本發(fā)明涉及玻璃轉(zhuǎn)接板，尤其是一種玻璃轉(zhuǎn)接板上玻璃通孔金屬化制作方法。

背景技術(shù)：

在三維堆疊的芯片結(jié)構(gòu)中，玻璃轉(zhuǎn)接板因其優(yōu)良的電絕緣性、低廉的制作成本及良好工藝兼容性，越來越成為人們的研究熱點(diǎn)。但是玻璃上制作通孔并進(jìn)行可靠地金屬填充有一定的挑戰(zhàn)性。目前已經(jīng)提出了多種玻璃打孔方法，如激光燒蝕法、干法刻蝕、傳統(tǒng)濕法刻蝕、玻璃回流法和激光輔助濕法刻蝕法等。激光燒蝕成孔的缺點(diǎn)在于只能單個打孔，時間成本較高，激光打孔過程中熱效應(yīng)造成孔壁出現(xiàn)微裂紋等損傷會影響填充金屬，另外激光燒蝕成孔的孔側(cè)壁粗糙度在幾個微米的量級，對后續(xù)孔金屬化造成了嚴(yán)重的影響，且即使金屬化制作成功，高頻性能也會嚴(yán)重退化，金屬孔可靠性也會出現(xiàn)嚴(yán)重問題；干法刻蝕工藝刻蝕速率慢，一般不高于1μm/min，且成本較高；傳統(tǒng)濕法刻蝕屬于各向同性刻蝕，很難制作高密度、小尺寸的垂直通孔。

玻璃通孔(TGV:Through Glass Via)金屬化分為通孔金屬化和盲孔金屬化。對于盲孔，金屬化后需要減薄工藝，露出金屬柱，而玻璃比較脆，在減薄過程中容易引起孔或其他地方出現(xiàn)裂紋，甚至整個玻璃片碎裂；同時，由于玻璃比較致密，存在玻璃研磨速率慢、研磨困難等問題。另外，使用激光燒蝕的盲孔孔壁粗糙度較大，對盲孔金屬化是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對于通孔，一般只在孔內(nèi)壁制作薄層金屬形成上下互連，而通孔金屬化填實(shí)中容易出現(xiàn)空洞、孔金屬不滿等的問題，使孔金屬質(zhì)量差，可靠性低。，且金屬化完成后需要長時間的金屬平坦化工藝，成本較高，影響轉(zhuǎn)接板的可靠性問題和限制玻璃轉(zhuǎn)接板的應(yīng)用領(lǐng)域。

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)一，US20130050226中涉及到了多種制作玻璃通孔的方法。一、玻璃襯底上下兩面采用濕法刻蝕，并使上下孔位置對準(zhǔn)，該方法刻蝕速率高，但屬于各相同性刻蝕，無法制作高密度垂直互聯(lián)結(jié)構(gòu)；二、玻璃襯底上下兩面采用噴砂法，并使上下孔位置對準(zhǔn)，與濕法一樣，該方法無法制作高密度垂直互聯(lián)結(jié)構(gòu)，側(cè)壁及表面損傷較大；三、等離子體刻蝕，該方法可獲得垂直的高密度的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，缺點(diǎn)是玻璃刻蝕速率非常低，沒有高選擇比的刻蝕掩膜材料。

如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)二，US20130034688中涉及了一種采用準(zhǔn)分子激光器打孔的方法，該方法可在不同厚度（30-700μm）的玻璃上制作高密度的玻璃通孔，缺點(diǎn)是玻璃通孔呈錐形，對于后續(xù)通孔無縫填充金屬可造成較大影響，激光法只能單個制作通孔，很難同時制作多通孔，增加了時間成本。

