DE102014224568A1 - Microelectronic component and corresponding manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein mikroelektronisches Bauelement. Das mikroelektronische Bauteil umfasst zumindest ein Glassubstrat (C1), zumindest einen Durchkontakt (K1), welcher das Glassubstrat (C1) durchläuft, wobei der Durchkontakt (K1) eine Vielzahl von einzelnen Kapillaren aufweist, die mit einem elektrisch leitfähigen Material befüllt sind und zumindest zwischen zwei benachbarten Kapillaren (K2) des Durchkontakts (K1) zumindest bereichsweise das Glassubstrat (C1) ausgebildet ist.The invention relates to a microelectronic component. The microelectronic component comprises at least one glass substrate (C1), at least one through contact (K1) which passes through the glass substrate (C1), wherein the through contact (K1) has a plurality of individual capillaries which are filled with an electrically conductive material and at least between two adjacent capillaries (K2) of the through-contact (K1) at least partially the glass substrate (C1) is formed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikroelektronisches Bauelement und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.The present invention relates to a microelectronic device and a corresponding manufacturing method.
Stand der TechnikState of the art
Obwohl auch beliebige mikroelektronische Bauelemente anwendbar sind, werden die vorliegenden Erfindung und die ihr zugrunde liegende Problematik anhand von Inertialsensoren erläutert.Although any microelectronic components are applicable, the present invention and the problems underlying it are explained by means of inertial sensors.
Die Druckschrift
Die fortschreitende Funktionsintegration bei mikrosystemtechnisch gefertigten mikroelektronischen Bauelementen, wie zum Beispiel Inertialsensoren, die insbesondere zusätzliche Druck- und Magnetsensoren aufweisen können, stellen immer größere Anforderungen an die Verbindungstechnik, insbesondere den Schnittstellen, zwischen entsprechenden MEMS (mikroelektromechanisches System)- und/oder ASIC(anwendungsspezifische integrierte Schaltung)-Bauteilen. Hierbei müssen eine steigende Anzahl an elektrischen Kontakten, insbesondere Durchkontakte, bei immer kleineren Bauteilen zwischen einzelnen Sensoren bzw. MEMS- oder ASIC-Bauteile untergebracht werden. Insbesondere auf Seiten der MEMS-Bauteile erfordert dies, zum einen Kontakte zu einer aktiven Sensorschicht, aber auch durch das gesamte mikroelektronische Bauelement, welche eine Vorderseite des mikroelektronischen Bauelements mit einer der Vorderseite abgewandten Rückseite des mikroelektronischen Bauelements verbinden. Ferner müssen diese elektrischen Kontakte immer weiter miniaturisiert werden. Dies hat zur Folge, dass dies zu ungewünschten elektrischen parasitären Kapazitäten führt, welche die elektrische Leistungsfähigkeit des mikroelektronischen Bauelements weiter einschränken können.The progressive functional integration in microelectronic devices manufactured by microsystem technology, such as inertial sensors, which may in particular have additional pressure and magnetic sensors, places ever greater demands on the connection technology, in particular the interfaces, between corresponding MEMS (microelectromechanical system) and / or ASIC (application-specific integrated circuit) components. In this case, an increasing number of electrical contacts, in particular vias, must be accommodated with smaller and smaller components between individual sensors or MEMS or ASIC components. In particular on the part of the MEMS components, this requires, on the one hand, contacts to an active sensor layer, but also through the entire microelectronic component, which connect a front side of the microelectronic component to a rear side of the microelectronic component remote from the front side. Furthermore, these electrical contacts must be miniaturized more and more. As a result, this leads to unwanted electrical parasitic capacitances, which can further limit the electrical performance of the microelectronic device.
