相關(guān)申請的交叉引用

本申請根據(jù)35u.s.c.§119，要求2014年11月5日提交的美國臨時申請系列第62/075326號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。

技術(shù)背景

本公開涉及將導(dǎo)電材料施涂到通孔的方法。

技術(shù)背景

中介層(interposer)可用于在硅微芯片和有機基材之間布置電信號路線，可用于在間距密集的芯片與下方間距較寬的層之間展開電連接，或者可用于在二維或三維包裝結(jié)構(gòu)中連接多個硅芯片。中介層需要通過中介層的厚度進行導(dǎo)電。這可利用導(dǎo)電通孔來實現(xiàn)。使用電解鍍覆，可用導(dǎo)電層填充通孔。然而，作為該方法的第一步，其要求鍍覆中介層基材的所有表面，即通孔壁和垂直于通孔壁的基材的平坦表面。作為第二步，繼續(xù)進行鍍覆方法直至通孔被填滿。然后需要從基材的平坦表面除去“過載”層。這可能是一個耗時且昂貴的方法。因此，需要一種將導(dǎo)電材料施涂到通孔而不會導(dǎo)致過載層出現(xiàn)的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在本文公開的一些實施方式中，用于產(chǎn)生導(dǎo)電通孔的方法可包括獲得第一基材，所述第一基材具有一個表面；獲得第二基材，所述第二基材具有第一表面、第二表面和從所述第一表面延伸至所述第二表面的通孔；將種子層施涂到第一基材的表面上；在所述種子層或所述第二基材上形成表面改性層；用所述表面改性層將所述第二基材與所述第一基材結(jié)合以形成組件，其中所述種子層和所述表面改性層被設(shè)置在所述第一基材和所述第二基材之間；將導(dǎo)電材料施涂到所述通孔；以及在將所述導(dǎo)電材料施涂到所述通孔后，從所述組件中除去所述第二基材。

在一些實施方式中，所述方法還可包括在施涂所述種子層之前先將粘合層施涂到所述第一基材的表面上，以使得所述粘合層被設(shè)置在所述第一基材和所述種子層之間。所述粘合層可為cr、ti、mo、ni、nicr、hf、zr、nd、ta、v和w中的一種。所述種子層可為選自以下的導(dǎo)電材料：銅、銀、鎢、氮化鈦、鈦鎢、氮化鉭和銅合金。可將所述種子層直接施涂到所述第一基材的表面。所述表面改性層可在所述種子層和所述第二基材之間提供臨時結(jié)合。所述方法還可包括除去延伸穿過所述通孔的一個開口的表面改性層的一部分以暴露所述種子層，例如，通過將所述表面改性層暴露于氧等離子體。所述第一基材和所述第二基材可為玻璃。可通過電解鍍覆將導(dǎo)電材料施涂到所述通孔。所述通孔可用導(dǎo)電材料(例如金屬)填充?？蓮乃鼋M件中機械地除去所述第二基材。從所述組件中除去所述第二基材不會導(dǎo)致所述第一基材或所述第二基材破裂成兩片或多片。

在一些實施方式中，可將種子層施涂到所述第二基材?？稍趯⑺龇N子層施涂到所述第二基材之前，將粘合層施涂到所述第二基材?？稍趯⑺龅谝换暮偷诙慕Y(jié)合之前或之后，將所述種子層和/或粘合層施涂到所述第二基材。

在一些實施方式中，在所述種子層或所述第二基材上形成的所述表面改性層為第一表面改性層，并且在施涂所述種子層之前，在所述第一基材的表面上形成第二改性層。在這樣的實施方式中，所述方法還可包括從所述種子層中除去所述第一基材。

應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細描述都僅僅是示例性，用來提供理解權(quán)利要求的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。在以下的詳細描述中給出了其他特征和優(yōu)點，其中的部分特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過實施包括以下詳細描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的各種實施方式而被認識。

附圖的簡要說明

所附附圖提供了進一步理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖說明了一個或多個實施方式，并與說明書一起用來解釋各種實施方式的原理和操作。這些附圖不是按比例繪制的。

