[发明专利]具有带屏蔽功能的微流道结构的硅基转接板及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装技术、3D IC技术领域，特别涉及一种用于高功率高带宽三维集成情况下的具有带屏蔽功能的微流道结构的硅基转接板及其制作方法。

背景技术

随着集成电路的特征尺寸不断缩小，芯片的复杂性不断增加，互连密度不断提高，功耗也不断增加。为满足高互连密度，减短互连路径，解决三维堆叠的互连瓶颈，新的封装技术，即利用硅通孔(TSV)的三维集成电路(3D-IC)技术应运而生。

硅基转接板(silicon interposer)和TSV技术是微电子的核心技术之一，TSV互连提供了超越“摩尔”的方法，可以获得更好的电性能，低功耗、低噪声、更小的封装尺寸、低成本和多功能化。另外，硅基转接板工艺因兼容半导体工艺，易于异质集成，而成为目前最为先进和复杂的封装技术。该技术将广泛地应用于微电子领域，尤其是智能手机等消费类电子产品，包括智能手机、物联网器件、传感器、存储器、太阳能电池、LED和功率器件等高端产品。

电子产品的体积缩小，功率增加，使得电子产品的热功率密度急剧增加，对封装的散热设计提出了很高的要求。散热问题是制约电子器件更小化，芯片三维集成的关键性问题，当功率密度大于100W/cm²，普通的气冷及散热片已经不能满足电子产品可靠性的要求。另一方面，因为速度更快，信号频率和上升沿缩短，信号完整性遇到的问题也日趋严重。对于硅基转接板，由于硅是半导体，电磁场进入到半导体基底后，能量损耗和有机基板和陶瓷基板相比大大增加，如何优化高速信号通道，阻挡电磁场进入到半导体基底，减小损耗，是一个共性的技术难题。

目前微流道散热已经实现了商业化应用。2008年IBM在power575超级计算机中使用了微流道水冷装置对芯片和基板进行散热，随着水冷散热器的微型化，尤其是实现流道微型化，集成微流道散热的基板技术将广泛的应用到各种大功率电子器件中。目前关于微流道的专利有多种。chin pan在其专利“Micro-channel heat sink”(专利号：US20080308258)中提出了一种将微流道做在散热器内的结构；Paul S Andry在其专利“Apparatus and methods for cooling semiconductor integrated circuit chip packages”(专利号：US20080265406)中提出了一种微流道冷却板，该冷却板只用来散热，不连接电路，同时Paul S Andry在其专利“Semiconductor integrated circuit chip packages having integrated Microchannel Cooling modules”(专利号：US7230334)中提出了一种集成了散热器翅片的微流道模块，该模块只用来散热，没有互连功能。

本发明将微流道集成在硅基interposer内，interposer既有散热的功能，还能起到互连的作用。另外在微流道的垂直侧壁形成电磁带隙(EBG)结构，可以阻挡金属互连层的电磁场进入半导体基底，达到减少损耗的目的，同时，将高速信号TSV分布在微流道的两侧，可以减小TSV间信号串扰。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有带屏蔽功能的微流道结构的硅基转接板及其制作方法，以实现高功率密度情况下的快速散热，提高在硅基转接板互联结构上传输的信号质量，减少损耗和串扰。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种硅基转接板，该硅基转接板包括具有电磁屏蔽功能的微流道结构，且在该微流道结构的侧壁形成有电磁带隙结构。

上述方案中，该微流道结构在该硅基转接板上的位置靠近作为信号层的金属互连层，以阻挡硅基上传输线层的电磁场能量进入到半导体基底，并隔离重要信号TSV，以减少TSV间的信号串扰。

上述方案中，该微流道结构是蛇形、半回字形或涡旋形结构。

上述方案中，该电磁带隙结构是周期性结构，通过刻蚀硅的侧壁形成。该电磁带隙结构采用任何达到带阻滤波器效果的形状。

上述方案中，该电磁带隙结构中所需的介质是该微流道结构中用来散热的流体。

上述方案中，该硅基转接板表层具有绝缘层，该绝缘层是SiO₂、Si₃N₄、polymer或者玻璃类的绝缘材料。

为达到上述目的，本发明提供了一种制作硅基转接板的方法，包括：