Heutzutage wird die Verkappung von kapazitiven Inertialsensoren insbesondere mit frei beweglichen Massen aus einkristallinem Silizium vorgenommen. Da es sich hierbei um ein halbleitendes Material handelt, steigen die parasitären Kapazitäten für die Kontakte bei zunehmender Dichte weiter an. Diesem Problem kann entgegengewirkt werden, sobald man das halbleitende Silizium durch ein isolierendes Glassubstrat ersetzt.Today, the capping of capacitive inertial sensors is carried out in particular with freely movable masses of monocrystalline silicon. Since this is a semiconductive material, the parasitic capacitances for the contacts continue to increase with increasing density. This problem can be counteracted by replacing the semiconducting silicon with an insulating glass substrate.
Ähnliche Anforderungen, Glassubstrate mit Durchkontakten von der Oberseite zur Unterseite finden sich in der Imposertechnologie. Hierbei werden die Durchkontakte in einem Glassubstrat angelegt, wobei die Durchkontakte anschießend mit einem elektrisch leitfähigen Material befüllt werden. Die hierzu verwendeten Technologien sind beispielsweise Laserablation, Sandstrahlen oder Photostrukturierung der Glassubstrate. Jedoch erreicht man hierbei hinsichtlich eines Durchmesser der Durchkontakte lediglich eine Größenordnung von 30 µm (Mikrometer), bei einem maximalen Aspektverhältnis von 1:10 (Verhältnis Durchmesser zu Tiefe des Durchkontakts). Jedoch sind diese Abmessungen für die Anforderungen an die hier beschriebenen Bauteile zu groß und Durchmesser des Durchkontakts von kleiner 10 µm bei entsprechenden Aspektverhältnissen von kleiner 1:20 erstrebenswert.Similar requirements, glass substrates with through contacts from the top to the bottom can be found in the imposer technology. In this case, the vias are applied in a glass substrate, wherein the vias are anschießend filled with an electrically conductive material. The technologies used for this purpose are, for example, laser ablation, sandblasting or photostructuring of the glass substrates. However, with respect to a diameter of the vias, this achieves only an order of magnitude of 30 μm (micrometers), with a maximum aspect ratio of 1:10 (diameter-to-depth ratio of the via). However, these dimensions are too large for the requirements of the components described here and diameter of the through-contact of less than 10 microns with appropriate aspect ratios of less than 1:20 desirable.
In der Siliziumtechnologie werden Verfahren wie beispielsweise DRIE-Ätzen, welche diese Anforderungen erfüllen, eingesetzt. Jedoch ist ein Übertragen auf das chemisch stabilere Glas kaum zweckdienlich. Insbesondere werden bei dem chemisch stabileren Glas lediglich Ätzraten von maximal 0,5 µm pro Minute erreicht. Bei Silizium hingegen beträgt die Ätzrate circa 50 µm pro Minute. Somit kommt eine Anwendung des DRIE-Ätzens auf Basis eines Glassubstrats aufgrund der zu geringen Ätzrate nicht bevorzugt in Frage.In silicon technology, methods such as DRIE etching that meet these requirements are used. However, transfer to the more chemically stable glass is hardly expedient. In particular, in the chemically stable glass only etching rates of 0.5 microns maximum per minute can be achieved. For silicon, however, the etching rate is about 50 microns per minute. Thus, an application of the DRIE etching based on a glass substrate is not preferred due to the low etching rate.
Zur Herstellung von Gräben in Siliziumsubstraten kann ein nasschemisches Ätzverfahren, das auf einer Verwendung von metallischen Katalysatoren basiert MACE (Metal Assisted Chemical Etching) angewendet werden. For the production of trenches in silicon substrates, a wet-chemical etching process based on the use of metal catalysts MACE (Metal Assisted Chemical Etching) can be applied.
