉积介质层600的步骤；其中，介质层600为聚合物复合材料，聚合物复合材料包括聚酰亚胺、碳化硅晶须和纳米添加颗粒；所述纳米添加颗粒为金刚石纳米颗粒或碳化硅纳米颗粒中的至少一种；在所述聚合物复合材料中，所述聚酰胺酸的含量为80~85wt%，所述碳化硅晶须的含量为5~8wt%，所述碳化硅纳米颗粒的含量为10~12wt%。
在本发明中，在功能面上设置金属布线层之前，首先需要在硅晶圆的功能面上沉积介质层，介质层能够为硅晶圆提供一定的防护能力并保证自身的工艺稳定性，本发明中的介质层材质优选为聚酰亚胺复合材料，该复合材料是由聚酰亚胺与一定比例的碳化硅纳米晶须和纳米添加颗粒混合得到，碳化硅纳米晶须和纳米添加颗粒的加入，不仅能够进一步提高聚酰亚胺复合材料的机械性能，同时还能进一步提高聚酰亚胺复合材料的电性能，降低其热膨胀系数，进而有利于保证芯片的高效可靠运行。经实验测试，采用本发明中配比得到的聚酰亚胺复合材料的热导率可达到1.5 W/(m·K)以上，而单纯的聚酰亚胺材料的热导率为1.1W/(m·K)、热膨胀系数可达到17ppm/℃，与Cu的热膨胀系数相接近，且杨氏模量约为8 GPa，因此，采用本发明中的聚酰亚胺聚合物复合材料作为介质层可缓解稀疏金属布线层的温度值较高的问题，并有利于保证芯片运行的可靠性。
根据一些优选的实施方式，在所述步骤（4）中，如图2所示，在每个芯片层的功能面200上设置焊盘201，非功能面300上设置键合焊盘202，并使得所述焊盘201与所述功能面300上的金属布线层700相连接，所述键合焊盘201与所述非功能面300上的硅通孔结构400相连接，通过所述焊盘201和所述键合焊盘202将所述第一芯片层和第二芯片层对准键合，完成芯片的封装。本发明中，焊盘或键合焊盘的材质可以是锡、银、铜等金属材质。
本发明还提供了一种芯片的封装结构，采用上述任一项所述的封装方法封装得到。
在本发明中，如图2所示，该芯片封装结构包括：至少两个芯片；每个芯片层包括厚度方向相对的功能面和非功能面；所述功能面上设有多个硅通孔结构400，所述硅通孔结构400贯穿每个芯片层的功能面和非功能面，各硅通孔结构在所述功能面上呈菱形阵列排布，功能面上设有金属布线层，硅通孔结构400的其中一端与金属布线层相连接；所述非功能面上设有多个散热孔500，所述散热孔500用于对每个芯片层进行散热；每个芯片层的功能面上设有焊盘201，非功能面上设有键合焊盘202，所述焊盘201与所述功能面上的金属线层700相连接，所述键合焊盘202与所述非功能面上的硅通孔结构400相连接，所述至少两个芯片层中的第一芯片和第二芯片通过所述焊盘201和所述键合焊盘202相连接。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种芯片的封装方法，其特征在于，所述封装方法包括如下步骤：
（1）提供硅晶圆，所述硅晶圆包括厚度方向相对的功能面和非功能面，从所述功能面的表面向所述非功能面的方向刻蚀多个硅通孔结构，并使得各硅通孔结构在所述功能面的表面呈菱形阵列排布；
（2）在所述功能面表面上形成金属布线层，并对所述非功能面进行减薄，直至漏出硅通孔结构；
（3）在所述非功能面上刻蚀散热孔，得到第一芯片层；
（4）重复步骤（1）至（3）得到第二芯片层，将所述第一芯片层的非功能面和所述第二芯片层的功能面对准键合，完成芯片的封装。
2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，步骤（1）包括如下子步骤：
（11）在所述硅晶圆表面需要刻蚀硅通孔结构的区域生长掩膜层，在所述掩膜层上进行刻蚀，形成硅盲孔；
（12）向所述硅盲孔内填充聚合物溶液后，依次进行离心和固化以将所述聚合物溶液沉积到所述硅盲孔的底部和侧壁，形成绝缘层；
（13）在所述绝缘层的底部和侧壁上依次沉积阻挡层和种子层后，利用自下而上镀铜工艺在所述硅盲孔内沉积金属铜，形成导电层；
（14）在所述硅盲孔的外周刻蚀环形凹槽，完成硅通孔结构的制备；其中，所述环形凹槽的圆心与所述硅盲孔的圆心相同。
3.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，在步骤（11）中，
所述刻蚀的方法为湿法刻蚀、干法刻蚀或深度反应离子刻蚀中的至少一种；和/或
所述硅盲孔的半径为5.1~10.2μm，深度为50~100μm。
4.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，在步骤（12）中，
所述聚合物溶液为聚酰胺酸溶液，所述聚酰胺酸溶液的粘度为1500~3000mP·s；
所述离心的转速为3500~4500rpm，离心的时间为25~30s；
所述固化的温度为100~300℃，固化时间为1~2h。
5.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，在步骤（12）中，
向所述硅盲孔内填充聚合物溶液后，先将其进行真空处理，再依次进行离心和固化；
所述真空处理的真空度为40~50Pa，时间为5~10min。
6.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，在步骤（13）中，
采用磁控溅射工艺在所述绝缘层的底部和侧壁上依次沉积阻挡层和种子层；
所述阻挡层为金属钛或金属钽，所述种子层为金属铜。
7.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，在步骤（13）中，
所述环形凹槽为圆环形凹槽或方环形凹槽；
