[發(fā)明專(zhuān)利]激光結(jié)合HF濕刻蝕加工TGV通孔的工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110307378.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112864026B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡星周;張繼華;穆俊宏;賈惟聰;李文磊;郭歡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 三疊紀(jì)（廣東）科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/48
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/48
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明提供了一種激光結(jié)合HF濕刻蝕加工TGV通孔的工藝，包括A、利用激光在玻璃晶圓上預(yù)設(shè)小孔；B、將玻璃晶圓放入裝有HF溶液的容器，將容器放入超聲設(shè)備中，開(kāi)啟超聲設(shè)備，利用HF溶液將玻璃晶圓上的小孔腐蝕至需要的直徑；C、取出玻璃晶圓，用去離子水清洗干凈；D、檢測(cè)玻璃通孔的孔徑和通透性。通過(guò)激光誘導(dǎo)作用，可采用HF溶液刻蝕出孔徑小于或等于50μm的圓孔，效率高，且通孔內(nèi)壁光滑，錐度小，通孔密度可大于2500個(gè)/cmsupgt;2/supgt;，可有效減小玻璃晶圓的尺寸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及，尤其是一種激光結(jié)合HF濕刻蝕加工TGV通孔的工藝。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)接板(Interposer)是三維集成微系統(tǒng)中高密度互聯(lián)和集成無(wú)源元件的載體，是實(shí)現(xiàn)三維集成的核心材料。目前數(shù)字電路(如DRAM、邏輯芯片)的三維集成普遍應(yīng)用的是以硅為轉(zhuǎn)接板的通孔技術(shù)(Through-Silicon?Via，TSV)。然而，對(duì)于高頻應(yīng)用，要求轉(zhuǎn)接板材料必須具有低介電損耗和低介電常數(shù)，以減少基板的射頻功率耗散、增加自諧振頻率。但是，由于硅是一種半導(dǎo)體材料，TSV周?chē)妮d流子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用下可以自由移動(dòng)，對(duì)鄰近的電路或信號(hào)產(chǎn)生影響，降低芯片高頻性能。此外，也因?yàn)楣璧陌雽?dǎo)體特性，TSV還需要在通孔內(nèi)制作電隔離層、擴(kuò)散阻擋層、種子層以及無(wú)空隙的銅填充，不僅工藝復(fù)雜，而且寄生電容明顯，往往難以滿(mǎn)足三維集成射頻微系統(tǒng)的性能要求。玻璃材料沒(méi)有自由移動(dòng)的電荷，介電性能優(yōu)良，以玻璃替代硅材料的玻璃通孔技術(shù)(Through?Glass?Via，TGV)可以避免TSV的高頻損耗問(wèn)題。此外，TGV技術(shù)可以省去銅填充前的前阻擋層和氧化覆膜層制作；同時(shí)顯著減小鍍銅層與基板之間的過(guò)孔電容，降低過(guò)孔有源和無(wú)源電路之間的電磁干擾。這樣不僅大幅提高射頻微系統(tǒng)的性能、減小體積，而且可大幅降低工藝復(fù)雜度和加工成本。因此，對(duì)射頻微系統(tǒng)而言，玻璃是最合適的轉(zhuǎn)接板材料，而TGV則是理想的射頻微系統(tǒng)三維集成解決方案。

TGV技術(shù)已有許多在玻璃中成孔的方法，包括機(jī)械方法(鉆孔、噴砂)、化學(xué)方法(濕法、等離子刻蝕)以及激光刻蝕方法等。但是，相對(duì)于TSV技術(shù)的成熟，由于玻璃性能的特殊性，TGV技術(shù)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是難以制作高深寬比的玻璃通孔或溝槽。目前普遍采用的激光打孔TGV孔徑大、崩邊、側(cè)壁粗糙、傾斜，并且由于是單點(diǎn)操作，在制作數(shù)量巨大的通孔時(shí)其成本將非常高。例如，基于激光來(lái)實(shí)現(xiàn)基片的通孔加工，最小孔徑約為150μm，最小的孔間距約為50μm，如果要實(shí)現(xiàn)良好的隔離傳輸，按25個(gè)陣列孔的射頻端口進(jìn)行設(shè)計(jì)，則每個(gè)傳輸孔陣列單元的尺寸將達(dá)到2mm×2mm以上?？傊?，目前TGV技術(shù)在集成度、實(shí)現(xiàn)可接受的側(cè)壁粗糙度、深寬比、可靠性以及總體成本和效率方面還有不少問(wèn)題，遠(yuǎn)未成熟。申請(qǐng)?zhí)枮?02010693932.4的發(fā)明申請(qǐng)公開(kāi)了一種飛秒激光結(jié)合HF濕蝕刻加工TGV的工藝，需要反復(fù)翻面減薄，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種激光結(jié)合HF濕刻蝕加工TGV通孔的工藝，解決TGV孔徑大，側(cè)壁粗糙，打孔效率低的問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：激光結(jié)合HF濕刻蝕加工TGV通孔的工藝，所述工藝由以下步驟構(gòu)成：

A、利用激光在玻璃晶圓上預(yù)設(shè)小孔；

B、將玻璃晶圓放入裝有HF溶液的容器，所述HF溶液的質(zhì)量濃度為8％至15％，所述HF溶液的溫度為20℃到40℃；將容器放入超聲設(shè)備中，開(kāi)啟超聲設(shè)備，所述超聲設(shè)備發(fā)出的超聲波頻率為40KHZ，在60-120min的腐蝕時(shí)間，利用HF溶液將玻璃晶圓上的小孔腐蝕至需要的直徑；

C、取出玻璃晶圓，用去離子水清洗干凈；

D、檢測(cè)玻璃通孔的孔徑和通透性；

所述工藝能夠在120min的腐蝕時(shí)間內(nèi)在玻璃晶圓上得到孔密度大于等于2500個(gè)/cm2的通孔，且通孔的孔徑大小均勻，通孔內(nèi)壁光滑、錐度小。

進(jìn)一步地，步驟C中，清洗在超聲設(shè)備中進(jìn)行。