一种深孔金属化转接板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种深孔金属化转接板的制备方法，包括：在基板上加工通孔；采用磁控溅射的方法，形成连续全覆盖基板上下表面的第一种子层；采用化学镀的方法，形成连续全覆盖通孔内壁的第二种子层；采用电镀的方法，使电镀金属填充于通孔内部；去除位于基板上下表面的第一种子层以及上述步骤中在基板上下表面形成的多余电镀金属；对上一步所得样品进行金属图形化及多重布线，得到深孔金属化转接板。本发明专利技术制备方法作用温度低，成本低，更适用于大规模批量生产。模批量生产。模批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种深孔金属化转接板的制备方法


[0001]本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种深孔金属化转接板的制备方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路小型化的发展，二维集成技术已无法满足未来应用需求，正逐步转向三维集成技术。三维集成转接板技术是实现垂直互连解决三维集成的最佳选择。随着互连密度需求的提高，孔径减小和深径比提高，对深孔金属化要求越来越高。现有传统的加工手段磁控溅射仅能实现孔径≥100μm，深径比≤3:1的金属孔填实，大于3:1后，由于尖端屏蔽效应，容易出现中空，导致寄生效应显著。主流的高深径比三维集成转接板技术采用高能PVD溅射种子层，可以实现表面与孔内金属全覆盖，设备价值高、一次仅能加工1片大晶圆，产能有限，成本高，不利于大批量规模化生产。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种深孔金属化转接板的制备方法，解决了现有深孔金属化转接板由于设备限制导致的成本高、产能不足等技术问题，本专利技术制备方法作用温度低，成本低，更适用于大规模批量生产。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种深孔金属化转接板的制备方法，包括：
[0006]S1在基板上加工通孔；
[0007]S2采用磁控溅射的方法，形成连续全覆盖基板上下表面的第一种子层；
[0008]S3采用化学镀的方法，形成连续全覆盖通孔内壁的第二种子层；
[0009]S4采用电镀的方法，使电镀金属填充于通孔内部；
[0010]S5去除位于基板上下表面的第一种子层以及步骤S4中在基板上下表面形成的多余电镀金属；
[0011]S6对步骤S5所得样品进行金属图形化及多重布线，得到深孔金属化转接板。
[0012]进一步的，步骤S1中，基板包括玻璃基板或陶瓷基板；
[0013]玻璃基板所用材料包括石英玻璃、硼硅玻璃或锂硅玻璃；
[0014]陶瓷基板所用材料包括95瓷氧化铝、96瓷氧化铝、99瓷氧化铝、氮化铝、软磁铁氧体或石英陶瓷。
[0015]进一步的，步骤S1中，加工通孔的方法为高能脉冲激光刻蚀或机械钻孔。
[0016]进一步的，步骤S2中，第一种子层的厚度为10nm～2μm；
[0017]步骤S3中，第二种子层的厚度为10nm～10μm。
[0018]进一步的，步骤S2中，第一种子层的材料包括钛、钛钨、镍铬、铝等常用的附着层；
[0019]步骤S3中，第二种子层的材料包括镍、铜等常用化学镀金属；
[0020]步骤S4中，电镀金属为铜。
[0021]进一步的，步骤S3中，首先利用化学敏化的方法在通孔内壁形成金属粘附层，再采
用化学镀的方法形成连续的第二种子层。
[0022]进一步的，步骤S4中，电镀的方式为正向脉冲、直流或双向脉冲，电镀的条件为0.1ASD～4ASD。
[0023]进一步的，步骤S4中，填充于通孔内部的电镀金属为金属柱结构；
[0024]步骤S5中，采用机械磨抛的方法去除位于基板上下表面的第一种子层以及步骤S4中在基板上下表面形成的多余电镀金属，使金属柱结构的上下两端面与基板的上下表面齐平。
[0025]进一步的，机械磨抛后表面的粗糙度＜10nm，TTV＜3μm。
[0026]进一步的，步骤S2进行之前，对基板进行等离子活化；
[0027]步骤S3和S4进行之前，分别对样品进行清洗和真空脱泡处理。
[0028]本专利技术与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
[0029](1)本专利技术创造性的提出一种深孔金属化转接板的制备方法，采用常规磁控溅射和化学镀的方式制备金属种子层，比现有高能PVD溅射批产能力强，作用温度低，成本低，更适用于大规模批量生产；
