[发明专利]用于微电子系统级封装的高密度转接板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子制造技术，尤其涉及一种用于微电子系统级封装的高密度转接板的制备方法。

背景技术

微电子系统中，芯片上线宽通常是几十个纳米，而PCB板上通常是几十个至几百个微米。通常利用各种转接板(该转接板即英文中的interposer，包括基板)将芯片与PCB板互连，实现纳米至微米尺度的过渡。对转接板的要求有很多，例如要求有较低的热膨胀系数，高的密度，高刚度和低的介电常数等。

现有的有机材料转接板的问题在于其热膨胀系数较高，与芯片的热失配较大，而且其模量较低，使基板的翘曲度较高，因此难以实现高密度互连。

现有的硅通孔(TSV)工艺是目前发展的主要方向，它首先是在硅上采用干法(DRIE)或者激光加工等方法制作尺度较小的通孔，然后再采用电镀的方法将孔金属化，但是效率较低，成本较高；目前采用将硅片减薄至50微米以下甚至更薄，大大降低了成本，但是整个过程需要几十个小时，可靠性也难以满足工业界的要求。

采用玻璃作为转接板正成为关注的方向。在玻璃上加工通孔是一个难题。采用DRIE的方法利用气体对玻璃进行刻蚀，刻蚀速率仅为750nm/min，不仅所刻的结构形状和尺寸局限性大，无法实现大高宽比，而且加工效率低，成本高。目前主要采用激光加工的方法来制备通孔，但是激光加工的成本较高，而且加工的孔形状也不规则，加工3-10微米的小孔时，其速度更慢，加工以后仍然需要采用电化学方法进行金属化，在要求高密度、小尺寸引线互连时，效率较低，成本较高。

因此，目前急需发展一种低成本、高效率、高密度的转接板。

发明内容

本发明主要提供一种低成本、高效率的用于微电子系统级封装的高密度转接板的制备方法。

本发明采用如下技术方案： 

一种用于微电子系统级封装的高密度转接板的制备方法，包括以下步骤：

第一步，制备定向生长的碳纳米管束阵列2，碳纳米管束的直径为0.5-30微米，间距为0.8-100微米，长度为40-500微米；

第二步，在上述的定向生长碳纳米管束表面沉积金属钨1形成导体阵列；

第三步，使得硼硅玻璃与导体阵列在硼硅玻璃熔融状态下形成复合体，

第四步，对于形成的复合体的上下表面进行磨抛使得沉积金属钨的碳纳米管束端部暴露，从而得到用于系统级封装的高密度转接板。

上述技术方案中，第三步采用负压法使得导体阵列与玻璃形成复合体，具体步骤为：首先将上述所述的金属阵列转移到预先准备的硅腔中，并将硼硅玻璃与硅在真空中进行阳极键合，使得硅腔密封；再将上述键合好的两圆片在一个大气压下加热到玻璃的软化温度以上，熔融玻璃在负压的作用下进入硅腔与所述碳纳米管束阵列形成复合体，冷却，退火。通过等离子增强化学气相沉积的方法合成所述的碳纳米管束阵列。碳纳米管束表面沉积金属钨的厚度为0.5-2微米。在碳纳米管束表面沉积金属钨的方法为电子束蒸发的方式。所述硼硅玻璃为Pyrex7740玻璃，所述第四步的加热温度为850℃-900℃。所述硼硅玻璃为BOROFLOAT33玻璃。所述第五步的磨抛方法为化学机械腐蚀。

本发明获得如下效果：

1. 本发明采用定向生长的碳纳米管束阵列作为模板，采用钨作为导电金属和浸润金属，制备了玻璃转接板，其中碳纳米管阵列与钨的复合体作为导体材料。由于本发明采用定向生长的碳纳米管束阵列，因此可制备高密度的通孔互连线。现有碳纳米管束可实现微米至亚微米直径，线宽为微米至亚微米，长度为亚微米至几毫米的制造，因此采用玻璃与定向生长的碳纳米管束的复合可望实现高密度的互连，导体直径、线宽、长度精确可调，可实现几十微米至亚微米直径，线宽为几百微米至亚微米，长度为亚微米至几毫米范围的制造。本发明采用钨金属与硼硅玻璃具有优异的润湿性，因此很容易复合；此外，钨与碳纳米管阵列粘结性好，能够促进玻璃与钨的复合程度，从而提高复合体的可靠性；钨金属(约百万分之5)及碳纳米管具有较低的热膨胀系数，热稳定性好，因此制备得到的复合体在承受较高的热循环载荷时，具有较高的可靠性；钨的导电性较好，碳纳米管束也具有较高的导电性，钨与碳纳米管束的复合体也具有较好的导电性，而且能够实现电互连功能；此外，钨与碳纳米管束的复合体在端部很容易与其它金属，例如铜、锡合金等形成良好的键合，形成的焊盘连接点具有较高的可靠性，这是单一采用碳纳米管互连所不具备的。