一种超厚转接板的制作方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，更具体的说，它涉及一种超厚转接板的制作方法。

背景技术：

微波毫米波射频集成电路技术是现代国防武器装备和互联网产业的基础，随着智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互联网+”经济的快速兴起，承担数据接入和传输功能的微波毫米波射频集成电路也存在巨大现实需求及潜在市场。

在后摩尔定律的时代背景下，通过传统的缩小晶体管尺寸的方式来提高集成度变得更加困难，。现在的电子系统正朝着小型化、多样化、智能化的方向发展，并最终形成具有感知、通信、处理、传输等融合多功能于一体的高集成度低成本综合电子系统。多功能综合电子系统的核心技术是集成，正在由平面集成向三维集成、由芯片级向集成度和复杂度更高的系统级集成发展。三维集成系统级封装能够解决同样面积内集成更多的晶体管的问题，是未来的发展方向。

通过转接板做载板或者盖板来做系统级封装的结构既能在架构上将芯片由平面布局改为堆叠式布局，又能集成无源器件或分立元件等系统构建，使得精度、密度增加，性能大大提高，代表着未来射频集成电路技术的发展趋势，在多方面存在极大的优势特性：

a)三维异构集成系统级封装采用一个芯片壳体来完成一个系统的全部互连，使总的焊点大为减少，也缩短了元件的连线路程，从而使电性能得以提高。

b)三维异构集成系统级封装在同一转接板芯片中叠加两个或更多的芯片，把z方向的空间也利用起来，又不必增加封装引脚，两芯片叠装在同一壳内与芯片面积比均大于100％，三芯片叠装可增至250％；

c)物理尺寸小，重量轻。例如，最先进的技术可实现4层堆叠芯片只有1mm厚的超薄厚度，三叠层芯片的重量减轻35％；

不同工艺(如mems工艺、sigehbt、sigebicmos、sicmos、iii-v(inp、gan、gaas)mmic工艺等)，不同材料(如si、gaas、inp)制作的不同功能的芯片(如射频、生物、微机电和光电芯片等)组装形成一个系统，有很好的兼容性，并可与集成无源元件结合。有数据显示，无线电和便携式电子整机中现用的无源元件至少可被嵌入30-50％。

但是在实际应用当中，转接板的应用并没有大量普及，主要是因为制作转接板的流程过于复杂，转接板厚度往往不超过200um，因此制作过程中必须用到临时键合的工艺，投入成本和制作成本都较高，限制了转接板在民用领域的发展。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供制作方便、工艺简化，尺寸相对较小、厚度高的一种超厚转接板的制作方法。

本发明的技术方案如下：

一种超厚转接板的制作方法，具体包括如下步骤：

101)上表面处理步骤：准备转接板，通过光刻和刻蚀工艺在转接板上表面，制作凹槽；在转接板上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层；通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；电镀金属，使金属覆盖凹槽表面形成金属层，并在200到500度温度下密化金属层，使金属层更致密；通过cmp工艺使转接板上表面平整；

在凹槽中用旋涂工艺或者压合工艺进行填充，填充材料采用光刻胶、环氧树脂、热固胶、玻璃粉或无机材料，再通过刻蚀或者研磨工艺去除溢出凹槽表面的填充材料，只留下凹槽中的填充材料；在转接板上表面用pvd工艺沉积种子层，通过光刻和电镀工艺制作出rdl和互联焊盘；

102)下表面处理步骤：减薄转接板下表面，减薄厚度在10um到1000um之间，通过光刻和刻蚀的工艺在转接板下表面做空腔，空腔底部与凹槽底部接触，且露出凹槽底部的金属层；

在转接板下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过干法刻蚀去除空腔底部覆盖在金属层上的绝缘层；通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在转接板下表面覆盖种子层；电镀金属，使金属覆盖空腔表面形成金属层，并在200到500度温度下密化金属层，使金属层更致密；

在空腔中用旋涂工艺或者压合工艺进行填充，填充材料采用光刻胶、环氧树脂、热固胶、玻璃粉或无机材料，再通过刻蚀或者研磨工艺去除溢出空腔表面的填充材料，只留下空腔中的填充材料；在转接板下表面用pvd工艺沉积种子层，通过光刻和电镀工艺制作出rdl和互联焊盘；

