基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法技术

本发明专利技术提供了一种基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，包括以下步骤：S1：选择一基板；S2：在所述基板上通过介质层光刻及金属化布线实现多层电路的连接形成布线层，在形成布线层时，根据芯片在所述布线层中的预设位置，采用激光纳米加工技术在所述基板上的相应位置处开设埋置槽，并将芯片安装于所述埋置槽中；S3：将芯片与布线层进行互连。并根据芯片位于布线层的位置具体分为芯片先置型埋入、芯片中置型埋入及芯片后置型埋入三种情况。本发明专利技术基于激光纳米加工技术，为芯片埋置提供了高效率与高精度的加工方法，解决了化学方法周期长程序繁琐的问题，实现芯片在基板或布线层埋置及互连的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子封装
，特别涉及一种基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法。
技术介绍
在“遵循摩尔定律”和“超越摩尔定律”的驱动下，微电子封装向着高集成密度、高功率密度、高可靠、低成本的方向发展，越来越多的多功能和小型化需求给封装和基板都带来了新的挑战，促使电子封装向三维封装方向发展。将芯片器件埋入基板内部的埋入式封装技术是实现三维封装的方法之一，同时可有效地缩短芯片器件与封装基板的连接距离，为高频、高速信号传输提供有力的保证。芯片埋置包括芯片先置型埋入技术、芯片中置型埋入技术和芯片后置型埋入技术。芯片先置型埋入技术是指先将芯片埋入到各类基板中，然后在芯片和基板上进行后续的多层互连布线，此方法提高了基板纵向空间的利用率。芯片中置型埋入技术是指将芯片埋入到布线层中间，然后在芯片和基板上进行后续的布线，与先置型埋入技术特点相似。芯片后置型埋入技术是指在叠层基板制作完成之后在基板上开腔，然后将芯片埋入该腔体而形成的封装结构，此方法芯片散热性好，可返工。埋置芯片互连方法可消除传统的芯片与基板金属焊区的各类焊接点，而且器件的制造过程不需要焊料,与焊料以及回流有直接或者间接关系的大量缺陷将会消失,从而提高电子产品的可靠性。芯片先置型埋入方法需直接在基板上开槽，对于通用的Si基板，常采用干法刻蚀或湿法腐蚀工艺，干法刻蚀定位精度高，但成本较高。湿法腐蚀时形成倒梯形结构，需考虑腔体底部尺寸与芯片尺寸的匹配问题，芯片定位精度较低。同时Si材料的机械强度低，埋置芯片互连时会因淀积金属层和介质层后，而产生较大的弯曲和翘曲问题，影响产品可靠性。对于散热性高、翘曲小的金属基板，氧化法周期长。芯片后置型埋入方法需在介质层和基板上开槽，多层基板层间介质多样，结构复杂，通过化学方法开槽困难，效率低，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，以解决现有的埋置芯片互连方法中化学方法成本高、周期长、实现难度大等问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，包括以下步骤：S1：选择一基板；S2：在所述基板上通过介质层光刻及金属化布线实现多层电路的连接形成布线层，在形成布线层时，根据芯片在所述布线层中的预设位置，采用激光纳米加工技术在所述基板上的相应位置处开设埋置槽，并将芯片安装于所述埋置槽中；S3：将芯片与布线层进行互连。较佳地，所述基板的材料为金属或由金属与非金属的混合物构成的合金。较佳地，所述激光纳米加工技术具体为：采用激光器在所述基板上的相应位置进行纳米加工，埋置槽的尺寸与待埋置的芯片相匹配。较佳地，所述激光器所发射激光的波长为355nm的全固态紫外激光。较佳地，纳米加工时，控制激光光斑通过振镜形成环状的旋转轨迹，根据所述旋转轨迹半径以埋置槽边缘为加工起点，通过调整光斑移动速度来控制单列刻蚀槽的环状图案重叠面积，以及通过控制光斑的圆心的移动路径来控制刻蚀槽列与列之间的重叠，以实现开设出所述埋置槽。较佳地，所述步骤S2中，在形成布线层时进行开设芯片埋置槽以及将芯片安装于所述埋置槽中分为三种情况：先置型芯片埋置：首先进行埋置槽加工并进行芯片埋置，然后进行布线层加工；中置型芯片埋置：在形成布线层期间加工埋置槽并进行芯片埋置，然后继续进行布线层加工；后置型芯片埋置：形成布线层后再加工埋置槽并进行芯片埋置。较佳地，进行所述先置型芯片埋置时，直接通过激光在所述预设位置处进行激光烧蚀获得所述埋置槽，然后进行芯片埋置及后续的布线层加工，然后所述步骤S3中，通过介质层通孔将所述芯片与布线层连接。较佳地，进行所述中置型芯片埋置时，在形成布线层期间，在已经进行部分布线的基板上根据芯片的埋置需要在布线层或布线层与基板上进行激光烧蚀出所需深度与尺寸的所述埋置槽，然后进行芯片埋置及后续的布线层加工，然后所述步骤S3中，通过介质层通孔将所述芯片与布线层连接。较佳地，进行所述后置型芯片埋置时，在形成了布线层的基板上的预设位置处，通过激光烧蚀获得埋置槽，进行芯片的埋置，然后所述步骤S3中，通过引线键合实现芯片与基板的电气互连。较佳地，所述介质层为液态或胶状聚合物构成。本专利技术方法具有以下有益效果：(1)将激光纳米加工技术引入到埋置芯片封装加工中，通过紫外激光的“冷加工”精确的实现芯片先置型开槽及芯片后置型开槽，加工精准，效率高，加工过程简单。