CN111952196A - 凹槽芯片嵌入工艺 - Google Patents
凹槽芯片嵌入工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111952196A CN111952196A CN202010855815.3A CN202010855815A CN111952196A CN 111952196 A CN111952196 A CN 111952196A CN 202010855815 A CN202010855815 A CN 202010855815A CN 111952196 A CN111952196 A CN 111952196A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- tsv
- passivation layer
- etching
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 135
- 241000724291 Tobacco streak virus Species 0.000 claims abstract description 122
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 76
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 74
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 74
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims abstract description 25
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 53
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 24
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 21
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 15
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 14
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 7
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/4853—Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
- H01L21/486—Via connections through the substrate with or without pins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种凹槽芯片嵌入工艺,包括以下步骤:(a)、提供衬底,在衬底正面刻蚀不同深度的TSV,电镀使金属填满TSV,抛光去除衬底正面金属,在衬底正面制作RDL和焊盘,对衬底正面做临时键合,衬底背面做减薄使长的TSV背部露头,得到第一衬底;(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出,沉积钝化层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;(c)、在空腔内嵌入芯片,填充芯片和空腔的缝隙,在芯片表面制作RDL和焊盘,得到最终结构。本发明的凹槽芯片嵌入工艺,通过光刻胶来保护空腔底部的方式,用刻蚀工艺对空腔底部TSV进行开口,能避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤,有利于TSV底部的钝化层开口,破坏空腔底部钝化层。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种凹槽芯片嵌入工艺。
背景技术
毫米波射频技术在半导体行业发展迅速,其在高速数据通信、汽车雷达、机载导弹跟踪***以及空间光谱检测和成像等领域都得到广泛应用,预计2018年市场达到11亿美元,成为新兴产业。新的应用对产品的电气性能、紧凑结构和***可靠性提出了新的要求,对于无线发射和接收***,目前还不能集成到同一颗芯片上(SOC),因此需要把不同的芯片包括射频单元、滤波器、功率放大器等集成到一个独立的***中实现发射和接收信号的功能。
传统封装工艺把各种功能芯片和无源器件安装在基板上,占用面积大,可靠性差,不能满足封装***越来越小型化的趋势,而基于标准硅工艺的三维异构封装技术(***级封装SIP)运用TSV技术和空腔结构将不同衬底不同功能的芯片集成在一起,能在较小的区域内实现芯片的堆叠和互联,大大减小了功能件的面积并增加了其可靠性,越来越成为该产业未来发展的方向。
射频芯片需要对其底部进行散热和接地互联,这样就要求芯片底部需要有TSV铜柱做接触,但是对于要把射频芯片埋入到硅空腔的结构来讲,如果先做TSV,则需要在转接板的背部做空腔,TSV的底部做空腔的底部。
但是在实际应用中,空腔底部需要做钝化层来绝缘芯片和转接板,钝化层同样也会沉积在TSV的顶端,需要重新打开上面的钝化层使其跟芯片底部互联,业内一般用正面干法刻蚀的方式来实现该工艺,但是随着TSV金属柱的高度越来越小,整面刻蚀会破坏空腔底部钝化层。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足,提供一种凹槽芯片嵌入工艺,避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤,有利于TSV底部的钝化层开口。本发明采用的技术方案是:
一种凹槽芯片嵌入工艺,其中,包括以下步骤:
(a)、提供衬底,在衬底正面刻蚀不同深度的TSV,电镀使金属填满TSV,抛光去除衬底正面金属,在衬底正面制作RDL和焊盘,对衬底正面做临时键合,衬底背面做减薄使长的TSV底部露头,得到第一衬底;
(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出,沉积钝化层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;
(c)、在空腔内嵌入芯片,填充芯片和空腔的缝隙,在芯片表面制作RDL和焊盘,得到最终结构。
优选的是,所述的凹槽芯片嵌入工艺,其中,所述步骤(a)的具体步骤为:
(a1)通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV;
