一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板及其制作方法，该转接板结构包括金属衬底、垂直通孔互连和金属层，所述金属衬底具有相对的第一表面和第二表面；所述垂直通孔互连由垂直贯穿所述金属衬底的第一表面和第二表面的嵌于所述衬底中垂直通孔、覆盖至所述垂直通孔的即横截面为圆环状的绝缘层以及同中心的互连金属圆柱组成；在所述金属衬底的第一表面或第二表面、或者第一和第二表面存在所述金属层，其中在第二表面的互连层可以是金属互连层，也可以是金属探针。相应地，本发明专利技术还提供一种该半导体结构的制作方法。本发明专利技术可通过采用与生物兼容的金属互连材料及绝缘材料，用于生物兼容领域的测试及应用，简化了制作工艺流程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子封装领域，尤其涉及一种具有垂直通孔互连的金属转接板及其制作方法。
技术介绍
随着摩尔定律逼近物理极限，TSV三维封装技术（Through-Si-Via，TSV）通过TSV互连技术在芯片层次实现三维集成，具有小体积、高密度、三维异质集成的特点，被业界认为是突破甚至超越摩尔定律的重要途径，已成为先进封装领域乃至微电子领域的前沿与热点。TSV/TGV转接板技术（Through-Glass-Via，TGV）是从TSV互连技术衍生出来的重要发展方向，可以提供与三维封装集成电路IC相匹配的线宽/节距、热膨胀系数，具有小尺寸、高密度、高集成度的特点，已成为集成电路IC、MEMS、微纳传感器等芯片级三维集成的最具竞争力的转接基板技术。目前已公开的金属TSV/TGV互连制作方法，均为首先对基板深刻蚀形成TSV/TGV孔，然后进行TSV/TGV绝缘及金属填充，工艺流程复杂，且易出现由于材料热膨胀系数适配引起的热力学可靠性问题。另随着智能生物芯片以及可穿戴设备的发展，具有生物兼容性的微电子封装结构越来越受到关注。而具有集成电路IC、MEMS、微纳传感器等芯片级三维集成作用的TSV/TGV转接板技术，在已公开的专利中，其衬底材料均为非生物兼容的硅或者玻璃等材料，这就对生物兼容的三维集成系统发展产生了阻碍作用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有垂直通孔互连的金属转接板，不仅具有生物兼容的特性，可用于生物兼容领域的测试及应用，而且在不影响高频信号传输的情况下，在制作方法上减少了垂直通孔互连金属圆柱的制作步骤，简化了制作工艺流程。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板，该转接板结构包括金属衬底、垂直通孔互连和金属层，其中：所述金属衬底具有相对的第一表面和第二表面；所述垂直通孔互连由垂直贯穿所述金属衬底的第一表面和第二表面的嵌于所述金属衬底中垂直通孔、覆盖至所述垂直通孔的即横截面为圆环状的绝缘层以及同中心的互连金属圆柱组成；在所述金属衬底的第一表面或第二表面、或者第一和第二表面存在所述金属层，所述金属层由导电金属层和介质层组成，其中在第二表面的互连层为金属互连层或金属探针。优选地，本专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板，其中，所述金属衬底材料选自钛、钛合金、钨或钨合金的其中之一。优选地，本专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板，其中，所述横截面为圆环状的绝缘层材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、BCB（苯并环丁烯）、聚酰亚胺、玻璃、聚丙烯或聚对二甲苯。优选地，本专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板，其中，所述互连金属圆柱为与金属衬底相同的钛、钛合金、钨或钨合金或与金属衬底不同的铜或铝。优选地，本专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板，其中，所述金属衬底第二表面的互连层为针形探针时，所述针形探针材料与所述互连金属圆柱材料相同或不同。本专利技术还公开了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板的制作方法，该方法包括以下步骤：a）提供金属衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面，在所述衬底内制作多个横截面为圆环状的通孔；b）在所述金属衬底的横截面为圆环状的通孔内以及所述衬底的第一表面、或第二表面、或第一表面与第二表面形成绝缘层；c）在所述金属衬底的第一表面、或第二表面、或第一表面与第二表面制作金属层。优选地，本专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板的制作方法，其中，在步骤a中圆环形通孔制作方法为深反应离子刻蚀（DRIE）、激光烧蚀、喷砂、超声微加工。优选地，本专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板的制作方法，其中，在步骤b中所述绝缘层的材料选自氧化硅、氮化硅、氧化铝、BCB、聚酰亚胺（PI）、玻璃、聚丙烯（polypropylene）或聚对二甲苯（Poly-p-xylene）其中之一。