[发明专利]激光结合HF湿刻蚀加工TGV通孔的工艺

说明书

本发明提供了一种激光结合HF湿刻蚀加工TGV通孔的工艺，包括A、利用激光在玻璃晶圆上预设小孔；B、将玻璃晶圆放入装有HF溶液的容器，将容器放入超声设备中，开启超声设备，利用HF溶液将玻璃晶圆上的小孔腐蚀至需要的直径；C、取出玻璃晶圆，用去离子水清洗干净；D、检测玻璃通孔的孔径和通透性。通过激光诱导作用，可采用HF溶液刻蚀出孔径小于或等于50μm的圆孔，效率高，且通孔内壁光滑，锥度小，通孔密度可大于2500个/cmsupgt;2/supgt;，可有效减小玻璃晶圆的尺寸。

技术领域

本发明涉及，尤其是一种激光结合HF湿刻蚀加工TGV通孔的工艺。

背景技术

转接板(Interposer)是三维集成微系统中高密度互联和集成无源元件的载体，是实现三维集成的核心材料。目前数字电路(如DRAM、逻辑芯片)的三维集成普遍应用的是以硅为转接板的通孔技术(Through-Silicon Via，TSV)。然而，对于高频应用，要求转接板材料必须具有低介电损耗和低介电常数，以减少基板的射频功率耗散、增加自谐振频率。但是，由于硅是一种半导体材料，TSV周围的载流子在电场或磁场作用下可以自由移动，对邻近的电路或信号产生影响，降低芯片高频性能。此外，也因为硅的半导体特性，TSV还需要在通孔内制作电隔离层、扩散阻挡层、种子层以及无空隙的铜填充，不仅工艺复杂，而且寄生电容明显，往往难以满足三维集成射频微系统的性能要求。玻璃材料没有自由移动的电荷，介电性能优良，以玻璃替代硅材料的玻璃通孔技术(Through Glass Via，TGV)可以避免TSV的高频损耗问题。此外，TGV技术可以省去铜填充前的前阻挡层和氧化覆膜层制作；同时显著减小镀铜层与基板之间的过孔电容，降低过孔有源和无源电路之间的电磁干扰。这样不仅大幅提高射频微系统的性能、减小体积，而且可大幅降低工艺复杂度和加工成本。因此，对射频微系统而言，玻璃是最合适的转接板材料，而TGV则是理想的射频微系统三维集成解决方案。

TGV技术已有许多在玻璃中成孔的方法，包括机械方法(钻孔、喷砂)、化学方法(湿法、等离子刻蚀)以及激光刻蚀方法等。但是，相对于TSV技术的成熟，由于玻璃性能的特殊性，TGV技术面临的关键问题是难以制作高深宽比的玻璃通孔或沟槽。目前普遍采用的激光打孔TGV孔径大、崩边、侧壁粗糙、倾斜，并且由于是单点操作，在制作数量巨大的通孔时其成本将非常高。例如，基于激光来实现基片的通孔加工，最小孔径约为150μm，最小的孔间距约为50μm，如果要实现良好的隔离传输，按25个阵列孔的射频端口进行设计，则每个传输孔阵列单元的尺寸将达到2mm×2mm以上。总之，目前TGV技术在集成度、实现可接受的侧壁粗糙度、深宽比、可靠性以及总体成本和效率方面还有不少问题，远未成熟。申请号为202010693932.4的发明申请公开了一种飞秒激光结合HF湿蚀刻加工TGV的工艺，需要反复翻面减薄，效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种激光结合HF湿刻蚀加工TGV通孔的工艺，解决TGV孔径大，侧壁粗糙，打孔效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：激光结合HF湿刻蚀加工TGV通孔的工艺，所述工艺由以下步骤构成：

A、利用激光在玻璃晶圆上预设小孔；

B、将玻璃晶圆放入装有HF溶液的容器，所述HF溶液的质量浓度为8％至15％，所述HF溶液的温度为20℃到40℃；将容器放入超声设备中，开启超声设备，所述超声设备发出的超声波频率为40KHZ，在60-120min的腐蚀时间，利用HF溶液将玻璃晶圆上的小孔腐蚀至需要的直径；

C、取出玻璃晶圆，用去离子水清洗干净；

D、检测玻璃通孔的孔径和通透性；

所述工艺能够在120min的腐蚀时间内在玻璃晶圆上得到孔密度大于等于2500个/cm2的通孔，且通孔的孔径大小均匀，通孔内壁光滑、锥度小。

进一步地，步骤C中，清洗在超声设备中进行。