集成无源器件IPD管芯制造技术

本实用新型专利技术题为“集成无源器件IPD管芯”。本实用新型专利技术公开了一种集成无源器件管芯。在一个一般方面，所述集成无源器件(IPD)管芯包括至少一个无源部件，所述至少一个无源部件嵌入在设置于衬底的前表面上的绝缘体材料中。所述IPD管芯包括穿衬底通孔(TSV)穿衬底通孔(TSV)，所述穿衬底通孔从所述衬底的背面朝所述衬底的所述前表面延伸。所述TSV限定通向至少一个无源部件的互连通路，所述至少一个无源部件嵌入在设置于所述衬底的所述前表面上的所述绝缘体材料中。所述衬底具有小于所述衬底的初始厚度的四分之三的厚度。

IPD core for integrated passive devices

The utility model is entitled \IPD core of integrated passive device\. The utility model discloses an integrated passive device core. In a general way, the integrated passive device (IPD) core comprises at least one passive component embedded in an insulating material on a front surface of a substrate. The IPD core comprises a substrate through hole (TSV) and a substrate through hole (TSV), which extends from the back of the substrate to the front surface of the substrate. The TSV defines an interconnection path to at least one passive component embedded in the insulator material on the front surface of the substrate. The substrate has a thickness less than three-quarters of the initial thickness of the substrate.

