晶圆级转接板的制备方法
专利名称：晶圆级转接板的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆级转接板的制备方法。属于集成电路或分立器件封装技术领域。
背景技术：
近年来，随着电子封装技术的高速发展，一些的新的封装形式不断出现。如基于圆片的晶圆级芯片尺寸封装、三维堆叠封装技术和倒装封装技术等。这些新型封装技术的出现，不仅提升了芯片的工作性能，也大大节省了封装尺寸和体积。受限于芯片尺寸和可靠性能的因素，圆片级封装技术的应用范围还局限于一些低脚数的产品。三维堆叠技术中，虽然引线键合可以实现多层堆叠，但在高速信号传输模块的应用方面受制于引线线长和直径，因而大面积的使用还是在闪存、智能卡、射频身份识别等方面。而一些高速处理芯片，如中央位处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、芯片组(Chipset) 等的封装形式仍然以倒装方式进行。目前的倒装的转接板主要有
DBT类树脂基转接板；
2)陶瓷基转接板；
3)带有硅通孔的硅基转接板。其中BT类树脂基转接板和陶瓷基转接板在金属布线中受工艺限制，其线宽线距较大，在高密度封装结构的设计中无法满足应用要求。带有硅通孔的硅基转接板采用硅通孔中填充金属的方式，以圆片的方式进行金属布线，可以实现精细线宽和线距结构，可实现高密度的转接能力，其工艺过程如图12 图22所示，该工艺有两大难点
1)通孔形成，通常的通孔形成方式是利用深反应离子刻蚀的方法，因而形成效率较低， 且因刻蚀过程控制因素，形成的通孔壁为扇贝结构；
2)介电层沉积困难。为保证硅与通孔金属之间的绝缘性，需在通孔壁沉积一层介电层， 但因通孔尺寸极小介电层的沉积就显得非常困难了；
3)通孔金属填充困难。由于通孔金属填充是预先在通孔内沉积种子层金属，然后采用电镀工艺进行，这种方式很难避免通孔内空洞缺陷(电镀金属的生长特性)。基于上述三方面的原因，利用硅通孔技术的硅基转接板技术还不具备大规模生产能力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述硅通孔硅基转接板技术的不足，提供一种适用于高密度封装的晶圆级转接板的制备方法法。本发明的目的是这样实现的一种晶圆级转接板的制备方法，所述方法包括以下工艺步骤
步骤一、取载体圆片；
步骤二、在载体圆片上形成脱模剂，再在脱模剂上溅射或者化学镀上金属导电层；步骤三、在金属导电层上贴上或涂覆掩膜材料，通过光刻或者激光的方式在掩膜材料上形成掩膜图形开口；
步骤四、利用电镀的方式在掩膜图形开口内填充金属，在掩膜图形开口内形成金属
柱；
步骤五、剥离掩膜材料，在溅射或者化学镀上金属导电层的载体圆片表面形成金属柱阵列；
步骤六、利用包封的方式将转接板基体材料填满整个载体圆片的金属柱阵列，形成带有金属柱阵列的圆片；
步骤七、将带有金属柱阵列的圆片与载体圆片脱离； 步骤八、腐蚀掉留在带有金属柱阵列的圆片上的金属导电层； 步骤九、在腐蚀掉金属导电层的带有金属柱阵列的圆片的一表面形成一金属再布线图形，该金属再布线图形与所述金属柱阵列互连，并加以保护和形成一金属再布线保护层及开口图形；
步骤十、抛磨步骤九所述带有金属柱阵列的圆片的另一表面，露出金属柱阵列； 步骤十一、在露出金属柱阵列的圆片另一表面形成另一金属再布线图形，该金属再布线图形也与所述金属柱阵列互连，并加以保护和形成另一金属再布线保护层及开口图形。本发明的理念是通过电镀预先形成金属柱阵列，然后通过塑封的方式将阵列保护，形成带有金属柱阵列的带有金属柱阵列的圆片，进而在带有金属柱阵列的圆片上进行再布线工艺完成设计图形。之所以采用该工艺和方法，是为了避开通孔刻蚀与填充过程，同时，采用包封的方式将塑封料或者玻璃类介电层与金属柱整合形成新的带有金属柱的带有金属柱阵列的圆片，避免了介电层的沉积工艺，降低了工艺难度和成本。本发明的有益效果是
