专利名称：具有金属垂直互连结构的转接板及其制作方法
技术领域：
本发明属于芯片封装技术中的三维堆叠技术领域，具体涉及一种具有金属垂直互连结构的转接板及其制作方法。
背景技术：
近年来，先进的封装技术已在IC制造行业出现，特别是3D封装首先突破传统的平面封装的概念，组装效率高达200%以上。在3D封装技术中，在单个封装体内可以堆叠多个芯片，实现了存储容量的倍增，业界称之为叠层式3D封装。其次，通过将芯片直接互连，互连线长度显著缩短，信号传输得更快且所受干扰更小。再次，通过将多个不同功能芯片堆叠在一起，使单个封装体能够实现更多的功能，从而形成系统芯片封装新思路。另外，采用3D 封装的芯片还有功耗低、速度快等优点，这使电子信息产品的尺寸和重量减小了数十倍。通过垂直堆叠芯片建立3D封装结构，硅通孔(TSV)能够提供更高的封装集成度。3D TSV互连可以减小物理尺寸，节省有用的空间，缩短互连长度，减小信号延迟以加快运行速度。2008 国际半导体技术路线图确立的最终目标是在单一系统上进行异质集成，TSV互连在这个目标中扮演着重要角色，它可以提供低成本、可靠的通孔制备技术，和适合的通孔填充材料的选择，以及全新的电学和热学问题设计解决方案。使用TSV技术实现3D集成目前已经成为半导体行业较为关注的最先进的互连技术之一。通过使用TSV可以实现较短的互连，使芯片上的信息传递距离大大缩短(缩小 1000倍)。采用TSV互连还可以增添大量的沟道或通道(比2D芯片多100倍)，用于信息的传递。这样，低效引线键合就被更短、更健壮的TSV电极所代替。采用3D集成制作垂直封装的主要优势在于能够减少尺寸和重量，并且可以把不同技术集成在同一封装中，缩短了互连从而加快了信号的传递速度，降低了寄生效应和功耗。在过去的几年中，为了更多地了解3D集成在各类封装和应用中的优势和挑战，研究人员做了大量的工作，同时不断寻找工艺和集成解决方案，加速该技术的顺利应用。TSV 技术在应用方面存在的主要问题仍是集成成本。对于传统的硅通孔的制作和填充方式，一般包括深反应离子刻蚀(de印reactive ion etching, DRIE)技术刻蚀TSV盲孔，热氧化或CVD法生长绝缘层，PVD或MOCVD法制作黏附层、阻挡层及种子层，最后通过电镀或化学镀法填充导电材料。此方式不但成本高，而且可靠性能差。为了降低制作成本，提高可靠性，众多研究者尝试和改进了各种制孔和填充技术。 比利时IMEC的研究者Yarm Civale采用先在硅基底上刻蚀环形TSV孔，然后用聚合物材料填充环形孔，再刻蚀环形孔中心处的硅材料，最后填充金属互连材料。Yarm Civale用此方式一方面用聚合物代替了 S^2作为绝缘层，解决了 S^2与金属互连材料的热失配问题，另一方面他用填充环形孔的方式解决了传统喷涂聚合物的方式制作侧壁绝缘层时层厚不均勻现象(参见 Yann Civale, Bivragh Majeed, Deniz S. Tezcan, et al.，"Spin-onDielectric Liner TSV for 3D Wafer Level Packaging Applications，，, 2010IEEE)。但是此方式需要两步DRIE刻蚀硅，成本高。美国专利US7，906，431，B2也提出采用先在硅基底上刻蚀环形TSV孔，再填充聚合物材料，再把环形聚合物材料内剩余的硅刻蚀掉，最后填充金属材料制作金属互连。此方法同样需要两步DRIE刻蚀硅，成本高。而美国专利US 20100148370A1则先在硅基底上刻蚀TSV孔，然后填充聚合物材料，再刻蚀聚合物材料，在侧壁保留一定厚度的绝缘层，最后填充金属互连材料。这种方法在刻蚀聚合物材料时需要精确控制刻蚀深度，当刻蚀到焊盘时立即停止，刻蚀精度要求高。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题提供一种新的具有金属垂直互连结构的转接板及其制作方法，以解决三维堆叠芯片制作工艺中存在的制作成本高、工艺复杂等问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面的具有金属垂直互连结构的转接板，包括如下结构基板；钝化层，其形成在该基板的下表面；金属凸点结构，其形成在该钝化层的下表面，该金属凸点结构包括一个焊盘和一个金属凸点，该焊盘埋于钝化层的内部， 在焊盘的下表面上形成该金属凸点，该金属凸点的一部分埋于钝化层的内部，另一部分露出于钝化层的下表面；金属互连线，其从基板的上表面延伸到下表面，贯穿整个基板，并穿过钝化层和焊盘，直至金属凸点的内部，以便所述金属凸点通过该金属互连线与基板上方的器件进行电性互连；种子层，其形成在金属互连线的外围侧壁上。