TW201815723A - 具有具形貌特性的孔的製品及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本案揭示了包括具有孔的玻璃基底基板之製品、包括具有孔的製品之半導體封裝、以及在基板中製造孔的方法。於一實施例中，製品包括一玻璃基底基板，該玻璃基底基板具有第一表面、第二表面、以及自該第一表面延伸的至少一個孔。該至少一個孔具有表面粗糙度Ra 小於或等於1μm的內壁。該至少一個孔具有一第一開口，該第一開口具有存在於第一表面的第一直徑。基於玻璃基底基板的平均厚度，由該玻璃基底基板的第一表面界定一第一平面。一凹陷深度與該至少一個孔的第一直徑之比率小於或等於0.007。

Description

具有具形貌特性的孔的製品及其製造方法
本申請案主張以2016年9月8日提出申請之美國專利臨時申請案62/384,923號為優先權，該等申請案全文皆以引用方式納入本說明書中以供參照。
本案大體上係關於具有蝕刻孔之製品。具體而言，本案係關於具有所期望形貌的孔之製品，亦關於用於製造此種製品的雷射及蝕刻製程。
已使用諸如矽之基板作為設置於電氣部件（例如印刷電路板、積體電路等）之間的中介層。金屬化之貫通基板通孔提供了通過中介層的路徑，使得電子信號能夠在中介層的相對側之間流通。玻璃是對電子信號傳輸非常有利的基板材料，因為它具有良好的尺寸穩定性、可調整之熱膨脹係數（「CTE」）、在高頻下極佳之低電損耗電氣效能、高熱穩定性、以及在厚度和大面板尺寸上的形成能力。然而，貫通玻璃通孔（「TGV」）的形成與金屬化在玻璃中介層市場的發展中呈現出兩個主要挑戰。
就使玻璃基板內的孔適當地金屬化之能力而言，孔形貌特性起了一定的作用。具有太粗糙內壁的孔可能會使導電材料黏附不到壁表面，並且亦可能產生高電阻，尤其是在高工作頻率下。此外，貫通玻璃基板的雷射鑽孔和蝕刻孔可能會在孔的開口周圍具有凹陷、丘墩及其他異常。此等異常會在下游製程（例如在基板表面上沉積再分佈層）中產生問題。
因此，需要具有改良形貌特性的孔之替代製品，以及用於實現此種改良形貌特性的製程。
於第一態樣中，製品包括一玻璃基底基板，該玻璃基底基板具有第一表面、第二表面、以及自該第一表面延伸的至少一個孔。該至少一個孔具有表面粗糙度Ra 小於或等於1μm的內壁。該至少一個孔具有一第一開口，該第一開口具有存在於該第一表面的第一直徑。基於玻璃基底基板的平均厚度，由該玻璃基底基板的第一表面界定一第一平面。一凹陷深度與該至少一個孔的第一直徑之比率小於或等於0.007。該凹陷深度係於該至少一個孔的第一開口處，從該第一平面到該第一表面量測。
根據第一態樣的第二態樣，其中該至少一個孔是從該第一表面延伸到該第二表面的通孔，使得具有第二直徑的第二開口存在於該第二表面上，基於玻璃基底基板的平均厚度，由該玻璃基底基板的第二表面界定一第二平面，且一第二凹陷深度與該至少一個孔的第二直徑的比率小於或等於0.007。該第二凹陷深度係於該至少一個孔的第二開口處，從該第二平面到該第二表面量測。
根據第二態樣的第三態樣，其中該第一直徑和該第二直徑之間的差小於或等於2μm。
根據第二態樣的第四態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑大於或等於該第一直徑和該第二直徑中最大者的80％。
根據第二態樣的第五態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑在該第一直徑和該第二直徑中最大者的20％至100％之範圍內。
根據任一前述態樣的第六態樣，其中該凹陷深度與該第一直徑的比率小於或等於0.005。
根據任一前述態樣的第七態樣，其中該凹陷深度與該第一直徑的比率小於或等於0.003。
根據任一前述態樣的第八態樣，其中該內壁的表面粗糙度Ra 在0.1μm至1μm的範圍內。
根據任一前述態樣的第九態樣，其中該至少一個孔的第一直徑在5μm至250μm的範圍內。
根據第一態樣至第七態樣中任一者的第十態樣，其中該至少一個孔的該第一直徑在5μm至100μm的範圍內。
根據任一前述態樣的第十一態樣，其中該玻璃基底基板對於390nm至1100nm範圍內的至少一個波長為透明的。
根據任一前述態樣的第十二態樣，其中該至少一個孔為複數個孔。
根據第一態樣及第六態樣至第十二態樣之一者的第十三態樣，其中該至少一個孔為盲孔。
根據任一前述態樣的第十四態樣，其中該至少一個孔的圓度小於或等於5μm。
根據任一前述態樣的第十五態樣，其中該玻璃基底基板的平均厚度與該至少一個孔的第一直徑的深寬比在1:1至15:1的範圍內。
根據第一態樣的第十六態樣，其中該至少一個孔為通孔，使得具有第二直徑的第一直徑的第二開口存在於該第二表面上，該第一直徑與該第二直徑之差小於或等於2μm，該至少一個孔的圓度小於或等於5μm，該第一直徑和該第二直徑各自在5μm至250μm的範圍內，且該玻璃基底基板的平均厚度與該第一直徑和該第二直徑中至少一者的深寬比在1:1至15:1的範圍內。
根據第十六態樣的第十七態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑大於或等於該第一直徑和該第二直徑中最大者的80％。
根據第十六態樣的第十八態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑在該第一直徑和該第二直徑中最大者的20％至100％之範圍內。
在第十九態樣中，半導體封裝包括一玻璃基底基板，該玻璃基底基板包括第一表面、第二表面、以及自該第一表面延伸的至少一個孔。該至少一個孔具有表面粗糙度Ra 小於或等於1μm的內壁。該至少一個孔包括存在於該第一表面上之具有第一直徑的第一開口、以及在第二表面上之具有第二開口的第二開口。基於玻璃基底基板的平均厚度，由該玻璃基底基板的第一表面界定一第一平面。一凹陷深度與該至少一個孔的第一直徑之比率小於或等於0.007。該凹陷深度係於該至少一個孔的第一開口處，從該第一平面到該第一表面量測。於該至少一個孔內設置有導電材料。該半導體封裝進一步包括電耦合至設置於該至少一個孔內的導電材料之半導體元件。
根據第十九態樣的第二十態樣，其中一第二凹陷深度與該至少一個孔的第二直徑之比率小於或等於0.007，其中該第二凹陷深度係於該至少一個孔的第二開口處，從第二平面到該第二表面量測，該第二平面係基於該玻璃基底基板的平均厚度，由該玻璃基底基板的第一表面所界定。
根據第二十態樣的第二十一態樣，其中該第一直徑和該第二直徑之間的差小於或等於2μm。
根據第二十一態樣的第二十二態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑大於或等於該第一直徑和該第二直徑中最大者的80％。
根據第二十一態樣的第二十三態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑在該第一直徑和該第二直徑中最大者的20％至100％之範圍內。
根據第十九態樣至第二十三態樣中任一者的第二十四態樣，該半導體封裝進一步包括設置於該玻璃基底基板的第一表面上的導電層，其中該導電層係電耦合至設置於該至少一個孔內的導電材料。
根據第十九態樣至第二十四態樣中任一者的第二十五態樣，其中該凹陷深度與該至少一個孔的該第一直徑的比率小於或等於0.005。
根據第十九態樣至第二十五態樣中任一者的第二十六態樣，其中該凹陷深度與該至少一個孔的該第一直徑的比率小於或等於0.003。
根據第十九態樣至第二十六態樣中任一者的第二十七態樣，其中該至少一個孔的內壁的表面粗糙度Ra 在0.1μm至1μm的範圍內。
根據第十九態樣至第二十七態樣中任一者的第二十八態樣，其中該第一直徑在5μm至250μm的範圍內。
根據第十九態樣至第二十八態樣中任一者的第二十九態樣，其中該至少一個孔為複數個孔。
根據第十九態樣至第二十九態樣中任一者的第三十態樣，其中該至少一個孔的圓度小於或等於5μm。
根據第十九態樣至第三十態樣中任一者的第三十一態樣，其中該玻璃基底基板的平均厚度與該第一直徑的深寬比在1:1至15:1的範圍內。
根據第十九態樣的第三十二態樣，其中該第一直徑和該第二直徑之間的差小於或等於2μm，該至少一個孔的圓度小於或等於5μm，該第一直徑和該第二直徑各自在5μm至250μm的範圍內，且該玻璃基底基板的平均厚度與該第一直徑和該第二直徑中至少一者的深寬比在1:1至15:1的範圍內。
根據第三十二態樣的第三十三態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑大於或等於該第一直徑和該第二直徑中最大者的80％。