本发明晶圆级转接板的制备方法，可极大程度的降低工艺难度和工艺成本，可实现高密度转接板技术的规模化生产。
图广图11为本发明晶圆级转接板形成工艺各工序实例图。图12 图22为现有硅基转接板封装工艺各工序典型实例图。图中附图标记
转接板基体1-1、金属柱阵列1-2、金属再布线图形1-3A、金属再布线图形1-3B、金属再布线保护层及开口图形1-4A、金属再布线保护层及开口图形1-4B、载体圆片2-1、脱模剂 2-2、金属导电层2-3、掩膜材料2-4、掩膜图形开口 2-5 ；
硅基板T-1、掩膜材料及开口 T-2-1/T-2-2、通孔T-3、通孔及表面钝化层T-4、电镀金属种子层T-5、通孔金属T-6、再布线金属T-7A、保护层T-8A、基底介电层T-9、再布线层T-7B、 保护层T-8B。
具体实施例方式参见图广图11，图广图11为本发明晶圆级转接板形成工艺实例图。由图广图 11可以看出，本发明晶圆级转接板制备方法，所述方法包括以下工艺步骤步骤一、取载体圆片2-1，如图1;
步骤二、在载体圆片2-1上形成脱模剂2-2，脱模剂2-2通常为硫化物和铬酸盐等，再在脱模剂2-2上溅射或者化学镀上金属导电层2-3，如图2，其目的是为下一步的电镀工艺做导电准备；
步骤三、在金属导电层2-3上贴上或涂覆掩膜材料2-4，掩膜材料2-4采用厚干膜或厚胶体物质，通过光刻或者激光的方式在掩膜材料2-4上形成掩膜图形开口 2-5，如图3 ；
步骤四、利用电镀的方式在掩膜图形开口 2-5内填充金属，在掩膜图形开口 2-5内形成金属柱，如图4，通常填充金属为铜、银或其合金材料；
步骤五、剥离掩膜材料2-4，在溅射或者化学镀上金属导电层的载体圆片2-1表面形成金属柱阵列1-2，如图5;
步骤六、利用包封的方式将转接板基体1-1材料填满整个载体圆片的金属柱阵列1-2， 如图6，形成带有金属柱阵列的圆片，为保持电绝缘性，转接板材料需要考虑较好的介电性能，同时应有良好的材料强度，与金属柱阵列相匹配的热膨胀系数，如具有介电功能的塑封料，或玻璃介电质，在互连金属柱连接处无需外加介电层；
步骤七、将带有金属柱阵列的圆片与载体圆片2-1脱离，如图7 ； 步骤八、腐蚀掉留在带有金属柱阵列的圆片上的金属导电层2-3，如图8 ； 步骤九、在腐蚀掉金属导电层的带有金属柱阵列的圆片的一表面形成一金属再布线图形1-3A，该金属再布线图形1-3A与所述金属柱阵列1-2互连，并加以保护和形成一金属再布线保护层及开口图形1-4A，如图9 ；
步骤十、抛磨步骤九所述带有金属柱阵列的圆片的另一表面，露出金属柱阵列1-2，如图10 ；
步骤十一、在抛磨后的带有金属柱阵列的圆片另一表面形成另一金属再布线图形 1-3B，该金属再布线图形HB也与所述金属柱阵列1-2互连，并加以保护和形成另一金属再布线保护层及开口图形1-4B。 参见图12 图22，图12 图22为现有硅基转接板封装工艺各工序典型实例图。图 12为硅基板T-I ；图13为在硅基板T-I上形成掩膜材料及开口 T-2-1/T-2-2 ；图14为深反应离子刻蚀形成通孔T-3 ；图15为去除掩膜材料；图16为利用等离子化学气相沉积通孔及表面钝化层T-4 ；图17为溅射沉积电镀金属种子层T-5 ；图18为电镀金属以填充通孔金属 T-6 ；图19为去除一面电镀金属层；图20为在一面形成再布线金属T-7A、保护层T-8A及其开口；图21为抛磨另一面露出金属T-6 ；图22为在另一面形成再布线层T-7B和保护层 T-8B及其开口。
权利要求
