[发明专利]一种飞秒激光结合HF湿蚀刻加工TGV的工艺

说明书

本发明公开一种飞秒激光结合HF湿蚀刻加工TGV的工艺，包括以下步骤：S1、将晶圆键合玻璃载板，玻璃面采用飞秒激光扫描孔洞周边，运用HF蚀刻环形蚀刻孔洞；S2、对晶圆背面进行减薄和元件工程；S3、玻璃面运用HF蚀刻进行第二次的图案蚀刻加工，穿孔完成；S4、以剥离中间孤岛区域的玻璃，完成整体TGV贯穿；S5、用O₂ Plasma电浆蚀刻黏着层及释放层，使TGV完全连通晶圆的正面，接续制作化镀和电镀金属制程。本发明采用飞秒激光结合HF湿蚀刻的方式，分两次蚀刻形成穿孔的玻璃载板，整体强度影响极小，仍然可以承受研磨时的应力，且涂布表面平整，通过飞秒激光解构孔洞周边一圈的玻璃结构键结，加工面积大幅减少，效率提高，可以进行双面加工工艺。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体的是一种飞秒激光结合HF湿蚀刻加工TGV的工艺。

背景技术

随着通讯电子的兴起，人们对小型化和高灵敏度模块或系统的需求越来越高，对信号质量的要求也越来越严格。高密度集成技术，如系统级封装(System-in-Package，SiP)等技术得到了迅速发展，然而混合信号多芯片系统的小型化集成封装却成为了该领域的技术难点之一。以系统级封装为代表的新型3D封装技术，除了三维芯片堆叠(Stacked Diepackage)，封装堆叠(Package on Package，POP)等技术外，一些新材料和新技术的应用为封装小型化带来契机，如柔性基板，硅通孔(Through Silicon Via，TSV)转接板技术和玻璃通孔(Through Glass Via，TGV)转接板技术成为垂直3D互联的热点研究方向之一。

玻璃材料和陶瓷材料没有自由移动的电荷，介电性能优良，热膨胀系数与硅接近，以玻璃替代硅材料的玻璃通孔(Through Glass Via，TGV)技术可以避免TSV绝缘性不良的问题，是理想的三维集成解决方案。玻璃通孔(TGV)技术被认为是下一代三维集成的关键技术，该技术的核心为深孔形成工艺。此外，TGV技术无需制作绝缘层，降低了工艺复杂度和加工成本。TGV及相关技术在光通信、射频、微波、微机电系统、微流体器件和三维集成领域有广泛的应用前景。

传统的TGV(window)的制程方法是使用Sand Blasting或是飞秒激光加工法(Femtosecond Laser),可制作完成穿透通孔。但此工艺具有以下缺点：(1)当加工穿孔时面积大时，激光扫描的时间长，加工数率差；(2)玻璃载板大面扫穿孔后载板本身支撑的力度大幅减弱，在之后制作晶圆减薄研磨加工时无法承受巨大应力的作用；(3)完全穿孔后，在Bonding制作必须涂布释放层(releasing layer)或黏着层(adhesive)layer于玻璃载板时，溶剂及涂布材料将从穿孔中漏掉或部份附着穿孔，造成涂布均匀度的难题。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种飞秒激光结合HF湿蚀刻加工TGV的工艺，采用飞秒激光结合HF湿蚀刻的方式，在第一次蚀刻中只去除图案周边的部份厚度，因此穿孔并未完成，但穿孔图案已完整形成尚未完全穿孔的玻璃载板，整体强度不受影响极小仍然可以承受研磨时的应力，且涂布表面平整(无孔洞)，且飞秒激光只需解构孔洞周边一圈的玻璃结构键结，加工面积大幅减少，效率提高，接下来可顺利涂布释放层或黏着层，顺利完成与Si晶圆的暂时或永久性键合，之后采用研磨加上蚀刻的技术完成将晶圆减薄至最低(薄)厚度的工序后，可以进行双面加工工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种飞秒激光结合HF湿蚀刻加工TGV的工艺，包括以下步骤：

S1、将晶圆正面键合玻璃载板，然后翻转至玻璃面，采用飞秒激光扫描过玻璃载板的孔洞周边区域，解构改质该区域的玻璃键结，运用HF蚀刻该区域形成环形蚀刻孔洞；

S2、翻转至晶圆面，对晶圆背面进行减薄和元件工程；

S3、再次翻转至玻璃面，运用HF蚀刻进行第二次的图案蚀刻加工，一直到穿孔完成；