[发明专利]一种金属做密闭壳体的射频芯片系统级封装结构及工艺

权利要求书

1.一种金属做密闭壳体的射频芯片系统级封装工艺，其特征是，包括底座晶圆和盖板晶圆，底座晶圆和盖板晶圆通过晶圆级工艺键合在一起，底座晶圆和盖板晶圆的外表面均设有绝缘层，底座晶圆的中部设有TSV布孔区域，TSV布孔区域内设有多个并行排列的TSV孔，这些TSV孔在厚度方向上贯穿底座晶圆，TSV孔内铸铜形成TSV铜柱，在布孔区域的上表面设有上部RDL结构，在布孔区域的下表面设有下部RDL结构，TSV铜柱的上下两端分别连接上部RDL结构和下部RDL结构，上部RDL结构的上表面连接功能芯片，底座晶圆在布孔区域以外的部分设有底座金属件；盖板晶圆的下表面设有盖板金属件，底座金属件和盖板金属件焊接固定；底座金属件和盖板金属件均可包括金属柱或金属墙，当其为金属柱时，金属柱至少包括一根；底座金属件的键合面的面积大于盖板金属件的键合面的面积；

具体包括以下步骤：

（1）制作底座晶圆：选用直径尺寸为4、6、8、12寸，厚度范围为200μm到2000μm，有机或无机材质的晶圆作为底座晶圆，在底座晶圆表面沉积氧化硅或氮化硅材质的底座绝缘层，底座绝缘层厚度范围在10nm到100μm；

（2）制作种子层：通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在底座绝缘层上方制作种子层，种子层厚度范围在1nm到100μm，种子层包括一层或多层，种子层的材料选自金属材质钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的至少一种；

（3）制作TSV孔：通过光刻或蚀刻工艺在底座晶圆的中部打孔，形成直径范围在1μm到1000μm、深度在10μm到1000μm的TSV孔；

（4）TSV铜填充：向TSV孔内电镀铜，使铜金属充满TSV孔，控制温度在200-500℃下对填充的铜进行密化，除去TSV孔表面以外的其他部位的铜残留；

（5）制作上部RDL结构：在底座晶圆上布置了TSV孔的区域上表面制作RDL焊盘，焊盘材料选自铜、铝、镍、银、金、锡材料中的至少一种，焊盘的厚度范围在10 nm到1000μm，焊盘包括至少一层RDL金属层，在焊盘表面沉积氧化硅或者氮化硅材质的绝缘层，绝缘层的厚度范围在10nm到1000μm，通过光刻或干法蚀刻使绝缘层开窗，开窗直径范围在10μm到10000μm；

（6）制作下部RDL结构：通过打磨、研磨、湿法蚀刻或者干法蚀刻减薄底座晶圆的底面，直至露出TSV孔；在底座晶圆的底面上露出了TSV孔的区域制作RDL焊盘，焊盘材料选自铜、铝、镍、银、金、锡材料中的至少一种，焊盘的厚度范围在10 nm到1000μm，焊盘包括至少一层RDL金属层，在焊盘表面沉积氧化硅或者氮化硅材质的绝缘层，绝缘层的厚度范围在10nm到1000μm，通过光刻或干法蚀刻使绝缘层开窗，开窗直径范围在10μm到10000μm；

（7）制作底座金属件：通过光刻工艺定位底座金属件的位置，底座金属件的布置位置避开RDL结构或环绕在RDL结构外围，通过电镀工艺制作底座金属件，底座金属件包括至少一层，底座金属件的高度范围在100nm到1000μm，底座金属件的材料选自钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的至少一种，底座金属件的宽度尺寸范围在10 μm到1000μm；

（8）制作盖板金属件：通过光刻工艺定位盖板金属件的位置，盖板金属件的布置位置与底座金属件对应，通过电镀工艺制作盖板金属件，盖板金属件包括至少一层，盖板金属件的高度范围在100nm到1000μm，盖板金属件的材料选自钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的至少一种，盖板金属件的宽度尺寸范围在10 μm到1000μm；

（9）通过晶圆级工艺将底座晶圆和盖板晶圆键合在一起，键合温度控制在200-500℃，键合后切割得到单一模组；

RDL结构包括走线结构和键合结构；底座金属件和/或盖板金属件的外端面设有键合件，键合件焊接在底座金属件和/或盖板金属件上。