(a2)在衬底正面沉积绝缘层,在绝缘层上制作种子层;
(a3)电镀铜,使铜金属充满TSV,去除衬底表面铜,使衬底表面只剩下填铜;
(a4)通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘;
(a5)对衬底正面做临时键合,然后减薄衬底背面,使TSV露出,在背面做钝化层,抛光使TSV金属露出,然后制作RDL和焊盘,得到第一衬底。
优选的是,所述的凹槽芯片嵌入工艺,其中,所述步骤(b)的具体步骤为:
(b1)通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)沉积钝化层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;
(b3)去除光刻胶,清洗衬底,解键合。
优选的是,所述的凹槽芯片嵌入工艺,其中,所述步骤(b)的具体步骤为:
(b1)通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)沉积钝化层和金属层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀金属层和钝化层使TSV底部金属露出;
(b4)去除光刻胶,清洗衬底,解键合。
优选的是,所述的凹槽芯片嵌入工艺,其中,所述步骤(b)的具体步骤为:
(b1)通过光刻和干法刻蚀在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)沉积钝化层;
(b3)通过干法或湿法刻蚀使空腔底部TSV侧壁露出金属。
优选的是,所述的凹槽芯片嵌入工艺,其中,所述TSV直径为1um~1000um,深度为10um~1000um。
优选的是,所述的凹槽芯片嵌入工艺,其中,所述绝缘层厚度为0.01um~100um;所述种子层厚度为0.001um~100um,所述种子层的材质为钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种。
优选的是,所述的凹槽芯片嵌入工艺,其中,所述焊盘的材质为钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种。
优选的是,所述的凹槽芯片嵌入工艺,其中,所述空腔深度为10um~1000um。
本发明的优点在于:本发明的凹槽芯片嵌入工艺,通过光刻胶来保护空腔底部的方式,用刻蚀工艺对空腔底部TSV进行开口,能避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤,有利于TSV底部的钝化层开口,破坏空腔底部钝化层。
附图说明
图1为本发明的衬底刻蚀TSV孔示意图。
图2为本发明的衬底正面沉积绝缘层和种子层的示意图。
图3为本发明的衬底背面形成RDL和焊盘示意图。
图4为本发明的实施例1 TSV底部钝化层,金属露出的示意图。
图5为本发明的实施例1沉积钝化层示意图。
图6为本发明的实施例1衬底表面涂布光刻胶示意图。
图7为本发明的实施例1去除光刻胶的示意图。
图8为本发明的实施例1最终结构示意图。
图9为本发明的实施例2短TSV底部露出示意图。
图10为本发明的实施例2 沉积钝化层和金属层示意图。
图11为本发明的实施例2 TSV底部金属露出示意图。
图12为本发明的实施例2去除光刻胶示意图。
图13为本发明的实施例2最终结构示意图。
图14为本发明的实施例3金属露出示意图。
图15为本发明的实施例3的空腔底部TSV侧壁露出金属示意图。
图16为本发明的实施例3的最终结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例一;
一种凹槽芯片嵌入工艺,其中,包括以下步骤:
(a)、提供衬底,在衬底101正面刻蚀不同深度的TSV 102,电镀使金属填满TSV,抛光去除衬底正面金属,在衬底正面制作RDL和焊盘,对衬底正面做临时键合,衬底背面做减薄使长的TSV背部露头,得到第一衬底;
步骤(a)的具体步骤为:
(a1)如图1所示,通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV,TSV直径范围在1um到1000um,深度在10um到1000um;
(a2)如图2所示,在衬底正面沉积绝缘层,在绝缘层上制作种子层,绝缘层为氧化硅或者氮化硅,或者直接热氧化,绝缘层厚度范围在10nm到100um之间;通过物理溅射,磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层,种子层厚度范围在1nm到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;
(a3)电镀铜,使铜金属充满TSV 103,去除衬底表面铜,使衬底表面只剩下填铜;
电镀铜103,使铜金属充满TSV,200到500度温度下密化使铜更致密;铜CMP工艺使衬底表面铜去除,使衬底表面只剩下填铜;衬底表面绝缘层可以用干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺去除;衬底表面绝缘层也可以保留;
(a4)通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘;
通过光刻和电镀的工艺在TSV口露出端制作RDL和焊盘,首先通过物理溅射,磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层,种子层厚度范围在1nm到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;然后光刻定义RDL和焊盘位置,电镀做出RDL和焊盘金属,金属厚度范围1um到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;
此步骤的SOI衬底和载片包括4,6,8,12寸衬底,厚度范围为200um到2000um,也可以是其他材质,包括玻璃,石英,碳化硅,氧化铝等无机材料,也可以是环氧树脂,聚氨酯等有机材料,其主要功能是提供支撑作用。
如图3所示,对衬底正面做临时键合,然后减薄背面,使TSV露出,在背面做钝化层,抛光使TSV金属露出,然后继续制作RDL和焊盘;
(a5)对衬底正面做临时键合,然后减薄衬底背面,使TSV露出,在背面做钝化层,抛光使TSV底部金属露出,然后制作RDL和焊盘,得到第一衬底。
(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出,沉积钝化层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;
步骤(b)的具体步骤为:
(b1)如图4所示,通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔104,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)如图5所示,沉积钝化层105,钝化层为氧化硅或者氮化硅等绝缘层,或者直接热氧化,钝化层厚度范围在10nm到100um之间;如图6所示,表面涂布光刻胶106,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;
(b3)如图7所示,去除光刻胶,清洗衬底,解键合。
(c)、如图8所示,在空腔内嵌入芯片107,填充芯片和空腔的缝隙,在芯片表面制作RDL和焊盘108,得到最终结构。
实施例2:
一种凹槽芯片嵌入工艺,其中,包括以下步骤:
(a)、提供衬底,在衬底正面刻蚀不同深度的TSV,电镀使金属填满TSV,抛光去除衬底正面金属,在衬底正面制作RDL和焊盘,对衬底正面做临时键合,衬底背面做减薄使长的TSV背部露头,得到第一衬底;
步骤(a)的具体步骤为:
(a1)如图1所示,通过光刻和刻蚀工艺在衬底101正面制作不同深度的TSV 102,TSV直径范围在1um到1000um,深度在10um到1000um;
(a2)如图2所示,在衬底正面沉积绝缘层,在绝缘层上制作种子层,绝缘层为氧化硅或者氮化硅,或者直接热氧化,绝缘层厚度范围在10nm到100um之间;通过物理溅射,磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层,种子层厚度范围在1nm到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;
(a3)电镀铜,使铜金属充满TSV 103,去除衬底表面铜,使衬底表面只剩下填铜;
电镀铜103,使铜金属充满TSV,200到500度温度下密化使铜更致密;铜CMP工艺使衬底表面铜去除,使衬底表面只剩下填铜;衬底表面绝缘层可以用干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺去除;衬底表面绝缘层也可以保留;
(a4)通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘;
通过光刻和电镀的工艺在TSV口露出端制作RDL和焊盘,首先通过物理溅射,磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层,种子层厚度范围在1nm到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;然后光刻定义RDL和焊盘位置,电镀做出RDL和焊盘金属,金属厚度范围1um到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;
此步骤的SOI衬底和载片包括4,6,8,12寸衬底,厚度范围为200um到2000um,也可以是其他材质,包括玻璃,石英,碳化硅,氧化铝等无机材料,也可以是环氧树脂,聚氨酯等有机材料,其主要功能是提供支撑作用。
如图3所示,对衬底正面做临时键合,然后减薄背面,使TSV露出,在背面做钝化层,抛光使TSV金属露出,然后继续制作RDL和焊盘;
(a5)对衬底正面做临时键合,然后减薄衬底背面,使TSV露出,在背面做钝化层,抛光使TSV金属露出,然后制作RDL和焊盘,得到第一衬底。
(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出,沉积钝化层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;
步骤(b)的具体步骤为:
(b1)如图9所示,通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔,腔体深度在10um到1000um,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)沉积钝化层和金属层109,钝化层为氧化硅或者氮化硅,或者直接热氧化,钝化层厚度范围在10nm到100um之间;金属层厚度范围在1nm到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;
(b3)如图10所示,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,如图11所示,刻蚀金属层和钝化层使TSV底部金属露出;
(c)、去除金属层,在空腔内嵌入芯片,填充缝隙,在芯片表面制作RDL和焊盘,完成最终结构。
如图12所示,去除光刻胶,去除衬底表面金属层,清洗衬底,解键合;
如图13所示,在空腔内嵌入芯片,填充缝隙,在芯片表面制作RDL和焊盘,完成最终结构。
实施例3:
一种凹槽芯片嵌入工艺,其中,包括以下步骤:
(a)、提供衬底,在衬底正面刻蚀不同深度的TSV,电镀使金属填满TSV,抛光去除衬底正面金属,在衬底正面制作RDL和焊盘,对衬底正面做临时键合,衬底背面做减薄使长的TSV背部露头,得到第一衬底;
步骤(a)的具体步骤为:
(a1)如图1所示,通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV,TSV直径范围在1um到1000um,深度在10um到1000um;
(a2)如图2所示,在衬底正面沉积绝缘层,在绝缘层上制作种子层,绝缘层为氧化硅或者氮化硅,或者直接热氧化,绝缘层厚度范围在10nm到100um之间;通过物理溅射,磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层,种子层厚度范围在1nm到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;
(a3)电镀铜,使铜金属充满TSV,去除衬底表面铜,使衬底表面只剩下填铜;
电镀铜103,使铜金属充满TSV,200到500度温度下密化使铜更致密;铜CMP工艺使衬底表面铜去除,使衬底表面只剩下填铜;衬底表面绝缘层可以用干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺去除;衬底表面绝缘层也可以保留;
(a4)通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘;
通过光刻和电镀的工艺在TSV口露出端制作RDL和焊盘,首先通过物理溅射,磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层,种子层厚度范围在1nm到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;然后光刻定义RDL和焊盘位置,电镀做出RDL和焊盘金属,金属厚度范围1um到100um,其可以是一层也可以是多层,金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等;