根據第三十二態樣的第三十四態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑在該第一直徑和該第二直徑中最大者的20％至100％之範圍內。
根據第三十二態樣的第三十五態樣，其中該半導體封裝為射頻天線晶片。
於第三十六態樣中，製品包括一玻璃基底基板，該玻璃基底基板包括第一表面、第二表面、以及自該第一表面及該第二表面中至少一者延伸的至少一個孔，其中該至少一個孔具有表面粗糙度Ra 小於或等於1μm的內壁，該至少一個孔包括一第一開口，該第一開口具有存在於該第一表面的第一直徑，且該第一直徑在5μm至250μm的範圍內。
根據第三十六態樣的第三十七態樣，其中該內壁的表面粗糙度Ra 小於或等於0.3μm。
根據第三十六態樣或第三十七態樣的第三十八態樣，其中該內壁的表面粗糙度Ra 小於或等於0.2μm。
根據第三十六態樣至第三十八態樣中任一者的第三十九態樣，其中該至少一個孔的第一直徑在5μm至100μm的範圍內。
於第四十態樣中，在基板中形成孔的方法包括：將脈衝雷射束施加至基板上，以在該基板內形成至少一個雷射損傷區域，以及在液體蝕刻溶液中蝕刻該基板，以擴大該至少一個雷射損傷區域，藉此在該基板內形成至少一個孔，並使得該至少一個孔具有表面粗糙度Ra 小於或等於1μm的內壁;該至少一個孔包括一第一開口，該第一開口具有存在於該第一表面的第一直徑，且一凹陷深度與該至少一個孔的第一直徑之比率小於或等於0.007，其中該凹陷深度係於該至少一個孔的第一開口處，從該第一平面到該第一表面量測，且該第一平面係基於該基板的平均厚度，由該基板的第一表面所界定。
根據第四十態樣的第四十一態樣，其中該蝕刻溶液的蝕刻速率在1μm/分鐘至10μm/分鐘的範圍內。
根據第四十一態樣的第四十二態樣，其中該蝕刻溶液的蝕刻速率在3μm/分鐘至4μm/分鐘的範圍內。
根據第四十態樣至第四十二態樣中任一者的第四十三態樣，其中該蝕刻溶液的pH值在1.0至2.0的範圍內。
根據第四十態樣至第四十二態樣中任一者的第四十四態樣，其中該蝕刻溶液的pH值在1.0至2.0的範圍內，且該蝕刻溶液提供小於約4μm/分鐘的蝕刻速率。
根據第四十態樣至第四十四態樣中任一者的第四十五態樣，其中蝕刻該基板的步驟進一步包括：對該蝕刻溶液施加超音波攪拌，該超音波攪拌具有在40kHz至192kHz的範圍內的頻率。
根據第四十態樣的第四十六態樣，其中該蝕刻溶液包括1.5M HF和1.6M HNO3 。
根據第四十態樣的第四十七態樣，其中該蝕刻溶液包括1.5M HF和1.6M HNO3 ，該蝕刻溶液的溫度在10℃至30℃的範圍內，且對該蝕刻溶液施加超音波攪拌，超音波攪拌的頻率在40kHz至192kHz的範圍內。
根據第四十態樣到第四十七態樣中任一者的第四十八態樣，其中將脈衝雷射束施加至基板的步驟進一步包括：將犧牲覆蓋層貼附至該基板的表面；將雷射束定位至相對於該基板之預定位置，該預定位置係對應於該至少一個孔的期望位置；藉由在該預定位置重複地產生雷射束脈衝，於該犧牲覆蓋層中形成至少一個雷射損傷區域；以及於該預定位置將雷射束脈衝到形成於該犧牲覆蓋層中的該通孔中，以在該基板中形成至少一個損傷區域。
根據第四十八態樣的第四十九態樣，其中該雷射束具有約0.02至約0.4的數值孔徑，且該雷射束的聚焦位置在該犧牲覆蓋層表面的約100μm內。
根據第四十八態樣或第四十九態樣的第五十態樣，其中該雷射束具有約355nm的波長，該雷射束的脈衝寬度在約5ns至約75ns之間，該雷射束係以約1kHz至約30kHz的重複率進行脈衝，且該雷射束的脈衝能量在約25μJ至約175μJ之間。
根據第四十態樣至第四十七態樣中任一者的第五十一態樣，其中將脈衝雷射束施加至基板的步驟進一步包括：將脈衝雷射束聚焦成沿著光束傳播方向定向之雷射束焦線，並將該雷射束焦線導向該基板，藉此形成損傷軌跡，該損傷軌跡於該基板中界定至少一個雷射損傷區域。
根據第五十一態樣的第五十二態樣，其中該雷射束焦線延伸穿越該基板的整體。
根據第五十一態樣或第五十二態樣的第五十三態樣，其中該脈衝雷射束的波長為約532nm。
根據第五十一至第五十三態樣中任一者的第五十四態樣，其中該脈衝雷射束包括一系列脈衝串，每個雷射束包括一系列脈衝。
根據第五十四態樣的五十五個態樣，其中每個脈衝串的脈衝數在10至20的範圍內，且每個脈衝串的平均能量在100μJ至200μJ的範圍內。
根據第四十態樣至第五十五態樣中任一者的第五十六態樣，其中該內壁的表面粗糙度Ra 在0.1μm至1μm的範圍內。
根據第四十態樣至第五十六態樣中任一者的第五十七態樣，其中該至少一個孔的該第一直徑在5μm至250μm的範圍內。
根據第五十七態樣的第五十八態樣，其中該第一直徑在5μm至100μm的範圍內。
根據第四十態樣至第五十八態樣中任一者的第五十九態樣，其中該基板對於390nm至1100nm範圍內的至少一個波長為透明的。
根據第四十態樣至第五十九態樣中任一者的第六十態樣，其中該基板為玻璃基底基板。
根據第四十態樣至第六十態樣中任一者的第六十一態樣，其中該至少一個孔為複數個孔。
根據第四十態樣至第六十一態樣中任一者的第六十二態樣，其中該至少一個孔為盲孔。
根據第四十態樣至第六十一態樣中任一者的第六十三態樣，其中該至少一個孔為通孔，使得具有第二直徑的第一開口存在於該第一表面上，且第二開口存在於該第二表面上，基於基板的平均厚度，由該基板的第二表面界定一第二平面，且一第二凹陷深度與該至少一個孔的第二直徑之比率小於或等於0.007，其中該第二凹陷深度係於該至少一個孔的第二開口處，從該第二平面到該第二表面量測。
根據第六十三態樣的第六十四態樣，其中該第一開口具有第一直徑，該第二開口具有第二直徑，且該第一直徑和該第二直徑之間的差小於或等於2μm。
根據第六十四態樣的第六十五態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑大於或等於該第一開口之第一直徑和該第二開口之第二直徑中最大者的80％。
根據第六十四態樣的第六十六態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑在該第一直徑和該第二直徑中最大者的20％至100％之範圍內。
根據第四十態樣至第六十六態樣中任一者的第六十七態樣，其中該至少一個孔的圓度小於或等於5μm。
根據第四十態樣至第六十六態樣中任一者的第六十八態樣，其中該基板的平均厚度與該至少一個孔的該第一直徑的深寬比在1:1至15:1的範圍內。
根據第四十態樣的第六十九態樣，其中該基板為玻璃基底基板，該至少一個孔為通孔，使得具有第二直徑的第二開口存在於該第二表面上，該第一開口具有第一直徑，且該第二開口具有第二直徑，該第一直徑和該第二直徑之間的差小於或等於2μm，該至少一個孔的圓度小於或等於5μm，該第一直徑和該第二直徑各自在5μm至250μm的範圍內，且該基板的平均厚度與該第一直徑和該第二直徑中的至少一者的深寬比在1:1至15:1的範圍內。
根據第六十九態樣的第七十態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑大於或等於該第一開口之第一直徑和該第二開口之第二直徑中最大者的80％。
根據第六十九態樣的第七十一態樣，其中該至少一個孔包括具有一腰部直徑的腰部，且該腰部直徑在該第一開口之第一直徑和該第二開口之第二直徑中最大者的20％至100％之範圍內。
第七十二態樣包括根據第四十態樣到第七十一態樣中任一者所製造的製品。
本發明之附加特徵及優點將在隨後的詳細描述中加以闡述，且在某種程度上，熟習此項技術者將能透過描述輕易理解，或藉由實施本案說明書、申請專利範圍、及隨附圖式中所述之實施例來認知。
應當理解，以上概略描述與以下詳細描述闡述了各種實施例，且意在提供一個有助於理解申請專利範圍本質特性之概觀架構。茲提供隨附圖式以助進一步理解，且將該等隨附圖式併入成為本說明書之一部分。該等圖式說明一或多種實施例，且伴隨描述用以解釋各種實施例之原理及操作。
概略參考附圖，本案實施例大體上關於可用作為半導體封裝內的中介層之製品，該等製品具有適用於下游製程的孔（例如，通孔）和表面特性，其包括但不限於：半導體元件、射頻（RF）元件（例如天線、開關等）、中介層元件、微電子元件、光電元件、微電子機械系統（MEMS）元件及其他可以利用通孔的應用之通孔金屬化與再分配層（RDL）應用。
更具體而言，本文所述之實施例係關於具有孔的製品，該等孔係由雷射損傷及蝕刻製程所形成，且具有所期望之形貌特性，該等形貌特性包括：具有低表面粗糙度（Ra 小於1μm）的內壁、以及孔的開口周圍的凹陷深度Ddep ，該凹陷深度Ddep 與表面處的孔的開口直徑之比率小於0.007。最後，可用導電材料塗覆或填充該等孔。具有低內壁表面粗糙度的孔可增加導電材料與內壁之間的黏附性，並產生較低的電阻。孔的開口周圍的小凹陷深度Ddep 增加了下游製程的可靠性。
