一种晶圆与基板间的互连结构及互连方法技术

本发明专利技术涉及一种晶圆与基板间的互连结构及互连方法；包括如下步骤：制备具有金属探柱的金属纳米烧结体；在第二硅板上端面开设与各金属探柱一一对应的蘸取凹槽；在各蘸取凹槽中灌入纳米金属浆料，将金属纳米烧结体移动到第二硅板上方，并使得各金属探柱底部伸入至对应的蘸取凹槽内；在基板上布设与各金属探柱一一对应的焊片，将蘸取有纳米金属浆料的金属纳米烧结体移动至基板的上方，使得各金属探柱与对应的焊片接触，通过烧结工艺，获得晶圆与基板互连结构；互连方法的提出可以解决现有的芯片与晶圆互连方法没有散热通道，无法满足大功率器件在高温和大的电流密度的场景下的使用的技术问题。技术问题。技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆与基板间的互连结构及互连方法


[0001]本专利技术涉及芯片封装
，尤其是涉及一种晶圆与基板间的互连结构及互连方法。

技术介绍

[0002]在电子器件中，芯片与基板互连除了对芯片进行固定，提供机械保护之外，还起着为芯片提供电气连接及散热通道的作用。大功率器件需要在更高的温度，更大的电流密度等苛刻环境下进行工作，因此对于大功率器件提出来更高的要求。
[0003]传统的芯片与晶圆互连方法，采用如导电胶、焊锡膏连接，没有散热通道，但是无法满足大功率器件在高温和大的电流密度的场景下的使用要求。
[0004]因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种晶圆与基板间的互连结构及互连方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种晶圆与基板间的互连结构及互连方法，通过晶圆与基板间的互连方法的提出以解决现有的芯片与晶圆互连方法，采用如导电胶、焊锡膏连接，没有散热通道，但是无法满足大功率器件在高温和大的电流密度的场景下的使用要求的技术问题。
[0006]本专利技术提供的一种晶圆与基板间的互连方法，包括如下步骤：
[0007]制备具有金属探柱的金属纳米烧结体，具有金属探柱的金属纳米烧结体包括晶圆，晶圆的下端面间隔布设有多个金属探柱；
[0008]在第二硅板上端面开设与各金属探柱一一对应的蘸取凹槽；
[0009]在各蘸取凹槽中灌入纳米金属浆料，将金属纳米烧结体移动到第二硅板上方，并使得各金属探柱底部伸入至对应的蘸取凹槽内；
[0010]在基板上布设与各金属探柱一一对应的焊片，将蘸取有纳米金属浆料的金属纳米烧结体移动至基板的上方，使得各金属探柱与对应的焊片接触，通过烧结工艺，获得晶圆与基板互连结构。
[0011]优选地，焊片的厚度0.1
‑
10mm。
[0012]优选地，焊片的面积大于金属探柱的面积。
[0013]优选地，纳米金属浆料为含有金属纳米颗粒的浆料。
[0014]优选地，金属纳米颗粒为铜、金、钯、银、铝、银钯合金、金钯合金、铜银合金、铜铟合金、铜银镍合金、铜银锡合金、铜银钛合金或铜铝合金、银包铜、锡包铜、有机物包覆铜或有机物包覆银颗粒中的至少一种。
[0015]优选地，具有金属探柱的金属纳米烧结体的制备步骤包括：
[0016]在第一硅板上端面和下端面分别制备第一绝缘层；
[0017]采用刻蚀工艺，对其中一第一绝缘层进行刻蚀，使得绝缘层上形成多个间隔布设的刻蚀孔，向刻蚀孔内注入刻蚀液，使第一硅板上形成刻蚀槽；
[0018]通过热氧化工艺在刻蚀孔内壁、刻蚀槽底部和侧壁上形成第二绝缘层；
[0019]在第一绝缘层和第二绝缘层上制备牺牲层；
[0020]在牺牲层上旋涂纳米金属浆料，并使得纳米金属浆料填充刻蚀槽和刻蚀孔，采用烧结工艺进行烧结，刻蚀槽和刻蚀孔形成金属探柱，牺牲层上形成晶圆；清理牺牲层，分离出金属探柱和晶圆，获得具有金属探柱的金属纳米烧结体。
[0021]优选地，聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯磺酸钠或乙基纤维素中的至少一种。
[0022]优选地，烧结工艺为有压烧结或无压烧结。
[0023]优选地，第一绝缘层的厚度为0.3
‑
0.6μm；第二绝缘层的厚度为0.3
‑
0.6μm；刻蚀槽的深度为0.1
‑
1000μm；导电层的厚度为0.1
