本發(fā)明屬于導(dǎo)電基板，特別涉及一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、由于5g、智能汽車、醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)的進(jìn)步，電子產(chǎn)品被設(shè)計得更便攜、更方便。在傳感器的制造、集成和封裝方面投入了大量研究，旨在提高性能和可靠性并降低成本。而其中的mems傳感器的封裝可占器件生產(chǎn)成本的30％，其密封能力和互連性對器件性能有顯著影響，進(jìn)而影響傳感器的生產(chǎn)和應(yīng)用。此外，與器件級封裝相比，晶圓級封裝具有高制造效率和優(yōu)異的器件性能，在減小尺寸和節(jié)約成本方面具有優(yōu)勢。

2、玻璃通孔(through?glass?via，tgv)基板是通過玻璃基板的垂直電氣互連。與常見的硅和soi襯底相比，玻璃襯底具有優(yōu)異的電氣性能和更低的寄生電容，有利于高頻信號傳輸?shù)臄U(kuò)展。并且玻璃優(yōu)異的光學(xué)性能使其更適合于微光機(jī)電系統(tǒng)(moems)等光學(xué)應(yīng)用中。此外，通過調(diào)整玻璃的成分和優(yōu)化表面處理，可以改變基板的熱膨脹系數(shù)(cte)和機(jī)械強(qiáng)度從而改善金屬附著力、應(yīng)力控制和可靠性。因此tgv技術(shù)可以支持各種厚度(從50μm到900μm)和大晶圓尺寸(從15.24cm到30.48cm)和面板(從510×515mm到1500×800mm)中的應(yīng)用。玻璃基板的另一個優(yōu)點在于其工藝更簡單，無需在tgv的內(nèi)壁上沉積絕緣層，使得玻璃封裝基板的制造成本遠(yuǎn)低于硅基板。玻璃也可以使用陽極鍵合和直接鍵合等技術(shù)鍵合到基板上，包括硅和其他玻璃，這為加速度計和陀螺儀等慣性傳感器創(chuàng)造了穩(wěn)定的真空環(huán)境。總的來說，tgv工藝提供高密度、高縱橫比玻璃通孔的制造和金屬化，從而減小設(shè)備尺寸，同時保持高性能電氣互連，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

3、然而，目前關(guān)于tgv基板中通孔的制備仍面臨著許多問題。傳統(tǒng)的噴砂法無法適應(yīng)小尺寸結(jié)構(gòu)的制備，而光敏玻璃的方法的成本過高，因此目前主流的tgv制備方法包括利用激光打孔形成tgv深孔以及將激光打孔與化學(xué)腐蝕法相結(jié)合。前者盡管可以獲得高精度的孔道，但對于深度大的結(jié)構(gòu)，利用激光打孔的使用會導(dǎo)致成本直線上升，激光打孔所行的孔道過于光滑的結(jié)構(gòu)也不利于后續(xù)種子層的沉積，同時，激光形成的過高溫度可能會導(dǎo)致玻璃產(chǎn)生過高應(yīng)力而出現(xiàn)破碎，導(dǎo)致成品率下降。而將激光打孔與化學(xué)腐蝕相結(jié)合后，可以降低部分成本，且化學(xué)腐蝕形成的粗糙孔壁也有利于種子層的沉積，然而其成本依舊很高，且化學(xué)腐蝕的使用產(chǎn)生的過長耗時導(dǎo)致了時間成本過高，同時過長的腐蝕時間以及對孔壁的腐蝕會導(dǎo)致最終孔徑的擴(kuò)大以及孔壁中傾角的出現(xiàn)。因此開發(fā)出低成本、短耗時的簡單的高深寬比的tgv制備方法并提升tgv內(nèi)金屬的結(jié)合強(qiáng)度仍然十分必要，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板及其制備方法與應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有tgv基板制備方法工藝復(fù)雜、成本高和效率低的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其中，包括步驟：

4、在玻璃基板表面制備模板層；

5、通過外加信號對所述模板層進(jìn)行加工，在所述模板層上形成空缺并生成具有設(shè)計孔道的玻璃基板；

6、將金屬催化劑沉積在具有設(shè)計孔道的玻璃基板上，由于模板層的遮擋，只有聚集在設(shè)計孔道內(nèi)并與玻璃基板接觸的金屬催化劑參與反應(yīng)，剩余金屬催化劑在模板層表面，不參與玻璃基板的反應(yīng)；

7、將沉積有金屬催化劑的玻璃基板浸沒在由氧化劑和腐蝕劑組成的反應(yīng)溶液中，通過反應(yīng)溶液中的腐蝕劑對玻璃基板的腐蝕和氧化劑對金屬催化劑接觸位置玻璃基板的腐蝕，實現(xiàn)對玻璃基板特定方向上的快速反應(yīng)，在反應(yīng)預(yù)定時間后將玻璃基板取出，去除玻璃基板表面剩余的模板層并進(jìn)行清洗，獲得具有高深度寬比的tgv基板；

8、在所述tgv基板的孔壁上沉積金屬種子層，最后采用電沉積銅對tgv深孔進(jìn)行金屬填充，制得所述玻璃通孔導(dǎo)電互聯(lián)基板。

9、所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其中，所述模板層為光刻膠模板、氧化鋁模板、pdms模板、pmma模板和ps模板中的一種。

10、所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其中，所述金屬催化劑為銀、金、鈀、釕、鉑中的一種，或為銀、金、鈀、釕、鉑中至少兩種組成的合金，或為銀、金、鈀、釕、鉑的金屬化合物。

11、所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其中，所述反應(yīng)溶液中氧化劑和腐蝕劑的質(zhì)量比為1:1-20:1，其中，所述氧化劑為純水或雙氧水，所述腐蝕劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氟酸和氟化銨中的一種。