本案實施例進一步關於產生具有所期望形貌的孔之製品的雷射鑽孔及蝕刻製程。具有如本文所述之所期望孔形貌的製品（例如玻璃製品）可被應用於半導體元件（例如RF天線）內的中介層。
以下將詳細描述製品、半導體封裝、及在基板中形成孔的方法之各種實施例。
第1圖示意性地描繪了具有複數個孔120的示例性製品100之透視圖。第2圖示意性地描繪了第1圖所示之示例性製品100的由上而下俯視圖。儘管第1圖及第2圖2所描繪的製品100為晶圓，應理解到，該製品可為任何形狀，例如可為（但不限於）面板。本文所述之製品係由能夠允許在可見光譜內的波長的輻射通過之透光基板所製成。例如，該基板可透射至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、或至少90％之在390nm至700nm的範圍內的至少一個波長。該基板可為玻璃基底基板。如本文所用，玻璃基底基板材料係指玻璃（包括熔融二氧化矽）及玻璃陶瓷。在一些實施例中，基板可為玻璃，且玻璃可包含熔融二氧化矽、含鹼玻璃、無鹼玻璃（例如無鹼鹼性鋁硼矽酸鹽玻璃）、或具有不同玻璃組成層的層壓玻璃片。在一些實施例中，基板可具有低熱膨脹係數（例如，小於或等於4ppm/℃），且在其他實施例中，基板可具有高熱膨脹係數（例如，大於4ppm/℃）。
如本文先前所述，製品100可被應用作為電子元件內的中介層，以在耦合至製品100之第一表面110的一個或多個電子部件與耦合至製品100之第二表面112的一個或多個電子部件之間傳遞電子信號。製品100的孔120填充有導電材料，以提供電子信號可通過的導電通孔。孔120例如可為通孔或盲孔。如本文所用，通孔係由第一表面110延伸穿過基板的厚度到第二表面112。如本文所用，盲孔僅從第一表面110或第二表面112其中一者部分地延伸穿過基板的厚度，而並未直通到另一表面。可在製品100的第一表面110或第二表面112內形成其他特徵，例如但不限於：可被金屬化以提供一個或多個電跡線圖案的通道。亦可提供其他特徵。
根據終端應用，製品100可為任何尺寸和形狀。作為示例而非限制，製品100可具有在25μm至3,000μm範圍內的厚度T。製品100的孔120之開口直徑D相對較小，例如但不限於：小於或等於250μm、小於或等於200μm、小於或等於150μm、小於或等於100μm、小於或等於100μm、小於或等於50μm、小於或等於20μm、或小於或等於10μm。如本文所用，開口直徑D是孔在基板的第一或第二表面處的開口之直徑。簡要地參照第8A圖，孔120的開口係位於位置131處，位置131標記了凹陷區域123的彎曲斜面和孔120的垂直壁124之間的過渡點。垂直壁124的起點，同時也是開口孔120的起點，係位於位置131處，在該位置131處，孔入口的切線TL與製品100之平均厚度T所界定的第一平面126之間的角度α係大於或等於75度。孔120的開口直徑D係藉由在光學顯微鏡成像下找到孔120的入口邊緣之最小平方最佳擬合圓的直徑來計算。孔120之間的間距p，亦即兩相鄰之孔120的中心至中心間隔，根據所期望之應用可為任何尺寸，例如但不限於：10μm、50μm、100μm、250μm、1000μm，或為任意變動間距範圍，例如10μm〜100μm、25μm〜500μm、10μm〜1000μm、或250μm〜2000μm。
如本文所定義，製品100的平均厚度T係藉由計算於因形成孔120而在第一表面110或第二表面112上造成的任何凹陷區域123以外之處所量測的三個厚度之平均值來測定（參見第8A圖、第8B圖）。如本文所定義，厚度量測係利用干涉儀來進行。如下文所詳述，雷射損傷和蝕刻製程可在形成於製品100內的孔周圍產生凹陷區域123。因此，平均厚度T係藉由在凹陷區域以外的三個位置處量測製品100的厚度來測定。如本文所用，用語「在凹陷區域以外」係表示量測是在與最近的孔120距離500μm至2,000μm處進行。此外，為了獲得製品平均厚度的精確代表性，量測點彼此之間至少距離100μm。換言之，在量測點的100μm以內不應存在另一個量測點。
參照第2B圖，示意性地描繪了測定製品100之平均厚度T的非限制性示例。應當理解，實施例不限於第2B圖所示之孔120配置及量測點M1、M2及M3位置，且第2B圖僅用於說明目的。第2B圖所描繪之示例性製品100具有數個孔，其中三個被編號為120A、120B及120C。三次厚度量測係以干涉儀在量測點M1、M2及M3處進行。如本文先前所述，厚度量測應在製品100的任何凹陷區域（例如製造孔時所產生的凹陷區域）之外的地方進行。關於量測點M1，最近的孔為孔120A。量測點M1到孔120A的距離MD1在500μm至2,000μm的範圍內。類似地，量測點M2到孔120B的距離MD2及量測點M3到孔120C的距離MD3亦在500μm至2000μm的範圍內。應注意到，儘管第2B圖圖示了量測點M1、M2和M3之最近的孔不同，分別為120A-120C，實施例並不限於此。作為非限制性示例，在測定與最近的孔（例如，孔120A）的距離時，亦可使用單個孔作為參考點。
在使用干涉儀於量測點M1、M2和M3進行三次厚度量測後，將三個厚度量測值平均以計算平均厚度T。
如本文先前所述，孔120（和一些實施例中的其他特徵）可以使用任何已知技術填充導電材料，包括但不限於：濺射、無電及/或電解電鍍、化學氣相沉積等。導電材料可為例如銅、銀、鋁、鈦、金、鉑、鎳、鎢、鎂或任何其他合適的材料。當孔120被填充後，它們可將佈置在製品100的第一表面110和第二表面112上的電氣部件之電跡線電耦合。
孔120的形貌會影響孔120的填充品質。孔的內部形狀（亦即輪廓）和粗糙度在金屬化製程的成功中起重要作用。例如，紋理過於粗糙的孔將會導致在金屬化製程後的金屬化不良和電氣效能不足。此外，根據所使用的金屬化製程–如糊料填充、真空濺射、電鍍等–可以調整孔中的腰部（最窄點）的尺寸。在某些情況下，期望具有儘可能為圓柱形的孔（大腰部％，例如＞ 50％、＞ 60％、或＞ 75％、或＞ 80％），在其他情況下，可能需要具有特定腰部開口（例如20-80％、或20-60％、或30-50％、或40-50％、或35-45％）的孔。諸如真空沉積塗層之類的金屬化製程通常具有視線問題，這意味著所塗覆的塗層無法達到粗糙紋理的最內部區域。或者，在單面濺射製程的情況下，沙漏形孔的下部區域可能難以塗覆，這是因為表面上的某些點「遮蔽」了其他點而使其無法受到塗覆製程作用。然而，對於某些金屬化製程而言，沙漏形孔可能是較佳的，因為與圓柱形孔相比，沙漏形孔可允許更容易地塗覆表面。任何非最佳形狀或粗糙紋理也可能導致金屬化之後的可靠性問題，例如當部件經受諸如熱循環的環境應力時可能發生裂紋和其他故障。另外，沿著製品的頂部和底部表面，當進行再分配層製程時，孔120的入口及/或出口附近的凹陷或丘墩也可能導致鍍敷、塗覆和黏結問題。因此，應對孔的形貌加以嚴格控制以製造技術上可行的產品。本案實施例提供了具有所期望之形貌特性和公差的製品，以及用於實現具有此形貌特性和公差的製品之示例性製造製程。
第3A圖和第3B圖分別示意性地描繪了製品100內的兩個孔120、120'。第3A圖中所示之孔120實質上為圓柱形，使得第一直徑D1 （例如，在第一表面處的第一開口的直徑）實質上等於第二直徑D2 （例如，在第二表面處的第二開口的直徑），且沿著孔120整個長度的直徑實質上等於第一直徑D1 及第二直徑D2 。然而，第3B圖中所示之孔120'具有「沙漏」形狀，使其具有小於第一直徑D1 和第二直徑D2 的腰部直徑W。如本文所用，腰部直徑W係指位於第一表面和第二表面之間的孔的最窄部分。應注意的是，腰部並不一定要位於孔的深度之中點處，其可存在於兩個表面之間的任何點。如本文先前所述，由於狹窄的腰部會使導電材料無法完全地沉積在孔內，因此對於金屬化製程而言，「沙漏」形狀的孔可能是不佳的。
在一些實施例中，腰部直徑W可大於或等於第一直徑D1 和第二直徑D2 中最大者的80％。在可能需要「沙漏」形狀的其他實施例中，腰部直徑W在第一直徑D1 和第二直徑D2 中最大者的20％至100％之範圍內。在其他實施例中，腰部直徑W可為第一直徑D1 和第二直徑D2 中最大者的85％、第一直徑D1 和第二直徑D2 中最大者的90％、第一直徑D1 和第二直徑D2 最大者的的30％至100％、第一直徑D1 和第二直徑D2 最大者的40％至100％、第一直徑D1 和第二直徑D2 最大者的50％至100％、第一直徑D1 和第二直徑D2 最大者的60％至100％、第一直徑D1 和第二直徑D2 最大者的70％至100％、第一直徑D1 和第二直徑D2 最大者的80％至100％、或第一直徑D1 和第二直徑D2 最大者的90％至100％。
