用于系统级封装的TSV转接板及其制备方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于系统级封装的TSV转接板及其制备方法，该方法包括：选取Si衬底；刻蚀所述Si衬底分别形成TSV孔和隔离沟槽；填充所述隔离沟槽和所述TSV分别形成隔离区和TSV区；在所述Si衬底第一侧制备SCR管的P

【技术实现步骤摘要】
用于系统级封装的TSV转接板及其制备方法
本专利技术属半导体集成电路
，特别涉及一种用于系统级封装的TSV转接板及其制备方法。
技术介绍
基于硅通孔(Through-SiliconVia，简称TSV)的三维封装(3D-TSV)具有高速互连、高密度集成、小型化等特点，同时表现出同质和异质功能整合等优点，成为近年来半导体技术最热门的研究方向之一。尽管3D-TSV封装技术具有诸多优势，但目前仍存在一些不利因素制约3D-TSV集成封装技术的发展。其中，三维堆叠时抗静电能力是影响3D-TSV集成封装技术的发展的一个重要因素；由于不同芯片的抗静电能力不同，在三维堆叠时抗静电能力弱的芯片会影响到封装后整个系统的抗静电能力，静电放电(Electro-StaticDischarge,简称ESD)指短的持续时间内的大电流放电现象。ESD会降低或毁坏集成电路中的分立器件如晶体管、二极管、电感器、电容和电阻器。电压和电流尖峰都可以击穿在单个半导体器件中的多个部分中的电介质或掺杂区，由此使得整个器件或甚至整个芯片完全或部分不能工作，在过去数十年中，集成电路(IC)已以难以置信的速率缩小，且将可能继续缩小。随着晶体管在大小上缩小，在晶体管周围的支持组件通常也缩小。IC尺寸的缩小减少晶体管的ESD容限，由此增加集成电路对ESD应力的敏感度。。转接板通常是指芯片与封装基板之间的互连和引脚再分布的功能层。转接板可以将密集的I/O引线进行再分布，实现多芯片的高密度互连，成为纳米级集成电路与毫米级宏观世界之间电信号连接最有效的手段之一。在利用转接板实现多功能芯片集成时，不同芯片的抗静电能力不同，在三维堆叠时抗静电能力弱的芯片会影响到封装后整个系统的抗静电能力；因此如何提高基于TSV工艺的3D-IC的系统级封装抗静电能力成为半导体行业亟待解决的问题。
技术实现思路
为了提高基于TSV工艺的3D集成电路的抗静电能力，本专利技术提供了一种用于系统级封装的TSV转接板及其制备方法；本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的实施例提供了一种用于系统级封装的TSV转接板的制备方法，包括：S101、选取Si衬底；S102、刻蚀Si衬底分别形成TSV孔和隔离沟槽；S103、填充隔离沟槽和TSV分别形成隔离区和TSV区；S104、在Si衬底第一侧制备SCR管的P+控制极接触区和阴极；S105、在Si衬底第二侧制备SCR管的N+控制极接触区和阳极；S106、制备金属互连线和金属凸点。在本专利技术的一个实施例中，S102包括：S1021、利用光刻工艺，在Si衬底的上表面形成TSV和隔离沟槽的刻蚀图形；S1022、利用深度反应离子刻蚀(DeepReactiveIonEtching，简称DRIE)工艺，刻蚀Si衬底形成TSV和隔离沟槽；TSV和隔离沟槽的深度小于Si衬底的厚度。在本专利技术的一个实施例中，S103包括：S1031、热氧化TSV和隔离沟槽以在TSV和隔离沟槽的内壁形成氧化层；S1032、利用湿法刻蚀工艺，刻蚀氧化层以完成TSV和隔离沟槽内壁的平整化；S1033、利用光刻工艺形成隔离沟槽的填充图形；S1034、利用化学气相淀积(ChemicalVaporDeposition，简称CVD)工艺，在隔离沟槽内填充SiO2形成隔离区；S1035、利用光刻工艺形成TSV的填充图形；S1036、利用CVD工艺，在TSV内填充多晶硅材料，并通入掺杂气体进行原位掺杂形成TSV区。在本专利技术的一个实施例中，S104包括：S1041、在Si衬底第一侧光刻P+控制极图形，采用离子注入工艺进行P+注入，去除光刻胶，在隔离区之间形成晶闸管又叫可控硅(SiliconControlledRectifier,SCR)的P+控制极；S1042、光刻P+控制极接触区图形，采用离子注入工艺进行P+注入，去除光刻胶，形成SCR管的P+控制极接触区；S1043、光刻阴极图形，采用离子注入工艺进行N+注入，去除光刻胶，形成SCR管的阴极。在本专利技术的一个实施例中，S105包括：S1051、在Si衬底第二侧淀积保护层；S1052、光刻器件沟槽刻蚀图形，刻蚀Si衬底形成器件沟槽；S1053、光刻N+控制极接触区图形，采用离子注入工艺进行N+注入，去除光刻胶，形成SCR管的N+控制极接触区；S1054、光刻阳极图形，采用离子注入工艺进行P+注入，去除光刻胶，形成SCR管的阳极。在本专利技术的一个实施例中，S106之前还包括：x1、对Si衬底第二侧进行减薄；x2、利用化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)工艺，对Si衬底的下表面进行平整化处理，直到露出TSV区和SCR管的N+控制极和阳极。