‑
50μm。
[0024]本专利技术还提供了一种基于如上述中任一项所述的晶圆与基板间的互连方法获得的晶圆与基板互连结构。
[0025]本专利技术提供的一种晶圆与基板间的互连结构及互连方法与现有技术相比具有以下进步：
[0026]1、本专利技术使用使用湿法刻蚀技术与金属纳米颗粒相结合的方式，通过分别在晶圆和基板表面制作出高密度的铜柱和焊盘，其中二者位置一一对应，再通过有压或无压烧结的方式将基板和晶圆连接起来，实现的晶圆
‑
基板互连，精度高，引脚密度大，可靠性高，且具有良好的导电导热性。
[0027]2、本专利技术金属探柱提供了散热通道，可以满足大功率器件在高温和大的电流密度的场景下的使用要求。
[0028]3、本专利技术采用烧结工艺，可以在晶圆上形成致密状柱结构，从而实现功率器件与芯片连接，获得的金属探柱，无空洞，致密度高，机械强度高，导电性和导热性好。
[0029]4、本专利技术牺牲层采用易溶于水的有机物PssNa聚苯乙烯磺酸钠，极大地简化了脱模工艺，脱模剂只需要用水，不会产生其它废液，高效，放入水中即可脱模。
[0030]5、本专利技术可以采用有压烧结，压力辅助缩短工艺时间、增加致密度、提升金属柱机械强度、导电性、导热率，同时烧结工艺简单，成本低廉。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为具体实施例中步骤S1获得的具有金属探柱的金属纳米烧结体的结构示意图；
[0033]图2为步骤S1中的具有金属探柱的金属纳米烧结体获得的分步制备示意图(S11步骤)；
[0034]图3为步骤S1中的具有金属探柱的金属纳米烧结体获得的分步制备示意图(S12步骤)；
[0035]图4为步骤S1中的具有金属探柱的金属纳米烧结体获得的分步制备示意图(S13步骤)；
[0036]图5为步骤S1中的具有金属探柱的金属纳米烧结体获得的分步制备示意图(S14步骤)；
[0037]图6为具体实施例中步骤S2的结构示意图；
[0038]图7为具体实施例中步骤S3的结构示意图；
[0039]图8为具体实施例中步骤S4获得的晶圆与基板互连结构的结构示意图。
[0040]附图标记说明：
[0041]1、硅板；2、第一绝缘层；3、刻蚀孔；4、刻蚀槽；5、第二绝缘层；6、牺牲层；7、金属探柱；8、导电层；9、第二硅板；10、蘸取凹槽；11、基板；12、焊片。
具体实施方式
[0042]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆与基板间的互连方法，其特征在于：包括如下步骤：制备具有金属探柱的金属纳米烧结体，具有金属探柱的金属纳米烧结体包括晶圆(8)，晶圆(8)的下端面间隔布设有多个金属探柱(7)；在第二硅板(9)上端面开设与各金属探柱(7)一一对应的蘸取凹槽(10)；在各蘸取凹槽(10)中灌入纳米金属浆料，将金属纳米烧结体移动到第二硅板(9)上方，并使得各金属探柱(7)底部伸入至对应的蘸取凹槽(10)内；在基板(11)上布设与各金属探柱(7)一一对应的焊片(12)，将蘸取有纳米金属浆料的金属纳米烧结体移动至基板(11)的上方，使得各金属探柱(7)与对应的焊片(12)接触，通过烧结工艺，获得晶圆与基板互连结构。2.根据权利要求1所述的晶圆与基板间的互连方法，其特征在于：焊片(12)的厚度0.1
‑
10mm。3.根据权利要求1所述的晶圆与基板间的互连方法，其特征在于：焊片(12)的面积大于金属探柱的面积。4.根据权利要求1所述的晶圆与基板间的互连方法，其特征在于：纳米金属浆料为含有金属纳米颗粒的浆料。5.根据权利要求4所述的晶圆与基板间的互连方法，其特征在于：金属纳米颗粒为铜、金、钯、银、铝、银钯合金、金钯合金、铜银合金、铜铟合金、铜银镍合金、铜银锡合金、铜银钛合金或铜铝合金、银包铜、锡包铜、有机物包覆铜或有机物包覆银颗粒中的至少一种。6.根据权利要求1所述的晶圆与基板间的互连方法，其特征在于：具有金属探柱的金属纳米烧结体的制备步骤包括：在第一硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，叶怀宇，
申请(专利权)人：纳宇半导体材料宁波有限责任公司，
类型：发明
国别省市：