所述环形凹槽的深度为1~3μm，宽度为1~3μm，所述环形凹槽的内环与所述硅盲孔的边缘之间的距离为0.08~0.1μm。
8.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，
在步骤（1）中，相邻硅通孔结构之间的间隔为18~20μm；
在步骤（3）中，采用深度反应离子刻蚀法在所述非功能面上刻蚀散热孔：
所述散热孔位于所述硅通孔结构周围，所述散热孔与所述硅通孔结构之间的间隔为0.5~1μm；
所述散热孔的孔径为300~500nm，深度为300~1000nm。
9.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，在步骤（4）中，
在每个芯片层的功能面上设置焊盘，非功能面上设置键合焊盘，并使得所述焊盘与所述功能面上的金属布线层相连接，所述键合焊盘与所述非功能面上的硅通孔结构相连接，通过所述焊盘和所述键合焊盘将所述第一芯片层和第二芯片层对准键合，完成芯片的封装。
10.一种芯片的封装结构，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的封装方法封装得到。
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Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106443056A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-02-22 | 东南大学 | 一种基于圆片级封装的mems风速风向传感器结构及封装方法 |
| US9607890B1 (en) * | 2013-11-18 | 2017-03-28 | Amkor Technology, Inc. | Stress relieving through-silicon vias |
| CN106711095A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-05-24 | 华中科技大学 | 一种半导体衬底、三维封装芯片及其硅通孔的封装方法 |
| CN110931460A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-03-27 | 江阴长电先进封装有限公司 | 一种芯片的封装结构及其封装方法 |
| CN111463137A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-07-28 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种硅基三维扇出集成封装方法及其结构 |
| CN111508913A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-07 | 贵州大学 | 一种基于硅通孔的大功率芯片背面散热方法 |
| CN111684581A (zh) * | 2017-12-01 | 2020-09-18 | 硅源公司 | 三维集成电路 |
| WO2021056859A1 (zh) * | 2019-09-29 | 2021-04-01 | 上海先方半导体有限公司 | 一种集成天线结构的2.5d多芯片封装结构及制造方法 |
| CN114446907A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-06 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种三维集成tsv针肋微流道主动散热封装方法及结构 |
| CN114724967A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-07-08 | 江苏芯德半导体科技有限公司 | 一种具有tsv的异构芯片封装结构的封装方法 |
| CN114975312A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-30 | 无锡中微高科电子有限公司 | 内嵌微流道的硅基三维封装结构及其制作方法 |
| WO2023279512A1 (zh) * | 2021-07-07 | 2023-01-12 | 长鑫存储技术有限公司 | 散热结构、散热结构的形成方法及半导体结构 |
| CN115642127A (zh) * | 2021-07-20 | 2023-01-24 | 长鑫存储技术有限公司 | 热传导结构及其形成方法、芯片及芯片堆叠结构 |
| US20230024555A1 (en) * | 2021-07-20 | 2023-01-26 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Thermal conduction structure, forming method thereof, chip and chip stacking structure |
| WO2023070860A1 (zh) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 长鑫存储技术有限公司 | 一种半导体结构及其形成方法、晶圆键合方法 |