所述基板的材料可以是玻璃、硅或有机材料，所述钝化层的材料可以是聚酰亚胺， 所述焊盘的材料可以是铝。金属凸点是合金焊料构成的，也可以是纯金属构成的，或者是由纯金属上长有合金焊料的形式构成的，所述合金焊料为锡银、锡银铜、锡铟、铟铋中的一种合金焊料，所述纯金属是锡、银、铜、铟、铋、钨、镍、铁、钴、铝、铬、钼、金、鈀、钛中的一种。金属互连线的材料可以是铜，也可以是银、锡、钨、镍、铁、钴、铝、铬、钼、金、鈀、钛或其合金，金属互连线可以是环形或柱形。根据本发明的一个方面的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，包括如下步骤步骤P01，选择基板；步骤P02，在基板的下表面制作钝化层和金属凸点结构，该金属凸点结构包括一个焊盘和一个金属凸点，使该焊盘埋于钝化层的内部，并且在焊盘)的下表面上形成该金属凸点，使该金属凸点的一部分置于钝化层的内部，另一部分露出于钝化层的下表面；步骤P03，采用激光烧蚀技术在基板上制作孔，该孔贯穿整个基板)，并穿过钝化层和焊盘，到达金属凸点的内部；步骤P04，在所述孔的内壁上溅射种子层，并对孔进行电镀，形成金属互连线。其中所述步骤P02包括在基板的下表面上旋涂部分钝化层材料，然后溅射形成焊盘，再旋涂部分钝化层材料，使焊盘埋于钝化层内部。其中所述步骤P02还包括在焊盘的下方制作凸点开口，溅射金属凸点的种子层， 最后电镀形成金属凸点。基板的材料可以为玻璃、硅或有机材料，钝化层的材料可以是聚酰亚胺。并且，可
7以溅射铝形成焊盘。金属凸点的种子层材料是铜，并且通过电镀铜形成金属凸点。根据本发明的另一方面的具有金属垂直互连结构的转接板，包括如下结构基板； 钝化层，其形成在基板的下表面；金属凸点结构，其部分嵌入钝化层中，部分突出于钝化层的下表面，该金属凸点结构包括金属焊盘、底层金属层、金属柱和焊料；金属互连线，其穿透基板、金属焊盘、底层金属层及部分金属柱；种子层，其形成在所述金属互连线的外围侧壁上；绝缘层，其形成在所述种子层的外围侧壁以及基板的上表面。在绝缘层的上表面还可以包括表面钝化层，表面钝化层中形成有再分布层和金属焊盘。基板的材料可以是玻璃、硅或有机材料，钝化层的材料可以是聚酰亚胺，焊盘的材料可以是铝，底层金属层的材料可以是一层镍和一层铜，金属柱的材料可以是铜，焊料的材料可以是锡银铜合金，金属互连线的材料可以是铜，种子层可以是由一层钛层和一层铜层构成。根据本发明的另一方面的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，包括如下步骤步骤S01，选择基板；步骤S02，在基板的下表面制作钝化层和金属凸点结构，该金属凸点结构包括焊盘、底层金属层、金属柱和焊料，所述制作钝化层和金属凸点的步骤包括 在基板的下表面上旋涂钝化层的材料，然后溅射金属形成焊盘，再溅射金属形成底层金属层，之后再用电镀的方法制作金属柱以及焊料，最后再旋涂钝化层材料并通过回流的方法得到金属凸点结构，使焊盘以及底层金属层的一部分位于钝化层的内部，金属凸点结构的其他部分露出于钝化层的下表面；步骤S03，在基板上，用临时键合胶粘结临时键合承载板；步骤S04，对基板的上表面进行减薄并抛光；步骤S05，在基板上制作TSV孔，TSV孔穿过基板到达临时键合胶层的表面；步骤S06，用旋涂法在TSV孔中填充聚合物材料，旋涂时，使基板的上表面也覆盖有所述聚合物材料；步骤S07，从基板的上表面，并在具有金属凸点结构的位置进行激光钻孔，得到孔，孔的深度到达金属凸点结构的金属柱的内部，并且在孔的侧壁保留所述聚合物材料层，该侧壁的聚合物材料层与基板的上表面的聚合物材料层共同构成绝缘层；步骤S08，在孔内填充金属材料，该填充金属材料的步骤包括溅射种子层和电镀金属以形成金属互连线；步骤S09，对转接板的上表面进行平整化操作，抛光表面；步骤 S10，在绝缘层的上表面制作表面钝化层、再分布层和金属焊盘；步骤S11，拆除临时键合承载板，完成转接板的制作。基板的材料可以是玻璃、硅或有机材料，钝化层的材料可以是聚酰亚胺。可以溅射铝形成焊盘，溅射一层镍和一层铜形成底层金属层，电镀铜形成金属柱，电镀锡银铜合金形成焊料。键合承载板可以为玻璃晶圆，在TSV孔中填充的聚合物材料可以是聚酰亚胺。步骤S08中先后选用钛和铜作为种子层材料，并且电镀铜形成金属互连线。表面钝化层的材料可以是聚酰亚胺。(三)有益效果本发明所揭示的具有金属垂直互连结构的转接板结构简单，其制作方法可以有效的降低制作成本，简化工艺步骤，提高良率，并且操作方便，生产效率高。
