TWI307529B - Method of forming a penetration electrode and substrate having a penetration electrode - Google Patents
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1307529 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關製造貫穿電極的方法，以及設有貫穿電 5極的基材。詳言之，本發明係關於一種製造貫穿電極的方 法，其係適用來製造電子元件及光學元件等之佈線所用的 貫穿電極，或當一元件被連接於一疊層時在一佈線層中所 使用的貫穿電極。本發明亦有關於附設有貫穿電極的基材。 10 發明背景 為了使電子元件及光學元件縮小尺寸及提升功能，或 為了堆疊該等元件，有時一貫穿電極會被用來電連接一基 材的正面和反面。以往，該貫穿電極係被用如第丨八至1C圖 所示的方法來製成。 15 如第1A圖所示，以一導電薄膜2所製成的佈線和接墊會 被設在一基材1之一主表面A上。此佈線與接墊可用來與其 它的基材或裝置形成電連接。 首先，如第1B圖所示，一微孔3會由該基材1的另一主 表面B延伸而被直接形成於該導電薄膜2底下。用來製成該 2〇 微孔3的方法包括深反應離子蝕刻（DRIE)，典型係如感應耦 合電毀反應離子姓刻（ICP-RIE)，使用KOH溶液或類似物的 非等向性蝕刻，及雷射加工等。若有需要，一絕緣層亦可 被製設在該主表面B及該微孔3的孔壁上。 嗣，如第1C圖所示，一導電物4會由該主表面B側來被 1307529 嵌入該微孔3内，而完全填滿該微孔3的内部。用來嵌入該 導電物4的方法可為一溶融金屬鼓入法或一印製法。此時， 為使該導電薄膜2製成的佈線和接墊能與該導電物4電連 接，故一貫穿該基材1的正反兩面之間的貫穿電極會被形成 5 於該微孔3的末端部份（參見日本專利申請案早期公開 (JA-A)No.2002-158191)。 如上所述，在一製造貫穿電極的習知方法中，因該微 孔之一端係僅被該導電薄膜製成的佈線和接墊所封閉，但 由於該薄膜的厚度通常只有數μπι或更少，故該部份的機械 10 強度較弱，因此在某些情況下將會破裂，例如在製程中被 傳送時該薄膜可能破裂。 又，當使用印製法來將一導電膏料嵌入該微孔内時， 最好該印製壓力能被提高至某一程度，俾能在該微孔的末 端部份達到高度可靠的電連接；但以往曾經發現，當該印 15 製壓力較高時，被嵌入的導電膏料末端會擠破穿出該導電 薄膜。 本發明係有見於上述狀況而研發者，故其目的係在提 供一種製造貫穿電極的方法，其中有一導電物會被嵌入一 微孔内，該微孔的一端係僅被覆以由一導電材料製成的佈 20 線和接墊，而該佈線或接墊不會破裂；及提供一種設有該 貫穿電極的基材。 【發明内容】 發明概要 為達到上述目的，本發明係為一種製造貫穿電極的方 1307529 ===會，，内，而該微孔貫穿- 將兮導 ？導$相所阻蓋。-保護物會被設來 ^導電定在該微孔上。該保護物係至少被設在該 於蓋該微孔的部份處。一導電物會由該微孔相反 '電薄膜覆蓋之孔口的另—孔口來嵌入。 ^本發明的方法中，最好該導電物係由金屬所構成， 亚使用炫融金屬嵌人法來嵌人該微孔内。 或者，該導電物亦可由-導電膏聚所構成，而使用一 種印製方法來嵌入該微孔内。 10 15 另外，本發明係為一種設有貫穿電極的基材，其具有 由本發明之上述方法所製成的貫穿電極。 圖式簡單說明 第ia、ib&1c圖係為示出製造貫穿電極之習知方法在 製造過程中其主要部份的載面圖。 第2八^、2〇2_係示出本發明之_方法實施例在 製造過程中其主要部份的截面圖。 第3A㈣圖為示出本發明另一方法實施 份的載面圖。 