1. 一种晶圆级转接板的制备方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤 步骤一、取载体圆片；步骤二、在载体圆片上形成脱模剂，再在脱模剂上溅射或者化学镀上金属导电层； 步骤三、在金属导电层上贴上或涂覆掩膜材料，通过光刻或者激光的方式在掩膜材料上形成掩膜图形开口；步骤四、利用电镀的方式在掩膜图形开口内填充金属，在掩膜图形开口内形成金属柱；步骤五、剥离掩膜材料，在溅射或者化学镀上金属导电层的载体圆片表面形成金属柱阵列；步骤六、利用包封的方式将转接板基体材料填满整个载体圆片的金属柱阵列，形成带有金属柱阵列的圆片；步骤七、将带有金属柱阵列的圆片与载体圆片脱离； 步骤八、腐蚀掉留在带有金属柱阵列的圆片上的金属导电层； 步骤九、在腐蚀掉金属导电层的带有金属柱阵列的圆片的一表面形成一金属再布线图形，该金属再布线图形与所述金属柱阵列互连，并加以保护和形成一金属再布线保护层及开口图形；步骤十、抛磨步骤九所述带有金属柱阵列的圆片的另一表面，露出金属柱阵列； 步骤十一、在露出金属柱阵列的圆片另一表面形成另一金属再布线图形，该金属再布线图形也与所述金属柱阵列互连，并加以保护和形成另一金属再布线保护层及开口图形。
全文摘要
本发明涉及一种晶圆级转接板的制备方法，属于集成电路或分立器件封装技术领域。所述方法包括以下工艺步骤取载体圆片；在载体圆片上上溅射或者化学镀上金属导电层；在金属导电层上形成掩膜图形开口；在掩膜图形开口内填充金属；在载体圆片表面形成金属柱阵列；将转接板基体材料填满整个载体圆片的金属柱阵列，形成带有金属柱阵列的圆片；将的圆片与载体圆片脱离；腐蚀掉圆片上的金属导电层；在圆片的二表面形成金属再布线图形，并加以保护和形成金属再布线保护层及开口图形。本发明晶圆级转接板的制备方法，可极大程度的降低工艺难度和工艺成本，可实现高密度转接板技术的规模化生产。
文档编号H01L21/768GK102157438SQ20111003379
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月31日 优先权日2011年1月31日
发明者张黎, 赖志明, 陈栋, 陈锦辉 申请人:江阴长电先进封装有限公司
技术领域：
本发明涉及一种晶圆级转接板的制备方法。属于集成电路或分立器件封装技术领域。
背景技术：
近年来，随着电子封装技术的高速发展，一些的新的封装形式不断出现。如基于圆片的晶圆级芯片尺寸封装、三维堆叠封装技术和倒装封装技术等。这些新型封装技术的出现，不仅提升了芯片的工作性能，也大大节省了封装尺寸和体积。受限于芯片尺寸和可靠性能的因素，圆片级封装技术的应用范围还局限于一些低脚数的产品。三维堆叠技术中，虽然引线键合可以实现多层堆叠，但在高速信号传输模块的应用方面受制于引线线长和直径，因而大面积的使用还是在闪存、智能卡、射频身份识别等方面。而一些高速处理芯片，如中央位处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、芯片组(Chipset) 等的封装形式仍然以倒装方式进行。目前的倒装的转接板主要有
DBT类树脂基转接板；
2)陶瓷基转接板；
3)带有硅通孔的硅基转接板。其中BT类树脂基转接板和陶瓷基转接板在金属布线中受工艺限制，其线宽线距较大，在高密度封装结构的设计中无法满足应用要求。带有硅通孔的硅基转接板采用硅通孔中填充金属的方式，以圆片的方式进行金属布线，可以实现精细线宽和线距结构，可实现高密度的转接能力，其工艺过程如图12 图22所示，该工艺有两大难点
1)通孔形成，通常的通孔形成方式是利用深反应离子刻蚀的方法，因而形成效率较低， 且因刻蚀过程控制因素，形成的通孔壁为扇贝结构；
2)介电层沉积困难。为保证硅与通孔金属之间的绝缘性，需在通孔壁沉积一层介电层， 但因通孔尺寸极小介电层的沉积就显得非常困难了；
