一种TSV Interposer结构及其封装方法技术

本发明专利技术公开了一种TSV Interposer结构及其封装方法，属于半导体封装技术领域。其封装方法如下：取晶圆并在晶圆的一面开设盲孔Ⅰ，通过同时抽真空、加热、加压的方式将绝缘层压合在晶圆的表面和盲孔Ⅰ内，通过定位、激光开孔工艺在盲孔Ⅰ内开设盲孔Ⅱ，通过再布线工艺在绝缘层的表面和盲孔Ⅱ内形成再布线金属层Ⅰ，再布线金属层Ⅰ于晶圆的上方设置输入/输出端Ⅰ和保护层，通过机械抛磨的方法减薄晶圆的另一面，形成减薄面，通过再布线工艺在减薄面上形成再布线金属层Ⅱ，该再布线金属层Ⅱ于绝缘层开口处与再布线金属层Ⅰ连接，将采用晶圆级封装工艺完成的TSV Interposer结构切割、裂片。本发明专利技术有效地降低了工艺难度，提高了Interposer的良率。

【技术实现步骤摘要】
一种TSVInterposer结构及其封装方法
本专利技术涉及一种TSVInterposer结构及其封装方法，属于半导体封装

技术介绍
Interposer中的SiliconInterposer是用硅片做的类似电路板的器件，但其线宽、节点间距等都比电路板小。不同功能的芯片，比如CPU、DRAM等可以连到同一siliconinterposer上面，通过SiliconInterposer完成很多运算和数据交流，这样做比较省电，增加带宽。类似于PCB，SiliconInterposer一般都有灌铜的通孔(TSV)，不同芯片之间联合运算的结果，通过TSV传到与之连接的电路板。所以SiliconInterposer相当于连接多个芯片和同一电路板之间的桥梁。SiliconInterposer的TSV制作，传统工艺复杂，硅孔的直径受到限制，通常控制在30微米以内；如果将硅孔做得比较大，硅孔内填充的金属在后期使用时受热膨胀，导致硅孔或绝缘层破裂。因此，只能将硅孔做得较小；但小硅孔内的绝缘物质沉积、阻挡层/种子层沉积、以及填充金属又会变得很困难。因此，工艺控制比较难，良率也比较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服当前Interposer工艺制作的不足，提供一种降低工艺难度、提高良率的TSVInterposer结构及其封装方法。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术一种TSVInterposer结构，其包括硅基本体和硅通孔，所述硅通孔上下贯穿该硅基本体，所述硅基本体的一表面设置绝缘层，所述绝缘层延伸至硅通孔并布满硅通孔的内壁、且于所述硅通孔的底部开设绝缘层开口，所述绝缘层的表面选择地设置再布线金属层Ⅰ，所述再布线金属层Ⅰ的表面沿绝缘层进入并填充实硅通孔，所述再布线金属层Ⅰ于硅基本体的上方的最外层设置输入/输出端Ⅰ，所述再布线金属层Ⅰ的表面覆盖保护层，并形成保护层开口，露出输入/输出端Ⅰ，硅基本体的另一表面设置再布线金属层Ⅱ，所述再布线金属层Ⅱ于绝缘层开口处与再布线金属层Ⅰ连接，所述再布线金属层Ⅱ的最外层设有输入/输出端Ⅱ，所述再布线金属层Ⅱ的最内层与硅基本体的另一表面之间设置介电层，所述输入/输出端Ⅱ设置连接件。所述硅通孔的横截面呈圆形，其直径为60～150微米，其深度为50～150微米。所述再布线金属层Ⅰ和/或再布线金属层Ⅱ为复数层结构。所述连接件为焊球或焊块或顶端为焊球的金属微柱。所述绝缘层呈薄膜状。于硅通孔内的所述绝缘层的厚度范围为10～30微米。所述再布线金属层Ⅱ的最外层为介电层，并形成介电层开口，露出输入/输出端Ⅱ。本专利技术一种TSVInterposer结构的封装方法，包括步骤：取晶圆，并在晶圆的一面通过刻蚀的方法开设盲孔Ⅰ；通过同时抽真空、加热、加压的方式将绝缘层压合在晶圆的表面和盲孔Ⅰ内；通过定位、激光开孔工艺在盲孔Ⅰ内开设盲孔Ⅱ，盲孔Ⅱ的底部开设绝缘层开口；通过再布线工艺在绝缘层的表面选择地形成再布线金属层Ⅰ，该再布线金属层Ⅰ按设计规划沿绝缘层进入临近的盲孔Ⅱ，并填充实盲孔Ⅱ，再布线金属层Ⅰ于晶圆的上方设置输入/输出端Ⅰ。保护层覆盖于再布线金属层Ⅰ，并形成保护层开口，露出输入/输出端Ⅰ；通过机械抛磨的方法减薄晶圆的另一面，直至露出再布线金属层Ⅰ在盲孔Ⅱ的末端，形成减薄面，并使盲孔Ⅰ成为硅通孔；通过再布线工艺在减薄面上形成再布线金属层Ⅱ，该再布线金属层Ⅱ于绝缘层开口处与再布线金属层Ⅰ连接，再布线金属层Ⅱ的最外层设有输入/输出端Ⅱ，该再布线金属层Ⅱ的最内层与晶圆的另一表面之间设置介电层，其最外层为介电层，并形成介电层开口，露出输入/输出端Ⅱ；在输入/输出端Ⅱ设置连接件；将采用晶圆级封装工艺完成的TSVInterposer结构切割、裂片，形成单体。所示绝缘层压合在晶圆的表面和盲孔Ⅰ内的条件：真空度为200Pa±10Pa，加热温度设定在材料软化点附近，压力需要达到5kgf/cm2±0.2kgf/cm2。