圖1a-1d為用于將導(dǎo)電材料施涂到通孔的第一示例性實施方式的流程圖；

圖2a-2d為用于將導(dǎo)電材料施涂到通孔的第二示例性實施方式的流程圖；

圖3a-3e為用于將導(dǎo)電材料施涂到通孔的第三示例性實施方式的流程圖；

圖4a-4d為用于將導(dǎo)電材料施涂到通孔的第四示例性實施方式的流程圖。

詳述

下面詳細說明優(yōu)選實施方式，這些實施方式的實例在附圖中示出。只要可能，在附圖中使用相同的附圖標記表示相同或相似的部件。

定義

“可選的”或“可選地”表示隨后描述的事件或情形可以發(fā)生或可以不發(fā)生，而且該描述包括所述事件或情形發(fā)生的情況和事件或情形不發(fā)生的情況。

除非另外說明，否則，本文所用的不定冠詞“一個”或“一種”及其相應(yīng)的定冠詞“該(所述)”表示至少一(個/種)，或者一(個/種)或多(個/種)。

“臨時結(jié)合”是指在兩個物體之間的非破壞性的并且是可逆的粘合，該結(jié)合足以耐受一個或多個結(jié)合物體的后續(xù)加工，但是，可用例如使兩個物體分開的機械力破壞該結(jié)合。

在一些實施方式中，具有一個或多個通孔的基材(例如中介層)通過表面改性層與載體基材臨時結(jié)合。所述載體基材為所述具有一個或多個通孔的基材提供支撐，由于所述載體基材可在加工期間防止基材破裂，因此，當基材為薄的基材時，所述載體基材可能是有用的。另外，載體的使用可消除使用電解方法鍍覆基材的所有表面，以用導(dǎo)電材料填充所述通孔的需要。所述載體可具有施涂于其上的種子層，所述種子層在用于填充所述通孔的電解鍍覆方法期間，作為沉積導(dǎo)電材料的起始位置。一旦所述一個或多個通孔得到填充，則可通過破壞臨時結(jié)合除去具有一個或多個通孔的基材。這一方法可減少或免于形成過載層，因此可減少或免于從具有所述一個或多個通孔的基材中除去過載層的需要。

圖1a-1d示意性地說明了將導(dǎo)電材料施涂到通孔中的示例性方法。圖1a說明了在示例性方法中的起始步驟，其中第一基材100具有第一表面102和與之相對的第二表面104，所述第一基材100可具有被施涂到第一表面102上的粘合層106，以及被施涂到粘合層106上的種子層108。在一些實施方式中，第一基材100為載體基材，其用于在加工第二基材時支撐所述第二基材。在一些實施方式中，第一基材100可為能夠為第二基材提供支撐的材料，以防止在加工期間所述第二基材撓曲或彎曲，并由此防止所述第二基材的損壞，例如破裂或裂紋。在一些實施方式中，用于第一基材100的材料可包括但不限于，玻璃、金屬、聚合物、陶瓷、玻璃-陶瓷、或藍寶石。在一些實施方式中，第一基材100的厚度可在如下范圍：約0.2mm至約3mm或更大、約0.2mm或更大、約0.3mm或更大、約0.4mm或更大、約0.5mm或更大、約0.6mm或更大、約0.7mm或更大、約0.8mm或更大、約0.9mm或更大、約1mm或更大、約1.5mm或更大、約2mm或更大、約2.5mm或更大、或約3mm或更大。在一些實施方式中，第一基材100可由如圖所示的一層構(gòu)成，或者由結(jié)合在一起的多層構(gòu)成。在一些實施方式中，第一基材100的第一表面102的面積可在約500mm²至約9m²的范圍內(nèi)。

粘合層106可將種子層108粘合至第一基材100，并且可為適于實現(xiàn)此目的的任何材料。在一些實施方式中，粘合層106可為金屬粘合層并且可包括但不限于cr、ti、mo、ni、nicr、hf、zr、nd、ta、v和w。使用已知技術(shù)(例如濺射)可施涂粘合層106。在一些實施方式中，粘合層106的厚度可在約10nm至約500nm的范圍內(nèi)，或者在約20nm至約100nm的范圍內(nèi)。