3)通孔金属填充困难。由于通孔金属填充是预先在通孔内沉积种子层金属，然后采用电镀工艺进行，这种方式很难避免通孔内空洞缺陷(电镀金属的生长特性)。基于上述三方面的原因，利用硅通孔技术的硅基转接板技术还不具备大规模生产能力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述硅通孔硅基转接板技术的不足，提供一种适用于高密度封装的晶圆级转接板的制备方法法。本发明的目的是这样实现的一种晶圆级转接板的制备方法，所述方法包括以下工艺步骤
步骤一、取载体圆片；
步骤二、在载体圆片上形成脱模剂，再在脱模剂上溅射或者化学镀上金属导电层；步骤三、在金属导电层上贴上或涂覆掩膜材料，通过光刻或者激光的方式在掩膜材料上形成掩膜图形开口；
步骤四、利用电镀的方式在掩膜图形开口内填充金属，在掩膜图形开口内形成金属
柱；
步骤五、剥离掩膜材料，在溅射或者化学镀上金属导电层的载体圆片表面形成金属柱阵列；
步骤六、利用包封的方式将转接板基体材料填满整个载体圆片的金属柱阵列，形成带有金属柱阵列的圆片；
步骤七、将带有金属柱阵列的圆片与载体圆片脱离； 步骤八、腐蚀掉留在带有金属柱阵列的圆片上的金属导电层； 步骤九、在腐蚀掉金属导电层的带有金属柱阵列的圆片的一表面形成一金属再布线图形，该金属再布线图形与所述金属柱阵列互连，并加以保护和形成一金属再布线保护层及开口图形；
步骤十、抛磨步骤九所述带有金属柱阵列的圆片的另一表面，露出金属柱阵列； 步骤十一、在露出金属柱阵列的圆片另一表面形成另一金属再布线图形，该金属再布线图形也与所述金属柱阵列互连，并加以保护和形成另一金属再布线保护层及开口图形。本发明的理念是通过电镀预先形成金属柱阵列，然后通过塑封的方式将阵列保护，形成带有金属柱阵列的带有金属柱阵列的圆片，进而在带有金属柱阵列的圆片上进行再布线工艺完成设计图形。之所以采用该工艺和方法，是为了避开通孔刻蚀与填充过程，同时，采用包封的方式将塑封料或者玻璃类介电层与金属柱整合形成新的带有金属柱的带有金属柱阵列的圆片，避免了介电层的沉积工艺，降低了工艺难度和成本。本发明的有益效果是
本发明晶圆级转接板的制备方法，可极大程度的降低工艺难度和工艺成本，可实现高密度转接板技术的规模化生产。
图广图11为本发明晶圆级转接板形成工艺各工序实例图。图12 图22为现有硅基转接板封装工艺各工序典型实例图。图中附图标记
转接板基体1-1、金属柱阵列1-2、金属再布线图形1-3A、金属再布线图形1-3B、金属再布线保护层及开口图形1-4A、金属再布线保护层及开口图形1-4B、载体圆片2-1、脱模剂 2-2、金属导电层2-3、掩膜材料2-4、掩膜图形开口 2-5 ；
硅基板T-1、掩膜材料及开口 T-2-1/T-2-2、通孔T-3、通孔及表面钝化层T-4、电镀金属种子层T-5、通孔金属T-6、再布线金属T-7A、保护层T-8A、基底介电层T-9、再布线层T-7B、 保护层T-8B。
具体实施例方式参见图广图11，图广图11为本发明晶圆级转接板形成工艺实例图。由图广图 11可以看出，本发明晶圆级转接板制备方法，所述方法包括以下工艺步骤步骤一、取载体圆片2-1，如图1;
步骤二、在载体圆片2-1上形成脱模剂2-2，脱模剂2-2通常为硫化物和铬酸盐等，再在脱模剂2-2上溅射或者化学镀上金属导电层2-3，如图2，其目的是为下一步的电镀工艺做导电准备；
步骤三、在金属导电层2-3上贴上或涂覆掩膜材料2-4，掩膜材料2-4采用厚干膜或厚胶体物质，通过光刻或者激光的方式在掩膜材料2-4上形成掩膜图形开口 2-5，如图3 ；
步骤四、利用电镀的方式在掩膜图形开口 2-5内填充金属，在掩膜图形开口 2-5内形成金属柱，如图4，通常填充金属为铜、银或其合金材料；
步骤五、剥离掩膜材料2-4，在溅射或者化学镀上金属导电层的载体圆片2-1表面形成金属柱阵列1-2，如图5;
步骤六、利用包封的方式将转接板基体1-1材料填满整个载体圆片的金属柱阵列1-2， 如图6，形成带有金属柱阵列的圆片，为保持电绝缘性，转接板材料需要考虑较好的介电性能，同时应有良好的材料强度，与金属柱阵列相匹配的热膨胀系数，如具有介电功能的塑封料，或玻璃介电质，在互连金属柱连接处无需外加介电层；
