系统级封装的方法技术方案

一种系统级封装方法，包括：提供一晶圆，晶圆上依次形成有层间介质层和焊盘，层间介质层和晶圆内有通孔；在层间介质层和通孔内形成绝缘介质层，且曝露出焊盘；在绝缘介质层和焊盘上形成金属层；在金属层上形成有机层，所述有机层填充满通孔；在有机层内形成与金属层连接的凸点；刻蚀金属层及有机层至露出绝缘介质层，形成金属连接点阵列。本发明专利技术提高了半导体器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及。
技术介绍
随着便携式电子元件变得越来越小，必须缩小电子元件的半导体封装的 尺寸。为了达到上述目的，广泛的使用系统级封装技术，其理由是因为系统 级封装技术可增加半导体封装的容量。系统级封装(system in package, SIP)在一个半导体封装结构内不4义 可以组装多个芯片，还可以将不同类型的器件和电路芯片叠在一起，构建成 更为复杂的、完整的系统，如申请号为200710127363的中国专利申请中所提 供的技术方案。系统级封装技术的优越性包括可提供更多新功能，多种工艺兼容性好， 灵活性和适应性强，成本低，易于分块测试，以及开发周期较短等。系统级 封装采用近十年来快速发展的倒装焊技术，与引线键合相比，倒装焊技术具 有直流压降低、互连密度高、寄生电感小、热特性和电学性能好等优点，但 费用较高。现有形成系统级封装的工艺如图1至图3所示。参考图l,提供一晶圓IO, 所述晶圆10上包含有半导体器件(未图示)和层间介质层12,其中，层间介 质层12内包含金属层，半导体器件间通过金属层进行导电连接；层间介质层 12上形成有通过导电插塞与金属层相连通的焊盘17。在层间介质层12和晶圓 10中形成通孔16,形成通孔16的方法为干法刻蚀或湿法刻蚀法。然后，用化 学气相沉积法在晶圓10上及通孔16内侧形成绝缘介质层14,所述绝缘介质层414的材料为氧化硅。接着，在绝缘介质层14上涂覆第一光刻胶层(未图示)， 经过曝光显影工艺，定义与焊盘对应的开口图案；以第一光刻胶层为掩膜， 沿开口图案刻蚀绝缘介质层14至露出焊盘17。在绝缘介质层14和焊盘17上形 成种子层18,所述种子层18的材料为钽、钛、镍或铜等，其作用为加强膜层 之间的粘附能力。如图2所示，用电镀法在种子层18上形成金属层19,并将金属层19填充满 通孔16内，所述金属层19为铜或金。在金属层19上形成第二光刻胶层(未图 示)，经过曝光显影工艺，定义封装阵列图案；以第二光刻胶层为掩膜，刻 蚀金属层19和种子层18至露出绝缘介质层14,形成金属连接点阵列。如图3所示，在金属层19和绝缘介质层14上形成第三光刻胶层(未图 示)，经过曝光显影工艺，在第三光刻胶层上形成开口；在开口内电镀共晶 金属，经过回流形成凸点20，所述共晶金属的材料具体为铜锡合金、银锡合 金、锡铂合金、镍银合金或镍锡合金等。然后，通过凸点20将晶圓IO与其它晶圓进行焊接，形成系统级封装。现有工艺形成系统级封装时，在向通孔内填充满金属层的过程中，由于 通孔内不同膜层材料间热膨胀系数有差异，因此会产生内应力，进而导致微 裂缝的产生，影响半导体器件的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种系统级封装方法，防止向通孔内填充金属 层时产生内应力。为解决上述问题，本专利技术提供一种系统级封装方法，包括提供一晶圓， 晶圓上依次形成有层间介质层和焊盘，层间介质层和晶圓内有通孔；在层间 介质层和通孔内形成绝缘介质层，且曝露出焊盘；在绝缘介质层和焊盘上形 成金属层；在金属层上形成有机层，所述有机层填充满通孔；在有机层内形成与金属层连接的凸点；刻蚀金属层及有机层至露出绝缘介质层，形成金属连接点阵列。可选的，所述金属层的材料为钛/氮化钛/铜、钛/氮化钛/鴒或钛/氮化钛/铝。可选的，形成金属层的方法为物理气相沉积法。所述金属层的厚度为1000 埃~ 10000埃。可选的，所述有机层的材料为聚酰亚胺、环氧树脂、聚合物或硅酸盐玻 璃。所述形成有机层的方法为旋涂法。所述有机层在金属层上的厚度为0.5fim 10(im。可选的，所述凸点的材料为共晶金属。所述共晶金属是铜锡合金、银锡 合金、锡粕合金、镍银合金或镍锡合金。