Durch eine Reaktion im Bereich des metallischen Katalysators wird das Siliziumsubstrat elektrochemisch mit Hilfe von Wasserstoffperoxid (H2O2) oxidiert. Das entstehende Oxid wird anschließend in die Lösung überführt und damit sinkt der metallische Katalysator, beispielsweise in Form einer strukturierten Schicht, in das Siliziumsubstrat ein. MACE angewendet an Siliziumsubstraten erreichen Durchkontakte mit einem Durchmesser von circa 1 µm, extreme Aspektverhältnisse von 1:1000 und ausreichend hohen Ätzraten von 50 µm pro Minute.By a reaction in the region of the metallic catalyst, the silicon substrate is electrochemically oxidized by means of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). The resulting oxide is then transferred into the solution and thus the metallic catalyst, for example in the form of a structured layer, sinks into the silicon substrate. MACE applied to silicon substrates achieve through-contacts with a diameter of approximately 1 μm, extreme aspect ratios of 1: 1000 and sufficiently high etching rates of 50 μm per minute.
Eine Anpassung des MACE-Verfahrens auf Glassubstrate ist deshalb erstrebenswert, jedoch nicht trivial, da insbesondere bei einem Glassubstrat nicht auf die lokale Oxidation des oben beschriebene Siliziumsubstrats und das nasschemische Auflösen des Oxids zurückgegriffen werden kann. Bei der Verwendung des MACE Prozesses, geeignet für Silizium, würde sich das gesamte Glassubstrat unstrukturiert auflösen.An adaptation of the MACE method to glass substrates is therefore desirable, but not trivial, since it is not possible to resort to the local oxidation of the above-described silicon substrate and the wet-chemical dissolution of the oxide, especially in the case of a glass substrate. When using the MACE process, suitable for silicon, the entire glass substrate would dissolve unstructured.
Eine weitere Herausforderung bei Durchkontakten mit einem elektrisch leitfähigen Material in Glassubstraten sind die unterschiedlichen Temperatur-Ausdehnungs-Koeffizienten des Glassubstrats und des elektrisch leitfähigen Materials. Durchkontakte mit entsprechend großen Durchmessern unterliegen großen mechanischen Spannungen, welche zu einem unvorteilhaften mechanischen Verbiegen der Glassubstratoberfläche und sogar zum Riss und damit zum Versagen der metallischen Durchkontakte führen kann.Another challenge with vias with an electrically conductive material in glass substrates are the different temperature-expansion coefficients of the glass substrate and the electrically conductive material. Through contacts with correspondingly large diameters are subject to great mechanical stresses, which can lead to unfavorable mechanical bending of the glass substrate surface and even to the crack and thus failure of the metallic vias.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung schafft ein mikroelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 6.The invention provides a microelectronic component according to
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the respective subclaims.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen kostengünstigen und einfachen Prozess, Glassubstrate anisotrop zu strukturieren. Somit kann eine höhere Integrationsdichte in einem mikroelektronischen Bauelement auf Glassubstratbasis erreicht werden, wobei gleichzeitig elektrische parasitäre Kapazitäten reduziert werden können. Ferner kann eine höhere thermomechanische Stabilität innerhalb des Glassubstrats erzielt werden.The present invention provides a cost effective and simple process for anisotropically patterning glass substrates. Thus, a higher integration density can be achieved in a glass substrate based microelectronic device, while at the same time reducing parasitic electrical capacitances. Furthermore, higher thermomechanical stability can be achieved within the glass substrate.
Es ist eine Idee der vorliegenden Anmeldung, ein auf MACE angelehntes Verfahren auf ein Glassubstrat weiterzuentwickeln und damit Durchkontakte in dem Glassubstrat auszubilden. Ziel des Verfahrens ist es, insbesondere lokal an einem metallischen Katalysator, beispielsweise in Form von Nanopartikeln, das Glassubstrat zu ätzen. Jedoch kann der oben beschriebene Weg über die Oxidation des Siliziums zum Oxid und dann ein Entfernen des Oxids für die gezielte Strukturierung des hier beschriebenen Glassubstrats nicht verwendet werden.It is an idea of the present application to further develop a MACE-based method on a glass substrate and thereby form vias in the glass substrate. The aim of the method is to etch the glass substrate, in particular locally on a metallic catalyst, for example in the form of nanoparticles. However, the above-described way of oxidizing the silicon to the oxide and then removing the oxide can not be used for the targeted patterning of the glass substrate described herein.
