通孔填充方法及结构技术

本发明专利技术提供了一种通孔填充方法及结构，方法包括：利用光刻胶填充通孔，形成填料体；去除所述基底表面上的光刻胶，其中所述通孔内的填料体向内凹陷；在所述填料体上进行曝光打孔，形成标准孔，所述标准孔的孔径小于所述通孔的孔径；将所述填料体进行固化；进行金属沉积，形成过渡结构，所述过渡结构包覆标准孔侧壁、基底表面以及固化胶体的外表面；通过金属电镀工艺形成电镀金属层，填充所述标准孔；以及去除基底上下表面上的过渡结构和电镀金属层，上述方法形成的结构避免了大孔径高深宽比孔出现空洞及表面镀层过厚等问题，良率高，成本低且可实现性好。

【技术实现步骤摘要】
通孔填充方法及结构
本专利技术涉及半导体封装
，特别涉及一种通孔填充方法及结构。
技术介绍
在基板(如有机基板、玻璃基板或陶瓷基板)制造过程中，通常需要在厚基底上进行通孔处理，并镀金属以实现上下表面电性能的互连。小孔径孔采用电镀方式进行全孔电镀可获得性能良好的填充效果，而对于大孔径(≥50um)高深宽比的孔若采用类似工艺则容易出现空洞及表面镀层过厚等问题，良率低，成本高，且可实现性差。因此通常采用先淀积薄壁金属后塞孔工艺或是仅淀积薄壁金属无填充工艺实现。无填充的通孔无法实现垂直叠孔，此外在高频信号传输应用领域受到限制。此外，由于厚基底打孔技术惯常使用喷砂、激光钻孔或机械钻孔等方式，成型后的孔壁粗糙度较大且存在局部缺陷，这将导致先淀积薄壁金属后填孔(金属)工艺在实施过程中存在淀积厚度不均匀，连续性差的问题，即使引入侧壁处理清洁等工艺技术，也将造成扩孔，上下表面损伤、可控性低以及因金属与基板材料参数不匹配导致热失配(因为各层间材料的CTE不同，在受热时会产生不同比例的膨胀或收缩，导致材料间产生应力，甚至开裂)等降低可靠性的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通孔填充方法及结构，以解决现有的大孔径高深宽比通孔基底上的通孔填充良率低问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种通孔填充方法，包括：利用光刻胶填充通孔，形成填料体；去除所述基底表面上的光刻胶，其中所述通孔内的填料体向内凹陷；在所述填料体上进行曝光打孔，形成标准孔，所述标准孔的孔径小于所述通孔的孔径；将所述填料体进行固化；进行金属沉积，形成过渡结构，所述过渡结构包覆标准孔侧壁、基底表面以及固化胶体的外表面；通过金属电镀工艺形成电镀金属层，填充所述标准孔；以及去除基底上下表面上的过渡结构和电镀金属层。可选的，在所述的通孔填充方法中，利用光刻胶填充通孔，形成填料体包括：将膜片状光刻胶压合进入所述通孔内；或使用液态光刻胶填充通孔，然后进行光刻胶烘干，其中在光刻胶填充时，采用真空减压填充。可选的，在所述的通孔填充方法中，去除所述基底表面上的光刻胶包括：采用显影液或溶剂涂擦所述基底表面上的光刻胶，所述基底阻挡所述通孔中的光刻胶被去除；或将所述基底表面上的光刻胶浸泡在显影液或溶剂中，所述溶液的表面张力作用使通孔中的光刻胶保留；其中去除所述基底表面上的光刻胶后，所述填料体在所述通孔内形成内凹状，以使所述标准孔的侧壁长度小于所述通孔的侧壁长度；其中去除所述基底表面上的光刻胶后，通孔的部分侧壁露出。可选的，在所述的通孔填充方法中，将所述填料体进行固化包括：进行加热固化、对所述填料体进行UV固化，或向所述填料体中注入离子进行固化；进行等离子清洗，对残余杂质进行优化清洗。可选的，在所述的通孔填充方法中，在所述填料体上进行曝光打孔包括：采用大井深曝光机进行一次正面曝光和一次反面曝光，或采用大井深曝光机进行多次脉冲曝光后显影，形成标准孔；所述大井深曝光机的井深不小于150微米，光斑不大于20微米；所述标准孔的孔径不大于20微米，所述标准孔的深宽比不小于15:1。可选的，在所述的通孔填充方法中，形成过渡结构包括：对基底加偏压进行粘附层种子层金属溅射，过渡结构的材料包括铬、铜、钛、金及银中的一种或几种；所述过渡结构包覆所有暴露表面。