[0030](2)本专利技术制备方法具有较强的通用性，不仅可以实现陶瓷通孔的金属化，还适用于玻璃、硅、蓝宝石等其他基板材料的深孔金属化；
[0031](3)本专利技术工艺技术路线简单，在不用反应离子刻蚀、高能PVD等高值设备的条件下，采用常规成熟的磁控溅射设备即可实现金属化，能够实现全国产化且自主可控。
附图说明
[0032]图1为本专利技术一种深孔金属化转接板的制备方法的流程图；
[0033]图2为本专利技术一种深孔金属化转接板的制备方法中各阶段的示意图。
具体实施方式
[0034]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0035]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0036]本专利技术提供一种深孔金属化转接板的制备方法，具体为一种低成本深孔金属化陶瓷/玻璃转接板的制备方法，以陶瓷/玻璃材料作为基板材料，采用激光刻蚀或湿法腐蚀的方法打孔，在通孔转接板基础上采用二步金属种子层方法，即首先进行等离子表面活化，然后通过磁控溅射镀膜，实现表面金属连续全覆盖(此时孔内壁有部分金属)，然后进行真空湿法活化、利用化学镀反应原理实现孔内侧壁金属种子层连续全覆盖，同时实现表面与孔内侧壁金属种子层连续全覆盖。最后通过脉冲电镀填实。本专利技术采用了二步金属种子层的制备方法，降低了表面电阻与侧壁电阻的比值，提升孔内电镀效率，降低气孔率。本专利技术具有大批量、自动化程度高、成本低等方面的优点，特别适用于制备垂直互连用转接板，可为后续三维集成堆叠技术提供重要技术支撑。
[0037]如图1和图2，本专利技术的具体步骤如下：
[0038](1)以陶瓷或玻璃材料作为基板材料，采用高能脉冲激光刻蚀或机械钻孔的方法打孔，清洗后备用，陶瓷转接板可以是95瓷氧化铝、96瓷氧化铝、99瓷氧化铝、氮化铝、软磁铁氧体、石英陶瓷；玻璃转接板的材料包括石英玻璃、硼硅玻璃、锂硅玻璃等；
[0039](2)通常，深孔金属化采用高能溅射PVD的方法，但是加工温度高，且每次只能加工一张晶圆，产能较低，成本较高。本专利技术采用二步金属化法，首先在通孔转接板上下两面进行等离子清洗活化，随后进行双面磁控溅射第一种子层，使得表面连续覆盖，第一金属层厚度10nm～2μm，成本低，适用于大规模生产，但孔内侧壁无法连续覆盖；
[0040](3)本专利技术为了解决常规磁控溅射无法实现深孔侧壁金属连续覆盖的问题，将步骤(2)样品进行清洗，然后进行真空脱泡处理，真空脱泡处理的目的是脱除清洗过程中清洗溶剂在通孔中形成的气泡。随后进行化学敏化一层金属粘附层，敏化剂可用钯活化、镍活化等，最后进行化学镀实现深孔内壁种子层连续全覆盖，该层为第二种子层；基板表面包括通孔边缘均被第一种子层覆盖，同时，内孔侧壁也形成了一部分覆盖，第一种子层和第二种子层连续导通。
[0041](4)将步骤(3)样品进行清洗去除金属离子，并脱泡处理，随后安装夹具，放入深孔电镀槽内；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深孔金属化转接板的制备方法，其特征在于，包括：S1在基板上加工通孔；S2采用磁控溅射的方法，形成连续全覆盖基板上下表面的第一种子层；S3采用化学镀的方法，形成连续全覆盖通孔内壁的第二种子层；S4采用电镀的方法，使电镀金属填充于通孔内部；S5去除位于基板上下表面的第一种子层以及步骤S4中在基板上下表面形成的多余电镀金属；S6对步骤S5所得样品进行金属图形化及多重布线，得到深孔金属化转接板。2.根据权利要求1所述的一种深孔金属化转接板的制备方法，其特征在于，步骤S1中，基板包括玻璃基板或陶瓷基板；玻璃基板所用材料包括石英玻璃、硼硅玻璃或锂硅玻璃；陶瓷基板所用材料包括95瓷氧化铝、96瓷氧化铝、99瓷氧化铝、氮化铝、软磁铁氧体或石英陶瓷。3.根据权利要求1所述的一种深孔金属化转接板的制备方法，其特征在于，步骤S1中，加工通孔的方法为高能脉冲激光刻蚀或机械钻孔。4.根据权利要求1所述的一种深孔金属化转接板的制备方法，其特征在于，步骤S2中，第一种子层的厚度为10nm～2μm；步骤S3中，第二种子层的厚度为10nm～10μm。5.根据权利要求1所述的一种深孔金属化转接板的制备方法，其特征在于，步骤S2中，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏猛，张平，岳伯阳，韩立昌，杨磊，
申请(专利权)人：四川航天燎原科技有限公司，
类型：发明
国别省市：