[發明專利]在基板中嵌入金屬材料的方法

無效

• 申請號: 201110218552.6
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102915949A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 于大全;孫瑜;戴風偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及微電子行業的封裝技術領域，特別涉及一種在基板中嵌入金屬材料的方法。

背景技術

近幾年來，先進的封裝技術已在IC制造行業開始出現，特別是三維(3Dimension)封裝突破傳統的平面封裝的概念，組裝效率高達200％以上。通過垂直堆疊芯片建立3D封裝結構，通過硅片通道(Through?Silicon?Vias，簡稱TSV)能夠提供更高地封裝集成度。3D?TSV互連可以減小物理尺寸節省有用的空間，縮短互連長度減小信號延遲來加快運行速度。

2008國際半導體技術路線圖確立的最終目標是在單一系統上進行異質集成，TSV互連在這個目標中扮演著重要角色，它可以提供低成本、可靠的通孔制備技術，適合的通孔填充材料的選擇，新穎的電學和熱學問題設計解決方案。隨著半導體技術的發展，用于系統級封裝(System?in?Package，簡稱SiP)技術的硅基轉接板在高密度3D封裝領域變得越來越重要了。同時由于玻璃、陶瓷材料的優點，玻璃基轉接板、陶瓷基轉接板等也廣泛的用于各種特定集成封裝中。

目前，TSV硅基板主要采用的是DRIE干法刻蝕打孔，填空主要采取的是電鍍填銅，效率不高，而且對高深寬比的孔，電鍍容易出現空洞，影響可靠性。類似地，玻璃基轉接板的制作主要為減成法。減成法技術制作轉接板的步驟包括：首先在玻璃基板上形成孔的結構，然后在孔中電鍍導電材料形成電互連，其中電鍍的工藝相當復雜。

申請人意識到現有技術存在如下技術缺陷：采用打孔結合電鍍的方法在基板中嵌入金屬材料的工藝復雜，成本高。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述缺陷，本發明提供了一種在基板中嵌入金屬材料的方法，以降低工藝復雜度和成本。

(二)技術方案

本發明公開了一種在基板中嵌入金屬材料的方法。該方法包括：在基板上制作孔或槽；在孔或槽中填充金屬材料的粉料或漿料；利用微區瞬時加熱裝置加熱孔或槽的區域，使孔或槽中填充的金屬材料燒結；冷卻固化孔或槽的區域，使金屬材料呈塊狀嵌入到基板中。

本發明在基板中嵌入金屬材料的方法中，在孔或槽中填充金屬材料的粉料或漿料的步驟之前還包括：在孔或槽的內壁形成用于增加金屬材料與基板潤濕性或絕緣性的涂層。優選地，涂層為氧化物層或玻璃層。在孔或槽的內壁形成氧化物涂層的方法為熱氧化、物理氣相沉積或化學氣相沉積。

本發明在基板中嵌入金屬材料的方法中，利用微區瞬時加熱裝置加熱孔或槽的區域的步驟同時還包括：利用惰性氣體保護被加熱的孔或槽的區域。

本發明在基板中嵌入金屬材料的方法中，金屬材料為以下材料中的一種或由以下材料中的兩種或兩種以上構成的合金：鎳，鐵，銅，鋁，鉑，金，鈀，鈦，鎢或銀。金屬材料的粉料為金屬材料粒度小于20μm的粉末或納米級顆粒；金屬材料的漿料為金屬材料的導體電子漿料。

本發明在基板中嵌入金屬材料的方法中，微區瞬時加熱裝置為激光器或等離子體火炬。

本發明在基板中嵌入金屬材料的方法中，利用微區瞬時加熱裝置加熱孔或槽的區域的步驟中：微區瞬時加熱裝置與孔或槽位于基板的同側或兩側。

本發明在基板中嵌入金屬材料的方法中，基板為玻璃基板、陶瓷基板或硅基板。

本發明在基板中嵌入金屬材料的方法中，冷卻固化孔或槽的區域，使金屬材料呈塊狀嵌入到基板中的步驟之后還包括：利用機械研磨減薄結合機械拋光，或機械研磨減薄結合化學機械拋光，使基板減薄到所需厚度，并使嵌入到基板中的塊狀金屬材料的兩端暴露出來。

(三)有益效果

本發明在基板中嵌入金屬材料的方法解決了現有技術中玻璃轉接板、陶瓷轉接板和硅基轉接板等金屬通孔基板制備中填孔工藝復雜，成本高等問題，工藝簡單，成本低廉，并且提高了在基板中嵌入金屬材料的均勻性。利用該方法制作的金屬通孔基板可以廣泛用于微電子封裝、MEMS器件封裝，生物和醫療等領域。

附圖說明

圖1為本發明實施例在基板中嵌入金屬材料方法的流程圖

圖2為本發明實施例在基板中嵌入金屬材料方法中利用激光法在基板上加工盲孔后的基板示意圖；

圖3為本發明實施例在基板中嵌入金屬材料方法中將金屬漿料填入基板上盲孔中后的基板示意圖；

圖4為本發明實施例在基板中嵌入金屬材料方法中用激光瞬間加熱電子漿料進行燒結后的基板示意圖；

圖5為本發明實施例在基板中嵌入金屬材料方法中玻璃基板上所有盲孔中電子漿料用激光燒結后的基板示意圖。