一種含高深寬比tsv的轉(zhuǎn)接板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，涉及娃通孔(Through Silicon Via，TSV)的三維集成技術(shù)，具體涉及一種含高深寬比TSV的轉(zhuǎn)接板的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著晶體管特征尺寸的不斷縮小，摩爾定律越來越難以為繼。特別是近年來，隨著超越摩爾定律的提出，系統(tǒng)級封裝成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的主流方向之一?；赥SV技術(shù)的系統(tǒng)級封裝因具有高集成密度、低信號延遲、低功耗等優(yōu)點，成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研宄的熱點。在2014年電子元件與技術(shù)會議(ECTC)上，業(yè)內(nèi)公認對半導(dǎo)體元件進行三維堆疊并布線的3D技術(shù)難點重重，在半導(dǎo)體元件和封裝基板之間引入轉(zhuǎn)接板的2.5D封裝技術(shù)是目前主流。
[0003]目前較為成熟的轉(zhuǎn)接板厚度在200?300μ m，轉(zhuǎn)接板上刻蝕的TSV直徑在50?100 μ m, TSV和再布線(Redistribut1n Layer，RDL)的制作均較為成熟；隨著TSV尺寸逐漸縮小到20μπι及以下，需刻蝕的TSV深寬比達10:1及以上，后續(xù)TSV內(nèi)絕緣層/種子層的制備，TSV內(nèi)Cu電鍍，以及背面TSV絕緣層制作均受到挑戰(zhàn)。
[0004]具體而言:隨著轉(zhuǎn)接板上TSV尺寸逐漸縮小到20 μm及以下，TSV深寬比達10:1及以上，TSV內(nèi)絕緣層不能再用傳統(tǒng)PECVD或者ICPCVD的方法，需采用氧化爐制備熱氧S12*緣層。傳統(tǒng)的濺射制備Cu種子層方法，在TSV側(cè)壁也會濺射上一層Cu種子層，在后續(xù)進行TSV電鍍過程中，TSV側(cè)壁的種子層很容易導(dǎo)致TSV快速封口，造成TSV中下部分出現(xiàn)大型空洞，影響轉(zhuǎn)接板的電學(xué)性能和可靠性。芯片背面減薄拋光露出TSV后，需要制備絕緣層，常規(guī)有CVD制備S12*緣層和BCB膠制備絕緣層的方法。S1 2絕緣層制備完成后需要光刻在TSV上開口 RIE刻蝕S12絕緣層，露出TSV，TSV尺寸小，開口需要更小，若由于對準(zhǔn)誤差或者曝光過渡刻蝕掉TSV周邊的部分S12,將直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)接板電學(xué)失效，且RIE刻蝕S12容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)接板承受應(yīng)力過大而開裂。BCB膠做絕緣層，厚度太大，在TSV尺寸太小的情況下不宜使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述所存在的各種問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含高深寬比TSV的轉(zhuǎn)接板的制作方法。
[0006]本發(fā)明的含高深寬比TSV的轉(zhuǎn)接板，包括多個高深寬比的垂直TSV通孔、絕緣層、再布線層；在轉(zhuǎn)接板第一表面和第二表面以及TSV通孔側(cè)壁形成絕緣層并只在TSV底部制作種子層；再分布線層在所述轉(zhuǎn)接板第一表面和/或第二表面，由導(dǎo)電金屬層和層間介質(zhì)層組成。其中:
[0007]所述轉(zhuǎn)接板為高阻硅片、低阻硅片或者玻璃、石英等絕緣材料，具有相對的第一表面和第二表面；
[0008]所述TSV為直徑5?150 μ m，深寬比約10:1，垂直貫穿所述轉(zhuǎn)接板的第一表面和第二表面的垂直通孔；
[0009]所述絕緣層保型覆蓋整個襯底表面及TSV側(cè)壁，可以具有一層或多層結(jié)構(gòu)，其材料為氧化硅、氮化硅，或者是聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚苯并丁烯及其組合，形成所述絕緣層的方法包括熱氧化、原子層沉積、化學(xué)氣相沉積、濺射、旋涂及其組合；
[0010]所述種子層與TSV需電鍍的金屬有關(guān)，可以是Cu、W等。
[0011]相應(yīng)的，本發(fā)明公開了該含高深寬比TSV的轉(zhuǎn)接板的制作方法，該制作方法包括以下幾個主要步驟:
[0012]a)提供轉(zhuǎn)接板，所述轉(zhuǎn)接板具有相對的第一表面和第二表面，在所述轉(zhuǎn)接板第一表面光刻、制作高深寬比的TSV ；
[0013]b)將所述轉(zhuǎn)接板第二表面減薄、拋光，露出TSV孔，使得TSV孔貫穿所述轉(zhuǎn)接板的第一表面和第二表面；
[0014]c)在所述轉(zhuǎn)接板第一表面、第二表面以及TSV側(cè)壁制作均勻絕緣層；