種子層108可為導(dǎo)電層，依賴其作為在下文描述的電解鍍覆方法期間，沉積填充一個或多個通孔的導(dǎo)電材料的位置。在一些實施方式中，種子層108可包括但不限于銅、銀、鎢、氮化鈦、氮化鉭、鈦鎢、或銅合金(例如銅-錫合金)。在一些實施方式中，選擇所述種子層材料以阻止晶粒的生長。使用已知技術(shù)(例如濺射)可施涂種子層108。在一些實施方式中，種子層108的厚度在約50nm至約2,000nm范圍內(nèi)。在一些實施方式中，可通過濺射形成厚度在約100nm至約1,000nm范圍內(nèi)的初始種子層，然后可使用其他沉積技術(shù)，例如電解鍍覆或無鍍覆獲得具有最終所需厚度的種子層。

其后，如在圖1b中所示，將第二基材110與第一基材100結(jié)合以形成組件112。在一些實施方式中，在種子層108和第二基材110中的一者或二者上形成表面改性層114，并且表面改性層114在第一基材100和第二基材110之間形成了結(jié)合。因此，組件112可包括以下順序的各層：第一基材100、粘合層106、種子層108、表面改性層114、和第二基材110。第二基材110可具有第一表面116；與之相對的第二表面118；以及從第一表面116延伸至第二表面118的一個或多個通孔120。在一些實施方式中，第二基材110可為中介層。在一些實施方式中，第二基材110可為適于用作中介層的材料，其包括但不限于玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷、藍寶石、石英、硅、或聚合物。當?shù)诙?10為聚合物時，該聚合物可包括聚酰亞胺、聚醚醚酮(peek)、或聚二氟乙烯(pvdf)。在一些實施方式中，第二基材110的厚度可在以下范圍內(nèi)：約20μm至約3mm、約20μm至約1mm、約20μm至約300μm、約20μm至約200μm、約40μm至約300μm、或約40μm至約200μm。在一些實施方式中，第二基材110的厚度可為小于或等于約300μm。在一些實施方式中，第二基材110可由如圖所示的一層構(gòu)成，或者由結(jié)合在一起的多層構(gòu)成。在一些實施方式中，第二基材110的第一表面116和/或第二表面118的面積可在約500mm²至約9m²的范圍內(nèi)。

在一些實施方式中，表面改性層114在第一基材100和第二基材110之間提供了臨時結(jié)合。在一些實施方式中，表面改性層114對第二基材110進行了化學(xué)改性并且/或降低了第二基材110的表面能從而限制了第二基材110與種子層108之間的強的共價或靜電結(jié)合。在一些實施方式中，第一基材100可為載體基材，其在第二基材110被加工時(例如在填充通孔120期間)支撐第二基材110?？煽刂朴杀砻娓男詫?14提供的臨時結(jié)合以使得該結(jié)合在加工第二基材110期間經(jīng)受得住組件112所承受的加工條件(例如，溫度、壓力等)，但是使該結(jié)合在加工之后可被破壞而不損壞第一基材100和/或第二基材110。例如，在一些實施方式中，可控制表面改性層的形成以確保第一基材100和第二基材110之間的粘附能在以下范圍內(nèi)：約50mj/m²至約2,000mj/m²、約50mj/m²至約1,000mj/m²、或約100mj/m²至約2,000mj/m²。示例性的表面改性方法可包括但不限于(1)如在美國公開號2015/0120498(其全文通過引用的方式納入本文中)中所述的，將等離子體聚合的聚合物膜(例如含氟聚合物膜)等離子體沉積在一表面上；(2)如在國際公開號wo2015/112958(其全文通過引用的方式納入本文中)中所述的，將含碳表面改性層沉積在一表面上，隨后將極性基團與該含碳表面改性層結(jié)合；或者(3)如在國際公開號wo2015/157202(其全文通過引用的方式納入本文中)中所述的，用等離子體處理表面，所述等離子體選自含氟聚合物、氟化蝕刻劑的反應(yīng)產(chǎn)物、或者其組合。其他合適的表面改性層可包括但不限于有機硅酸鹽，例如含有三甲基基團的有機硅酸鹽、氟硅烷、有機硅；有機鍺；含氟聚合物，包括通過蝕刻氣體(例如cf4)與聚合物前體(例如h2、chf3、c4f8、或ch4)的等離子體反應(yīng)形成的等離子體含氟聚合物；有機等離子體聚合物，例如，由烴(例如ch4)、脂族烴(例如具有小于8個碳的烷烴、烯烴或炔烴)、苯或具有小于12個碳的芳族烴形成的那些。在一些實施方式中，表面改性層114的彈性模量可以為小于或等于約20gpa、小于或等于約15gpa、小于或等于約10gpa、小于或等于約5gpa、或者小于或等于約1gpa，通過金剛石berkovitch壓痕計測試測定。如在本文中所使用的“berkovitch壓痕計測試”包括通過用berkovitch壓痕計壓刻表面以形成距離表面至少約10nm的壓痕深度的壓痕來測量表面硬度的測試。雖然表面改性層114以種子層108和第二基材110間的固體層示出，但是這僅是示例性的。在一些實施方式中，表面改性層114可覆蓋介于種子層108和第二基材110之間的界面的100％、小于100％、約1％至100％、約10％至100％、約20％至約90％、或約50％至約90％。在一些實施方式中，表面改性層114的厚度可在以下范圍內(nèi)：約0.1nm至約100nm、約0.1nm至約10nm、約0.1nm至約2nm、約0.1nm至約1nm、約0.1nm至約0.5nm、或約0.1nm至約0.2nm。