图1是本发明的实施例1所揭示的应用于三维堆叠芯片的金属垂直互连结构的示意图；图2是本发明的实施例1所揭示的应用于三维堆叠芯片的金属垂直互连结构的制作方法的流程图；图3是本发明的实施例2所揭示的具有金属垂直互连结构的转接板的示意图；图4是本发明的实施例2所揭示的具有金属垂直互连结构转接板的制作方法的流程图；图5是本发明实施例2在基板上制作金属凸点结构的工艺示意图；图6是本发明实施例2临时键合承载板的工艺示意图；图7是本发明实施例2在基板上进行制孔的工艺示意图；图8是本发明实施例2用聚合物材料进行填孔的工艺示意图；图9是本发明实施例2在基板上进行二次制孔的工艺示意图；图10是本发明实施例2在孔的内部填充金属材料的工艺示意图；图11是本发明实施例2基板上表面进行平整化操作的工艺示意图；图12是本发明实施例2制作再分布层的工艺示意图；图13是本发明实施例2拆除临时键合用承载板的工艺示意具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。<实施例1>首先，参照图1来介绍本发明所揭示的应用于三维堆叠芯片的金属垂直互连结构的实施例1。该实施例1是将本发明应用于转接板(interposer)时的具体结构。在如图1所示的转接板结构中，包括一基板101。在本实施例中，所述基板101的材料为玻璃，但也可以是硅或有机材料。在该基板101的下表面有一层钝化层102。该钝化层102的材料在本实施例中是聚酰亚胺。在该钝化层102的下表面侧有一个金属凸点结构， 该金属凸点结构包括一个焊盘104，其埋于钝化层102内部，在焊盘104的下表面有一个金属凸点103。在本实施例中，该焊盘104是由金属铝构成的。在本实施例中，金属凸点103 的材料是可以是锡银铜合金焊料，但是，该合金焊料也可以是锡银、锡银铜、锡铟、铟铋中的一种合金焊料。此外，该金属凸点103也可以是由纯金属构成的，例如锡、银、铜、铟、铋、钨、 镍、铁、钴、铝、铬、钼、金、鈀、钛。该金属凸点103的一部分置于钝化层102之内，另一部分露出于钝化层102的下表面。一金属互连线105从基板101的上表面延伸到下表面，贯穿整个基板101，并穿过钝化层102和焊盘104，直至金属凸点103内部，以便金属凸点103通过该金属互连线105 与基板101上面的半导体器件(图中未示出)进行电性互连。所述金属互连线105的材料优选为铜，但也可以是银、锡、钨、镍、铁、钴、铝、铬、钼、金、鈀、钛或其合金。所述的金属互连线105可以是环形或柱形。环形金属互连线是在制作金属互连线时，只在孔的侧壁制作一薄层金属层；而柱形金属互连线是在制作互连线时，孔被金属完全填充。本实施例1中，采用柱形互连线。
在金属互连线105的外侧壁上(靠近基板材料的一侧)包围有一种子层106，该种子层106是在金属互连线105的制作过程中形成的。为了实现实施例1图1所述的结构，下面参照图2对所述的应用于三维堆叠芯片的金属垂直互连结构的实施例1的制作方法进行说明，由此也可以进一步的理解如上所述的应用于三维堆叠芯片的金属垂直互连结构。该实施例的制作方法是将本发明应用于转接板(interposer)时的具体制作方法步骤P01，选择4英寸玻璃作为基板101。步骤P02，采用标准的凸点制作工艺制作金属凸点。即首先在基板101的表面上旋涂3微米厚的聚酰亚胺作为钝化层102，然后溅射金属形成焊盘104。在该实施例1中，溅射铝形成焊盘104，焊盘104的尺寸为直径100微米的圆形。接着，再旋涂3微米厚的聚酰亚胺，把焊盘104埋于钝化层102内部。之后，在焊盘104的下方制作60微米的凸点开口， 溅射种子层。在本实施例1中，分别溅射镍、钛和铜作为金属凸点103的种子层，厚度分别为0.5微米、0.5微米和1微米。最后，电镀金属，并进行回流工艺完成金属凸点(10 的制作。在本实施例1中，电镀金属铜得到铜柱，其直径和高度分别是80微米和50微米。步骤P03，采用激光烧蚀技术在基板101上制作直径为50微米的孔，孔从基板101 上表面延伸到下表面，并穿透钝化层102和焊盘104，直到金属凸点103的内部为止，金属凸点103被烧蚀的深度控制在10-30微米左右。步骤P04，分别溅射厚度0. 2微米的金属钛和1微米的金属铜作为种子层106，最后电镀金属填充孔以形成金属互连线105，完成转接板的制作。在本实施例1中，电镀铜形成金属互连线105。最后完成的转接板即如图1所示。<实施例2>图3描绘了本发明实施例2的应用于三维堆叠芯片的金属垂直互连结构。具体来说，该实施例2也是将本发明应用于转接板(interposer)时的具体结构。在如图3所示的转接板中，包括基板206。在本实施例2中，该基板206是200微米厚的4英寸硅片。可选的，所述基板206的材料也可以是玻璃或有机材料。在基板206 的下表面上有一个钝化层205。