[發(fā)明專利]金屬間合物填充材料的轉(zhuǎn)接板的制造工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410753225.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN104465504A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何洪文;孫鵬;曹立強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;劉海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬間合物填充材料的轉(zhuǎn)接板的制造工藝，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硅通孔（TSV）填充技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)2.5D/3D芯片堆疊的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。目前主流的填充方法以電鍍技術(shù)為主，還包括CVD技術(shù)、導(dǎo)電膠填充技術(shù)和液態(tài)釬料填充技術(shù)等。電鍍技術(shù)相對(duì)來說價(jià)格較高，主要是電鍍?cè)O(shè)備極其昂貴，極大的增加了轉(zhuǎn)接板制造的成本。電鍍工藝要求較高，電鍍時(shí)間較長(zhǎng)，而且需要嚴(yán)格控制電鍍填充過程，以保證填充后不在孔內(nèi)部形成孔洞。同時(shí)還需要控制填充后表面銅層的厚度，以減少后續(xù)平坦化工藝的難度。CVD技術(shù)主要用于填充鎢材料，可以實(shí)現(xiàn)小孔徑通孔的填充，缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，填充時(shí)間長(zhǎng)，成本高，而且鎢的導(dǎo)電性稍差。用導(dǎo)電膠做為填充物，其缺點(diǎn)是導(dǎo)電膠電導(dǎo)率偏低，與釬料接頭的體積電阻率相比還有很大差距，并且導(dǎo)熱性和粘附力性能較差，這就限制了導(dǎo)電膠在轉(zhuǎn)接板制備中的應(yīng)用。釬料填充技術(shù)是利用低熔點(diǎn)釬料在真空環(huán)境下填充硅通孔，最大的優(yōu)勢(shì)是成本低廉，填充速度快；但缺點(diǎn)是釬料導(dǎo)電性較差，與硅材料的CTE相差較大，導(dǎo)致應(yīng)力問題突出，而且釬料熔點(diǎn)低，在后續(xù)工藝制程過程中存在隱患。

中國(guó)專利CN?201210041014.9?公開了一種三維封裝用金屬間化合物填充的垂直通孔互連結(jié)構(gòu)及制備方法，是一種改進(jìn)釬料填充的方法，利用熱擴(kuò)散將釬料轉(zhuǎn)化為金屬間化合物做為填充物，然而該方法存在弊端。TSV絕緣層制備完后，需要應(yīng)用PVD技術(shù)在側(cè)壁上沉積非常厚的銅材料，才能與填充的釬料完全反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為金屬間化合物；而且，當(dāng)釬料與銅材料形成一定厚度的金屬間化合物后，嚴(yán)重阻礙了釬料與銅材料的進(jìn)一步反應(yīng)，從而使得金屬間化合物轉(zhuǎn)化時(shí)間非常漫長(zhǎng)。熱擴(kuò)散時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)降低金屬間化合物的力學(xué)性能，容易產(chǎn)生微裂紋，降低產(chǎn)品的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種金屬間合物填充材料的轉(zhuǎn)接板的制造工藝，可有效防止裂紋的出現(xiàn)，提高產(chǎn)品的可靠性；同時(shí)，極大的減少了工藝時(shí)間。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述金屬間合物填充材料的轉(zhuǎn)接板的制造工藝，其特征是，包括以下步驟：

第一步：在硅轉(zhuǎn)接板上刻蝕盲孔；

第二步：在硅轉(zhuǎn)接板的表面和盲孔的內(nèi)表面沉積絕緣層和銅層，絕緣層的厚度為10?nm～10μm，銅層的厚度為10?nm～10μm；

第三步：將Cu顆粒摻雜的液態(tài)釬料填充到盲孔中，?Cu顆粒的摻雜量為50%～90%，Cu顆粒的粒徑為1微米～50微米；

第四步：回流后形成金屬間化合物，回流過程中：升溫至220～300℃，并在220℃以上停留30秒后，再降溫至常溫；

第五步，將硅轉(zhuǎn)接板（1）表面的銅層（8）去除，保留絕緣層（8）；

第六步：在硅轉(zhuǎn)接板的正面制作RDL層和微凸點(diǎn)；

第七步：在硅轉(zhuǎn)接板的背面進(jìn)行減薄工藝，露出金屬間化合物的底部；

第八步：在硅轉(zhuǎn)接板的背面制作背面RDL層和背面微凸點(diǎn)，從而完成轉(zhuǎn)接板的制作。

所述絕緣層的材料為氧化硅、氮化硅、多晶硅、聚酰亞胺或特氟龍塑料。

所述液態(tài)釬料采用Sn、SnPb、SnAg、SnAgCu或SnCu。

所述RDL層和背面RDL層的材質(zhì)為銅。

所述微凸點(diǎn)的材質(zhì)為Sn、SnAg、Cu+Sn或者Cu/SnAg。

本發(fā)明所述的金屬間合物填充材料的轉(zhuǎn)接板的制造工藝，先在硅通孔上制備絕緣層和金屬層，然后將摻雜Cu顆粒的液態(tài)釬料填充到硅通孔中，回流后形成金屬間化合物。該工藝的優(yōu)勢(shì)是在液態(tài)釬料中摻雜Cu顆粒，可以快速的與釬料成分接觸，從而發(fā)生劇烈反應(yīng)，形成金屬間化合物，極大的減少了形成金屬間化合物的工藝時(shí)間。而且，熱擴(kuò)散時(shí)間的減少，增加了金屬間化合物的力學(xué)性能，可有效的防止裂紋的出現(xiàn)，提高產(chǎn)品的可靠性。

附圖說明

圖1為在硅轉(zhuǎn)接板上刻蝕得到盲孔的示意圖。

圖2為得到絕緣層和銅層的示意圖。

圖3為在盲孔中填充液態(tài)釬料的示意圖。

圖4為得到金屬間化合物的示意圖。

圖5為正面銅層和絕緣層的去除。

圖6為正面得到RDL層和微凸點(diǎn)的示意圖。

圖7為硅轉(zhuǎn)接板背面減薄后的示意圖。

圖8為得到背面RDL層和微凸點(diǎn)的示意圖。

圖中序號(hào)：硅轉(zhuǎn)接板1、盲孔2、RDL層3、微凸點(diǎn)4、金屬間化合物5、背面RDL層6、背面微凸點(diǎn)7、絕緣層8、銅層9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。