接著，如在圖1c中所示，可將導(dǎo)電材料122施涂到通孔120上。在一些實施方式中，可使用已知技術(shù)將導(dǎo)電材料施涂到通孔120上。例如，可使用常規(guī)電解鍍覆方法，其中可將組件112置于鍍浴中并帶電，以使得導(dǎo)電材料122可沉積于通孔120中。在一些實施方式中，如圖1c所示，通孔120全部用導(dǎo)電材料填充。在其他實施方式中，通孔120部分地用導(dǎo)電材料填充。在一些實施方式中，導(dǎo)電材料122的沉積開始于與種子層108相鄰的通孔的“底部”，并且可繼續(xù)生長及填充通孔120直至導(dǎo)電材料122到達通孔120的“頂部”。因此，該方法可稱為從下往上的電解鍍覆。所述導(dǎo)電材料120可為金屬，其包括但不限于銅、鋁、金、銀、鉛、錫、氧化銦錫、或其組合或合金。

隨后，如在圖1d中所示，可破壞第一基材100和第二基材110之間的臨時結(jié)合以從組件112中除去第二基材110并將表面改性層114留在第一基材110上。在一些實施方式中，可用不損壞第一基材100或第二基材110的機械力或接觸來破壞該臨時結(jié)合，例如通過使用刀刃或刀片、吸盤或夾子、氣刀，或者通過將第二基材110從組件112中簡單地剝離。可清潔第一基材100以作為載體基材被再次重復(fù)使用。

圖2a-2d示出了另一個示例性方法，其與圖1a-1d中示出的方法相似，其中，在種子層108和第一基材100之間沒有粘合層106。如在圖2a中所示，種子層108可直接沉積于第一基材100上。在這樣的實施方式中，種子層108具有用作種子層和用作粘合層的雙重目的，合適的材料包括但不限于鈦鎢、氮化鈦、氮化鉭、氧化銦錫(ito)和氟摻雜氧化錫(fto)。圖2b示出了具有第二基材110的組件212，所述第二基材110與具有表面改性層114的第一基材110臨時結(jié)合。圖2c示出了用導(dǎo)電材料122填充通孔120。圖2d示出了從組件212中除去第二基材110。

