[发明专利]三维系统级封装应用的内嵌扇出型硅转接板及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装领域，更具体的涉及一种面向三维系统级封装应用的新型内嵌扇出型硅转接板结构及制作方法。

背景技术

随着集成电路制造业的快速发展，芯片尺寸向密度更高，速度更快、尺寸更小、成本更低等方向发展，传统的扇入型晶圆级封装已不能满足互连的要求，然而扇出型圆片级封装由于具有小型化、低成本和高集成度等优点，因此扇出型圆片级封装(FOWLP)应运而生，其最适合高要求的移动或无线市场，并进一步促进了高性能、小尺寸市场的发展。

2004年英飞凌发明扇出型圆片级封装(FOWLP)专利，并于2008年提出晶圆级扇出eWLB封装技术，标准的eWLB工艺流程如下：首先在一个载片上贴膜，然后把芯片焊盘面朝下放置于膜上；使用圆片级注塑工艺，将芯片埋入到模塑料中；固化模塑料，移除载片；之后对埋有芯片的模塑料圆片进行晶圆级工艺；在芯片焊盘暴露的一侧进行钝化、金属再布线、制备凸点底部金属层，植球，最后切片完成封装。与此同时，国际上关于Fan-Out圆片级封装的其他封装新技术如雨后春笋般出现，如台积电基于Die Up结构提出的整合扇出型InFO(Integrated Fan-Out)WLP技术、AMKOR基于RDL-First结构提出的SWIFT封装等新技术均使得Fan-Out圆片级封装技术得到进一步的发展。

英飞凌所提出的扇出型封装技术不仅解决微电子芯片小型化尺寸的要求以及I/O数目的需求，而且相对于传统IC封装，扇出型封装将多个芯片组合进单一封装中，解决了线路雍塞的问题；同时扇出型封装无须中介板，在成本上亦低于传统IC封装技术。但是传统的晶圆级扇出封装技术虽具有金属走线尺寸小、线路精确的优势，但却由于翘曲及热应力匹配等问题不能达到面板级扇出封装的封装效率及其对应的低成本目标。

为了解决传统扇出型圆片级封装工艺中所出现的模塑料圆片的翘曲问题及热应力匹配问题，华天昆山开发了嵌入硅基板扇出型封装技术(eSiFO)。其使用硅基板为载体，通过在硅基板上刻蚀凹槽，将芯片正面向上放置且固定于凹槽内，使得芯片表面和硅圆片表面构成一个扇出面，在这个面上进行多层布线，并制作引出端焊球，最后切割，分离、封装，从而达到了增加封装的可操作性、减少面板翘曲、提高整体的对准精度、降低生产成本的目的。但随着结构设计越来越复杂，性能要求愈来愈高，eSiFO技术却无法进一步满足在更小的封装尺寸中实现复杂的多层三维系统应用。

发明内容

为解决上述技术问题，我们提出了一种面向三维系统级封装应用的新型内嵌扇出型硅转接板技术。利用凹腔结合垂直互联结构，从而在满足高密度、小尺寸、低成本的基础上进一步实现三维系统封装的应用，提高产品性能。

本发明的技术方案为：

一种三维系统级封装应用的内嵌扇出型硅转接板，包括硅基板，所述硅基板正面设有侧壁具有一定坡度的凹腔，背面设有延伸至所述凹腔底部的垂直互联结构，所述垂直互联结构包括若干互相独立的导电柱；所述硅基板的正面以及所述凹腔的侧壁和底部设有第一金属互联层以用于与置于凹腔内的微电子芯片焊盘连接以及制作正面引出端；所述硅基板的背面设有第二金属互联层以用于制作背面引出端，所述第一金属互联层与第二金属互联层分别与所述硅基板绝缘设置，所述导电柱电性连接所述第一金属互联层与第二金属互联层。

可选的，所述硅基板是电阻率≤0.1Ω·cm的低阻硅材料，所述硅基板背面设有延伸至所述凹腔底部并相互独立的若干环形槽，所述环形槽内填充绝缘材料，所述环形槽内圈之内的硅柱形成所述导电柱，所述硅柱的上下端分别与所述第一金属互联层和第二金属互联层形成欧姆接触。

可选的，所述绝缘材料是二氧化硅、玻璃浆料、聚丙烯或聚对二甲苯等中的一种。

可选的，所述硅基板是电阻率≥1000Ω·cm的高阻硅材料，所述硅基板背面设有延伸至所述凹腔底部并相互独立的若干通孔，所述通孔完全填充或非完全填充导电材料形成所述导电柱，所述导电柱的上下端分别与所述第一金属互联层和第二金属互联层电性连接。

可选的，所述通孔内由外到内依次设置绝缘层、扩散阻挡层和金属导电层，所述扩散阻挡层和金属导电层形成所述导电柱，其中所述绝缘层氧化硅、氮化硅、氧化铝、BCB、聚酰亚胺、玻璃、聚丙烯或聚对二甲苯的一种，所述扩散阻挡层是Ta、TaN、TiW的至少一种，所述导电金属层是Cu、Al、Au、W的至少一种。