[发明专利]一种三维集成TSV针肋微流道主动散热封装方法及结构

说明书

本发明公开一种三维集成TSV针肋微流道主动散热封装方法及结构，属于集成电路封装领域。在裸硅晶圆上刻蚀盲孔，并对其进行电镀填充，制成带TSV铜柱的硅基板晶圆；在硅基板晶圆的底部刻蚀出芯片槽并埋入异构芯片；在硅基板晶圆的底部表面形成RDL和UBM的多层互联金属再布线；减薄硅基板晶圆片的顶部直至漏出TSV铜柱；在减薄的硅基板晶圆上刻蚀出针肋微流道及进出口通道，完成TSV针肋微流道下盖板；重复上述工序制作出TSV针肋微流道上盖板；将TSV针肋微流道上盖板和TSV针肋微流道下盖板进行面对面SoIC键合，实现微流道密封，完成微流道单元；利用晶圆级植球工艺，在重构的多层硅基晶圆的UBM处植上焊球，再对三维集成TSV针肋微流道圆片进行划片形成最终的封装体。

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，特别涉及一种三维集成TSV针肋微流道主动散热封装方法及结构。

背景技术

随着微电子技术的发展，多芯片组件(MCM)和3D封装逐渐普及，尽管3D封装能够解决传统2D封装的瓶颈问题，但是随着集成度的增加，高密度集成的有源器件使得3D封装的发热问题变得越来越严重，多层的堆叠带来了封装尺寸缩减得同时其热流密度也急剧增加；而且，复杂的封装结构和材料会导致封装内部因热量分布不均匀而产生的热点，热点的温度通常比封装的平均温度高出很多，温度过高的热点不仅影响芯片的性能，甚至对芯片的可靠性带来严重的威胁。

在3D封装体中，热量主要通过垂直方向传输。常用的三维封装散热方法是将冷板和热沉贴在封装结构背面，将热量传递到系统环控或空气中，这种散热方式中，散热结构不直接与芯片接触，中间隔着厚厚的硅材料和多层芯片，多层材料界面导致复合热阻增大，热量不能及时高效地传递出来，进而导致封装可靠性变差，影响使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维集成TSV针肋微流道主动散热封装方法及结构，以解决现有的三维封装散热效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种三维集成TSV针肋微流道主动散热封装方法，包括：

提供裸硅晶圆，在裸硅晶圆上刻蚀盲孔，并对其进行电镀填充，制成带TSV铜柱的硅基板晶圆；

在硅基板晶圆的底部刻蚀出芯片槽并埋入异构芯片；

通过晶圆级再布线工艺在硅基板晶圆的底部表面形成RDL和UBM的多层互联金属再布线；

减薄硅基板晶圆片的顶部直至漏出TSV铜柱；

在减薄的硅基板晶圆上刻蚀出针肋微流道及进出口通道，完成TSV针肋微流道下盖板；

重复上述工序，制作出TSV针肋微流道上盖板；

将TSV针肋微流道上盖板和TSV针肋微流道下盖板进行面对面SoIC键合，实现微流道密封，完成微流道单元；

利用晶圆级植球工艺，在重构的多层硅基晶圆的UBM处植上焊球，再对三维集成TSV针肋微流道圆片进行划片形成最终的封装体。

可选的，所述异构芯片的衬底材料包括Si、GaAs、GaN和SiC。

可选的，所述晶圆级再布线工艺是一种钝化层和金属层多次交叠的布线工艺。

可选的，所述多层互联金属再布线的最少包括1层金属层；所述钝化层的厚度大于形成的金属层的厚度，且所述钝化层包覆所述金属层。

可选的，所述金属层的厚度均不小于1μm，所述钝化层的厚度均不小于3μm。

可选的，在UBM处植上焊球的工艺包括晶圆级植球、单芯片植球和印刷锡膏；所述焊球的成分包括SnPb、SnAgCu。

本发明还提供了一种三维集成TSV针肋微流道主动散热封装结构，通过所述的三维集成TSV针肋微流道主动散热封装方法制备而成。