[发明专利]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)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV背部露头，得到第一衬底；(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；(c)、在空腔内嵌入芯片，填充芯片和空腔的缝隙，在芯片表面制作RDL和焊盘，得到最终结构。本发明的凹槽芯片嵌入工艺，通过光刻胶来保护空腔底部的方式，用刻蚀工艺对空腔底部TSV进行开口，能避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤，有利于TSV底部的钝化层开口，破坏空腔底部钝化层。

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铜柱做接触，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。

但是在实际应用中，空腔底部需要做钝化层来绝缘芯片和转接板，钝化层同样也会沉积在TSV的顶端，需要重新打开上面的钝化层使其跟芯片底部互联，业内一般用正面干法刻蚀的方式来实现该工艺，但是随着TSV金属柱的高度越来越小，整面刻蚀会破坏空腔底部钝化层。

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，避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤，有利于TSV底部的钝化层开口。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)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV底部露头，得到第一衬底；

(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；

(c)、在空腔内嵌入芯片，填充芯片和空腔的缝隙，在芯片表面制作RDL和焊盘，得到最终结构。

优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述步骤（a）的具体步骤为：

（a1）通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV；

（a2）在衬底正面沉积绝缘层，在绝缘层上制作种子层；

（a3）电镀铜，使铜金属充满TSV，去除衬底表面铜，使衬底表面只剩下填铜；

（a4）通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘；

（a5）对衬底正面做临时键合，然后减薄衬底背面，使TSV露出，在背面做钝化层，抛光使TSV金属露出，然后制作RDL和焊盘，得到第一衬底。