中國(guó)粉體網(wǎng)訊  除玻璃通孔成孔技術(shù)外，高質(zhì)量的金屬填充是限制玻璃基板應(yīng)用的另一大技術(shù)難點(diǎn)。其一，因刻蝕工藝的影響，玻璃通孔技術(shù)（TGV）與硅通孔技術(shù)（TSV）存在差異，TGV孔徑較大且多為通孔，其孔的形狀主要有盲孔、垂直通孔、X型通孔和V型通孔四種類(lèi)型，這給銅的沉積帶來(lái)極大挑戰(zhàn)，容易導(dǎo)致孔出現(xiàn)“堵塞”情況；其二，相較于硅材料，玻璃表面光滑，與常用金屬的粘附性欠佳，這使得玻璃襯底與金屬層之間極易發(fā)生分層，進(jìn)而出現(xiàn)金屬層卷曲甚至脫落的問(wèn)題。

來(lái)源：《玻璃通孔三維互連鍍銅填充技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀》（紀(jì)執(zhí)敬等）

目前，金屬填孔TGV主要有兩種工藝：一是銅漿塞孔工藝，包括“自下而上填充”、“蝶形填充”和“共形填充”三種填充方式，二是電鍍工藝。這兩種工藝在應(yīng)用場(chǎng)景、材料成本和性能上存在差異。選擇何種工藝取決于孔徑、深寬比以及對(duì)電阻率和電導(dǎo)率的要求。

自下而上填充

目前，對(duì)于TGV盲孔的主要填充方式是自上而下的填充。通過(guò)在TGV孔口側(cè)壁及表面添加抑制劑，在盲孔底部添加加速劑的方式，抑制TGV孔口側(cè)壁及表面銅沉積速度的同時(shí)，加速盲孔底部的銅沉積，從而讓銅形成一種自下而上的填充方式來(lái)確保整個(gè)盲孔的填充過(guò)程中沒(méi)有孔洞和縫隙的出現(xiàn)。

自上而下填充過(guò)程示意圖  來(lái)源：廣發(fā)證券

蝶形填充

通孔與盲孔填充相比，二者存在顯著差異，盲孔填充時(shí)，鍍液在孔內(nèi)流動(dòng)性差，相對(duì)的，鍍液可在通孔內(nèi)部流動(dòng)，極大地增強(qiáng)了通孔內(nèi)的傳質(zhì)效果。此外，二者幾何形狀不同，通孔沒(méi)有盲孔那樣明確的底部，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自下而上的填充方式。

目前，垂直TGV通孔通常采用蝶形填充的電鍍方式。在TGV通孔壁上按照“兩邊多，中間少”的原則涂抹抑制劑，通過(guò)改變通孔內(nèi)次級(jí)電流分布，促使銅優(yōu)先在孔的中心沉積，從而形成形似“蝴蝶”的填充形貌，這也是該填充方式名稱(chēng)的由來(lái)，待通孔內(nèi)形成蝴蝶形狀后，通孔便轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚�(gè)對(duì)稱(chēng)的盲孔，此時(shí)填充方式由蝶形填充切換為自上而下填充，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)通孔的完整填充。

蝶形填充過(guò)程示意圖 來(lái)源：廣發(fā)證券

共形填充

共形填充是通過(guò)添加劑的作用使得TGV孔內(nèi)銅的沉積速率與孔的側(cè)壁以及表面的沉積速率相當(dāng)?shù)囊环N電鍍方式。對(duì)于垂直的盲孔與通孔，共形填充模式下隨著填充過(guò)程的進(jìn)行，其深寬比不斷增大，在填充的最后階段容易出現(xiàn)孔洞缺陷，而X形、V形通孔由于其自身特殊孔形的原因，從根本上避免了中央孔洞缺陷的形成，例如，X形通孔的中間區(qū)域較窄，在兩側(cè)銅等速沉積的情況下會(huì)先于通孔中央形成連接，然后逐步向上下兩個(gè)方向進(jìn)行類(lèi)似自上而下的填充。相比于垂直通孔的蝶形填充電鍍模式，共形填充的電鍍模式由于加速劑的使用以及TGV孔形的原因，可以實(shí)現(xiàn)更大電流密度下通孔的完整快速填充。

TGV孔內(nèi)電鍍薄層

除了以上三種TGV通孔填實(shí)工藝，TGV也可采用通孔內(nèi)電鍍薄層方案實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接。將TGV基板浸入含有金屬離子的電鍍液中，通過(guò)外部電源在基板和電鍍液之間施加電場(chǎng)。在電場(chǎng)作用下，金屬離子向TGV孔內(nèi)的陰極（玻璃基板表面）遷移，并在表面得到電子，還原沉積為金屬原子，逐層堆積形成連續(xù)、均勻的金屬薄層。通常電鍍填孔需要現(xiàn)在玻璃通孔壁上沉積金屬粘附層如鈦(Ti)、鉻(Cr)等種子層，然后再進(jìn)行銅電鍍，否則會(huì)出現(xiàn)脫落等現(xiàn)象。

參考來(lái)源:

紀(jì)執(zhí)敬.玻璃通孔三維互連鍍銅填充技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

陳力.玻璃通孔技術(shù)研究進(jìn)展

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/月明)

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