此步骤的SOI衬底和载片包括4,6,8,12寸衬底,厚度范围为200um到2000um,也可以是其他材质,包括玻璃,石英,碳化硅,氧化铝等无机材料,也可以是环氧树脂,聚氨酯等有机材料,其主要功能是提供支撑作用。
如图3所示,对衬底正面做临时键合,然后减薄背面,使TSV露出,在背面做钝化层,抛光使TSV金属露出,然后继续制作RDL和焊盘;
(a5)对衬底正面做临时键合,然后减薄衬底背面,使TSV露出,在背面做钝化层,抛光使TSV金属露出,然后制作RDL和焊盘,得到第一衬底。
(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出,沉积钝化层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;
所述步骤(b)的具体步骤为:
(b1)如图14所示,通过光刻和干法刻蚀在第一衬底背面刻蚀空腔,腔体深度在10um到1000um,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)沉积钝化层;钝化层为氧化硅或者氮化硅等绝缘层,或者直接热氧化,钝化层厚度范围在10nm到100um之间;
(b3)如图15所示,通过干法或湿法刻蚀使空腔底部TSV侧壁露出金属。
(c)、在空腔内嵌入芯片,填充缝隙,在芯片表面制作RDL和焊盘,完成最终结构。
如图16所示,在空腔内嵌入芯片,填充缝隙,在芯片表面制作RDL和焊盘,完成最终结构。
本发明的凹槽芯片嵌入工艺,通过光刻胶来保护空腔底部的方式,用刻蚀工艺对空腔底部TSV进行开口,能避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤,有利于TSV底部的钝化层开口,破坏空腔底部钝化层。
最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(a)、提供衬底,在衬底正面刻蚀不同深度的TSV,电镀使金属填满TSV,抛光去除衬底正面金属,在衬底正面制作RDL和焊盘,对衬底正面做临时键合,衬底背面做减薄使长的TSV底部露出,得到第一衬底;
(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出,沉积钝化层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;
(c)、在空腔内嵌入芯片,填充芯片和空腔的缝隙,在芯片表面制作RDL和焊盘,得到最终结构。
2.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,所述步骤(a)的具体步骤为:
(a1)通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV;
(a2)在衬底正面沉积绝缘层,在绝缘层上制作种子层;
(a3)电镀铜,使铜金属充满TSV,去除衬底表面铜,使衬底表面只剩下填铜;
(a4)通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘;
(a5)对衬底正面做临时键合,然后减薄衬底背面,使TSV底部露出,在背面做钝化层,抛光使TSV底部金属露出,然后制作RDL和焊盘,得到第一衬底。
3.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,所述步骤(b)的具体步骤为:
(b1)通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)沉积钝化层,表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀钝化层使TSV底部金属露出;
(b3)去除光刻胶,清洗衬底,解键合。
4.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,所述步骤(b)的具体步骤为:
(b1)通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)沉积钝化层和金属层;
(b3)表面涂布光刻胶,曝光显影使TSV底部露出,刻蚀金属层和钝化层使TSV底部金属露出。
5.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,所述步骤(b)的具体步骤为:
(b1)通过光刻和干法刻蚀在第一衬底背面刻蚀空腔,使短的TSV底部露出;通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层,使金属露出;
(b2)沉积钝化层;
(b3)通过干法或湿法刻蚀使空腔底部TSV侧壁露出金属。
6.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,所述TSV直径为1um~1000um,深度为10um~1000um。
7.如权利要求2所述的凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,所述绝缘层厚度为0.01um~100um;所述种子层厚度为0.001um~100um,所述种子层的材质为钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种。
8.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,所述焊盘的材质为钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种。
9.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺,其特征在于,所述空腔深度为10um~1000um。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010855815.3A CN111952196B (zh) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | 凹槽芯片嵌入工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010855815.3A CN111952196B (zh) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | 凹槽芯片嵌入工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111952196A true CN111952196A (zh) | 2020-11-17 |
