CN201994289U

CN201994289U - 晶圆级转接板结构

Info

Publication number: CN201994289U
Application number: CN2011200338946U
Authority: CN
Inventors: 张黎; 赖志明; 陈栋; 陈锦辉
Original assignee: Jiangyin Changdian Advanced Packaging Co Ltd
Current assignee: Jiangyin Changdian Advanced Packaging Co Ltd
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-01-31

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆级转接板结构，属于集成电路或分立器件封装技术领域。所述转接板包括转接板基体（1-1），在转接板基体（1-1）内设置有金属柱阵列（1-2），在转接板基体（1-1）表面设置有金属再布线图形（1-3A、1-3B）和金属再布线保护层及开口图形（1-4A、1-4B）。本实用新型的晶圆级转接板，可极大程度的降低工艺难度和工艺成本，可实现高密度转接板技术的规模化生产。

Description

晶圆级转接板结构

技术领域

本实用新型涉及一种晶圆级转接板结构。属于集成电路或分立器件封装技术领域。

背景技术

近年来，随着电子封装技术的高速发展，一些的新的封装形式不断出现。如基于圆片的晶圆级芯片尺寸封装、三维堆叠封装技术和倒装封装技术等。这些新型封装技术的出现，不仅提升了芯片的工作性能，也大大节省了封装尺寸和体积。

受限于芯片尺寸和可靠性能的因素，圆片级封装技术的应用范围还局限于一些低脚数的产品。三维堆叠技术中，虽然引线键合可以实现多层堆叠，但在高速信号传输模块的应用方面受制于引线线长和直径，因而大面积的使用还是在闪存、智能卡、射频身份识别等方面。而一些高速处理芯片，如中央位处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、芯片组（Chipset）等的封装形式仍然以倒装方式进行。目前的倒装的转接板主要有：

1）BT类树脂基转接板；

2）陶瓷基转接板；

3）带有硅通孔的硅基转接板。

其中BT类树脂基转接板和陶瓷基转接板在金属布线中受工艺限制，其线宽线距较大，在高密度封装结构的设计中无法满足应用要求。带有硅通孔的硅基转接板采用硅通孔中填充金属的方式，以圆片的方式进行金属布线，可以实现精细线宽和线距结构，可实现高密度的转接能力，其工艺过程如图12~图22所示，该工艺有两大难点：

1）通孔形成，通常的通孔形成方式是利用深反应离子刻蚀的方法，因而形成效率较低，且因刻蚀过程控制因素，形成的通孔壁为扇贝结构；

2）介电层沉积困难。为保证硅与通孔金属之间的绝缘性，需在通孔壁沉积一层介电层，但因通孔尺寸极小介电层的沉积就显得非常困难了；

3）通孔金属填充困难。由于通孔金属填充是预先在通孔内沉积种子层金属，然后采用电镀工艺进行，这种方式很难避免通孔内空洞缺陷（电镀金属的生长特性）。

基于上述三方面的原因，利用硅通孔技术的硅基转接板技术还不具备大规模生产能力。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述硅通孔硅基转接板技术的不足，提供一种适用于高密度封装的晶圆级转接板结构。

本实用新型的目的是这样实现的：一种晶圆级转接板结构，所述转接板包括转接板基体，在转接板基体内设置有金属柱阵列，在转接板基体表面设置有金属再布线图形和金属再布线保护层及开口图形。

本实用新型的理念是通过电镀预先形成金属柱阵列，然后通过塑封的方式将阵列保护，形成带有金属柱阵列的带有金属柱阵列的圆片，进而在带有金属柱阵列的圆片上进行再布线工艺完成设计图形。之所以采用该工艺和方法，是为了避开通孔刻蚀与填充过程，同时，采用包封的方式将塑封料或者玻璃类介电层与金属柱整合形成新的带有金属柱的带有金属柱阵列的圆片，避免了介电层的沉积工艺，降低了工艺难度和成本。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的晶圆级转接板结构，可极大程度的降低工艺难度和工艺成本，可实现高密度转接板技术的规模化生产。

附图说明

图1~图11为本实用新型晶圆级转接板结构形成工艺各工序实例图。

图12~图22为现有硅基转接板封装工艺各工序典型实例图。

图中附图标记：

转接板基体1-1、金属柱阵列1-2、金属再布线图形1-3A、金属再布线图形1-3B、金属再布线保护层及开口图形1-4A、金属再布线保护层及开口图形1-4B、载体圆片2-1、脱模剂2-2、金属导电层2-3、掩膜材料2-4、掩膜图形开口2-5；

硅基板T-1、掩膜材料及开口T-2-1/T-2-2、通孔T-3、通孔及表面钝化层T-4、电镀金属种子层T-5、通孔金属T-6、再布线金属T-7A、保护层T-8A、基底介电层T-9、再布线层T-7B、保护层T-8B。