103)切割成型步骤：切割互联的凹槽和空腔，得到需要的上下互联的转接板，转接板表面通过fc工艺进行贴装芯片，形成转接板芯片。

进一步的，凹槽、空腔的开口都为圆形、椭圆形或矩形，凹槽、空腔的直径或边长范围都为10nm到1000um之间，深度范围为10nm到1000um之间；

绝缘层厚度范围在10nm到100um之间；

种子层厚度范围在1nm到100um之间，其本身结构为一层或多层结构，每层的金属材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种混合。

进一步的，转接板尺寸为4、6、8、12寸中的一种，转接板厚度为200um到2000um，其采用的材质为硅、玻璃、石英、碳化硅、氧化铝、环氧树脂或聚氨酯中的一种。

进一步的，步骤101)转接板上凹槽中进行填充前，转接板表面绝缘层用干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺去除。

进一步的，在转接板上表面用pvd工艺沉积种子层前，先沉积生成绝缘层。

进一步的，转接板采用带有soi层的硅片，且凹槽底部刚好穿过soi层。

本发明相比现有技术优点在于：本发明通过在转接板晶圆制作两个表面带有金属层的凹槽和空腔，使转接板晶圆上下表面能进行电互联，能够使转接板晶圆不用临时键合工艺也能方便制作，大大较少了转接板的制作成本，有力的推动了转接板的普及。

附图说明

图1为本发明的转接板示意图；

图2为本发明的图1上制作凹槽示意图；

图3为本发明的图2上电镀金属层的示意图；

图4为本发明的图3的凹槽为圆形示意图；

图5为本发明的图3的凹槽为椭圆形示意图；

图6为本发明的图3的凹槽为矩形示意图；

图7为本发明的图3的转接板下表面制作空腔的示意图；

图8为本发明的图7制作金属层的示意图；

图9为本发明的图8凹槽和空腔填充材料的示意图；

图10为本发明的图9切割形成单个转接板芯片示意图；

图11为本发明的带soi层转接板示意图；

图12为本发明的图11上制作凹槽示意图；

图13为本发明的图12上电镀金属层的示意图；

图14为本发明的图13的转接板下表面制作空腔的示意图；

图15为本发明的图14制作金属层的示意图；

图16为本发明的图15凹槽和空腔填充材料的示意图；

图17为本发明的图16切割形成单个转接板芯片示意图。

图中标识：转接板101、凹槽102、金属层103。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1至图10所示，一种超厚转接板的制作方法，具体包括如下步骤：

101)上表面处理步骤：准备转接板101，通过光刻和刻蚀工艺在转接板101上表面，制作凹槽102，凹槽102的开口可以是圆形，椭圆形、矩形等形状，其直径或边长范围为10nm到1000um，其深度范围为10nm到1000um。在转接板101上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，绝缘层厚度范围在10nm到100um之间。通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层，种子层厚度范围在1nm到100um之间，其本身结构为一层或多层结构，每层的金属材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种混合。电镀金属，使金属覆盖凹槽102表面形成金属层103，并在200到500度温度下密化金属层103，使金属层103更致密；通过cmp工艺使转接板101上表面平整。转接板101表面绝缘层可以用干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺去除，自然也可以保留。

在凹槽102中用旋涂工艺或者压合工艺进行填充，填充材料可以是光刻胶，环氧树脂，热固胶，也可以是玻璃粉，无机材料等。再通过刻蚀或者研磨工艺去除溢出凹槽102表面的填充材料，只留下凹槽102中的填充材料。在转接板101上表面用pvd工艺沉积种子层，种子层厚度范围在1nm到100um之间，其本身结构为一层或多层结构，每层的金属材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种混合。通过光刻和电镀工艺制作出rdl和互联焊盘。

102)下表面处理步骤：减薄转接板101下表面，减薄厚度在10um到1000um之间，通过光刻和刻蚀的工艺在转接板101下表面做空腔，空腔底部与凹槽102底部接触，且露出凹槽102底部的金属层103。空腔的开口都为圆形、椭圆形或矩形等，空腔的直径或边长范围都为10nm到1000um之间，深度范围为10nm到1000um之间。

在转接板101下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过干法刻蚀去除空腔底部覆盖在金属层103上的绝缘层。通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在转接板101下表面覆盖种子层，种子层采用的材料都是导电的金属，因此无需对其部分去除。电镀金属，使金属覆盖空腔表面形成金属层103，并在200到500度温度下密化金属层103，使金属层103更致密。

