一种新型tsv转接板及制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微电子封装领域，更具体的设及一种低应力封装的新型TSV转接板及 制作方法。
【背景技术】
[0002] 娃通孔技术灯虹OU曲Silicon Via, TSV)是通过微纳加工等方法制作贯穿娃晶片 的电互连，具有尺寸小、密度高、适用于构建=维叠层封装等特点，可W有效缩小封装尺寸， 减小传输延时、降低噪声、提高电学性能、降低功耗等，是一种新的=维集成互连解决方案。
[0003] TSV技术领域中主要有使用W-TSV、Cu-TSV、Au-TSV, Cu-TSV等实现电互连，TSV在 溫度变化较大的环境状况下由于热膨胀系数失配会产生热应力，导致忍片在工作中性能下 降甚至功能失效。
[0004] 为了解决热应力问题，已公开的文献主要通过TSV结构设计与尺寸参数优化、材 料选择等方式降低TSV电互连热应力，如Marella (Mar ell a, Sravan K. , S. V. Kumar, and S.S.Sapatnekar. "A holistic analysis of circuit timing variations in SD-ICs with thermal and TSV-induced stress considerations. "lEEE/ACM International Conference on Computer-Aided Design, Digest of Technical Papers2012:317-324.)， Jung,Moongon (Jung, Moongon, D. Z. Pan, and S.K.Lim. "Chip/package co-analysis of thermo-mechanical stress and reliability in TSV-based 3D ICs."Design Automation Conference (DAC)，201249th ACM/EDAC/IEEEIEEE,2012:317-326.)， Chen (Chen, Qianwen, C. Huang, and Z. Wang. "Development of ultra-low capacitance through-si I icon-vias (TSVs) with air-gap Iiner. "Proceedings-Electronic Components and Technology Conference2013:1433-1438.)， Steller，W(Steller，W.; Meinecke，C. ;Gottfried，K. ;Woldt，G. ;Glinther，W. ;Wolf，M.J. ;Lang，K. D. "SIMEIT-project: High precision inertial sensor integration on a modular SD-Interposer platform."Electronic Components and Technology Conference 巧CTC), 20141 邸E 64*，化ges :1218 - 1225.)等。 阳0化]其中，CN2011101128047. 2公开了一种内部填充有机物的环形TSV互连技术方案， 化en，Steller, W等提出了一种空气隔离的化TSV互连设计，运些方法一定程度的缓解热 膨胀系数失配造成的热应力及可靠性问题。但是，即使是空气隔离的化TSV设计，化TSV 互连和衬底及周围介质材料仍然存在热膨胀系数失配，而且它对工艺技术要求高、成本高。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术方案存在的问题与不足，本发明公开了一种新型的TSV转接板 及其制作方法。
[0007] 本发明公开了一种新型的娃通孔（TSV)转接板，包括基板，所述基板上有若干个 自由柱；所述自由柱的一端通过空隙与基板相分离，另一端通过绝缘材料与基板固定并绝 缘；所述基板的上下两面W及所述自由柱的侧壁覆盖一层绝缘层；所述自由柱的自由端面 和固定端面均存在由金属层构成的欧姆接触。
[0008] 优选地，所述基板为低阻娃材料0. 1 Q 'em)，所述自由柱与基板间接接触所使 用的绝缘材料为二氧化娃、玻璃浆料和树脂的一种；
[0009] 优选地，所述与自由柱的自由端及固定端构成欧姆接触的金属层是铜、侣、金、锡 等的一种。
[0010] 作为本发明的进一步改进，自由柱的自由端W及自由柱的固定端与金属铜、侣、 金、锡等材料的一种形成金属微焊球（micro solder)、微焊垫（micro pad)、微焊点（micro bump)等。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述绝缘层为二氧化娃、苯并环下締度CB)、聚酷亚胺 (PI)等。
[0012] 作为本发明的进一步改进，基板正面（基板上对应自由柱固定端的一面）上存在 一层金属互连层（RDL)，金属互连层包括所述基板上的绝缘层上形成的金属线路层，所述的 金属线路层存在一层很薄的阻挡层，阻挡层材料包括化、TaN、TiW的至少一种。
[0013] 作为本发明的进一步改进，基板背面（基板上对应自由柱自由端的一面）上存在 一层金属互连层（RDL)，金属互连层包括所述基板上的绝缘层上形成的金属线路层，所述的 金属线路层存在一层很薄的阻挡层，金属线路层桥接自由柱的欧姆接触与基板表面，阻挡 层材料包括化、TaN、TiW的至少一种。
[0014] 作为本发明的进一步改进，在自由柱自由端上存在至少一颗微电子忍片，微电子 忍片输入/输出端口通过金属微焊球、微焊垫、微焊点等固定在自由柱自由端的欧姆接触 上，所述微焊球、微焊垫、微焊点包括AgSn、AuSn、化Sn等至少一种。
[0015] 作为本发明的进一步改进，在所述基板的正面存在至少一颗微电子忍片，微电子 忍片表面输入/输出端口通过微焊球、微焊垫、微焊点等固定在基板正面金属互连层（RDL) 上，微电子忍片表面输入/输出端口通过金属互连（RDL)与自由柱的固定端的欧姆接触实 现电气连接，所述微焊球、微焊垫、微焊点包括AgSn、AuSn、化Sn等至少一种。
[0016] 作为本发明的进一步改进，在所述基板背面存在至少一个微电子忍片，微电子忍 片通过微焊球、微焊垫、微焊点等固定于基板背面金属互连层（RDL)上，微电子忍片表面输 入/输出端口通过基板表面金属互连层（RDL)与自由柱自由端欧姆接触实现电气连接，所 述微焊球、微焊垫、微焊点包括AgSn、AuSn、化Sn等至少一种。
[0017] 本发明还公开了该新型TSV转接板的制备方法，包括如下步骤：
[0018] 1)对低阻娃圆片基板进行刻蚀，获得到环形盲孔，为形成自由柱做准备；
[0019] 2)将绝缘材料填充入环形盲孔空腔内；
[0020] 3)对步骤2)所得的晶圆片进行减薄处理；
[0021] 4)在步骤3)所得的晶圆片上覆盖一层绝缘层；
[0022] 5)在步骤4)所得的晶圆片上的圆柱两端端面开一个窗口，暴露出圆柱两端表面。
[0023] 优选地，步骤1)通过DRIE或激光技术对基板进行刻蚀获得到环形盲孔；步骤2) 通过物理或化学方法包括阳CVD、CVD、真空灌胶中的至少一种将二氧化娃（Si〇2)或BCB、 PI、或玻璃浆料半填充入环形槽孔空腔内；步骤3)通过机械减薄、机械化学抛光（CM巧技 术进行减薄处理；步骤4)通过物理或化学方法包括PECVDXVD、旋涂、喷涂中的至少一种覆 盖所述绝缘层；步骤5)通过物理或化学方法包括RIE、等离子体刻蚀、湿法腐蚀中的至少一 种，在步骤4)所述的晶圆片上圆柱两端端面开一个窗口，暴露出圆柱两端表面。
[0024] 作为本发明制备方法的进一步改进，步骤5)之后通过金属微焊球、微焊垫、微焊 点等至少一颗微电子忍片固定在TSV转接板背面的自由柱自由端欧姆接触上，所述微焊 球、微焊垫、微焊点包括Ag