硅转接板结构及其圆片级制作方法
【专利摘要】本发明提供一种硅转接板结构及其圆片级制作方法，该方法至少包括以下步骤：S1：提供一硅圆片，采用湿法腐蚀在所述硅圆片正面及背面形成上下分布的至少一对凹槽；一对凹槽共用凹槽底部；S2：采用湿法腐蚀在所述凹槽底部中形成至少一个硅通孔；所述硅通孔由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁；S3：在所述硅通孔的侧壁表面形成通孔介质层；S4：在所述通孔介质层表面形成通孔金属层；S5：最后划片形成独立的硅转接板。本发明的硅转接板中，硅通孔具有倾斜侧壁，可以形成一孔多线结构，提高互连线密度；凹槽结构有利于实现更高密度的系统集成；本发明的制作方法还具有工艺难度低、适合于工业化生产的优点。
【专利说明】硅转接板结构及其圆片级制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于三维高密度封装互连【技术领域】，涉及一种硅转接板结构及其圆片级制作方法。
【背景技术】
[0002]21世纪电子产品趋于越来越追求高性能、高可靠性、多功能化、小型化和低制造成本，尤其是近年来多媒体网络时代的来临，手提电脑、智能手机和平板电脑等手持终端的大量需求，使信息传输的容量大增，要求高速的信号传输和处理能力。在此背景下，集成电路的集成度和性能也在按摩尔定律(Moore’ s law)每18个月提高一倍的规律发展。但随着半导体等比例缩小的局限性日渐凸显，传统的二维集成技术使得信号失真、延迟等问题日益严重的情况下，系统集成师们开始越来越多地转向三维集成(3D Integration)、系统级集成技术。
[0003]硅转接板，利用硅通孔结构可以实现芯片间电信号的垂直互连，缩短了电信号的传输路径；同时，作为倒装芯片的封装载体，双面都可以集成不同种类、不同功能的芯片，实现芯片的三维堆叠集成，是三维系统集成的代表技术。其中，无源转接板可以在不改变原有设计布局的前提下，实现不同器件的高密度三维混合集成，因此，是未来10年三维集成应用中最主要的封装形式。
[0004]娃转接板及其所对应的3D封装技术中的关键是娃穿孔(Through Silicon Vias,TSV)结构的制作，它的作用是实现正面与反面的垂直互连。在制作TSV过程中，深孔侧壁呈垂直形貌的TSV是目前研究的重点，因为垂直形貌的TSV由于其尺寸可以控制极小，因此可以实现小节距(fine pitch)的3D高集成度互连。但是由于垂直形貌的TSV制作过程极为复杂，特别是干法刻蚀形成垂直深孔、PVD实现对深孔侧壁和底部种子层的连续均匀覆盖、快速电镀实现对深孔的无缺陷填充，以及后续的TSV晶圆平坦化工艺等，都是传统微电子工艺难以成功实现的，并且可靠性差、成本高昂，这也是目前TSV技术难以实现应用的关键所在。
【发明内容】
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硅转接板结构及其圆片级制作方法，用于解决现有技术中成本高昂、制造难度高的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硅转接板结构的圆片级制作方法，至少包括以下步骤:
[0007]S1:提供一硅圆片，采用湿法腐蚀在所述硅圆片正面及背面形成上下分布的至少一对凹槽；一对凹槽共用凹槽底部；
[0008]S2:采用湿法腐蚀在所述凹槽底部中形成至少一个硅通孔；所述硅通孔由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁；
[0009]S3:在所述硅通孔的侧壁表面形成通孔介质层；[0010]S4:在所述通孔介质层表面形成通孔金属层；
[0011]S5:最后划片形成独立的硅转接板。
[0012]可选地，所述上通孔的纵截面为倒梯形；所述下通孔的纵截面为梯形。
[0013]可选地，所述上通孔的侧壁与所述凹槽底部所在平面的夹角为54.7度，所述下通孔的侧壁与所述凹槽底部所在平面的夹角为54.7度。
[0014]可选地，所述硅通孔的横截面为矩形或正方形。
