一种填充高深宽比三维玻璃通孔的方法

摘要

本发明涉及一种填充高深宽比三维玻璃通孔的方法，其一方面是填充材料的创新，采用金属铜与碳纳米管的复合材料作为填充材料，有效提高TGV的导电性能和稳定性，另一方面利用了新颖的填充方法，力图解决传统填充方法中始终存在的缺陷问题。本方法预先在TGV中生长碳纳米管，并利用碳纳米管作为金属铜填充过程的导电通道和沉积位置，利用电迁移现象的特性将通孔两侧的金属铜引入高深宽比的通孔内部，完成TGV结构的导通。

主权项

一种填充高深宽比三维玻璃通孔的方法，其特征在于：利用电迁移的特性通过预先生长碳纳米管作为导电和沉积辅助的方式向高深宽比的通孔内部填充铜，达到TGV结构导通的目的，具体的实施步骤如下：步骤1，通过粘结剂将玻璃晶圆与操作杆相连，对晶圆进行机械减薄和抛光处理达到200～500μm厚度；步骤2，将步骤1处理好的晶圆与操作杆分离，在晶圆表面进行刻蚀前必要的预处理步骤，如沉积一定厚度的光刻胶，低压化学沉积或者等离子体加强型化学气相沉积多晶硅，或者沉积Cr/Au复合层；步骤3，对上述处理后的晶圆进行湿法刻蚀处理，选用浓度为49％HF溶液作为主要刻蚀液，可适当添加37％浓度的HCl溶液复配，两者体积比在10:0.5～10:1.5范围内，在室温下刻蚀3～20min，获得孔径2～10μm、高度30～100μm的盲孔；步骤4，将上述湿法刻蚀获得的盲孔取出溶液，用去离子水冲洗，消除晶圆和盲孔表面残余的离子，并放入120℃的含有保护气氛的干燥箱内进行干燥处理30分钟；步骤5，在获得的TGV盲孔中沉积催化金属Fe，将样品放入气氛炉中，通入Ar/C₂H₂/H₂混合反应气体，流速分别为160/30/60sccm，加热至800℃反应30分钟，在TSV/TGV的孔内获得CNT；步骤6，对上述获得的含有CNT的TGV样品背面进行减薄处理直至获得TGV通孔，随后将通孔两侧与金属Cu基板连接，完成后将金属接入电路，检测电路是否能够导通；步骤7，向上述检测后导通的电路施加电流300～1500mA，温度270～300℃，利用电迁移作用向含有CNT的TGV通孔内引入金属铜，经过60～300min的不断沉积直至通孔被填满；步骤8，将填充完毕的晶圆与两侧的金属基板分离，即可获得所需要的高深宽比的TGV通孔。