凹槽芯片嵌入工艺制造技术

本发明专利技术提供一种凹槽芯片嵌入工艺，包括以下步骤：(a)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV背部露头，得到第一衬底；(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；(c)、在空腔内嵌入芯片，填充芯片和空腔的缝隙，在芯片表面制作RDL和焊盘，得到最终结构。本发明专利技术的凹槽芯片嵌入工艺，通过光刻胶来保护空腔底部的方式，用刻蚀工艺对空腔底部TSV进行开口，能避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤，有利于TSV底部的钝化层开口，破坏空腔底部钝化层。

【技术实现步骤摘要】
凹槽芯片嵌入工艺
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种凹槽芯片嵌入工艺。
技术介绍
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。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，但是对于要把射频芯片埋入到硅空腔的结构来讲，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。但是在实际应用中，空腔底部需要做钝化层来绝缘芯片和转接板，钝化层同样也会沉积在TSV的顶端，需要重新打开上面的钝化层使其跟芯片底部互联，业内一般用正面干法刻蚀的方式来实现该工艺，但是随着TSV金属柱的高度越来越小，整面刻蚀会破坏空腔底部钝化层。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种凹槽芯片嵌入工艺，避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤，有利于TSV底部的钝化层开口。本专利技术采用的技术方案是：一种凹槽芯片嵌入工艺，其中，包括以下步骤：(a)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV底部露头，得到第一衬底；(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；(c)、在空腔内嵌入芯片，填充芯片和空腔的缝隙，在芯片表面制作RDL和焊盘，得到最终结构。优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述步骤（a）的具体步骤为：（a1）通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV；（a2）在衬底正面沉积绝缘层，在绝缘层上制作种子层；（a3）电镀铜，使铜金属充满TSV，去除衬底表面铜，使衬底表面只剩下填铜；（a4）通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘；（a5）对衬底正面做临时键合，然后减薄衬底背面，使TSV露出，在背面做钝化层，抛光使TSV金属露出，然后制作RDL和焊盘，得到第一衬底。优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述步骤（b）的具体步骤为：（b1）通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出；通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层，使金属露出；（b2）沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；（b3）去除光刻胶，清洗衬底，解键合。优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述步骤（b）的具体步骤为：（b1）通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出；通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层，使金属露出；（b2）沉积钝化层和金属层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀金属层和钝化层使TSV底部金属露出；（b4）去除光刻胶，清洗衬底，解键合。优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述步骤（b）的具体步骤为：（b1）通过光刻和干法刻蚀在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出；通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层，使金属露出；（b2）沉积钝化层；（b3）通过干法或湿法刻蚀使空腔底部TSV侧壁露出金属。优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述TSV直径为1um～1000um，深度为10um～1000um。优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述绝缘层厚度为0.01um～100um；所述种子层厚度为0.001um～100um，所述种子层的材质为钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种。优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述焊盘的材质为钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种。优选的是，所述的凹槽芯片嵌入工艺，其中，所述空腔深度为10um～1000um。本专利技术的优点在于：本专利技术的凹槽芯片嵌入工艺，通过光刻胶来保护空腔底部的方式，用刻蚀工艺对空腔底部TSV进行开口，能避免整面刻蚀对空腔底部钝化层的损伤，有利于TSV底部的钝化层开口，破坏空腔底部钝化层。附图说明图1为本专利技术的衬底刻蚀TSV孔示意图。图2为本专利技术的衬底正面沉积绝缘层和种子层的示意图。图3为本专利技术的衬底背面形成RDL和焊盘示意图。图4为本专利技术的实施例1TSV底部钝化层，金属露出的示意图。图5为本专利技术的实施例1沉积钝化层示意图。图6为本专利技术的实施例1衬底表面涂布光刻胶示意图。图7为本专利技术的实施例1去除光刻胶的示意图。图8为本专利技术的实施例1最终结构示意图。图9为本专利技术的实施例2短TSV底部露出示意图。图10为本专利技术的实施例2沉积钝化层和金属层示意图。图11为本专利技术的实施例2TSV底部金属露出示意图。图12为本专利技术的实施例2去除光刻胶示意图。图13为本专利技术的实施例2最终结构示意图。图14为本专利技术的实施例3金属露出示意图。图15为本专利技术的实施例3的空腔底部TSV侧壁露出金属示意图。图16为本专利技术的实施例3的最终结构示意图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例一；一种凹槽芯片嵌入工艺，其中，包括以下步骤：(a)、提供衬底，在衬底101正面刻蚀不同深度的TSV102，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV背部露头，得到第一衬底；步骤（a）的具体步骤为：（a1）如图1所示，通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV，TSV直径范围在1um到1000um，深度在10um到1000um；（a2）如图2所示，在衬底正面沉积绝缘层，在绝缘层上制作种子层，绝缘层为氧化硅或者氮化硅，或者直接热氧化，绝缘层厚度范围在10nm到100um之间；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，种子层厚度范围在1nm到100um，其可以是一层也可以是多层，金属材质可以是钛、铜、铝、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凹槽芯片嵌入工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n(a)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV底部露出，得到第一衬底；/n(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；/n(c)、在空腔内嵌入芯片，填充芯片和空腔的缝隙，在芯片表面制作RDL和焊盘，得到最终结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种凹槽芯片嵌入工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(a)、提供衬底，在衬底正面刻蚀不同深度的TSV，电镀使金属填满TSV，抛光去除衬底正面金属，在衬底正面制作RDL和焊盘，对衬底正面做临时键合，衬底背面做减薄使长的TSV底部露出，得到第一衬底；
(b)、在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出，沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出；
(c)、在空腔内嵌入芯片，填充芯片和空腔的缝隙，在芯片表面制作RDL和焊盘，得到最终结构。


2.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺，其特征在于，所述步骤（a）的具体步骤为：
（a1）通过光刻和刻蚀工艺在衬底正面制作不同深度的TSV；
（a2）在衬底正面沉积绝缘层，在绝缘层上制作种子层；
（a3）电镀铜，使铜金属充满TSV，去除衬底表面铜，使衬底表面只剩下填铜；
（a4）通过光刻和电镀的工艺在衬底正面制作RDL和焊盘；
（a5）对衬底正面做临时键合，然后减薄衬底背面，使TSV底部露出，在背面做钝化层，抛光使TSV底部金属露出，然后制作RDL和焊盘，得到第一衬底。


3.如权利要求1所述的凹槽芯片嵌入工艺，其特征在于，所述步骤（b）的具体步骤为：
（b1）通过光刻和干法刻蚀的方式在第一衬底背面刻蚀空腔，使短的TSV底部露出；通过干法刻蚀或者湿法腐蚀TSV底部钝化层，使金属露出；
（b2）沉积钝化层，表面涂布光刻胶，曝光显影使TSV底部露出，刻蚀钝化层使TSV底部金属露出...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯光建，黄雷，高群，郭西，顾毛毛，
申请(专利权)人：浙江集迈科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33