[发明专利]一种插孔式超深TSV互联的射频芯片系统级封装工艺

说明书

本发明公开了一种插孔式超深TSV互联的射频芯片系统级封装工艺，包括如下步骤：101）盖板初步处理步骤、102）盖板减薄处理步骤、103）中间层处理步骤、104）底座处理步骤、105）封装步骤；本发明提供超深TSV孔填充的一种插孔式超深TSV互联的射频芯片系统级封装工艺。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体的说，它涉及一种插孔式超深TSV互联的射频芯片系统级封装工艺。

背景技术

微波毫米波射频集成电路技术是现代国防武器装备和互联网产业的基础，随着智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互联网+”经济的快速兴起，承担数据接入和传输功能的微波毫米波射频集成电路也存在巨大现实需求及潜在市场。

在后摩尔定律的时代背景下，通过传统的缩小晶体管尺寸的方式来提高集成度变得更加困难，。现在的电子系统正朝着小型化、多样化、智能化的方向发展，并最终形成具有感知、通信、处理、传输等融合多功能于一体的高集成度低成本综合电子系统。多功能综合电子系统的核心技术是集成，正在由平面集成向三维集成、由芯片级向集成度和复杂度更高的系统级集成发展。三维集成系统级封装能够解决同样面积内集成更多的晶体管的问题，是未来的发展方向。

通过转接板做盖板或者盖板来做系统级封装的结构既能在架构上将芯片由平面布局改为堆叠式布局，又能集成无源器件或分立元件等系统构建，使得精度、密度增加，性能大大提高，代表着未来射频集成电路技术的发展趋势，在多方面存在极大的优势特性：

a)三维异构集成系统级封装采用一个芯片壳体来完成一个系统的全部互连，使总的焊点大为减少，也缩短了元件的连线路程，从而使电性能得以提高。

b)三维异构集成系统级封装在同一转接板芯片中叠加两个或更多的芯片，把Z方向的空间也利用起来，又不必增加封装引脚，两芯片叠装在同一壳内与芯片面积比均大于100％，三芯片叠装可增至250％；

c)物理尺寸小，重量轻。例如，最先进的技术可实现4层堆叠芯片只有1mm厚的超薄厚度，三叠层芯片的重量减轻35％；

不同工艺(如MEMS工艺、SiGe HBT、SiGe BiCMOS、Si CMOS、III-V(InP、GaN、GaAs)MMIC工艺等)，不同材料(如Si、GaAs、InP)制作的不同功能的芯片(如射频、生物、微机电和光电芯片等)组装形成一个系统，有很好的兼容性，并可与集成无源元件结合。有数据显示，无线电和便携式电子整机中现用的无源元件至少可被嵌入30-50％。

但是在实际应用当中，因为作为盖板的转接板需要做TSV来做联通导电柱，而目前能做填充导电柱的设备最大做到200um，再深的孔只能在孔壁做金属覆盖层，不能填满。但是对于一些高频信号，需要用实心的金属柱来完成信号传输，这样就需要在深孔内做金属填充。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供超深TSV孔填充的一种插孔式超深TSV互联的射频芯片系统级封装工艺。

本发明的技术方案如下：

一种插孔式超深TSV互联的射频芯片系统级封装工艺，具体处理包括如下步骤：

101)盖板初步处理步骤：通过光刻、刻蚀工艺在盖板表面制作盖板TSV孔，盖板TSV孔直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um；在盖板上方通过沉积氧化硅或者氮化硅或者直接热氧化形成绝缘层，绝缘层厚度范围在10nm到100um之间；通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层，种子层厚度范围在1nm到100um，种子层本身结构为一层或多层，种子层的金属材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种；通过电镀铜，使铜金属充满盖板TSV孔，并在200到500度温度下密化铜；用CMP工艺使盖板表面只剩下填铜形成盖板铜柱；