在钝化层205中有一个金属凸点结构，该金属凸点结构的一部分嵌入钝化层205的内部，另一部分突出于钝化层205的下表面。具体来说，该金属凸点结构包括焊盘204、底层金属层203、金属柱202和焊料201。 其中，本实施例2中的焊盘204的材料是铝，底层金属层203的材料是一层镍和一层铜，金属柱202的材料是铜，焊料201可以锡银铜合金焊料。但是，与实施例1类似的，焊料201 也可以是锡银、锡银铜、锡铟、铟铋中的一种合金焊料，金属柱202也可以是由其它金属材料构成，例如锡、银、铜、铟、铋、钨、镍、铁、钴、铝、铬、钼、金、鈀、钛。该转接板还包括金属互连线702，在本实施例中，该金属互连线702是铜。所述金属互连线702穿透基板206、金属焊盘204、底层金属层203及部分金属柱202，到达金属柱 202的内部。该金属互连线702的外围侧壁以及基板的上表面具有一个绝缘层501。在所述金属互连线702与绝缘层501之间还具有一个种子层701，该种子层201是在该转接板的制造过程中形成的。在基板206上表面的绝缘层501之上还包括表面钝化层903、再分布层 901和金属焊盘902。该表面钝化层903用于再分布层901和金属焊盘902与基底206之间的电绝缘，金属互连线702通过再分布层901与金属焊盘902相连接，最终可以实现转接
10板的三维互连。为了实现实施例2的图3所述的结构，下面参照图4至图13对实施例2的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法进行说明，由此也可以进一步的理解如上所述的应用于三维堆叠芯片的金属垂直互连结构。该转接板的制作方法包括以下步骤，如图4所示。步骤S01，选择基板，在本实施例中，基板206选择4英寸硅晶圆，晶圆厚度选择 200微米。可选的，所述基板206的材料也可以是玻璃或有机材料。 步骤S02，在基板206上制作钝化层205和金属凸点结构。该金属凸点结构包括焊盘204、底层金属层203、金属柱202和焊料201。具体来说，首先，在基板206的下表面上旋涂构成钝化层205的聚合物材料，然后溅射金属形成焊盘204，再溅射金属形成底层金属层 203，之后，再用电镀的方法制作金属柱202以及焊料201，最后再旋涂钝化层材料并通过回流的方法得到金属凸点结构，使焊盘204以及底层金属层203的一部分位于钝化层205的内部，金属凸点结构的其他部分露出于钝化层205的下表面。在本实施例中，钝化层205的材料是聚酰亚胺，焊盘204的材料是铝，底层金属层203的材料是一层镍和一层铜，金属柱 202是由铜构成的铜柱，焊料201可以是锡银铜合金焊料。但是，与实施例1类似的，焊料 201也可以是锡银、锡银铜、锡铟、铟铋中的一种合金焊料，金属柱202也可以是由其它金属材料构成，例如锡、银、铜、铟、铋、钨、镍、铁、钴、铝、铬、钼、金、鈀、钛。此外，在本实施例中， 金属凸点结构大小为直径100微米，铜柱202的高度为50微米，焊料201的高度为20微米， 如图5所示。步骤S03，在基板206上，用临时键合胶301粘结一临时键合承载板302。在本实施例中，临时键合承载板302选择4英寸玻璃晶圆，临时键合胶选择苯并环丁烯(BCB)，如图 6所示。步骤S04，对基板206的上表面(未键合临时键合承载板302的一面)进行减薄并抛光，使基板206减薄到100微米。在本实施例中，减薄基板采用化学机械抛光设备。步骤S05，在基板上制作TSV孔401。在本实施例中，为了节约加工成本，制作TSV 孔采用激光钻孔的方法，但是为了精确控制TSV孔的大小和形状，此步骤也可以选择干法刻蚀。在本实施例中，TSV孔径选择60微米，刻蚀时要刻穿基板206到达临时键合胶层301 的表面，如图7所示。步骤S06，用旋涂的方法在TSV孔中填充聚合物材料。在本实施例中，填充的聚合物材料选择聚酰亚胺(Polyimide)材料。旋涂时，使基板206的上表面也覆盖有所述聚合物材料，其厚度要求大于5微米，如图8所示。步骤S07，从基板206的上表面，并从具有金属凸点结构的位置进行激光钻孔，得到孔601，孔601的深度到达金属凸点结构的金属柱202的内部。在本实施例中，激光钻孔的深度要求深入到铜柱内部10到20微米处，孔径为40微米，并在孔601侧壁保留所述聚合物材料层，使该侧壁的聚合物材料层与基板206的上表面的聚合物材料层共同构成绝缘层501。在本实施例中，孔601侧壁的绝缘层501的厚度为10微米，如图9所示。步骤S08，在孔601内填充金属材料。在本实施例中，金属材料的填充包括两个分步骤，第一步是溅射种子层701，先后选用钛和铜作为种子材料，其中，钛的厚度为150纳米，铜的厚度为1000纳米；第二步是电镀金属材料以形成金属互连线702。