[0015]可选地，于所述步骤S4中，所述通孔金属层为覆盖满所述通孔四个侧壁表面的金属层，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔其中一个侧壁表面的至少一根金属线，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔至少两个侧壁表面的至少两根分立的金属线。
[0016]可选地,所述硅圆片为双面抛光的(100)晶面硅片。
[0017]可选地,米用第一腐蚀掩模形成所述凹槽，光刻形成所述第一腐蚀掩模时将第一光掩模板的图形边界与所述(100)晶面硅片的〈110〉晶向对齐；采用第二腐蚀掩模形成所述硅通孔，光刻形成所述第二腐蚀掩模时将第二光掩模板的图形边界与所述(100)晶面硅片的〈110〉晶向对齐。
[0018]可选地，于所述步骤S3中，在形成所述通孔介质层时，同时在所述凹槽表面形成凹槽介质层；于所述步骤S4中，在形成通孔金属层时，同时在所述凹槽介质层表面形成金属重布线层及金属焊盘。
[0019]可选地，于所述步骤SI及步骤S2中，所述湿法腐蚀均采用硅的各向异性腐蚀液。
[0020]可选地，所述凹槽具有倾斜侧壁。
[0021]本发明还提供一种硅转接板结构，包括:
[0022]硅圆片；
[0023]上下分布的至少一对凹槽，分别形成于所述硅圆片正面及背面；一对凹槽共用凹槽底部；
[0024]形成于所述凹槽底部中的至少一个硅通孔；
[0025]形成于所述娃通孔侧壁表面的通孔介质层；
[0026]及形成于所述通孔介质层表面的通孔金属层；
[0027]所述硅通孔由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁。
[0028]可选地，所述通孔金属层为覆盖满所述通孔四个侧壁表面的金属层，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔其中一个侧壁表面的至少一根金属线，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔至少两个侧壁表面的至少两根分立的金属线。
[0029]如上所述，本发明的硅转接板结构及其圆片级制作方法，具有以下有益效果:与主流的基于干法刻蚀制作的硅通孔转接板相比，本发明具有低成本、高可靠性的优势；本发明基于湿法腐蚀制作的硅通孔具有倾斜侧壁，有利于在硅通孔侧壁表面形成高质量的通孔绝缘层，并有利于在通孔内形成图形化通孔金属层，从而可以形成一孔多线结构，提高互连线密度；本发明的硅转接板中具有至少一对凹槽结构，可以降低硅通孔的厚度，有利于减小孔径，提高硅通孔密度，同时凹槽中可以埋置芯片，从而降低三维堆叠后整个封装模块的厚度，实现更高密度、小体积的系统集成；本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法还具有工艺难度低、适合于工业化生产的优点。【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中硅圆片的示意图。
[0031]图2显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成图形化第一光刻胶层的不意图。
[0032]图3显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成凹槽的示意图。
[0033]图4显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成图形化第二光刻胶层的不意图。
[0034]图5显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成硅通孔的示意图。
[0035]图6显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成通孔介质层的示意图。
[0036]图7显示为本发明的硅转接板结构的示意图。
