一种转接板的晶圆级硅孔结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种转接板的晶圆级硅孔结构，属于半导体封装【技术领域】。其在基体（110）内设置呈倒梯形的盲孔（111）和与盲孔（111）连接的基体底部开口（112），盲孔Ⅰ（111）内设置绝缘层Ⅰ（210）和金属层Ⅰ（310），并形成绝缘层Ⅰ开口（211），基体（110）的上方设置若干层金属层Ⅲ（330）和保护层Ⅰ（510）；基体底部开口（112）内设置绝缘层Ⅱ（220）和金属层Ⅱ（320），金属层Ⅱ（320）与金属层Ⅰ（310）通过绝缘层Ⅰ开口（211）实现电气连通，金属层Ⅱ（320）的表面设置保护层Ⅱ（520）和保护层Ⅱ开口（521）。本实用新型降低了工艺难度和工艺成本，具备规模化生产能力，并可实现转接板的高密度技术，有利于应用该硅基转接板结构的电子器件的推广。
【专利说明】一种转接板的晶圆级硅孔结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种转接板的晶圆级硅孔结构，属于半导体封装【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电子封装技术的高速发展，一些新的封装形式不断出现，在一些高速处理芯片，如中央位处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、芯片组(Chipset)等的封装形式主要以倒装方式进行，目前的倒装的转接板主要有:1) BT类树脂转接板；2)陶瓷转接板；3)带有硅孔的硅基基板。其中BT类树脂基板和陶瓷基板在金属布线中受工艺限制，其线宽线距较大，在高密度封装结构的设计中无法满足应用要求。
[0003]带有硅孔的硅基基板采用硅孔中填充金属的方式，以圆片的方式进行金属布线，可以实现精细线宽和线距结构，可实现高密度的转接能力，但该结构在实际生产过程中却存在以下几个结构难点:
[0004]I)通孔形成。通常的通孔形成方式是利用深反应离子刻蚀的方法，因而形成效率较低，且因刻蚀过程控制因素，形成的通孔壁为扇贝结构，导致后续绝缘层的沉积厚薄不均；
[0005]2)绝缘层沉积困难。为保证硅与通孔金属之间的绝缘性，需在通孔壁沉积一层绝缘层，但因通孔尺寸小而深、长宽比又高达10:1以上，绝缘层的沉积非常困难；
[0006]3)通孔金属填充困难。由于通孔金属填充是预先在通孔内沉积种子层金属，然后采用电镀工艺进行金属填充，由于电镀金属的沉积特性，使这种方式很难避免通孔内空洞缺陷的产生；
[0007]4)竖直状通孔给上述通孔内操作增加了困难。竖直状通孔使通孔的深处绝缘层、种子层沉积不均匀，甚至存在无沉积层的状况，影响产品的可靠性。
[0008]基于上述四方面的原因，利用硅通孔技术的现有硅基转接板技术还不具备规模化生产能力。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的在于克服上述硅基转接板技术的不足，提供一种具备规模化生产能力的转接板的晶圆级硅孔结构。
[0010]本实用新型的目的是这样实现的:
[0011]一种转接板的晶圆级硅孔结构，包括基体，所述基体内设置硅孔，所述硅孔包括盲孔和与盲孔连接的基体底部开口，所述盲孔呈倒梯形，所述基体底部开口的开口尺寸不大于盲孔底部的尺寸，所述盲孔内沉积绝缘层I并于盲孔的底部形成绝缘层I开口，所述绝缘层I向上延伸并覆盖基体的上表面，所述绝缘层I的表面设置金属层I，所述金属层I于盲孔的底部相连接，
[0012]所述基体的上方设置若干层金属层III，不同的所述金属层III之间设置介电层和介电层开口，不同的所述金属层III通过介电层开口连接，最底层的所述金属层III与金属层I连通，最顶层的所述金属层III的周围覆盖保护层I，所述保护层I于金属层III的表面形成保护层I开口，