在一些實施例中，第一直徑D1 實質上等於第二直徑D2 。作為示例而非限制，第一直徑D1 和第二直徑D2 之間的差小於或等於2μm、小於或等於1.50μm、小於或等於1μm、小於或等於0.75μm、小於或等於0.5μm、小於或等於0.25μm、小於或等於0.1μm或小於或等於0μm。
製品100厚度T與孔直徑D1 或D2 的深寬比不受本案限制。在實施例中，該深寬比在1：1至15：1的範圍內。該深寬比可以由最終產品的規格決定。包括D1 、D2 和W的孔直徑可例如藉由使用光學顯微鏡對孔進行成像並且計算出最小平方最佳擬合圓到孔120的邊緣的方式來量測。
藉由利用下述製造製程，可在整個製品100中保持孔直徑和腰部直徑的均勻性。在實施例中，對於在製品100中具有所期望之等直徑的孔120而言，在整個製品100（配置為直徑高達300mm的晶圓）中之孔徑均勻性為±3％。在實施例中，對於在製品100中具有所期望之等直徑的孔120而言，在整個製品100（配置為直徑高達300mm的晶圓）中之腰部直徑均勻性為±5％。如本文所用，孔徑均勻性係由表示式所定義，其中Dmin 為具有所期望之等直徑的孔120在表面（製品100的頂表面或底表面）上的最小孔徑，Dmax 為具有所期望之等直徑的孔120在與Dmin 相同的表面上的最大孔徑，而Davg 則為具有所期望之等直徑的孔120在表面上的平均孔徑。
如本文所用，腰部直徑均勻性係由表示式所定義，其中Wmin 為具有所期望之等直徑的孔120的最小腰部直徑，Wmax 為具有所期望之等直徑的孔120的最大腰部直徑，Wavg 為具有所期望之等直徑的孔120的平均腰部直徑。
孔120在製品100內的精確位置在最終產品中也是重要的。作為一個非限制性示例，在配置為直徑高達300mm的晶圓之製品100上的孔對孔位置精度可以小於±5μm、小於±4μm、小於±3μm、小於±2μm、或小於±1μm。作為另一個非限制性示例，在配置為尺寸高達600mm×600mm的面板之製品100上的孔對孔位置精度可以小於±10％、小於±9μm、小於± 8μm、小於±7μm、小於±6μm、小於±5μm、小於±4μm、小於±3μm、小於±2μm或小於±1μm。儘管存在各種對準技術，但是在本文中係使用「最佳擬合」對準方案。為確定孔位置精度，一旦量測到製品所有的孔，就可以藉由旋轉和平移（但不藉由縮放）來轉換具有m個孔的製品的點組合{C1 、C2 、…、Cm }來匹配一點組合{N1 、N2 、…、Nm }，以使得量值最小化，該點組合{N1 、N2 、…、Nm }係為製品上的孔之標稱位置。
可能影響金屬化處理的另一個形貌特性為孔120的圓度。孔120的圓度也可能影響製品100作為中介層的效能。例如，非圓形孔可能不完全地連接到製品100表面上的導電跡線。此外，在用導電材料填充孔之後，非圓形孔可能導致與沉積在表面上的再分佈層未對準。此外，經金屬化之孔120的電阻率可能受到非圓形孔的不利影響，特別是當高頻信號傳播通過製品100時。
第4圖示意性地描繪了樣品孔的圓度。如本文所用，圓度係透過將一圓形適配到孔120的顯微鏡影像來確定。將H={h1 、h2 、…、hn ）作為從上方觀察（例如，從孔120的顯微鏡影像）之沿著孔120邊緣的邊緣識別的點hi =（xi ，yi ）之集合。該等點的解析度可為但不限於每像素約1μm。可評估一個最小平方擬合圓。該圓的中心點C =（xc ，yc ）及其半徑R使量值最小化
給定距離（直徑）集合 di =dist（hi ，C），可找到一最小值dmin 和一最大值dmax 。dmax −dmin 之差異在此被稱為圓度。因此，所有距離di 皆相等之理論完美圓形將具有等值之dmax 及dmin ，進而導致圓度值為零。較大的圓度值表示較不圓的孔。本文所述製品之圓度小於或等於5μm、小於或等於4μm、小於或等於3μm、小於或等於2μm、小於或等於1μm、或等於0μm。
如本文先前所述，孔120內壁的表面粗糙度會對金屬化製程產生負面影響，導致高頻下的電氣效能不足，以及可靠性問題（例如破裂或其他故障）。下文描述之製程能夠使製品100之孔120具有光滑的內表面，以促進導電材料與該內表面的黏附。如本文所用，「光滑內表面」係指孔的內表面之表面粗糙度Ra 小於或等於1μm、小於或等於0.9μm、小於或等於0.8μm、小於或等於0.7μm、小於或等於0.6μm、小於或等於0.5μm、小於或等於0.4μm、小於或等於0.3μm、小於或等於0.2μm、小於或等於0.1μm、在0.1μm〜1μm的範圍內、在0.1μm〜0.5μm的範圍內、或在0.1μm〜0.3μm的範圍內。
第5圖至第7圖圖示了確定孔120內表面的表面粗糙度Ra 之方法，該孔120可為彎曲的。因此，本案之實施例提供了一種用於確定曲面的表面粗糙度Ra 之計算機應用方法。根據該方法，可藉由例如光學顯微鏡來捕獲孔的側面輪廓影像。透過對孔的影像進行邊緣偵測演算法以確定孔的邊緣與基板的主體。作為非限制性示例，寫入於ImageJ中的巨集利用ImageJ中的「最小方法」將孔的側面輪廓之8位元影像轉換為二進制數。隨後，使用邊緣偵測演算法掃描影像中的每一列，直到偵測到強度標度中從0到255的過渡（其對應於孔的邊緣）。
第5圖圖示了透過邊緣偵測演算法所偵測到之孔輪廓。參照第6圖，於方塊302顯示了孔邊緣位置對基板深度內的位置（亦即，孔的邊緣現在看起來是旋轉過的或呈水平的）。儘管方塊302僅顯示孔輪廓的一半，但應當理解到孔的兩側皆可以被分析和評估。於方塊304，使用最小平方最小化擬合常式，將偵測到的邊緣305擬合到多項式曲線307，通常為如y=ax2 +bx+c之二次多項式，其中y為由水平軸至偵測到的邊緣之距離，x為水平軸上對應於基板深度的位置，a、b及c為在擬合常式期間計算的常數。接著，於方塊306，藉由自偵測到的邊緣資料305減去擬合多項式曲線307來消除固有曲率，並計算殘差以產生矯直粗糙度輪廓309。於方塊308，可自矯直粗糙度輪廓309提取各種統計粗糙度參數，例如但不限於Ra 、Rq 、Rz 、最高峰、最低谷、頂部直徑、底部直徑及腰部百分比。
使用來自孔邊緣的資料來計算上述統計量，其延伸至孔的整個深度之至少50％、至少80％、至少90％、或至少95％。亦即，粗糙度資料不應僅表示孔側面小塊的粗糙度（例如50μm×50μm之小塊面積）。其應儘可能地擷取更多整個孔深度的內壁表面，以使得在表面分析中能捕獲所有的凸塊、隆丘或其他非理想特徵。該等特徵中的任一者最終都將會影響導電材料之效能，該導電材料係藉由真空沉積或液相電鍍法來沉積，以均勻且徹底地塗覆並填充孔洞。因此，於孔內部粗糙度分析中忽略部分區域是無用的，因為任何具有缺陷的區域都將阻止後續金屬化步驟的成功。
表面粗糙度Ra 為孔洞品質的良好指標。第7圖圖示了圖表311中之表面粗糙度Ra 測定。平均線ML位於由Z（x）所定義之矯直粗糙度輪廓309的平均深度處。 Ra 定義為自平均線ML之輪廓偏差Z（x）的絕對值之算術平均值：
如本文先前所述，藉由使用以下所描述之孔製造製程，製品100的孔120可具有小於1μm之低表面粗糙度Ra 的內表面。
另一種形貌特性為由孔120所界定的開口附近之製品100的表面形狀。在執行後續處理（例如再分配層應用製程）時，孔附近的凹陷、丘墩或其他異常可能導致鍍覆、塗覆及黏合問題。
第8A圖示意性地描繪了示例性製品100內的兩個孔120。每個孔120在第一表面110處具有第一開口121，且在第二表面112處具有第二開口125。如第8A圖所示，第一凹陷區域123圍繞第一開口121，而第二凹陷區域127圍繞第二開口125。該等凹陷區域係為蝕刻處理的效果。在蝕刻製程中圍繞孔的材料去除可能導致孔周圍的凹陷或凸起。例如，雷射損壞的玻璃可能較非雷射損壞的玻璃以更快的速度蝕刻，從而產生凹陷區域。在不攪拌的情況下蝕刻玻璃基板則可能形成凸起。例如，在不攪拌的情況下蝕刻玻璃基底基板時，從孔內移除的玻璃基底材料可能積聚在孔的入口及/或出口處。
將該等凹陷區域的凹陷深度Ddep 最小化可改善製品100例如作為中介層裝置時的表現。當存在凹陷時，可能會在玻璃基底基板與隨後沉積的金屬層之間形成口袋。經最小化之凹陷深度Ddep 可在將中介層裝置的再分配層施加到製品100的一個或兩個表面時，減少電鍍、塗覆及黏合問題。
在一些實施例中，圍繞開口的凹陷區域之凹陷深度Ddep 小於或等於一期望深度，該期望深度例如小於或等於約0.2μm、小於或等於約0.15μm、小於或等於約0.1μm、或小於或等於約0.05μm、在約0.01μm至約0.2μm的範圍內、在約0.01μm至約0.15μm的範圍內、在約0.05μm至約0.2μm、在約0.05μm至約0.15μm的範圍內、在約0.1μm至約0.2μm的範圍內、或在約0.1μm至約0.15μm的範圍內。
