一种玻璃基板互连结构及其制作方法与流程

本发明涉及半导体先进封装，特别涉及一种玻璃基板互连结构及其制作方法。

背景技术：

1、随着人工智能、高性能计算和5g通信等新兴领域的快速发展，先进封装技术对芯片互连的密度和可靠性提出了更高的要求。玻璃通孔（through glass via, tgv）技术凭借玻璃材料优异的绝缘性能、可调的热膨胀系数（cte）以及低高频损耗等优点，成为替代硅通孔（tsv）和有机封装基板的重要技术方向。

2、然而，tgv填孔工艺在孔口区域面临多重应力风险，其中最根本的应力风险来自铜与玻璃的热膨胀系数差异。在热循环过程中，铜的膨胀/收缩程度远超玻璃，这种差异容易在tgv孔口形成应力集中区，导致裂纹的产生及玻璃基板的开裂。此外，tgv孔口的拐角等几何尖锐区域也会加剧应力集中，严重影响产品的制造良率和长期可靠性。

3、目前业界尝试通过优化tgv蚀刻参数、使用更坚韧的玻璃配方或在孔侧壁形成低模量材料层作为应力缓冲层来缓解应力集中问题，但对于高深宽比的tgv，在孔侧壁形成均匀、连续的低模量材料层存在覆盖均匀性差、工艺窗口窄等挑战，且难以与现有工艺高效兼容。

4、因此，亟需一种新型玻璃基板互连结构及工艺，能够对tgv孔口应力进行有效缓冲，提升产品良率，同时简化工艺、降低成本。

5、在该背景技术部分中公开的信息在实现本申请的公开之前已经是发明人已知的或者是在实现本公开的过程中获取的技术信息。因此，它可能包含不形成公众已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种玻璃基板互连结构及其制作方法。在tgv填孔电镀未填满时，通过剥离面铜、去除种子层、介质层覆盖、图形转移等工序在tgv内制作盲孔，从而形成应力缓冲结构，避免tgv孔口应力过大导致裂纹、分层等风险，同时也能为未来更小的间距结构做准备。

2、为达到上述目的，本发明在第一方面提出了一种玻璃基板互连结构的制作方法，其包括以下步骤：

3、s1、提供一玻璃基板，在所述玻璃基板上制作玻璃通孔，以形成一个或多个贯通所述玻璃基板相对的第一表面和第二表面的tgv孔；

4、s2、在所述第一表面、所述第二表面和所述tgv孔的内壁形成种子层，并通过电镀在所述种子层上形成金属导电层，其中所述tgv孔内的金属导电层填充至两端端面分别与所述玻璃基板的对应表面具有第一距离时停止电镀；

5、s3、去除所述第一表面和所述第二表面上的金属导电层，并去除暴露于所述第一表面和所述第二表面的种子层；

6、s4、在步骤s3处理后的所述第一表面和所述第二表面覆盖介质层，所述介质层填充所述tgv孔内位于所述金属导电层的端面与所述玻璃基板的对应表面之间的空隙；

7、s5、对所述tgv孔内的所述介质层开窗，形成露出所述金属导电层的窗口；

8、s6、在所述介质层上形成线路层，所述线路层填充所述窗口并与所述金属导电层电连接。

9、根据本发明的一种玻璃基板互连结构的制作方法，该方法通过在tgv填孔电镀过程中控制电镀终点，使金属导电层填充至两端端面分别与玻璃基板的对应表面具有第一距离时停止电镀，即tgv孔内的金属导电层不填满，两端留有空隙；然后去除面铜和种子层，在玻璃基板上下表面覆盖介质层，介质层自然填充tgv孔两端的空隙；再在tgv孔对应的介质层位置开窗，露出金属导电层；最后形成线路层填充窗口并与金属导电层电连接。如此在tgv孔口处的玻璃与金属导电层之间引入了介质层作为缓冲层，介质层填充于tgv孔两端的空隙中，有效中和了金属与玻璃的cte变形差，减少了孔口应力集中，从而避免孔口处因cte差距过大造成基板裂纹及开裂等问题。同时，该方法通过电镀阶段的终点控制直接实现金属导电层端面低于玻璃基板表面，无需经历填满、cmp、回刻等冗余工序，工艺更简洁、成本更低，可以有效提升产品良率，同时也能为未来更小的pitch结构做准备。

10、另外，根据本发明上述提出的一种玻璃基板互连结构的制作方法，还可以具有如下附加的技术特征：

11、可选地，步骤s2中，所述第一距离为5 μm-15 μm。该距离范围能够保证介质层有效填充空隙形成缓冲，同时便于后续在小孔径条件下开窗。

12、进一步，步骤s2中，所述第一距离为10 μm。

13、可选地，步骤s4中，所述介质层的材料为感光型介电材料、感光型聚酰亚胺或低热膨胀系数的abf中的至少一种，且所述介质层的cte介于所述玻璃基板与所述金属导电层之间。通过选用cte介于玻璃与铜之间的介质层材料，可进一步缓冲热应力，减少因cte失配导致的界面应力。