[0037]图8显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成一孔一线结构的示意图。
[0038]图9显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成一孔四线结构的示意图。
[0039]图10显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成一孔八线结构的示意图。
[0040]图11显示为本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法中形成另一种一孔八线结构的示意图。
[0041]图12显示为本发明的硅转接板结构与芯片的三维堆叠封装结构示意图。
[0042]图13显示为本发明的硅转接板结构与芯片及PCB板的系统级封装结构示意图。
[0043]元件标号说明
[0044]I硅圆片
[0045]2第一二氧化硅钝化层
[0046]3图形化第一光刻胶层
[0047]4凹槽
[0048]5凹槽底部
[0049]6第二二氧化硅钝化层
[0050]7图形化第二光刻胶层
[0051]8硅通孔
[0052]9通孔介质层
[0053]10凹槽介质层
[0054]11通孔金属层
[0055]12金属重布线层
[0056]13金属焊盘
[0057]14第一芯片
[0058]15第二芯片
[0059]16引线[0060]17焊料凸点
[0061]18第三芯片
[0062]19球栅阵列
[0063]20PCB 板
【具体实施方式】
[0064]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0065]请参阅图1至图13。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0066]本发明提供一种硅转接板结构的圆片级制作方法，至少包括以下步骤:
[0067]S1:提供一硅圆片，采用湿法腐蚀在所述硅圆片正面及背面形成上下分布的至少一对凹槽；一对凹槽共用凹槽底部；
[0068]S2:采用湿法腐蚀在所述凹槽底部中形成至少一个硅通孔；所述硅通孔由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁；
[0069]S3:在所述娃通孔的侧壁表面形成通孔介质层；
`[0070]S4:在所述通孔介质层表面形成通孔金属层；
[0071]S5:最后划片形成独立的娃转接板。
[0072]首先请参阅图1至图3，执行步骤S1:提供一硅圆片1，采用湿法腐蚀在所述硅圆片正面及背面形成上下分布的至少一对凹槽4 ;一对凹槽共用凹槽底部5。
[0073]具体的，所述硅圆片I优选采用双面抛光的(100)硅片，图1显示为所述硅圆片I的结构示意图。
[0074]具体的，首先将所述硅圆片I进行标准清洗，然后将清洗后的硅圆片I双面热氧化，在所述硅圆片I的正面及背面形成第一二氧化硅钝化层2，再在所述第一二氧化硅钝化层2上旋涂第一光刻胶层，并进行曝光及显影，得到图形化第一光刻胶层3，如图2所示。
[0075]接着将所述图形化第一光刻胶层3上的图形转移到所述第一二氧化硅钝化层2上，得到用于形成所述凹槽5的第一腐蚀掩模(此处未予图示)。接着再去除所述图形化第一光刻胶层3,并将娃圆片放入娃的各向异性腐蚀液,腐蚀至一定深度后取出，从而制作得到所述凹槽4。最后去除所述第一腐蚀掩模，得到的凹槽结构如图3所示。
[0076]需要指出的是，一对凹槽可上下对称分布，即中心位置对称且尺寸相同，凹槽底部完全重合；另外，正面的凹槽与背面的凹槽中心位置可以不对称，尺寸也可以不同，凹槽底部只有部分重合，其中，共用的凹槽底部部分用于形成硅通孔。本实施例所示为一对凹槽上下对称分布的情形。