第8A圖圖示了確定凹陷區域之凹陷深度Ddep 的方法。基於製品100的平均厚度T，由製品100的第一表面110界定一第一平面126。類似地，基於製品100的平均厚度T，由製品100的第二表面112界定一第二平面128。如以上參照第2B圖所述，製品的平均厚度T係透過對在任何凹陷區域123之外由干涉儀所測得之三個厚度量測（亦即在500μm及2,000μm的範圍內取樣）取平均來確定。
孔120於第一表面110處之凹陷深度Ddep 係於孔120的開口處由第一平面126至第一表面110量測，其為孔120之垂直壁124的起點之位置131（亦即，從凹陷區域123到孔120之垂直壁124的過渡）。垂直壁124的起點之位置131係透過量測凹陷區域123、127的彎曲表面之切線TL與第一平面126或第二平面128之間的角度α來確定。垂直壁124的起點之位置131，同時也是孔120的開口的位置，係為角度α大於75度處。換言之，凹陷區域123、127即為所有角度α小於75度的區域。作為非限制性示例，可使用光學表面輪廓儀，例如自Zygo 公司所購得之NewView 7300，來量測第一凹陷區域123和第二凹陷區域127的深度Ddep 。
本發明人注意到，當孔的直徑越大，靠近孔開口處的凹陷深度Ddep 就越大。這可能是因為較大直徑的孔需要較長的蝕刻時間，因而在蝕刻製程期間會有更多的材料被從玻璃基板移除。如以下更詳細地描述，在一些實施例中，孔製造製程的參數使得半徑R內的修整區域之凹陷深度Ddep 與平均孔直徑的比率小於或等於0.007、小於或等於0.006、小於或等於0.006、小於或等於0.005、小於或等於0.004、小於或等於0.003、小於或等於0.002或小於或等於0.0015。
在一些情況下，亦即孔陣列具有較小的中心至中心間隔（亦即，間距）時，孔陣列處的整個玻璃表面與孔陣列以外的玻璃表面相比可為凹陷的。當蝕刻製程使得孔之間的間距小於圍繞孔的凹陷區域之半徑時，會產生此類凹陷區域。作為示例而非限制，小於約300μm、小於約200μm、小於約150μm、小於約100μm、或小於約50μm之孔間距p可能導致製品的表面於孔陣列處凹陷。
第8B圖描繪了具有孔120之陣列129的示例性玻璃製品100'，其中中心至中心間隔使得第一表面110及第二表面112於孔120之陣列129處凹陷。具體而言，孔120之陣列129處的第一表面110及第二表面112係分別自第一平面126及第二平面128凹陷，凹陷深度為Ddep 。如本文先前所述，第一平面126及第二平面128可由平均厚度T來確定。應當理解，第一表面110處的凹陷深度Ddep 可以不同於第二表面112處的凹陷深度Ddep 。於本文所述之實施例中，係控制雷射製程參數及蝕刻製程參數，使得在第一表面110或第二表面112處的凹陷深度Ddep 與製品的平均厚度T之比率小於0.007。
現參照第9圖，示意性地描繪了示例性半導體封裝190。半導體封裝190包括製品100及基板187，製品100係作為第一半導體元件185與第二半導體元件186之間的中介層。第一金屬化層181（例如，第一再分配層）係設置於中介層100之第一表面110上，且第二金屬化層182（例如，第二再分配層）係設置於中介層100之第二表面112上。於所示實施例中，第一半導體元件185係透過第一球柵陣列183電耦合至第一金屬化層181及中介層100，而第二半導體元件186係透過第二球柵陣列184電耦合至第一金屬化層181及中介層100。第二金屬化層182與中介層100係透過第三球柵陣列188電耦合至基板187。應當理解，本案之實施例並非限於球柵陣列互連，亦可使用任何其他互連。孔120為用導電材料（例如銅）金屬化以使電信號通過中介層100之通孔。
半導體封裝的功能不受本案的限制。作為一非限制性示例，半導體封裝可為用於無線通信設備之高頻射頻（RF）元件（例如，約100kHz至約100GHz之間的頻率）。蝕刻通孔之平滑內壁可提供較低的高頻阻抗，對此類高頻RF元件而言是較為理想的。
本案之實施例進一步包括在製品100中製造具有上述形貌特性的孔120之方法。一般而言，孔120係透過雷射損傷及蝕刻製程來製造，其中藉由施加雷射束以形成一雷射損傷區域或導孔，隨後再藉由蝕刻溶液進一步開孔以獲得具有所期望直徑及形貌的孔120。
現參照第10圖，示意性地描繪了經歷孔製造製程之示例性製品100。一般而言，會先形成雷射損傷區域140或導孔穿過製品100之主體。雷射損傷區域140會於製品100內產生一損傷面積，該損傷面積在施加蝕刻溶液130時會較非損傷區域以更快速的蝕刻速率蝕刻。蝕刻溶液130透過雷射損傷區域140及第一表面110及第二表面112從製品100去除材料（例如，玻璃材料）。如虛線所示，在雷射損傷區域140附近的區域，材料將被蝕刻溶液130以較第一表面110及第二表面112處以更快的速率移除。可將蝕刻溶液130施加至製品100直到在第一表面110處達成所期望之第一直徑D1 及/或在第二表面112處達成所期望之第二直徑D2 。以下將詳細描述各種雷射及蝕刻製程。
應注意到，並不是所有的雷射製程都可用於在製品100的玻璃材料中產生高品質的孔。例如，將熱能過度積存至玻璃中可能會產生微裂紋、玻璃中的雷射入口或出口孔可能會射出玻璃碎片、燒蝕方法常會造成非常粗糙的表面。該等特徵都會產生無法被後續的化學蝕刻去除或平滑化之非理想形狀。
第10圖圖示了可用於快速有效地產生能帶來高品質結果（例如，如本文先前所述之平滑內壁、最小凹陷區深度等）之雷射損傷區域或導孔之第一區別雷射製程。該製程使用短脈衝雷射與線聚焦光學元件之組合，以各個雷射脈衝鑽出完全穿過玻璃板主體之導孔或雷射損傷區域。第11圖圖示了用於產生此種延伸焦點之光學元件150。關於示例焦線製程之更多細節詳見美國專利申請案2015/0166395號，其全文內容皆以引用方式納入本說明書中以供參照。
光學元件可包括旋轉三稜鏡154，其接收入射脈衝雷射束152並沿著旋轉三稜鏡154的光軸產生焦線155。雷射束152隨後由一伸縮式透鏡組件接收，該伸縮式透鏡組件包括第一透鏡156及第二透鏡158，第一透鏡156用於將旋轉三稜鏡154所接收之雷射束152調準，第二透鏡158用於將雷射束聚焦為焦線159，焦線159配置為至少部分地穿過製品100之主體。於第11圖所描繪之示例中，焦線159延伸穿過製品之第一表面110及第二表面112。
該製程之優點在於每個雷射脈衝（或如第12A圖至第12C圖所示之脈衝串）充分地形成導孔或雷射損傷區域140。因此，製造導孔或雷射損傷區域140的時間非常短（例如，使用單個脈衝時約10 psec，或者，即便使用完整的脈衝串時，約幾百奈秒）。
此種焦線製程的另一個優點在於，其通過玻璃主體產生破壞，導致具有幾乎相同的蝕刻後頂部及底部直徑（亦即D1 和D2 ）之孔120。這與許多其他雷射孔形成方法中所形成的顯著錐形形成對比，在該等雷射孔形成方法中，經常可於孔壁看到固定的角度（例如，10度），或者通孔的頂部和底部可能具有根本不同的尺寸，例如約10μm的直徑差異。
在焦線的情況下，可透過改變孔形成製程的參數來控制孔的內部粗糙度。具體而言，該等參數可分為兩類：雷射參數及蝕刻參數。接下來將描述線製程之雷射參數，且蝕刻參數將於以下詳述。
已觀察到，孔的品質高度取決於所採用的雷射條件。材料對於脈衝雷射束之波長應為透明的。作為示例而非限制，波長可在355nm至1100nm的範圍內。常用的高能量脈衝雷射波長包括1064nm及其諧波（532 nm、355nm）或1030nm及其諧波（515nm、343nm）。具體而言，已觀察到相較於使用諸如1064nm之較長波長，波長約為532nm的的雷射束可產生具有較低內表面粗糙度的高品質孔120。
脈衝持續時間和強度應足夠短以實現多光子吸收效應。可使用超短脈衝雷射，例如皮秒或飛秒雷射源。在一些實施例中，可使用約10皮秒之脈衝雷射。本文所描述的此種皮秒雷射的操作可產生包括數個子脈衝160A之「脈衝串」160。第12A圖描繪了兩個連續的脈衝串160，其中每個脈衝串包括三個子脈衝160A。產生脈衝串為一種雷射操作，其中脈衝的發射不是均勻和穩定的流，而是緊密的子脈衝簇。每個脈衝串160包含多個持續時間非常短之獨立子脈衝160A（例如至少2個子脈衝、至少3個子脈衝、至少4個子脈衝、至少5個子脈衝、至少10個子脈衝、至少15個子脈衝、至少20個子脈衝或更多）。換言之，脈衝串160為「一袋」子脈衝160A，且相較於脈衝串內各個相鄰脈衝的間隔，脈衝串160彼此之間間隔更長的持續時間。參照第12B圖，其描繪了第12A圖之單個子脈衝160A的雷射發射對時間圖，子脈衝可具有高達100 psec之脈衝持續時間Td （例如，0.1 psec、5 psec、10 psec、15 psec、18 psec、20 psec、22 psec、25 psec、30 psec、50 psec、75 psec或介於其間之值）。單個脈衝串160A內之該等獨立子脈衝160A在本文中被稱為子脈衝，以表示它們發生在單個脈衝串內的事實。脈衝串160內每個子脈衝160A的能量或強度可以不等於脈衝串內的其他子脈衝的能量或強度，且脈衝串內之多個子脈衝的強度分佈通常遵循由雷射設計決定之時間指數衰減。
