[发明专利]一种TSV Interposer结构及其封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TSV Interposer结构及其封装方法，属于半导体封装技术领域。

背景技术

Interposer 中的Silicon  Interposer是用硅片做的类似电路板的器件，但其线宽、节点间距等都比电路板小。不同功能的芯片，比如CPU、 DRAM等可以连到同一silicon interposer 上面，通过Silicon  Interposer完成很多运算和数据交流，这样做比较省电，增加带宽。 类似于PCB， Silicon  Interposer一般都有灌铜的通孔(TSV)，不同芯片之间联合运算的结果，通过TSV传到与之连接的电路板。 所以Silicon  Interposer 相当于连接多个芯片和同一电路板之间的桥梁。Silicon  Interposer的TSV制作，传统工艺复杂，硅孔的直径受到限制，通常控制在30微米以内；如果将硅孔做得比较大，硅孔内填充的金属在后期使用时受热膨胀，导致硅孔或绝缘层破裂。因此，只能将硅孔做得较小；但小硅孔内的绝缘物质沉积、阻挡层/种子层沉积、以及填充金属又会变得很困难。因此，工艺控制比较难，良率也比较低。

发明内容

本发明的目的在于克服当前Interposer工艺制作的不足，提供一种降低工艺难度、提高良率的TSV Interposer结构及其封装方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种TSV Interposer结构，其包括硅基本体和硅通孔，所述硅通孔上下贯穿该硅基本体，所述硅基本体的一表面设置绝缘层，所述绝缘层延伸至硅通孔并布满硅通孔的内壁、且于所述硅通孔的底部开设绝缘层开口，

所述绝缘层的表面选择地设置再布线金属层Ⅰ，所述再布线金属层Ⅰ的表面沿绝缘层进入并填充实硅通孔，所述再布线金属层Ⅰ于硅基本体的上方的最外层设置输入/输出端Ⅰ，所述再布线金属层Ⅰ的表面覆盖保护层，并形成保护层开口，露出输入/输出端Ⅰ，

硅基本体的另一表面设置再布线金属层Ⅱ，所述再布线金属层Ⅱ于绝缘层开口处与再布线金属层Ⅰ连接，所述再布线金属层Ⅱ的最外层设有输入/输出端Ⅱ，所述再布线金属层Ⅱ的最内层与硅基本体的另一表面之间设置介电层，所述输入/输出端Ⅱ设置连接件。

所述硅通孔的横截面呈圆形，其直径为60～150微米，其深度为50～150微米。

所述再布线金属层Ⅰ和/或再布线金属层Ⅱ为复数层结构。

所述连接件为焊球或焊块或顶端为焊球的金属微柱。

所述绝缘层呈薄膜状。

于硅通孔内的所述绝缘层的厚度范围为10～30微米。

所述再布线金属层Ⅱ的最外层为介电层，并形成介电层开口，露出输入/输出端Ⅱ。

本发明一种TSV Interposer结构的封装方法，包括步骤：

取晶圆，并在晶圆的一面通过刻蚀的方法开设盲孔Ⅰ；

通过同时抽真空、加热、加压的方式将绝缘层压合在晶圆的表面和盲孔Ⅰ内；

通过定位、激光开孔工艺在盲孔Ⅰ内开设盲孔Ⅱ，盲孔Ⅱ的底部开设绝缘层开口；

通过再布线工艺在绝缘层的表面选择地形成再布线金属层Ⅰ，该再布线金属层Ⅰ按设计规划沿绝缘层进入临近的盲孔Ⅱ，并填充实盲孔Ⅱ，再布线金属层Ⅰ于晶圆的上方设置输入/输出端Ⅰ。

保护层覆盖于再布线金属层Ⅰ，并形成保护层开口，露出输入/输出端Ⅰ；

通过机械抛磨的方法减薄晶圆的另一面，直至露出再布线金属层Ⅰ在盲孔Ⅱ的末端，形成减薄面，并使盲孔Ⅰ成为硅通孔；

通过再布线工艺在减薄面上形成再布线金属层Ⅱ，该再布线金属层Ⅱ于绝缘层开口处与再布线金属层Ⅰ连接，再布线金属层Ⅱ的最外层设有输入/输出端Ⅱ，该再布线金属层Ⅱ的最内层与晶圆的另一表面之间设置介电层，其最外层为介电层，并形成介电层开口，露出输入/输出端Ⅱ；

在输入/输出端Ⅱ设置连接件；

将采用晶圆级封装工艺完成的TSV Interposer结构切割、裂片，形成单体。

所示绝缘层压合在晶圆的表面和盲孔Ⅰ内的条件：真空度为200Pa±10 Pa，加热温度设定在材料软化点附近，压力需要达到5kgf/cm²±0.2 kgf/cm²。

所述加热温度为120～150°。

TSV Interposer是在硅上做成双面布线层及焊点，通过硅通孔实现垂直方向的互联；TSV Interposer利用半导体工艺可以做得比较精细。