所述加热温度为120～150℃。TSVInterposer是在硅上做成双面布线层及焊点，通过硅通孔实现垂直方向的互联；TSVInterposer利用半导体工艺可以做得比较精细。相比与现有方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用硅通孔内填充绝缘层，然后再通过激光工艺形成贯穿绝缘层的微孔，微孔内填充再布线金属；微孔内绝缘层可以吸收金属膨胀时的应力，因此可以适当放大微孔的口些，以更好地进行孔内填充，有效地降低了工艺难度，提升了Interposer的良率；2、本专利技术通过同时控制绝缘层贴合的真空、加热、加压的条件，有效地形成均匀的、充足的绝缘层厚度，提升了Interposer的良率。附图说明图1为本专利技术一种TSVInterposer结构的封装方法的流程图；图2为本专利技术一种TSVInterposer结构的实施例的剖面示意图；图3图2的变形；图4～15为图3的一种TSVInterposer结构的封装方法的流程图；图16为盲孔Ⅰ的另一种填充方法的示意图；图中：硅基本体11硅通孔111绝缘层2绝缘层开口211介电层31介电层33介电层开口331再布线金属层Ⅰ41输入/输出端Ⅰ411再布线金属层Ⅱ42输入/输出端Ⅱ421保护层5保护层开口51连接件7金属微柱71焊球72；晶圆10盲孔Ⅰ101盲孔Ⅱ210毛细孔102。具体实施方式参见图1，本专利技术一种TSVInterposer结构的封装方法的工艺流程如下：S1：取晶圆并在晶圆的一面开设盲孔Ⅰ；S2：通过同时抽真空、加热、加压的方式将绝缘层压合在晶圆的表面和盲孔Ⅰ内；S3：通过激光定位、开孔工艺在盲孔Ⅰ内开设盲孔Ⅱ；S4：通过再布线工艺在绝缘层的表面和盲孔Ⅱ内形成再布线金属层Ⅰ，再布线金属层Ⅰ于晶圆的上方设置输入/输出端Ⅰ和保护层；S5：通过机械抛磨的方法减薄晶圆的另一面，直至露出再布线金属层Ⅰ在盲孔Ⅱ的末端，形成减薄面；S6：通过再布线工艺在减薄面上形成再布线金属层Ⅱ，该再布线金属层Ⅱ于绝缘层开口处与再布线金属层Ⅰ连接，再布线金属层Ⅱ的最外层设有输入/输出端Ⅱ；S7：将采用晶圆级封装工艺完成的TSVInterposer结构切割、裂片，形成单体。现在将在下文中参照附图更加充分地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例，从而本公开将本专利技术的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。实施例，参见图2至图3本专利技术一种TSVInterposer结构，其硅基本体11设置若干个上下贯穿硅基本体11的硅通孔111。硅通孔111的横截面可以呈圆形或四边形、六边形等多边形，图中所示的硅通孔111的横截面呈圆形，其直径为60～150微米，其深度为50～150微米。硅基本体11的一表面设置绝缘层2，该绝缘层2延伸至硅通孔111并布满硅通孔111的内壁、且于硅通孔111的底部开设绝缘层开口211，该绝缘层2呈薄膜状。该绝缘层2的材质为环氧树脂与填料形成的复合材料，填料可以是颗粒状的氧化硅或者氧化铝等材料。绝缘层2于硅通孔111的厚度范围一般在10～30微米，以保证使具有半导体性质的硅基本体11绝缘。绝缘层2的表面选择地设置再布线金属层Ⅰ41，该再布线金属层Ⅰ41的表面沿绝缘层2进入并填充实硅通孔111（再布线金属层Ⅰ41与绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TSV Interposer结构，其包括硅基本体（11）和硅通孔（111），所述硅通孔（111）上下贯穿该硅基本体（11），其特征在于，所述硅基本体（11）的一表面设置绝缘层（2），所述绝缘层（2）延伸至硅通孔（111）并布满硅通孔（111）的内壁、且于所述硅通孔（111）的底部开设绝缘层开口（211），所述绝缘层（2）的表面选择地设置再布线金属层Ⅰ（41），所述再布线金属层Ⅰ（41）的表面沿绝缘层（2）进入并填充实硅通孔（111），所述再布线金属层Ⅰ（41）于硅基本体（11）的上方的最外层设置输入/输出端Ⅰ（411），所述再布线金属层Ⅰ（41）的表面覆盖保护层（5），并形成保护层开口（51），露出输入/输出端Ⅰ（411），硅基本体（11）的另一表面设置再布线金属层Ⅱ（42），所述再布线金属层Ⅱ（42）于绝缘层开口（211）处与再布线金属层Ⅰ（41）连接，所述再布线金属层Ⅱ（42）的最外层设有输入/输出端Ⅱ（421），所述再布线金属层Ⅱ（42）的最内层与硅基本体（11）的另一表面之间设置介电层（31），所述输入/输出端Ⅱ（421）设置连接件（7）。