要邛 C實施方式】 較传實施例之詳細說明 雖本發明的較佳實施例已被描述並圖•上 瞭解它們僅為本發明之舉例而非作為限制7 替二修正變化亦可被完成而不超出本發‘精 神此，本發明不應被認為由以上說明來限制， 20 1307529 而應僅由所附申請專利範圍來限制。 本發明的實施例現將參照圖式來說明。 第2A至2D圖示出一依據本發明之製造貫穿電極的方 法之製造過程。 5 第2A圖示出一基材1〇其中要製設一貫穿電極。在本發 明中有多種基材可供使用，例如半導體基材、陶瓷基材、 及玻璃基材。該基材的厚度可依其預定用途來選擇，而係 大約在50μιη至1mm之間。
在本實施例中一矽基材會被作為該基材10。如第2a圖 10中所示，一由氧化矽膜製成的絕緣層11具有數卜„!或更小的 厚度’且最好約為Ιμιη，將會被製設在該基材10之二主表 面Α及Β上。 一導電薄膜12會被製設在該基材1〇之一主表面a上。若 有需要，此導電薄膜12可被圖案化，且一接墊與佈線可被 15 形成來供與其它基材和裝置等電連接。
一金屬例如 Al、Au、Pt、Ti、Ag、Cu、Bi、Sn、Ni、 Cr、Zn等或其合金，可被選用來作為導電薄膜12。該導電 薄膜12可藉各種習知的方法來製成，諸如濺鍍法、真空沈 積法、電鍍法等等。該導電薄膜12的厚度正常係為數μηι或 20 更少。 嗣’如第2Β圖所示，一微孔13會被製成而由基材10的 主表面Β側延伸至該導電薄膜12。首先，該主表面Β的絕緣 層丨1在要形成微孔13的位置處會被除去。嗣，在主表面A 側上的絕緣層11及基材1〇會被以DRIE來蝕刻，直到達到該 1307529 導電薄膜12為止。用來製造該微孔13的方法，除了典型為 感應耦合電漿反應離子蝕刻（ICP-RIE)之深反應離子蝕刻 (DRIE)以外，亦可為使用K0H溶液之非等向性蝕刻或雷射 加工等等。在該微孔製成的同時，或在其製成之後，一新 5的絕緣層11會被形成於該微孔13的孔壁上，如第2B圖所 不，在製成一微孔13時其一端會被該導電薄膜12所阻閉。 該微孔13的直徑可依據所要製成之貫穿電極15的構態 而被製成約在5至200μιη的範圍内。 嗣，如第2C圖所示，一保護物20會黏合於該基材1〇的 1〇主表面Α上，而使該導電薄膜12能被該保護物20所固定覆 盍。任何具有一平面部份，並能以比平面部份來護蓋該導 電薄膜12的物件，皆可被用來作為此保護物2〇，其例包括 破螭基材，半導體基材譬如矽，陶瓷基材，及塑膠基材等。 最好該保護物2G係使賴轉、紫外線硬化光或類似物等 15來黏接於該基材10的主表面A上。熱熔膠尤其較佳，因其可 容許一已被固接於該基材10上的保護物2〇得僅靠加熱該基 材10即能被簡單地卸除。雖該保護物20至少護蓋住該導電 薄膜12的微孔形成部份即已足夠。但如第2(：圖所示，最好 該保護物12能護蓋整個導電薄膜上。 2〇 ㈣’如第所示’―導電物Η會使用印製法或炫融 金屬嵌入法來由主表面Β側嵌入該微孔13内。 若使用印製法，則—導電膏聚諸如銅膏、銀膏、碳膏、 Au-Sn膏等等’皆可被用來作為該導電物而嵌人微孔^内。 右使用熔融金屬嵌入法，則一低熔點金屬例如h及 1307529
In，或一焊料譬如Au-Sn類焊劑，Sn-Pb類焊劑，Sn類焊劑， Pb類焊劑，Au類焊劑，In類焊劑，A1類焊劑等，皆可作為 嵌入該微孔13内的導電物。
假使一導電物14例如Cu膏料被以印製法來嵌入，則其 5 印製壓力會被設在一足以確使該導電薄膜12與導電物14電 連接的程度。於本實施例中，因該導電薄膜12有一表面被 保護物20所護蓋，故即使該導電物14被以高壓力來嵌入微 孔13内’該導電薄膜12亦不會破裂。 以此方式，藉著將該導電物14嵌入微孔13内，則一貫 10穿電極15即可被製成，其會電連接該基材的正面及背面。
