[发明专利]基于铝阳极氧化技术的埋置芯片互连封装方法及结构有效
申请号: | 201410395319.9 | 申请日: | 2014-08-12 |
公开(公告)号: | CN104157580B | 公开(公告)日: | 2017-06-06 |
发明(设计)人: | 丁蕾;杨旭一;陈靖 | 申请(专利权)人: | 上海航天电子通讯设备研究所 |
主分类号: | H01L21/48 | 分类号: | H01L21/48;H01L21/50;H01L23/14 |
代理公司: | 上海汉声知识产权代理有限公司31236 | 代理人: | 胡晶 |
地址: | 200082 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 阳极 氧化 技术 芯片 互连 封装 方法 结构 | ||
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域,尤其是涉及一种基于铝阳极氧化技术的埋置芯片互连方法。
背景技术
埋置芯片互连技术,是将芯片埋置到基板或介质层中后,再统一进行金属布线,将芯片的焊区与布线金属自然相连。这种芯片焊区与基板焊区间的互连属金属布线的一部分,互连已无任何“焊接”的痕迹。埋置芯片互连还可进一步提高电子组装密度以及电子产品的可靠性,是进一步实现三维封装的一种有效的形式,它可消除传统的芯片与基板金属焊区的各类焊接点,而且器件的制造过程不需要焊料,与焊料以及回流有直接或者间接关系的大量缺陷将会消失,从而提高电子产品的可靠性。
埋置芯片互连方式的主要有两种,均可用在有机基板、陶瓷基板、硅基板、金属基板上。一种是基板上介质埋置法,可通过介质光刻、干法刻蚀等工艺对芯片进行埋置,埋置后进行金属化布线,此方法对介质特性要求较高,较不常用;另一种是开槽埋置法,是将芯片直接埋置基板腔体中,此方法可增加基板和芯片的直接接触面积,使大量的芯片热量快速通过基板散发,保证芯片和整个封装组件的工作温度在适当的范围内;并且,基板直接埋置方式给芯片提供了一个高强度、高隔离度的环境,有利于保护芯片。此种开槽埋置互连方式较为常见。
硅基板具有热导率高[84W/(m·K)],且与芯片热膨胀系数匹配度好的优点,成为开槽埋置互连方式的首选材料。但是也存在一些问题。一方面是在进行埋置芯片腔体加工时,常采用干法刻蚀或湿法腐蚀工艺,干法刻蚀定位精度高,但高昂的加工成本成为大批量生产加工、集成化应用的一大障碍。而硅基板湿法腐蚀则易形成的倒梯形结构,倾斜角为50°~60°,腐蚀过程控制精度差,造成芯片定位精度较低;另一方面Si材料的机械强度低,埋置芯片互连时会因淀积金属层和介质层后,产生较大的弯曲和翘曲问题,影响产品可靠性。因此目前亟需一种新的方法,解决上述问题并降低加工成本。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明的提出一种基于铝阳极氧化技术的埋置芯片互连封装方法及结构,本发明的技术方案如下:
一种基于铝阳极氧化技术的埋置芯片互连封装方法,至少包括以下步骤:
S1:阳极氧化预处理步骤,将所述铝基板(101)置于阳极氧化电解液中进行阳极氧化预处理,使表面形成一层氧化铝膜(102),以增加基板表面附着力;
S2:抗蚀光刻胶掩膜制作步骤,将经S1处理后的所述铝基板(101)分为正反两面,正面作为制作芯片埋置的表面,反面作为制作散热铝通柱的表面。对所述的正面进行光刻胶旋涂、前烘、曝光、显影、后烘的操作,在所述正面形成矩形环光刻胶掩膜(103,104);对所述的反面进行光刻胶的同样操作,在所述反面形成铝通柱光刻胶掩膜(105);
S3:双面阳极氧化步骤,将经S2处理后的所述铝基板(101)置于阳极氧化电解液中进行阳极氧化,阳极氧化部分制作多孔型氧化铝层(107,108),未氧化部分正面形成矩形环铝腔体(106),反面形成铝通柱(109),所述多孔型氧化铝层(107,108)厚度大于芯片厚度;
S4:金属掩膜制作步骤,去除所述的矩形环光刻胶掩膜(103,104)和铝通柱光刻胶掩膜(105),将所述铝基板(101)置于氧化铝腐蚀液中腐蚀掉氧化铝膜(102)和部分多孔型氧化铝层(107,108),所述多孔型氧化铝层(107,108)腐蚀至与正面矩形环铝腔体(106)和反面铝通柱(109)高度一致;
在所述铝基板(101)上正面溅射一层金属层掩膜(110),反面溅射一层金属层(111),再在所述金属层掩膜(110)上通过光刻胶涂胶、前烘、曝光、显影、后烘形成光刻胶图形掩膜(112),在所述铝基板(101)的反面旋涂光刻胶,固化形成光刻胶保护膜一(113)用于防止所述的金属层(111)被腐蚀;
S5:选择性腐蚀埋置腔体制作步骤,采用对应的选择性腐蚀液分别依序对金属层掩膜(110)、多孔型氧化铝层(107)进行湿法腐蚀,在矩形环铝腔(106)内形成芯片埋置腔(114,115);
S6:芯片粘接层制作步骤,去除所述的光刻胶图形掩膜(112)和光刻胶保护膜一(113),在所述铝基板(101)的反面旋涂光刻胶,固化形成光刻胶保护膜二(116)用于防止所述的金属层(111)被腐蚀,采用选择性腐蚀液腐蚀掉正面的金属层掩膜(110);
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