[0015]d)在所述制備好絕緣層的轉(zhuǎn)接板第一表面制備RDL(再布線層)；
[0016]e)提供襯片，所述襯片具有相對的第一表面和第二表面，在所述襯片的第一表面上淀積釋放層和種子層；
[0017]f)采用BCB (光敏苯并環(huán)丁烯)圖形化鍵合，將具有圖形化BCB開口的轉(zhuǎn)接板第一表面與依次淀積了釋放層和種子層的襯片第一表面進行面對面晶圓鍵合；
[0018]g)采用自底向上電鍍的方式對TSV進行電鍍填充；
[0019]h)在所述制備好絕緣層的轉(zhuǎn)接板第二表面制備RDL和微凸點；
[0020]i)劃片，解鍵合，將所述的轉(zhuǎn)接板和所述的襯片分離。
[0021]優(yōu)選的，在步驟a)中深寬比TSV制作方法為深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)、激光燒蝕、噴砂以、超聲加工等方法；
[0022]優(yōu)選的，在步驟d)、g)中制備RDL和微凸點的方法包括蒸發(fā)、濺射、電鍍、化學(xué)氣相沉積及其組合，所述RDL的金屬層材料為銅、金、銀、鉑、鋁或其合金等；
[0023]優(yōu)選的，在步驟e)中淀積的釋放層，材料可以是光刻膠、臨時鍵合膠等。
[0024]本發(fā)明能同時在轉(zhuǎn)接板第一表面和第二表面以及TSV通孔側(cè)壁形成絕緣層并只在TSV底部制作種子層，其可以有效的避免TSV尺寸太小帶來的背面絕緣層制作困難而導(dǎo)致的背面絕緣層不連續(xù)、背面絕緣層開裂，以及小尺寸TSV側(cè)壁種子層金屬生長過快導(dǎo)致快速封口而帶來TSV內(nèi)存空洞的問題，能夠提高含高深寬比TSV的轉(zhuǎn)接板的成品率和電學(xué)可靠性。
【附圖說明】
[0025]圖1是實施例在轉(zhuǎn)接板第一表面制作高深寬比的垂直TSV深孔的示意圖；
[0026]圖2是實施例在轉(zhuǎn)接板第二表面減薄、拋光，從第二表面露出TSV垂直深孔，使得TSV孔貫穿所述轉(zhuǎn)接板的第一表面和第二表面的示意圖；
[0027]圖3是實施例在轉(zhuǎn)接板第一表面、第二表面以及TSV側(cè)壁制作均勻絕緣層的示意圖；
[0028]圖4是實施例在轉(zhuǎn)接板第一表面預(yù)淀積RDL的示意圖；
[0029]圖5-1是實施例在所述的襯片上淀積釋放層和種子層的示意圖，圖5-2說明實施例在轉(zhuǎn)接板第一表面進行BCB光刻，制作具有圖形化的BCB開口的示意圖；
[0030]圖6是實施例在所述襯片第一表面和BCB圖形化的轉(zhuǎn)接板第一表面之間進行晶圓鍵合的不意圖；
[0031]圖7是實施例在采用自底向上電鍍的方式對TSV進行電鍍填充的示意圖；
[0032]圖8是實施例在轉(zhuǎn)接板第二表面制備RDL和微凸點的示意圖；
[0033]圖9是實施例在解鍵合，將所述的轉(zhuǎn)接板和所述的襯片分離的示意圖。
[0034]其中:
[0035]I轉(zhuǎn)接板襯底2絕緣層
[0036]3再布線層(RDL)4襯片
[0037]5釋放層6種子層
[0038]7層間介質(zhì)層(BCB膠)8填充金屬
[0039]9微凸點
【具體實施方式】
[0040]為了使本發(fā)明的目的、優(yōu)點、制作方法更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施示例進行詳細描述，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。需要說明的是，參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0041]下文對本發(fā)明提供的含高深寬比TSV的轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)進行闡述。參考【附圖說明】，需要說明的是，本發(fā)明各個實施例的附圖僅是為了示意的目的，因此沒有必要按比例繪制。該轉(zhuǎn)接板結(jié)構(gòu)的制作步驟具體包括:
[0042]步驟SlOl，提供轉(zhuǎn)接板襯底1，所述轉(zhuǎn)接板襯底I具有相對的第一表面和第二表面，在所述轉(zhuǎn)接板的第一表面上刻蝕出多個垂直TSV深孔，如圖1所示；
[0043]所述轉(zhuǎn)接板可以是高阻硅片或者低阻硅片，還可以是玻璃或石英等絕緣材料。所述轉(zhuǎn)接板的厚度在150 μ m?500 μ m范圍內(nèi)。
[0044]在本實施例中，形成垂直TSV深孔的方法具體步驟如下:首先在所述襯底上制作掩膜層，并形成多個TSV圖形開口。所述掩膜層的材料為氧化硅、氮化硅或者是聚酰亞胺、聚對二甲苯或厚的光刻膠，及其組合。對所述掩膜層圖形化的方法包括RIE干法刻蝕、濕法腐蝕，及其組合。隨后，如圖所示，刻蝕所述襯底，刻蝕出多個垂直TSV深孔。所述深孔的孔徑在5 μπι?150 μπι范圍內(nèi)，所述深孔的深寬比范圍是1:1?50:1，其橫截面一般為圓形或方形，也可以是六邊形或八邊形等其他形狀，形成所述垂直TSV深孔的方法包括深反應(yīng)離