專利名稱：晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)。屬于集成電路或分立器件封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子封裝技術(shù)的高速發(fā)展，一些的新的封裝形式不斷出現(xiàn)。如基于圓片的晶圓級芯片尺寸封裝、三維堆疊封裝技術(shù)和倒裝封裝技術(shù)等。這些新型封裝技術(shù)的出現(xiàn)，不僅提升了芯片的工作性能，也大大節(jié)省了封裝尺寸和體積。受限于芯片尺寸和可靠性能的因素，圓片級封裝技術(shù)的應(yīng)用范圍還局限于一些低腳數(shù)的產(chǎn)品。三維堆疊技術(shù)中，雖然引線鍵合可以實現(xiàn)多層堆疊，但在高速信號傳輸模塊的應(yīng)用方面受制于引線線長和直徑，因而大面積的使用還是在閃存、智能卡、射頻身份識別等方面。而一些高速處理芯片，如中央位處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)、芯片組(Chipset) 等的封裝形式仍然以倒裝方式進行。目前的倒裝的轉(zhuǎn)接板主要有1) BT類樹脂基轉(zhuǎn)接板；2)陶瓷基轉(zhuǎn)接板；3)帶有硅通孔的硅基轉(zhuǎn)接板。其中BT類樹脂基轉(zhuǎn)接板和陶瓷基轉(zhuǎn)接板在金屬布線中受工藝限制，其線寬線距較大，在高密度封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計中無法滿足應(yīng)用要求。帶有硅通孔的硅基轉(zhuǎn)接板采用硅通孔中填充金屬的方式，以圓片的方式進行金屬布線，可以實現(xiàn)精細(xì)線寬和線距結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)高密度的轉(zhuǎn)接能力，其工藝過程如圖12 圖22所示，該工藝有兩大難點1)通孔形成，通常的通孔形成方式是利用深反應(yīng)離子刻蝕的方法，因而形成效率較低，且因刻蝕過程控制因素，形成的通孔壁為扇貝結(jié)構(gòu)；2)介電層沉積困難。為保證硅與通孔金屬之間的絕緣性，需在通孔壁沉積一層介電層，但因通孔尺寸極小介電層的沉積就顯得非常困難了 ；3)通孔金屬填充困難。由于通孔金屬填充是預(yù)先在通孔內(nèi)沉積種子層金屬，然后采用電鍍工藝進行，這種方式很難避免通孔內(nèi)空洞缺陷(電鍍金屬的生長特性)?；谏鲜鋈矫娴脑颍霉柰准夹g(shù)的硅基轉(zhuǎn)接板技術(shù)還不具備大規(guī)模生產(chǎn)能力。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述硅通孔硅基轉(zhuǎn)接板技術(shù)的不足，提供一種適用于高密度封裝的晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)接板包括轉(zhuǎn)接板基體，在轉(zhuǎn)接板基體內(nèi)設(shè)置有金屬柱陣列，在轉(zhuǎn)接板基體表面設(shè)置有金屬再布線圖形和金屬再布線保護層及開口圖形。本實用新型的理念是通過電鍍預(yù)先形成金屬柱陣列，然后通過塑封的方式將陣列
3保護，形成帶有金屬柱陣列的帶有金屬柱陣列的圓片，進而在帶有金屬柱陣列的圓片上進行再布線工藝完成設(shè)計圖形。之所以采用該工藝和方法，是為了避開通孔刻蝕與填充過程， 同時，采用包封的方式將塑封料或者玻璃類介電層與金屬柱整合形成新的帶有金屬柱的帶有金屬柱陣列的圓片，避免了介電層的沉積工藝，降低了工藝難度和成本。本實用新型的有益效果是本實用新型的晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，可極大程度的降低工藝難度和工藝成本，可實現(xiàn)高密度轉(zhuǎn)接板技術(shù)的規(guī)模化生產(chǎn)。

圖廣圖11為本實用新型晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)形成工藝各工序?qū)嵗龍D。圖12 圖22為現(xiàn)有硅基轉(zhuǎn)接板封裝工藝各工序典型實例圖。圖中附圖標(biāo)記轉(zhuǎn)接板基體1-1、金屬柱陣列1-2、金屬再布線圖形1-3A、金屬再布線圖形1_3B、金屬再布線保護層及開口圖形1-4A、金屬再布線保護層及開口圖形1-4B、載體圓片2-1、脫模劑2-2、金屬導(dǎo)電層2-3、掩膜材料2-4、掩膜圖形開口 2-5 ；硅基板T-1、掩膜材料及開口 T-2-1/T-2-2、通孔T-3、通孔及表面鈍化層T-4、電鍍金屬種子層T-5、通孔金屬T-6、再布線金屬T-7A、保護層T-8A、基底介電層T-9、再布線層 T-7B、保護層 T-8B。
具體實施方式