具体实施方式

参见图1~图11，图1~图11为本实用新型晶圆级转接板结构形成工艺实例图。由图1~图11可以看出，本实用新型晶圆级转接板结构，包括转接板基体1-1，在转接板基体1-1内设置有金属柱阵列1-2，在转接板基体1-1表面设置有金属再布线图形1-3A、1-3B和金属再布线保护层及开口图形1-4A、1-4B。其制备方法包括以下工艺步骤：

步骤一、取载体圆片2-1，如图1；

步骤二、在载体圆片2-1上形成脱模剂2-2，脱模剂2-2通常为硫化物和铬酸盐等，再在脱模剂2-2上溅射或者化学镀上金属导电层2-3，如图2，其目的是为下一步的电镀工艺做导电准备；

步骤三、在金属导电层2-3上贴上或涂覆掩膜材料2-4，掩膜材料2-4采用厚干膜或厚胶体物质，通过光刻或者激光的方式在掩膜材料2-4上形成掩膜图形开口2-5，如图3；

步骤四、利用电镀的方式在掩膜图形开口2-5内填充金属，在掩膜图形开口2-5内形成金属柱，如图4，通常填充金属为铜、银或其合金材料；

步骤五、剥离掩膜材料2-4，在溅射或者化学镀上金属导电层的载体圆片2-1表面形成金属柱阵列1-2，如图5；

步骤六、利用包封的方式将转接板基体1-1材料填满整个载体圆片的金属柱阵列1-2，如图6，形成带有金属柱阵列的圆片，为保持电绝缘性，转接板材料需要考虑较好的介电性能，同时应有良好的材料强度，与金属柱阵列相匹配的热膨胀系数，如具有介电功能的塑封料，或玻璃介电质，在互连金属柱连接处无需外加介电层；

步骤七、将带有金属柱阵列的圆片与载体圆片2-1脱离，如图7；

步骤八、腐蚀掉留在带有金属柱阵列的圆片上的金属导电层2-3，如图8；

步骤九、在腐蚀掉金属导电层的带有金属柱阵列的圆片的一表面形成一金属再布线图形1-3A，该金属再布线图形1-3A与所述金属柱阵列1-2互连，并加以保护和形成一金属再布线保护层及开口图形1-4A，如图9；

步骤十、抛磨步骤九所述带有金属柱阵列的圆片的另一表面，露出金属柱阵列1-2，如图10；

步骤十一、在抛磨后的带有金属柱阵列的圆片另一表面形成另一金属再布线图形1-3B，该金属再布线图形1-3B也与所述金属柱阵列1-2互连，并加以保护和形成另一金属再布线保护层及开口图形1-4B。

参见图12~图22，图12~图22为现有硅基转接板封装工艺各工序典型实例图。图12为硅基板T-1；图13为在硅基板T-1上形成掩膜材料及开口T-2-1/T-2-2；图14为深反应离子刻蚀形成通孔T-3；图15为去除掩膜材料；图16为利用等离子化学气相沉积通孔及表面钝化层T-4；图17为溅射沉积电镀金属种子层T-5；图18为电镀金属以填充通孔金属T-6；图19为去除一面电镀金属层；图20为在一面形成再布线金属T-7A、保护层T-8A及其开口；图21为抛磨另一面露出金属T-6；图22为在另一面形成再布线层T-7B和保护层T-8B及其开口。

所述金属柱为铜、铝、银、或其合金材料。

所述再布线金属为铜、铝、镍及其合金、导电胶等。

所述再布线金属保护层材料为光敏或非光敏绝缘材料，如环氧树脂、苯并环丁烯树脂、聚酰亚胺等。

Claims

1. 一种晶圆级转接板结构，其特征在于：所述转接板包括转接板基体（1-1），在转接板基体（1-1）内设置有金属柱阵列（1-2），在转接板基体（1-1）表面设置有金属再布线图形（1-3A、1-3B）和金属再布线保护层及开口图形（1-4A、1-4B）。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆级转接板结构，其特征在于：所述转接板基体（1-1），是指具有介电功能的塑封料，或玻璃介电质。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆级转接板结构，其特征在于：所述金属柱为铜、铝、银、或其合金材料。

4.根据权利要求1所述的一种晶圆级转接板结构，其特征在于：所述再布线金属为铜、铝、镍及其合金或导电胶。

5.根据权利要求1所述的一种晶圆级转接板结构，其特征在于：所述再布线金属保护层材料为光敏或非光敏绝缘材料。

6.根据权利要求5所述的一种晶圆级转接板结构，其特征在于：所述光敏或非光敏绝缘材料为环氧树脂、苯并环丁烯树脂或聚酰亚胺。