[0013]所述基体底部开口内沉积绝缘层II并形成绝缘层II开口，所述绝缘层II与绝缘层I于盲孔的底部相连接、且沿基体底部开口向下延伸并覆盖基体的下表面，所述绝缘层II表面设置金属层II，所述金属层II填充绝缘层II开口、并与金属层I于盲孔的底部通过绝缘层I开口实现电气连通，所述金属层II的表面设置保护层II，并形成保护层II开口。
[0014]进一步的，最底层的所述金属层III与金属层I 一体成形。
[0015]进一步的，所述金属层I于盲孔内形成金属层盲孔，所述金属层盲孔内填充介电层。
[0016]进一步的，所述盲孔的横截面呈圆形、方形或多边形。
[0017]进一步的，所述基体底部开口的横截面呈圆形、方形或多边形。
[0018]进一步的，所述基体底部开口的深度为L，L不大于30微米。
[0019]进一步的，所述保护层II开口内设置焊球或金属凸点结构。
[0020]本实用新型的有益效果是:
[0021]本实用新型的晶圆级转接板的制备结构，在基体内刻蚀倒梯形的盲孔和与盲孔连接的基体底部开口，可极大程度的降低工艺难度和工艺成本，具备规模化生产能力，并且可实现转接板的高密度技术，有利于应用该硅基转接板结构的电子器件的推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型一种转接板的晶圆级硅孔结构的基体与盲孔位置关系的示意图。
[0023]图2为图1的局部放大A-A剖视图。
[0024]其中:
[0025]基体110
[0026]盲孔111
[0027]基体底部开口 112
[0028]绝缘层I 210
[0029]绝缘层I开口 211
[0030]绝缘层II 220
[0031]绝缘层II开口 221
[0032]金属层I 310
[0033]金属层盲孔311
[0034]金属层II 320
[0035]金属层III330
[0036]介电层400
[0037]介电层开口 401
[0038]保护层I 510
[0039]保护层I开口 511
[0040]保护层II 520[0041]保护层II 开口 521。
【具体实施方式】
[0042]参见图1和图2，本实用新型一种转接板的晶圆级硅孔结构，包括基体110，基体110的材质为硅，基体110内设置硅孔。
[0043]所述硅孔包括盲孔111和与盲孔111连接的基体底部开口 112，所述盲孔111呈倒梯形，其横截面呈圆形、方形或多边形。盲孔111小且深，倒梯形的通孔111有利于用深反应离子刻蚀的方法成形，且刻蚀过程易于控制，形成内壁光滑的通孔111，有利于后续绝缘层、种子层的均匀沉积。
[0044]所述基体底部开口 112的横截面也呈圆形、方形或多边形，其开口尺寸不大于盲孔111底部的尺寸。所述盲孔111内沉积绝缘层I 210并于盲孔111的底部形成绝缘层I开口 211。所述绝缘层I 210向上延伸并覆盖基体110的上表面，所述绝缘层I 210的表面设置金属层I 310,所述金属层I 310于盲孔111的底部相连接。为避免通孔111内金属空洞缺陷的产生、减小金属层I 310的金属应力，需要减薄金属层I 310的厚度，金属层
I310可以于盲孔111内形成金属层盲孔311。所述金属层盲孔311内填充介电层400。
[0045]所述基体110的上方设置若干层金属层III330，不同的所述金属层III330之间设置介电层400和介电层开口 401，不同的所述金属层III 330通过介电层开口 401连接。图中只示意最底层和最顶层的两层所述金属层III 330及其连接关系，最底层的所述金属层III 330与金属层I 310连通，最顶层的所述金属层III 330与最底层的所述金属层III 330通过介电层开口 401连通，其间填充介电层400。所述介电层400填充金属层盲孔311。最底层的所述金属层III 330与金属层I 310也可以一体成形。最顶层的所述金属层III 330的周围覆盖保护层I 510，所述保护层I 510于金属层III 330的表面形成保护层I开口 511。