參照第12C圖所示，較佳地，本文所述之示例性實施例的脈衝串160內之每個子脈衝160A在時間上與脈衝串中的後續子脈衝相隔1-50 nsec之時間間隔Tp （例如10-50 nsec或10-30 nsec，時間通常取決於雷射腔設計）。對於一給定的雷射，脈衝串160內的每個子脈衝160A之間的時間間隔Tp （子脈衝到子脈衝之間隔）為相對均勻（±10％）。例如，在一些實施例中，脈衝串160內的每個子脈衝160A可以在時間上與後續子脈衝相隔約20 nsec（50MHz）。例如，對於產生約20 nsec子脈衝間隔Tp 的雷射器，脈衝串內的子脈衝到子脈衝之間隔Tp 係維持在約±10％以內或約為±2 nsec以內。由子脈衝160A所構成的每個脈衝串160之間的時間（亦即，脈衝串之間的時間間隔Tb ）將會更長（例如，0.25 μsec≤Tb ≤1000 μsec，如1-10 μsec或3-8 μsec）。在本文所描述之雷射的一些示例實施例中，對於具有約200kHz之脈衝串重複率或頻率之雷射，其時間間隔Tb 約為5 μsec。
雷射脈衝串重複率（此處亦稱為脈衝串重複頻率）係定義為脈衝串160中的第一子脈衝160A與後續脈衝串160中的第一子脈衝160A之間的時間。在一些實施例中，脈衝串重複頻率可在約1kHz至約4MHz之間的範圍內。更佳地，雷射脈衝串重複率例如可在約10kHz至650kHz之間的範圍內。每個脈衝串中的第一子脈衝與後續脈衝串中的第一脈衝之間的時間Tb 可為0.25μsec（4MHz脈衝串重複率）至1000μsec（1kHz脈衝串重複率），例如0.5 μsec（2 MHz脈衝串重複率）至40 μsec（25kHz脈衝串重複率）或2μsec（500 kHz脈衝串重複率）至20μsec（50kHz脈衝串重複率）。精確的定時、脈衝持續時間、以及脈衝串重複率可依照雷射設計而變化，但具有高強度的短子脈衝（Td ＜20 psec，較佳為Td ≦15 psec）已顯示出特別良好的表現。一般而言，對於固定的每脈衝串能量，增加脈衝數將會改變材料所經歷的峰值強度及能量的時間分佈。通常，較大的子脈衝數會產生較佳的孔品質和較大的處理窗口（例如，每個脈衝串大於10個子脈衝）。
用於修飾材料之脈衝串能量的量取決於基板材料組成及用於與基板作用的焦線之長度。作用區域越長，則能量分散越多，因而需要較高的脈衝串能量。精確的定時、子脈衝持續時間、以及脈衝串重複率可依照雷射設計而變化，但具有高強度的短子脈衝（＜15 psec，或≤10 psec）已被證明可良好地用於該技術。
每個脈衝串160的能量與每個脈衝串的子脈衝160A數量將會影響所得到的孔120之特性。若脈衝串能量低於某個閾值（取決於基板組成及厚度），則在蝕刻之後於雷射處理期間所形成的橫向裂紋將導致不受控制的輪廓。另一方面，當脈衝串能量太高時，壁面將呈現較高的粗糙度，且入口及出口將具有橢圓形狀。
第13A圖至第13C圖圖示了對於固定雷射波長（532 nm），每個脈衝串的能量與子脈衝數將會如何影響孔的特性。第13A圖示了在以下所描述的蝕刻製程之後，使用532nm之不同脈衝串能量及每脈衝串子脈衝數，於400μm厚之Eagle XG®玻璃中的孔形貌。蝕刻製程將導孔或雷射損傷區域打開至約80μm之直徑。於第13A圖至第13C圖中，蝕刻製程在室溫下使用包含1.5M HF及1.6M HNO3 的蝕刻溶液，並在80kHz下進行三維超音波攪拌。超音波攪拌係由美國新澤西州Crest Ultrasonics of Trenton所販售之TRU-SWEEPTM 4HI10146ST型號所提供。
第13B圖為雷射曝光及蝕刻後於400μm厚之Eagle XG®玻璃基板上的孔之俯視圖。如第13B圖所示，當脈衝串之能量過高時，由於側向裂紋產生了蝕刻劑的優先方向，孔會變為橢圓形（影像170）。使用脈衝串能量為180μJ之雷射脈衝串能量對影像170中所描繪的玻璃基板鑽孔。當脈衝串的能量太低時，即使在蝕刻之後孔也仍是閉合的（影像174）。影像174描繪了脈衝串能量為180μJ之雷射曝光後的玻璃基板。影像172顯示了具有良好圓度的孔，其在蝕刻前後均為圓形的。產生影像172中所示之孔的脈衝串能量為90μJ。第13C圖繪示了400um厚之EXG玻璃中的孔之側面輪廓（橫截面），其中脈衝串能量分別為太高（影像171，180μJ脈衝串能量）、太低（影像175，40μJ脈衝串能量）、以及理想（影像173，90μJ脈衝串能量）。
此外，藉由將光能均勻地分佈於材料的整個厚度可產生較為平滑的孔。若光能在材料的其中一部分過高，則可能會產生微裂紋，而非僅修飾材料。該等微裂縫會產生優先的蝕刻路徑並導致孔側壁中的凸起及橢圓形孔。然而，若能量在材料的其中一部分過低，則不會產生任何優先路徑，導致在蝕刻後無法形成孔，或者無法控制蝕刻劑之路徑方向，而這可能會在孔的側壁中產生大的「凸瘤」。其解決方案為延長焦線的長度，使得跨越玻璃厚度的功率變化保持在低程度。實際上，期望將跨越玻璃厚度的能量密度變化保持在10％以下。這可以透過增加進入第11圖所示之旋轉三稜鏡154的雷射束152之直徑來達成，此舉將使沿著光軸之能量分佈平坦化。第14圖顯示了高斯-貝塞爾射束的峰值強度之實驗量測。這是作為沿著光軸的距離之函數的每個徑向光束分佈中之峰值強度。第14圖中所示之雷射束係使用旋轉三稜鏡及第11圖中所示之雙透鏡望遠鏡來形成，其產生長度約2 mm之焦線。
增加具有平坦頂部分佈的焦線之長度可提供以下優點：雷射束中的光能僅限於材料中或附近的區域，使得光學系統更有效率，因而能夠使用較低能量之雷射。
第15圖示意性地描繪了第二示例性雷射製程。第15圖所圖示之第二雷射製程為一種衝擊雷射鑽孔製程，其使用約30ns脈衝雷射之紫外線（「UV」）（例如355nm）及一或多個犧牲覆蓋層。美國專利申請案2014/0147623號中描述了示例性衝擊雷射鑽孔製程，其全文皆以引用方式納入本說明書中以供參照。
第15圖圖示了於示例性雷射鑽孔方法250中所使用的部件。雷射鑽孔方法250之部件通常包括製品100、犧牲覆蓋層300、以及雷射束252。製品100可為玻璃製品，如本文先前所述。犧牲覆蓋層300可由任何材料製成，例如但不限於玻璃、聚合物、油墨、蠟等。於第15圖所示之實施例中，可用可移除的方式將犧牲覆蓋層300與製品100附接。製品100可以透過直接、物理接觸、或間接連接而可拆卸地附接至犧牲覆蓋層300。
犧牲覆蓋層300的底表面312與製品100之間可存在間隙301。間隙301可為薄間隙，例如小於200μm、小於100μm、或小於50μm。間隙301可為當製品100與犧牲覆蓋層300透過直接、物理接觸附接時所形成的氣隙。或者，當玻璃製品200與犧牲覆蓋層300係透過化學附著附接時，間隙301可填充油或其他能夠提供附著的化學物質。
可在形成孔120之前，根據製品100的期望用途來決定要在製品100中形成的孔之期望位置或圖案。參照第15圖，雷射束252可在被透鏡253聚焦之後入射至犧牲覆蓋層300之頂表面310。可將雷射束252定位於犧牲覆蓋層300之頂表面310上對應於製品100中的孔之預定位置處。
雷射束252可為具有能夠於犧牲覆蓋層300及製品100鑽孔之光學特性的任何雷射束。在一個實施例中，雷射束252可為三倍頻率釹摻雜正釩酸釔（Nd：YVO4 ）雷射之紫外光（UV）雷射束，其發射約355nm之波長。雷射束252可與犧牲覆蓋層300的材料作用，使材料蒸發，並且在犧牲覆蓋層為玻璃的情況下，產生使材料從玻璃噴出之電漿，從而形成孔。儘管以上描述了Nd：YVO4 雷射，但應當認知到，可使用能夠在犧牲覆蓋層300中形成通孔之任何雷射。入射至犧牲覆蓋層300上的雷射束252可具有0.01至0.5之間的數值孔徑，例如0.02至0.4之間、0.05至0.3之間、0.06至0.2之間，且較佳為0.07。雷射束252相對於犧牲覆蓋層300之頂表面310的焦點可置於頂表面310的約200μm之內，例如頂表面310的約100μm之內、或頂表面310的約50μm之內。