【技术实现步骤摘要】
集成无源器件IPD管芯
本公开涉及半导体器件，并且具体地讲，涉及集成无源器件(IPD)。
技术介绍
现代电子器件(例如，晶体管)和电路被制造为半导体衬底上的集成电路(IC)。在电子电路封装中，IC安装在电路板上。电子电路封装还可包括分立无源部件，诸如安装在电路板上的电容器、电感器和电阻器，以制成完整的运算电子电路。在许多情况下，无源部件(诸如电容器、电感器和电阻器部件)可被制造为半导体衬底上的集成无源器件(IPD)。与例如电子电路封装中使用的独立式分立无源部件相比，IPD可具有减小的尺寸、增加的密度或优异的电特性。IPD用作例如低成本、小轮廓射频(RF)部件(例如，电容器和电感器以匹配手机端口适配器(PA))并且互连在如手机和其他无线设备的消费品中。IPD可用作RF衬底以匹配RF电子器件中的其他管芯。
技术实现思路
在一个一般方面，集成无源器件(IPD)管芯包括至少一个无源部件，该至少一个无源部件嵌入在设置于衬底的前表面上的绝缘体材料中。IPD管芯包括贯穿衬底通孔(TSV)，该贯穿衬底通孔从衬底的背面朝衬底的前表面延伸。TSV限定通向至少一个无源部件的互连通路，该至少一个无源部件嵌入在设置于衬底的前表面上的绝缘体材料中。衬底具有小于衬底初始厚度的四分之三的厚度。优选地，所述至少一个无源部件包括具有嵌入在所述绝缘体材料中的端子的电感器、电阻器或电容器中的至少一者。优选地，所述TSV是渐缩TSV，所述渐缩TSV具有渐缩壁，所述渐缩壁从较宽的表面开口向较窄的TSV底部倾斜。优选地，所述IPD管芯还包括铜层，所述铜层设置在所述衬底的所述背面上以及沿着所述渐缩壁并在所述TSV底部上设置在所述TSV中，所述铜层限定对嵌入在所述绝缘体材料中的所述至少一个无源部件的端子的电连接。优选地，所述的IPD管芯还包括：阻焊层；和晶圆凸块，所述晶圆凸块与所述铜层接触。在另一个一般方面，集成无源器件(IPD)管芯可包括至少一个无源部件和贯穿衬底通孔(TSV)，该至少一个无源部件嵌入在设置于衬底的前表面上的绝缘体材料中，该贯穿衬底通孔从半导体衬底的背面朝衬底的前表面延伸。IPD管芯可包括铜层，该铜层设置在衬底的背面上以及TSV中。铜层可限定穿过TSV的对嵌入在绝缘体材料中的所述至少一个无源部件的端子的电连接。优选地，所述IPD管芯的所述衬底具有小于所述衬底的初始厚度的四分之三的厚度。优选地，所述IPD管芯使用导电环氧树脂或使用晶圆凸块焊料耦接到包括在板上的导电垫。在又一个一般方面，方法包括磨削衬底的背面以减小半导体衬底的中心部分的厚度，同时将机械支撑环留在衬底的外部部分上，并且从衬底的背面形成贯穿衬底通孔(TSV)。TSV限定通向至少一个无源部件的互连通路，该至少一个无源部件嵌入在设置于衬底的前表面上的绝缘体材料中。附图说明图1A是根据本公开的原理的示例性集成无源器件(IPD)的图示。图1B和图1C是根据本公开的原理的示例性集成无源器件(IPD)管芯的图示。图2A至图2S示出了根据本公开的原理在通过半导体器件制造工艺的多个步骤处理衬底以制造示例性IPD时衬底的剖视图。图3是根据本公开的原理的耦接到电路板的示例性IPD的图示。图4A至图4C示出了根据本公开的原理的结合至少图2A至图2S描述的工艺的变型的剖视图。图5是示出制备本文所述的器件的方法的流程图。在各个附图中，类似的参考符号或标号表示类似的元件。具体实施方式相关申请本申请要求2017年11月22日提交的美国专利申请15/813,710的优先权和权益，该美国专利申请要求2017年8月23日提交的美国临时申请62/549,206的优先权，这两份申请全文均以引用的方式并入本文。可使用半导体器件制造工艺制造集成无源器件(IPD)，其包括支撑在半导体衬底上的一个或多个无源部件(例如，诸如电容器、电感器或电阻器的部件)。半导体器件制造工艺可类似于用于形成日常电气和电子器件中存在的集成电路的工艺。半导体器件制造工艺可包括光刻和化学处理步骤的多步骤序列，在此期间在由半导体材料制成的衬底上逐层形成电子电路。用于材料图案化、沉积、移除等的前端工艺可用于将集成无源器件(IPD)的有源部件(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、二极管)和无源部件(例如，电容器、电感器或电阻器)嵌入在半导体衬底上的绝缘体材料中。金属化工艺可用于实现对嵌入在IPD的半导体衬底上的绝缘体材料中的有源部件和/或无源部件的电连接。使用半导体器件制造工艺，可由具有不同电特性的材料层形成特别是IPD的无源部件。可通过多种沉积技术在半导体衬底之上或之中形成这些层。例如，薄膜沉积可涉及化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、电解电镀和化学镀工艺。每一层均可被图案化以形成无源部件的各部分或者IPD中的各部件之间的电连接。这些层可使用光刻法进行图案化，该光刻法涉及在待图案化的层上方沉积感光材料(例如，光刻胶)。可使用光将图案从光掩模转移到光刻胶。可使用溶剂移除受到光照射的光刻胶图案的部分，从而暴露待图案化的下层的部分。可移除光刻胶的剩余部分以留下图案化层。或者，可通过使用诸如电解电镀或化学镀的技术将材料直接沉积到由此前沉积/蚀刻工艺形成的区域或空隙中，而使一些层图案化。将材料薄膜沉积在现有图案上方可扩大下层图案并且形成非均匀的平坦表面。可能需要均匀的平坦表面来生产更小且更密集封装的器件部件。可使用平面化从晶圆的表面移除材料并且产生均匀的平坦表面。平面化涉及使用抛光垫来抛光晶圆的表面。在抛光期间将研磨材料和腐蚀性化学品添加到晶圆的表面。蚀刻到半导体衬底中的贯穿衬底通孔(TSV)(也可称为贯穿芯片通孔或称为贯穿硅通孔(如果使用硅衬底的话))可提供垂直互连通路以便实现对嵌入在IPD的半导体衬底上的绝缘体材料中的无源部件的电连接。根据本公开的原理，可在已在半导体衬底的正面(其可包括前表面)上的绝缘体材料中制造无源部件之后，使用在半导体衬底的背面中蚀刻的后通孔TSV建立对嵌入在IPD的半导体衬底上的绝缘体材料中的无源部件的电连接。图1A示出了根据本公开的原理的IPD100A的示例性结构的一部分，其中通过半导体衬底背面的贯穿衬底通孔(TSV)建立对无源部件的电连接。IPD100A可例如包括支撑在半导体衬底120(也可称为衬底)(例如，减薄硅晶圆)上的IPD绝缘体层110。衬底120可具有正面(例如，正面100A-fr)和背面(例如，背面100A-bk)。IPD绝缘体层110可支撑在衬底120的正面(例如，正面100A-fr)上。IPD绝缘体层110可包括无源部件(例如，电感器结构111、电容器结构112和电阻器结构113)完全或至少部分嵌入在其中的不同绝缘体层(例如，二氧化硅层11a-1、11a-2、11a-3等以及氮化硅层(SiN)11b-1、11b-2、11b-3等)。每个IPD绝缘体层110可具有约10μm或更小的厚度。IPD绝缘体层110支撑在其上的半导体衬底120(例如，减薄硅晶圆)可具有约200μm或更小(例如，150μm)的厚度A1(其可为衬底120的初始厚度的四分之三或更小(例如，二分之一、四分之一)。在一些实施方式中，衬底120可为高电阻率硅晶圆。衬底与嵌入在IPD绝缘体层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成无源器件IPD管芯，其特征在于，包括：至少一个无源部件，所述至少一个无源部件嵌入在设置于衬底的前表面上的绝缘体材料中；和贯穿衬底通孔TSV，所述贯穿衬底通孔从所述衬底的背面朝所述衬底的所述前表面延伸，所述TSV限定通向至少一个无源部件的互连通路，所述至少一个无源部件嵌入在设置于所述衬底的所述前表面上的所述绝缘体材料中，所述衬底具有小于所述衬底的初始厚度的四分之三的厚度。

【技术特征摘要】
2017.08.23 US 62/549,206;2017.11.15 US 15/813,7101.一种集成无源器件IPD管芯，其特征在于，包括：至少一个无源部件，所述至少一个无源部件嵌入在设置于衬底的前表面上的绝缘体材料中；和贯穿衬底通孔TSV，所述贯穿衬底通孔从所述衬底的背面朝所述衬底的所述前表面延伸，所述TSV限定通向至少一个无源部件的互连通路，所述至少一个无源部件嵌入在设置于所述衬底的所述前表面上的所述绝缘体材料中，所述衬底具有小于所述衬底的初始厚度的四分之三的厚度。2.根据权利要求1所述的IPD管芯，其特征在于，其中所述至少一个无源部件包括具有嵌入在所述绝缘体材料中的端子的电感器、电阻器或电容器中的至少一者。3.根据权利要求1所述的IPD管芯，其特征在于，其中所述TSV是渐缩TSV，所述渐缩TSV具有渐缩壁，所述渐缩壁从较宽的表面开口向较窄的TSV底部倾斜。4.根据权利要求3所述的IP...

【专利技术属性】
技术研发人员：野间崇，秀行猪爪，和央冈田，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US