【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于芯片3d堆叠结构的，更具体地说，是涉及一种3d堆叠结构的制造方法。
技术介绍
1、目前，随着集成电路工艺节点不断变小，摩尔定律逐渐放缓，先进电子封装技术因其高密度和高可靠性被视为拓展摩尔定律的重要方式之一。其中，3d立体封装技术利用凸点与凸点之间键合的形式使得芯片在垂直方向上堆叠互连，具有更高集成度、更短互连距离、更小延时等优势。为了确保凸点之间键合结构的稳固，一般采用固液扩散方式使芯片表面之间的微凸点形成稳定的互连结构。随着i/o数目的增加，传统的sn凸点已无法满足高密度的需求，铜柱凸点的高导电、导热、无坍塌现象等优势，逐渐成为连接的首要选择。
2、然而，随着电子产品微型化的要求，tsv转接基板的凸点尺寸需要进一步减小，固液扩散键合技术会有以下瓶颈：
3、1)较长的键合加热时间和数小时的辅助热时效时间会对芯片有较大的热输入，严重影响芯片自身的结构，造成芯片性能损失和弯曲变形。
4、2)异质互连结构存在热膨胀系数失配，造成互连部分出现错位或者断裂。
5、3)互连结构易发生化合物相变，在相变界面会有裂纹且通常会发生柯肯达尔效应，形成柯肯达尔孔洞，造成互连结构的不可靠。
6、4)随着凸点尺寸和间接不断缩小，高温下固液扩散键合的相邻凸点存在焊料外溢短路失效情况。
7、5)虽然铜柱凸点不会如sn基凸点易发生坍塌现象，但是铜的高弹性模量会导致互连部分应力积累，造成连接层断裂。
技术实现思路
1、本专利技术的
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种3d堆叠结构的制造方法，包括：
3、预备基座；
4、在所述基座的表面上形成第一金属层；
5、在所述第一金属层的表面形成支撑层；
6、在所述支撑层上刻蚀并形成凹槽，所述凹槽的底部为所述第一金属层；
7、在所述凹槽内沉积第二金属并形成金属柱，且所述金属柱的高度与所述支撑层的厚度相同；
8、在所述金属柱和所述支撑层上覆盖多孔薄膜；
9、在所述多孔薄膜上沉积第三金属并形成金属连接体，所述金属连接体穿过多孔薄膜上的孔并与所述金属柱连接；其中，所述金属连接体可与所述第三金属制成的外部金属体键合连接；
10、去除所述多孔薄膜；
11、去除所述支撑层以及所述支撑层下方的所述第一金属层；保留所述金属柱、所述金属柱上的所述金属连接体和所述金属柱下方的所述第一金属层。
12、进一步地，所述第一金属层的厚度为0.1μm～1μm；和/或
13、所述第一金属层为：铜、钛、铬、钯、镍、钨、金中的任意两种及以上的金属组成薄膜结构。
14、进一步地，所述支撑层的材料为氮化硅、二氧化硅、光敏性聚酰亚胺、聚对二甲苯、光刻胶中的任意一种；和/或
15、所述支撑层的厚度为1微米～10微米。
16、进一步地，所述金属柱为：镍、铜、银、金中的任意一种；和/或
17、所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽将所述支撑层分割呈阵列状。
18、进一步地，所述第三金属的材料和金属柱的材料相同；和/或
19、所述基座为硅、蓝宝石、金刚石、inp、gaas、gan、sic材料制成。
20、进一步地，所述多孔薄膜采用可溶解的材料制成；和/或
21、所述多孔薄膜上多个孔占所述多孔薄膜面积的50％～100％，多个所述金属连接体占所述多孔薄膜面积的50％～100％。
22、进一步地，所述多孔薄膜为：光敏性有机多孔薄膜、氧化铝多孔掩模版、氧化硅多孔掩模版、聚碳酸酯pc多孔滤膜中的任意一种。
23、进一步地，所述第一金属层采用蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积、电镀或溅射中任意一种方式沉积形成；和/或
24、所述金属柱采用蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积、电镀或溅射中任意一种方式沉积形成。
25、进一步地，制备多个所述基座；各所述基座上分别制造至少一组所述第一金属层、所述金属柱和所述金属连接体；
26、将多个所述基座沿预定方向依次排列并间隔设置；其中，对于任意相邻两个所述基座，相邻两个所述基座间隔设置并形成间隙空间，所述间隙内设置有分别位于其中一个所述基座上的第一金属层、金属柱和金属连接体；所述间隙内设置有分别位于另一个所述基座上的第一金属层、金属柱和金属连接体；所述间隙内的两个所述金属连接体键合连接。
27、进一步地，所述间隙内的两个所述金属连接体键合温度为100℃～250℃，键合时间为1min～60min，键合压力为0～30mpa。