Für das Glassubstrat wurde der nasschemische Ätzprozess weiterentwickelt.For the glass substrate, the wet-chemical etching process has been further developed.
Die Idee ist hierbei, eine glasätzende Substanz einer Ätzlösung an einen Träger anzubinden. Der Träger wird an dem metallischen Katalysator elektrochemisch verändert, so dass die glasätzende Substanz der Ätzlösung in Bereichen des metallischen Katalysators freigesetzt wird und das Glassubstrat ätzt. Alternativ kann insbesondere eine zweite Substanz verwendet werden, welche sich an dem metallischen Katalysator elektrochemisch verändert, so dass sie mit der glasätzenden Substanz in Konkurrenz um einen inhibierenden Träger tritt und damit lokal das Glassubstrat ätzt.The idea here is to bond a glass-etching substance of an etching solution to a carrier. The carrier is electrochemically changed on the metallic catalyst, so that the glass-etching substance of the etching solution is released in regions of the metallic catalyst and etches the glass substrate. Alternatively, in particular, a second substance can be used which changes electrochemically on the metallic catalyst so that it competes with the glass-etching substance for an inhibiting carrier and thus locally etches the glass substrate.
Insbesondere umfasst der Durchkontakt eine Vielzahl von einzelnen Kapillaren, die mit einem elektrisch leitfähigen Material befüllt sind und zumindest zwischen zwei benachbarten Kapillaren des Durchkontakts zumindest bereichsweise das Glassubstrat ausgebildet ist. Hierdurch können bei sehr kleinen mikroelektronischen Bauelementen beispielsweise parasitäre Kapazitäten vermieden werden, wobei gleichzeitig eine höhere thermomechanische Stabilität gewährleistet werden kann.In particular, the through contact comprises a plurality of individual capillaries, which are filled with an electrically conductive material and at least partially between two adjacent capillaries of the through contact, the glass substrate is formed. As a result, for example, parasitic capacitances can be avoided in the case of very small microelectronic components, wherein a higher thermomechanical stability can be ensured at the same time.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Glassubstrat ein Sensorsubstrat. Insbesondere können mit dem hier beschriebenen Durchkontakt Sensorsubstrate miniaturisiert werden, ohne dass parasitäre Kapazitäten entstehen.According to a preferred development, the glass substrate is a sensor substrate. In particular, sensor substrates can be miniaturized with the via contact described here without resulting in parasitic capacitances.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das mikroelektronische Bauelement eine Mehrzahl von Glassubstraten, wobei das zumindest eine Glassubstrat als das Sensorsubstrat oder als eine Verkappung des Sensorsubstrats fungiert und das Sensorsubstrat und die Verkappung alternierend zueinander gestapelt sind. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine mikroelektronische Bauelementanordnung handeln, die MEMS und/oder ASIC Substrate umfasst. Insbesondere ist eine besonders kompakte Stapelung innerhalb der mikroelektronischen Bauelementanordnung auf Basis der hier beschriebenen Durchkontakte möglich.According to a further preferred development, the microelectronic component comprises a plurality of glass substrates, wherein the at least one glass substrate functions as the sensor substrate or as a capping of the sensor substrate and the sensor substrate and the cap are stacked alternately to one another. By way of example, this may be a microelectronic component arrangement comprising MEMS and / or ASIC substrates. In particular, a particularly compact stacking within the microelectronic component arrangement on the basis of the vias described here is possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine Oberfläche der Kapillaren wesentlich größer als eine Oberfläche des Durchkontakts, die die Kapillaren umhüllt. Die hier beschriebenen Kapillaren befinden sich hierbei innerhalb des Druckkontakts.According to a further preferred development, a surface of the capillaries is substantially larger than a surface of the through contact which surrounds the capillaries. The capillaries described here are located inside the pressure contact.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung beträgt ein Durchmesser des Durchkontakts kleiner gleich 5 Mikrometer. Das heißt, dass sich innerhalb des Durchkontakts die Kapillaren befinden, die einen Durchmesser aufweisen, der um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser bzw. Außendurchmesser des Durchkontakts. Mit anderen Worten kann der Durchmesser der Kapillare um ein Vielfaches kleiner sein als 5 Mikrometer. Dadurch ermöglicht eine homogene Abscheidung des elektrisch leitfähigen Materials mit geringer Schichtdicke schon ein vollständiges Auffüllen der Kapillaren. Dies führt insbesondere zu sehr kleinen Durchkontakten, die insbesondere einen Bündel weniger Kapillaren umfassen können.According to a further preferred development, a diameter of the through-contact is less than or equal to 5 micrometers. This means that the capillaries are within the through-contact, which have a diameter which is many times smaller than the diameter or outer diameter of the through-contact. In other words, the diameter of the capillary may be many times smaller than 5 microns. This allows a homogeneous deposition of the electrically conductive material with a small layer thickness already a complete filling of the capillaries. This leads in particular to very small vias, which may in particular comprise a bundle of fewer capillaries.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures.
