[发明专利]一种多层芯片堆叠的射频结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种多层芯片堆叠的射频结构及其制作方法，包括散热载板和底座载板，散热载板和底座载板键合，形成模组，模组与模组之间堆叠焊接；其中散热载板上表面设置安置芯片的凹槽，散热载板的凹槽区域设置金属柱，周围设置竖向通孔；底座载板与散热载板的凹槽区域对应位置处设置金属柱，并与散热载板的金属柱连接；底座载板金属柱设置区域靠近散热载板处设置流通口，流通口两端设置通孔，该通孔与散热载板的通孔联通；本发明提供较小面积内放置多个射频芯片的能力，且每个芯片具备单一的液冷散热能力，可以保证系统的正常工作的一种多层芯片堆叠的射频结构及其制作方法。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体的说，它涉及一种多层芯片堆叠的射频结构及其制作方法。

背景技术

微波毫米波射频集成电路技术是现代国防武器装备和互联网产业的基础，随着智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互联网+”经济的快速兴起，承担数据接入和传输功能的微波毫米波射频集成电路也存在巨大现实需求及潜在市场。

但是对于高频率的微系统，天线阵列的面积越来越小，且天线之间的距离要保持在某个特定范围，才能使整个模组具备优良的通信能力。但是对于射频芯片这种模拟器件芯片来讲，其面积不能像数字芯片一样成倍率的缩小，这样就会出现特高频率的射频微系统将没有足够的面积同时放置PA/LNA，需要把PA/LNA堆叠起来，如此基于导热铜柱对上层芯片进行散热将变得非常困难。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供较小面积内放置多个射频芯片的能力，且每个芯片具备单一的液冷散热能力，可以保证系统的正常工作的一种多层芯片堆叠的射频结构及其制作方法。

本发明的技术方案如下：

一种多层芯片堆叠的射频结构，包括散热载板和底座载板，散热载板和底座载板键合，形成模组，模组与模组之间堆叠焊接；其中散热载板上表面设置安置芯片的凹槽，散热载板的凹槽区域设置金属柱，周围设置竖向通孔；底座载板与散热载板的凹槽区域对应位置处设置金属柱，并与散热载板的金属柱连接；底座载板金属柱设置区域靠近散热载板处设置流通口，流通口两端设置通孔，该通孔与散热载板的通孔联通。

进一步的，芯片包括数字射频综合芯片、射频芯片。

进一步的，通孔直径范围在1um到1000um，深度范围在1um到500um。

进一步的，凹槽、流通口宽度范围在1um到1000um，深度在1um到500um之间。

一种多层芯片堆叠的射频结构的制作方法，具体处理包括如下步骤：

101)散热载板处理步骤：散热载板上表面通过刻蚀工艺制作TSV孔，TSV孔深度小于散热载板厚度；散热载板上表面采用沉积氧化硅、沉积氮化硅或者直接热氧化方法中的一种，形成绝缘层；绝缘层上采用物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺中的一种，制作种子层；电镀金属，填满TSV孔，形成金属柱，200到500度温度下密化金属柱；CMP工艺去除散热载板上表面的表面金属，留下金属柱；

散热载板上表面对应金属柱的区域，通过刻蚀工艺制作凹槽，使金属柱露出，凹槽内沉积氧化硅或者氮化硅形成一定厚度的绝缘层，通过湿法刻蚀工艺去除凹槽内露出的金属柱；

凹槽内通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺中的一种，制作种子层；电镀金属，填充凹槽底部，形成连接金属，200到500度温度下密化连接金属；CMP工艺去除凹槽表面金属，留下连接金属；凹槽内通过共晶键合工艺焊接芯片，芯片引脚与连接金属连接；在散热载板上表面制作RDL和焊盘；

102)散热载板流通处理步骤：将步骤101)处理后的散热载板上表面与临时载板临时键合；散热载板上表面的金属柱周围，通过光刻和干法刻蚀工艺制作盲孔，通过研磨工艺减薄散载板下表面，露出盲孔；散载板下表面沉积氧化硅或者氮化硅形成的绝缘层，CMP工艺使金属柱和盲孔露出；