图如图4f所示；
5108:金属间化合物的沉积:在沉积了粘附层6的介质层的表面交替沉积高温金属Cu和低熔点钎料Sn，沉积的厚度比例可根据生成的金属化合物的成分确定，使金属间化合物填满铝通柱介质层通孔401，形成单层封装，其对应的封装示意图如图4g所示；
5109:表面平坦化:对交替沉积了高温金属Cu和低熔点钎料Sn的单层封装进行表面平坦化，抛光第二介质42和第三介质43的表面，使铝通柱介质层通孔中的高温金属和低熔点钎料和抛光后的第二介质层42和第三介质层43的表面齐平，其对应的封装示意图如图4h所示；
5110:三维堆叠垂直互连:将两层单层封装进行堆叠，使相邻两层单层封装的铝通柱介质层通孔401对准，在预定的温度下进行介质层的完全固化以及金属间化合物的扩散反应，形成金属间化合物垂直互连线5，完成三维封装用垂直互连结构的制备，其对应的三维封装垂直互连结构的示意图如图4i所示。
[0033]本发明的金属间化合物一般在低于250°C的温度下制备，但其高温金属相的熔点高达400°C，达到了 “低温制备，高温使用”的目的，增加了三维封装的实用性。
[0034]不同实施例中，金属间化合物的沉积方法可以为溅射、电镀或蒸镀等。
[0035]不同实施例中，沉积的高温金属可以为Cu、N1、Ag、Au、Pd、Ti中的一种或者多种合金，沉积的低恪点钎料可以为Sn、In、SnAg、Snln、SnPb、SnAgCu、InAg中的一种或者多种合金，每层沉积的厚度以及沉积的层数可以根据不同需求来设定。
[0036]较佳实施例中，步骤S102中选择性腐蚀工艺所使用的选择性腐蚀液为质量比为6%磷酸和1.8%络酸的混合液腐蚀多孔性氧化铝，采用此混合液腐蚀出的芯片埋置腔的侧壁倾斜角一般大于80°，与芯片形状具有较好的匹配度。
[0037]实施例3:
本实施例与实施例2不同的是薄膜互连线的形成方式不同。如图5a、5b所示，其用于连接埋置芯片2和铝半通柱12的薄膜互连线直接通过在第一介质层41上通过光刻、显影形成的介质孔411互连形成。
[0038]此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。
【主权项】
1.一种基于铝基板的三维封装用垂直互连结构，其特征在于，包括: 至少两层功能化铝基板，包括:铝通柱，铝半通柱，接地铝柱，芯片埋置腔，埋铝接地层以及埋铝互连线，其中: 所述芯片埋置腔设置在所述功能化铝基板的一面，为内凹结构；所述埋铝接地层的一面连接所述芯片埋置腔的下端，另一面连接所述接地铝柱；所述铝通柱贯通所述功能化铝基板的两表面，所述铝半通柱贯通所述功能化铝基板的设置有芯片埋置腔的一面；所述埋铝互连线的两端分别连接所述铝通柱和所述铝半通柱； 埋置芯片，埋置于所述功能化铝基板的所述芯片埋置腔内； 薄膜互连线，两端分别连接所述埋置芯片和所述铝半通柱； 介质层，设置于所述功能化铝基板的表面，其包括铝通柱介质层通孔，所述铝通柱介质层通孔贯通所述介质层的两表面； 金属间化合物垂直互连线，位于所述铝通柱介质层通孔内，用于连接相邻两层所述功能化铝基板的所述铝通柱。2.根据权利要求1所述的垂直互连结构，其特征在于，所述金属间化合物垂直互连线通过交替沉积的高温金属与低熔点钎料的固液互扩散形成。3.根据权利要求2所述的垂直互连结构，其特征在于，所述金属间化合物包括金属间化合物相和残余的高温金属相； 所述高温金属相的熔点高于400°C。4.根据权利要求2或3所述的垂直互连结构，其特征在于，所述高温金属为Cu、N1、Ag、Au、Pd、Ti中的一种或者多种合金，所述低熔点钎料为Sn、In、SnAg, SnIn, SnPb, SnAgCu,InAg中的一种或者多种合金。5.根据权利要求1所述的垂直互连结构，其特征在于，所述铝通柱介质层通孔的内壁面设置有粘附层。6.根据权利要求5所述的垂直互连结构，其特征在于，所述粘附层的材质为N1、T1、TiW、Ta中的任意一种。7.根据权利要求1所述的垂直互连结构，其特征在于，所述介质层为热固性介质层； 所述热固性介质层的材质为环氧树脂或光敏介质。8.根据权利要求1所述的垂直互连结构，其特征在于，所述介质层包括三层，分别为第一介质层、第二介质层以及第三介质层； 所述第一介质层和所述第二介质层依次设置于所述功能化铝基板的设置有埋置芯片的一面，所述第三介质层设置于所述功能化铝基板的另一面。9.