專利名稱：高密度薄膜混合集成電路的集成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及混合集成電路，具體而言，涉及薄膜混合集成電路，進一步來說，涉及高密度薄膜混合集成電路。
背景技術：
原有薄膜混合電路的集成技術中，在陶瓷基片的混合集成面采用二維平面集成技術，將半導體芯片、其他片式元器件直接裝貼在薄膜基片上，再采用鍵合絲(金絲或硅鋁絲)進行引線鍵合，完成整個電器連接，最后在特定的氣氛中將管基和管帽進行密封而成。原有技術存在的主要問題是由于是采用二維平面集成技術，半導體芯片、其他片式元器件以最大面方向貼裝到陶瓷基片上，芯片與基片的引線鍵合從一個焊點到另一個焊點之間需要一定的跨度，再加上基片上還需要根據(jù)具體電路的要求制作必要的薄膜電阻、薄膜電容、薄膜電感等，因此，基片表面的芯片貼裝數(shù)量有限，芯片集成效率受基片面積的影響，芯片集成度難以提高。經(jīng)檢索，涉及高密度集成電路的中國專利申請件不少，如99813068. O號《高密度集成電路》、02121825. O號《高密度集成電路構裝結構及其方法》、200410063042. 6號《高密度集成電路》、201010141336. I號《高密度集成電路模塊結構》、201110334691. 5號《一種高密度集成電路封裝結構、封裝方法以及集成電路》等。但尚無高密度薄膜混合集成電路的申請件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供高密度薄膜混合集成電路的集成方法，以增加基片單位面積上可集成的芯片數(shù)、其他片式元器件數(shù)量，達到提升薄膜混合集成電路集成密度的目的。發(fā)明人提供的高密度薄膜混合集成電路，是采用三維豎向垂直集成的方法來實現(xiàn)的，具體做法是先采用薄膜制作的常規(guī)工藝在陶瓷基片上制作所需薄膜導帶、阻帶及鍵合區(qū)，完成底座基片及小陶瓷基片的制作，其中，小陶瓷基片與底座基片連接的引腳以薄膜的方式分別從小陶瓷基片的兩面制作在與底座基片集成的同一端；接著在引腳鍵合區(qū)采用金絲球鍵合或絲網(wǎng)印刷后再流焊的方法形成金球，用同樣的方法在底座基片相應的鍵合區(qū)域形成金球；然后，采用薄膜混合集成的方式，在小陶瓷基片的正反面集成一個以上半導體芯片或片式元器件，并完成半導體芯片的引線鍵合；最后，將集成后的小陶瓷基片垂直集成在底座基片上，完成高密度薄膜混合集成電路。上述薄膜是通過磁控濺射或電子束蒸發(fā)的方式形成的。上述導帶、阻帶、鍵合區(qū)是通過光刻、選擇性腐蝕薄膜、激光調(diào)阻的方法制作的。上述小陶瓷基片是采用共晶焊接或金球鍵合、絕緣粘膠劑加固的方式垂直集成在底座基片上的。上述金球采用金絲球鍵合或絲網(wǎng)印刷金屬漿料后用再流焊的方法形成的。發(fā)明人指出上述片式元器件是不包括半導體芯片的其他片式元器件。
本發(fā)明的優(yōu)點是①采用三維豎向垂直集成，可將一個以上半導體芯片或其他片式元器件垂直集成在同一底座基片上，實現(xiàn)高密度三維集成，大大提高薄膜混合集成電路的集成度；②由于可集成更多的半導體芯片、其他片式元器件，從而可集成更多的功能可減少整機應用系統(tǒng)使用電子元器件的數(shù)量，從而減小整機的體積，提高應用系統(tǒng)的可靠性；④由于采用高密度集成，大大縮短引線長度，可進一步提高薄膜混合集成電路的工作頻率和可靠性。采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的器件廣泛應用于航天、航空、船舶、精密儀器、通訊、工業(yè)控制等領域，特別適用于裝備系統(tǒng)小型化、高可靠的領域，具有廣闊的市場前景和應用空間。


圖I為原有薄膜混合集成電路的集成技術示意圖，圖2為本發(fā)明的高密度薄膜混合集成電路的結構示意圖。圖中I為管殼基座，2為陶瓷基片，3為管腳，4為導帶/鍵合區(qū)，5為半導體芯片，6為阻帶，7為片式元器件,8為絕緣粘接劑，9為金球,10為小基片，11為內(nèi)引線。
具體實施例方式實施例
貴州振華風光半導體公司研發(fā)的高密度薄膜混合集成電路集成方法，以高密度薄膜混合集成電路工藝為例，具體實施工藝流程如下
(O選取產(chǎn)品需求的管基、管帽；
(2)陶瓷基片的選取采用三氧化二鋁陶瓷基片(Al2O3)或氮化鋁陶瓷基片(Al3N4)作襯底。包括粘貼在底座的底座陶瓷基片、用于三維豎向垂直集成的陶瓷基片；
(3)按產(chǎn)品設計的圖形制作光刻掩模板；