Es zeigen:Show it:
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.
Wie in
In der
Die
Zum Herstellen des in
Das Abbringen von metallischen Nanopartikeln N3 bzw. dünnen strukturierten Metallschichten mit einer Dicke von circa 5 Nanomater bis 10 Nanometer ist über eine Atomlagenabscheidung homogen über das Glassubstrat C1 möglich. Durch Lithographie und anschließender Ätzung der dünnen strukturierten Metallschichten können die Durchkontaktbereiche 11 für die Glasstrukturierung festgelegt werden. The deposition of metallic nanoparticles N3 or thin structured metal layers with a thickness of about 5 nanomater to 10 nanometers is possible via an atomic layer deposition homogeneously over the glass substrate C1. By means of lithography and subsequent etching of the thin structured metal layers, the via
In der
Wie in
Der nasschemische Ätzprozess könnte dann wie folgt ablaufen. Glas wird durch Flusssäure HF in Wasser geätzt. Dies geschieht hauptsächlich durch die Spezies HF2 –, welche durch die Dissoziation des HF entsteht:
Dabei wird das Glas geätzt:
Ammoniumfluorid NH4F ist die Verbindung des Ammoniaks mit Flusssäure. In diesem Fall dient der Ammoniak als Träger und Binder der Flusssäure. Da das Elektronenpaar des Stickstoffs eine attraktive Bindung für den Wasserstoff der Flusssäure darstellt, ist die Dissoziation des Ammoniumfluorids zu
Da das Hydroxilamin eine geringere Neigung hat, die Flusssäure zu binden, entsteht vermehrt HF2 –. Dadurch steigt in der unmittelbaren Umgebung der metallischen Nanopartikel N3 die Konzentration von HF bzw. HF2 – und die Ätzrate steigt im Hinblick auf das Glassubstrat C1 signifikant. Since the hydroxilamine has a lower tendency to bind the hydrofluoric acid, increasingly produces HF 2 - . As a result, the concentration of HF or HF 2 increases in the immediate vicinity of the metallic nanoparticles N3 , and the etching rate increases significantly with respect to the glass substrate C1.
Um ein Aufladen der metallischen Nanopartikel N3 zu verhindern, muss gleichzeitig eine Reduktionsreaktion stattfinden, welche beispielsweise über Wasserstoffperoxid laufen kann:
Die Ätzrate oder eine Oberflächenbeschaffenheit der Kapillaren K2 können durch Parameter wie Konzentration, Ätztemperatur und pH-Wert der Ätzlösung beeinflusst werden.The etching rate or a surface quality of the capillaries K2 can be influenced by parameters such as concentration, etching temperature and pH of the etching solution.
