一种埋入式高平坦性的TGV互连工艺及TGV互连结构的制作方法

一种埋入式高平坦性的tgv互连工艺及tgv互连结构
技术领域
1.本发明涉及一种埋入式高平坦性的tgv互连工艺及tgv互连结构，属于半导体电镀加工技术领域。


背景技术：

2.近年来，随着5g、可穿戴设备、智能手机、汽车电子、人工智能等新兴领域蓬勃兴起，集成电路应用向着多元化应用方向发展，先进三维封装技术也逐渐成为实现电子产品小型化、轻质化、多功能化的重要手段。一些新材料和新技术的应用为封装小型化带来契机，如柔性基板，硅通孔(through silicon via，tsv)转接板技术和玻璃通孔(through glass via，tgv)转接板技术成为垂直3d互联的热点研究方向之一。
3.玻璃材料和陶瓷材料没有自由移动的电荷，介电性能优良，热膨胀系数与硅接近，以玻璃替代硅材料的玻璃通孔(through glass via，tgv)技术可以避免tsv绝缘性不良的问题，是理想的三维集成解决方案。玻璃通孔(tgv)技术被认为是下一代三维集成的关键技术，该技术的核心为深孔形成工艺。
4.目前的tgv填充工艺中存在以下问题：传统的工艺制作的tgv器件的表面和背面均一性差，生产工艺复杂，互连信赖性差。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其工艺简单，解决了tgv器件的表面均一性问题，提高了互连信赖性。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种埋入式高平坦性的tgv互连工艺，包括以下步骤：
7.s1、穿孔制作：清洗玻璃晶圆，对所述玻璃晶圆进行激光诱导打孔以形成若干穿孔；
8.s2、布线层制作:对所述玻璃晶圆的平面进行激光改性形成用以连通若干所述穿孔的布线层；
9.s3、湿法刻蚀：采用化学蚀刻对所述穿孔和所述布线层进行腐蚀以形成tgv连通孔及rdl重布线层；
10.s4、种子层溅射：对所述tgv连通孔及rdl重布线层内进行种子层溅射；
11.s5、导电互联层：在所述种子层上电化学沉积导电材料至所述玻璃晶圆的平面以形成tgv及rdl；
12.s6、cmp平坦化：对所述种子层上沉积的导电材料进行平坦化处理。
13.进一步地，在步骤s2中，对所述玻璃晶圆的平面进行激光改性形成用以连通若干所述穿孔的布线层的步骤包括：
14.通过激光对玻璃晶圆的表面进行改性形成表面布线层；
15.通过激光对玻璃晶圆的背面进行改性形成背面布线层。
16.进一步地，在步骤s3中，采用的化学蚀刻液为体积浓度为5％-20％的氢氟酸，腐蚀的同时配合使用超声波装置和震动摇摆装置。
17.进一步地，在步骤s4中，对连通孔及重布线层进行种子层溅射的步骤包括：对tgv连通孔、表面的rdl重布线层及背面的rdl重布线层进行种子层溅射，溅射的种子层为ti-cu或tiw/cu。
18.进一步地，在步骤s4中，通过pvd溅射实现对所述tgv连通孔、表面的所述rdl重布线层及背面的所述rdl重布线层的种子层的溅射。
19.进一步地，在步骤s4中，还包括将溅射有种子层的所述玻璃晶圆浸泡在稀硫酸溶液中进行活化。
20.进一步地，在步骤s5中，所述导电材料为导电金属。
21.进一步地，在步骤s6中，对所述种子层上沉积的导电材料进行平坦化处理的步骤包括：分别对所述玻璃晶圆的表面和背面上的导电材料进行化学机械平坦化处理，直至所述导电材料的表面与所述玻璃晶圆的表面或背面共面。
22.一种tgv互连结构，包括玻璃晶圆、贯穿所述玻璃晶圆的连通孔及自所述玻璃晶圆表面向内凹陷的且连通所述tgv连通孔的rdl重布线层，所述tgv连通孔及rdl重布线层填充有tgv及rdl，所述tgv及rdl的表面与所述玻璃晶圆的表面共面。
23.进一步地，所述tgv包括溅射在所述tgv连通孔内的种子层及电化学沉积在所述种子层上的导电材料，所述rdl包括溅射在所述rdl重布线层内的种子层及电化学沉积在所述种子层上的导电材料，所述tgv与所述rdl连通。
24.本发明的有益效果在于：本发明通过对玻璃晶圆表面和背面进行改性以及平坦化处理，解决了gv填充工艺中玻璃晶圆表面和背面均一性差和互连信赖性差的问题，提高了均一性，将rdl嵌入至玻璃晶圆内，降低了器件整体厚度10μm，同时激光诱导改性及湿法蚀刻制作tgv连通孔和rdl重布线层，再通过溅射种子层及在种子层上沉积导电材料以形成tgv和rdl，减少了传统工艺中需要进行两次掩膜、显影及蚀刻，有效的简化了工艺流程，提高了工作效率。