圖3a-3e示出了另一個示例性方法，其與圖1a-1d中示出的方法相似，其中，在將第二基材110與第一基材100臨時結(jié)合后，并且在用導(dǎo)電材料122填充通孔120之前，可除去表面改性層114的一部分以暴露種子層108。圖3a示出了將粘合層106和種子層108施涂至第一基材100上。在一些實施方式中，可能不包括粘合層106，種子層108可以直接沉積于第一基材100上。圖3b示出了具有第二基材110的組件312，所述第二基材110與具有表面改性層114的第一基材110臨時結(jié)合。如在圖3c中所示，可除去表面改性層114以使通孔120延伸通過表面改性層114。在用于表面改性層114的材料不是薄的和/或該材料對于種子層108足夠?qū)щ娨栽谑┩繉?dǎo)電材料122中有效起作用的情況中，可除去表面改性層114。在一些實施方式中，可用氧化劑(例如氧等離子體)，或者使用會分解表面改性層114的任何其他合適的方法除去表面改性層114。示例性的氧等離子體可包括但不限于含氟氧等離子體，例如cf4-o2或sf6-o2。圖3d示出了用導(dǎo)電材料122填充通孔120。圖3e示出了從組件312中除去第二基材110。在一些實施方式中，當除去第二基材110時，導(dǎo)電材料122會從第二基材110的通孔延伸出來。在這樣的情況中，可使用合適的方法，例如化學(xué)機械拋光(cmp)除去從通孔120延伸出來的導(dǎo)電材料122的部分，以使得導(dǎo)電材料與第二基材110的第二表面118齊平。

圖4a-4d示出了另一個示例性方法，其與圖1a-1d中示出的方法相似，其中，作為第一步，粘合層被表面改性層替代。圖4a示出了示例性方法中的起始步驟，其中，表面改性層401形成于第一基材100的第一表面102上，并且將種子層108施涂到表面改性層401上。在一些實施方式中，表面改性層401在第一基材100和種子層108之間提供了臨時結(jié)合，其中，第二基材110與種子層108之間的粘合強于種子層108與第一基材100之間的粘合。在一些實施方式中，表面改性層401可與上文關(guān)于圖1a-1d中描述的位于種子層108和第二基材110之間表面改性層114相同的材料，和/或以與其相同的方式施涂。

在一些實施方式中，表面改性層401對第一基材100進行了化學(xué)改性并且/或降低了第一基材100的表面能，從而限制了第一基材100與種子層108之間的強的共價或靜電結(jié)合。合適的表面改性層可包括但不限于有機硅酸鹽，例如含有三甲基基團的有機硅酸鹽、氟硅烷、有機硅；有機鍺；含氟聚合物，包括通過蝕刻氣體(例如cf4)與聚合物前體(例如h2、chf3、c4f8、或ch4)的等離子體反應(yīng)形成的等離子體含氟聚合物；有機等離子體聚合物，例如，由烴(例如ch4)、脂族烴(例如具有小于8個碳的烷烴、烯烴或炔烴)、苯或具有小于12個碳的芳族烴形成的那些。

在其他的實施方式中，表面改性層401可為在中介層制造期間所使用的溶液中不溶解并且足夠穩(wěn)定，但是在中介層制造期間不使用的溶液中可溶解的材料。這樣的材料的實例可包括但不限于酚醛清漆樹脂(甲醛與苯酚的摩爾比小于1的苯酚-甲醛樹脂)、丙烯酸聚合物、或者環(huán)氧化物聚合物。

仍然是在其他的實施方式中，表面改性層401可為由使第一基材110和種子層108之間的粘合降低的反應(yīng)而不可逆地變化的材料。該反應(yīng)可通過加熱、紫外輻射、微波輻射、或者其他能源引發(fā)。該反應(yīng)可改變聚合物表面改性層401的結(jié)構(gòu)或構(gòu)造，或者從反應(yīng)或狀態(tài)改變中釋放氣態(tài)或液態(tài)副產(chǎn)物。合適的表面改性層401的實例可包括在第一基材100上注入一種物質(zhì)(例如氫)；在硅層中注入氦；注入非晶硅(a-si)；或者注入通過反應(yīng)可分層的多層，例如具有非晶硅和氟化石英玻璃的相鄰數(shù)層。

雖然表面改性層401以種子層108和第一基材100間的固體層示出，但是這僅是示例性的。在一些實施方式中，表面改性層401可覆蓋介于種子層108和第一基材100之間的界面的100％、小于100％、約1％至100％、約10％至100％、約20％至約90％、或約50％至約90％。在一些實施方式中，表面改性層401的厚度可在以下范圍內(nèi)：約0.1nm至約100nm、約0.1nm至約10nm、約0.1nm至約2nm、約0.1nm至約1nm、約0.1nm至約0.5nm、或約0.1nm至約0.2nm。