[0077]具体的，所述第一光刻胶层采用型号为LC100A的光刻胶，其厚度优选为1.7微米，其中，第一面光刻胶的前烘工艺在热板上或烘箱内进行，而第二面光刻胶的前烘工艺只能在烘箱内进行，这是因为若在热板上前烘，第一面的光刻胶图形将被破坏。光刻过程中，曝光时米用第一光掩模板，并将所述第一光掩模板的图形边界与所述(100)晶面娃片的〈110〉晶向对齐。显影后，第一面光刻胶的坚膜温度和时间分别为135°c和10分钟，第二面光刻胶的坚膜温度和时间分别为135°C和30分钟。此处仅为实例，光刻胶厚度、坚膜温度与时间等参数可根据需要调整，此为本领域的公知常识，不应过分限制本发明的保护范围。
[0078]具体的，将所述图形化第一光刻胶层3上的图形转移到所述第一二氧化硅钝化层2上从而得到用于形成所述凹槽5的第一腐蚀掩模的方法，可以采用BOE腐蚀液(HF:NH4F:H20)，也可以采用反应离子刻蚀(RIE)。在实际生产过程中，可以根据图形尺寸精度的要求、反应速率的快慢及成本要求选择其中一种方法。本实施例中以BOE腐蚀为例进行说明。采用BOE腐蚀前，需将硅圆片在等离子体灰化系统中刻蚀一分钟(俗称打底膜)，以去除光刻窗口处残留的光刻胶，然后再腐蚀一段时间得到所述第一腐蚀掩模。腐蚀温度及腐蚀时间根据所述第一二氧化硅钝化层2的厚度而定，本实施例中所述第一二氧化硅钝化层2的厚度以2微米为例，在35°C温度下，腐蚀所需时间约为10分钟。
[0079]具体的，去除所述图形化第一光刻胶层3的方法优选为在120°C的浓硫酸中煮10分钟，当然也可以采用其它方法，此为本领域的公知常识。所述各向异性腐蚀液优选为KOH腐蚀液，该溶液在50°C、浓度为40% (wt.)条件下对(100)晶面的腐蚀速率约10-12.5微米/小时，且具有较好的腐蚀表面形貌。本实施例中，凹槽腐蚀深度优选为90微米，在实际应用中，可根据需要进行互连的芯片尺寸对凹槽深度进行调整。所述凹槽4具有倾斜侧壁，纵截面呈梯形，本实施例中采用(100)晶面硅片，且光刻时光掩模板图形边界与(100)晶面硅片的〈110〉晶向对齐，因此最终形成的凹槽4的侧壁为娃的{111}晶面，与底面(100)晶面夹角为54.7度，即与所述凹槽底部所在平面的夹角为54.7度。
[0080]具体的，去除所述第一腐蚀掩模优选采用BOE溶液腐蚀。
[0081]接着请参阅图4及图5，执行步骤S2:采用湿法腐蚀在所述凹槽底部5形成至少一个硅通孔8 ;所述硅通孔由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁。
[0082]具体的，先将硅圆片表面再次氧化，形成第二二氧化硅钝化层6，然后在正面及背面的所述第二二氧化硅钝化层6上喷涂光刻胶并图形化，形成图形化的第二光刻胶层7，如图4所示。接着将所述图形化第二光刻胶层7上的图形转移到所述第二二氧化硅钝化层6上，得到用于形成所述硅通孔8的第二腐蚀掩模(此处未予图示)。接着再去除所述图形化第二光刻胶层7，并将硅圆片放入硅的各向异性腐蚀液，将硅圆片腐穿后取出，从而制作得到所述硅通孔8。最后去除所述第二腐蚀掩模，得到的硅通孔结构如图5所示。
[0083]具体的，所述硅通孔8的横截面为矩形或正方形。光刻形成所述第二腐蚀掩模时将第二光掩模板的图形边界与所述(100)晶面硅片的〈110〉晶向对齐。采用所述第二腐蚀掩模形成所述硅通孔8的过程中，硅晶片正面及背面同时开始腐蚀，得到的硅通孔8由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁。其中，所述上通孔的纵截面为倒梯形；所述下通孔的纵截面为梯形，所述硅通孔8呈现两端大、中间小的结构特点。由于图形边界与所述(100)晶面硅片的〈110〉晶向对齐，因此所述上通孔的侧壁与所述凹槽底部所在平面的夹角为54.7度，所述下通孔的侧壁与所述凹槽底部所在平面的夹角也为54.7度。[0084]具体的，在正面及背面的所述第二二氧化硅钝化层6上喷涂光刻胶使用的工具为EVGlOl喷胶系统，该系统可以实现三维结构的涂胶工艺，对三维结构的表面和侧壁实现全面覆盖，同时胶厚可达十微米左右。实施喷胶工艺及随后的曝光工艺中，因硅圆片上凹槽结构的存在，需将圆片贴在一载片上，以实现圆片在吸盘上的固定。形成所述图形化第二光刻胶层7的具体步骤为:
[0085]I)使用高温胶带将硅圆片贴在一载片上；
[0086]2)在硅圆片一面喷涂光刻胶，光刻胶对所述第二二氧化硅钝化层6实现全面均匀
