一种三维异构模组焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种三维异构模组焊接方法，具体包括如下步骤：101)射频模组制作步骤、102)底座模组制作步骤、103)键合形成功能模组步骤、104)替换键合步骤；本发明专利技术提供快速更换损坏模组芯片的一种三维异构模组焊接方法。

A welding method of 3D heterogeneous module

【技术实现步骤摘要】
一种三维异构模组焊接方法
本专利技术涉及半导体
，更具体的说，它涉及一种三维异构模组焊接方法。
技术介绍
微波毫米波射频集成电路技术是现代国防武器装备和互联网产业的基础，随着智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互联网+”经济的快速兴起，承担数据接入和传输功能的微波毫米波射频集成电路也存在巨大现实需求及潜在市场。现实应用中，射频集成电路模组都是通过成组放置，实现多通道射频模块来为终端服务的，对于超高密度通道的模块，如果在使用过程中有一个独立单元出现异常，则整个模块就会受到影响。对于相控阵雷达这种射频模块成千上万的单元来说，当异常模块数量达到某个比例，就只能重新回厂检修或者报废。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供快速更换损坏模组芯片的一种三维异构模组焊接方法。本专利技术的技术方案如下：一种三维异构模组焊接方法，具体包括如下步骤：101)射频模组制作步骤：在射频载板上表面制作放置射频芯片的芯片槽，在射频载板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；电镀金属覆盖芯片槽，形成金属层；对金属层进行200到500度温度下密化，使金属层更致密，通过CMP工艺使射频载板上表面只剩下填充的金属层；射频芯片通过共晶键合的方式放置在芯片槽内；刻蚀工艺在射频载板上表面制作TSV孔，减薄射频载板底部，使TSV孔的底部露出；在射频载板下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；在射频载板下表面的种子层上电镀金属制作RDL和焊盘，并在RDL表面制作保护层，保护层材料采用氧化硅、氮化硅或者光刻胶中的一种；102)底座模组制作步骤：通过光刻、刻蚀工艺在底座上载板的上表面制作TSV孔，减薄底座上载板的底部，使TSV孔底部露出；通过光刻、刻蚀工艺在底座上载板的下表面中间区制作上凹槽；在底座上载板下表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；通过光刻，刻蚀工艺在底座下载板上表面与底座上载板设置TSV孔和上凹槽的位置处制作相应TSV孔，减薄底座下载板的下表面，使TSV孔的底部露出；在底座下载板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；通过共晶键合工艺把底座上载板、底座下载板键合在一起，形成具有散热微流道的底座模组；103)键合形成功能模组步骤：通过键合工艺使射频模组和底座模组键合在一起形成功能模组；键合温度控制在150度到500度范围内；104)替换键合步骤：在射频集成电路的基座的每个单元模组的底部都设置加热装置、互联焊盘、微流通道和与底座模组中TSV孔对应的对准气孔；对准气孔的底部设置排气装置和气流侦测装置感应器；功能模组放置在射频集成电路的基座上，并由排气装置进行固定；功能模组延边加设临时移动装置，由临时移动装置微调功能模组位置，并通过气流侦测感应器判断功能模组跟基座的对准；撤走临时移动装置，通过脉冲加热装置对功能模组的底部进行加热使功能模组焊接在射频集成电路的基座上，实现功能模组与射频集成电路的互联。进一步的，基座厚度范围为200um到2000um之间，材质采用玻璃、石英、碳化硅、氧化铝等、环氧树脂、聚氨酯中的一种；基座提供支撑作用。进一步的，临时移动装置采用可实现手动0.1微米精度的微调装置，实现对功能模组进行两个轴向的微小移动和旋转移动。进一步的，临时移动装置设置四个或其倍数的数量。进一步的，芯片槽边长范围在1um到5cm，深度在10um到1000um之间；绝缘层厚度范围在10nm到100um之间，种子层厚度范围在1nm到100um；金属层厚度在1um到100um之间；TSV孔的直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um之间；焊盘厚度范围在1nm到100um之间；凹槽边长范围在1um到5cm，深度在10um到1000um之间。进一步的，射频载板、底座上载板和底座下载板都采用4、6、8、12寸中的一种，厚度范围为200um到2000um，采用二氧化硅、玻璃、石英、碳化硅、氧化铝、环氧树脂、聚氨酯中的一种。本专利技术相比现有技术优点在于：本专利技术通过在射频集成电路的基座的每个单元模组的底部都设置加热装置、互联焊盘、微流通道和与底座模组中TSV孔对应的对准气孔，使射频集成电路出现功能模组损坏时，可以在雷达工作区域直接取下损坏的功能模组，然后通过手动设施直接对功能模组进行快速的现场更换，延长了射频集成电路的整体使用寿命，降低了后续维护成本。附图说明图1为本专利技术的射频载板示意图；图2为本专利技术的底座模组示意图；图3为本专利技术的功能模组示意图；图4为本专利技术的射频集成电路示意图；图5为本专利技术的图4加设临时移动装置示意图；图6为本专利技术的图5上安置功能模组示意图；图7为本专利技术的射频集成电路上微调、键合功能模组示意图。图中标识：射频载板101、RDL102、功能模组103、射频集成电路104、气流侦测装置感应器105、微流通道106、临时移动装置107。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，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类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术而不能作为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样的定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。各实施方式中提到的有关于步骤的标号，仅仅是为了描述的方便，而没有实质上先后顺序的联系。各具体实施方式中的不同步骤，可以进行不同先后顺序的组合，实现本专利技术的专利技术目的。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。实施例1：如图1至图7所示，一种三维异构模组焊接方法，具体包括如下步骤：101)射频模组制作步骤：在射频载板101上表面制作放置射频芯片的芯片槽，芯片槽一般采用正方形，其范围在1um到5cm，深度在10um到1000um。在射频载板101上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层。绝缘层厚度范围在10nm到100um之间，种子层厚度范围在1nm到100um，后续无特殊说明均采用本尺寸；种子层本身结构可以是一层也可以是多层结构，其材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等中的一种或多种混合。电镀金属覆盖芯片槽，形成金属层，其厚度在1um到100um之间，金属层本身结构可以是一层也可以是多层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维异构模组焊接方法，其特征在于：具体包括如下步骤：/n101)射频模组制作步骤：在射频载板上表面制作放置射频芯片的芯片槽，在射频载板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；电镀金属覆盖芯片槽，形成金属层；对金属层进行200到500度温度下密化，使金属层更致密，通过CMP工艺使射频载板上表面只剩下填充的金属层；射频芯片通过共晶键合的方式放置在芯片槽内；/n刻蚀工艺在射频载板上表面制作TSV孔，减薄射频载板底部，使TSV孔的底部露出；在射频载板下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；/n在射频载板下表面的种子层上电镀金属制作RDL和焊盘，并在RDL表面制作保护层，保护层材料采用氧化硅、氮化硅或者光刻胶中的一种；/n102)底座模组制作步骤：通过光刻、刻蚀工艺在底座上载板的上表面制作TSV孔，减薄底座上载板的底部，使TSV孔底部露出；通过光刻、刻蚀工艺在底座上载板的下表面中间区制作上凹槽；在底座上载板下表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；/n通过光刻，刻蚀工艺在底座下载板上表面与底座上载板设置TSV孔和上凹槽的位置处制作相应TSV孔，减薄底座下载板的下表面，使TSV孔的底部露出；在底座下载板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；/n通过共晶键合工艺把底座上载板、底座下载板键合在一起，形成具有散热微流道的底座模组；/n103)键合形成功能模组步骤：通过键合工艺使射频模组和底座模组键合在一起形成功能模组；键合温度控制在150度到500度范围内；/n104)替换键合步骤：在射频集成电路的基座的每个单元模组的底部都设置加热装置、互联焊盘、微流通道和与底座模组中TSV孔对应的对准气孔；对准气孔的底部设置排气装置和气流侦测装置感应器；/n功能模组放置在射频集成电路的基座上，并由排气装置进行固定；功能模组延边加设临时移动装置，由临时移动装置微调功能模组位置，并通过气流侦测感应器判断功能模组跟基座的对准；撤走临时移动装置，通过脉冲加热装置对功能模组的底部进行加热使功能模组焊接在射频集成电路的基座上，实现功能模组与射频集成电路的互联。/n...

