一种用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法技术方案

本发明专利技术属于集成电路封装技术领域，具体为一种用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法。本发明专利技术通过在硅衬底上外延一层SiGe材料；然后在SiGe材料表面外延一层Si材料，之后选择性去除SiGe材料，从而使顶层Si材料与底部硅衬底分离，获得TSV无源转接板基底。本发明专利技术简化了制造工艺，而且无需损坏硅衬底，有利于获得厚度只有几微米的TSV无源转接板基底。

【技术实现步骤摘要】
一种用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法
本专利技术属于集成电路封装
，具体涉及一种用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法。
技术介绍
随着集成电路工艺技术的高速发展，微电子封装技术逐渐成为制约半导体技术发展的主要因素。为了实现电子封装的高密度化，获得更优越的性能和更低的总体成本，技术人员研究出一系列先进的封装技术。其中三维系统级封装技术具有良好的电学性能以及较高的可靠性，同时能实现较高的封装密度，被广泛应用于各种高速电路以及小型化系统中。硅通孔（ThroughSiliconVia，简称TSV）转接板技术是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新技术，通过在硅圆片上制作出许多垂直互连通孔以及后续重布线（RedistributionLayer，简称RDL）来实现不同芯片之间的电互连。此外，TSV转接板技术又分为有源转接板和无源转接板两种技术，其中有源转接板带有有源器件，无源转接板缺少有源器件。TSV转接板技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能，是目前电子封装技术中最引人注目的一种技术。为了满足封装总体厚度的要求，对于传统的TSV制造工艺，其中很重要的一个步骤是硅片减薄。然而对于硅片减薄，通常都是采用机械磨削的方法，这其中相当厚度的硅材料会被去除而无法回收利用，导致硅材料的大量浪费。尤其是随着封装技术的发展，硅片的厚度将减薄到只有几个微米，采用传统的机械磨削法所要剥离的硅材料占据的比例将会增加到90%以上。专利技术内容本专利技术的目的在于提供一种能够方便减薄TSV无源转接板基底的用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法。本专利技术提供的用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法，具体步骤为：在硅衬底表面形成牺牲层，而后在所述牺牲层上外延生长Si材料，在所述Si材料表面形成第三绝缘介质、籽晶层，并粘附第一载体；选择性腐蚀所述牺牲层，使所述Si材料与所述硅衬底分离，获得基底；光刻、刻蚀所述Si材料，形成硅通孔；在所述硅通孔的侧壁和所述基底的下表面依次沉积第一绝缘介质、扩散阻挡层，光刻、刻蚀去除所述硅通孔底部的第三绝缘介质；形成导电金属，使其完全填充所述硅通孔；在所述导电金属底部形成粘附层/种子层叠层薄膜，并在所述叠层薄膜上形成C4凸点；在所述基底下方粘合第二载体，然后去除所述基底上方的所述籽晶层和所述第一载体，在所述导电金属顶部形成粘附层/种子层叠层薄膜，并在所述叠层薄膜上形成微凸点；去除所述第二载体。本专利技术制备方法中，优选为，所述Si材料的厚度范围为5~50μm。本专利技术制备方法中，优选为，所述牺牲层为SiGe、SiC、GaAs、InP、AlGaAs中的任一种，或其中几种的组合。本专利技术制备方法中，优选为，所述牺牲层的厚度范围为1~5μm。本专利技术制备方法中，优选为，所述导电金属为Cu。本专利技术制备方法中，优选为，所述籽晶层为Cu、Ru、Co、CuRu合金、CuCo合金中的至少一种。本专利技术制备方法中，优选为，所述扩散阻挡层为TaN、TiN、ZrN、MnSiO3中的至少一种。本专利技术制备方法中，优选为，所述第一绝缘介质为SiO2、Si3N4、SiON、SiCOH、SiCOFH中的至少一种。本专利技术制备方法中，优选为，所述第二绝缘介质、所述第三绝缘介质为Si3N4、SiON、SiC中的至少一种。。本专利技术简化了制造工艺，而且无需损坏硅衬底，有利于获得厚度只有几微米的TSV无源转接板基底。附图说明图1是本专利技术的用于系统级封装的TSV无源转接板制造方法的工艺流程图。图2~图14是用于系统级封装的TSV无源转接板制造方法的各步骤的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在下文中描述了本专利技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本专利技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本专利技术。