在本实施例中， 该金属互连结702的材料为铜。电镀工艺要求无缺陷，完全填满，如图10所示。可选的，填孔的方法也可以选用化学镀。步骤S09，对转接板的上表面进行平整化操作，抛光表面801。在本实施例中，采用化学机械抛光的方法进行平整化操作，如图11所示。步骤S10，制作表面钝化层903、再分布层901和金属焊盘902，其中表面钝化层 903材料选用聚酰亚胺，如图12所示。该表面钝化层903用于再分布层901和金属焊盘902 与基底206之间的电绝缘，金属互连线702通过再分布层901与金属焊盘902相连接，最终可以实现转接板的三维互连。步骤S11，拆除临时键合承载板302，完成转接板的制作，如图13所示。该临时键合承载板302的拆除方法是先加热临时键合承载板302，使临时键合胶301软化，然后在基板206和临时键合承载板302上施加一个平行于键合面方向的力，使基板206和临时键合承载板302错开并分离。以上所述的具体实施例对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种具有金属垂直互连结构的转接板，其特征在于，包括基板(101)；钝化层(102)，其形成在该基板(101)的下表面；金属凸点结构，其形成在该钝化层(102)的下表面，该金属凸点结构包括一个焊盘 (104)和一个金属凸点(103)，该焊盘(104)埋于钝化层(102)的内部，在焊盘(104)的下表面上形成该金属凸点(103)，该金属凸点(103)的一部分埋于钝化层(102)的内部，另一部分露出于钝化层(102)的下表面；金属互连线(105)，其从基板(101)的上表面延伸到下表面，贯穿整个基板(101)，并穿过钝化层(102)和焊盘(104)，直至金属凸点(103)的内部，以便所述金属凸点(103)通过该金属互连线(10 与基板(101)上方的器件进行电性互连；种子层(106)，其形成在金属互连线(10 的外围侧壁上。
2.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述基板(101)的材料为玻璃、硅或有机材料。
3.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述钝化层(102)的材料是聚酰亚胺。
4.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述焊盘(104)的材料是招。
5.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述金属凸点(103)是合金焊料构成的。
6.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述金属凸点(103)的是纯金属构成的。
7.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述金属凸点(103)是由纯金属上长有合金焊料的形式构成。
8.如权利要求5或7所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中该合金焊料为锡银、 锡银铜、锡铟、铟铋中的一种合金焊料。
9.如权利要求5或6所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中构成所述的构成金属凸点(10 的纯金属是锡、银、铜、铟、铋、钨、镍、铁、钴、铝、铬、钼、金、鈀、钛中的一种。
10.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中金属互连线(105)的材料是铜。
11.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中金属互连线(105)的材料是银、锡、钨、镍、铁、钴、铝、铬、钼、金、鈀、钛或其合金。
12.如权利要求1所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中金属互连线(105)是环形或柱形。