优选地，本专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板的制作方法，其中，在步骤c中所述衬底的第一表面、或第二表面、或第一表面与第二表面制作金属层，其中重新布线层制作方法包括蒸发、溅射、电镀、化学镀、化学气相沉积及其组合，所述金属层材料为铜。优选地，本专利技术提供了一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板的制作方法，其中，所述金属衬底第二表面的互连层为针形探针时、所述针形探针材料与所述互连金属圆柱材料相同或不同，其中探针制作方法包括蒸发、溅射、电镀、化学镀、化学气相沉积、湿法腐蚀及其组合。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术可通过采用与生物兼容的金属互连材料及绝缘材料，用于生物兼容领域的测试及应用，简化了制作工艺流程。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为具体实施例1的具有垂直通孔互连的金属转接板的横切面图图2为具有垂直通孔互连的金属转接板的俯视图图3为具体实施例1中具有垂直通孔互连的金属转接板的制作方法的示意图1图4为具有垂直通孔互连的金属转接板的制作方法的示意图2图5为具有垂直通孔互连的金属转接板的制作方法的示意图3图6为具有垂直通孔互连的金属转接板的制作方法的示意图4图7为具体实施例2的具有垂直通孔互连的金属转接板的横切面图图8为具有垂直通孔互连的金属转接板的俯视图图9为具体实施例2中具有垂直通孔互连的金属转接板的制作方法的示意图1图10为具有垂直通孔互连的金属转接板的制作方法的示意图2图11为具有垂直通孔互连的金属转接板的制作方法的示意图3图12为具有垂直通孔互连的金属转接板的制作方法的示意图4。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施例作详细描述。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。具体实施例1：本专利技术公开的具有垂直通孔互连的金属材质的转接板可参考图1及图2，转接板包括金属衬底100、多个截面为圆环状的垂直通孔互连101以及金属层001、201，其中：所述金属衬底100为钛、钛合金、钨或钨合金，具有相对的第一表面和第二表面；所述垂直通孔互连101由垂直贯穿所述金属衬底100的第一表面000和第二表面200的嵌于所述衬底中垂直通孔、覆盖至所述垂直通孔的即横截面为圆环状的绝缘层102以及同中心的互连金属圆柱101组成；在所述金属衬底第一表面000、第二表面200分别存在金属互连层001、201，所述金属互连层由导电金属层001、201和介质层002、202组成；所述横截面为圆环状的绝缘层10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板，其特征在于，该转接板结构包括金属衬底、垂直通孔互连和金属层，其中：所述金属衬底具有相对的第一表面和第二表面；所述垂直通孔互连由垂直贯穿所述金属衬底的第一表面和第二表面的嵌于所述金属衬底中垂直通孔、覆盖至所述垂直通孔的即横截面为圆环状的绝缘层以及同中心的互连金属圆柱组成；在所述金属衬底的第一表面或第二表面、或者第一和第二表面存在所述金属层，所述金属层由导电金属层和介质层组成，其中在第二表面的互连层为金属互连层或金属探针。

【技术特征摘要】
1.一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板，其特征在于，该转接板结构包括金属衬底、垂直通孔互连和金属层，其中：所述金属衬底具有相对的第一表面和第二表面；所述垂直通孔互连由垂直贯穿所述金属衬底的第一表面和第二表面的嵌于所述金属衬底中垂直通孔、覆盖至所述垂直通孔的即横截面为圆环状的绝缘层以及同中心的互连金属圆柱组成；在所述金属衬底的第一表面或第二表面、或者第一和第二表面存在所述金属层，所述金属层由导电金属层和介质层组成，其中在第二表面的互连层为金属互连层或金属探针。2.根据权利要求1所述的转接板，其特征在于，所述金属衬底材料选自钛、钛合金、钨或钨合金的其中之一。3.根据权利要求1所述的转接板，其特征在于，所述横截面为圆环状的绝缘层材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、BCB、聚酰亚胺、玻璃、聚丙烯或聚对二甲苯。4.根据权利要求1所述的转接板，其特征在于，所述互连金属圆柱为与金属衬底相同的钛、钛合金、钨或钨合金或与金属衬底不同的铜或铝。5.根据权利要求1所述的转接板，其特征在于，所述金属衬底第二表面的互连层为针形探针时，所述针形探针材料与所述互连金属圆柱材料相同或不同。6.一种具有垂直通孔互连的金属材质的转接板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马盛林，金仲和，夏雁鸣，金玉丰，王志平，王春波，时广轶，
申请(专利权)人：宁波麦思电子科技有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33