覆盖；
[0087]3)将硅圆片与载片分离，并将所述硅圆片放入120°C的烘箱中前烘8分钟；
[0088]4)使用高温胶带将硅圆片反过来贴在载片上；
[0089]5)在硅圆片另一面上喷涂光刻胶；
[0090]6)将硅圆片与载片分离，并将硅圆片放入120°C的烘箱中前烘10分钟；
[0091]7)待硅圆片冷却后，再次使用高温胶带将硅圆片贴在载片上，并对一面曝光；
[0092]8)将硅圆片反过来使用高温胶带贴载片，对另一面曝光；
[0093]9)将硅圆片正面及背面一起显影，然后冲水、甩干，得到图形化的第二光刻胶层7。
[0094]具体的，将所述图形化第二光刻胶层7上的图形转移到所述第二二氧化硅钝化层6上从而得到用于形成所述硅通孔8的第二腐蚀掩模的方法，可以采用BOE腐蚀液(HF:NH4F:H20)，也可以采用反应离子刻蚀(RIE)。去除所述图形化第二光刻胶层7的方法优选为在120°C的浓硫酸中煮10分钟。所述硅的各向异性腐蚀液为KOH溶液，本实施中，优选采用40% (wt.)的KOH腐蚀液，得到的硅通孔8具有良好的表面形貌。形成硅通孔后，去除所述第二腐蚀掩模优选采用BOE溶液腐蚀。
[0095]然后请参阅图6，执行步骤S3:在所述硅通孔8的侧壁表面形成通孔介质层9。
[0096]具体的，通过热氧化方法形成所述通孔介质层9，在形成所述通孔介质层9时，同时在所述凹槽表面及周围形成凹槽介质层10。所述通孔介质层9及所述凹槽介质层10的厚度范围是I?2微米。所述通孔介质层9用于所述硅通孔8的绝缘。
[0097]再请参阅图7，执行步骤S4:在所述通孔介质层9表面形成通孔金属层11。
[0098]具体的，在形成所述通孔金属层10时，同时在所述凹槽介质层9表面形成金属重布线层12及金属焊盘13。形成方法为:在硅圆片正反两面溅射金属层，同时进行喷胶光刻，并将光刻图形转移至所述金属层，从而形成所述通孔金属层11、金属重布线层12及金属焊盘13。
[0099]具体的，述通孔金属层11为覆盖满所述硅通孔四个侧壁表面的金属层，或所述通孔金属层11为分布于所述硅通孔其中一个侧壁表面的至少一根金属线，或所述通孔金属层11为分布于所述硅通孔至少两个侧壁表面的至少两根分立的金属线。换句话说，即可以形成一孔一线结构或一孔多线结构。请参阅图8至图11，其中，图8显示为一孔一线结构，如图8所示，通孔金属层11覆盖满所述硅通孔四个侧壁表面，硅通孔外的金属重布线层12为线状并与所述通孔金属层11接触，形成一孔一线结构；在另一实施例中，所述通孔金属层11也可以为分布于所述娃通孔其中一个侧壁表面的一根金属线，只是对于一孔一线结构，该种工艺较为复杂，不利于节省成本。图9显示为一孔四线结构，图10及图11显示为一孔八线结构。此处仅为示例，还可以进行更多变化，如一孔六线、十线等，且在不同侧壁上分布数目可进行变化，此处不应过分限制本发明的保护范围。
[0100]具体的，所述金属层包括TiW层及形成与其上的Cu层，其中，TiW层作为粘附层和扩散阻挡层，Cu层作为导电功能层。本实施例中，TiW层/Cu层的厚度优选为50纳米/300纳米。在所述金属层上喷涂光刻胶使用的工具为EVGlOl喷胶系统，实施喷胶工艺及随后的曝光工艺中，将硅圆片贴在载片上，以实现硅圆片在吸盘上的固定。将光刻图形转移至所述金属层上的具体步骤为:
[0101]I)将硅圆片放入等离子灰化系统中蚀刻一分钟，以去除光刻窗口处残留的光刻胶；
[0102]2)将硅圆片放入双面电镀槽，进行双面Cu电镀工艺；
[0103]3)电镀完成后，使用丙酮溶液将光刻胶层浸泡去除；
[0104]4)使用等离子刻蚀(IBE)工艺依次对硅圆片正面及背面刻蚀，以去除金属种子层。
[0105]最后执行步骤S5:划片形成独立的硅转接板。
[0106]至此，完成了硅转接板结构的圆片级制作。
[0107]本发明的硅转接板结构的圆片级制作方法与主流的基于干法刻蚀制作的硅通孔转接班相比，具有低成本、高可靠性的优势；而且本发明中基于湿法腐蚀制作的硅通孔结构，具有倾斜侧壁，有利于制作硅通孔的绝缘层及形成图形化的通孔金属层，实现一孔多线，提高互连密度；且本发明的制作方法工艺难度低，适合工业化生产。