25.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
26.图1为本发明埋入式高平坦性的tgv互连工艺的流程图。
27.图2为本发明tgv互连结构平坦化处理之后的结构示意图。
28.图3为本发明tgv互连结构的立体图。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
30.请参照图1至图3，本发明提供了一种埋入式高平坦性的tgv互连工艺包括以下步骤：
31.s1、穿孔制作：清洗玻璃晶圆1，对玻璃晶圆1进行激光诱导打孔以形成若干穿孔；
32.s2、布线层制作:对玻璃晶圆1的平面进行激光改性形成用以连通若干穿孔的布线层；
33.s3、湿法刻蚀：采用化学蚀刻对穿孔和布线层进行腐蚀以形成tgv连通孔2及rdl重布线层3；
34.s4、种子层溅射：对tgv连通孔2及rdl重布线层3内进行种子层溅射；
35.s5、导电互联层：在种子层上电化学沉积导电材料至玻璃晶圆1的平面以形成tgv及rdl；
36.s6、cmp平坦化：对种子层上沉积的导电材料进行平坦化处理。
37.在本实施例中，根据需要选择合适的玻璃晶圆1，分别通过丙酮、酒精和去离子水在一定强度的超声下清洗8min，共清洗24分钟，在通过烘干机将清洗后的玻璃晶圆1烘干。
38.在本实施例中，在步骤s2中，对玻璃晶圆1的平面进行激光改性形成用以连通若干穿孔的布线层的步骤包括：通过激光对玻璃晶圆1的表面进行改性形成表面布线层；通过激光对玻璃晶圆1的背面进行改性形成背面布线层。具体的，根据设计好的方案利用激光对玻璃晶圆1进行激光诱导打孔，在玻璃晶圆1上形成贯穿表面和背面的穿孔，在根据设计好的方案利用激光分别在玻璃晶圆1的表面和表面进行改性制作出用以容设rdl的布线层。
39.在本实施例中，在步骤s3中，采用化学蚀刻液为体积浓度为5％-20％的氢氟酸，腐蚀的同时配合使用超声波装置和震动摇摆装置。具体的，将打好穿孔和制作好布线层的玻璃晶圆1用表面活性剂、乙醇等在超声波条件下清洗，清洗完再次烘干，然后利用体积浓度为5％-20％的氢氟酸对穿孔和布线层进行腐蚀，使得穿孔的直径扩大为20μm左右以形成tgv连通孔2，使得布线层的深度扩增至5μm左右以形成rdl重布线层3，在腐蚀的同时可以利用一定的超声波场和震动摇摆辅助腐蚀，使腐蚀更均匀，避免产生炸裂等情况，超声波装置和震动摇摆装置为现有技术，在此不做具体赘述。
40.在本实施例中，在步骤s4中，对连通孔及重布线层进行种子层溅射的步骤包括：对tgv连通孔2、表面的rdl重布线层3及背面的rdl重布线层3进行种子层溅射，溅射的种子层为ti-cu或tiw/cu。具体的，通过pvd溅射实现对tgv连通孔2、表面的rdl重布线层3及背面的rdl重布线层3的种子层的溅射。
41.在本实施例中，在步骤s4中，还包括将溅射有种子层的玻璃晶圆1浸泡在稀硫酸溶液中进行活化。具体的，活化的同时可以辅助一定的超声波，但超声波的大小不能过大，防止种子层脱落。
42.在本实施例中，为了使tgv器件适用不同应用环境，在步骤s5中，导电材料为导电金属，导电金属为常规的现有的导电金属，在此不做具体限定。
43.在本实施例中，在步骤s6中，对种子层上沉积的导电材料进行平坦化处理的步骤包括：分别对玻璃晶圆1的表面和背面上的导电材料进行化学机械平坦化处理，直至导电材料的表面与玻璃晶圆1的表面或背面共面。具体的，采用cmp对玻璃晶圆1表面或背面进行抛光平坦化，抛光到rdl与玻璃晶圆1的表面或背面共面。
44.本发明还提供了一种利用上述工艺制作的tgv互连结构包括玻璃晶圆1、贯穿玻璃晶圆1的连通孔及自玻璃晶圆1表面向内凹陷的且连通tgv连通孔2的rdl重布线层3，tgv连通孔2及重布线层填充有tgv及rdl，tgv及rdl的表面与玻璃晶圆1的表面共面，tgv包括溅射在tgv连通孔内的种子层及电化学沉积在种子层上的导电材料，rdl包括溅射在rdl重布线
层内的种子层及电化学沉积在种子层上的导电材料，tgv与rdl连通。具体的，玻璃晶圆1表面的tgv及rdl完全嵌入至玻璃晶圆1内，tgv器件的整体厚度减少了10μm，有利于节省tgv器件的排布空间。
