[發明專利]一種基于納米金屬的嵌入式三維互連結構制備方法

有效

• 申請號: 202011638463.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112820693B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 楊冠南;劉宇;崔成強;張昱
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開一種基于納米金屬的嵌入式三維互連結構制備方法，采用多片帶孔洞或空腔的玻璃片粘合，形成具有三維空腔的基板結構；再通過點膠裝置將納米金屬膏對三維空腔進行填充；填充完畢后，使用激光對三維空腔內的納米金屬進行定向燒結成型；最后對基板結構進行濕法清洗，去除殘留納米金屬顆粒。本發明形成三維空腔的基板結構并采用納米金屬填充，然后燒結形成嵌入式三維互連的導體結構，無需采用電鍍銅的方式，避免造成對環境的污染。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種基于納米金屬的嵌入式三維互連結構制備方法。

背景技術

集成電路的尺寸已經可以縮小到納米級別，已逐漸接近尺寸上的物理極限，縮小特征尺寸的方法已經無法進一步提高集成電路的性能和功能，所以集成電路的發展面臨著一系列的問題與挑戰。

目前有通過三維集成技術解決上述的問題，相較于傳統的平面電路，三維集成技術在垂直方向上進行芯片的堆疊和集成，在不需要進一步縮小器件特征尺寸的條件下，提高了電路的集成度。三維集成技術可以集成多種材料、工藝及功能的芯片于一體，明顯地改進電路的電子性能，其中，基于TSV垂直互連的疊層封裝方式以其短距離互連和高密度集成的關鍵技術優勢，逐漸引領了封裝技術發展的趨勢。

而TSV垂直互連的封裝技術主要是在晶圓背面開TSV孔露出焊盤，利用金屬層將焊盤導出來引線，再在晶圓背面布線和植球，現有的TSV工藝中大多采用電鍍銅的工藝形成導體結構，但采用電鍍銅工藝會對環境造成極大的污染，非常不環保。例如公告號為CN105405781A、公布日為2016.3.16的中國專利：采用CMP工藝制作晶圓級封裝背部引線的方法，該專利在晶圓背面開TSV孔，并進行鍍銅工藝形成導體結構，會對環境造成極大的污染。因此，提供一種新型互連方式作為導體結構是目前急需解決的問題。

發明內容

本發明提供一種基于納米金屬的嵌入式三維互連結構制備方法，該制備方法采用多片帶孔洞或空腔的玻璃片粘合，形成具有三維空腔的基板結構，在三維空腔中采用納米金屬填充，然后燒結形成嵌入式三維互連的導體結構，無需采用電鍍銅的方式，避免造成對環境的污染。

本發明的技術方案為：

一種基于納米金屬的嵌入式三維互連結構制備方法，包括以下步驟：

S1、使用激光加工或物理切割或化學腐蝕的方式，在多個玻璃片上分別形成孔洞或空腔；

S2、將多個玻璃片層疊粘合，形成具有三維空腔的基板結構，基板結構中有多個孔洞與外部相連，其中上表面的一個孔洞作為流入道口，剩余的孔洞均作為流出道口；

S3、點膠裝置將流入道口和流出道口的孔洞均密封，將流入道口處的點膠裝置的點膠頭下壓并擠出納米金屬膏，納米金屬膏由流入道口流入到三維空腔中，流出道口的點膠裝置均連接抽真空裝置，抽真空裝置對三維空腔抽真空，使用點膠裝置上的自動光學檢測系統(AOI)判斷納米金屬膏是否完全填充三維空腔，當其中一個流出道口處的點膠裝置檢測到該位置的納米金屬膏完成填充后，將該點膠裝置處的抽真空裝置關閉并下壓點膠頭，點膠頭開始擠壓納米金屬膏進入三維空腔，該處的流出道口轉換成流入道口使用，以此類推，直至所有流出道口轉換成流入道口時，填充完成；

S4、使用激光對三維空腔內的納米金屬膏進行定向燒結成型，燒結過程中，點膠裝置的點膠頭繼續擠出納米金屬膏對三維空腔進行補填充，補充納米金屬膏因燒結固化產生的體積收縮，燒結完畢后，移開所有點膠裝置；

S5、將燒結完成的基板結構進行濕法清洗，去除基板結構表面殘留的納米金屬顆粒。

進一步，步驟S2中，三維空腔的基板結構的形成方法還包括：使用3D打印方法對特定波長的透明的材料進行打印，形成具有三維空腔的基板結構。