[發明專利]三維系統級封裝應用的內嵌扇出型硅轉接板及制作方法

在審

• 申請號: 201710826807.4
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107452689A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）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（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L23/13
• 分類號: H01L23/13;H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 張松亭,陳淑嫻

技術領域

本發明涉及微電子封裝領域，更具體的涉及一種面向三維系統級封裝應用的新型內嵌扇出型硅轉接板結構及制作方法。

背景技術

隨著集成電路制造業的快速發展，芯片尺寸向密度更高，速度更快、尺寸更小、成本更低等方向發展，傳統的扇入型晶圓級封裝已不能滿足互連的要求，然而扇出型圓片級封裝由于具有小型化、低成本和高集成度等優點，因此扇出型圓片級封裝(FOWLP)應運而生，其最適合高要求的移動或無線市場，并進一步促進了高性能、小尺寸市場的發展。

2004年英飛凌發明扇出型圓片級封裝(FOWLP)專利，并于2008年提出晶圓級扇出eWLB封裝技術，標準的eWLB工藝流程如下：首先在一個載片上貼膜，然后把芯片焊盤面朝下放置于膜上；使用圓片級注塑工藝，將芯片埋入到模塑料中；固化模塑料，移除載片；之后對埋有芯片的模塑料圓片進行晶圓級工藝；在芯片焊盤暴露的一側進行鈍化、金屬再布線、制備凸點底部金屬層，植球，最后切片完成封裝。與此同時，國際上關于Fan-Out圓片級封裝的其他封裝新技術如雨后春筍般出現，如臺積電基于Die Up結構提出的整合扇出型InFO(Integrated Fan-Out)WLP技術、AMKOR基于RDL-First結構提出的SWIFT封裝等新技術均使得Fan-Out圓片級封裝技術得到進一步的發展。

英飛凌所提出的扇出型封裝技術不僅解決微電子芯片小型化尺寸的要求以及I/O數目的需求，而且相對于傳統IC封裝，扇出型封裝將多個芯片組合進單一封裝中，解決了線路雍塞的問題；同時扇出型封裝無須中介板，在成本上亦低于傳統IC封裝技術。但是傳統的晶圓級扇出封裝技術雖具有金屬走線尺寸小、線路精確的優勢，但卻由于翹曲及熱應力匹配等問題不能達到面板級扇出封裝的封裝效率及其對應的低成本目標。

為了解決傳統扇出型圓片級封裝工藝中所出現的模塑料圓片的翹曲問題及熱應力匹配問題，華天昆山開發了嵌入硅基板扇出型封裝技術(eSiFO)。其使用硅基板為載體，通過在硅基板上刻蝕凹槽，將芯片正面向上放置且固定于凹槽內，使得芯片表面和硅圓片表面構成一個扇出面，在這個面上進行多層布線，并制作引出端焊球，最后切割，分離、封裝，從而達到了增加封裝的可操作性、減少面板翹曲、提高整體的對準精度、降低生產成本的目的。但隨著結構設計越來越復雜，性能要求愈來愈高，eSiFO技術卻無法進一步滿足在更小的封裝尺寸中實現復雜的多層三維系統應用。

發明內容

為解決上述技術問題，我們提出了一種面向三維系統級封裝應用的新型內嵌扇出型硅轉接板技術。利用凹腔結合垂直互聯結構，從而在滿足高密度、小尺寸、低成本的基礎上進一步實現三維系統封裝的應用，提高產品性能。

本發明的技術方案為：

一種三維系統級封裝應用的內嵌扇出型硅轉接板，包括硅基板，所述硅基板正面設有側壁具有一定坡度的凹腔，背面設有延伸至所述凹腔底部的垂直互聯結構，所述垂直互聯結構包括若干互相獨立的導電柱；所述硅基板的正面以及所述凹腔的側壁和底部設有第一金屬互聯層以用于與置于凹腔內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有第二金屬互聯層以用于制作背面引出端，所述第一金屬互聯層與第二金屬互聯層分別與所述硅基板絕緣設置，所述導電柱電性連接所述第一金屬互聯層與第二金屬互聯層。

可選的，所述硅基板是電阻率≤0.1Ω·cm的低阻硅材料，所述硅基板背面設有延伸至所述凹腔底部并相互獨立的若干環形槽，所述環形槽內填充絕緣材料，所述環形槽內圈之內的硅柱形成所述導電柱，所述硅柱的上下端分別與所述第一金屬互聯層和第二金屬互聯層形成歐姆接觸。

可選的，所述絕緣材料是二氧化硅、玻璃漿料、聚丙烯或聚對二甲苯等中的一種。

可選的，所述硅基板是電阻率≥1000Ω·cm的高阻硅材料，所述硅基板背面設有延伸至所述凹腔底部并相互獨立的若干通孔，所述通孔完全填充或非完全填充導電材料形成所述導電柱，所述導電柱的上下端分別與所述第一金屬互聯層和第二金屬互聯層電性連接。

可選的，所述通孔內由外到內依次設置絕緣層、擴散阻擋層和金屬導電層，所述擴散阻擋層和金屬導電層形成所述導電柱，其中所述絕緣層氧化硅、氮化硅、氧化鋁、BCB、聚酰亞胺、玻璃、聚丙烯或聚對二甲苯的一種，所述擴散阻擋層是Ta、TaN、TiW的至少一種，所述導電金屬層是Cu、Al、Au、W的至少一種。