[0108]本发明还提供一种硅转接板结构，请参阅图7，显示为所述硅转接板结构的剖面示意图，包括:
[0109]硅圆片I ;
[0110]上下分布的至少一对凹槽4，分别形成于所述硅圆片I正面及背面；一对凹槽共用凹槽底部5 ；
[0111]形成于所述凹槽底部5中的至少一个硅通孔8 ；
[0112]形成于所述娃通孔8侧壁表面的通孔介质层9 ；
[0113]及形成于所述通孔介质层9表面的通孔金属层11 ；
[0114]所述硅通孔8由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁。
[0115]具体的，所述硅通孔8的横截面为正方形或矩形，所述硅通孔8呈现两端大、中间小的结构特点，所述上通孔的纵截面为倒梯形，所述下通孔的纵截面为梯形。所述上通孔的侧壁与所述凹槽底部所在平面的夹角为54.7度，所述下通孔的侧壁与所述凹槽底部所在平面的夹角为54.7度。
[0116]具体的，述通孔金属层为覆盖满所述硅通孔四个侧壁表面的金属层，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔其中一个侧壁表面的至少一根金属线，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔至少两个侧壁表面的至少两根分立的金属线，形成一孔一线或一孔多线结构。所述凹槽表面及周围具有凹槽介质层10，所述凹槽介质层上形成有金属重布线层12及金属焊盘13。
[0117]为了显示本发明的硅转接板结构的有益效果，本实施例中还提供了所述硅转接板结构与芯片的三维堆叠结构图，如图12所示，以及所述硅转接板结构与芯片及PCB板集成后的结构图，如图13所示。[0118]首先请参阅图12，显示为所述硅转接板结构与芯片的三维堆叠封装(3D StackedPackage),如图所示,第一芯片14及第二芯片15固定在所述娃转接板结构的凹槽中,其中，所述第一芯片14与所述硅转接板结构通过引线16进行电学的连接，使用的是引线键合技术(Wire Bonding);所述第二芯片15与所述娃转接板通过焊料凸点17进行电学连接,使用的是倒装焊(Flip Chip)技术。
[0119]本发明的硅转接板结构中，所述凹槽4的存在使得制作的硅通孔8的深度减小，其相应横向尺寸也随之减小，可大幅提高封装密度；同时，该结构降低了三维堆叠后整个封装模块的厚度；并且一孔多线结构可以提高互连线密度。整个三维堆叠封装模块实现了较高密度的系统集成、缩小了系统封装体积和提高了系统性能；同时，整个封装模块工艺过程简单、成本较低。
[0120]再请参阅图13,显示的是所述娃转接板与芯片及PCB板的系统级封装(SystemInPackage，SIP)。所述第一芯片14也可以采用倒装焊的方式与所述硅转接板进行互连；同时，利用所述第一芯片14埋置于所述凹槽4中的特点，其上还可以再堆叠第三芯片18，使得系统更加紧凑、封装密度更高。并且，整个堆叠模块可以通过球栅阵列19与PCB板20进行连接。
[0121]综上所述，本发明的硅转接板结构及其圆片级制作方法具有低成本、高可靠性的优势；本发明基于湿法腐蚀制作的硅通孔具有倾斜侧壁，有利于在硅通孔侧壁表面形成高质量的通孔绝缘层，并有利于在通孔内形成图形通孔金属层，从而可以形成一孔多线结构，提高互连线密度；本发明的硅转接板中具有至少一对凹槽结构，可以降低硅通孔的厚度，有利于减小孔径，提高硅通孔密度，同时凹槽中可以埋置芯片，从而降低三维堆叠后整个封装模块的厚度，实现更高密度的系统集成；本发明的硅转接板结构的制作方法还具有工艺难度低、适合于工业化生产的优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0122]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于，至少包括以下步骤: S1:提供一硅圆片，采用湿法腐蚀在所述硅圆片正面及背面形成上下分布的至少一对凹槽；一对凹槽共用凹槽底部； 52:采用湿法腐蚀在所述凹槽底部中形成至少一个硅通孔；所述硅通孔由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁； 53:在所述硅通孔的侧壁表面形成通孔介质层； 54:在所述通孔介质层表面形成通孔金属层； 55:最后划片形成独立的硅转接板。