可选的，在有机层内形成与金属层连接的凸点，还包括步骤刻蚀有机 层至露出金属层，形成接触孔开口；刻蚀有机层至露出金属层，形成接触孔 开口；在金属层和有机层上形成光刻胶层后，在光刻胶内形成与接触孔开口 连通的沟槽开口；在接触孔开口和沟槽开口内填充共晶金属；回流共晶金属。可选的，在有机层内形成与金属层连接的凸点，还包括步骤刻蚀有机 层至露出金属层，形成接触孔开口；刻蚀有机层至露出金属层，形成接触孔 开口及金属点连接阵列；在金属层和有机层上形成光刻胶层后，在光刻胶内 形成与接触孔开口连通的沟槽开口 ；在接触孔开口和沟槽开口内填充共晶金 属；回流共晶金属。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点在通孔内侧形成金属层，而不 将金属层完全填充满通孔，并且在通孔内填充满有机层，由于有机层具有緩 冲应力的特性，因此，使通孔内因沉积不同材料热膨胀系数差异而产生的内 应力减小，进而提高了半导体器件的可靠性。另外，所述有机层的材料为聚酰亚胺、环氧树脂、聚合物或硅酸盐玻璃，6提高了光灵敏度，提高了工艺的效率。 附图说明图1至图3是现有工艺形成系统级封装的示意图； 图4是本专利技术形成系统级封装的具体实施方式流程图； 图5至图8是本专利技术形成系统级封装的第一实施例示意图； 图9至图12是本专利技术形成系统级封装的第二实施例示意图。 具体实施例方式本专利技术在通孔内侧形成金属层，而不将金属层完全填充满通孔，并且在 通孔内填充满有机层，由于有机层具有緩冲应力的特性，因此，使通孔内因 沉积不同材料热膨胀系数差异而产生的内应力减小，进而提高了半导体器件 的可靠性。另外，所述有机层的材料为聚酰亚胺、环氧树脂、聚合物或硅酸 盐玻璃，提高了的光灵敏度，提高了工艺的效率。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。图4是本专利技术形成系统级封装的具体实施方式流程图。执行步骤S101, 提供一晶圆，晶圆上依次形成有层间介质层和焊盘，层间介质层和晶圆内有 通孔；执行步骤S102,在层间介质层和通孔内形成绝缘介质层，且曝露出焊 盘；执行步骤S103,在绝缘介质层和焊盘上形成金属层；执行步骤S104,在 金属层上形成有机层，所述有机层填充满通孔；执行步骤S105,在有机层内 形成与金属层连接的凸点；执行步骤S106,刻蚀金属层及有机层至露出绝缘 介质层，形成金属连接点阵列。图5至图8是本专利技术形成系统级封装的第一实施例示意图。如图5所示，提 供一晶圆IOO,所述晶圓100上包含有半导体器件(未图示)和层间介质层102，所述层间介质层102的材料可以是氧化硅或氮氧化硅等有绝缘的作用的材料； 层间介质层102内包含金属层109,半导体器件间通过金属层109进行导电连 接；层间介质层102内还形成有导电插塞110,与金属层109相连通。在层间介质层102上形成焊盘108，通过导电插塞1 IO与金属层109电连接； 然后，在层间介质层102及焊盘108上形成第一光刻胶层(未图示)，经过曝 光显影工艺，定义通孔图形；以第一光刻胶层为掩膜，沿通孔图形刻蚀层间 介质层102和晶圓100,形成通孔106，形成通孔106所采用的刻蚀方法为干法 刻蚀法；灰化法去除第一光刻胶层后，在层间介质层102、焊盘108及通孔106 内侧形成厚度为500埃 1 OOOO埃的绝缘介质层104,所述绝缘介质层104的材料 为氧化硅等，形成方法可以是化学气相沉积法或物理气相沉积法等。如图6所示，在绝缘介质层104上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统级封装方法，其特征在于，包括：　提供一晶圆，晶圆上依次形成有层间介质层和焊盘，层间介质层和晶圆内有通孔；　在层间介质层和通孔内形成绝缘介质层，且曝露出焊盘；　在绝缘介质层和焊盘上形成金属层；　在金属层上形成有 机层，所述有机层填充满通孔；　在有机层内形成与金属层连接的凸点；　刻蚀金属层及有机层至露出绝缘介质层，形成金属连接点阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河，高大为，蒲贤勇，陈轶群，刘伟，谢红梅，杨广立，钟旻，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]