在本實施例中，由於該導電物14係在該佈線與接墊等 所形成的導電薄膜12封閉微孔13—端之後才被嵌入該微孔 13内，而且該導電薄膜12會被該保護物2〇所護蓋，故由纖 細的導電薄膜12形成之佈線和接墊將會被該保護物20所保 15 護。因此’該佈線和接墊將可避免在傳送時破裂，其係以 往常見的問題。 又，因能夠以比往昔可使該導電薄膜12的佈線或接墊 不會破裂的情況更高的壓力來將導電物14嵌入該微孔13 内，故將能形成一具有高度可靠電連接的貫穿電極15。 20 且，使用本方法來製成之設有貫穿電極的基材能在該 導電物14與導電薄膜12之間形成可靠的電連接，而不會使 導電薄膜12發生任何的破裂，故能得到可靠度的改善。 第3A至3B圖示出本發明之貫穿電極製造方法的另一 實施例。在前一實施例中，該保護物20係在微孔13被形成 10 1307529 於基材10内之後才被黏接於該基材10上，但在本例中，如 弟3A圖所示，在該導電薄膜12已被黏接於基材1〇主表面a 側上的保護物2〇所護蓋之後，該微孔13才會被製設於該基 材10中，如第3B圖户斤示。然後’該導電物14會被以印製法 或溶融金屬嵌入法來嵌入該微孔13内，而形成該貫穿電極 15。 本實施例除了 ^達到前一實施例的相同效果之外’亦 可藉著在形成微孔13之前利用保護物20來護蓋該導電薄膜 12 ’而能兼具在微孔13的製造過程中或在傳送至後續製程 10 時來防止該導電薄膜12破裂的額外功效。 〜範例〜 一依據本發明之方法來製成之設有貫穿電極的基材係 示於第2A至2D圖中。 一厚度為ΙΟμπι之石夕基材會被用來作為該基材10。如第 15 2Α圖所示，一厚度約ΐμηι之氧化矽膜製成的絕緣層11會被 製設在該基材11的二主表面Α與Β上，並有一Α1的導電薄膜 12會再覆設於一主表面A上。 嗣，如第2B圖所示，一微孔13會被形成而由主表面B 側延伸至該導電薄膜12。首先，該主表面B上之絕緣層11 2〇 在該微孔13形成位置的部份會被除去。嗣，該基材10及在 主表面A上的絕緣層11會被以DRIE來蝕刻，直到達到該導 電薄膜12為止。一新的絕緣層11會被製設在微孔13的孔壁 上，而來形成一微孔13其一端係被該導電薄膜12所阻閉。 該微孔13的直徑係為ΙΟΟμιη。 1307529 嗣，如第2C圖所示’ 一厚度3〇〇μιη之玻璃基材所構成 的保護物20會被以黏劑接合於基材10的主表面a上，因此該 導電薄膜12會被護蓋固定。
嗣，如第2D圖所示’一以cu膏料形成的導電物14會被 5以印製法由主表面B側來嵌入該微孔13内。此時，其印製壓 力會被設成能使該導電薄膜和CU膏料之間達成電連接。因 此，一可電連接該基材1〇之正面和背面的貫穿電極15即被 製成。該貫穿電極15不會有諸如該導電薄膜π破裂的缺 點，且在該導電薄膜12和被嵌入微孔π内的導電物14之間 10 會有絕佳的電連接。 如前所述’依據本發明的方法，因為係在一阻閉該微 孔—端的佈線或接墊等之導電絕緣膜被一保護物護蓋之 後5亥導電物才被嵌入該微孔内，而由纖細導電薄膜形成 的佈線和接墊會被該保護物所保護，故將能避免該等佈線 15 和接墊在傳送時破裂，其係為一習見的問題。
且，因其能以一比不會破損該薄膜佈線或接墊之習知 狀/兄更高的壓力來將該導電物嵌入微孔内，故可製成一具 有高可靠度電連接的貫穿電極。 2〇 又，本發明之附設貫穿電極的基材因具有依本發明之 ‘去所製成的貫穿電極，故在該導電物和導電薄膜之間能 獲得可靠的電連接，而不會使該導電薄膜發生破裂，並能 改善可靠度。 式簡單說明】 第ΙΑ、1B及1C圖係為示出製造貫穿電極之習知方法在 12 1307529 製造過程中其主要部份的截面圖。 第2A、2B、2C、2D圖係示出本發明之一方法實施例在 製造過程中其主要部份的截面圖。 第3A與3B圖為示出本發明另一方法實施例之主要部 5 份的截面圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 11.. .絕緣層 15.. .貫穿電極 20.. .保護物 A，B.··主表面
