[發(fā)明專利]一種用于2.5D封裝的TSV轉接板及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111769076B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 朱寶;陳琳;孫清清;張衛(wèi)
• 申請（專利權）人: 復旦大學;上海集成電路制造創(chuàng)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

本發(fā)明屬于集成電路封裝技術領域，具體為一種用于2.5D封裝的TSV轉接板及其制備方法。本發(fā)明采用金屬輔助化學刻蝕工藝減薄硅片，并且采用金屬輔助化學刻蝕工藝形成硅通孔，該方法無需復雜的工藝設備，工藝簡單，且硅通孔的深寬比易調。此外，通過在硅襯底背面形成籽晶層，而后在硅通孔內填充導電金屬的方法，無需化學機械拋光去除硅通孔上表面的導電金屬，從而可以進一步地縮減工藝步驟。

技術領域

本發(fā)明屬于集成電路封裝技術領域，具體涉及一種用于2.5D封裝的TSV轉接板及其制備方法。

背景技術

隨著電子產品向小型化、高性能、高可靠等方向發(fā)展，系統集成度也日益提高。在這種情況下，靠進一步縮小集成電路的特征尺寸和互連線的線寬來提高性能的方式受到材料物理特性和設備工藝的限制，傳統的摩爾定律已經很難繼續(xù)發(fā)展下去。以TSV為核心的2.5D/3D集成技術已經被廣泛認為是未來高密度封裝領域的主導技術，是突破摩爾定律的有效途徑。與傳統的2D封裝相比，基于TSV轉接板的2.5D封裝使多個芯片在轉接板上直接實現互連，大大縮短了走線長度，降低了信號延遲與損耗，其相對帶寬可達到傳統封裝的8~50倍。硅基轉接板可以制作更小線寬的互連線，布線密度大大提高，使其滿足高性能芯片的需求。硅基轉接板與芯片均采用硅作為基底材料，二者間的熱膨脹系數失配較小，芯片所承受的熱應力大幅降低，可靠性得以提高。芯片和基板間較短的互連線路可以改善系統電性能。因此，多個功能芯片通過TSV轉接板形成互連的封裝形式越來越受到世界各大半導體公司及科研院所的關注。

為了滿足封裝總體厚度的要求，對于傳統的TSV制造工藝，其中很重要的一個步驟是硅片減薄。對于硅片減薄，通常都是采用機械磨削聯合化學機械拋光、濕法刻蝕、干法刻蝕或者干法拋光的工藝方式。然而這些工藝模式都涉及到復雜的工藝設備和工藝步驟，因此工藝成本都比較高。此外，對于傳統的TSV制造工藝，在硅通孔內電鍍銅之后還需要采用化學機械拋光方法去除硅通孔表面銅材料，這同樣將增加工藝步驟；而且化學機械拋光所使用的拋光漿料對環(huán)境有害。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，且硅通孔的深寬比易調的用于2.5D封裝的TSV轉接板及其制備方法。

本發(fā)明提供的用于2.5D封裝的TSV轉接板制備方法，具體步驟為：

采用金屬輔助化學刻蝕方法對硅襯底減薄；

在所述硅襯底背面依次形成第三絕緣介質、籽晶層，并粘合第一載體；

在所述硅襯底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，并刻蝕去除所述硅通孔底部的第一絕緣介質；

沉積擴散阻擋層，并刻蝕去除所述硅通孔底部的所述擴散阻擋層；

刻蝕去除所述硅通孔底部的所述第三絕緣介質；

在所述硅通孔中填充導電金屬；

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和所述擴散阻擋層，沉積第二絕緣介質，隨后采用光刻和刻蝕工藝去除所述導電金屬表面的第二絕緣介質；

在所述導電金屬頂部形成粘附層/種子層疊層薄膜，并在所述疊層薄膜上形成微凸點；

在所述硅襯底正面粘合第二載體，然后去除所述硅襯底背面的所述籽晶層和所述第一載體，在所述導電金屬的底部形成粘附層/種子層疊層薄膜，并在所述疊層薄膜的上形成C4凸點；去除所述第二載體。

本發(fā)明制備方法中，優(yōu)選為，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：

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

將所述硅襯底放置在氫氟酸和雙氧水的混合溶液中進行刻蝕；