[發明專利]一種用于2.5D封裝的TSV轉接板及其制備方法

有效

• 申請號: 202010561678.2
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111769076B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 朱寶;陳琳;孫清清;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學;上海集成電路制造創新中心有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/306;H01L23/48
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，具體步驟為：

采用金屬輔助化學刻蝕方法對硅襯底（200）減薄；

在所述硅襯底（200）背面依次形成第三絕緣介質（203）、籽晶層（204），并粘合第一載體（205）；

在所述硅襯底（200）的正面光刻定義硅通孔位置，并刻蝕形成硅通孔；

沉積第一絕緣介質（207），并刻蝕去除所述硅通孔底部的第一絕緣介質（207）；沉積擴散阻擋層（208），并刻蝕去除所述硅通孔底部的所述擴散阻擋層（208）；刻蝕去除所述硅通孔底部的所述第三絕緣介質（203）；

在所述硅通孔中填充導電金屬（209）；采用光刻和刻蝕工藝去除所述硅通孔上表面的所述第一絕緣介質（207）和所述擴散阻擋層（208），沉積第二絕緣介質（210），隨后采用光刻和刻蝕工藝去除所述導電金屬（209）表面的第二絕緣介質（210）；

在所述導電金屬（209）頂部形成第一粘附層/種子層疊層薄膜（211），并在所述疊層薄膜上形成微凸點（212）；在所述硅襯底（200）正面粘合第二載體（213），然后去除所述硅襯底（200）背面的所述籽晶層（204）和所述第一載體（205），在所述導電金屬（209）的底部形成第二粘附層/種子層疊層薄膜（214），并在所述疊層薄膜的上形成C4凸點（215）；去除所述第二載體（213）。

2.根據權利要求1所述的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，所述采用金屬輔助化學刻蝕方法對硅襯底減薄，具體包括以下步驟：

在所述硅襯底（200）的背面生長一層第一金屬薄膜（202）作為催化劑，然后在所述硅襯底（200）的正面粘合第三載體（201）；

將所述硅襯底（200）放置在氫氟酸和雙氧水的混合溶液中進行刻蝕；

在所述第一金屬薄膜（202）的催化作用下，與所述第一金屬薄膜（202）接觸的硅材料不斷被雙氧水氧化以及被氫氟酸刻蝕，通過控制刻蝕速率和刻蝕時間將所述硅襯底（200）減薄到所需要的厚度；

蝕刻去除所述第一金屬薄膜（202）。

3.根據權利要求2所述的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，所述金屬薄膜為Ag、Pt、Au、Pd中的至少一種。

4. 根據權利要求2所述的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，所述金屬薄膜的厚度為20~50 nm。

5.根據權利要求1所述的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，采用金屬輔助化學刻蝕形成硅通孔。

6.根據權利要求5所述的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，在所述硅襯底（200）的正面生長一層第二金屬薄膜（206），并通過光刻和刻蝕工藝定義出硅通孔的位置；

將所述硅襯底（200）放置在氫氟酸和雙氧水的混合溶液中進行化學刻蝕；

在所述金屬薄膜（206）的催化作用下，與所述第二金屬薄膜（206）接觸的硅材料不斷被雙氧水氧化以及被氫氟酸刻蝕，通過控制刻蝕速率和刻蝕時間，使所述硅襯底（200）被刻蝕穿通，所述第二金屬薄膜（206）與底部的所述第三絕緣介質（203）直接接觸；

蝕刻去除所述第二金屬薄膜（206）。

7.根據權利要求1所述的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，所述擴散阻擋層為TaN、TiN、ZrN、MnSiO₃中的至少一種。

8.根據權利要求1所述的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，所述導電金屬為Cu。

9.根據權利要求8所述的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，其特征在于，所述籽晶層為Cu、Ru、Co、CuRu合金、CuCo合金中的至少一種。

10.一種基于權利要求1-9之一所述制備方法得到的用于2.5D封裝的TSV轉接板，其特征在于，包括：

貫通硅襯底（200）的硅通孔；

第一絕緣介質（207）和擴散阻擋層（208），其中，所述第一絕緣介質（207）覆蓋硅通孔的側壁，所述擴散阻擋層（208）覆蓋所述第一絕緣介質（207）的表面；

第二絕緣介質（210）和第三絕緣介質（203），其中所述第二絕緣介質（210）覆蓋所述硅襯底（200）、所述第一絕緣介質（207）以及擴散阻擋層（208）的上表面，所述第三絕緣介質（203）覆蓋所述硅襯底（200）、所述第一絕緣介質（207）以及所述擴散阻擋層（208）的下表面；

導電金屬（209）、粘附層/種子層所構成的疊層薄膜（211,214）、微凸點（212）、C4凸點（215），其中，所述導電金屬（209）完全填充所述硅通孔；第一粘附層/種子層所構成的疊層薄膜（211）覆蓋導電金屬（209）的上表面以及部分所述第二絕緣介質（210）的表面；所述第二粘附層/種子層所構成的疊層薄膜（214）覆蓋所述導電金屬（209）的下表面以及部分所述第三絕緣介質（203）的表面；微凸點（212）位于所述第一粘附層/種子層所構成的疊層薄膜（211）表面；C4凸點（215）位于所述第二粘附層/種子層所構成的疊層薄膜（214）表面。