14、可选地，步骤s2中，所述电镀的方式为保形电镀、蝶形电镀或自下而上电镀中的一种。

15、可选地，步骤s3中，去除所述第一表面和所述第二表面上的金属导电层的方法包括蚀刻、闪蚀或反向脉冲电镀中的一种。

16、可选地，所述窗口的孔径小于所述tgv孔的孔径。通过使窗口的孔径小于tgv孔的孔径，可在tgv孔口边缘保留介质层对玻璃基板表面的覆盖，确保介质层在孔口处起到应力缓冲作用。

17、可选地，步骤s4中，所述介质层的厚度为所述玻璃基板的厚度的0.5%-5%；步骤s6中，所述线路层的厚度为所述玻璃基板的厚度的1%-5%。

18、为达到上述目的，本发明第二方面提出了一种玻璃基板互连结构，其包括：

19、玻璃基板，具有相对的第一表面和第二表面以及贯穿所述玻璃基板的至少一个tgv孔；

20、金属导电层，填充于所述tgv孔内，所述金属导电层的两端端面分别与所述玻璃基板的对应表面具有第一距离，使得所述tgv孔的两端均留有间隙；

21、介质层，覆盖于所述第一表面和所述第二表面并填充所述间隙，所述介质层在所述tgv孔的位置具有窗口，以露出所述金属导电层；以及

22、线路层，形成于所述介质层上并填充所述窗口，以电连接所述金属导电层。

23、根据本发明的玻璃基板互连结构，该结构通过在tgv孔两端留有间隙并由介质层填充，在tgv孔口处的玻璃与金属导电层之间形成了介质层缓冲带，有效中和了铜与玻璃的cte变形差，避免了孔口处因cte差距过大造成基板裂纹及开裂等问题。介质层同时覆盖于玻璃基板的上下表面，兼具应力缓冲、线路层基底和绝缘保护多重功能，可实现双面布线，有利于更小间距的封装结构。

24、可选地，所述第一距离为5 μm-15 μm。

25、可选地，所述tgv孔为直孔或蝶形孔。

26、可选地，所述窗口的孔径小于所述tgv孔的孔径。

27、可选地，所述介质层的材料为感光型介电材料、感光型聚酰亚胺或低热膨胀系数的abf中的至少一种，且所述介质层的cte介于所述玻璃基板与所述金属导电层之间。

1.一种玻璃基板互连结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的玻璃基板互连结构的制作方法，其特征在于，步骤s2中，所述第一距离为5 μm-15 μm。

3.如权利要求2所述的玻璃基板互连结构的制作方法，其特征在于，步骤s2中，所述第一距离为10 μm。

4.如权利要求1所述的玻璃基板互连结构的制作方法，其特征在于，步骤s4中，所述介质层的材料为感光型介电材料、感光型聚酰亚胺或低热膨胀系数的abf中的至少一种，且所述介质层的cte介于所述玻璃基板与所述金属导电层之间。

5.如权利要求1所述的玻璃基板互连结构的制作方法，其特征在于，步骤s2中，所述电镀的方式为保形电镀、蝶形电镀或自下而上电镀中的一种。

6.如权利要求1所述的玻璃基板互连结构的制作方法，其特征在于，步骤s3中，去除所述第一表面和所述第二表面上的金属导电层的方法包括蚀刻、闪蚀或反向脉冲电镀中的一种。

7.如权利要求1所述的玻璃基板互连结构的制作方法，其特征在于，所述窗口的孔径小于所述tgv孔的孔径。

8.如权利要求1所述的玻璃基板互连结构的制作方法，其特征在于，步骤s4中，所述介质层的厚度为所述玻璃基板的厚度的0.5%-5%；步骤s6中，所述线路层的厚度为所述玻璃基板的厚度的1%-5%。

9.一种玻璃基板互连结构，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的玻璃基板互连结构，其特征在于，所述第一距离为5 μm-15 μm。

11.如权利要求9所述的玻璃基板互连结构，其特征在于，所述tgv孔为直孔或蝶形孔。

12.如权利要求9所述的玻璃基板互连结构，其特征在于，所述窗口的孔径小于所述tgv孔的孔径。

13.如权利要求9所述的玻璃基板互连结构，其特征在于，所述介质层的材料为感光型介电材料、感光型聚酰亚胺或低热膨胀系数的abf中的至少一种，且所述介质层的cte介于所述玻璃基板与所述金属导电层之间。