【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及玻璃金属穿孔，具体涉及一种基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆及其制作方法。
技术介绍
1、随着半导体制造工艺向深亚微米及纳米级发展，集成电路的有源和无源器件的增加和高密度集成越发缓慢和困难，“摩尔定律”的延续面临巨大挑战。将芯片通过引线焊接的方式与基板进行连接的传统封装方式存在多个问题，例如芯片集成效率低、信号传输距离长带来的互连延迟。为克服集成电路和传统封装面临的难题，以转接板技术为基础的三维集成技术被认为是取代摩尔定律进一步提高芯片集成度的重要手段。转接板技术主要有硅通孔(through silicon via，tsv)和玻璃通孔(through glass via，tgv)两种，可以实现芯片-芯片之间的距离最短、间距最小的互联。具有更好的电性能、更低的功耗、更宽的带宽、更高的密度、更小的尺寸、更轻的质量等优点，正在取代高良率、低成本、低集成度的传统的引线键合技术。
2、tsv技术由于工艺较为成熟，发展迅猛，同时应用更加广泛。然而，硅属于半导体材料，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，影响芯片导电性能。在高频信号应用情况下由于介电常数和损耗因子过大，会使信号产生较大损耗。同时，tsv在制作过程中需要硅衬底上生长sio2作为绝缘层和金属钛、铬为离子粘附和阻挡层增加额外的成本和工艺复杂度。玻璃属于高绝缘材料，没有自由移动的电荷，电阻率高达1013～1016ω.cm，介电性能优良。损耗因子很小，在高频应用情况下，传输信号也不会有较大损耗。常用的高硼硅玻璃的热膨胀系数
3、玻璃金属穿孔(through glass via,tgv)，是一种应用于圆片级真空封装领域的新兴纵向互连技术。tgv技术为实现芯片-芯片之间距离最短、间距最小的互联提供了一种技术途径，具有优良的电学、热学、力学性能，在射频芯片、mems传感器、高密度系统集成等领域具有独特优势。传统的tgv制作流程包含玻璃微孔制作和微孔金属填充。tgv晶圆制作的核心和难点是在玻璃微孔中填充导电金属材料，目前常用的方法为电镀铜工艺，铜作为tgv常见的填充材料，具有优良的导电性以及较低的电阻率，但是玻璃微孔电镀铜存在填充率不足、填充空心化和粘附性不足等问题，并且在电镀过程产生的废液对环境具有污染性；其次，铜的热膨胀系数与玻璃的热膨胀系数相差较大，在高密度集成的电路中，容易因热膨胀系数失配产生热应力问题，导致tgv损坏，良率过低，最后，传统tgv制作需要实现玻璃微孔制作、微孔金属种子层、化镀和电镀混合工艺已经研磨抛光，制作工艺复杂，良率和成本有待提高。
4、因此，急需金属和玻璃紧密粘合在一起的高可靠性tgv晶圆用于实现半导体、传感芯片的集成封装。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆及其制作方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、在本专利技术的第一方面，公开了一种基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆。
4、具体地说，该tgv晶圆包括金属基板；
5、所述金属基板上设置有多个金属柱组成的金属腔体；
6、所述金属腔体采用金属刻蚀工艺加工而成；
7、所述金属腔体中设置有玻璃填充物；
8、所述金属基板和所述玻璃填充物的膨胀系数的差值范围为0～10％。
9、进一步的，所述金属基板采用可伐合金材料、钨材质与玻璃热膨胀系数接近的金属。
10、进一步的，所述金属基板和所述玻璃填充物的膨胀系数的差值范围为10％。
11、进一步的，所述玻璃填充物采用高硼硅玻璃材质。
12、进一步的，所述玻璃填充物采用高温气氛熔融的方式填充在所述金属腔体中。
13、在本专利技术的第二方面，公开了一种基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆的制作方法。
14、该方法包括以下步骤：
15、s1、制作金属基板；
16、s2、采用高精度金属刻蚀工艺在金属基板上制作多个一致性高的金属柱，多个金属柱形成金属腔体；采用高精度、批量化金属刻蚀工艺制作的金属腔体侧壁和底部一致性和均一性高，满足tgv晶圆导电金属的位置、尺寸和高要求制作。
17、s3、将高硼硅玻璃紧密贴合在金属基板上，将贴合的高硼硅玻璃与金属基板放置在惰性气体氛围炉中加热，使高硼硅玻璃完全熔融至金属腔体中，熔融后的玻璃与金属基板紧密粘合在一起，且玻璃没有气泡，最终形成粘合有玻璃填充物的金属基板；
18、s4、对粘合有玻璃填充物的金属基板进行研磨抛光处理，使金属基板的上下表面与玻璃填充物的上下表面平齐，且上下表面金属凸显出，最终得到tgv晶圆。
19、进一步的，所述制作金属基板，包括：
20、采用可伐合金材料、钨与玻璃热膨胀系数接近的金属材料，进行金属刻蚀工艺，制作凸显金属柱的金属基板。
21、和现有技术相比，本专利技术的优点为：
22、(1)本专利技术提出了一种基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆及其制作方法，该tgv晶圆及其制作方法采用热膨胀系数与高硼硅玻璃相近的可伐金属和钨等金属，在高温气氛下实现玻璃和金属的高致密粘合，避免tgv晶圆金属脱落的问题。本专利技术解决了传统电镀铜tgv晶圆因热膨胀差异大带来的裂纹、热应力无法消除等问题以及传统电镀铜tgv晶圆的金属和玻璃粘附性不足的问题，同时高可靠性tgv晶圆可以实现低或者无气体漏率现象，满足真空器件集成封装后电极引出。
23、(2)本专利技术提出了一种基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆制作方法，该方法采用金属刻蚀工艺和玻璃腔体高温气氛回流工艺即可实现tgv晶圆的制作，避免了由于铜与玻璃的黏附力不足导致的金属层卷曲甚至脱落等问题，不需要特殊的处理来提高结合力，同时简化了工艺复杂度，降低tgv晶圆的制作成本。
24、(3)本专利技术提出了一种基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆制作方法，该方法采用高精度、批量化金属刻蚀工艺制作出底部均一性高的金属腔体和一致性高的金属柱，可实现tgv晶圆的批量化和高精度的制作。
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1.一种基于金属刻蚀的高可靠性TGV晶圆，其特征在于，该TGV晶圆包括金属刻蚀制作的金属基板；
2.根据权利要求1所述的基于金属刻蚀的高可靠性TGV晶圆，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于金属刻蚀的高可靠性TGV晶圆，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的基于金属刻蚀的高可靠性TGV晶圆，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的基于金属刻蚀的高可靠性TGV晶圆，其特征在于，
6.一种根据权利要求1～5任意一项所述的基于金属刻蚀的高可靠性TGV晶圆的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于金属刻蚀的TGV晶圆的制作方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆，其特征在于，该tgv晶圆包括金属刻蚀制作的金属基板；
2.根据权利要求1所述的基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于金属刻蚀的高可靠性tgv晶圆，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的基于金属刻蚀的高可靠性t...
【专利技术属性】
技术研发人员：李山，陈池来，刘友江，
申请(专利权)人：合肥中科岛晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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