[發明專利]一種凹槽芯片嵌入工藝

有效

• 申請號: 202010855312.6
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111952243B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 馮光建;黃雷;高群;郭西;顧毛毛
• 申請（專利權）人: 浙江集邁科微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本發明提供一種凹槽芯片嵌入工藝，包括以下步驟：(a)提供硅片，并在硅片上表面刻蝕多個TSV孔，形成TSV區，然后形成第一鈍化層，在第一鈍化層和種子層；(b)電鍍金屬，使金屬充滿TSV孔形成金屬柱；(c)將硅片下表面做減薄處理，刻蝕凹槽；(d)在硅片下表面形成第三鈍化層，在第三鈍化層上涂布光刻膠；(e)去除金屬柱表面第三鈍化層、金屬柱和光刻膠；(f)在凹槽底部填焊錫，嵌入芯片，拆臨時鍵合得到芯片嵌入結構。本發明的技術方案通過在銅柱腐蝕的時候在銅柱表面增加金屬層，做硬罩幕層，在銅柱底部增加保護介質做高度控制層，使銅柱被腐蝕后能停在保護介質中，去除保護介質，使銅柱露出，精確控制銅柱的高度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種凹槽芯片嵌入工藝。

背景技術

毫米波射頻技術在半導體行業發展迅速，其在高速數據通信、汽車雷達、機載導彈跟蹤系統以及空間光譜檢測和成像等領域都得到廣泛應用，預計2018年市場達到11億美元，成為新興產業，新的應用對產品的電氣性能、緊湊結構和系統可靠性提出了新的要求，對于無線發射和接收系統，目前還不能集成到同一顆芯片上（SOC），因此需要把不同的芯片包括射頻單元、濾波器、功率放大器等集成到一個獨立的系統中實現發射和接收信號的功能。

傳統封裝工藝把各種功能芯片和無源器件安裝在基板上，占用面積大，可靠性差，不能滿足封裝系統越來越小型化的趨勢，而基于標準硅工藝的三維異構封裝技術（系統級封裝SIP）運用TSV技術和空腔結構將不同襯底不同功能的芯片集成在一起，能在較小的區域內實現芯片的堆疊和互聯，大大減小了功能件的面積并增加了其可靠性，越來越成為該產業未來發展的方向。

射頻芯片需要對其底部進行散熱和接地互聯，這樣就要求芯片底部需要有TSV金屬柱做接觸，但是對于要把射頻芯片埋入到硅空腔的結構來講，如果先做TSV，則需要在轉接板的背部做空腔，TSV的底部做空腔的底部，然后做互聯，TSV深度會有差異，這樣做出來的底部會不平，不利于芯片的接地互聯；如果是把TSV做長柱子，然后通過干法刻蝕的方式把TSV金屬柱露出，最后通過濕法腐蝕的方式把金屬柱去除，只留下底部金屬柱，則可以不必考慮TSV平整性的問題，是未來此類結構的主要實現方式，但是在實際應用中，因為金屬柱的腐蝕是一種各向同性的行為，因此如果空腔底部的金屬柱被腐蝕掉，那么金屬柱周邊先被腐蝕掉的部分就會深入到空腔底部，這樣不利于后續的底部互聯和散熱。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種凹槽芯片嵌入工藝，其具有占用面積小，可靠性高，可精確控制金屬柱的高度。本發明采用的技術方案是：

一種凹槽芯片嵌入工藝，其中，包括以下步驟：

(a)、提供硅片，并在硅片上表面刻蝕多個TSV孔，形成TSV區，然后在硅片上表面形成第一鈍化層，在第一鈍化層上形成至少一層種子層；

(b)、在種子層上電鍍金屬，使金屬充滿TSV孔形成金屬柱，拋光去除硅片表面的金屬和種子層，在設置TSV孔的硅片上表面臨時鍵合載片，保護硅片的TSV區；

(c)、將硅片下表面做減薄處理，使得金屬柱在硅片下表面露出，并在硅片下表面形成第二鈍化層，拋光使得硅片下表面的金屬柱露出，在硅片下表面刻蝕凹槽，其中凹槽設置在TSV區，使金屬柱豎立在凹槽內；

(d)、去除金屬柱表面的第一鈍化層，然后在硅片下表面形成第三鈍化層，在第三鈍化層上涂布光刻膠，曝光顯影，使金屬柱頂部露出；

(e)、去除金屬柱表面第三鈍化層，并去除金屬柱，然后去除上一步第三鈍化層上涂布的光刻膠；

(f)、在凹槽底部填焊錫，嵌入芯片，回流完成芯片焊接，在凹槽和芯片之間的縫隙填充材料，然后在硅片下表面形成第四鈍化層和RDL,使芯片信號PAD引出，拆臨時鍵合得到芯片嵌入結構。