1，10...基材 2，12...導電薄膜 3，13...微孔 4，14...導電物
13
Claims (1)
1307529 拾、申請專利範圍： L〆種製造貫穿電極的方法，包含： 在一基材之第一表面上，至少在該貫穿電極要被製 設的部位上，來提供—導電膜； 5 在至少該導電膜上來製成一保護物； 將該保護物黏接於該基材； 製成一微孔貫穿該基材；及 在該導電膜被提供之後，該保護物才被製成和黏 接’嗣該微孔會被製成，再將一導電物嵌入該微孔内， 10 該導電物與導電膜會形成一貫穿該基材的導電路徑； 其中該導電薄膜會阻閉該基材第一表面上的微孔 之第一孔口，且該導電物會經由該基材上相反於第一表 面之一第二表面上的微孔第二孔口來被嵌入該微孔内。 2. 如申請專利範圍第1項之製造貫穿電極的方法，其中該 15 導電物係由一金屬所形成，並被以熔融金屬嵌入法來嵌 入該微孔内。 3. 如申請專利範圍第1項之製造貫穿電極的方法，其中該 導電物係由一導電膏料所形成，並被以印製法來嵌入該 微孔内。 20 4.如申請專利範圍第1項之製造貫穿電極的方法，更包含： 在該導電物被嵌入微孔内之後，由該導電膜和基材 上除去該保護物。 5.如申請專利範圍第4項之製造貫穿電極的方法，其中該 保護物係藉加熱該基材而來由該導電膜和基材上除去。 14 1307529 6. 如申請專利範圍第1項之製造貫穿電極的方法，其中將 該導電物嵌入微孔内乃包括施加一第一壓力於該導電 膜面對微孔之第一孔口的一面上； 而當該第一壓力施加於該導電膜面對微孔之第一 5 孔口時，該保護物會將該導電膜固持於定位。
7. 如申請專利範圍第6項之製造貫穿電極的方法，其中該 第一壓力係比該導電膜面對保護物的一面上之第二壓 力更高。 8. 如申請專利範圍第1項之製造貫穿電極的方法，其中該 10 保護物會填滿該微孔。 9. 如申請專利範圍第1項之製造貫穿電極的方法，更包含： 在將該導電物嵌入微孔内之前，在該微孔的側壁上 製成一絕緣層。 10. 如申請專利範圍第10項之製造貫穿電極的方法，更包 15 含：
在該基材的第二表面上製成一絕緣層；及 在該基材的第一表面上提供該導電膜及製成該微 孔之前，先在該基材的第一表面上製成一絕緣層； 其中該微孔亦會貫穿該第一表面上的絕緣層，而在 20 該微孔處形成一穿過第一表面上之絕緣膜的開孔； 並會有一開孔穿過該微孔處之第二表面上的絕緣 膜；及 在該微孔側壁上的絕緣層，與第一表面上的絕緣 層，和第二表面上的絕緣層等會互相連接。 15 1307529 11. 如申請專利範圍第1項之製造貫穿電極的方法，其中該 導電膜與導電物係為不同的材料。 12. —種具有貫穿電極的基材，包含： 一基材； 5 一導電膜設在該基材之第一表面上至少位於具有 該貫穿電極的部份處；
一微孔貫穿該基材並填滿一導電物，該微孔的一端 係被該導電膜所阻閉，且該導電物會接觸該導電膜；及 一保護物設在該導電膜相反於微孔的一側上，而至 10 少位於該導電膜阻閉該微孔末端的部份處，且該保護物 係黏接於該基材。 13. 如申請專利範圍第12項之基材，更包含： 一第一絕緣層襯覆該微孔的側壁；及 一第二絕緣層設在該基材的第一表面上，而介於該 15 導電膜與基材之間，該微孔會在被該導電膜封阻的一端
來貫穿該第二絕緣層，故該導電物與導電膜的接觸不會 被該第二絕緣層所阻斷； 且第一絕緣層會與第二絕緣層連接。 14. 如申請專利範圍第13項之基材，更包含： 20 一第三絕緣層設在該基材相反於第一表面的第二 表面上； 有一開孔會在填滿該微孔之導電物處來貫穿第三 絕緣層；且 該第三絕緣層會連接第一絕緣層。 16
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