根据权利要求8所述的垂直互连结构，其特征在于，所述第一介质层的厚度与所述第二介质层的厚度之和等于所述第三介质层的厚度； 所述第一介质层和所述第二介质层的厚度为5 μπι~20 μπι。10.一种基于铝基板的三维封装用垂直互连结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: Sll:功能化招基板的制备:提供一双抛招基板，通过光刻、阳极氧化制备功能化招基板，所述功能化铝基板包括:铝通柱，铝半通柱，接地铝柱，芯片埋置腔，埋铝接地层以及埋铝互连线； 512:埋置芯片的贴装:在所述功能化铝基板的被铝半通柱贯通的一面制备芯片埋置腔，将埋置芯片贴装在所述芯片埋置腔内； 513:薄膜互连线的制备:在所述埋置芯片和所述埋铝互连线之间制备薄膜互连线，用于实现所述埋置芯片和所述埋铝互连线之间的电气连接； 514:介质层的制备:在所述功能化铝基板的贴装有埋置芯片的一面制备介质层以及铝通柱介质层通孔，所述铝通柱介质层通孔贯通所述介质层的两表面； 515:金属间化合物的沉积:在介质层的表面沉积金属间化合物，使所述金属间化合物填满所述铝通柱介质层通孔，形成单层封装； 516:三维堆叠垂直互连:将至少两层所述单层封装进行堆叠，使相邻两层所述单层封装的所述铝通柱介质层通孔对准，在预定的温度下进行介质层的完全固化以及金属间化合物的扩散反应，形成金属间化合物垂直互连线，完成三维封装用垂直互连结构的制备。11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S15具体为:在所述介质层表面交替沉积高温金属和低熔点钎料； 所述高温金属和所述低恪点钎料的单层厚度为0.5 μπι~2 μπι。12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤Sll中芯片埋置腔的制备方法为:利用选择性腐蚀工艺在功能化铝基板的表面制备芯片埋置腔； 所述选择性腐蚀工艺所使用的腐蚀液为质量比为6%磷酸和1.8%络酸的混合液。13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S14进一步包括: 5141:第一介质层的制备:在功能化铝基板的贴装有埋置芯片的一面旋涂、静置热固性介质，光刻、显影，形成第一介质层，露出所述功能化铝基板的所述铝通柱； 5142:第二介质层和第三介质层的制备，在功能化铝基板的正反两面旋涂、静置热固性介质，光刻、显影，形成第二介质层和第三介质层，露出所述功能化化铝基板的所述铝通柱； 其中，所述步骤S141位于所述步骤S13之前，所述步骤S142位于所述步骤S13之后。14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S14和步骤S15之间还包括: S21:粘附层的制备:在所述介质层的表面沉积粘附层，使所述粘附层覆盖所述介质层、所述铝通柱的表面以及所述铝通柱介质层通孔的内壁表面。15.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S15和步骤S16之间还包括: S31:表面平坦化:对单层封装的表面进行平坦化，抛光所述介质层的表面，使得所述铝通柱介质层通孔内的金属间化合物和抛光后的介质层的表面平齐。
【专利摘要】本发明公开了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，该结构包括：至少两层功能化铝基板，其包括：铝通柱，铝半通柱，接地铝柱，芯片埋置腔，埋铝接地层以及埋铝互连线；埋置芯片，埋置于功能化铝基板的芯片埋置腔内；薄膜互连线，两端分别连接埋置芯片和铝半通柱；金属间化合物垂直互连线，两端分别连接相邻两层功能化铝基板的铝通柱；介质层，设置于功能化铝基板的表面。该方法包括：功能化铝基板的制备；埋置芯片的贴装；薄膜互连线的制备；介质层的制备；金属间化合物的沉积；三维堆叠垂直互连。本发明提高了封装效率和互连密度，采用金属间化合物垂直互连达到“低温制备，高温使用”的效果。
【IPC分类】H01L21/60, H01L23/31, H01L23/48
【公开号】CN105118815
【申请号】CN201510493827
【发明人】吴伟伟, 赵涌, 刘米丰, 谢慧琴, 丁蕾, 王立春
【申请人】上海航天测控通信研究所
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月13日