CN111952196B CN111952196B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=73360133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010855815.3A Active CN111952196B (zh) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | 凹槽芯片嵌入工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111952196B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112687673A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-20 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种不同厚度芯片嵌入载片结构及其制备方法 |
CN112736073A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种硅基光计算异质集成模组 |
CN113345836A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-09-03 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种tsv电镀工艺 |
CN114388366A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-04-22 | 湖北江城芯片中试服务有限公司 | 封装壳体的制备方法及封装芯片的制备方法 |
CN115290713A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-11-04 | 广东芯阅科技有限公司 | 一种基于金属化通孔衬底技术的电化学敏感芯片及其制备方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070007641A1 (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-11 | Kang-Wook Lee | Chip-embedded interposer structure and fabrication method thereof, wafer level stack structure and resultant package structure |
US20120228754A1 (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | Georgia Tech Research Corporation | Chip-last embedded interconnect structures and methods of making the same |
CN203833606U (zh) * | 2014-04-30 | 2014-09-17 | 安徽北方芯动联科微***技术有限公司 | 叠层组合式mems芯片 |
CN104795338A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 背照式影像芯片的晶圆级低成本封装工艺和结构 |
US9553080B1 (en) * | 2015-09-18 | 2017-01-24 | Globalfoundries Inc. | Method and process for integration of TSV-middle in 3D IC stacks |
CN110010561A (zh) * | 2018-12-31 | 2019-07-12 | 杭州臻镭微波技术有限公司 | 一种多层芯片堆叠的射频结构及其制作方法 |
CN110867429A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-06 | 上海先方半导体有限公司 | 一种tsv转接板互连结构 |
CN111243970A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-05 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种空腔中芯片嵌入工艺 |
CN111341668A (zh) * | 2020-02-29 | 2020-06-26 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种射频芯片在硅空腔中的嵌入方法 |
CN111341665A (zh) * | 2020-02-29 | 2020-06-26 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种芯片嵌入转接板凹槽制作方法 |
-
2020
- 2020-08-24 CN CN202010855815.3A patent/CN111952196B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070007641A1 (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-11 | Kang-Wook Lee | Chip-embedded interposer structure and fabrication method thereof, wafer level stack structure and resultant package structure |
US20120228754A1 (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | Georgia Tech Research Corporation | Chip-last embedded interconnect structures and methods of making the same |
CN203833606U (zh) * | 2014-04-30 | 2014-09-17 | 安徽北方芯动联科微***技术有限公司 | 叠层组合式mems芯片 |
CN104795338A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 背照式影像芯片的晶圆级低成本封装工艺和结构 |
US9553080B1 (en) * | 2015-09-18 | 2017-01-24 | Globalfoundries Inc. | Method and process for integration of TSV-middle in 3D IC stacks |
