[发明专利]一种带微流道封装基板及其制备方法

说明书

本发明提供了一种带微流道封装基板及其制备方法，所述带微流道封装基板包括硅基板和位于硅基板上表面的布线层；硅基板包括键合连接的上层硅片、中间层玻璃片和下层硅片；上层硅片、下层硅片和中间层玻璃片具有相互连通的区域，形成密封的流道结构，下层硅片的下方加工有连通密封流道结构的入口和出口；上层硅片和下层硅片的TSV结构相对，中间层玻璃片上加工有纵向通孔结构，形成对应TSV结构的接触窗口，接触窗口内表面制备有图形化电极互联线；TSV结构和互联电极结构实现电信号的垂直互连，布线层实现X和Y方向电信号的平面互连。本发明制备的硅基封装基板可以在上、下表面布线，同时满足集成微系统三维电互联和芯片散热需求。

技术领域

本发明涉及封装技术领域，具体涉及一种带微流道封装基板及其制备方法，用于射频微系统、导航微系统等三维集成。

背景技术

随着集成电路的快速发展，三维(3D)封装与集成电路系统、射频系统、导航系统的微集成带来了新的机遇，但高组装密度、高集成度以及工作频率不断提高，而系统体积却不断缩小，导致单位面积、单位体积的热量不断增加。位于系统外围的芯片可以通过热扩散器和热沉实现热传输，达到散热目的，但集成微系统中间层芯片的散热问题，却需要采用特殊方法。集成微系统中间层芯片的温度积聚严重影响系统长期可靠性运行，三维集成微系统的散热问题急需解决。

微流道是一种较好的散热技术，微流道可以紧贴在芯片表面，通过流道内部液体的循环流动，将内部积聚的热量传导出去。然而目前集成微系统用散热微流道制备，通常采用硅-硅直接键合技术、低温热固性材料或热塑性材料等将上、下流道键合，形成密封微流道，由于工艺温度、设备限制等多方面原因，很难将微流道与TSV(Through Silicon Vias，硅通孔)结构、布线层做在一起，需要将散热微流道焊接在封装基板上。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种带微流道封装基板及其制备方法，利用硅-玻璃阳极键合工艺的兼容性，采用硅-玻璃-硅三层阳极键合技术，将TSV结构、微流道、布线层集成到硅基基板上，既可以实现三维集成微系统电信号三维互连，也可以通过微流道解决芯片散热问题。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种带微流道封装基板，包括硅基板和布线层；所述硅基板包括键合连接的上层硅片、中间层玻璃片和下层硅片，两硅片上带有对应的TSV结构；上层硅片、下层硅片和中间层玻璃片具有相互连通的区域，形成密封的流道结构，下层硅片的下方加工有连通密封流道结构的入口和出口；上层硅片和下层硅片的TSV结构相对，中间层玻璃片上加工有纵向通孔结构，形成对应TSV结构的接触窗口，接触窗口内表面制备有图形化电极互联线，上层硅片和下层硅片的TSV结构与电极互联线实现电信号的垂直互连；

所述布线层位于硅基板的上表面，包括内侧的绝缘层结构及外侧的电互连线结构，布线层用于实现X和Y方向电信号的平面互连。

第二方面，一种带微流道封装基板的制备方法，包括如下步骤：

步骤(一)、准备第一硅片和第二硅片，硅片已包含所需TSV结构；在第一硅片和第二硅片表面沉积掩膜层，通过光刻、湿法腐蚀工艺或干法刻蚀工艺将掩膜层图形化，制得第一腐蚀掩膜结构；

步骤(二)、在两硅片表面，采用硅湿法腐蚀工艺或硅干法刻蚀工艺，制备第一硅片和第二硅片的流道结构；

步骤(三)、采用湿法腐蚀工艺去除第一硅片表面和第二硅片表面的第一腐蚀掩膜结构，得到带流道结构的第三硅片和第四硅片；

步骤(四)、采用硅-玻璃阳极键合工艺，将第三硅片与第一玻璃片键合在一起，得到复合基片；

步骤(五)、采用湿法腐蚀和化学机械抛光工艺，将第一玻璃片减薄、抛光，得到第二玻璃片；