玻璃基板是一種由高度純凈的玻璃材料制成的關鍵組件，常見的材料包括硅酸鹽玻璃、石英玻璃和硼硅酸鹽玻璃等。在大規模集成電路（VLSI）和其他電子元件制造過程中，玻璃基板扮演著至關重要的角色，常被用作電路板或支撐基板以承載元件。它們具有良好絕緣性和熱穩定性，有助于確保器件正常運行。在平板顯示器（LCD）行業中，玻璃基板作為液晶顯示屏的基本構件之一，被用于支撐液晶模組。其高平整度和光學透明度有助于確保液晶分子正確排列，確保顯示過程中液晶分子所需的顏色、亮度準確呈現。

TGV技術衍生于2.5D/3D集成TSV轉接板技術，最早可追溯至2008年。其出現主要是為了解決TSV轉接板由于硅襯底損耗帶來的高頻或高速信號傳輸特性退化、材料成本高與工藝復雜等問題。由于玻璃材料與硅、二氧化硅材料屬性存在差異，因此玻璃上通孔刻蝕和孔金屬化TGV互連技術成為了研究的關鍵點。通過與硅通孔（TSV）相對應，TGV成為一種可能取代硅基板的新型技術。

TGV技術本質是在玻璃基板上制作垂直互連通孔，實現三維集成等功能，其具體工藝步驟有如下幾個方面：

01

玻璃基板預處理

清洗：使用去離子水、有機溶劑（如丙酮、酒精）等對玻璃基板進行超聲清洗，去除表面的灰塵、油污、有機物殘留等雜質，保證后續工藝的潔凈度。

干燥：采用氮氣吹干或高溫烘烤等方式，使玻璃基板表面干燥，避免水分影響后續加工。

02

通孔形成

光刻：在玻璃基板表面涂覆光刻膠，通過光刻設備將設計好的通孔圖案曝光在光刻膠上。光刻膠在曝光區域發生化學反應，經顯影液處理后，保留與通孔圖案對應的光刻膠圖形，作為后續蝕刻的掩膜。

刻蝕：利用干法刻蝕（如反應離子刻蝕RIE）或濕法刻蝕技術。干法刻蝕通過等離子體中的活性粒子與玻璃發生化學反應和物理轟擊，按照光刻膠掩膜圖案去除玻璃材料，形成通孔；濕法刻蝕則是將玻璃基板浸泡在刻蝕液（如氫氟酸等）中，選擇性地溶解玻璃來形成通孔。蝕刻過程需精確控制時間、溫度、刻蝕液濃度等參數，保證通孔的尺寸精度和形狀質量。

激光誘導選擇刻蝕的步驟

來源：《玻璃通孔技術的射頻集成應用研究進展》（喻甜等）

03

通孔清洗與表面處理

清洗：去除蝕刻過程中殘留的蝕刻液、光刻膠等物質。使用特定溶劑去除光刻膠，再用去離子水多次沖洗，確保通孔內部和玻璃基板表面潔凈。

表面活化：通過化學溶液（如含硅烷偶聯劑的溶液）處理等方式，對玻璃表面及通孔內壁進行活化，提高后續金屬化時金屬與玻璃的結合力。

04

金屬化

種子層沉積：采用物理氣相沉積（PVD，如濺射）或化學氣相沉積（CVD）等方法，在玻璃基板表面及通孔內壁沉積一層薄薄的金屬種子層，通常選用銅、鈦等金屬。種子層作為后續電鍍的導電基底，為后續金屬填充提供良好的導電通路。

電鍍：以種子層為電極，在電鍍液中進行電鍍操作，使金屬（如銅）在通孔內及玻璃基板表面生長填充，直至將通孔完全填滿，形成具有良好導電性的金屬互連柱。需控制電鍍參數（如電流密度、時間、溫度等），保證金屬填充的均勻性和質量。

雙面通孔電鍍TGV金屬化工藝流程

來源：《玻璃通孔技術的射頻集成應用研究進展》（喻甜等）

05

平坦化與后處理

平坦化：通過化學機械拋光（CMP）等工藝，去除玻璃基板表面多余的金屬，使表面平整，保證后續與其他器件連接時的平整度和電氣性能。

檢測與測試：使用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）等設備對通孔的尺寸、形狀、表面質量等進行檢測；通過電氣測試設備測量通孔的電阻、電容等電氣參數，確保TGV結構符合設計要求。

參考來源:
喻甜.玻璃通孔技術的射頻集成應用研究進展
劉丹.玻璃通孔成型工藝及應用的研究進展
張迅.三維集成電子封裝中TGV技術及其器件應用進展
鐘毅.芯片三維互聯技術及異質集成研究進展

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