在本专利技术的一个实施例中，S106包括：S1061、利用CVD工艺，在TSV区的第一端面、TSV区的第二端面、P+控制极接触区、阴极、N+控制极接触区和阳极表面制备钨插塞；S1062、淀积第一绝缘层，光刻金属互连线图形，利用电化学工艺制备金属互连线，金属互连线用于串行连接TSV区和SCR管。S1063、淀积第二绝缘层，光刻金属凸点图形，利用电化学工艺淀积制备金属凸点。在本专利技术的一个实施例中，金属互连线和金属凸点的材料为铜材料。在本专利技术的一个实施例中，TSV区和隔离区的深度为300μm～400μm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的TSV转接板通过在TSV转接板上加工ESD防护器件SCR管，增强了层叠封装芯片的抗静电能力；2、本专利技术通过在TSV转接板上加工SCR管，利用转接板较高的散热能力，提高了器件工作中的大电流通过能力；3、本专利技术提供的TSV转接板的SCR管周围利用上下贯通的隔离沟槽，具有较小的漏电流和寄生电容；4、本专利技术提供的用于系统级封装的TSV转接板的制备方法均可在现有的TSV工艺平台中实现，因此兼容性强，适用范围广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种用于系统级封装的TSV转接板的制备方法流程示意图；图2a-图2h为本专利技术实施例提供的另一种TSV转接板的制备方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种TSV转接板结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种用于系统级封装的TSV转接板的制备方法流程示意图，包括：S101、选取Si衬底；S102、刻蚀Si衬底分别形成TSV孔和隔离沟槽；S103、填充隔离沟槽和TSV分别形成隔离区和TSV区；S104、在Si衬底第一侧制备SCR管的P+控制极接触区和阴极；S105、在Si衬底第二侧制备SCR管的N+控制极接触区和阳极；S106、制备金属互连线和金属凸点。优选地，S102可以包括：S1021、利用光刻工艺，在Si衬底第一侧形成TSV和隔离沟槽的刻蚀图形；S1022、利用DRIE工艺，刻蚀Si衬底形成TSV和隔离沟槽；TSV和隔离沟槽的深度小于Si衬底的厚度。优选地，S103本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于系统级封装的TSV转接板的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取Si衬底；S102、刻蚀所述Si衬底分别形成TSV孔和隔离沟槽；S103、填充所述隔离沟槽和所述TSV分别形成隔离区和TSV区；S104、在所述Si衬底第一侧制备SCR管的P

【技术特征摘要】
1.一种用于系统级封装的TSV转接板的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取Si衬底；S102、刻蚀所述Si衬底分别形成TSV孔和隔离沟槽；S103、填充所述隔离沟槽和所述TSV分别形成隔离区和TSV区；S104、在所述Si衬底第一侧制备SCR管的P+控制极接触区和阴极；S105、在所述Si衬底第二侧制备SCR管的N+控制极接触区和阳极；S106、制备金属互连线和金属凸点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S102包括：S1021、利用光刻工艺，在所述Si衬底的上表面形成所述TSV和所述隔离沟槽的刻蚀图形；S1022、利用DRIE工艺，刻蚀所述Si衬底形成所述TSV和所述隔离沟槽；所述TSV和所述隔离沟槽的深度小于所述Si衬底的厚度。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S103包括：S1031、热氧化所述TSV和所述隔离沟槽以在所述TSV和所述隔离沟槽的内壁形成氧化层；S1032、利用湿法刻蚀工艺，刻蚀所述氧化层以完成所述TSV和所述隔离沟槽内壁的平整化；S1033、利用光刻工艺形成所述隔离沟槽的填充图形；S1034、利用CVD工艺，在所述隔离沟槽内填充SiO2形成所述隔离区；S1035、利用光刻工艺形成所述TSV的填充图形；S1036、利用CVD工艺，在所述TSV内填充多晶硅材料，并通入掺杂气体进行原位掺杂形成所述TSV区。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S104包括：S1041、在所述Si衬底第一侧光刻P+控制极图形，采用离子注入工艺进行P+注入，去除光刻胶，在所述隔离区之间形成所述SCR管的P+控制极；S1042、光刻P+控制极接触区图形，采用离子注入工艺进行P+注入，去除光刻胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张捷，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61