[发明专利]一种结合微电子机械和铸造的金属沉积方法

说明书

本发明公开了一种结合微电子机械和铸造的金属沉积方法，包括：S1，提供硅微模具，所述硅微模具上设置有孔槽结构；S2，把需要填充的所述硅微模具夹在上盖板和下盖板之间，组成一个三明治结构，所述下盖板上的喷嘴孔与所述孔槽结构垂直对应；S3，往所述孔槽结构内填充高温融化的液态金属；S4，将所述孔槽结构和所述喷嘴孔的液态金属切割分离；S5，均匀固化所述孔槽结构内的液态金属；S6，将所述上盖板和所述下盖板与所述硅微模具分离。本发明将新兴的MEMS技术与有数千年历史的铸造技术结合，给微电子领域创造了一项全新的金属沉积方法。

技术领域

本发明属于半导体或者微电子制造领域，尤其涉及一种结合微电子机械和铸造的金属沉积方法。

背景技术

厚金属层的目前没有严格的定义，一般厚度在1um以下，可以用蒸发或者溅射，在几个微米至几十甚至上百微米时，需要使用电镀。

厚金属层在微电子器件中有着广泛的应用，在先进封装领域，例如芯片倒装焊中，使用的凸点Bumping，或者在过孔互连使用的TSV(Through-silicon via)和TGV(Throughglass via)，在集成无源器件中使用滤波器结构，延时器等均为厚金属结构，在MEMS器件领域，螺线型电感等结构。

目前厚金属的沉积主要依靠电镀实现。电镀填充可以分成四步，第一步是种子层沉积，一般采用溅射或者蒸发的方式，种子层厚度一般小于1微米。第二步是在电镀液中通过加场的方式进行电镀沉积。电镀过程是一个非常复杂的电化学过程，电镀的均匀性和成品率与电场分布，电解液的配比以及电解液中抑制剂，加速剂等的浓度有关。在填充完成后，如果是过孔互连的填充，因为种子层在孔中和表面都有，所以电镀时孔和表面都会有金属电镀沉积，表面的金属电镀需要通过第三步化学机械研磨(CMP)的方式去除。第四步是去种子层。在电镀的表面有些区域因为不需要电镀，所以在电镀前会用胶或者其他不导电材料进行覆盖。在电镀完成后，覆盖以及覆盖下面的种子层也需要去除。

电镀存在着下述缺陷：

1.电镀填充工艺过程复杂，因为电镀需要在导电表面实现，因此对于硅片，玻璃片等材料需要预先沉积种子层，并且填充完成后还需要去种子层；

2.电镀使用的电镀液有很强的毒害性，容易染污环境，随着环保意识的兴起，现在政府对电镀生产管制越来越严；

3.电镀的填充速度并不快，特别是用于过孔填充，通常需要几个甚至数十个小时。

除电镀外，化学镀也是一个厚金属沉积的方法。但是化学镀精度难控制，对材料也有较高的选择性。

人类使用铸造有着数千年的历史，金属铸造是一种广泛使用的金属制造方式，人类使用铸造的历史有5000多年。铸造的基本原理是将金属或者合金熔化后注入预制模具中，待固化后脱模取出成型铸件。MEMS技术能与铸造的结合，缘自它们一个共通点：两者都是机械部件制造技术，区别在于尺度上存在几个数量级。相对于其他机械加工方法，例如车，洗，抛等，铸造的长处在于可成型复杂结构的机械部件。而MEMS技术是近几十年从微电子技术中发展出来的一项微加工技术。通过在硅片或者其它基板上制造出微米尺度的机械部件，来实现传感，能量采集，执行等功能。MEMS与铸造结合的基本概念是通过体硅刻蚀工艺在硅片(或者其它材料基板)上制造出需要成型的微模具，然后将金属熔化注入填充并固化成型。