玻璃通孔制备方法技术

本发明专利技术提供一种制备玻璃通孔的方法

【技术实现步骤摘要】
玻璃通孔制备方法、玻璃通孔结构及应用和垂直互联结构


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，尤其涉及一种制备玻璃通孔的方法
、
玻璃通孔结构及其应用和垂直互联结构
。

技术介绍

[0002]随着半导体制造工艺向深亚微米及纳米级发展，传统的光刻技术逐渐接近极限，集成电路晶体管数目的增加和特征尺寸的缩小越发缓慢和困难，“摩尔定律”的延续面临巨大挑战
。
同时，传统封装中信号传输距离长带来的互连延迟问题日益严重，难以满足芯片高速和低功耗的要求
。
为克服集成电路和传统封装面临的难题，三维集成技术应运而生
。
[0003]硅通孔
(Through Silicon Via
，
TSV)
技术被认为是实现三维集成最有前景的技术
。TSV
技术通过在芯片与芯片
、
晶圆与晶圆之间制作垂直通孔，实现芯片之间的直接互连
。
它能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大
、
芯片间的互连线最短
、
外形尺寸最小，显著提高芯片速度，降低芯片功耗，因此成为目前电子封装技术中最引人注目的一种技术
。
然而，硅是一种半导体材料，
TSV
周围的载流子在电场或磁场作用下可以自由移动，对邻近的电路或信号产生影响，影响芯片性能
。
玻璃材料没有自由移动的电荷，介电性能优良，热膨胀系数
(CTE)
与硅接近，以玻璃替代硅材料的玻璃通孔
(Through Glass Via
，
TGV)
技术可以避免
TSV
的问题，是理想的三维集成解决方案
。
此外，
TGV
技术无需制作绝缘层，降低了工艺复杂度和加工成本
。TGV
及相关技术在光通信
、
射频
、
微波
、
微机电系统
、
微流体器件和三维集成领域有广泛的应用前景
。
[0004]TGV
技术面临的关键问题是没有类似硅的“Bosch”深刻蚀工艺，难以快速制作高深宽比的玻璃深孔或沟槽
。
传统的喷砂法
、
湿法刻蚀法和激光钻孔法等均存在一定的局限性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种制备玻璃通孔的方法，通过在玻璃基板一面形成预通孔以及导热层，利用预通孔谷底处的导热层在加热时会在相对的另一面形成较高的温度场，促使湿法刻蚀速率发生相应变化，从而形成垂直贯通的玻璃通孔结构
。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种制备玻璃通孔的方法，包括以下步骤：
[0007]对玻璃基板的第一表面进行第一刻蚀，以在第一表面形成预通孔；
[0008]在所述玻璃基板的具有所述预通孔的第一表面沉积导热材料形成导热层，并加热所述导热层至第一温度，以在所述玻璃基板上形成温度场；
[0009]对所述玻璃基板的第二表面进行第二刻蚀，以在所述预通孔的对应位置形成玻璃通孔，所述第二表面与所述第一表面相对
。
[0010]根据一个具体实施方式，所述第一刻蚀采用喷砂法
、
湿法刻蚀法和机械钻孔法中的任意一种进行
。
[0011]根据一个具体实施方式，所述导热材料选自金属和石墨中的一种或多种
。
优选地，所述金属选自铜
、
锡
、
钨
、
钛
、
铂
、
钯
、
镍和金中的一种或多种
。
[0012]根据一个具体实施方式，所述沉积通过电镀
、
化学镀
、
物理沉积中的一种或多种方法进行
。
[0013]根据一个具体实施方式，所述加热通过电加热或红外加热的方式进行
。
[0014]根据一个具体实施方式，所述第一温度为
80
‑
120℃。
[0015]根据一个具体实施方式，所述温度场在所述第二表面与所述预通孔谷底位置对应的位置具有更高的温度
。
[0016]根据一个具体实施方式，加热后，所述第二表面具有
45
‑
55℃
的第二温度
。
[0017]根据一个具体实施方式，所述第二刻蚀包括向所述第二表面喷洒氢氟酸水溶液
。
[0018]根据一个具体实施方式，所述氢氟酸水溶液的体积浓度为
35
‑
45
％
。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供一种玻璃通孔结构，包括：
[0020]玻璃基板，具有相对的第一表面和第二表面；和
[0021]贯穿所述玻璃基板的一个或多个垂直通孔；
[0022]其中，所述垂直通孔中间窄，上下宽
。
[0023]根据一个具体实施方式，所述垂直通孔的上部具有内壁线性向外倾斜或者沿通孔半径向外弯曲的倒梯形结构；所述垂直通孔的下部具有内壁沿通孔半径向内弯曲的类梯形结构
。
[0024]根据本专利技术的又一方面，提供一种垂直互联结构，包括上述玻璃通孔结构
。
[0025]根据本专利技术的又一方面，提供所述玻璃通孔结构在半导体封装技术中的应用
。
[0026]本专利技术的方法通过预刻蚀的方式在玻璃基板一面形成孔洞，并形成导热材料层，通过加热在预刻蚀的相对面建立独特的诱导温度场，同时利用湿法刻蚀法的刻蚀液对玻璃基板的刻蚀速率在越高的温度下越快的特性，实现通孔刻蚀
。
该方法刻蚀速率快，可以实现深宽比大的通孔，并且可以实现更大的刻蚀数量
。
[0027]上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制
。
除上述描述的示意性的方面
、
实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本公开进一步的方面
、
实施方式和特征将会是容易明白的
。
附图说明
[0028]在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素
。
这些附图不一定是按照比例绘制的
。
应该理解，这些附图仅描绘了根据本公开公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本公开范围的限制
。
[0029]图1为根据本专利技术制备玻璃通孔的方法的工艺流程图；
[0030]图2为
HF
溶液的刻蚀速率随温度变化的曲线图；
[0031]图3为根据本专利技术的
TGV
结构的预通孔俯视图；
[0032]图4为加热导热层后在玻璃基板表面形成的温度场示意图；
[0033]图5至图8为...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种制备玻璃通孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：对玻璃基板的第一表面进行第一刻蚀，以在第一表面形成预通孔；在所述玻璃基板的具有所述预通孔的第一表面沉积导热材料形成导热层，并加热所述导热层至第一温度，以在所述玻璃基板上形成温度场；对所述玻璃基板的第二表面进行第二刻蚀，以在所述预通孔的对应位置形成玻璃通孔，所述第二表面与所述第一表面相对
。2.
根据权利要求1所述的制备玻璃通孔的方法，所述第一刻蚀采用喷砂法
、
湿法刻蚀法和机械钻孔法中的任意一种进行
。3.
根据权利要求1所述的制备玻璃通孔的方法，所述导热材料选自金属和石墨中的一种或多种
。4.
根据权利要求3所述的制备玻璃通孔的方法，所述金属选自铜
、
锡
、
钨
、
钛
、
铂
、
钯
、
镍和金中的一种或多种
。5.
根据权利要求1所述的制备玻璃通孔的方法，所述沉积通过电镀
、
化学镀
、
物理沉积中的一种或多种方法进行
。6.
根据权利要求1所述的制备玻璃通孔的方法，所述加热通过电加热或红外加热的方式进行
。7.
根据权利要求1所述的制备玻璃通孔的方法，所述第一温度为
80
‑
120℃。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：彭骥，刘浩男，丁丁，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：