[发明专利]一种含高深宽比TSV的转接板的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子封装技术领域，涉及硅通孔(Through Silicon Via，TSV)的三维集成技术，具体涉及一种含高深宽比TSV的转接板的制作方法。

背景技术

随着晶体管特征尺寸的不断缩小，摩尔定律越来越难以为继。特别是近年来，随着超越摩尔定律的提出，系统级封装成为半导体产业未来发展的主流方向之一。基于TSV技术的系统级封装因具有高集成密度、低信号延迟、低功耗等优点，成为学术界和工业界研究的热点。在2014年电子元件与技术会议(ECTC)上，业内公认对半导体元件进行三维堆叠并布线的3D技术难点重重，在半导体元件和封装基板之间引入转接板的2.5D封装技术是目前主流。

目前较为成熟的转接板厚度在200～300μm，转接板上刻蚀的TSV直径在50～100μm，TSV和再布线(Redistribution Layer，RDL)的制作均较为成熟；随着TSV尺寸逐渐缩小到20μm及以下，需刻蚀的TSV深宽比达10:1及以上，后续TSV内绝缘层/种子层的制备，TSV内Cu电镀，以及背面TSV绝缘层制作均受到挑战。

具体而言：随着转接板上TSV尺寸逐渐缩小到20μm及以下，TSV深宽比达10:1及以上，TSV内绝缘层不能再用传统PECVD或者ICPCVD的方法，需采用氧化炉制备热氧SiO₂绝缘层。传统的溅射制备Cu种子层方法，在TSV侧壁也会溅射上一层Cu种子层，在后续进行TSV电镀过程中，TSV侧壁的种子层很容易导致TSV快速封口，造成TSV中下部分出现大型空洞，影响转接板的电学性能和可靠性。芯片背面减薄抛光露出TSV后，需要制备绝缘层，常规有CVD制备SiO₂绝缘层和BCB胶制备绝缘层的方法。SiO₂绝缘层制备完成后需要光刻在TSV上开口RIE刻蚀SiO₂绝缘层，露出TSV，TSV尺寸小，开口需要更小，若由于对准误差或者曝光过渡刻蚀掉TSV周边的部分SiO₂，将直接导致转接板电学失效，且RIE刻蚀SiO₂容易导致转接板承受应力过大而开裂。BCB胶做绝缘层，厚度太大，在TSV尺寸太小的情况下不宜使用。

发明内容

针对上述所存在的各种问题，本发明的目的在于提供一种含高深宽比TSV的转接板的制作方法。

本发明的含高深宽比TSV的转接板，包括多个高深宽比的垂直TSV通孔、绝缘层、再布线层；在转接板第一表面和第二表面以及TSV通孔侧壁形成绝缘层并只在TSV底部制作种子层；再分布线层在所述转接板第一表面和/或第二表面，由导电金属层和层间介质层组成。其中：

所述转接板为高阻硅片、低阻硅片或者玻璃、石英等绝缘材料，具有相对的第一表面和第二表面；

所述TSV为直径5～150μm，深宽比约10:1，垂直贯穿所述转接板的第一表面和第二表面的垂直通孔；

所述绝缘层保型覆盖整个衬底表面及TSV侧壁，可以具有一层或多层结构，其材料为氧化硅、氮化硅，或者是聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚苯并丁烯及其组合，形成所述绝缘层的方法包括热氧化、原子层沉积、化学气相沉积、溅射、旋涂及其组合；

所述种子层与TSV需电镀的金属有关，可以是Cu、W等。

相应的，本发明公开了该含高深宽比TSV的转接板的制作方法，该制作方法包括以下几个主要步骤：

a)提供转接板，所述转接板具有相对的第一表面和第二表面，在所述转接板第一表面光刻、制作高深宽比的TSV；

b)将所述转接板第二表面减薄、抛光，露出TSV孔，使得TSV孔贯穿所述转接板的第一表面和第二表面；

c)在所述转接板第一表面、第二表面以及TSV侧壁制作均匀绝缘层；

d)在所述制备好绝缘层的转接板第一表面制备RDL(再布线层)；

e)提供衬片，所述衬片具有相对的第一表面和第二表面，在所述衬片的第一表面上淀积释放层和种子层；

f)采用BCB(光敏苯并环丁烯)图形化键合，将具有图形化BCB开口的转接板第一表面与依次淀积了释放层和种子层的衬片第一表面进行面对面晶圆键合；

g)采用自底向上电镀的方式对TSV进行电镀填充；

h)在所述制备好绝缘层的转接板第二表面制备RDL和微凸点；

i)划片，解键合，将所述的转接板和所述的衬片分离。

优选的，在步骤a)中深宽比TSV制作方法为深反应离子刻蚀(DRIE)、激光烧蚀、喷砂以、超声加工等方法；