[发明专利]填充通孔的方法和用于执行该方法的装置

说明书

本发明公开了一种填充通孔的方法和用于执行该方法的装置。所述方法包括：在形成于基板中的通孔上提供具有流动性的填充材料，形成穿过所述基板的电场以用所述填充材料填充所述通孔，以及固化在所述通孔中的所述填充材料。所述装置包括用于支撑所述基板的台架，用于形成所述电场的上电极和下电极，以及与所述上电极和下电板相连接的电源。

技术领域

本发明公开了一种填充通孔的方法和用于执行该方法的装置。更具体地，本发明涉及一种通过使用电场来用填充材料填充形成于基板中的通孔的方法以及用于执行其的装置。

背景技术

通常，半导体器件可以通过重复地执行一系列制造步骤而形成在用作半导体基板的硅晶片上，且如上所述而形成的半导体器件可以通过切割工艺、结合工艺和封装工艺被形成至半导体封装中。

近来，随着半导体器件的集成度已达到物理极限，用于三维堆叠半导体器件的3D封装技术已引起了关注。特别地，已经积极研究和开发了使用穿透硅通孔(TSV)的三维集成电路的商业化技术。TSV工艺技术能够被分成用于在前端工艺之前执行通孔形成和进行填充的先通孔工艺(via-first process)以及用于在前端工艺之后执行通孔形成和进行填充的后通孔工艺(via-last process)。

在先通孔工艺中，可以通过化学气相沉积工艺来用多晶硅填充通孔。然而，由于多晶硅具有相对较高的电阻，因此器件的特征可能会退化。在后通孔工艺中，可以通过电解电镀工艺来用铜填充通孔。然而，难于均匀地形成铜晶种层且因此可能在TSV电极中产生空隙。此外，难于确定电解电镀工艺最佳条件。

发明内容

本发明提供了一种填充通孔的新方法和适于执行该方法的装置，其能够解决如上所述的现有技术的问题。

根据本发明的一个方面，一种填充通孔的方法可以包括：在形成于基板中的通孔上提供具有流动性的填充材料，形成穿过基板的电场以用填充材料填充通孔，以及固化在通孔中的填充材料。

根据本发明的一些示例性实施例，提供填充材料可以包括在通孔上提供膏状焊料并熔化膏状焊料。

根据本发明的一些示例性实施例，填充材料可以包括具有预定粘性的焊膏。

根据本发明的一些示例性实施例，该方法还可以包括加热填充材料以去除溶剂并在将填充材料填充在通孔中之后熔化焊料。

根据本发明的一些示例性实施例，填充材料可以通过丝网印刷工艺、孔版印刷工艺、喷墨印刷工艺或点胶工艺提供。

根据本发明的一些示例性实施例，形成电场可以包括将AC电压施加至分别被设置在基板的上侧和下侧上的上电极和下电极。

根据本发明的一些示例性实施例，上电极和下电极可以被设置成使得在上电极和基板之间的距离等于在基板和下电极之间的距离。

根据本发明的一些示例性实施例，形成电场可以包括将DC电压施加至分别被设置在基板的上侧和下侧上的上电极和下电极，以使得将填充材料移至通孔中。

根据本发明的一些示例性实施例，形成电场还可以包括将AC电压施加至上和下电极，以使得填充材料在通孔中对齐。

根据本发明的另一个方面，一种用于填充通孔的装置可以包括用于支撑其中形成通孔的基板的台架，被设置在台架的上侧上的上电极，被设置在台架的下侧上的下电极，以及与上电极和下电极相连接以形成穿过基板的电场的电源，其中被设置在通孔上且具有流动性的填充材料可以通过电场被填充在通孔中。

根据本发明的一些示例性实施例，台架可以具有环形以支撑基板的边缘部分。

根据本发明的一些示例性实施例，台架可以具有网形，以使得形成通孔的一部分向下暴露。

根据本发明的一些示例性实施例，台架可以由多孔陶瓷材料制成。