參照第15圖，可將雷射束252脈衝至預定位置處，以在犧牲覆蓋層300中形成通孔320。脈衝持續時間可為約20奈秒至約40奈秒、約25奈秒至約35奈秒、或約30奈秒。脈衝的重複率可在1kHz至150kHz之間，例如在1kHz至75kHz之間、或在1kHz至15kHz之間。每個脈衝的能量可為例如75-150μJ。在犧牲覆蓋層300中形成通孔所需的脈衝數將隨著犧牲覆蓋層300的材料及厚度而變化。
一般而言，每個雷射脈衝可穿過犧牲覆蓋層300形成約0.75μm之孔深度。因此，於300μm厚的玻璃中形成通孔可能需要約400個脈衝，於400μm厚的玻璃中形成通孔可能需要約675個脈衝，於700μm厚的玻璃中形成通孔可能需要約950個脈衝。可將雷射束脈衝任何在犧牲覆蓋層300中形成通孔所需的次數。
可將雷射束252脈衝進入犧牲覆蓋層300內的通孔320中，藉此在形成犧牲覆蓋層300內的通孔320之預定位置處將製品100暴露於雷射束252。可將雷射束252脈衝進入通孔320任何次數，以在製品100中形成孔120。儘管第15圖描繪了盲孔120，應理解到，製品100中的孔120之深度取決於施加到製品100的脈衝數，且不受本案的限制。例如，製品100中的孔120可為通孔，或可為具有任何期望深度的盲孔。
當使用上述衝擊雷射鑽孔技術時，所得到的雷射鑽孔傾向於非常光滑，具有「火拋光」紋理，且所測得之內壁表面粗糙度為約0.2μmRa 至約0.8μmRa 之間。為得到此等低Ra 值，應將雷射束的數值孔徑最佳化控制，以使雷射束聚焦在材料的表面。犧牲覆蓋層可抑制雷射入口孔處的損傷。此外，小範圍內之脈衝能量（例如， 75-150μJ之脈衝能量）限制了因過度加熱材料而產生的微裂縫之形成。若遵循該等製程參數，則可製造具有光滑內部及高度圓形之頂部/底部孔徑（＜5um圓度）的孔。如以下更詳細地描述，即便在酸蝕刻之後，此種低粗糙度也會被保留。
現在將描述與上述雷射製程之一併用以實現所期望之孔形貌的蝕刻製程。
參照第16圖，示意性地描繪了用於打開雷射鑽孔導孔或雷射損傷區域之示例性蝕刻裝置400。示例性蝕刻裝置400通常可包括用於盛裝蝕刻溶液404之容器402、用於固持一或多個製品100之固持器407、以及可控制以在蝕刻溶液404內產生超音波攪拌406之一或多個超音波轉換器403。於一些實施例中，蝕刻溶液404可盛裝於一內部容器中，該內部容器係位於由一外部容器所盛裝之水或另一種液體中，如美國專利申請案15/177,431號所述，該申請案全文皆以引用方式納入本說明書中以供參照。該等實施例中之超音波轉換器403係設置於外部容器中，並對水施予超音波攪拌，超音波攪拌隨後被傳送至內部容器內之蝕刻溶液。
儘管將製品100描繪為保持在垂直位置，但實施例並不限於此。例如，製品100可保持在水平位置或任何其他位置。
如本文先前所述，對製品100內的孔120之內壁表面粗糙度的另一項控制為蝕刻條件。當雷射束損傷材料時，會產生橫向裂紋。若蝕刻速率太低，酸就會有足夠的時間擴散到該等橫向裂紋中，使裂紋擴大並沿著玻璃厚度產生隆丘。相反地，若蝕刻速率太高，則酸就無法擴散至雷射損傷線或導孔中，使得開孔成為沙漏形狀（見第3B圖）。蝕刻製程應足夠快，使得橫向裂紋在到達距離孔中心太遠之前被蝕刻，但也要足夠慢，使得沿著玻璃厚度的蝕刻是均勻的並且能獲得期望的孔深寬比。
對於由鹼性硼鋁矽酸鹽玻璃（例如由美國紐約州康寧公司所販售之Eagle XG®）所製成的製品而言，約1μm/分鐘至10μm/分鐘範圍內之蝕刻速率可在打開雷射損傷區域或導孔時，提供具有平滑內壁（於上述製程中所量測的Ra ＜1μm）的孔，該等雷射損傷區域或導孔係透過上述兩種雷射製程之一所製造。作為其他示例，蝕刻速率亦可在1μm/分鐘至4μm/分鐘的範圍內、或在3μm/分鐘至4μm/分鐘的範圍內。作為蝕刻溶液以及對Eagle XG®玻璃產生約1μm/分鐘的蝕刻速率之製程的一個非限制性實例，藉由包含1.5M HF及1.6M HNO3 的蝕刻溶液、在約40kHz至約192kHz的頻率範圍內進行之超音波攪拌、以及20℃之蝕刻溶液溫度，可提供具有如本文所述之光滑內壁的孔。作為另一個非限制性實例，包含3M HF及2.4M HNO3 的蝕刻溶液，在約40kHz至約192kHz的頻率範圍內及20℃下，能夠以約2μm/分鐘的速率蝕刻Eagle XG®玻璃。在一些實施例中，超音波攪拌的頻率可在最低頻率和最高頻率之間來回掃描。
超音波攪拌與蝕刻溶液的pH值會影響製品的表面粗糙度，包括頂表面及底表面。參照第17圖，使用了三種不同的蝕刻溶液來代表不同的pH值。HF和HNO3 提供了小於或等於零之pH值（第17圖中的正方形），HF提供了1至2範圍內之pH值（第17圖中的菱形）。HF和NH4 F提供了2至3範圍內之較高pH值（第17圖中的三角形）。塗黑的形狀表示施加超音波攪拌時的情況。超音波攪拌為40kHz，且由TRU-SWEEPTM 4HI10146ST型號所提供。使用上述參考蝕刻溶液，在施加或不施加超音波攪拌的情況下，對400μm之Eagle XG®樣品進行蝕刻。如第17圖所示，在低pH值蝕刻溶液中蝕刻時玻璃較為粗糙。超音波攪拌在用低pH值蝕刻劑（HF、HF-HNO3 ）蝕刻玻璃時會使蝕刻表面變的較為粗糙，但在用高pH值蝕刻劑（HF-NH4 F）時不會。
於非限制性示例中，使用上述之焦線鑽孔方法在300μm厚的Eagle XG®玻璃基板中形成8個雷射鑽孔。樣品孔係由光學元件所製成，該等光學元件可產生半高全寬約1.3mm之焦線長度、532nm之波長、以及180μJ之雷射脈衝串能量，其具有15個子脈衝/脈衝串。隨後在室溫下使用包含1.5M HF及1.6M HNO3 之蝕刻溶液，並以80kHz進行三維超音波攪拌來蝕刻玻璃基板。超音波攪拌係由TRU-SWEEPTM 4HI10146ST型號所提供。參照下方表1，使用上述計算方法，蝕刻後的樣品孔內壁之平均表面粗糙度係小於0.2μmRa 。 表1.於300μm之Eagle XG®玻璃中所形成的孔之表面粗糙度（Ra ）
亦可控制蝕刻製程的參數，使孔120周圍的凹陷深度Ddep 最小化，如第8A圖所示。如本文先前所述，於蝕刻製程中，凹坑可能在孔120的頂部及/或底部開口周圍以及孔之間的平台區域發生，該等地方應維持較低的表面粗糙度，以使得其他材料能夠在下游處理期間黏合至該部分的表面。已發現可採取兩種方法來抑制孔120周圍的凹陷深度Ddep ：（1）降低開孔期間的蝕刻速率；以及（2）增加蝕刻溶液的pH值。
第18A圖至第18F圖顯示了於美國紐約州康寧公司所販售之200μm Eagle XG®玻璃中打開直徑20μm、50μm、及90μm的孔時，增加pH值之效果。導孔圖案係藉由紫外線（UV）雷射衝擊鑽孔製程所產生。於該製程中，使用高斯光學元件將355nm、約30 nsec之脈衝雷射聚焦為約6μm 1/e2 直徑的點至玻璃基板表面上。在蝕刻之前，使用重複頻率5kHz、脈衝能量60-90μJ之單一雷射脈衝來鑽穿玻璃基板中的「導」孔。於此類衝擊鑽孔製程中，每個雷射脈衝以約1μm/脈衝的速率移除一小段深度之玻璃，孔的總深度係藉由在特定孔位置處所使用的脈衝數來控制。其結果為稍呈錐形之直徑約5-15μm的導孔，該導孔隨後藉由液體蝕刻製程被擴大。儘管使用此種特定的雷射製程來產生第18A圖至第18F圖所詳述之蝕刻結果，應理解到該等結果亦適用於由其他雷射方法所形成的導孔之蝕刻，例如上述基於貝塞爾射束之鑽孔方法。
對應於第18A圖至第18C圖之高pH值蝕刻溶液係被配製為3M的HF與1M的NH4 F，其pH值約為1.6。對應於第18D圖至第18F圖之低pH值蝕刻溶液係被配製為3M的HF與2.4M的HNO3 ，其pH值約為0.4。於蝕刻期間施加40kHz之超音波能量以攪拌玻璃及蝕刻溶液。第18A圖至第18F圖為美國康乃狄克州Zygo公司販售之光學干涉儀所擷取的影像。第18A圖至第18F圖中的陰影變化表示孔周圍的表面波紋及凹陷的程度。第19圖圖示了使用這兩種不同蝕刻溶液之直徑為20μm、50μm、及90μm的孔之玻璃製品的凹陷深度Ddep 。第18A圖至第18F圖及第19圖顯示在較高pH值之蝕刻溶液中蝕刻雷射鑽孔玻璃可顯著地抑制孔周圍的表面凹陷。
下方表2提供了另外的非限制性示例蝕刻溶液、以及相應觀察到的超音波攪拌蝕刻速率與估計pH值。 表2. 示例蝕刻溶液及相應的蝕刻速率與pH值
第20圖圖示了降低蝕刻速率（曲線500）及增加pH值對於包含具有直徑為20μm、50μm、及90μm的孔之400μm厚Eagle XG®玻璃之玻璃製品的影響。如第20圖所示，降低蝕刻速率與增加pH值降低了孔開口周圍之凹陷深度Ddep 。
如本文先前所述，雷射及蝕刻製程參數使得凹陷深度Ddep 與孔開口直徑D之比率小於或等於0.007、小於或等於0.0040、小於或等於0.005、小於或等於0.003、小於或等於0.002或小於或等於0.0015。表3展示了第20圖所描繪的非限制性實例之凹陷深度對開口直徑（Ddep /D）比率。 表3.凹陷深度對開口直徑（Ddep /D）比率之示例
