[發(fā)明專利]三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板及制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710826807.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107452689A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬盛林;蔡涵;李繼偉;羅榮峰;顏俊;龔丹;夏雁鳴;秦利鋒;王瑋;陳兢;金玉豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L23/13
• 分類號(hào): H01L23/13;H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司35204
• 代理人: 張松亭,陳淑嫻

1.一種三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板，其特征在于：包括硅基板，所述硅基板正面設(shè)有側(cè)壁具有一定坡度的凹腔，背面設(shè)有延伸至所述凹腔底部的垂直互聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述垂直互聯(lián)結(jié)構(gòu)包括若干互相獨(dú)立的導(dǎo)電柱；所述硅基板的正面以及所述凹腔的側(cè)壁和底部設(shè)有第一金屬互聯(lián)層以用于與置于凹腔內(nèi)的微電子芯片焊盤連接以及制作正面引出端；所述硅基板的背面設(shè)有第二金屬互聯(lián)層以用于制作背面引出端，所述第一金屬互聯(lián)層與第二金屬互聯(lián)層分別與所述硅基板絕緣設(shè)置，所述導(dǎo)電柱電性連接所述第一金屬互聯(lián)層與第二金屬互聯(lián)層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板，其特征在于：所述硅基板是電阻率≤0.1Ω·cm的低阻硅材料，所述硅基板背面設(shè)有延伸至所述凹腔底部并相互獨(dú)立的若干環(huán)形槽，所述環(huán)形槽內(nèi)填充絕緣材料，所述環(huán)形槽內(nèi)圈之內(nèi)的硅柱形成所述導(dǎo)電柱，所述硅柱的上下端分別與所述第一金屬互聯(lián)層和第二金屬互聯(lián)層形成歐姆接觸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板，其特征在于：所述絕緣材料是二氧化硅、玻璃漿料、聚丙烯或聚對(duì)二甲苯等一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板，其特征在于：所述硅基板是電阻率≥1000Ω·cm的高阻硅材料，所述硅基板背面設(shè)有延伸至所述凹腔底部并相互獨(dú)立的若干通孔，所述通孔完全填充或非完全填充導(dǎo)電材料形成所述導(dǎo)電柱，所述導(dǎo)電柱的上下端分別與所述第一金屬互聯(lián)層和第二金屬互聯(lián)層電性連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板，其特征在于：所述通孔內(nèi)由外到內(nèi)依次設(shè)置絕緣層、擴(kuò)散阻擋層和金屬導(dǎo)電層，所述擴(kuò)散阻擋層和金屬導(dǎo)電層形成所述導(dǎo)電柱，所述擴(kuò)散阻擋層是Ta、TaN、TiW的至少一種，所述導(dǎo)電金屬層是Cu、Al、Au、W的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板，其特征在于：所述硅基板的正、背面和所述凹腔表面設(shè)有絕緣層，所述第一金屬互聯(lián)層和第二金屬互聯(lián)層設(shè)于所述絕緣層之上，所述絕緣層于所述導(dǎo)電柱兩端面開(kāi)口以實(shí)現(xiàn)所述第一金屬互聯(lián)層、第二金屬互聯(lián)層和所述導(dǎo)電柱的電性連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板，其特征在于：所述絕緣層是氧化硅、氮化硅、氧化鋁、聚酰亞胺、玻璃、聚丙烯或聚對(duì)二甲苯的一種。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的三維系統(tǒng)級(jí)封裝應(yīng)用的內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板的制作方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)提供低阻硅基板，對(duì)硅基板背面進(jìn)行刻蝕獲得若干環(huán)形槽，向環(huán)形槽內(nèi)填充絕緣材料，環(huán)形槽內(nèi)圈之內(nèi)的硅柱形成所述導(dǎo)電柱；或提供高阻硅基板，對(duì)硅基板背面進(jìn)行刻蝕得到若干通孔，于通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料形成所述導(dǎo)電柱；

(2)對(duì)所述硅基板正面進(jìn)行凹腔制備，所述凹腔底部露出所述導(dǎo)電柱的上端面；

(3)于所述硅基板正、背面以及所述凹腔側(cè)壁和底部覆蓋一絕緣層；

(4)對(duì)所述導(dǎo)電柱兩端面進(jìn)行絕緣層開(kāi)窗以暴露出導(dǎo)電柱兩端表面；

(5)于所述硅基板正、背面以及所述凹腔側(cè)壁和底部沉積金屬以制作第一金屬互聯(lián)層和第二金屬互聯(lián)層。

9.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述內(nèi)嵌扇出型硅轉(zhuǎn)接板應(yīng)用于封裝的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將若干顆微電子芯片焊盤粘接于凹腔內(nèi)，且凹腔底部的第一金屬互聯(lián)層與芯片焊盤通過(guò)接觸進(jìn)行電學(xué)連接，使用有機(jī)聚合物材料填充凹腔和微電子芯片的間隙；

(2)于步驟(1)形成的結(jié)構(gòu)正、背面覆蓋一層絕緣層，并開(kāi)窗形成窗口；

(3)于正面沉積金屬制作第三金屬互聯(lián)層，所述第三金屬互聯(lián)層通過(guò)所述窗口與第一金屬互聯(lián)層電性連接；

(4)于步驟(3)形成的結(jié)構(gòu)正面覆蓋鈍化層，并開(kāi)窗圖形化形成用于引出第三金屬互聯(lián)層的連接口；

(5)于背面所述窗口形成與所述第二金屬互聯(lián)層電性連接的微焊球、微焊墊或微焊點(diǎn)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述應(yīng)用于封裝的方法，其特征在于：所述第一金屬互聯(lián)層、第二金屬互聯(lián)層和第三金屬互聯(lián)層分別包括依次設(shè)置的擴(kuò)散阻擋層和金屬導(dǎo)電層，所述擴(kuò)散阻擋層是Ta、TaN、TiW的至少一種，所述金屬導(dǎo)電層是Cu、Al、Au、Sn的至少一種。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述應(yīng)用于封裝的方法，其特征在于：所述微焊球、微焊墊或微焊點(diǎn)由AgSn、AuSn、CuSn中的至少一種制得。