(4)在2X10-3Pa以下的高真空磁控濺射臺或電子束蒸發(fā)臺中，在陶瓷基片上形成鎳-鉻合金(80%Ni 20%Cr)電阻薄膜，薄膜厚度由產(chǎn)品要求的方塊電阻進行控制，通過外接方塊電阻測試儀進行過程監(jiān)控；
(5)繼續(xù)抽真空到2X10-3Pa以下，采用第(4)的方法，形成一層金薄膜，金薄膜的厚度I 3 μ m，其厚度通過膜厚測試儀進行測試；
(6)通過涂膠機涂布光刻膠，在80°C左右的烘箱中進行預烘烤；
(7)用光刻掩模進行暴光、顯影；
(8)在180°C左右的高溫烘箱中進行高溫堅膜；
(9)先后選擇性刻蝕金、鎳-鉻合金；
(10)去除光刻膠；
(11)激光調(diào)阻、退火，完成薄膜基片制作；
(12)將調(diào)阻后的陶瓷基片進行劃片分離；
(13)將底座基片用合晶焊、回流焊或漿料粘貼方式裝貼在底座上；
(14)采用金絲鍵合設備，分別在底座基片、用于三維豎向垂直集成的陶瓷基片的相應鍵合區(qū)域形成金球；
(15)按常規(guī)集成電路組裝工藝，在三維豎向垂直集成的陶瓷基片上進行半導體芯片、其他貼片元器件的組裝；
(16)在專用夾具上對已組裝半導體芯片或其他貼片元器件的三維豎向垂直集成陶瓷基片進行內(nèi)引線鍵合(金絲或硅鋁絲)；
(17)按常規(guī)集成電路組裝工藝，在底座陶瓷基片上進行半導體芯片、其他貼片元器件的組裝。(18)在專用夾具上對已組裝半導體芯片或其他貼片元器件的底座陶瓷基片進行內(nèi)引線鍵合(金絲或硅鋁絲)。(19)采用漿料粘貼的方式，將已完成鍵合的三維豎向垂直集成陶瓷基片垂直裝貼在底座陶瓷基片相應的區(qū)域上。(20)燒結在高純氮的保護下、在180°C左右的高溫箱中進行2小時左右的高溫燒結，將三維豎向垂直集成陶瓷基片與底座陶瓷基片有機地燒結在一起。(21)封帽在特定的環(huán)境中進行封帽，完成整個器件的集成與生產(chǎn)工作。(22)測試、篩選、打印與包裝按產(chǎn)品工藝文件與檢驗文件，完成器件的測試、篩選、打印與包裝工作。(23)產(chǎn)品入庫。
權利要求
1.一種高密度薄膜混合集成電路的集成方法，其特征是先采用薄膜制作工藝，在陶瓷基片上制作所需薄膜導帶、阻帶及鍵合區(qū)，完成底座基片及小陶瓷基片的制作，其中，小陶瓷基片與底座基片連接的引腳以薄膜的方式分別從小陶瓷基片的兩面制作在與底座基片集成的同一端；接著在引腳鍵合區(qū)和底座基片相應的鍵合區(qū)形成金球；然后，采用薄膜混合集成的方式，在小陶瓷基片的正反面集成一個以上半導體芯片或片式元器件，并完成半導體芯片的引線鍵合；最后，將集成后的小陶瓷基片垂直集成在底座基片上，完成高密度薄膜混合集成電路。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述薄膜是通過磁控濺射或電子束蒸發(fā)的方式形成的。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述導帶、阻帶、鍵合區(qū)是通過光刻、選擇性腐蝕薄膜、激光調(diào)阻的方法制作的。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述小陶瓷基片是采用共晶焊接方式或用金球鍵合、絕緣粘膠劑加固的方式垂直集成的。
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述金球是采用金絲球鍵合或絲網(wǎng)印刷金屬漿料后用再流焊的方法形成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高密度薄膜混合集成電路的集成方法，該方法是先采用薄膜制作工藝，制作含有薄膜導帶、阻帶及鍵合區(qū)的底座基片及小陶瓷基片，小陶瓷基片與底座基片連接的引腳以薄膜方式分別從小陶瓷基片的兩面制作在與底座基片集成的同一端；接著在引腳鍵合區(qū)和底座基片相應的鍵合區(qū)形成金球；然后，采用薄膜混合集成方式，在小陶瓷基片的正反面集成一個以上半導體芯片或片式元器件，并完成半導體芯片的引線鍵合；最后，將集成后的小基片垂直集成在底座基片上，完成高密度薄膜混合集成電路。本發(fā)明采用三維豎向垂直集成，將一個以上半導體芯片或片式元器件垂直集成在同一底座基片上，實現(xiàn)高密度三維集成，提高薄膜混合集成電路的集成度。
文檔編號H01L21/70GK102931124SQ20121049281
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者楊成剛, 蘇貴東 申請人:貴州振華風光半導體有限公司