在空腔中用旋涂工艺或者压合工艺进行填充，填充材料采用光刻胶、环氧树脂、热固胶、玻璃粉或无机材料，再通过刻蚀或者研磨工艺去除溢出空腔表面的填充材料，只留下空腔中的填充材料。在转接板101下表面用pvd工艺沉积种子层，通过光刻和电镀工艺制作出rdl和互联焊盘；其中，在转接板101下表面用pvd工艺沉积种子层前，可先沉积形成绝缘层。

103)切割成型步骤：切割互联的凹槽102和空腔，得到需要的上下互联的转接板101，转接板101表面通过fc工艺进行贴装芯片，形成转接板101芯片。

转接板101尺寸为4、6、8、12寸中的一种，转接板101厚度为200um到2000um，其采用的材质为硅晶圆，也可以是其他材质，包括玻璃、石英、碳化硅、氧化铝等无机材料，也可以是环氧树脂、聚氨酯等有机材料，其主要功能是提供支撑作用。

实施例2：

实施例2整体与实施例1相同，不同之处在于，转接板101采用带有soi层的硅片，且凹槽102底部刚好穿过soi层。具体制作过程如下图11至图17所示：

101)上表面处理步骤：准备转接板101，通过光刻和刻蚀工艺在转接板101上表面，制作凹槽102，凹槽102停在soi上面，更换刻蚀气体继续刻蚀凹槽102，刻蚀停在soi层下面的硅材质上。其中，凹槽102的开口可以是圆形，椭圆形、矩形等形状，其直径或边长范围为10nm到1000um，其深度范围为10nm到1000um。

在转接板101上表面沉积氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化形成绝缘层，绝缘层厚度范围在10nm到100um之间。通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层，种子层厚度范围在1nm到100um之间，其本身结构为一层或多层结构，每层的金属材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种混合。电镀金属，使金属覆盖凹槽102表面形成金属层103，并在200到500度温度下密化金属层103，使金属层103更致密；通过cmp工艺使转接板101上表面平整。转接板101表面绝缘层可以用干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺去除，自然也可以保留。

在凹槽102中用旋涂工艺或者压合工艺进行填充，填充材料可以是光刻胶，环氧树脂，热固胶，也可以是玻璃粉，无机材料等。再通过刻蚀或者研磨工艺去除溢出凹槽102表面的填充材料，只留下凹槽102中的填充材料。在转接板101上表面用pvd工艺沉积种子层，种子层厚度范围在1nm到100um之间，其本身结构为一层或多层结构，每层的金属材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种混合。通过光刻和电镀工艺制作出rdl和互联焊盘。

102)下表面处理步骤：减薄转接板101下表面，减薄厚度在10um到1000um之间，通过光刻和刻蚀的工艺在转接板101下表面做空腔，空腔底部与凹槽102底部接触，且露出凹槽102底部的金属层103。空腔的开口都为圆形、椭圆形或矩形等，空腔的直径或边长范围都为10nm到1000um之间，深度范围为10nm到1000um之间。

在转接板101下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成绝缘层，通过干法刻蚀去除空腔底部覆盖在金属层103上的绝缘层。通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在转接板101下表面覆盖种子层，种子层采用的材料都是导电的金属，因此无需对其部分去除。电镀金属，使金属覆盖空腔表面形成金属层103，并在200到500度温度下密化金属层103，使金属层103更致密。

在空腔中用旋涂工艺或者压合工艺进行填充，填充材料采用光刻胶、环氧树脂、热固胶、玻璃粉或无机材料，再通过刻蚀或者研磨工艺去除溢出空腔表面的填充材料，只留下空腔中的填充材料。在转接板101下表面用pvd工艺沉积种子层，通过光刻和电镀工艺制作出rdl和互联焊盘；其中，在转接板101下表面用pvd工艺沉积种子层前，可先沉积形成绝缘层。

103)切割成型步骤：切割互联的凹槽102和空腔，得到需要的上下互联的转接板101，转接板101表面通过fc工艺进行贴装芯片，形成转接板101芯片。

转接板101尺寸为4、6、8、12寸中的一种，转接板101厚度为200um到2000um，其采用的材质为硅晶圆，也可以是其他材质，包括玻璃、石英、碳化硅、氧化铝等无机材料，也可以是环氧树脂、聚氨酯等有机材料，其主要功能是提供支撑作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。