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先進(jìn)封裝領(lǐng)域引入玻璃基板，TGV 工藝是必備工藝
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-06-27

芯片高性能需求對 TGV（玻璃穿孔）等先進(jìn)封裝技術(shù)提出更高要求。傳統(tǒng)硅基轉(zhuǎn)接板 2.5D集成技術(shù)存在兩個主要問題：

1）成本高，硅通孔(TSV)制作采用硅刻蝕工藝，隨后硅通孔仍需要氧化絕緣層、薄晶圓的拿持等技術(shù)；

2）電學(xué)性能差，硅材料屬于半導(dǎo)體材料，傳輸線在傳輸信號時，信號與襯底材料有較強(qiáng)的電磁耦合效應(yīng)，襯底中產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，造成信號完整性較差（插損、串?dāng)_等）。而玻璃基板作為有可能替代硅基轉(zhuǎn)接板的材料，玻璃通孔（TGV）技術(shù)是必備前提。

目前用于制造 TGV（玻璃通孔）的工藝主要有噴砂法、光敏玻璃法、等離子刻蝕法和激光誘導(dǎo)刻蝕法等。其中激光誘導(dǎo)刻蝕法具有成孔效率快、可制作高密度、高深寬比的玻璃通孔、玻璃通孔無損傷等優(yōu)點(diǎn)，在皮秒、飛秒等超快激光器技術(shù)進(jìn)一步成熟、成本下降趨勢下已成為主流的 TGV 制造工藝。

激光誘導(dǎo)刻蝕法的基本原理是：通過脈沖激光誘導(dǎo)玻璃產(chǎn)生連續(xù)的變性區(qū)，相比未變性區(qū)域的玻璃，變性玻璃在氫氟酸中刻蝕速率較快，基于這一現(xiàn)象來制作通孔。該技術(shù)由德國 LPKF公司率先推廣，并主要分為兩步：

1）使用皮秒激光在玻璃上產(chǎn)生變性區(qū)域；

2）將激光處理過的玻璃放到氫氟酸溶液中進(jìn)行刻蝕。此外國內(nèi)大族激光、云天半導(dǎo)體、帝爾激光和德龍激光等公司也已具備類似技術(shù)，并已推出相關(guān) TGV 鉆孔設(shè)備。

在制作 TGV 玻璃通孔后還需實(shí)施填孔方案。首先通過物理氣相沉積（PVD）的方法在 TGV盲孔內(nèi)部沉積種子層；再自底向上電鍍，實(shí)現(xiàn) TGV 的無縫填充；最后，通過臨時鍵合，背面研磨、化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）露銅，解鍵合，形成 TGV 金屬填實(shí)轉(zhuǎn)接板。

TGV 填孔方案的工藝流程，包括：玻璃盲孔制備，TGV 銅填實(shí)，銅覆蓋層去除過程，頂部重布線層(RDL)(TR1)過程，臨時鍵合，研磨減薄露銅，底部 RDL(BR1)制備，解鍵合等工藝過程。

資料來源：《玻璃通孔技術(shù)研究進(jìn)展》，源達(dá)信息證券研究所

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