45.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
46.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1、穿孔制作：清洗玻璃晶圆，对所述玻璃晶圆进行激光诱导打孔以形成若干穿孔；s2、布线层制作:对所述玻璃晶圆的平面进行激光改性形成用以连通若干所述穿孔的布线层；s3、湿法刻蚀：采用化学蚀刻对所述穿孔和所述布线层进行腐蚀以形成tgv连通孔及rdl重布线层；s4、种子层溅射：对所述tgv连通孔及rdl重布线层内进行种子层溅射；s5、导电互联层：在所述种子层上电化学沉积导电材料至所述玻璃晶圆的平面以形成tgv及rdl；s6、cmp平坦化：对所述种子层上沉积的导电材料进行平坦化处理。2.如权利要求1所述的埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其特征在于，在步骤s2中，对所述玻璃晶圆的平面进行激光改性形成用以连通若干所述穿孔的布线层的步骤包括：通过激光对玻璃晶圆的表面进行改性形成表面布线层；通过激光对玻璃晶圆的背面进行改性形成背面布线层。3.如权利要求1所述的埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其特征在于，在步骤s3中，采用的化学蚀刻液为体积浓度为5％-20％的氢氟酸，腐蚀的同时配合使用超声波装置和震动摇摆装置。4.如权利要求1所述的埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其特征在于，在步骤s4中，对连通孔及重布线层进行种子层溅射的步骤包括：对tgv连通孔、表面的rdl重布线层及背面的rdl重布线层进行种子层溅射，溅射的种子层为ti-cu或tiw/cu。5.如权利要求4所述的埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其特征在于，在步骤s4中，通过pvd溅射实现对所述tgv连通孔、表面的所述rdl重布线层及背面的所述rdl重布线层的种子层的溅射。6.如权利要求5所述的埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其特征在于，在步骤s4中，还包括将溅射有种子层的所述玻璃晶圆浸泡在稀硫酸溶液中进行活化。7.如权利要求1所述的埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其特征在于，在步骤s5中，所述导电材料为导电金属。8.如权利要求1所述的埋入式高平坦性的tgv互连工艺，其特征在于，在步骤s6中，对所述种子层上沉积的导电材料进行平坦化处理的步骤包括：分别对所述玻璃晶圆的表面和背面上的导电材料进行化学机械平坦化处理，直至所述导电材料的表面与所述玻璃晶圆的表面或背面共面。9.一种利用如权利要求1-7任一所述的tgv互连结构，其特征在于，包括玻璃晶圆、贯穿所述玻璃晶圆的连通孔及自所述玻璃晶圆表面向内凹陷的且连通所述tgv连通孔的rdl重布线层，所述tgv连通孔及rdl重布线层填充有tgv及rdl，所述tgv及rdl的表面与所述玻璃晶圆的表面共面。10.如权利要求9所述的tgv互连结构，其特征在于，所述tgv包括溅射在所述tgv连通孔内的种子层及电化学沉积在所述种子层上的导电材料，所述rdl包括溅射在所述rdl重布线层内的种子层及电化学沉积在所述种子层上的导电材料，所述tgv与所述rdl连通。

技术总结
本发明涉及一种埋入式高平坦性的TGV互连工艺及TGV互连结构，通过对玻璃晶圆表面和背面进行改性以及平坦化处理，解决了GV填充工艺中玻璃晶圆表面和背面均一性差和互连信赖性差的问题，提高了均一性，将RDL嵌入至玻璃晶圆内，降低了器件整体厚度10μm，同时激光诱导改性及湿法蚀刻制作TGV连通孔和RDL重布线层，再通过溅射种子层及在种子层上沉积导电材料以形成TGV和RDL，减少了传统工艺中需要进行两次掩膜、显影及蚀刻，有效的简化了工艺流程，提高了工作效率。了工作效率。了工作效率。


技术研发人员：宋义
受保护的技术使用者：苏州森丸电子技术有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/20