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。以下结合附图1~14和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。图1是用于系统级封装的TSV转接板制造工艺的流程图，图2~14示出了用于系统级封装的TSV转接板制造工艺各步骤的结构示意图。如图1所示，具体制备步骤为：步骤S1：外延SiGe和Si材料并选择性去除SiGe获得基底。首先，在单晶硅衬底200表面采用分子束外延工艺外延一层SiGe材料201作为牺牲层，厚度范围为1~5μm，所得结构如图2所示。然后，采用分子束外延工艺在SiGe材料201表面外延一层Si材料202，厚度范围为5~50μm，所得结构如图3所示。在本实施方式中采用分子束外延工艺来外延SiGe和Si材料，但是本专利技术不限定于此，也可以采用超高真空化学气相沉积（UHVCVD）方法来外延这两种材料。在本实施方式中采用SiGe材料作为牺牲层，但是本专利技术不限定于此，也可以采用SiC、GaAs、InP或者AlGaAs中的任一种或多种。接着，采用化学气相沉积的方法在Si材料202表面沉积一层Si3N4薄膜203作为第三绝缘介质，厚度范围为200~300nm。紧接着采用物理气相沉积的方法沉积一层Cu薄膜204作为籽晶层，厚度范围为10~30nm。随后用粘合剂在Cu薄膜204表面粘附一片陶瓷薄膜205作为第一载体，所得结构如图4所示。在本实施方式中，采用Si3N4薄膜作为第三绝缘介质，采用Cu薄膜作为籽晶层，但是本专利技术不限定于此，可以选择Si3N4、SiON、SiC中的至少一种作为绝缘介质，选择Cu、Ru、Co、CuRu合金、CuCo合金中的至少一种作为籽晶层。最后，采用HCl气体（温度在500~600oC）选择性腐蚀去除SiGe材料201而不腐蚀其它材料，从而硅衬底200与Si材料202发生分离，所得结构如图5所示。Si材料202被用于作为制作TSV无源转接板的基底。在本专利技术中采用高温HCl气体来腐蚀去除SiGe材料201，但是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法，其特征在于，具体步骤为：/n在硅衬底（200）表面形成牺牲层（201），而后在所述牺牲层（201）上外延生长Si材料（202），在所述Si材料（202）表面形成第三绝缘介质（203）、籽晶层（204），并粘附第一载体（205）；选择性腐蚀所述牺牲层（201），使所述Si材料（202）与所述硅衬底（200）分离，获得基底；/n光刻、刻蚀所述Si材料（202），形成硅通孔；/n在所述硅通孔的侧壁和所述基底的下表面依次沉积第一绝缘介质（206）、扩散阻挡层（207），光刻、刻蚀去除所述硅通孔顶部的第三绝缘介质（203）；/n形成导电金属（208），使其完全填充所述硅通孔；/n在所述导电金属（208）底部形成粘附层/种子层叠层薄膜（210），并在所述叠层薄膜上形成C4凸点（211）；在所述基底下方粘合第二载体（212），然后去除所述基底上方的所述籽晶层（204）和所述第一载体（205），在所述导电金属（208）顶部形成粘附层/种子层叠层薄膜（213），并在所述叠层薄膜上形成微凸点（214）；/n去除所述第二载体（212）。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法，其特征在于，具体步骤为：
在硅衬底（200）表面形成牺牲层（201），而后在所述牺牲层（201）上外延生长Si材料（202），在所述Si材料（202）表面形成第三绝缘介质（203）、籽晶层（204），并粘附第一载体（205）；选择性腐蚀所述牺牲层（201），使所述Si材料（202）与所述硅衬底（200）分离，获得基底；
光刻、刻蚀所述Si材料（202），形成硅通孔；
在所述硅通孔的侧壁和所述基底的下表面依次沉积第一绝缘介质（206）、扩散阻挡层（207），光刻、刻蚀去除所述硅通孔顶部的第三绝缘介质（203）；
形成导电金属（208），使其完全填充所述硅通孔；
在所述导电金属（208）底部形成粘附层/种子层叠层薄膜（210），并在所述叠层薄膜上形成C4凸点（211）；在所述基底下方粘合第二载体（212），然后去除所述基底上方的所述籽晶层（204）和所述第一载体（205），在所述导电金属（208）顶部形成粘附层/种子层叠层薄膜（213），并在所述叠层薄膜上形成微凸点（214）；
去除所述第二载体（212）。


2.根据权利要求1所述的用于系统级封装的TSV无源转接板制备方法，其特征在于，所述Si材料的厚度为5~50μm。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝，陈琳，孙清清，张卫，
申请(专利权)人：复旦大学，上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31