[发明专利]一种多层堆叠微系统结构

权利要求书

1.一种多层堆叠微系统结构，包括硅片（1），其特征在于：所述硅片（1）的中间内部固定镶嵌焊接有功能芯片（14），所述硅片（1）的上部焊接有上盖硅片（2），所述上盖硅片（2）的上表面贴装功率数字芯片（3），所述上盖硅片（2）的上部还焊接安装有第一散热金属壳体（4），所述硅片（1）的下部焊接有转接板（5），所述转接板（5）的下部贴装有功率射频芯片（16），所述转接板（5）的下部贴装连接有PCB板（6），所述PCB板（6）上设有镶铜（7），所述PCB板（6）的下表面固定贴装有第二散热金属壳体（8），所述硅片（1）、所述上盖硅片（2）和所述转接板（5）的内部均镶嵌有TSV金属柱（9）。

2.根据权利要求1所述的一种多层堆叠微系统结构，其特征在于：多层堆叠微系统结构的制备步骤如下：

S1、在所述硅片（1）表面制作TSV盲孔（12），沉积钝化层，然后沉积种子层，电镀TSV金属，抛光硅片表面金属，得到带有所述TSV金属柱（9）的所述硅片（1）；

S2、在所述TSV金属柱（9）端面制作RDL和焊盘（13），然后对所述硅片（1）的背面进行减薄使所述TSV金属柱（9）底部露出沉积钝化层，抛光使所述TSV金属柱（9）的端部露出；

S3、在所述硅片（1）表面刻蚀空腔，然后把所述功能芯片（14）通过焊接或者胶粘的方式嵌入空腔中，在所述功能芯片（14）和空腔之间的空隙填充胶体（15），然后在所述硅片（1）表面制作RDL使所述TSV金属柱（9）和所述功能芯片（14）的所述焊盘（13）互联；

S4、重复S1-S3制作带有所述TSV金属柱（9）的所述上盖硅片（2），利用晶圆键合工艺使所述硅片（1）跟所述上盖硅片（2）键合成第一模组，在第一模组的背面设置焊锡球（10），最后在模组的正面贴装所述功率数字芯片（3）；

S5、重复S1-S3制作带有所述TSV金属柱（9）的所述转接板（5），在转接板（5）表面设置铜核锡球（11），然后在所述铜核锡球（11）表面贴装所述功率射频芯片（16）得到第二模组；

S6、通过芯片键合工艺把第一模组和第二模组焊接在一起得到第三模组，在第三模组顶部设置所述第一散热金属壳体（4），所述功率数字芯片（3）和所述第一散热金属壳体（4）通过导热硅脂连接，形成第四模组；

S7、把第四模组通过表面贴装工艺贴在嵌有所述镶铜（7）的所述PCB板（6）上，在所述PCB板（6）的背面贴装所述第二散热金属壳体（8），得到最终多层堆叠结构。

3.根据权利要求2所述的一种多层堆叠微系统结构，其特征在于：所述TSV金属柱（9）的端面均焊接有所述焊盘（13），所述焊盘（13）均为焊锡盘。

4.根据权利要求2所述的一种多层堆叠微系统结构，其特征在于：所述S1中的TSV盲孔（12）是通过光刻或者刻蚀工艺在所述硅片（1）表面制作TSV孔，所述TSV孔的孔直径范围在1um-1000um，深度在10um-1000um。

5.根据权利要求2所述的一种多层堆叠微系统结构，其特征在于：所述S1中的硅片（1）的加工过程如下：在所述硅片（1）上方沉积氧化硅或者氮化硅绝缘层，或者直接热氧化，通过物理溅射、磁控溅射或者蒸镀工艺在绝缘层上方制作沉积种子层。

6.根据权利要求5所述的一种多层堆叠微系统结构，其特征在于：所述绝缘层厚度范围在10nm-100um之间，所述沉积种子层厚度范围在1nm-100um，所述沉积种子层至少设有一层，所述沉积种子层选用的金属材质是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡和镍中的一种。

7.根据权利要求2所述的一种多层堆叠微系统结构，其特征在于：所述S1中的TSV盲孔（12）在进行电镀填充的时候温度在200-500度，CMP工艺使所述硅片（1）表面铜去除，使所述硅片（1）表面只剩下填铜。