公開了一種含聚合物材料和金屬通孔的互連結(jié)構(gòu)的制造方法包括:在基片上制作盲孔或通孔；在所述盲孔或通孔內(nèi)填充聚合物；將金屬塊體插入填滿聚合物的盲孔或通孔內(nèi)；對(duì)盲孔或通孔內(nèi)聚合物進(jìn)行固化處理；對(duì)基片的正面和背面進(jìn)行研磨拋光，露出金屬。本發(fā)明專利技術(shù)可有效完成三維封裝或者M(jìn)EMS封裝中采用的多層堆疊結(jié)構(gòu)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及微電子封裝
，特別涉及一種。
技術(shù)介紹
隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品向小型化、高性能、多功能等方向的發(fā)展的要求，研究人員努力探求將電子系統(tǒng)越做越小，性能越來越強(qiáng)，功能越做越多，由此產(chǎn)生了許多新技術(shù)、新材料和新設(shè)計(jì)，其中三維封裝技術(shù)以及系統(tǒng)級(jí)封裝(System-in-Package, SiP)技術(shù)就是這些技術(shù)的典型代表。三維封裝技術(shù)，是指在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個(gè)封裝體內(nèi)于垂直方向疊放兩個(gè)以上芯片的封裝技術(shù)。轉(zhuǎn)接板技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)三維封裝的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著芯片管腳數(shù)進(jìn)一步增多和管腳節(jié)距的進(jìn)一步縮小，受有機(jī)基板工藝的限制，傳統(tǒng)基板線條微細(xì)化大大提高了制作成本，并難以滿足應(yīng)用的要求。轉(zhuǎn)接板則是應(yīng)對(duì)這些問題的一種很合適的解決方案，由于使用半導(dǎo)體的工藝制程，轉(zhuǎn)接板可以得到很高密度的布線和很小的節(jié)距。另一方面，轉(zhuǎn)接板可以采用熱膨脹系數(shù)與芯片相近的材料來制造，例如硅和玻璃等，這樣可以減小熱膨脹系數(shù)的失配，從而避免很多問題，極大地提高了封裝體的熱機(jī)械可靠性。另外，轉(zhuǎn)接板的互連結(jié)構(gòu)是垂直互連，這樣大大縮短了互連線的長(zhǎng)度，芯片和基板間的電氣性能將得到很大的提升。最早的通孔互連結(jié)構(gòu)是由美國(guó)人William Shockley于1958年的專利US3044909中提出的，雖然當(dāng)時(shí)專利技術(shù)人提出這種結(jié)構(gòu)并不是為了應(yīng)用于三維集成，但隨著封裝技術(shù)的發(fā)展，通孔互連結(jié)構(gòu)逐漸在三維集成
得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在硅基轉(zhuǎn)接板技術(shù)中，制造工藝主要包括孔成型、制作絕緣層(硅基轉(zhuǎn)接板)、填孔等工藝步驟。在諸多工藝步驟中，填孔工藝是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，快速低成本的填孔工藝是工業(yè)化大批量生產(chǎn)的迫切需求。傳統(tǒng)的填孔一般采用電鍍的方式，這種方式得到的填充容易產(chǎn)生金屬空洞，而且需要制作種子層，而良好的種子層的制作仍是目前難以解決的難點(diǎn)問題。另一方面電鍍方法也對(duì)電鍍?nèi)芤汉碗娏鞯鹊目刂朴兄鴺O嚴(yán)格的要求。另外，對(duì)于大孔徑的通孔，電鍍方法需要較長(zhǎng)的時(shí)間，效率低下，這也進(jìn)一步增大了生產(chǎn)成本。由于電鍍方法的應(yīng)用限制，各種新的工藝、材料以及填充方法也逐漸被提出和討論。例如采用金屬鎢、導(dǎo)電膠來填孔，采用化學(xué)鍍或者電化學(xué)鍍的方法來形成種子層以及填充金屬，另外還有直接在孔中填充金屬纖料或者金屬球的方法來完成填空，這種方法在孔徑較大的情況下能夠有很好的應(yīng)用。如專利CN200910201709. 7提出的，對(duì)通孔進(jìn)行鎢填充；專利US6589594B1提到，采用沉積釬料或其他導(dǎo)體材料填入硅通孔，回流后形成電氣互連；而專利US2006/0009029A1也提到，在硅孔中填入導(dǎo)電球體，施加壓力形成互連；專利US2010/0144137A1利用毛細(xì)作用，互連上下結(jié)構(gòu)同時(shí)完成填孔。但是這些方法均存在工藝復(fù)雜，加工時(shí)間長(zhǎng)和工藝成本高等缺點(diǎn)。玻璃基轉(zhuǎn)接板的制作主要分為減成法和加成法。減成法技術(shù)制作轉(zhuǎn)接板，是首先在玻璃板上形成孔的結(jié)構(gòu)，然后在孔中填入導(dǎo)電材料形成電互連。例如美國(guó)專利US20090205372 Al公開了一種改進(jìn)的減成法來制作玻璃轉(zhuǎn)接板，即用帶有微柱形陣列的模具壓入軟化的玻璃中，待玻璃固化后取出模具，則在玻璃上形成了孔的結(jié)構(gòu)。這種方法制備微孔，模具取出比較困難，通常需要借助刻蝕等附加工藝過程。利用減成法制備玻璃通孔轉(zhuǎn)接板，孔的制作只是第一步，還需要進(jìn)行種子層的制作，電鍍填孔，化學(xué)機(jī)械拋光等步驟。這些工藝不但復(fù)雜，設(shè)備昂貴，而且材料成本也很高。另一種制備玻璃轉(zhuǎn)接板的方法是加成法，加成法的工藝是利用熔融玻璃把金屬等導(dǎo)體材料覆蓋，進(jìn)而使其嵌入到玻璃中。NEC/Schott HermeS公司采用加成法把直徑100微米的鎢絲嵌入Borofloat 33玻璃以制作出圖形化的玻璃轉(zhuǎn)接板。