[发明专利]一种底部带TSV结构的硅空腔结构的制作方法

说明书

本发明公开了一种底部带TSV结构的硅空腔结构的制作方法，具体处理包括如下步骤：101）制作金属柱步骤、102）制作空腔步骤、103）空腔处理步骤；本发明提供有利于后续的芯片粘接和接地，且本工艺制造流程简单，可以大大节省成本和制作时间的一种底部带TSV结构的硅空腔结构的制作方法。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体的说，它涉及一种底部带TSV结构的硅空腔结构的制作方法。

背景技术

毫米波射频技术在半导体行业发展迅速，其在高速数据通信、汽车雷达、机载导弹跟踪系统以及空间光谱检测和成像等领域都得到广泛应用，预计2018年市场达到11亿美元，成为新兴产业。新的应用对产品的电气性能、紧凑结构和系统可靠性提出了新的要求，对于无线发射和接收系统，目前还不能集成到同一颗芯片上（SOC），因此需要把不同的芯片包括射频单元、滤波器、功率放大器等集成到一个独立的系统中实现发射和接收信号的功能。

传统封装工艺把各种功能芯片和无源器件安装在基板上，占用面积大，可靠性差，不能满足封装系统越来越小型化的趋势，而基于标准硅工艺的三维异构封装技术（系统级封装SIP）运用TSV技术和空腔结构将不同衬底不同功能的芯片集成在一起，能在较小的区域内实现芯片的堆叠和互联，大大减小了功能件的面积并增加了其可靠性，越来越成为该产业未来发展的方向。

基于空腔结构的三维异构技术，往往需要在空腔内埋置射频芯片，方便芯片的PAD跟转接板表面互联。但是射频芯片需要对其底部进行散热和接地互联，这样就要求芯片底部需要有TSV铜柱做接触。对于要把射频芯片埋入到硅空腔的结构，如果先做TSV，则需要在转接板的背部做空腔，TSV的底部做空腔的底部，然后做互联，TSV深度会有差异，这样做出来的底部会不平，不利于芯片的接地互联；如果先做空腔，后做TSV，则需要在空腔的底部进行TSV刻蚀工艺，成本较高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供有利于后续的芯片粘接和接地，且本工艺制造流程简单，可以大大节省成本和制作时间的一种底部带TSV结构的硅空腔结构的制作方法。

本发明的技术方案如下：

一种底部带TSV结构的硅空腔结构的制作方法，具体处理包括如下步骤：

101）制作金属柱步骤：在载板上表面通过刻蚀工艺制作TSV孔，TSV孔深度小于载板厚度，在载板上表面通过沉积氧化硅、氮化硅或者直接热氧化形成绝缘层；再通过物理溅射，磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作种子层；接着通过电镀金属，使金属充满TSV孔，并在200到500度温度下密化金属形成金属柱，通过CMP工艺去除载板上表面的金属；

102）制作空腔步骤：在载板上表面制作TSV孔的区域，进行干法刻蚀或湿法腐蚀空腔，空腔的深度小于TSV孔的深度，空腔的宽度大于TSV孔的区域；或者在载板下表面对应上表面制作TSV孔的区域，进行干法刻蚀或湿法腐蚀空腔，空腔的宽度大于TSV孔的区域；其中空腔内的绝缘层用湿法刻蚀的工艺去除，或者采用干法刻蚀的方法，使刻蚀之后露出金属材质；

103）空腔处理步骤：用湿法刻蚀的工艺对空腔内的金属柱进行腐蚀，使空腔内的金属柱高度与空腔底部处于同一水平，且金属柱的一端露出；其中湿法刻蚀的液体包括氢氟酸，磷酸，硝酸，硫酸，盐酸，氨水，双氧水中的一种或多种。

进一步的，载板大小采用4、6、8、12寸中的一种，载板厚度范围为200um到2000um，载板材料采用硅片、玻璃、石英、碳化硅、氧化铝、环氧树脂、聚氨酯中的一种。

进一步的，空腔、TSV孔截面呈方形、圆形、椭圆形或三角形。

进一步的，绝缘层厚度范围在10nm到100um之间，种子层厚度范围在1nm到100um，种子层的材料采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或者多种，种子层本身结构为一层或多层。