先进封装领域引入玻璃基板，TGV 工艺是必备工艺
思瀚产业研究院    2024-06-27

芯片高性能需求对 TGV（玻璃穿孔）等先进封装技术提出更高要求。传统硅基转接板 2.5D集成技术存在两个主要问题：

1）成本高，硅通孔(TSV)制作采用硅刻蚀工艺，随后硅通孔仍需要氧化绝缘层、薄晶圆的拿持等技术；

2）电学性能差，硅材料属于半导体材料，传输线在传输信号时，信号与衬底材料有较强的电磁耦合效应，衬底中产生涡流现象，造成信号完整性较差（插损、串扰等）。而玻璃基板作为有可能替代硅基转接板的材料，玻璃通孔（TGV）技术是必备前提。

目前用于制造 TGV（玻璃通孔）的工艺主要有喷砂法、光敏玻璃法、等离子刻蚀法和激光诱导刻蚀法等。其中激光诱导刻蚀法具有成孔效率快、可制作高密度、高深宽比的玻璃通孔、玻璃通孔无损伤等优点，在皮秒、飞秒等超快激光器技术进一步成熟、成本下降趋势下已成为主流的 TGV 制造工艺。

激光诱导刻蚀法的基本原理是：通过脉冲激光诱导玻璃产生连续的变性区，相比未变性区域的玻璃，变性玻璃在氢氟酸中刻蚀速率较快，基于这一现象来制作通孔。该技术由德国 LPKF公司率先推广，并主要分为两步：

1）使用皮秒激光在玻璃上产生变性区域；

2）将激光处理过的玻璃放到氢氟酸溶液中进行刻蚀。此外国内大族激光、云天半导体、帝尔激光和德龙激光等公司也已具备类似技术，并已推出相关 TGV 钻孔设备。

在制作 TGV 玻璃通孔后还需实施填孔方案。首先通过物理气相沉积（PVD）的方法在 TGV盲孔内部沉积种子层；再自底向上电镀，实现 TGV 的无缝填充；最后，通过临时键合，背面研磨、化学机械抛光（CMP）露铜，解键合，形成 TGV 金属填实转接板。

TGV 填孔方案的工艺流程，包括：玻璃盲孔制备，TGV 铜填实，铜覆盖层去除过程，顶部重布线层(RDL)(TR1)过程，临时键合，研磨减薄露铜，底部 RDL(BR1)制备，解键合等工艺过程。

资料来源：《玻璃通孔技术研究进展》，源达信息证券研究所

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