[发明专利]信号线TSV和地线TSV工艺集成的结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种封装结构及方法，尤其是一种信号线TSV和地线TSV工艺集成的结构及方法，属于半导体工艺集成技术领域。 

背景技术

随着人们对电子产品的要求向小型化、多功能、环保型等方向的发展，人们努力寻求将电子系统越做越小，集成度越来越高，功能越做越多、越来越强，由此产生了许多新技术、新材料和新设计，其中叠层芯片封装技术以及系统级封装（System-in-Package，SiP）技术就是这些技术的典型代表。 

三维封装技术，是指在将封装结构由二维布局拓展到三维布局，在相同封装体积内实现更高密度、更高性能的系统集成。而硅穿孔（Through Silicon Via，TSV）是实现三维封装中的关键技术之一。这归因于TSV在现有的硅基工艺基础上实现了三维堆叠结构，增大元器件密度，减小互连延时问题，实现高速互联。 

硅穿孔工艺是一种新兴的集成电路制作工艺，适合用作多方面性能提升，在高频高速以及大功率应用中，能极大的提高电路的频率特性和功率特性。硅穿孔工艺将制作在硅片表面的电路通过硅通孔中填充的金属连接至硅片背面，结合三维封装工艺，使得IC（集成电路）芯片布局从传统二维分布发展到更先进三维结构，使封装结构更为紧凑，芯片引线距离更短，从而可以极大的提高电路的频率特性和功率特性。 

但是，传统的TSV工艺解决方案无法实现对TSV孔内绝缘层的选择性处理，从而在同一片圆片（wafer）上无法完成信号线TSV和地线TSV的工艺集成，大大限制了TSV技术应用的进步，尤其是在模拟射频等对信号完整性和电源完整性要求较高的领域中的应用。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种信号线TSV和地线TSV工艺集成的结构及方法，其实现信号线TSV和地线TSV的集成，加工集成成本低，安全可靠。 

按照本发明提供的技术方案，所述信号线TSV和地线TSV工艺集成的结构，包括衬底；所述衬底内设有贯通衬底的信号线通孔及地线通孔，所述地线通孔内设置地线连接导体，所述地线连接导体与地线通孔形成地线TSV，且地线连接导体与衬底连接接触；信号线通孔内设置信号线连接导体，所述信号线连接导体与信号线通孔形成信号线TSV，且信号线连接导体通过设置在信号线通孔内壁的绝缘层与衬底绝缘隔离。 

所述衬底包括硅衬底。所述绝缘层覆盖信号线通孔的内壁，且覆盖信号线通孔及地线通孔一端外侧的衬底表面。 

一种信号线TSV和地线TSV工艺集成的方法，所述集成的方法包括如下步骤： 

a、提供衬底，所述衬底具有两个相对应的主面，所述主面包括第一主面及与所述第一主面对应的第二主面；在衬底的第一主面上设置掩膜层，选择性地掩蔽和刻蚀掩膜层，以在衬底的第一主面上方得到贯通掩膜层的第一刻蚀窗口及第二刻蚀窗口；

b、利用所述第一刻蚀窗口及第二刻蚀窗口对衬底进行刻蚀，以在衬底内得到第一沟槽及第二沟槽，其中，第二沟槽位于第二刻蚀窗口的正下方，第一沟槽位于第一刻蚀窗口的正下方，第二沟槽在衬底内的深度大于第一沟槽在衬底的深度；

c、去除衬底第一主面上的掩膜层；

d、在上述衬底的第一主面上设置绝缘层，所述绝缘层覆盖衬底的第一主面，同时覆盖第一沟槽及第二沟槽对应的侧壁及底壁；

e、在衬底的第一主面上设置保护膜，且保护膜封盖第一沟槽的槽口及第二沟槽的槽口；

f、利用保护膜对衬底的第二主面进行减薄，以使得第二沟槽减薄后贯通衬底，以在衬底内形成地线通孔，所述地线通孔的侧壁覆盖绝缘层；

g、去除上述地线通孔的绝缘层；

h、对上述衬底的第二主面进行再次减薄，以使得第一沟槽减薄后贯通衬底，以在衬底内形成信号线通孔，所述信号线通孔的侧壁覆盖绝缘层；

i、去除上述衬底第一主面的保护膜；

j、在上述衬底的第一主面上键合基板；

k、在上述衬底的信号线通孔与地线通孔内设置金属材料，以在地线通孔内得到地线连接导体，在信号线通孔内得到信号线连接导体；

l、将基板与衬底解键合，以去除衬底上的基板。

所述步骤b中，第一沟槽与第二沟槽在衬底内的高度差为2~10μm。 

所述掩膜层为光刻胶。所述第一刻蚀窗口的开口宽度小于第二刻蚀窗口的开口宽度。 

所述步骤j中，基板通过键合胶与衬底的第一主面键合固定。所述基板为玻璃基板。所述衬底包括硅衬底。