[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

摘要

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。

主权项

1.一种插孔式超深TSV互联的射频芯片系统级封装工艺，其特征在于，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；在盖板制作盖板TSV孔的表面制作RDL，其过程包括先制作绝缘层，该绝缘层厚度范围在10nm到1000um，其材质采用氧化硅或者氮化硅；再通过光刻、干法刻蚀工艺开窗，使RDL能和盖板铜柱连接；通过光刻、电镀工艺在盖板表面制作RDL，RDL包括走线和键合功能的焊盘；102）盖板减薄处理步骤：对盖板硅片没有制作金属工艺的一面进行减薄，通过研磨，湿法腐蚀和干法刻蚀的工艺使盖板铜柱另一端露出；在露出的盖板铜柱表面覆盖绝缘层，绝缘层厚度范围在10nm到1000um，其材质采用氧化硅或者氮化硅，再通过光刻、刻蚀工艺在绝缘层表面开窗使铜柱露出；通过光刻、电镀工艺在有铜柱露出的一面制作RDL，其过程同步骤101）中的制作方法；通过光刻、电镀工艺在盖板有盖板铜柱露出的一面制作金属柱，其高度范围在100nm到1000um，金属柱本身结构为一层或多层，金属柱的金属材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种；103）中间层处理步骤：在中间层表面制作中间层TSV孔，其通过光刻、刻蚀工艺实现，其中中间层TSV孔直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um；在中间层制作中间层TSV孔的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，种子层金属材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或者多种；通过电镀铜，使铜金属充满中间层TSV孔，在200到500度温度下密化铜；CMP工艺使中间层表面只剩下填铜形成中间层铜柱；对中间层的另一面进行减薄抛光，厚度控制在200um到700um；通过光刻、干法刻蚀工艺在中间层制作通孔，其位置对应于另一面的中间层TSV孔，使中间层铜柱在通孔底部露出，通孔的直径在500nm到1000um；通过光刻、干法刻蚀工艺在中间层制作空腔，空腔为立方形、倒梯形、圆柱形或者半球形，其尺寸范围在10um到10000um之间，此处尺寸包括立方形，倒梯形的长宽高或者圆柱形，半球形的直径、高度；104）底座处理步骤：通过光刻、刻蚀工艺在底座表面制作底座TSV孔，底座TSV孔直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um；在底座制作底座TSV孔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，使铜金属充满底座TSV孔，在200到500度温度下密化铜；CMP工艺使底座表面只剩下填铜形成底座铜柱；在底座制作底座TSV孔的表面制作RDL，其过程包括制作绝缘层，绝缘层厚度范围在10nm到1000um，其材质可以是氧化硅或者氮化硅；通过光刻，干法刻蚀工艺开窗，使金属层和TSV铜柱一端连接；通过光刻，电镀工艺在底座表面制作RDL，其过程同步骤101）中的制作RDL的方法；通过刷焊锡膏、置球和回流焊工艺在底座表面制作焊接球，焊接球高度范围在50um到1000um，其直径范围在60um到1200um；105）封装步骤：把盖板硅片和中间层硅片通过晶圆级工艺键合在一起，使得中间层的TSV孔和盖板铜柱互联，其中键合温度控制在200度到500度；功能芯片通过共晶焊工艺设置在底座上，并打线形成功能芯片和底座的互联；将底座和中间层键合在一起，形成底座和盖板之间的互联，键合温度控制在200度到500度；切割得到单个模组。