(2)基于金属基板及低介电常数介质实现高效率、低成本的芯片器件埋入基板的三维封装方法。(3)通过激光纳米加工技术简化了基板或布线层的开槽过程，可有效解决不同芯片尺寸的高精度共面埋置问题，并进一步提高封装效率，降低成本。(4)采用金属或合金，例如铝基金属材料为基板衬底，满足热导率高[>150W/(m·K)]、成本低。(5)相比化学加工方法，激光加工工序简单，成本低，精度高，而且整个基板封装流程工艺简单高效。附图说明图1为本专利技术提供的方法流程图；图2为本专利技术具体实施例一提供的先置型埋置芯片互连结构示意图；图3A为本专利技术具体实施例一的埋置槽加工过程示意图；图3B为本专利技术具体实施例一的芯片埋置过程示意图；图3C为本专利技术具体实施例一的布线层形成过程示意图；图3D为本专利技术具体实施例一的芯片与布线层连接过程示意图；图4为本专利技术具体实施例三提供的后置型埋置芯片互连结构示意图；图5A为本专利技术具体实施例三的布线层形成过程示意图；图5B为本专利技术具体实施例三的埋置槽加工过程示意图；图5C为本专利技术具体实施例三的芯片与布线层连接过程示意图；图6为本专利技术优选实施方式的激光光斑加工路径示意图。标号说明：101-铝硅金属基底；102-接地屏蔽层；103-芯片一；104-芯片电极金属化布线；105-金属化布线；106-介质层；107-芯片二；108-背面介质保护层；109-键合引线；110-芯片一埋置槽；111-光刻胶；112-激光束；113-芯片二埋置槽；114-旋转轨迹；115-移动起点；116-加工路径。具体实施方式为更好地说明本专利技术，兹以一优选实施例，并配合附图对本专利技术作详细说明，具体如下：如图1所示，本实施例提供了一种基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，包括以下步骤：S1：选择一基板；其中，基板的材料为金属或由金属与非金属的混合物构成的合金(如铝硅合金)。这种基板具有低成本、高导热率及高强度的特点。基板可为金属基板圆片，具体选用散热性高、翘曲小的氮化铝或铝硅圆片，圆片表面采用机械或化学的方法抛光。S2：在基板上设置布线层，同时在形成布线层时，采用激光纳米加工技术在所述基板上开设埋置槽并将芯片安装于所述埋置槽中；具体地，通过介质层光刻及金属化布线实现多层电路的连接形成布线层，在形成布线层时，根据芯片在布线层中的预设位置，采用激光纳米加工技术在基板上的相应位置处开设埋置槽，并将芯片安装于埋置槽中；S3：将芯片与布线层进行互连。上述的激光纳米加工技术具体为：采用激光器在所述基板上的相应位置进行纳米加工，埋置槽的尺寸与待埋置的芯片相匹配。优选地，激光器所发射激光的波长为355nm的全固态紫外激光。进一步地，上述的步骤S2中，在形成布线层时进行开设芯片埋置槽以及将芯片安装于所述埋置槽中分为三种情况：先置型芯片埋置：首先进行埋置槽加工并进行芯片埋置，然后进行布线层加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选择一基板；S2：在所述基板上通过介质层光刻及金属化布线实现多层电路的连接形成布线层，在形成布线层时，根据芯片在所述布线层中的预设位置，采用激光纳米加工技术在所述基板上的相应位置处开设埋置槽，并将芯片安装于所述埋置槽中；S3：将芯片与布线层进行互连。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选择一基板；S2：在所述基板上通过介质层光刻及金属化布线实现多层电路的连接形成布线层，在形成布线层时，根据芯片在所述布线层中的预设位置，采用激光纳米加工技术在所述基板上的相应位置处开设埋置槽，并将芯片安装于所述埋置槽中；S3：将芯片与布线层进行互连。2.根据权利要求1所述的基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，其特征在于，所述基板的材料为金属或由金属与非金属的混合物构成的合金。3.根据权利要求1所述的基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，其特征在于，所述激光纳米加工技术具体为：采用激光器在所述基板上的相应位置进行纳米加工，埋置槽的尺寸与待埋置的芯片相匹配。4.根据权利要求3所述的基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，其特征在于，所述激光器所发射激光的波长为355nm的全固态紫外激光。5.根据权利要求3所述的基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，其特征在于，纳米加工时，控制激光光斑通过振镜形成环状的旋转轨迹，根据所述旋转轨迹半径以埋置槽边缘为加工起点，通过调整光斑移动速度来控制单列刻蚀槽的环状图案重叠面积，以及通过控制光斑的圆心的移动路径来控制刻蚀槽列与列之间的重叠，以实现开设出所述埋置槽。6.根据权利要求1所述的基于激光纳米加工技术的埋置芯片互连方法，其特征在于，所述步骤S2中，在形成布线...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗燕，张诚，丁蕾，吴毓颖，王立春，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31