一种硅基三维集成扇出型封装方法技术

本发明专利技术公开了一种硅基三维集成扇出型封装方法，包括如下步骤：在硅片上形成直孔，在直孔的孔壁和硅片的表面上形成一层绝缘层；在绝缘层上形成第一金属线路层，在第一金属线路层上形成第一钝化层；在第一钝化层的上方连接上载片，然后使直孔底部的第一金属线路层露出；在硅片上形成凹槽，在凹槽内贴装埋入芯片；在埋入芯片的上方设置第二钝化层和第二金属线路层；去除上载片，在第一钝化层上形成与第一金属线路层电连接的导出结构。本发明专利技术先在硅片上形成通孔，再进行晶圆重构，从而保证TSV刻蚀工艺的均一性，且更加耐受高温制程，提升了工艺质量，降低了工艺风险和难度。降低了工艺风险和难度。降低了工艺风险和难度。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基三维集成扇出型封装方法


[0001]本专利技术涉及半导体芯片封装
，特别涉及一种硅基三维集成扇出型封装方法。

技术介绍

[0002]随着电子产品的功能日趋丰富，单一芯片封装已经无法满足实际需求。终端产品的功能发展对芯片封装提出了多芯片系统集成的要求，硅基扇出型三维封装在这样的背景下应运而生。
[0003]现有的硅基扇出的3D堆叠结构，一般采用先制备基于硅片载体的重构晶圆，再进行TSV通孔工艺；这种方法有多项劣势：如完成晶圆重构后，重构晶圆的翘曲与表面起伏增大，严重影响TSV刻蚀的均一性；重构晶圆不耐高温制程，限制了TSV工艺的温度，进而影响了绝缘介电层的质量；重构晶圆为键合结构，作业刻蚀工艺时存在跳片工艺难点，作业金属溅射工艺时则存在打火的工艺风险。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种硅基三维集成扇出型封装方法。本专利技术先在硅片上形成通孔，再进行晶圆重构，从而保证TSV刻蚀工艺的均一性，使得结构加工更加耐受高温制程，提升了工艺质量，降低了工艺风险和难度。
[0005]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种硅基三维集成扇出型封装方法，包括如下步骤：
[0007]S1，提供一硅片，在该硅片上形成直孔，在该直孔的孔壁和硅片的表面上形成一层绝缘层；
[0008]S2，在步骤S1形成的绝缘层上形成第一金属线路层，并利用填充材料填充直孔，然后在该第一金属线路层上形成第一钝化层；
[0009]S3，在第一钝化层的上方连接上载片，然后将结构倒置，使直孔底部的第一金属线路层露出；
[0010]S4，在硅片上形成凹槽，在该凹槽内贴装埋入芯片；
[0011]S5，在埋入芯片的上方间隔堆叠设置多层第二钝化层和第二金属线路层；
[0012]S6，去除所述上载片，在第一钝化层上形成与第一金属线路层电连接的导出结构。
[0013]进一步的，步骤S1中，直接通过刻蚀工艺在硅片上形成所述直孔；或者，先在硅片的表面沉积介电层，再在该介电层上连接一下载片，然后将硅片的未沉积介电层的一面进行减薄后再从该面形成所述直孔。
[0014]进一步的，所述绝缘层为氧化硅或氮化硅。
[0015]进一步的，所述第一金属线路层是利用复合金属层形成；该复合金属层是由金属阻挡层、金属种子层和金属电镀层复合而成。
[0016]更进一步的，所述第一金属线路层是通过在复合金属层涂覆光敏性材料，经曝光、
显影后，再经刻蚀制成。
[0017]进一步的，所述第一钝化层具有开口，且在该第一钝化层的开口处形成有焊盘。
[0018]进一步的，步骤S3中，通过研磨工艺和干法刻蚀工艺使直孔底部的第一金属线路层露出；或者，在去除下载片后，再通过干法刻蚀工艺使直孔底部的第一金属线路层露出。
[0019]进一步的，步骤S6形成的导出结构为锡球。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术先通过TSV刻蚀工艺在硅片上形成直孔，再进行晶圆重构，从而在TSV刻蚀作业时，硅片的厚度波动范围与本身翘曲很小，保证了TSV刻蚀的均一性；
[0022]本专利技术在晶圆重构前先制备TSV通孔，可以适当选择高温工艺形成TSV结构；高温工艺可以提升绝缘层的孔底覆盖率与致密度；在制备TSV结构时，由于结构为没有连接芯片的结构，使得结构加工能够耐受更高温制程，有利于提升TSV工艺质量，还可以降低TSV刻蚀工艺的难点以及金属溅射工艺风险。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1的硅基三维集成扇出型封装方法的流程示意图。