[0046]基体底部开口 112的深度为L，L不大于30微米。基体底部开口 112内沉积绝缘层II 220并形成绝缘层II开口 221，所述绝缘层II 220与绝缘层I 210于盲孔111的底部相连接、且沿基体底部开口 112向下延伸并覆盖基体110的下表面。所述绝缘层II 220表面设置金属层II 320,所述金属层II 320填充绝缘层II开口 221、并与金属层I 310于盲孔111的底部通过绝缘层I开口 211实现电气连通。所述金属层II 320的表面设置保护层II 520，并形成保护层II开口 521。保护层II开口 521内设置焊球或金属凸点结构(在图中未示出焊球或金属凸点结构)。硅基转接板结构通过焊球或金属凸点结构与电路板连接。
[0047]本实用新型的金属层I 310、金属层II 320和金属层III 330均包括粘结层、电镀种子层和再布线金属层。
[0048]本实用新型的绝缘层I 210、绝缘层II 220、介电层400、保护层I 510和保护层
II520均起到绝缘、防氧化、支撑等作用，其材质可以相同，也可以根据实际情况采用不同的材质，三者在电子器件的内部没有绝对的边界区分，任何类似的结构均落入本专利的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种转接板的晶圆级硅孔结构，包括基体(110)，所述基体(110)内设置硅孔，其特征在于:所述硅孔包括盲孔(111)和与盲孔(111)连接的基体底部开口(112)，所述盲孔(111)呈倒梯形，所述基体底部开口(112)的开口尺寸不大于盲孔(111)底部的尺寸，所述盲孔(111)内沉积绝缘层I (210)并于盲孔(111)的底部形成绝缘层I开口(211)，所述绝缘层I (210)向上延伸并覆盖基体(110)的上表面，所述绝缘层I (210)的表面设置金属层I(310),所述金属层I (310)于盲孔(111)的底部相连接， 所述基体(110)的上方设置若干层金属层111(330)，不同的所述金属层111(330)之间设置介电层(400)和介电层开口(401)，不同的所述金属层111(330)通过介电层开口(401)连接，最底层的所述金属层111(330)与金属层I (310)连通，最顶层的所述金属层111(330)的周围覆盖保护层I (510)，所述保护层I (510)于金属层111(330)的表面形成保护层I开口(511)， 所述基体底部开口( 112 )内沉积绝缘层II (220 )并形成绝缘层II开口( 221)，所述绝缘层II (220)与绝缘层I (210)于盲孔(111)的底部相连接、且沿基体底部开口(112)向下延伸并覆盖基体(110)的下表面，所述绝缘层II (220)表面设置金属层II (320)，所述金属层II(320)填充绝缘层II开口(221 )、并与金属层1(310)于盲孔(111)的底部通过绝缘层I开口(211)实现电气连通，所述金属层II (320)的表面设置保护层II (520)，并形成保护层II开口(521)。
2.根据权利要求1所述的一种转接板的晶圆级硅孔结构，其特征在于:最底层的所述金属层III(330)与金属层I (310) —体成形。
3.根据权利要求1所述的一种转接板的晶圆级硅孔结构，其特征在于:所述金属层I(310)于盲孔(111)内形成金属层盲孔(311),所述金属层盲孔(311)内填充介电层(400)。
4.根据权利要求1所述的一种转接板的晶圆级硅孔结构，其特征在于:所述盲孔(111)的横截面呈圆形、方形或多边形。
5.根据权利要求1所述的一种转接板的晶圆级硅孔结构，其特征在于:所述基体底部开口(112)的横截面呈圆形、方形或多边形。
6.根据权利要求1或5所述的一种转接板的晶圆级硅孔结构，其特征在于:所述基体底部开口(112)的深度为L，L不大于30微米。
7.根据权利要求1所述的一种转接板的晶圆级硅孔结构，其特征在于:所述保护层II开口(521)内设置焊球或金属凸点结构。
【文档编号】H01L23/48GK203423166SQ201320522291
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】张黎, 赖志明, 陈锦辉 申请人:江阴长电先进封装有限公司