13.一种具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其特征在于，包括如下步骤步骤(POl)，选择基板(101)；步骤(P02)，在基板(101)的下表面制作钝化层(102)和金属凸点结构，该金属凸点结构包括一个焊盘(104)和一个金属凸点(103)，使该焊盘(104)埋于钝化层(102)的内部， 并且在焊盘(104)的下表面上形成该金属凸点(103)，使该金属凸点(103)的一部分置于钝化层(102)的内部，另一部分露出于钝化层(102)的下表面；步骤(P03)，采用激光烧蚀技术在基板(101)上制作孔，该孔贯穿整个基板(101)，并穿过钝化层(102)和焊盘(104)，到达金属凸点(103)的内部；步骤(P04)，在所述孔的内壁上溅射种子层(106)，并对孔进行电镀，形成金属互连线 (105)。
14.如权利要求13所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中所述步骤 (P02)包括在基板(101)的下表面上旋涂部分钝化层材料，然后溅射形成焊盘(104)，再旋涂部分钝化层材料，使焊盘(104)埋于钝化层(10 内部。
15.如权利要求14所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中所述步骤 (P02)还包括在焊盘(104)的下方制作凸点开口，溅射金属凸点(103)的种子层，最后电镀形成金属凸点(103)。
16.如权利要求13-15中的任一项所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中所述基板(101)的材料为玻璃、硅或有机材料。
17.如权利要求13-15中的任一项所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中所述钝化层(10 的材料是聚酰亚胺。
18.如权利要求14所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中溅射铝形成焊盘(104)。
19.如权利要求15所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中所述金属凸点(10 的种子层材料是铜，并且通过电镀铜形成金属凸点(103)。
20.一种具有金属垂直互连结构的转接板，其特征在于包括如下结构基板(206)；钝化层005)，其形成在基板Q06)的下表面；金属凸点结构，其部分嵌入钝化层(205)中，部分突出于钝化层(205)的下表面，该金属凸点结构包括金属焊盘004)、底层金属层003)、金属柱(202)和焊料O01)；金属互连线(702)，其穿透基板006)、金属焊盘004)、底层金属层(20 及部分金属柱(202)；种子层(701)，其形成在所述金属互连线(702)的外围侧壁上；绝缘层(501)，其形成在所述种子层(701)的外围侧壁以及基板O06)的上表面。
21.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其特征在于在绝缘层 (501)的上表面包括表面钝化层(903)。
22.如权利要求21所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述表面钝化层 (903)中形成有再分布层(902)和金属焊盘(901)。
23.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其特征在于其中所述基板O06)的材料为玻璃、硅或有机材料。
24.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述钝化层(205)的材料是聚酰亚胺。
25.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述焊盘Q04)的材料是铝。
26.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述底层金属层 (203)的材料是一层镍和一层铜。
27.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述金属柱Q02)的材料是铜。
28.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述焊料O01)的材料是锡银铜合金。
29.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述金属互连线 (702)的材料是铜。
30.如权利要求20所述的具有金属垂直互连结构的转接板，其中所述种子层是(701) 由一层钛层和一层铜层构成。