28、本专利技术提供的3d堆叠结构的制造方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术提供的3d堆叠结构的制造方法，在基座的表面上形成第一金属层，在第一金属层的表面形成支撑层；在支撑层上刻蚀并在支撑层上形成凹槽，凹槽的底部为第一金属层，即支撑层可被凹槽分隔形成多块；凹槽内沉积第二金属并形成金属柱，金属柱与第一金属层导电连接；金属柱的高度和支撑层的厚度相同，使得金属柱可以与支撑层的表面平齐；在金属柱和支撑层上覆盖多孔薄膜，然后在多孔薄膜上沉积第三金属以形成金属连接体，第三金属在沉积过程中会透过多孔薄膜上的孔与金属柱连接；去除多孔薄膜，去除支撑层和支撑层下方的第一金属层，使得基座上保留支撑层下方的第一金属层、保留金属柱和保留金属柱上的金属连接体；金属连接体可以与采用第三金属制成的外部金属体进行键合连接，使得可用于芯片的基座与具有第三金属的外部金属体的连接非常牢固。
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1.一种3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述第一金属层的厚度为0.1μm～1μm；和/或
3.如权利要求1所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述支撑层的材料为氮化硅、二氧化硅、光敏性聚酰亚胺、聚对二甲苯、光刻胶中的任意一种；和/或
4.如权利要求1所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述金属柱为：镍、铜、银、金中的任意一种；和/或
5.如权利要求1所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述第三金属的材料和金属柱的材料相同；和/或
6.如权利要求1所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述多孔薄膜采用可溶解的材料制成；和/或
7.如权利要求6所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述多孔薄膜为：光敏性有机多孔薄膜、氧化铝多孔掩模版、氧化硅多孔掩模版、聚碳酸酯PC多孔滤膜中的任意一种。
8.如权利要求1所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述第一金属层采用蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积、电镀或溅射中
9.如权利要求1至8任一项所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，制备多个所述基座；各所述基座上分别制造至少一组所述第一金属层、所述金属柱和所述金属连接体；
10.如权利要求9所述的3D堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述间隙内的两个所述金属连接体键合温度为100℃～250℃，键合时间为1min～60min，键合压力为0～30Mpa。
...【技术特征摘要】
1.一种3d堆叠结构的制造方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的3d堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述第一金属层的厚度为0.1μm～1μm；和/或
3.如权利要求1所述的3d堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述支撑层的材料为氮化硅、二氧化硅、光敏性聚酰亚胺、聚对二甲苯、光刻胶中的任意一种；和/或
4.如权利要求1所述的3d堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述金属柱为：镍、铜、银、金中的任意一种；和/或
5.如权利要求1所述的3d堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述第三金属的材料和金属柱的材料相同；和/或
6.如权利要求1所述的3d堆叠结构的制造方法，其特征在于，所述多孔薄膜采用可溶解的材料制成；和/或
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【专利技术属性】
技术研发人员：牟运，陈德一，田贲，王欣远，
申请(专利权)人：中山大学·深圳，
类型：发明
国别省市：
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