[发明专利]一种多层堆叠微系统结构

说明书

本发明公开了一种多层堆叠微系统结构；包括硅片，所述硅片的中间内部固定镶嵌焊接有功能芯片，所述硅片的上部焊接有上盖硅片，所述上盖硅片的上表面贴装功率数字芯片，所述上盖硅片的上部还焊接安装有第一散热金属壳体，所述硅片的下部焊接有转接板，所述转接板的下部贴装有功率射频芯片，所述转接板的下部贴装连接有PCB板，所述PCB板的下表面固定贴装有第二散热金属壳体；本发明利用转接板工艺在模组的中间布置功能芯片，然后在功能芯片的两面布置功率数字芯片和功率射频芯片，在功率数字芯片和功率射频芯片的上面和下面各设置散热装置，使功率芯片的热能够及时散到终端上，避免模组温度升高。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种多层堆叠微系统结构。

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，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。但是射频芯片和大功耗数字芯片都属于功率芯片，功率较高，需要专门的散热结构把芯片的热及时传导出去，如果模组结构中的功率芯片处于多层材质的包围中，热量的散失途径受阻，整个模组的内部就会工作温度过高，影响模组的寿命，因此需要在模组靠近射频芯片的最近的位置设置不同的散热装置，以便能及时把芯片的热量散出，给模组所有芯片健康的工作环境，然而市面上各种的半导体仍存在各种各样的问题。

如授权公告号为CN110010491A所公开的一种多层堆叠射频微系统立方体结构的制作工艺，其虽然实现了通过键合工艺使射频模块多层堆叠，形成一个带有焊盘结构的立方体结构，该立方体可以方便射频模块的竖立安装，并能较简单的接水冷管道出入口，适应现场需求，但是并未解决现有半导体芯片的功率较高，需要专门的散热结构把芯片的热及时传导出去，如果模组结构中的功率芯片处于多层材质的包围中，热量的散失途径受阻，整个模组的内部就会工作温度过高，影响模组的寿命的问题，为此我们提出一种多层堆叠微系统结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层堆叠微系统结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多层堆叠微系统结构，包括硅片，所述硅片的中间内部固定镶嵌焊接有功能芯片，所述硅片的上部焊接有上盖硅片，所述上盖硅片的上表面贴装功率数字芯片，所述上盖硅片的上部还焊接安装有第一散热金属壳体，所述硅片的下部焊接有转接板，所述转接板的下部贴装有功率射频芯片，所述转接板的下部贴装连接有PCB板，所述PCB板上设有镶铜，所述PCB板的下表面固定贴装有第二散热金属壳体，所述硅片、所述上盖硅片和所述转接板的内部均镶嵌有TSV金属柱。

优选的，多层堆叠微系统结构的制备步骤如下：

S1、在所述硅片表面制作TSV盲孔，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金属柱的所述硅片；

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

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

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

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