Development of thin quartz glass utilising through-glass-via (TGV) formation by dry etching technology

利用干法刻蚀技术形成玻璃通孔 (TGV) 薄石英玻璃的开发

引用

Tang, Y.-H., Lin, Y.-H., Shiao, M.-H., & Yu, C.-S. (2016). 利用干法刻蚀技术形成玻璃通孔 (TGV) 薄石英玻璃的开发。Micro & Nano Letters, 11(8), 492–496.

关键词

  • 玻璃通孔 (TGV)
  • 干法蚀刻技术
  • 电感耦合等离子体反应离子蚀刻 (ICP-RIE)
  • 石英玻璃
  • 中介层
  • 三维集成电路 (3D-IC) 封装
  • 蚀刻速率
  • 侧壁角度
  • 表面形貌/形态
  • 硬掩模
  • 电镀

简介

本文介绍了在薄石英玻璃上采用电感耦合等离子体反应离子蚀刻 (ICP-RIE) 技术制造三维集成电路封装技术中的玻璃通孔 (TGV) 结构工艺。

摘要

本文于 2016 年发表在《Micro & Nano Letters》杂志上，详细介绍了利用干法蚀刻技术在薄石英玻璃上制造玻璃通孔 (TGV) 的进展。作者是来自台湾国家应用研究实验室的 Yu-Hsiang Tang 等人，他们强调了三维集成电路 (3D-IC) 封装技术日益增长的重要性。

本文重点介绍了石英玻璃作为3D-IC互连基板材料的优势，特别是其卓越的电隔离性、光学透明度、高强度和光滑表面，使其成为MEMS、光学器件和生物医学芯片等应用的理想选择。传统的TGV制造方法包括超声波钻孔、喷粉、激光烧蚀和电火花加工等，但这些方法在实现精确的通孔直径和间距、晶圆厚度控制以及量产可行性方面面临挑战。

作者展示了一种利用电感耦合等离子体反应离子刻蚀 (ICP-RIE) 的新型TGV制造工艺。该技术可以更好地控制通孔尺寸，并能够创建高纵横比结构。本研究探讨了各种工艺参数（C4F8和He流量、腔室压力、ICP和偏压功率、冷却温度）之间的关系及其对蚀刻特性（例如直流偏压和侧壁角度）的影响。

本研究分析了不同硬掩模、结构尺寸和玻璃基板厚度对蚀刻速率和穿孔形貌的影响。结果表明，与镍钴合金掩模相比，KMPR负性光刻胶因其优异的附着力、耐久性和易于加工性而更适合。通过对ICP-RIE工艺进行精细优化，作者成功地在薄石英玻璃基板上制作了不同通孔直径（50-300 µm）和深度（150-300 µm）的TGV，实现了约0.416 µm/min的高蚀刻速率。

本文最后强调了基于ICP-RIE的TGV形成技术的成功开发，为制造适用于各种3D-IC封装应用的高质量薄石英玻璃中介层提供了一种极具前景的方法。

来源：https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1049/mnl.2016.0242

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