12、所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其中，在將玻璃基板筋膜在反應(yīng)溶液中，反應(yīng)制備tgv基板的過程中，反應(yīng)時間為10-250min，反應(yīng)溫度為25-150℃。

13、所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其中，在所述tgv基板的孔壁上沉積金屬種子層的過程中，所述金屬種子層的材料為銅、鎳、鈦和金中的一種，所述金屬種子層的厚度為1-3μm。

14、所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其中，采用電沉積銅對tgv深孔進(jìn)行金屬填充的步驟中，電鍍液組分包括硫酸銅150-250g/l，硫酸35-55g/l，氯離子40-60g/l，加速劑a2-10ppm，抑制劑b?200-1000ppm，整平劑c?5-80ppm，電鍍電流為20-100ma，電鍍時間為1-10h。

15、所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其中，所述加速劑a為聚二硫二丙烷磺酸鈉、噻唑啉基二硫代丙烷磺酸鈉、3,3-二硫代二乙烷磺酸鈉和3,3-二硫代二己烷磺酸鈉中的一種；所述抑制劑b為分子量為2000-10000的聚乙二醇；所述整平劑c為二乙基藏紅偶氮二甲基苯胺、二乙基藏紅偶氮二甲基酚、藏紅偶氮苯酚、亞甲基藍(lán)和亞甲基綠中的一種或多種。

16、一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板，其中，采用本發(fā)明所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法制得。

17、一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的應(yīng)用，其中，將本發(fā)明所述的玻璃通孔導(dǎo)電互連基板用于半導(dǎo)體器件的加工。

18、有益效果：本發(fā)明基于金屬催化化學(xué)腐蝕的生產(chǎn)工藝制備玻璃通孔導(dǎo)電互連基板，避免了傳統(tǒng)tgv制備工藝的繁瑣行和高成本且本發(fā)明方法操作簡單，成本低廉，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)均勻，利于大規(guī)模推廣，同時由于貴金屬催化劑在玻璃孔道中的殘留，有助于提升制備種子層在基底上的結(jié)合強(qiáng)度，提升最終tgv電沉積銅的效果；本發(fā)明制得的玻璃通孔導(dǎo)電互連基板應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用于集成無源元件(ipd)、微機(jī)電系統(tǒng)封裝(mems)、玻璃基集成波導(dǎo)、芯片間光互聯(lián)、濾波器、射頻模塊等半導(dǎo)體先進(jìn)封裝領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其特征在于，所述模板層為光刻膠模板、氧化鋁模板、pdms模板、pmma模板和ps模板中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其特征在于，所述金屬催化劑為銀、金、鈀、釕、鉑中的一種，或為銀、金、鈀、釕、鉑中至少兩種組成的合金，或為銀、金、鈀、釕、鉑的金屬化合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)溶液中氧化劑和腐蝕劑的質(zhì)量比為1:1-20:1，其中，所述氧化劑為純水或雙氧水，所述腐蝕劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氟酸和氟化銨中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其特征在于，在將玻璃基板筋膜在反應(yīng)溶液中，反應(yīng)制備tgv基板的過程中，反應(yīng)時間為10-250min，反應(yīng)溫度為25-150℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其特征在于，在所述tgv基板的孔壁上沉積金屬種子層的過程中，所述金屬種子層的材料為銅、鎳、鈦和金中的一種，所述金屬種子層的厚度為1-3μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其特征在于，采用電沉積銅對tgv深孔進(jìn)行金屬填充的步驟中，電鍍液組分包括硫酸銅150-250g/l，硫酸35-55g/l，氯離子40-60g/l，加速劑a2-10ppm，抑制劑b?200-1000ppm，整平劑c?5-80ppm，電鍍電流為20-100ma，電鍍時間為1-10h。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法，其特征在于，所述加速劑a為聚二硫二丙烷磺酸鈉、噻唑啉基二硫代丙烷磺酸鈉、3,3-二硫代二乙烷磺酸鈉和3,3-二硫代二己烷磺酸鈉中的一種；所述抑制劑b為分子量為2000-10000的聚乙二醇；所述整平劑c為二乙基藏紅偶氮二甲基苯胺、二乙基藏紅偶氮二甲基酚、藏紅偶氮苯酚、亞甲基藍(lán)和亞甲基綠中的一種或多種。

9.一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板，其特征在于，采用權(quán)利要求1-8任一所述玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的制備方法制得。

10.一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板的應(yīng)用，其特征在于，將權(quán)利要求9所述的玻璃通孔導(dǎo)電互連基板用于半導(dǎo)體器件的加工。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及導(dǎo)電基板技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種玻璃通孔導(dǎo)電互連基板及其制備方法與應(yīng)用，制備方法包括步驟：先在玻璃基板需形成通孔位置的外表面形成金屬催化劑的聚集，并將玻璃基板放置在反應(yīng)溶液中，通過氧化劑和腐蝕劑對玻璃基底進(jìn)行腐蝕，經(jīng)過特定時間的反應(yīng)后獲得具有高深寬比的TGV基板；最后在TGV基板的孔壁上沉積金屬種子層，采用電沉積銅對TGV深孔進(jìn)行金屬填充，制得所述玻璃通孔導(dǎo)電互聯(lián)基板。本發(fā)明方法操作簡單，成本低廉，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)均勻，利于大規(guī)模推廣，同時由于貴金屬催化劑在玻璃孔道中的殘留，有助于提升制備種子層在基底上的結(jié)合強(qiáng)度，提升最終TGV電沉積銅的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：符顯珠,翁彥泓,駱靜利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8