【技术特征摘要】
1.一种TSVInterposer结构的封装方法，包括步骤：步骤一、取晶圆（10），并在晶圆（10）的一面通过刻蚀的方法开设盲孔Ⅰ（101）；步骤二、通过同时抽真空、加热、加压的方式将绝缘层（2）压合在晶圆（10）的表面和盲孔Ⅰ（101）内；步骤三、通过定位、激光开孔工艺在盲孔Ⅰ（101）内开设盲孔Ⅱ（210），盲孔Ⅱ（210）的底部开设绝缘层开口（211）；步骤四、通过再布线工艺在绝缘层（2）的表面选择地形成再布线金属层Ⅰ（41），该再布线金属层Ⅰ（41）按设计规划沿绝缘层（2）进入临近的盲孔Ⅱ（210），并填充实盲孔Ⅱ（210），再布线金属层Ⅰ（41）于晶圆（10）的上方设置输入/输出端Ⅰ（411）；步骤五、保护层（5）覆盖于再布线金属层Ⅰ（41），并形成保护层开口（51），露出输入/输出端Ⅰ（411）；步骤六、通过机械抛磨的方法减薄晶圆（10）的另一面，直至露出再布线金属层Ⅰ（41）在盲孔Ⅱ（210）的末端，形成减薄面（120），并使盲孔Ⅰ（101）成为硅通孔（111）...

【专利技术属性】
技术研发人员：正勋，符召阳，梅万元，章力，陈西平，陈栋，张黎，陈锦辉，赖志明，
申请(专利权)人：江阴长电先进封装有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32