31.一种具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其特征在于包括如下步骤 步骤(SOl)，选择基板Q06)；步骤(S02)，在基板Q06)的下表面制作钝化层(205)和金属凸点结构，该金属凸点结构包括焊盘004)、底层金属层003)、金属柱(202)和焊料001)，所述制作钝化层(205) 和金属凸点O06)的步骤包括在基板Q06)的下表面上旋涂钝化层O05)的材料，然后溅射金属形成焊盘004)，再溅射金属形成底层金属层003)，之后再用电镀的方法制作金属柱Q02)以及焊料001)， 最后再旋涂钝化层材料并通过回流的方法得到金属凸点结构，使焊盘O04)以及底层金属层(203)的一部分位于钝化层(205)的内部，金属凸点结构的其他部分露出于钝化层(205) 的下表面；步骤(S03)，在基板(206)上，用临时键合胶(301)粘结临时键合承载板(302)； 步骤(S04)，对基板Q06)的上表面进行减薄并抛光；步骤(S05)，在基板(206)上制作TSV孔(401)，TSV孔(401)穿过基板(206)到达临时键合胶层(301)的表面；步骤(S06)，用旋涂法在TSV孔中填充聚合物材料，旋涂时，使基板(206)的上表面也覆盖有所述聚合物材料；步骤(S07)，从基板Q06)的上表面，并在具有金属凸点结构的位置进行激光钻孔，得到孔(601)，孔(601)的深度到达金属凸点结构的金属柱(202)的内部，并且在孔(601)的侧壁保留所述聚合物材料层，该侧壁的聚合物材料层与基板O06)的上表面的聚合物材料层共同构成绝缘层(501)；步骤(S08)，在孔(601)内填充金属材料，该填充金属材料的步骤包括溅射种子层 (701)和电镀金属以形成金属互连线(702)；步骤(S09)，对转接板的上表面进行平整化操作，抛光表面(801)； 步骤(SlO)，在绝缘层(501)的上表面制作表面钝化层(903)、再分布层(901)和金属焊盘(902)；步骤(Sll)，拆除临时键合承载板(302)，完成转接板的制作。
32.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中所述基板 (206)的材料为玻璃、硅或有机材料。
33.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中所述钝化层(20 的材料是聚酰亚胺。
34.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中溅射铝形成焊盘(204)。
35.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中溅射一层镍和一层铜形成底层金属层(203)。
36.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中电镀铜形成金属柱(202)。
37.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中电镀锡银铜合金形成焊料001)。
38.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中键合承载板(302)为玻璃晶圆。
39.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中在TSV孔中填充的聚合物材料是聚酰亚胺。
40.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中步骤 (S08)中先后选用钛和铜作为种子层(701)材料，并且电镀铜形成金属互连线(702)。
41.如权利要求31所述的具有金属垂直互连结构的转接板的制作方法，其中所述表面钝化层(903)的材料是聚酰亚胺。
全文摘要
本发明公开了一种具有金属垂直互连结构的转接板及其制作方法，该转接板包括基板、钝化层、金属凸点结构和金属互连线，其中钝化层形成在该基板的下表面，金属凸点结构成在该钝化层的下表面。金属凸点结构包括一个焊盘和一个金属凸点，焊盘埋于钝化层的内部，在焊盘的下表面上形成该金属凸点，金属凸点的一部分埋于钝化层的内部，另一部分露出于钝化层的下表面；金属互连线从基板的上表面延伸到下表面，贯穿整个基板，并穿过钝化层和焊盘，直至金属凸点的内部，以便所述金属凸点通过该金属互连线与基板上方的器件进行电性互连。本发明的工艺简单，成本低，具有非常高的制孔良率，从而解决了金属垂直互连结构填孔成本高和工艺复杂等问题。
文档编号H01L23/48GK102420200SQ20111036233
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者于大全, 戴风伟 申请人:中国科学院微电子研究所