可选的，在所述的通孔填充方法中，通过金属电镀工艺填充所述标准孔包括：电镀金属直至所述标准孔被完整填充，形成金属电镀层，所述金属电镀层覆盖所述标准孔的侧壁、以及所述过渡结构，形成金属填料体。可选的，在所述的通孔填充方法中，通过化学机械抛光去除基底上下表面上的过渡结构和电镀金属层，在通孔内形成外层以光刻胶为支撑，内层完全金属填充且上下表面均被金属覆盖成哑铃状的导电转接结构。本专利技术还提供一种通孔填充结构，包括：基底，所述基底具有贯穿基底顶面和底面的一个或多个通孔；设置在通孔内的光刻胶支撑结构，所述光刻胶支撑结构填充所述通孔，所述光刻胶支撑结构具有顶面和底面，所述光刻胶支撑结构的顶面相对于所述基底顶面向基底内部凹陷，且所述光刻胶支撑结构的底面相对于所述基底底面向基底内部凹陷；贯穿所述光刻胶支撑结构的标准孔；过渡结构，所述过渡结构覆盖光刻胶支撑结构的顶面和底面以及标准孔的侧壁；以及金属层，所述金属层填充标准孔、覆盖过渡结构并且至少部分或完全填充光刻胶支撑结构相对于基底的凹陷部分。可选的，在所述的通孔填充结构中，所述光刻胶支撑结构的顶面相对于所述基底顶面向基底内部凹陷且所述光刻胶支撑结构的底面相对于所述基底底面向基底内部凹陷，使得至少部分通孔侧壁暴露，暴露的通孔侧壁的高度在0至基底厚度范围内。可选的，在所述的通孔填充结构中，在通孔内形成外层光刻胶支撑结构为支撑，内层完全金属填充且上下表面均被金属覆盖成哑铃状的导电转接结构。可选的，在所述的通孔填充结构中，所述通孔为圆柱体、长方体、腰鼓体、圆台体或多边柱体，所述金属层的上下表面为圆台或方台结构，所述金属层的中间为圆柱体、长方体、腰鼓体、圆台体或多边柱体。在本专利技术提供的通孔填充方法及结构中，通过将通孔用光刻胶填充，在填料体上打孔形成孔径更小的标准孔，可以在后续的金属沉积和金属电镀工艺中，完全填充标准孔，获得性能良好的填充效果，避免了大孔径高深宽比孔出现空洞及表面镀层过厚等问题，良率高，成本低且可实现性好。本专利技术中选用光敏材料及光刻的办法，形成精准精细结构。不同于其它填充材料同时做介质层，该结构中有机填充(光敏材料)仅存在于孔内。除孔内金属外，基底的上下表面无其他结构，经磨剖后能够保证原基底材料的原始特性(如硬度，平整度，介电常数等)。相对薄壁金属互连方式，提供了全孔填充并形成大直径通孔的金属互联结构。该结构为大孔径垂直叠孔，为大电流和高频信号传输等需求提供解决办法，尤其是具有高密度孔阵列的基底。降低了大孔径全部金属填充的药液耗损，改善了后续表层厚金属去除工艺，降低成本。本专利技术可实现同一基板或不同基板上大小不同的孔形成统一可稳定填充的孔型大小。为适应各种个性设计问题提供了转换为可操作的稳定工艺模型的办法，降低工艺成本，提高良率。填充料材料组分可根据外层基底与内部金属性能进行调配，对金属与基底因伸缩效应导致的热失配起到缓冲与释放作用，适合高可靠性要求以及多层再布线层加工。附图说明图1是本专利技术一实施例通孔填充结构的结构示意图；图2～8是本专利技术一实施例通孔填充方法的流程示意图；图中所示：1-基底；2-通孔；4-填料体/支撑结构；5-通孔的部分侧壁/内陷区域；6-内凹结构；7-标准孔/激光孔；8-过渡结构；9-金属电镀层/金属填料体。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的通孔填充方法及结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通孔填充方法，其特征在于，包括：/n利用光刻胶填充通孔，形成填料体；/n去除所述基底表面上的光刻胶，其中所述通孔内的填料体向内凹陷；/n在所述填料体上进行曝光打孔，形成标准孔，所述标准孔的孔径小于所述通孔的孔径；/n将所述填料体进行固化；/n进行金属沉积，形成过渡结构，所述过渡结构包覆标准孔侧壁、基底表面以及固化胶体的外表面；/n通过金属电镀工艺形成电镀金属层，填充所述标准孔；以及/n去除基底上下表面上的过渡结构和电镀金属层。/n