2.根据权利要求1所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:所述上通孔的纵截面为倒梯形；所述下通孔的纵截面为梯形。
3.根据权利要求2所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:所述上通孔的侧壁与所述凹槽底部所在平面的夹角为54.7度，所述下通孔的侧壁与所述凹槽底部所在平面的夹角为54.7度。
4.根据权利要求1所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:所述硅通孔的横截面为矩形或正方形。
5.根据权利要求4所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:于所述步骤S4中，所述通孔金属层为覆盖满所述通孔四个侧壁表面的金属层，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔其中一个侧壁表 面的至少一根金属线，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔至少两个侧壁表面的至少两根分立的金属线。
6.根据权利要求1所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:所述硅圆片为双面抛光的(100)晶面硅片。
7.根据权利要求6所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:采用第一腐蚀掩模形成所述凹槽，光刻形成所述第一腐蚀掩模时将第一光掩模板的图形边界与所述(100)晶面硅片的〈110〉晶向对齐；采用第二腐蚀掩模形成所述硅通孔，光刻形成所述第二腐蚀掩模时将第二光掩模板的图形边界与所述(100)晶面硅片的〈110〉晶向对齐。
8.根据权利要求1所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:于所述步骤S3中，在形成所述通孔介质层时，同时在所述凹槽表面形成凹槽介质层；于所述步骤S4中，在形成通孔金属层时，同时在所述凹槽介质层表面形成金属重布线层及金属焊盘。
9.根据权利要求1所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:于所述步骤SI及步骤S2中，所述湿法腐蚀均采用硅的各向异性腐蚀液。
10.根据权利要求1所述的硅转接板结构的圆片级制作方法，其特征在于:所述凹槽具有倾斜侧壁。
11.一种娃转接板结构，包括: 娃圆片; 上下分布的至少一对凹槽，分别形成于所述硅圆片正面及背面；一对凹槽共用凹槽底部; 形成于所述凹槽底部中的至少一个硅通孔； 形成于所述硅通孔侧壁表面的通孔介质层； 及形成于所述通孔介质层表面的通孔金属层；其特征在于: 所述硅通孔由上下对称的上通孔及下通孔连接而成；所述上通孔及下通孔具有倾斜侧壁。
12.根据权利要求1所述的硅转接板结构，其特征在于:所述通孔金属层为覆盖满所述通孔四个侧壁表面的金属层，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔其中一个侧壁表面的至少一根金属线，或所述通孔金属层为分布于所述硅通孔至少两个侧壁表面的至少两根分立的金属线。
【文档编号】H01L23/48GK103500729SQ201310492853
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】叶交托, 陈骁, 朱春生, 徐高卫, 罗乐 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所