| CN116130436A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-05-16 | 之江实验室 | 集成多孔微流道散热结构阵列的封装结构及其制备方法 |
| CN116207062A (zh) * | 2021-12-01 | 2023-06-02 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 半导体器件的封装结构及其封装方法 |
-
2023
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Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9607890B1 (en) * | 2013-11-18 | 2017-03-28 | Amkor Technology, Inc. | Stress relieving through-silicon vias |
| CN106443056A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-02-22 | 东南大学 | 一种基于圆片级封装的mems风速风向传感器结构及封装方法 |
| CN106711095A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-05-24 | 华中科技大学 | 一种半导体衬底、三维封装芯片及其硅通孔的封装方法 |
| CN111684581A (zh) * | 2017-12-01 | 2020-09-18 | 硅源公司 | 三维集成电路 |
| WO2021056859A1 (zh) * | 2019-09-29 | 2021-04-01 | 上海先方半导体有限公司 | 一种集成天线结构的2.5d多芯片封装结构及制造方法 |
| CN110931460A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-03-27 | 江阴长电先进封装有限公司 | 一种芯片的封装结构及其封装方法 |
| CN111508913A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-07 | 贵州大学 | 一种基于硅通孔的大功率芯片背面散热方法 |
| CN111463137A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-07-28 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种硅基三维扇出集成封装方法及其结构 |
| WO2023279512A1 (zh) * | 2021-07-07 | 2023-01-12 | 长鑫存储技术有限公司 | 散热结构、散热结构的形成方法及半导体结构 |
| CN115642127A (zh) * | 2021-07-20 | 2023-01-24 | 长鑫存储技术有限公司 | 热传导结构及其形成方法、芯片及芯片堆叠结构 |
| WO2023000378A1 (zh) * | 2021-07-20 | 2023-01-26 | 长鑫存储技术有限公司 | 热传导结构及其形成方法、芯片及芯片堆叠结构 |
| US20230024555A1 (en) * | 2021-07-20 | 2023-01-26 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Thermal conduction structure, forming method thereof, chip and chip stacking structure |
| WO2023070860A1 (zh) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 长鑫存储技术有限公司 | 一种半导体结构及其形成方法、晶圆键合方法 |
| CN116207062A (zh) * | 2021-12-01 | 2023-06-02 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 半导体器件的封装结构及其封装方法 |
| CN114446907A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-06 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种三维集成tsv针肋微流道主动散热封装方法及结构 |
| CN114975312A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-30 | 无锡中微高科电子有限公司 | 内嵌微流道的硅基三维封装结构及其制作方法 |
| CN114724967A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-07-08 | 江苏芯德半导体科技有限公司 | 一种具有tsv的异构芯片封装结构的封装方法 |
| CN116130436A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-05-16 | 之江实验室 | 集成多孔微流道散热结构阵列的封装结构及其制备方法 |
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