【技术特征摘要】
1.一种通孔填充方法，其特征在于，包括：
利用光刻胶填充通孔，形成填料体；
去除所述基底表面上的光刻胶，其中所述通孔内的填料体向内凹陷；
在所述填料体上进行曝光打孔，形成标准孔，所述标准孔的孔径小于所述通孔的孔径；
将所述填料体进行固化；
进行金属沉积，形成过渡结构，所述过渡结构包覆标准孔侧壁、基底表面以及固化胶体的外表面；
通过金属电镀工艺形成电镀金属层，填充所述标准孔；以及
去除基底上下表面上的过渡结构和电镀金属层。


2.如权利要求1所述的通孔填充方法，其特征在于，利用光刻胶填充通孔，形成填料体包括：
将膜片状光刻胶压合进入所述通孔内；
或使用液态光刻胶填充通孔，然后进行光刻胶烘干，
其中在光刻胶填充时，采用真空减压填充。


3.如权利要求2所述的通孔填充方法，其特征在于，去除所述基底表面上的光刻胶包括：
采用显影液或溶剂涂擦所述基底表面上的光刻胶，所述基底阻挡所述通孔中的光刻胶被去除；
或将所述基底表面上的光刻胶浸泡在显影液或溶剂中，所述溶液的表面张力作用使通孔中的光刻胶保留；
其中去除所述基底表面上的光刻胶后，所述填料体在所述通孔内形成内凹状，以使所述标准孔的侧壁长度小于所述通孔的侧壁长度；
其中去除所述基底表面上的光刻胶后，通孔的部分侧壁露出。


4.如权利要求1所述的通孔填充方法，其特征在于，将所述填料体进行固化包括：
进行加热固化、对所述填料体进行UV固化，或向所述填料体中注入离子进行固化；
进行等离子清洗，对残余杂质进行优化清洗。


5.如权利要求1所述的通孔填充方法，其特征在于，在所述填料体上进行曝光打孔包括：
采用大井深曝光机进行一次正面曝光和一次反面曝光，或采用大井深曝光机进行多次脉冲曝光后显影，形成标准孔；
所述大井深曝光机的井深不小于150微米，光斑不大于20微米；
所述标准孔的孔径不大于20微米，所述标准孔的深宽比不小于15:1。


6.如权利要求1所述的通孔填充方法，其特征在于，形成过...

【专利技术属性】
技术研发人员：武晓萌，曹立强，于中尧，王启东，
申请(专利权)人：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32