[发明专利]一种基于交变电场辅助加工玻璃通孔的方法及蚀刻装置

说明书

本发明涉及三维集成封装转接板制造技术领域，尤其涉及一种基于交变电场辅助加工玻璃通孔的方法及蚀刻装置。一种基于交变电场辅助加工玻璃通孔的方法，包括以下步骤：步骤S1、采用激光对玻璃晶圆的目标区域进行激光加工处理，预设蚀刻孔；步骤S2、对玻璃晶圆进行清洗处理；步骤S3、将蚀刻液加热至目标温度后，将玻璃晶圆放入蚀刻液中，使蚀刻液没过玻璃晶圆。所述基于交变电场辅助加工玻璃通孔的方法，加工得到的玻璃通孔表面光滑，玻璃通孔的垂直度高、精度高，玻璃通孔内部锥度小，加工效率高，具有高效、低成本的特点，解决了现有超声辅助蚀刻加工得到的玻璃通孔加工效果差的问题，以及存在噪声污染、加工成本高的问题。

技术领域

本发明涉及三维集成封装转接板制造技术领域，尤其涉及一种基于交变电场辅助加工玻璃通孔的方法及蚀刻装置。

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，硅通孔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，硅通孔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)可以避免硅通孔的高频损耗问题。此外，玻璃通孔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。这样不仅能够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，而玻璃通孔则是理想的射频微系统三维集成解决方案。

玻璃微加工TGV成孔的制作的方法有以下几种(1)超声波钻孔；(2)喷砂法；(3)湿法刻蚀；(4)干法刻蚀；(5)激光刻蚀；(6)机械钻孔。然而，这些方法都存在精度低、成本高、过孔结构差和刻蚀速率低等问题。为了改善玻璃通孔的质量及精度，目前已发展出利用超声辅助结合激光诱导深刻蚀技术加工玻璃通孔的工艺，超声是由高频振动的振源激发，并引起振源周围介质振动而形成的。振源的振动能量经介质传递到玻璃通孔进而对表面蚀刻反应过程产生影响。引入超声进行辅助蚀刻的方法，能够增强化学蚀刻反应的活性，促进反应产物的扩散，有效避免反应产物再次沉积于表面。但当前利用激光诱导深刻蚀结合超声辅助蚀刻玻璃通孔的方法蚀刻生成的玻璃通孔的侧壁会产生波纹，玻璃通孔的侧壁光滑度和垂直度不够理想，玻璃通孔的表面不光滑，且存在玻璃通孔大小不一致等问题，并且超声辅助蚀刻的设备价格较高，不易轻易搭建，同时超声蚀刻设备在蚀刻时会产生较大的噪声污染，也无法做到对化学反应过程进行有效的控制。

发明内容

针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种基于交变电场辅助加工玻璃通孔的方法，加工得到的玻璃通孔表面光滑，玻璃通孔的垂直度高、精度高，玻璃通孔内部锥度小，加工效率高，具有高效、低成本的特点，解决了现有超声辅助蚀刻加工得到的玻璃通孔加工效果差的问题，以及存在噪声污染、加工成本高的问题；

本发明的另一目的在于提出一种应用于上述基于交变电场辅助加工玻璃通孔的方法的蚀刻装置，能够快速高效地完成玻璃晶圆中玻璃通孔的蚀刻，装置成本低，容易制造，且加工效率高，加工过程不存在噪声污染，有效解决了现有超声辅助蚀刻设备价格高、不易搭建且会产生较大噪声污染的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于交变电场辅助加工玻璃通孔的方法，包括以下步骤：

步骤S1、采用激光对玻璃晶圆的目标区域进行激光加工处理，预设蚀刻孔；