[发明专利]无机中介片上的贯通封装过孔（TPV）结构及其加工方法

说明书

对相关申请的交叉引用

依据美国法典第119(e)，本发明要求2010年3月3日提交的第61/309,952号，名称为“玻璃中介片上的新型贯通封装过孔（TPV）结构及其加工方法”的美国临时申请的权益，现将该申请以全文叙述的方式并入本申请。

技术领域

本发明提出的系统基本涉及中介片（interposer）。

背景技术

半导体封装电路中使用的基底提供了一带有一机械基座支撑以及一用于将外部通信接入容纳于该封装内的各种设备的电气接口的微电子封装。中介片是一通常用作在各封装或各集成电路（IC）之间提供互连布线的电源面或接地面的中间层。有时，术语“基底”以及“中介片”指代的是同一个东西。一三维中介片，或“3D中介片”，是各IC和安装有这些IC的电路板或是基底之间的互连。当用在涉及IC的应用中时，借助多个小节距贯通硅过孔（TSV）以及多个贯通封装过孔（TPV）中介片可以在各3D IC之间提供极宽的带宽。TSV是完全贯通硅晶圆或晶粒的竖直电连接路径，而TPV，或通常被称为贯通过孔则是多个封装之间的竖直电连接或是完全贯通一个或多个封装的电连接。

在3D封装以及3D IC的形成中，TPV是重要的组件。在形成3D封装（例如，系统级封装、芯片堆栈多芯片模块）时，TPV为设计者提供了替换边沿配线的手段。通过使用TPV，3D封装或3D IC的设计者可减小IC或封装的尺寸，例如，小型化。这是通过减小的或消除的边沿配线需要以及可在双侧安装逻辑和存储两种主动电路的能力而提供的。使用TPV还可有助于减小板上的被动器件的尺寸。这些好处还提供了为晶圆级的封装延伸出更多的I/O的手段，从而可作为晶圆级的扇出技术的替代。

中介片的一些要求是：1）在极细节距时仍具有良好的尺寸稳定性；2）与基底和晶粒相匹配的良好的热膨胀系数（“CTE”）；3）从IC到板的良好的热路径；以及4）允许嵌入的被动器件以高品质因数集成。

发明内容概述

概要的讲，本发明使用了一种贯通封装过孔的应力缓解壁垒，或缓冲层，其提供了对热膨胀以及热收缩的应力缓解壁垒以及改善的金属化能力。应力缓解壁垒有助于减小由于不同的CTE而产生的应力的影响，同时，在一些应用中还促进了金属层与中介片的粘合。这有助于增加可靠性同时还可允许更小型化的设计。

在本发明的一示例性实施例中，在一玻璃中介片材料上沉积了一应力缓冲层。该应力缓冲层还被设计为将在后续增加的金属化层的粘合促进层。该应力缓冲层的材料可变换但优选具有相对高的结构稳定性、体现低损耗属性，并且具有相对低的介电常数，例如低K。在一些例子中，具有该一种或多种特性的该应力缓冲层不仅有助于减小热应力的影响，还可允许高品质因数的RF集成，该特点在更高I/O数量的应用中变得日益重要。在一些实施例中，应力缓冲层是使用一真空加热装置施加的聚合物。在进一步的例子中，该聚合物是铜包覆聚合物。

在此实施方式中，一旦该应力缓冲层被沉积后，就形成贯通过孔。可通过多种方法形成过孔，这些方法包括但不限于，机械移除法、激光切除法、或化学移除法。过孔形成后，就再施加一金属化种子层以通过该金属化促进过孔的侧壁与应力缓冲层之间的粘合，该金属化层在一些实施方式中是铜。在施加了金属化后，就通过选择性的移除部分金属化来生成TPV。

在另一实施方式中，本发明包括在一玻璃中介片上形成一个或多个过孔。此后，过孔被一聚合物应力缓冲层填充。然后再透过应力缓冲层形成孔。然后再形成种子层，再施加金属化。再选择性的移除金属化以形成TPV。在此实施方式中，该应力缓冲层作为TPV的支撑结构。

在进一步的示例性实施例中，本发明包括在一玻璃中介片材料中形成贯通过孔。以及在过孔的表面以及各壁上形成种子层和缓冲层的结合层。在一些实施例中，该应力缓冲层是金属，例如钯。再为这些过孔填充金属化并随后选择性的移除该金属化的部分而形成TPV。

在另一个进一步的示例性实施例中，本发明包括将一中介片与一聚合物层压层进行层压。再形成过孔并且在该聚合物层压层以及该过孔的侧壁上施加一缓冲层。再施加种子层和过孔填充金属化层的结合层并且继而进行选择性的移除以形成TPV。

前面对本发明的有益效果进行了总结，但其并非意在完整的反应本要求保护的发明的全部。本发明的额外的特征和有益效果将通过后续的说明，以及对本发明的实施而变得显而易见。此外，前述总结性描述以及后续的具体描述仅为示例性和解释性的，以及意在对本要求保护的发明做出进一步的解释。

附图说明