www.188betkr.com 讯在先进半导体封装领域，玻璃基三维集成技术的发展离不开高精度、高效率的通孔制备工艺。传统加工方法普遍存在效率慢、精度低、材料兼容性差、孔壁粗糙、锥度失控和一致性差等问题，严重制约了相关技术的产业化推进。而激光诱导湿法成孔技术的出现，成功规避了这些痛点，成为制备玻璃通孔（TGV）的主流技术，为玻璃基三维集成提供了关键支撑。
激光诱导湿法成孔技术作为一种精密加工技术，首先用激光对玻璃的局部区域进行诱导改性，随后再用化学药液腐蚀改性区域进行各向异性的刻蚀。激光诱导阶段采用超短脉冲激光作为光源，其脉冲持续时间可达到皮秒、飞秒甚至阿秒级别。由于这一作用时间远小于材料中电子能量耦合到晶格所需的时间，热扩散效应几乎可以忽略不计，赋予了该技术独特的“冷”加工特性。这一特点大幅降低了热影响区，将激光技术推向了更高精度的微纳加工领域。
除了超快激光器，激光诱导系统还集成了定制化光束整形系统、高精度导轨平台和高集成度图形解析算法。整形后的光束峰值功率密度可超过1020W/cm?，能够在极小区域内完成精准诱导。与传统激光烧蚀中线性变化为主的能量传递过程不同，该技术的能量传递呈非线性特征，可以达到多数材料的损伤阈值，在特定位置激发材料多光子吸收，进而可实现几乎所有透明材料的加工。
激光诱导湿法成孔技术简要步骤 来源：《玻璃通孔技术研究进展》（陈力等）
在具体加工流程中，激光诱导系统无需掩膜板，可直接按照设计版图在玻璃晶圆上的对应位置进行改性诱导。随后，经过改性处理的玻璃基板会被放入配置好的刻蚀溶液中。由于改性区域与非改性区域的刻蚀速率相差两个数量级，通过精准控制刻蚀时间，即可获得目标尺寸的三维微结构。激光诱导过程的核心调控变量包括焦距、脉冲能量、脉冲宽度、脉冲数量和重复频率等，而选择性湿法刻蚀则涉及酸性或碱性体系的刻蚀液、主刻蚀剂浓度、刻蚀温度及添加剂等关键参数。值得注意的是，激光参数与湿法刻蚀配方存在强关联性，这些相互关联的工艺变量赋予了技术超高的自由度，但同时也带来了极大的工艺挑战。
国内外科研团队已围绕该技术开展了大量实践探索，厦门大学于大全团队利用红外飞秒激光和氢氟酸溶液，在硼硅玻璃和无碱玻璃上成功制备出形貌良好的TGV，研究发现调节氢氟酸浓度可显著改善硼硅玻璃通孔的锥度。Xu等人的研究也证实了工艺配方对通孔锥度的重要影响，并指出氢氟酸浓度是最关键的参数变量，其制备的表面孔径60μm的通孔，剖面最小直径可达28.4μm。电子科技大学张继华团队深入研究了超快激光与玻璃基板的作用机理，提出自聚焦效应控制技术，该技术适用于绝大多数透明玻璃材料的通孔加工。
基于激光诱导湿法成孔技术的TGV 来源：《玻璃通孔的结构控制方法及电磁特性研究》（李文磊）
总体来看，激光诱导湿法成孔技术在效率、精度、材料兼容性及加工质量等方面均有显著优势，是实现玻璃基三维集成的关键技术。玻璃材料的组分具有极高的自由度，可衍生出适用于各类场景的基板，而高自由度的激光诱导刻蚀工艺恰好与玻璃材料的特性相匹配。
随着半导体封装技术向更高密度、更高性能方向发展，激光诱导湿法成孔技术的重要性将愈发凸显。未来，通过深入解析作用机理、优化工艺参数调控方法、建立标准化工艺开发流程，该技术有望进一步提升加工效率和质量稳定性，降低工艺开发成本，推动玻璃基三维集成技术在更多高端电子设备中的广泛应用，为半导体产业的创新发展注入新的动力。
参考来源:
陈力.玻璃通孔技术研究进展
李文磊.玻璃通孔的结构控制方法及电磁特性研究
广发证券《半导体设备系列研究之二十八 玻璃基板从零到一，TGV为关键工艺》
(www.188betkr.com 编辑整理/月明)
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