步骤七、将带有金属柱阵列的圆片与载体圆片2-1脱离，如图7 ； 步骤八、腐蚀掉留在带有金属柱阵列的圆片上的金属导电层2-3，如图8 ； 步骤九、在腐蚀掉金属导电层的带有金属柱阵列的圆片的一表面形成一金属再布线图形1-3A，该金属再布线图形1-3A与所述金属柱阵列1-2互连，并加以保护和形成一金属再布线保护层及开口图形1-4A，如图9 ；
步骤十、抛磨步骤九所述带有金属柱阵列的圆片的另一表面，露出金属柱阵列1-2，如图10 ；
步骤十一、在抛磨后的带有金属柱阵列的圆片另一表面形成另一金属再布线图形 1-3B，该金属再布线图形HB也与所述金属柱阵列1-2互连，并加以保护和形成另一金属再布线保护层及开口图形1-4B。 参见图12 图22，图12 图22为现有硅基转接板封装工艺各工序典型实例图。图 12为硅基板T-I ；图13为在硅基板T-I上形成掩膜材料及开口 T-2-1/T-2-2 ；图14为深反应离子刻蚀形成通孔T-3 ；图15为去除掩膜材料；图16为利用等离子化学气相沉积通孔及表面钝化层T-4 ；图17为溅射沉积电镀金属种子层T-5 ；图18为电镀金属以填充通孔金属 T-6 ；图19为去除一面电镀金属层；图20为在一面形成再布线金属T-7A、保护层T-8A及其开口；图21为抛磨另一面露出金属T-6 ；图22为在另一面形成再布线层T-7B和保护层 T-8B及其开口。
权利要求
1. 一种晶圆级转接板的制备方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤 步骤一、取载体圆片；步骤二、在载体圆片上形成脱模剂，再在脱模剂上溅射或者化学镀上金属导电层； 步骤三、在金属导电层上贴上或涂覆掩膜材料，通过光刻或者激光的方式在掩膜材料上形成掩膜图形开口；步骤四、利用电镀的方式在掩膜图形开口内填充金属，在掩膜图形开口内形成金属柱；步骤五、剥离掩膜材料，在溅射或者化学镀上金属导电层的载体圆片表面形成金属柱阵列；步骤六、利用包封的方式将转接板基体材料填满整个载体圆片的金属柱阵列，形成带有金属柱阵列的圆片；步骤七、将带有金属柱阵列的圆片与载体圆片脱离； 步骤八、腐蚀掉留在带有金属柱阵列的圆片上的金属导电层； 步骤九、在腐蚀掉金属导电层的带有金属柱阵列的圆片的一表面形成一金属再布线图形，该金属再布线图形与所述金属柱阵列互连，并加以保护和形成一金属再布线保护层及开口图形；步骤十、抛磨步骤九所述带有金属柱阵列的圆片的另一表面，露出金属柱阵列； 步骤十一、在露出金属柱阵列的圆片另一表面形成另一金属再布线图形，该金属再布线图形也与所述金属柱阵列互连，并加以保护和形成另一金属再布线保护层及开口图形。
全文摘要
本发明涉及一种晶圆级转接板的制备方法，属于集成电路或分立器件封装技术领域。所述方法包括以下工艺步骤取载体圆片；在载体圆片上上溅射或者化学镀上金属导电层；在金属导电层上形成掩膜图形开口；在掩膜图形开口内填充金属；在载体圆片表面形成金属柱阵列；将转接板基体材料填满整个载体圆片的金属柱阵列，形成带有金属柱阵列的圆片；将的圆片与载体圆片脱离；腐蚀掉圆片上的金属导电层；在圆片的二表面形成金属再布线图形，并加以保护和形成金属再布线保护层及开口图形。本发明晶圆级转接板的制备方法，可极大程度的降低工艺难度和工艺成本，可实现高密度转接板技术的规模化生产。
文档编号H01L21/768GK102157438SQ20111003379
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月31日 优先权日2011年1月31日
发明者张黎, 赖志明, 陈栋, 陈锦辉 申请人:江阴长电先进封装有限公司
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