[0024]图2至图4为本专利技术实施例2的硅基三维集成扇出型封装方法中步骤S1至S3中得到的结构图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，一种硅基三维集成扇出型封装方法，包括如下步骤：
[0028]S1，提供一硅片1，在该硅片1上通过刻蚀工艺形成直孔101，在该直孔101的孔壁和硅片1的表面上形成一层绝缘层2；
[0029]该绝缘层2可以为氧化硅材料、氮化硅材料或其他介电材料；在本实施例1中，该绝缘层为氧化硅材料；
[0030]S2，在步骤S1形成的绝缘层2上通过金属溅射工艺沉积金属阻挡层与金属种子层，然后通过电镀工艺形成金属电镀层，得到复合金属层；再利用填充材料(感光固态干膜)将直孔的剩余空隙塞实，形成填充结构13；在复合金属层上涂覆光敏性材料(如液态光阻)，经曝光、显影后，再经刻蚀制成具有特定图形的第一金属线路层3；在该第一金属线路层3上形成具有开口的第一钝化层4，在第一钝化层4的开口位置形成焊盘；
[0031]S3，在第一钝化层4的上方通过键合材料键合连接上载片5，然后将结构倒置，利用研磨工艺对硅片1的未设置直孔的一面进行研磨，再结合干法刻蚀工艺使直孔底部的第一金属线路层3露出；
[0032]S4，在硅片1的露出第一金属线路层3的一面用光刻工艺定义出即将刻蚀的凹槽图案，再利用干法刻蚀工艺形成具有特定深度的凹槽102，在该凹槽102内通过双面具有粘性的膜层材料贴装埋入芯片6，实现晶圆重构；其中，凹槽的深度与埋入芯片的厚度接近；
[0033]S5，在埋入芯片6的上方依次形成第一层第二钝化层7、第一层第二金属线路层8、
第二层第二钝化层7、第二层第二金属线路层8和第三层第二钝化层7，两层第二金属线路层8之间通过第二钝化层7上设置的开口互联，且与第一金属线路层3电连接；在第三层的第二钝化层7的开口位置形成焊盘；
[0034]S6，利用拆键合工艺去除所述上载片5，并借助药水将残留的键合材料清洗干净；在露出的第一钝化层4上的焊盘上形成与第一金属线路层3电连接的导出结构9；在本实施例1中，该导出结构9为锡球，通过植球工艺形成；最后，通过切割形成单颗封装结构。
[0035]实施例2
[0036]该实施例2的一种硅基三维集成扇出型封装方法，包括如下步骤：
[0037]S1，提供一硅片1，先在该硅片1的表面沉积一层介电层14，再利用键合材料将介电层一侧与下载片15键合连接；对硅片1的未沉积介电层的一面进行研磨至目标厚度，在硅片1的该研磨面上通过刻蚀工艺形成直孔101；直孔101的孔底停留在介电层14的表面；在该直孔101的孔壁以及硅片1的表面上沉积一层绝缘层2，得到如图2所示的结构；
[0038]该绝缘层2可以为氧化硅材料、氮化硅材料或其他介电材料；在本实施例2中，该绝缘层2为氧化硅材料；
[0039]S2，在步骤S1形成的绝缘层2上通过金属溅射工艺沉积金属阻挡层与金属种子层，然后通过电镀工艺形成金属电镀层，得到复合金属层；再利用填充材料(感光固态干膜)将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基三维集成扇出型封装方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，提供一硅片，在该硅片上形成直孔，在该直孔的孔壁和硅片的表面上形成一层绝缘层；S2，在步骤S1形成的绝缘层上形成第一金属线路层，并利用填充材料填充直孔，然后在该第一金属线路层上形成第一钝化层；S3，在第一钝化层的上方连接上载片，然后将结构倒置，使直孔底部的第一金属线路层露出；S4，在硅片上形成凹槽，在该凹槽内贴装埋入芯片；S5，在埋入芯片的上方堆叠设置第二钝化层和第二金属线路层；S6，去除所述上载片，在第一钝化层上形成与第一金属线路层电连接的导出结构。2.根据权利要求1所述的一种硅基三维集成扇出型封装方法，其特征在于，步骤S1中，直接通过刻蚀工艺在硅片上形成所述直孔；或者，先在硅片的表面沉积介电层，再在该介电层上连接一下载片，然后将硅片的未沉积介电层的一面进行减薄后再形成所述直孔。3.根据权利要求1所述的一种硅基三维集成扇出型封...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖智轶，马书英，付东之，
申请(专利权)人：华天科技昆山电子有限公司，
类型：发明
国别省市：