Charakteristisch für das hier beschriebene Verfahren ist, dass die Ätzrate invers proportional zur dritten Potenz einer strukturierten Metallschichtfläche bzw. Oberfläche der metallischen Nanopartikel N3 ist. Das heißt, je kleiner die geschlossene Fläche der Struktur desto größer die Ätzrate. Ferner zeigt sich gerade auf der Oberseite C11 des Glassubstrats C1, dass die metallischen Nanopartikel N3 koagulieren. Somit entstehen metallische Nanopartikel N3, die nicht in eine homogene Schicht übergehen. Damit kann davon ausgegangen werden, dass diese Schichten bzw. Nanopartikel zu einer hohen Ätzrate signifikant beitragen.A characteristic of the method described here is that the etching rate is inversely proportional to the cube of a structured metal layer surface or surface of the metallic nanoparticles N3. That is, the smaller the closed area of the structure, the larger the etch rate. Furthermore, it is just on the upper side C11 of the glass substrate C1 that the metallic nanoparticles N3 coagulate. This produces metallic nanoparticles N3 that do not form a homogeneous layer. It can therefore be assumed that these layers or nanoparticles contribute significantly to a high etching rate.
Eine alternative Ätzlösung basiert auf einer kommerziell erhältlichen SiO2-Ätzlösung PAD4 Etch. Die Ätzlösung enthält Ammoniumfluorid (NaH4F), Essigsäure (C2H4O2) und beispielsweise Netzmitteln. Diese Lösung ist in der Lage das Glassubstrat C1 zu ätzen, da die Essigsäure (C2H4O2) und die Flusssäure (HF) in Konkurrenz stehen um eine Wasserstoff-Brückenbildung zum Ammoniak (NH3) auszubilden. Dadurch entsteht freie Flusssäure, welches das Glassubstrat C1 angreift.An alternative etching solution is based on a commercially available SiO 2 etching solution PAD4 etch. The etching solution contains ammonium fluoride (NaH 4 F), acetic acid (C 2 H 4 O 2 ) and wetting agents, for example. This solution is able to etch the glass substrate C1 since the acetic acid (C 2 H 4 O 2 ) and the hydrofluoric acid (HF) are in competition to hydrogen bond to the ammonia (NH 3 ). This results in free hydrofluoric acid which attacks the glass substrate C1.
Übertragen auf das hier beschriebene Verfahren bedeutet dies, die Essigsäure gezielt an den metallischen Nanopartikel N3 entstehen zu lassen und lokal SiO2 zu entfernen. Eine mögliche Reaktion ist die Oxidation von Ethanol (C2H6O), oder Ethanal bzw. Acetaldehyd (C2H4O), an der metallischen Nanopartikel N3 mit Hilfe eines Oxidationsmittels, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxid (H2O2), zur Essigsäure.Applied to the method described here, this means that the acetic acid can be specifically formed on the metallic nanoparticle N3 and local SiO 2 removed. A possible reaction is the oxidation of ethanol (C 2 H 6 O), or ethanal or acetaldehyde (C 2 H 4 O), to the metallic nanoparticles N3 with the aid of an oxidizing agent, such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), to the acetic acid.
Damit ergibt sich folgend geeignete Ätzlösung für das Glassubstrat C1: Ammoniumfluorid (Na4F), Ethanol (C2H6O) bzw. Ethanal (C2H4O) und Wasserstoffperoxid (H2O2). Alternativ zur Essigsäure (C2H4O2) können längerkettige organische Säuren wie zum Beispiel Propionsäure eingesetzt werden, die durch die Reaktion von Propanol bzw. Propanal erzeugt werden kann. This results in the following suitable etching solution for the glass substrate C1: ammonium fluoride (Na 4 F), ethanol (C 2 H 6 O) or ethanal (C 2 H 4 O) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). As an alternative to acetic acid (C 2 H 4 O 2 ), longer-chain organic acids, such as, for example, propionic acid, which can be produced by the reaction of propanol or propanal, can be used.