現(xiàn)有技術(shù)三，US20110229687中涉及了一種類似Bosch工藝制作TSV的方法。首先在玻璃表面制作掩膜層并定義開口，然后通過刻蝕-制作鈍化層-去除底部鈍化層-刻蝕循環(huán)步驟進(jìn)行玻璃通孔制作?？涛g步驟采用刻蝕溶液或者刻蝕劑蒸汽。采用濕法時，沉積鈍化層及刻蝕底部鈍化層增加了工藝步驟，且濕法刻蝕屬于各相同性刻蝕，扇貝結(jié)構(gòu)尺寸較大。采用蒸汽時，刻蝕速率會大大降低，影響了刻蝕效率。

現(xiàn)有技術(shù)四《Through-glass copper via using the glass reflow and seedless electroplating processes for wafer-level RF MEMS packaging》中涉及了一種采用玻璃回流工藝的方法。首先大面積刻蝕硅片制作硅柱，在玻璃與硅片鍵合后，將玻璃軟化并填充硅槽，CMP玻璃后，把之前留下的硅柱刻蝕去除，形成玻璃盲孔結(jié)構(gòu)。該方法避免了制作TGV時直接在玻璃上打孔，提高了作孔速度，但該方法工藝步驟較多，卻大面積刻蝕硅片及后面刻蝕硅柱工藝步驟增加了制作成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種玻璃通孔金屬化制作方法，該方法工藝步驟簡單，制作成本低廉，可制作超高密度、極小尺寸垂直互聯(lián)結(jié)構(gòu)的玻璃轉(zhuǎn)接板，并使得垂直互聯(lián)結(jié)構(gòu)的可靠性得到巨大的提升。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種玻璃通孔金屬化制作方法，包括以下步驟：

步驟S1，提供一清洗后的玻璃襯底，采用激光照射的方法，使得需要制作玻璃通孔區(qū)域的玻璃變性，形成TGV變性區(qū)；

步驟S2，在玻璃襯底的正面制作正面再布線層；正面再布線層中包括互連金屬柱和需要制作玻璃通孔處的金屬襯墊；

在正面再布線層上覆蓋正面絕緣介質(zhì)層，并從正面絕緣介質(zhì)層引出連接正面再布線層的電極；

步驟S3，將玻璃襯底的正面再布線層一側(cè)與載片通過臨時鍵合膠進(jìn)行臨時鍵合；

步驟S4，采用腐蝕溶液去除玻璃襯底TGV變性區(qū)中變性后的玻璃，形成玻璃通孔；

步驟S5，以盲孔金屬化形式對玻璃通孔進(jìn)行TGV金屬柱制作；

步驟S6，對玻璃襯底背面進(jìn)行平坦化工藝；然后制作背面再布線層，背面再布線層中包括互連金屬柱和玻璃通孔處的金屬襯墊；

在背面再布線層上覆蓋背面絕緣介質(zhì)層，并從背面絕緣介質(zhì)層引出連接背面再布線層的電極；

步驟S7，最后去除臨時鍵合的載片和臨時鍵合膠。

進(jìn)一步地，步驟S4中的腐蝕溶液為HF酸溶液。

進(jìn)一步地，步驟S2中，正面再布線層中還包括無源器件。

進(jìn)一步地，步驟S5中采用的是底部向上電鍍填充金屬工藝。

進(jìn)一步地，步驟S6中采用化學(xué)機(jī)械拋光或研磨工藝對玻璃襯底背面進(jìn)行平坦化。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)本發(fā)明使用激光使得玻璃內(nèi)部變性，進(jìn)行玻璃襯底表面金屬化以后，再將玻璃通孔制作出來的方法，使玻璃通孔能夠以盲孔的方式進(jìn)行孔金屬化工藝，解決了通孔金屬化填實(shí)的問題，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量孔金屬化。

2)本發(fā)明提出的玻璃通孔以盲孔方式進(jìn)行孔金屬化的方法，可以使用盲孔成熟的金屬化方案，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的孔金屬。

