一种基于铝基板的三维封装用垂直互连结构及其制备方法_2

文档序号:9398190阅读:来源:国知局
的表面平齐。
[0022]相较于现有技术,本发明具有以下优点:
(1)本发明提供的基于铝基板的三维封装用垂直互连结构及其制备方法,采用埋铝布线、芯片埋置、薄膜互连的方式,提高了封装效率和互连密度;
(2)本发明的基于铝基板的三维封装用垂直互连结构及其制备方法,采用铝材料为基板衬底,采用金属间化合物垂直互连结构,为高导热基板的高密度垂直互连提供有效解决方案,金属间化合物可在较低温度下(一般低于250°C )制备,而服役温度可达400°C以上,达到了 “低温制备,高温使用”的目的。
[0023]当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0024]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明:
图1为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的示意图;
图2为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的局部放大图;
图3为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的流程图;
图4a为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤Sll对应的功能化铝基板的示意图;
图4bl为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S12对应的芯片埋置腔的示意图;
图4bII为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S12对应的埋置芯片后的封装示意图;
图4bIII为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S12对应的埋置芯片后的封装俯视图;
图4bIV为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S12对应的埋置芯片后的封装仰视图;
图4c为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S141对应的形成第一介质层后的封装示意图;
图4d为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S132对应的形成薄膜互连线后的封装示意图;
图4e为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S142对应的形成第二介质层和第三介质层后的封装示意图;
图4f为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S16对应的沉积粘附层后的封装示意图;
图4g为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S15对应的沉积金属间化合物后的封装示意图;
图4h为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S17对应的平面平坦化后的封装示意图;
图4i为本发明的基于铝基板的三维封装垂直互连结构的制备方法的步骤S16对应的三维封装垂直互连结构的示意图;
图5a为实施例3的形成第一介质层后的封装结构示意图;
图5b为实施例3的形成薄膜互连线后的封装结构示意图。
[0025]标号说明:1-功能化铝基板,2-埋置芯片,3-薄膜互连线,4-介质层,5-金属间化合物垂直互连线,6-粘附层;
11-铝通柱,12-铝半通柱,13-接地铝柱,14-芯片埋置腔,15-埋铝接地层,16-埋铝互连线,141-芯片埋置腔侧壁; 21-贴片胶;
31-热压焊凸点;
41-第一介质层,42-第二介质层,43-第三介质层;
401-铝通柱介质层通孔;
411-介质孔;
51-金属间化合物相,52-残余高温金属相,53-高温金属,54-低熔点钎料。
【具体实施方式】
[0026]下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0027]实施例1:
结合图1-图2,本实施例详细描述本发明的基于铝基板的三维封装用垂直互连结构,其包括:功能化铝基板1,埋置芯片2,薄膜互连线3,介质层4以及金属间化合物互连线5,功能化铝板I包括:铝通柱11,铝半通柱12,接地铝柱13,芯片埋置腔14,埋铝接地层15以及埋铝互连线16,芯片埋置腔14设置在功能化铝基板的上表面,为内凹结构;埋铝接地层15的一面连接芯片埋置腔14的下端,另一面连接接地铝柱13 ;铝通柱11贯通功能化铝基板I的上下表面,铝半通柱12贯通功能化铝基板I的上表面;埋铝互连线16的两端分别连接铝通柱11和铝半通柱12 ;埋置芯片2通过贴片胶21贴装在芯片埋置腔14内,芯片埋置腔14的侧壁141为金属铝,埋置芯片2通过埋铝接地层15与接地铝柱13电连接;薄膜互连线3用于实现埋置芯片2与铝半通柱12之间的电连接;介质层4设置在功能化铝基板I的表面,包括铝通柱介质层通孔41,其贯通介质层4的上下表面;金属间化合物互连线5设置在铝通柱介质层通孔41中,用于电连接相邻两层功能化铝基板I的铝通柱11。
[0028]本实施例中,介质层4的铝通柱介质层通孔401的内壁面设置有粘附层6,金属间化合物互连线5设置在粘附层6。
[0029]本实施例中,金属间化合物垂直互连线5的金属间化合物包括金属间化合物相51和残余的高温金属相52,其是通过交替沉积的高温金属53与低熔点钎料54的固液互扩散形成;高温金属相52的熔点高于400°C。不同实施例中,高温金属为Cu、N1、Ag、Au、Pd、Ti中的一种或者多种合金,低恪点钎料为Sn、In、SnAg、Snln、SnPb、SnAgCu、InAg中的一种或者多种合金。
[0030]本实施例中,介质层5包括三层,分别为第一介质层41、第二介质层42以及第三介质层43,第一介质层41位于功能化招基板I的上表面,第二介质层42位于第一介质层41的上表面,第三介质层43位于功能化铝基板I的下表面。
[0031]较佳实施例中,第一介质层41和第二介质层42的厚度之和和第三介质层43的厚度相同;第一介质层41和第二介质42的厚度为5 μπι~20 μπι。
[0032]实施例2:
结合图3-图4,本实施例详细描述本发明的基于铝基板的三维封装用垂直互连结构的制备方法,其包括以下步骤:
SlOl:功能化招基板的制备:提供一双抛招基板,通过多次光刻、多次阳极氧化制备功能化铝基板,形成的功能化铝基板包括:铝通柱11,铝半通柱12,接地铝柱13,埋铝接地层15以及埋铝互连线16,铝通柱11贯通功能化铝基板I的上下表面,铝半通柱12贯通功能化铝基板I的上表面,埋铝互连线16连通铝通柱11和铝半通柱12,埋铝接地层15与接地铝柱13相连,接地铝柱13贯通功能化铝基板I的下表面;且预置芯片埋置腔的位置,其以多孔性氧化铝填充,用热固性介质旋涂静置填充功能化铝基板的多孔性氧化铝,固化后双面抛光整平,形成的功能化铝基板的示意图如图4a所示;
5102:埋置芯片2的贴装:利用选择性腐蚀工艺腐蚀多孔性氧化铝,制备芯片埋置腔14,其对应的示意图如图4bl所述;利用表面贴装技术用贴片胶将埋置芯片2贴装在芯片埋置腔14内,使埋置芯片2的上表面与功能化铝基板I的上表面齐平;埋置芯片2通过埋铝接地层15与接地铝柱13电连接,其对应的封装示意图如图4bII所示,其俯视图如图4bIII所示,其仰视图如图4b IV所示;
5103:热压焊凸点31的制备:通过热压焊凸点31将埋置芯片和铝半通柱12垂直引出;
5104:第一介质层41的制备:旋涂、静置热固性介质,光刻,显影,形成第一介质层41以及铝通柱介质层通孔401,软固化热固性介质,用化学机械抛光抛磨第一介质层41,使第一介质层41平坦化并使热压焊凸点露出,其对应的封装示意图如图4c所示;
5105:薄膜互连线3的制备:在功能化铝基板的下表面旋涂光刻胶,固化后形成保护膜,在完全平坦化的第一介质层41的表面溅射种子层,进行图形光刻后电镀Au或Cu金属实现埋置芯片2上的热压焊凸点和铝半通柱12的热压焊凸点的互连,去除种子层,去除保护膜,完成薄膜互连线3的制备,其对应的封装示意图如图4d所示;
5106:第二介质层42和第三介质层43的制备:在功能化铝基板I的上下表面先后旋涂、静置热固性介质,光刻、显影,形成第二介质层42和第三介质层43以及铝通柱介质层通孔401,露出铝通柱;软固化热固性介质,用化学机械抛光抛磨第二介质层42和第三介质层43,使得第二介质层42和第三介质层43的表面平坦化,其对应的封装示意图如图4e所示;
5107:粘附层的制备:在第二介质层42和第三介质层43的表面沉积粘附层6,粘附层覆盖第二介质层42、第三介质层43以及铝通柱介质层通孔41的内壁面,其对应的封装示意
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