用碳纳米管簇填充硅通孔的方法

摘要

本发明公开了一种用于微电子封装微中的用碳纳米管簇填充硅通孔的方法。该方法是：用光刻技术及深反应离子腐蚀技术在硅片上制造具有特定形状和排列的孔。将由三氧化二铝和铁组成的催化层沉积于孔的底部。在一定气体流量和温度下碳纳米管簇自孔底部开始生长。然后，在硅片上表面及碳纳米管簇表面溅射一层由硅和光刻胶组成的支撑层。用研磨和化学机械平坦化方法磨出整齐平整的碳纳米管簇表面和硅表面。在碳纳米管簇表面镀钛/金金属化镀层作为焊盘。去除硅片背面的硅直到碳纳米管簇底部露出为止。最后，在硅片背面也镀一层钛/金金属化镀层，便可得到用碳纳米管簇填充的硅通孔。通过本发明中的方法可得到孔径接近20微米的硅通孔，进而满足未来电子元器件密集化和小型化的要求。

主权项

一种用碳纳米管簇填充硅通孔的方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤：(1)使用光刻工艺和深反应离子腐蚀法在硅片上制造出所需形状和排列的孔，孔径为20～50微米，孔深为100～150微米，光刻工艺中覆盖在硅表面的光刻胶暂不去除；(2)使用电子束蒸镀法在被光刻胶覆盖并有孔的硅片上沉积一层由6～12纳米厚的三氧化二铝和1～3纳米厚的铁组成的催化层；(3)使用异丙酮和去离子水洗去光刻胶及其上的催化层，此时，仅有孔的底部保留有催化层；(4)将硅片放入直径为4厘米，长度为50厘米的石英管；在石英管中通入800～1000sccm的氩气和100～300sccm的氢气，同时，将硅片加热到500～700℃并保持10～20分钟；(5)在反应器中充入3～10sccm的乙炔气体，同时将氩气和氢气的流量调整为500～700sccm，进行碳纳米管簇的孔内生长；(6)碳纳米管簇在孔内生长15～20分钟之后关闭乙炔气，将氩气调整到800～1000scm，将氢气调整到100～300sccm，同时，停止加热，待芯片冷却到室温后从石英管中取出；(7)在带有碳纳米管孔的硅片上溅射一层由600～900纳米厚的硅及10～20微米厚的光刻胶组成的支撑层；(8)使用紫外线照射光刻胶，待光刻胶硬化后使用研磨法和化学机械平坦化法打磨出平整的碳纳米管簇表面和硅表面；研磨过程中，设备转速为15～30转每分钟，研磨压力为10～25KPa；机械平坦化过程中，设备转速为25～50转每分钟，打磨压力为10～20KPa；(9)使用光刻和电子束蒸镀法在打磨平整的碳纳米管簇上制备钛/金焊盘，其中钛的厚度为15～25纳米，金的厚度为60～90纳米；(10)在硅片的背面，使用腐蚀工艺去除硅，直到暴露出碳纳米管簇的底部，然后在腐蚀后的硅背部表面溅射一层钛/金镀层，其中钛的厚度为25～40纳米，金的厚度为300～500纳米，至此，便完成了由碳纳米管簇填充的硅通孔的制备。