【技术特征摘要】
1.一种三维异构模组焊接方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
101)射频模组制作步骤：在射频载板上表面制作放置射频芯片的芯片槽，在射频载板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；电镀金属覆盖芯片槽，形成金属层；对金属层进行200到500度温度下密化，使金属层更致密，通过CMP工艺使射频载板上表面只剩下填充的金属层；射频芯片通过共晶键合的方式放置在芯片槽内；
刻蚀工艺在射频载板上表面制作TSV孔，减薄射频载板底部，使TSV孔的底部露出；在射频载板下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；
在射频载板下表面的种子层上电镀金属制作RDL和焊盘，并在RDL表面制作保护层，保护层材料采用氧化硅、氮化硅或者光刻胶中的一种；
102)底座模组制作步骤：通过光刻、刻蚀工艺在底座上载板的上表面制作TSV孔，减薄底座上载板的底部，使TSV孔底部露出；通过光刻、刻蚀工艺在底座上载板的下表面中间区制作上凹槽；在底座上载板下表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；
通过光刻，刻蚀工艺在底座下载板上表面与底座上载板设置TSV孔和上凹槽的位置处制作相应TSV孔，减薄底座下载板的下表面，使TSV孔的底部露出；在底座下载板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；
通过共晶键合工艺把底座上载板、底座下载板键合在一起，形成具有散热微流道的底座模组；
103)键合形成功能模组步骤：通过键合工艺使射频模组和底座模组键合在一起形成功能模组；键合温度控制在150度到500度范围内；
104)替换键合步骤：在射频集成电路的基座的每个单元模组的底部都...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁发新，冯光建，王志宇，陈华，张兵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33