玻璃成孔技術發展現況：材料世界網

馮芳瑞、張天豪 / 工研院材化所

先進系統級封裝採用玻璃通孔基板技術來達成水平及垂直導線串接，可以大幅度增加I/O通道數，資料交換通道能達到百倍以上，縮短資料等待的時間，並大幅度降低功率消耗，達到成本、效能、功耗三贏需求。國內封裝技術及相關產業鏈相當完整，但在玻璃成孔技術之關鍵原物料及孔型檢測技術仍相對匱乏，大多被國外業者所壟斷。關鍵原料及關鍵技術自主化之建立及開發刻不容緩，未來產業加速整合與共同開發為必然之趨勢。

【內文精選】

玻璃基板於半導體之應用

近年來隨著半導體封裝技術朝高頻高速、小尺寸與高整合度發展，傳統矽基或有機基板在某些極限應用中逐漸顯現出限制。玻璃基板因其低介電常數、優異尺寸穩定性、較低的熱膨脹係數及良好的機械性能，被視為理想替代方案。為此，業界開始將原本應用於顯示器玻璃的加工技術，進一步延伸與改良，以滿足先進封裝中對極細線寬(L/S≦2/2 μm)、深孔(50~1,000 μm)及高密度(I/O≧50 Vias/mm²)互連的要求。

圖五為同時具有Glass Interposer (Fine Pitch Application)及Glass Core (Coarse Pitch Application)晶片之剖面圖，GlassInterposer與Glass Core若同時存在於異質構裝晶片，靠近晶片端稱為Glass Interposer，靠近PCB端則為Glass Core。一般而言，越靠近半導體元件晶片端，玻璃基板厚度越薄，玻璃成孔尺寸越小。

圖五、玻璃中介層與玻璃載板於異質構裝晶片中之相對位置

玻璃基板成孔之玻璃原料及孔型分析技術

2. 玻璃基板成孔製程

改質區域之玻璃基材相較於無改質區域之玻璃更容易被蝕刻，故搭配濃度5~25%的HF(氫氟酸)或KOH(強鹹)等蝕刻液，在室溫≈50˚C下進行蝕刻成孔；透過多段式製程，有機會能改善雷射直接鑽孔所造成的火山孔與粗糙度等問題。LIDE之製程示意如圖六(a)所示。目前玻璃基板之雷射改質技術，乃是採用飛秒脈衝雷射搭配長焦深Bessel光路來進行，但仍有雷射光聚焦景深及玻璃有效改質深度之問題，這會導致雷射光照玻璃下方之玻璃改質區域變異，進而造成後續蝕刻之變異。完成雷射改質之玻璃基板，後續再使用酸性或鹼性蝕刻液進行選擇性化學蝕刻。濕式化學蝕刻是低成本且有效的解決方案之一，它的工作原理是透過化學溶液選擇性地去除已被雷射照射改質的特定層或區域，並將玻璃基板浸入化學溶液或蝕刻劑中，已改質之區域較末改質區域之蝕刻速率快，最終達到玻璃成孔之目的。一般而言，以LIDE玻璃成孔製程，其孔洞常見如圖六(b)之X型，孔洞外型除了外孔徑、內孔徑、粗糙度、同心度等幾何參數之外，α角(傾角)亦為關鍵指標 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。