[发明专利]金属间合物填充材料的转接板的制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属间合物填充材料的转接板的制造工艺，属于半导体封装技术领域。

背景技术

硅通孔（TSV）填充技术被认为是实现2.5D/3D芯片堆叠的关键核心技术之一。目前主流的填充方法以电镀技术为主，还包括CVD技术、导电胶填充技术和液态钎料填充技术等。电镀技术相对来说价格较高，主要是电镀设备极其昂贵，极大的增加了转接板制造的成本。电镀工艺要求较高，电镀时间较长，而且需要严格控制电镀填充过程，以保证填充后不在孔内部形成孔洞。同时还需要控制填充后表面铜层的厚度，以减少后续平坦化工艺的难度。CVD技术主要用于填充钨材料，可以实现小孔径通孔的填充，缺点是工艺复杂，填充时间长，成本高，而且钨的导电性稍差。用导电胶做为填充物，其缺点是导电胶电导率偏低，与钎料接头的体积电阻率相比还有很大差距，并且导热性和粘附力性能较差，这就限制了导电胶在转接板制备中的应用。钎料填充技术是利用低熔点钎料在真空环境下填充硅通孔，最大的优势是成本低廉，填充速度快；但缺点是钎料导电性较差，与硅材料的CTE相差较大，导致应力问题突出，而且钎料熔点低，在后续工艺制程过程中存在隐患。

中国专利CN 201210041014.9 公开了一种三维封装用金属间化合物填充的垂直通孔互连结构及制备方法，是一种改进钎料填充的方法，利用热扩散将钎料转化为金属间化合物做为填充物，然而该方法存在弊端。TSV绝缘层制备完后，需要应用PVD技术在侧壁上沉积非常厚的铜材料，才能与填充的钎料完全反应，转化为金属间化合物；而且，当钎料与铜材料形成一定厚度的金属间化合物后，严重阻碍了钎料与铜材料的进一步反应，从而使得金属间化合物转化时间非常漫长。热扩散时间的延长会降低金属间化合物的力学性能，容易产生微裂纹，降低产品的可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种金属间合物填充材料的转接板的制造工艺，可有效防止裂纹的出现，提高产品的可靠性；同时，极大的减少了工艺时间。

按照本发明提供的技术方案，所述金属间合物填充材料的转接板的制造工艺，其特征是，包括以下步骤：

第一步：在硅转接板上刻蚀盲孔；

第二步：在硅转接板的表面和盲孔的内表面沉积绝缘层和铜层，绝缘层的厚度为10 nm～10μm，铜层的厚度为10 nm～10μm；

第三步：将Cu颗粒掺杂的液态钎料填充到盲孔中， Cu颗粒的掺杂量为50%～90%，Cu颗粒的粒径为1微米～50微米；

第四步：回流后形成金属间化合物，回流过程中：升温至220～300℃，并在220℃以上停留30秒后，再降温至常温；

第五步，将硅转接板（1）表面的铜层（8）去除，保留绝缘层（8）；

第六步：在硅转接板的正面制作RDL层和微凸点；

第七步：在硅转接板的背面进行减薄工艺，露出金属间化合物的底部；

第八步：在硅转接板的背面制作背面RDL层和背面微凸点，从而完成转接板的制作。

所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅、多晶硅、聚酰亚胺或特氟龙塑料。

所述液态钎料采用Sn、SnPb、SnAg、SnAgCu或SnCu。

所述RDL层和背面RDL层的材质为铜。

所述微凸点的材质为Sn、SnAg、Cu+Sn或者Cu/SnAg。

本发明所述的金属间合物填充材料的转接板的制造工艺，先在硅通孔上制备绝缘层和金属层，然后将掺杂Cu颗粒的液态钎料填充到硅通孔中，回流后形成金属间化合物。该工艺的优势是在液态钎料中掺杂Cu颗粒，可以快速的与钎料成分接触，从而发生剧烈反应，形成金属间化合物，极大的减少了形成金属间化合物的工艺时间。而且，热扩散时间的减少，增加了金属间化合物的力学性能，可有效的防止裂纹的出现，提高产品的可靠性。

附图说明

图1为在硅转接板上刻蚀得到盲孔的示意图。

图2为得到绝缘层和铜层的示意图。

图3为在盲孔中填充液态钎料的示意图。

图4为得到金属间化合物的示意图。

图5为正面铜层和绝缘层的去除。

图6为正面得到RDL层和微凸点的示意图。

图7为硅转接板背面减薄后的示意图。

图8为得到背面RDL层和微凸点的示意图。

图中序号：硅转接板1、盲孔2、RDL层3、微凸点4、金属间化合物5、背面RDL层6、背面微凸点7、绝缘层8、铜层9。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。