[发明专利]一种玻璃基材金属化结合强度提高的结构及其方法

说明书

本发明公开一种玻璃基材金属化结合强度提高的结构及方法，属于先进电子封装领域。一种玻璃基材金属化结合强度提高的结构，包括玻璃基材、形成于玻璃基材上的粗化结构、形成于粗化结构上的涂层和制作于涂层上的金属线路，其中，粗化结构通过对玻璃基材进行结构化处理形成，涂层通过提供含氮硅烷偶联剂，对含氮硅烷偶联剂进行水解处理制得水解产物，将水解产物涂覆于形成有粗化结构的玻璃基材表面形成。相对于硅烷偶联剂或者含氮硅烷偶联剂而言，含氮硅烷偶联剂的水解产物更能有效提高金属线路与玻璃基材之间的结合力，且该方法操作简单、成本更低。

技术领域

本发明属于先进电子封装领域，涉及用于采用玻璃作为封装基板时如何解决其与金属线路之间的结合力问题，具体涉及一种玻璃基材金属化结合强度提高的结构及方法。

背景技术

在过去几年中，三维集成封装技术得到快速发展。三维集成是一种新型系统级架构，其电路系统存在着多个芯片的堆叠，并使用硅通孔(Through Silicon Vias，TSV)将芯片在垂直方向进行互连，使系统实现更高的集成度、更高的运行速度和更低的功耗。但在高频信号的应用领域，硅基具有高介电损耗和高制造成本，无法满足射频电路对于器件高品质因数的要求；玻璃具有较高的尺寸稳定性、各向同性、高透明性、高绝缘性和介电损耗小等诸多优点，是作为芯片封装基板的优选方案和制作玻璃基材通孔(Through Glass Vias，TGV)。

然而，玻璃与种子层金属和线路金属间存在结合力弱问题，现有的玻璃表面粗化直接溅射金属层方法，金属层仅与玻璃表面形成物理接触与静电吸附效果，结合力差；

硅烷偶联剂是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料(如玻璃、硅砂、金属等)化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学结合的反应基团，因此可作为连接无机材料和有机材料的“分子桥”，把两种不同性质的材料连接起来，即形成无机相-硅烷偶联剂一有机相的结合层，从而增加树脂基料和无机颜料、填料间的结合强度。

当前，有研究使用硅烷偶联剂将有机薄膜与玻璃进行化学结合，再化学沉积/溅射Ti/Cu 金属种子层，该方法中硅烷偶联剂连接玻璃层并与有机薄膜层(ABF/ZIF薄膜等)结合，再通过有机薄膜与Ti/Cu进行结合，能起到较好的效果。但是，该方法成本高、且有机物薄膜 CTE与玻璃CTE相差较大，易埋下在受热膨胀致使器件失效等可靠性隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃基材金属化结合强度提高的结构，通过该结构可以有效提高金属线路与玻璃基材之间的结合力。

本发明的另一个目的在于提供一种玻璃基材金属化结合强度提高的方法，通过该方法可以有效提高金属线路与玻璃基材之间的结合力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种玻璃基材金属化结合强度提高的结构，包括玻璃基材、形成于玻璃基材上的粗化结构、形成于粗化结构上的涂层和制作于涂层上的金属线路，其中，粗化结构通过对玻璃基材进行结构化处理形成，涂层通过提供含氮硅烷偶联剂，对含氮硅烷偶联剂进行水解处理制得水解产物，将水解产物涂覆于形成有粗化结构的玻璃基材表面形成。

现有技术中，制作Ti/Cu金属种子层是当前采用半加成法提升基板与金属线路结合力的常规手段，而高纯度金属Ti价格昂贵。本发明中的所述金属线路包括制作于涂层表面的Cu 金属种子层和通过电镀制作于Cu金属种子层上的重布线层，或者为制作于涂层表面的Ti金属种子层、Cu金属种子层和通过电镀制作于Cu金属种子层上的重布线层，或者为制作于涂层表面的Ni金属种子层、Cu金属种子层和通过电镀制作于Cu金属种子层上的重布线层，即在本发明中，作为中间介质层的Ti金属种子层为非必须的，在没有Ti金属种子层的情况下直接制作Cu作为种子层即可为后续电镀Cu提供附着区域，且后续种子层蚀刻时无需在咬蚀 Cu金属种子层后再咬蚀Ti金属种子层。因此，相对现有的常规手段，本方法操作简单、成本更低，并能确保提高金属线路与玻璃基材之间的结合力。