3)本發(fā)明提出的玻璃通孔以盲孔方式進(jìn)行孔金屬化的方法，區(qū)別于通孔鍵合載片進(jìn)行盲孔金屬化等方法。該方法避免了晶圓與載片的鍵合、去鍵合等工藝，大幅減少了工藝復(fù)雜度及加工成本；并且，相比直接通孔金屬化，無需大量的金屬研磨(CMP)，大大降低了工藝成本。常規(guī)工藝通常需要兩次臨時鍵合。

4)本發(fā)明提出的玻璃通孔以盲孔方式進(jìn)行孔金屬化的方法，區(qū)別與傳統(tǒng)的盲孔金屬化工藝，無需進(jìn)行玻璃研磨露出玻璃襯底背面金屬，大幅減少了工藝復(fù)雜度和加工成本，避免了研磨玻璃帶來的玻璃碎裂等問題，提高了產(chǎn)品的良品率。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)一的工藝示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)二的工藝示意圖。

圖3為本發(fā)明的對玻璃襯底激光照射形成TGV變性區(qū)示意圖。

圖4為本發(fā)明的制作正面再布線層和正面絕緣介質(zhì)層示意圖。

圖5為本發(fā)明的玻璃襯底的正面再布線層一側(cè)與載片臨時鍵合示意圖。

圖6為本發(fā)明的腐蝕變性后的玻璃形成玻璃通孔示意圖。

圖7為本發(fā)明的以盲孔金屬化形式對玻璃通孔進(jìn)行TGV金屬柱制作示意圖。

圖8為本發(fā)明的背面平坦化、背面再布線層和背面絕緣介質(zhì)層制作示意圖。

圖9為本發(fā)明的去除臨時鍵合的載片示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

玻璃通孔金屬化制作方法，包括以下步驟：

步驟S1，如圖3所示，提供一清洗后的玻璃襯底1，采用激光照射的方法，使得需要制作玻璃通孔區(qū)域的玻璃變性，形成TGV變性區(qū)2；

此步驟中，激光101對準(zhǔn)玻璃襯底1上需要制作玻璃通孔區(qū)域照射后，可形成TGV變性區(qū)2；

步驟S2，如圖4所示，在玻璃襯底1的正面制作正面再布線層3；正面再布線層3中包括互連金屬柱（如 copper pillar）和需要制作玻璃通孔處的金屬襯墊4；正面再布線層3中還有可能包括無源器件（IPD），如高Q電感、電容、電阻等器件；

在正面再布線層3上覆蓋正面絕緣介質(zhì)層5，并從正面絕緣介質(zhì)層5引出連接正面再布線層3的電極；

步驟S3，如圖5所示，將玻璃襯底1的正面再布線層3一側(cè)與載片6通過臨時鍵合膠7進(jìn)行臨時鍵合；以對玻璃襯底進(jìn)行保護(hù)；

步驟S4，如圖6所示，采用腐蝕溶液去除玻璃襯底TGV變性區(qū)2中變性后的玻璃，形成玻璃通孔8；

腐蝕溶液可采用HF酸溶液；玻璃通孔8對于玻璃襯底1而言，的確是一個通孔，對于臨時鍵合后的結(jié)構(gòu)整體而言，又是一個盲孔；

步驟S5，如圖7所示，以盲孔金屬化形式對玻璃通孔8進(jìn)行TGV金屬柱9制作，比如采用bottom-up電鍍工藝（底部向上電鍍填充金屬工藝）；

步驟S6，如圖8所示，對玻璃襯底1背面進(jìn)行平坦化工藝；比如采用CMP（化學(xué)機(jī)械拋光）或grinding(研磨）平坦化工藝；

然后制作背面再布線層10，背面再布線層10中包括互連金屬柱和玻璃通孔8處的金屬襯墊；

在背面再布線層10上覆蓋背面絕緣介質(zhì)層11，并從背面絕緣介質(zhì)層11引出連接背面再布線層10的電極；

步驟S7，如圖9所示，最后去除臨時鍵合的載片6和臨時鍵合膠7。此步驟為常規(guī)工藝。