CN110010561A (zh) * | 2018-12-31 | 2019-07-12 | 杭州臻镭微波技术有限公司 | 一种多层芯片堆叠的射频结构及其制作方法 |
CN110867429A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-06 | 上海先方半导体有限公司 | 一种tsv转接板互连结构 |
CN111243970A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-05 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种空腔中芯片嵌入工艺 |
CN111341668A (zh) * | 2020-02-29 | 2020-06-26 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种射频芯片在硅空腔中的嵌入方法 |
CN111341665A (zh) * | 2020-02-29 | 2020-06-26 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种芯片嵌入转接板凹槽制作方法 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112687673A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-20 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种不同厚度芯片嵌入载片结构及其制备方法 |
CN112736073A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种硅基光计算异质集成模组 |
CN112687673B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-12 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种不同厚度芯片嵌入载片结构及其制备方法 |
CN112736073B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-12 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种硅基光计算异质集成模组 |
CN113345836A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-09-03 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种tsv电镀工艺 |
CN114388366A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-04-22 | 湖北江城芯片中试服务有限公司 | 封装壳体的制备方法及封装芯片的制备方法 |
CN114388366B (zh) * | 2022-03-22 | 2022-05-31 | 湖北江城芯片中试服务有限公司 | 封装壳体的制备方法及封装芯片的制备方法 |
WO2023178874A1 (zh) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | 湖北江城芯片中试服务有限公司 | 封装壳体的制备方法及封装芯片的制备方法 |
CN115290713A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-11-04 | 广东芯阅科技有限公司 | 一种基于金属化通孔衬底技术的电化学敏感芯片及其制备方法 |
CN115290713B (zh) * | 2022-07-15 | 2023-08-22 | 广东芯阅科技有限公司 | 一种基于金属化通孔衬底技术的电化学敏感芯片及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111952196B (zh) | 2024-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111952196B (zh) | 凹槽芯片嵌入工艺 | |
CN110010548B (zh) | 一种底部带焊盘的空腔结构制作方法 | |
CN111952243B (zh) | 一种凹槽芯片嵌入工艺 | |
CN110010547B (zh) | 一种底部带tsv结构的硅空腔结构的制作方法 | |
CN111293079B (zh) | 一种超厚转接板的制作方法 | |
CN110010491B (zh) | 一种多层堆叠射频微***立方体结构的制作工艺 | |
CN111952194B (zh) | 一种射频芯片液冷散热工艺 | |
CN111341665B (zh) | 一种芯片嵌入转接板凹槽制作方法 | |
CN111243970A (zh) | 一种空腔中芯片嵌入工艺 | |
CN111968943B (zh) | 一种射频模组超薄堆叠方法 | |
CN111508857A (zh) | 一种扇出型芯片互联的制作方法 | |
CN110010482B (zh) | 一种基于柔性电路板的密闭型射频芯片封装工艺 | |
CN115527868A (zh) | 三维堆叠的扇出型芯片封装方法及封装结构 | |
CN111341668A (zh) | 一种射频芯片在硅空腔中的嵌入方法 | |
CN110010504B (zh) | 一种具有电磁屏蔽功能的射频模块制作工艺 | |
CN110010480B (zh) | 一种晶圆级的射频芯片电磁屏蔽封装工艺 | |
CN111370316A (zh) | 一种六面包围嵌入式封装方法 | |
CN111968941A (zh) | 一种晶圆级贴片互联方式 | |
CN110010495B (zh) | 一种高密度侧壁互联方法 | |
CN110010575B (zh) | 一种栓塞互联式的tsv结构及其制作方法 | |
CN110010543B (zh) | 一种射频芯片扇出型***级封装工艺 | |
CN112992851B (zh) | 转接板及其制备方法 | |
CN113078131B (zh) | 一种tsv结构及tsv电镀工艺 | |
CN111653534B (zh) | 一种基于石墨烯做散热涂层的三维异构模组的制作方法 | |
CN110010499B (zh) | 一种具有电磁屏蔽功能的射频芯片***级封装工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |