世界最高速玻璃微通孔加工技术—— 下一代半导体器件制造的关键

研究小组开发出一种能以全球最高速度在玻璃上形成超高纵横比且高质量的微细通孔的技术。

近年来，将大规模集成电路分割为多个小型芯片再进行集成的芯粒技术备受关注，而高密度连接芯片的中介层（Interposer）在其中发挥着重要作用。在下一代半导体器件中，玻璃中介层被认为是一种有力候选，而实现这一技术则离不开在玻璃基板上快速形成高纵横比且高质量的微细通孔的技术。

此次，研究小组通过将一种新型振荡方式——GHz突发模式超短脉冲激光——整形为贝塞尔光束的GHz突发模式超短贝塞尔脉冲，成功在厚度为1.1mm的玻璃基板上形成了孔径1.1微米（μm）、纵横比达1000的通孔，形成时间1纳秒以下，速度比传统方法快2万倍以上。

近年来，随着人们在半导体性能提升方面越来越意识到微细化的极限，高密度集成多个芯片的芯粒技术和3D封装技术正迅速引起人们的关注。这些技术的一大优势在于，通过优化组合不同功能的半导体芯片，可同时实现高性能、低功耗及开发效率的提升。

在这些先进封装技术中，扮演核心角色的是中介层。中介层是高密度、高速连接多个芯片的基板，其信号传输特性、热特性和尺寸稳定性在很大程度上决定了整个系统的性能。因此，亟需开发一种可替代传统硅或有机材料、实现更高性能的新型材料。

在此背景下，玻璃被看作是下一代中介层材料的有力候选。玻璃兼具低介电损耗带来的优异高频特性、极高的平坦度以及低热膨胀系数带来的尺寸稳定性，是一种适合大规模、高密度封装的材料。然而，要实现玻璃中介层的实用化，必须拥有一种能够高精度、高速地形成微细且高纵横比通孔电极（TGV：Through-Glass Via）的加工技术。

目前，玻璃钻孔加工使用激光加工和机械加工等方法，但存在每秒只能加工几百个孔的速度限制，会出现裂纹或缺口，加工品质不均以及成本较高等问题。特别是在下一代封装所要求的微细、高密度通孔形成上，传统技术难以兼顾生产效率和质量，因此，亟需建立一种新型加工技术。