參見圖廣圖11，圖廣圖11為本實用新型晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)形成工藝實例圖。由圖廣圖11可以看出，本實用新型晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)接板基體1-1，在轉(zhuǎn)接板基體 1-1內(nèi)設(shè)置有金屬柱陣列1-2，在轉(zhuǎn)接板基體1-1表面設(shè)置有金屬再布線圖形1-3A、1-;3B和金屬再布線保護層及開口圖形1-4A、1-4B。其制備方法包括以下工藝步驟步驟一、取載體圓片2-1，如圖1 ；步驟二、在載體圓片2-1上形成脫模劑2-2，脫模劑2-2通常為硫化物和鉻酸鹽等， 再在脫模劑2-2上濺射或者化學(xué)鍍上金屬導(dǎo)電層2-3，如圖2，其目的是為下一步的電鍍工藝做導(dǎo)電準(zhǔn)備；步驟三、在金屬導(dǎo)電層2-3上貼上或涂覆掩膜材料2-4，掩膜材料2_4采用厚干膜或厚膠體物質(zhì)，通過光刻或者激光的方式在掩膜材料2-4上形成掩膜圖形開口 2-5，如圖 3 ；步驟四、利用電鍍的方式在掩膜圖形開口 2-5內(nèi)填充金屬，在掩膜圖形開口 2-5內(nèi)形成金屬柱，如圖4，通常填充金屬為銅、銀或其合金材料；步驟五、剝離掩膜材料2-4，在濺射或者化學(xué)鍍上金屬導(dǎo)電層的載體圓片2-1表面形成金屬柱陣列1-2，如圖5;步驟六、利用包封的方式將轉(zhuǎn)接板基體1-1材料填滿整個載體圓片的金屬柱陣列 1-2，如圖6，形成帶有金屬柱陣列的圓片，為保持電絕緣性，轉(zhuǎn)接板材料需要考慮較好的介電性能，同時應(yīng)有良好的材料強度，與金屬柱陣列相匹配的熱膨脹系數(shù)，如具有介電功能的塑封料，或玻璃介電質(zhì)，在互連金屬柱連接處無需外加介電層；[0029]步驟七、將帶有金屬柱陣列的圓片與載體圓片2-1脫離，如圖7 ；步驟八、腐蝕掉留在帶有金屬柱陣列的圓片上的金屬導(dǎo)電層2-3，如圖8 ；步驟九、在腐蝕掉金屬導(dǎo)電層的帶有金屬柱陣列的圓片的一表面形成一金屬再布線圖形1-3A，該金屬再布線圖形1-3A與所述金屬柱陣列1-2互連，并加以保護和形成一金屬再布線保護層及開口圖形1-4A，如圖9 ；步驟十、拋磨步驟九所述帶有金屬柱陣列的圓片的另一表面，露出金屬柱陣列 1-2，如圖 10 ；步驟十一、在拋磨后的帶有金屬柱陣列的圓片另一表面形成另一金屬再布線圖形 1-3B，該金屬再布線圖形HB也與所述金屬柱陣列1-2互連，并加以保護和形成另一金屬再布線保護層及開口圖形1-4B。參見圖12 圖22，圖12 圖22為現(xiàn)有硅基轉(zhuǎn)接板封裝工藝各工序典型實例圖。圖 12為硅基板T-I ；圖13為在硅基板T-I上形成掩膜材料及開口 T-2-1/T-2-2 ；圖14為深反應(yīng)離子刻蝕形成通孔T-3 ；圖15為去除掩膜材料；圖16為利用等離子化學(xué)氣相沉積通孔及表面鈍化層T-4 ；圖17為濺射沉積電鍍金屬種子層T-5 ；圖18為電鍍金屬以填充通孔金屬 T-6 ；圖19為去除一面電鍍金屬層；圖20為在一面形成再布線金屬T-7A、保護層T-8A及其開口；圖21為拋磨另一面露出金屬T-6 ；圖22為在另一面形成再布線層T-7B和保護層 T-8B及其開口。所述金屬柱為銅、鋁、銀、或其合金材料。所述再布線金屬為銅、鋁、鎳及其合金、導(dǎo)電膠等。所述再布線金屬保護層材料為光敏或非光敏絕緣材料，如環(huán)氧樹脂、苯并環(huán)丁烯樹脂、聚酰亞胺等。
權(quán)利要求1.一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)接板包括轉(zhuǎn)接板基體(1-1)，在轉(zhuǎn)接板基體(1-1)內(nèi)設(shè)置有金屬柱陣列(1-2)，在轉(zhuǎn)接板基體(1-1)表面設(shè)置有金屬再布線圖形 (1-3A、1-3B)和金屬再布線保護層及開口圖形(1-4A、1-4B)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)接板基體 (1-1)，是指具有介電功能的塑封料，或玻璃介電質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬柱為銅、鋁、 銀、或其合金材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述再布線金屬為銅、 鋁、鎳及其合金或?qū)щ娔z。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述再布線金屬保護層材料為光敏或非光敏絕緣材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，其特征在于所述光敏或非光敏絕緣材料為環(huán)氧樹脂、苯并環(huán)丁烯樹脂或聚酰亞胺。
專利摘要本實用新型涉及一種晶圓級轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)，屬于集成電路或分立器件封裝技術(shù)領(lǐng)域。所述轉(zhuǎn)接板包括轉(zhuǎn)接板基體(1-1)，在轉(zhuǎn)接板基體(1-1)內(nèi)設(shè)置有金屬柱陣列(1-2)，在轉(zhuǎn)接板基體(1-1)表面設(shè)置有金屬再布線圖形(1-3A、1-3B)和金屬再布線保護層及開口圖形(1-4A、1-4B)。本實用新型的晶圓級轉(zhuǎn)接板，可極大程度的降低工藝難度和工藝成本，可實現(xiàn)高密度轉(zhuǎn)接板技術(shù)的規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號H01L23/498GK201994289SQ20112003389
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者張黎, 賴志明, 陳棟, 陳錦輝 申請人:江陰長電先進封裝有限公司