玻璃基板TGV技术的具体工艺步骤

来源：先进封装材料

玻璃基板是一种由高度纯净的玻璃材料制成的关键组件，常见的材料包括硅酸盐玻璃、石英玻璃和硼硅酸盐玻璃等。在大规模集成电路（VLSI）和其他电子元件制造过程中，玻璃基板扮演着至关重要的角色，常被用作电路板或支撑基板以承载元件。它们具有良好绝缘性和热稳定性，有助于确保器件正常运行。在平板显示器（LCD）行业中，玻璃基板作为液晶显示屏的基本构件之一，被用于支撑液晶模组。其高平整度和光学透明度有助于确保液晶分子正确排列，确保显示过程中液晶分子所需的颜色、亮度准确呈现。

TGV技术衍生于2.5D/3D集成TSV转接板技术，最早可追溯至2008年。其出现主要是为了解决TSV转接板由于硅衬底损耗带来的高频或高速信号传输特性退化、材料成本高与工艺复杂等问题。由于玻璃材料与硅、二氧化硅材料属性存在差异，因此玻璃上通孔刻蚀和孔金属化TGV互连技术成为了研究的关键点。通过与硅通孔（TSV）相对应，TGV成为一种可能取代硅基板的新型技术。

TGV技术本质是在玻璃基板上制作垂直互连通孔，实现三维集成等功能，其具体工艺步骤有如下几个方面：

玻璃基板预处理

清洗：使用去离子水、有机溶剂（如丙酮、酒精）等对玻璃基板进行超声清洗，去除表面的灰尘、油污、有机物残留等杂质，保证后续工艺的洁净度。

干燥：采用氮气吹干或高温烘烤等方式，使玻璃基板表面干燥，避免水分影响后续加工。

通孔形成

光刻：在玻璃基板表面涂覆光刻胶，通过光刻设备将设计好的通孔图案曝光在光刻胶上。光刻胶在曝光区域发生化学反应，经显影液处理后，保留与通孔图案对应的光刻胶图形，作为后续蚀刻的掩膜。

刻蚀：利用干法刻蚀（如反应离子刻蚀RIE）或湿法刻蚀技术。干法刻蚀通过等离子体中的活性粒子与玻璃发生化学反应和物理轰击，按照光刻胶掩膜图案去除玻璃材料，形成通孔；湿法刻蚀则是将玻璃基板浸泡在刻蚀液（如氢氟酸等）中，选择性地溶解玻璃来形成通孔。蚀刻过程需精确控制时间、温度、刻蚀液浓度等参数，保证通孔的尺寸精度和形状质量。

激光诱导选择刻蚀的步骤来源：《玻璃通孔技术的射频集成应用研究进展》（喻甜等）

通孔清洗与表面处理

清洗：去除蚀刻过程中残留的蚀刻液、光刻胶等物质。使用特定溶剂去除光刻胶，再用去离子水多次冲洗，确保通孔内部和玻璃基板表面洁净。

表面活化：通过化学溶液（如含硅烷偶联剂的溶液）处理等方式，对玻璃表面及通孔内壁进行活化，提高后续金属化时金属与玻璃的结合力。

金属化

种子层沉积：采用物理气相沉积（PVD，如溅射）或化学气相沉积（CVD）等方法，在玻璃基板表面及通孔内壁沉积一层薄薄的金属种子层，通常选用铜、钛等金属。种子层作为后续电镀的导电基底，为后续金属填充提供良好的导电通路。

电镀：以种子层为电极，在电镀液中进行电镀操作，使金属（如铜）在通孔内及玻璃基板表面生长填充，直至将通孔完全填满，形成具有良好导电性的金属互连柱。需控制电镀参数（如电流密度、时间、温度等），保证金属填充的均匀性和质量。

双面通孔电镀TGV金属化工艺流程来源：《玻璃通孔技术的射频集成应用研究进展》（喻甜等）

平坦化与后处理

平坦化：通过化学机械抛光（CMP）等工艺，去除玻璃基板表面多余的金属，使表面平整，保证后续与其他器件连接时的平整度和电气性能。

检测与测试：使用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等设备对通孔的尺寸、形状、表面质量等进行检测；通过电气测试设备测量通孔的电阻、电容等电气参数，确保TGV结构符合设计要求。