Zusammenfassend kann eine alternative Ätzlösung Ammoniumfluorid (NH4F) und einen Stoff A aufweisen, welcher durch die Reaktion mit einem Stoff B zu einem Stoff C umgewandelt wird. Dieser Stoff C tritt in direkte Konkurrenz mit der Flusssäure (HF) um die Wasserstoffbrückbindung mit NH3 und setzt damit HF frei. Für die Reaktion von Stoff A mit Stoff B gilt, dass die Reaktion durch eine geeignete katalytische Reaktion auf die Umgebung der metallischen Nanopartikel N3 begrenzt sein muss.In summary, an alternative etching solution may include ammonium fluoride (NH 4 F) and a substance A, which is converted to a substance C by the reaction with a substance B. This substance C enters into direct competition with hydrofluoric acid (HF) for hydrogen bonding with NH 3 , thus releasing HF. For the reaction of substance A with substance B, the reaction must be limited by a suitable catalytic reaction to the environment of the metallic nanoparticles N3.
Insbesondere können vor der Befüllung der Kapillaren K2 mit dem elektrisch leitfähigen Material die metallischen Nanopartikel N3 von der Unterseite C12 des Glassubstrats C1 entfernt werden.In particular, before filling the capillaries K2 with the electrically conductive material, the metallic nanoparticles N3 can be removed from the underside C12 of the glass substrate C1.
In der
Gerade hierbei bietet sich insbesondere die Atomlagenabscheidung an. Da es sich bei dieser Atomlagenabscheidung um einen langsamen Prozess handelt und damit kontrolliert eine homogene Schichtdicke innerhalb des Durchkontakts und somit innerhalb der Kapillaren abgeschieden kann, bevor sich Zugänge der Kapillaren an der Oberseite C11 schließen. Der Nachteil der geringen Abscheiderate der Atomlagen-abscheidung fällt kaum ins Gewicht, da das Kapillarennetzwerk innerhalb des Loches eine extrem hohe Oberfläche aufweist, an der sich das elektrisch leitfähige Material niederschlägt. Mit anderen Worten reichen schon geringe Schichtdicken zum Befüllen der Kapillaren K2 des Durchkontakts K1 aus. Gleichzeitig erreicht man hierdurch eine hohe thermomechanische Stabilität des Glassubstrats C1 innerhalb des Durchkontakts K1 bzw. Durchkontaktbereichs K11.Especially here the atomic layer deposition offers itself. Since this atomic layer deposition is a slow process and thus controls a homogeneous layer thickness within the through-contact and thus can be deposited within the capillaries before closing accesses of the capillaries at the top C11. The disadvantage of the low deposition rate of the atomic layer deposition is of little importance, since the capillary network has an extremely high surface area inside the hole, at which the electrically conductive material precipitates. In other words, even small layer thicknesses are sufficient for filling the capillaries K2 of the through-contact K1. At the same time, this achieves a high thermo-mechanical stability of the glass substrate C1 within the through-contact K1 or through-contact region K11.
Mechanisch wird der Durchkontakt durch eine sich ausbildende extrem hohe Glassubstrat-leitfähiges Material-Grenzfläche und die Ausbildung des Kapillarennetzwerkes innerhalb des Durchkontaktes K1 stabilisiert. Folglich können die auftretenden thermomechanischen Spannungen, welche auf unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten des Glassubstrats und des elektrisch leitfähigen Materials basieren, im Vergleich zu einem konventionellen einfachen Durchkontakt auf eine viel größere Fläche verteilt werden. Elektrisch wird der Kontakt stabilisiert durch das Kapillarennetzwerk befüllt mit dem elektrisch leitfähigen Material.Mechanically, the via is stabilized by an extremely high glass substrate-conductive material interface that forms and the formation of the capillary network within the via K1. Consequently, the occurring thermo-mechanical stresses, which are based on different thermal expansion coefficients of the glass substrate and the electrically conductive material, can be distributed over a much larger area compared to a conventional simple through-contact. Electrically, the contact is stabilized by the capillary network filled with the electrically conductive material.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Aufbauten nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto. In particular, the materials and structures mentioned are given by way of example only and are not limited to the illustrated examples.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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