[发明专利]一种凹槽芯片嵌入工艺

说明书

本发明提供一种凹槽芯片嵌入工艺，包括以下步骤：(a)提供硅片，并在硅片上表面刻蚀多个TSV孔，形成TSV区，然后形成第一钝化层，在第一钝化层和种子层；(b)电镀金属，使金属充满TSV孔形成金属柱；(c)将硅片下表面做减薄处理，刻蚀凹槽；(d)在硅片下表面形成第三钝化层，在第三钝化层上涂布光刻胶；(e)去除金属柱表面第三钝化层、金属柱和光刻胶；(f)在凹槽底部填焊锡，嵌入芯片，拆临时键合得到芯片嵌入结构。本发明的技术方案通过在铜柱腐蚀的时候在铜柱表面增加金属层，做硬罩幕层，在铜柱底部增加保护介质做高度控制层，使铜柱被腐蚀后能停在保护介质中，去除保护介质，使铜柱露出，精确控制铜柱的高度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种凹槽芯片嵌入工艺。

背景技术

毫米波射频技术在半导体行业发展迅速，其在高速数据通信、汽车雷达、机载导弹跟踪系统以及空间光谱检测和成像等领域都得到广泛应用，预计2018年市场达到11亿美元，成为新兴产业，新的应用对产品的电气性能、紧凑结构和系统可靠性提出了新的要求，对于无线发射和接收系统，目前还不能集成到同一颗芯片上（SOC），因此需要把不同的芯片包括射频单元、滤波器、功率放大器等集成到一个独立的系统中实现发射和接收信号的功能。

传统封装工艺把各种功能芯片和无源器件安装在基板上，占用面积大，可靠性差，不能满足封装系统越来越小型化的趋势，而基于标准硅工艺的三维异构封装技术（系统级封装SIP）运用TSV技术和空腔结构将不同衬底不同功能的芯片集成在一起，能在较小的区域内实现芯片的堆叠和互联，大大减小了功能件的面积并增加了其可靠性，越来越成为该产业未来发展的方向。

射频芯片需要对其底部进行散热和接地互联，这样就要求芯片底部需要有TSV金属柱做接触，但是对于要把射频芯片埋入到硅空腔的结构来讲，如果先做TSV，则需要在转接板的背部做空腔，TSV的底部做空腔的底部，然后做互联，TSV深度会有差异，这样做出来的底部会不平，不利于芯片的接地互联；如果是把TSV做长柱子，然后通过干法刻蚀的方式把TSV金属柱露出，最后通过湿法腐蚀的方式把金属柱去除，只留下底部金属柱，则可以不必考虑TSV平整性的问题，是未来此类结构的主要实现方式，但是在实际应用中，因为金属柱的腐蚀是一种各向同性的行为，因此如果空腔底部的金属柱被腐蚀掉，那么金属柱周边先被腐蚀掉的部分就会深入到空腔底部，这样不利于后续的底部互联和散热。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种凹槽芯片嵌入工艺，其具有占用面积小，可靠性高，可精确控制金属柱的高度。本发明采用的技术方案是：

一种凹槽芯片嵌入工艺，其中，包括以下步骤：

(a)、提供硅片，并在硅片上表面刻蚀多个TSV孔，形成TSV区，然后在硅片上表面形成第一钝化层，在第一钝化层上形成至少一层种子层；

(b)、在种子层上电镀金属，使金属充满TSV孔形成金属柱，抛光去除硅片表面的金属和种子层，在设置TSV孔的硅片上表面临时键合载片，保护硅片的TSV区；

(c)、将硅片下表面做减薄处理，使得金属柱在硅片下表面露出，并在硅片下表面形成第二钝化层，抛光使得硅片下表面的金属柱露出，在硅片下表面刻蚀凹槽，其中凹槽设置在TSV区，使金属柱竖立在凹槽内；

(d)、去除金属柱表面的第一钝化层，然后在硅片下表面形成第三钝化层，在第三钝化层上涂布光刻胶，曝光显影，使金属柱顶部露出；

(e)、去除金属柱表面第三钝化层，并去除金属柱，然后去除上一步第三钝化层上涂布的光刻胶；

(f)、在凹槽底部填焊锡，嵌入芯片，回流完成芯片焊接，在凹槽和芯片之间的缝隙填充材料，然后在硅片下表面形成第四钝化层和RDL,使芯片信号PAD引出，拆临时键合得到芯片嵌入结构。