另外，德國(guó)IZM也采用了加成法制作玻璃轉(zhuǎn)接板，即Planoptik方法，其利用加成法在玻璃中嵌入了直徑200微米的硅微柱狀陣列作為電互連線(參見H.Schroder, et al. , “glassPack-A 3D Glass Based Interposer Concept for SiP withIntegrated Optical Interconnects”，ECTC, 2010, ppl647_1652)。現(xiàn)有技術(shù)中的加成法避免了繁雜的打孔，填孔工藝流程。但現(xiàn)有技術(shù)中的加成法也存在很多問題。例如，金屬絲的直徑很大，很難做到細(xì)節(jié)距，使得嵌入的金屬絲的數(shù)目受到限制。更大的難度在于金屬絲的位置固定很困難，例如目前采用現(xiàn)有技術(shù)制作的玻璃轉(zhuǎn)接板上的金屬絲位置錯(cuò)配度最小為50微米。上述問題的存在大大限制了利用玻璃轉(zhuǎn)接板來實(shí)現(xiàn)高密度的封裝。專利CN201110106709.6提出了一種把金屬材料插入玻璃中的方法。在這種方法中，需對(duì)玻璃進(jìn)行高溫重熔。其中，如何保證金屬通孔位置是個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。玻璃重熔的過程中，難免會(huì)引起金屬通孔的位置變化。另外，高溫工藝還會(huì)帶來應(yīng)力問題、改變玻璃狀態(tài)，最終導(dǎo)致玻璃出現(xiàn)裂紋甚至碎裂等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的之一是提供一種克服金屬填充過程中容易出現(xiàn)空洞、步驟復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、成本高問題的。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供一種包括在基片上制作盲孔或通孔；在所述盲孔或通孔內(nèi)填充聚合物；將金屬塊體插入填滿聚合物的盲孔或通孔內(nèi)；對(duì)盲孔或通孔內(nèi)聚合物進(jìn)行固化處理；對(duì)基片的正面和背面進(jìn)行研磨拋光，露出金屬。進(jìn)一步地，所述基片包括玻璃基片或者娃晶片。進(jìn)一步地，所述制作盲孔或通孔是使用激光打孔、干法刻蝕、噴砂或者機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，所述聚合物的填充是通過旋涂方法實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，在插入金屬塊體時(shí)，所述盲孔或通孔內(nèi)聚合物為液態(tài)或者半固化狀態(tài)。進(jìn)一步地,所金屬塊體包括鎳、鐵、銅、招、鉬、金、紀(jì)、鈦或鶴。進(jìn)一步地，所述金屬塊體的形狀包括絲狀、球狀、柱狀或立方體。進(jìn)一步地，所述對(duì)基片的正面和背面進(jìn)行研磨拋光是將基片進(jìn)行機(jī)械研磨，將基片減薄到100 μ m-500 μ m厚度；利用機(jī)械拋光或化學(xué)拋光方法將減薄的基片的正面和背面整平。進(jìn)一步地，在所述通孔內(nèi)填充聚合物之前，在基片底部貼附輔助膜。進(jìn)一步地，所述輔助膜是聚合物材料膜，或者與基片粘附性較好的材料的膜。本專利技術(shù)提供的一種具有以下有益效果(1)、制造步驟少，加工流程簡(jiǎn)單，不需要高溫工藝，成本低廉；(2)、相比傳統(tǒng)電鍍方法，不需要制作種子層，并且大大縮短了填孔時(shí)間，提高填孔效率，并且不存在金屬空洞的問題；(3)、聚合物可以起到釋放應(yīng)力的作用，因而可以提高轉(zhuǎn)接板的熱機(jī)械可靠性；(4)、聚合物可以作為絕緣層，可以省去硅基轉(zhuǎn)接板制作絕緣層的步驟。附圖說明圖Ia-圖Ie是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的(通孔)轉(zhuǎn)接板制造步驟示意圖2a_圖2e是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的(盲孔)轉(zhuǎn)接板制造步驟示意圖。其中，101-基片、102-聚合物、103-金屬絲、202-通孔、203-輔助膜、205-金屬絲、302-盲孔。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種包括步驟SI、在基片上制作盲孔或通孔?；úＡЩ⒐杈推渌雽?dǎo)體基片。制作盲孔或通孔是使用激光打孔、干法刻蝕、噴砂或者機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)。步驟S2、在盲孔或通孔內(nèi)填充聚合物。聚合物的填充是通過旋涂方法實(shí)現(xiàn)。聚合物包括苯并環(huán)丁烯或者環(huán)氧基樹脂。步驟S3、將金屬塊體插入填滿聚合物的盲孔或通孔內(nèi)。在通孔內(nèi)填充聚合物之前，在基片底部貼附輔本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種含聚合物材料和金屬通孔的互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括:在基片上制作盲孔或通孔；在所述盲孔或通孔內(nèi)填充聚合物；將金屬塊體插入填滿聚合物的盲孔或通孔內(nèi)；對(duì)盲孔或通孔內(nèi)聚合物進(jìn)行固化處理；對(duì)基片的正面和背面進(jìn)行研磨拋光，露出金屬。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于大全，赫然，孫瑜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院微電子研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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