[發明專利]一種密閉型系統級光電模塊封裝方式和工藝

有效

• 申請號: 201811176859.2
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN110010481B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 馮光建;劉長春;丁祥祥;王永河;馬飛;程明芳;郭麗麗;郁發新
• 申請（專利權）人: 浙江集邁科微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L21/60;H01L31/18
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 董世博

1.一種密閉型系統級光電模塊封裝方式和工藝，其特征在于，具體處理包括如下步驟：

101）底座處理步驟：在底座表面通過光刻和干法刻蝕工藝制作硅孔，硅孔深度在10nm到800um，硅孔形狀為方形、梯形或圓柱形，其邊長或者直徑范圍在10um到40000um之間，在底座該表面沉積透光材料，并通過CMP工藝使沉積透光材料只留在硅孔，透光材料為氧化硅、有機樹脂或有機玻璃；

在底座另一表面通過光刻和電鍍的工藝制作焊盤，焊盤厚度范圍在1nm到100um，焊盤本身結構是一層或多層，焊盤的金屬材質采用鈦、銅、鋁、銀、鈀、金、鉈、錫、鎳中的一種或多種；在底座該表面上通過光刻和干法刻蝕工藝制作凹槽，其深度在10nm到800um之間，凹槽形狀為方形、梯形、圓柱形，其邊長或者直徑范圍在10um到40000um之間；

102）蓋板處理步驟：蓋板通過光刻、刻蝕工藝在蓋板表面制作TSV孔，TSV孔直徑范圍在1um到1000um，深度在10um到1000um；在蓋板上方沉積氧化硅或者氮化硅或者直接熱氧化形成絕緣層，絕緣層厚度范圍在10nm到100um之間，通過物理濺射、磁控濺射或者蒸鍍工藝在絕緣層上方制作種子層，種子層厚度范圍在1nm到100um，種子層本身結構為一層或多層，種子層的金屬材質采用鈦、銅、鋁、銀、鈀、金、鉈、錫、鎳中的一種或者多種；通過電鍍銅，使銅金屬充滿TSV孔，并在200到500度溫度下密化銅，用CMP工藝使硅片表面只剩下填銅形成銅柱；

在蓋板的表面制作RDL，其過程包括制作相應絕緣層，絕緣層厚度范圍在10nm到1000um，其材質為氧化硅或者氮化硅，通過光刻、干法刻蝕工藝開窗，使RDL能與銅柱一端連接，再通過光刻、電鍍工藝在蓋板表面制作RDL，RDL包括走線和鍵合；

通過光刻、電鍍工藝在蓋板表面制作鍵合金屬形成焊盤，焊盤高度范圍在10nm到1000um，鍵合金屬采用銅，鋁，鎳，銀，金，錫中的一種或多種，鍵合金屬本身結構為一層或多層；此處焊盤和RDL位于銅柱露出的同一面；

對蓋板的另一面進行減薄，通過光刻、電鍍工藝制作金屬焊盤；厚度范圍在1nm到100um，金屬焊盤本身結構為一層或多層，金屬焊盤的材質為鈦、銅、鋁、銀、鈀、金、鉈、錫、鎳中的一種或多種；

103）封裝步驟：在蓋板焊盤上通過共晶鍵合的工藝焊接功能芯片，通過打線工藝使功能芯片的PAD跟上蓋板晶圓的焊盤互聯，通過晶圓級鍵合的方式將底座的一面和蓋板鍵合在一起，在蓋板的另一面用表面貼裝工藝放置其他功能芯片；切割鍵合晶圓成單個的封裝模組，并把單個的封裝模組插入光纖，通入光纖完成光通路。

2.根據權利要求1所述的一種密閉型系統級光電模塊封裝方式和工藝，其特征在于：蓋板、底座采用統一的尺寸，其采用4，6，8，12寸中的一種尺寸，厚度范圍為200um到2000um，其材料采用硅片、玻璃、石英、碳化硅、氧化鋁、環氧樹脂或聚氨酯。

3.根據權利要求1所述的一種密閉型系統級光電模塊封裝方式和工藝，其特征在于：蓋板的表面絕緣層用干法刻蝕或者濕法腐蝕工藝去除。

4.根據權利要求1所述的一種密閉型系統級光電模塊封裝方式和工藝，其特征在于：在RDL表面覆蓋絕緣層，在絕緣層上開窗露出焊盤；此處RDL的金屬采用銅、鋁、鎳、銀、金、錫中的一種或者多種，RDL本身結構采用一層或多層，RDL的厚度范圍為10nm到1000um；焊盤開窗直徑為10um到10000um。

5.根據權利要求1所述的一種密閉型系統級光電模塊封裝方式和工藝，其特征在于：切割方式采用激光切割或者刀具切割，切割位置位于凹坑填銅位置的中間。

6.根據權利要求1所述的一種密閉型系統級光電模塊封裝方式和工藝，其特征在于：步驟103）鍵合溫度在200到500度之間。