圖4b示出了具有第二基材110的組件412，所述第二基材110與具有表面改性層114的種子層108臨時結(jié)合。在一些實施方式中，種子層108與第二基材110之間的表面改性層114是可選的，這是因為只要種子層108是光滑及極性材料(例如氧化銦錫(ito)),則在第一基材100與種子層108之間存在表面改性層401。圖4c示出了用導(dǎo)電材料122填充通孔120。圖4d示出了從組件412中除去第二基材110，其中表面改性層401、種子層108和表面改性層114留在第一基材100上。使用上文關(guān)于圖1d所描述的任意技術(shù)可破壞種子層108與第二基材110之間的結(jié)合。在一些實施方式中，可破壞第一基材100與種子層108之間的結(jié)合以從第一基材100除去表面改性層401、種子層108和表面改性層114，從而使第一基材100可作為載體基材被重復(fù)使用。取決于用于表面改性層401的材料，可以各種方式破壞第一基材100與種子層108之間的結(jié)合。當表面改性層401包括以下物質(zhì)時：有機硅酸鹽，例如含有三甲基基團的有機硅酸鹽、氟硅烷、有機硅；有機鍺；含氟聚合物，包括通過蝕刻氣體(例如cf4)與聚合物前體(例如h2、chf3、c4f8、或ch4)的等離子體反應(yīng)形成的等離子體含氟聚合物；有機等離子體聚合物，例如，由烴(例如ch4)、脂族烴(例如具有小于8個碳的烷烴、烯烴或炔烴)、苯或具有小于12個碳的芳族烴形成的那些，可用不損壞第一基材100的機械力或接觸來破壞該結(jié)合，例如通過使用刀刃或刀片、吸盤或夾子、氣刀，或者通過簡單的剝離。當表面改性層401包括酚醛清漆樹脂(甲醛與苯酚的摩爾比小于1的苯酚-甲醛樹脂)、丙烯酸聚合物、或者環(huán)氧化物聚合物時，可通過將表面改性層401溶解于溶液中破壞該結(jié)合。當表面改性層401包括以下物質(zhì)時：注入于第一基材100上的物質(zhì)(例如氫)；注入于硅層中的氦；非晶硅(a-si)；或者通過反應(yīng)可分層的多層，例如具有非晶硅和氟化石英玻璃的相鄰數(shù)層，可通過引發(fā)反應(yīng)(例如通過熱、紫外輻射或其它能源)以不可逆地改變第一基材100和種子層108之間的粘合破壞該結(jié)合。

如在上文所提及的，種子層108與第二基材110之間的表面改性層114是可選的。在這樣的情況中，種子層108和表面改性層401可保留在第二基材110上，并且可使用常規(guī)技術(shù)(例如化學(xué)機械拋光(cmp))除去。

在上述任意的實施方式中，在用導(dǎo)電材料122填充通孔120之前，可用粘合層和分離的種子層，或者用起到結(jié)合粘合層和種子層作用的單一的層涂布第二基材110，以促進導(dǎo)電材料122粘合到通孔120的壁上。當使用分離的粘合層和種子層時，該粘合層可與上文中關(guān)于圖1a中描述的粘合層相似，并且該種子層可與在上文中關(guān)于圖1a中描述的種子層相似。當使用結(jié)合的粘合層和種子層時，其可與上文中關(guān)于圖2a中描述的種子層相似?？稍诘诙?10與第一基材100粘合之前或之后涂布第二基材110?？墒褂贸Ｒ?guī)沉積技術(shù)實現(xiàn)該涂布，所述常規(guī)沉積技術(shù)包括但不限于濺射。

因此，本文公開了一種從下往上的電解導(dǎo)通鍍覆方法，其中當用導(dǎo)電材料填充通孔時，第一載體基材和具有至少一個通孔的第二基材被臨時結(jié)合在一起，在施涂了導(dǎo)電材料后，可通過破壞該第一基材和第二基材之間的臨時結(jié)合，從該組件中除去第二基材。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯而易見的是可以在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的情況下對本發(fā)明進行各種修改和變動。