如上方表3所示，減少由蝕刻溶液所提供之蝕刻速率與增加蝕刻溶液之pH值均可降低凹陷深度對開口直徑的比率（Ddep /D）。
簡要地參照第8A圖，蝕刻製程使孔120之入口122圓整。雷射或機械鑽孔之側面輪廓通常在頂部或底部表面與孔的垂直壁之間具有銳角過渡（例如，90度），而於蝕刻製程期間去除玻璃材料可提供弧形之孔入口122（亦即，從玻璃基板100的表面110、112至孔內壁124的過渡）。
於蝕刻製程中，玻璃基板的物理性質會被改變。作為非限制性示例，對於熔融拉製玻璃基板而言，本文所述之蝕刻溶液會增加玻璃基板的表面粗糙度（例如，從約0.2nm−約0.4nm（Ra ）蝕刻前至約0.6nm（Ra ）蝕刻後）。玻璃基板之表面粗糙度可透過任何已知或尚未開發的量測技術來量測。此外，氟化物可能存在於經蝕刻但尚未被酸洗（例如，用HCl、H2 SO4 等酸來清洗）的玻璃基板表面上。可藉由任何適合的方法來偵測氟化物，例如但不限於飛行時間二次離子質譜法。因此，氟化物的存在可表示玻璃基板已經過蝕刻。
此外，酸蝕刻亦可在玻璃基板表面上產生表面淋溶層。當包含諸如鹼金屬及鹼土金屬（例如K、Na、Ca、Mg等）之改質劑的玻璃組合物被蝕刻時，該等改質劑會被移除並由質子（H+ ）取代至玻璃基板之一深度。從玻璃基板表面延伸至一深度的這個區域稱為表面淋溶層。作為示例而非限制，表面淋溶層的厚度可小於100nm，例如在10nm至20nm之間、在10nm至30nm之間、在10nm至40nm之間、在10nm至50nm之間、在10nm至60nm之間、在10nm至70nm之間、在10nm至80nm之間、在10nm至90nm之間、在10nm至100nm之間。該表面淋溶層會存在於暴露至蝕刻溶液的每個表面，例如玻璃基板之頂表面、底表面及孔的側壁上。缺乏改質劑之該表面淋溶層可透過二次離子質譜法來偵測。應注意到，在由熔融二氧化矽所製造之蝕刻玻璃基板中並不存在表面淋溶層。
玻璃基板中的改質劑（例如K、Na、Ca及Mg）在由上述雷射束所形成之雷射損傷處的也會被耗盡。例如，若透過雷射製程產生孔，則於雷射鑽孔附近會存在比玻璃基板其他區域較少的改質劑。然而，於蝕刻製程中，亦會將改質劑從未經雷射損傷的玻璃基板表面去除。
應理解到，本文描述之實施例係關於具有所期望形貌特性的孔之製品，該等形貌特性包括具有低粗糙度（Ra 小於1μm）之內壁、以及孔開口周圍之凹陷深度Ddep 小於200nm等。具有低內壁表面粗糙度的孔可增加導電材料與內壁之間的黏附性。這可提供極佳之高頻下電損耗率及高熱穩定性。孔開口周圍之小凹陷深度Ddep 可透過將表面呈波浪形時所存在之電鍍、塗佈及黏合問題最小化來增加下游製程（例如再分佈層施用製程）之可靠性。
本案實施例進一步關於產生具有所期望形貌的孔之製品的雷射鑽孔及蝕刻製程。具體而言，實施例係關於能夠快速形成穿過製品的雷射損傷區域或導孔之雷射焦線製程，以及能夠產生具有最小側向微裂紋的雷射鑽孔之衝擊雷射鑽孔製程。使用具有在約1μm/分鐘至約10μm/分鐘範圍內的蝕刻速率、以及在1.0至2.0之間的高pH值之蝕刻溶液來打開透過上述兩種製程之一所製造之雷射鑽孔，可使得孔具有較低之內壁表面粗糙度及孔開口周圍之小凹陷深度Ddep 。具有如本文描述所期望形貌的孔之製品（例如玻璃製品）可用作為半導體元件（例如RF天線）內之中介層。
對於本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離所主張保護的標的的精神及範圍的情況下，可對本文所描述的實施例進行各種修改和變化。因此，本說明書意欲涵蓋本文該的各種實施例的修改和變化，只要該等修改和變化在所附申請專利範圍及其等同物之範圍內。
100‧‧‧製品
110‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
120‧‧‧孔
120A‧‧‧孔
120B‧‧‧孔
120C‧‧‧孔
121‧‧‧第一開口
122‧‧‧入口
123‧‧‧凹陷區域
124‧‧‧孔內壁
125‧‧‧第二開口
126‧‧‧第一平面
127‧‧‧第二凹陷區域
128‧‧‧第二平面
129‧‧‧陣列
130‧‧‧蝕刻溶液
131‧‧‧位置
140‧‧‧雷射損傷區域
150‧‧‧光學元件
152‧‧‧雷射束
154‧‧‧旋轉三稜鏡
155‧‧‧焦線
156‧‧‧第一透鏡
158‧‧‧第二透鏡
159‧‧‧焦線
160‧‧‧脈衝串
160A‧‧‧子脈衝
170‧‧‧影像
171‧‧‧影像
172‧‧‧影像
173‧‧‧影像
174‧‧‧影像
175‧‧‧影像
180‧‧‧半導體封裝
181‧‧‧第一金屬化層
182‧‧‧第二金屬化層
183‧‧‧第一球柵陣列
184‧‧‧第二球柵陣列
185‧‧‧第一半導體元件
186‧‧‧第二半導體元件
187‧‧‧基板
188‧‧‧第三球柵陣列
200‧‧‧製品
250‧‧‧雷射鑽孔方法
252‧‧‧雷射束
253‧‧‧透鏡
300‧‧‧犧牲覆蓋層
301‧‧‧間隙
302‧‧‧方塊
304‧‧‧方塊
305‧‧‧邊緣
306‧‧‧方塊
307‧‧‧多項式曲線
308‧‧‧方塊
309‧‧‧矯直粗糙度輪廓
310‧‧‧頂表面
311‧‧‧圖表
312‧‧‧底表面
320‧‧‧通孔
400‧‧‧蝕刻裝置
402‧‧‧容器
403‧‧‧超音波轉換器
404‧‧‧蝕刻溶液
406‧‧‧超音波攪拌
407‧‧‧固持器
D‧‧‧直徑
D1‧‧‧第一直徑
D2‧‧‧第二直徑
M1‧‧‧量測點
M2‧‧‧量測點
M3‧‧‧量測點
MD1‧‧‧距離
MD2‧‧‧距離
MD3‧‧‧距離
ML‧‧‧平均線
P‧‧‧孔間距
R‧‧‧半徑
Ra‧‧‧ 表面粗糙度
T‧‧‧厚度
TL‧‧‧切線
W‧‧‧腰部直徑
α‧‧‧角度
附圖中所闡述之實施例本質上為示例性的，其並不意圖限制由申請專利範圍界定之標的。當結合以下附圖閱讀時，可以理解說明性實施例的以下詳細描述，其中相同的構件係以相同的元件符號表示，且其中：
第1圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之配置為具有孔的晶圓之示例製品;
第2A圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之具有孔之示例製品的俯視圖;
第2B圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之具有用於確定製品的平均厚度的孔之示例製品的俯視圖;
第3A圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之圓柱形孔;
第3B圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之沙漏形孔;
第4圖圖示了根據本文所述之一個或多個實施例之製品內的孔之圓度計算;
第5圖圖示了根據本文所述之一個或多個實施例之孔的影像之示例偵測邊緣;
第6圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之用於計算孔的內壁粗糙度之示例性計算機實施方法;
第7圖圖示了根據本文所述之一個或多個實施例之示例孔的內表面之粗糙度Ra ;
第8A圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之在孔的開口周圍具有凹陷區域的示例性孔;
第8B圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之具有孔陣列之示例製品;
第9圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之示例半導體封裝，該示例半導體封裝包含本文所述之製品作為中介層;
第10圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之用於打開雷射鑽孔雷射損傷區域或導孔之示例性蝕刻製程;
第11圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之用於在製品中產生雷射損傷區域或導孔之示例性雷射系統;
第12A圖至第12C圖為根據本文所述之一個或多個實施例之皮秒雷射的示例性雷射放射作為時間的函數之圖表;
第13A圖為圖示出使用圖11所描繪之示例性雷射系統的不同脈衝串能量及脈衝串的子脈衝數之玻璃中的孔形貌之影像;
第13B圖為顯示在不同的雷射脈衝能量下進行雷射曝光及蝕刻後的玻璃基底基板上的孔之俯視圖。
第13C圖為顯示在不同的脈衝能量下進行雷射曝光及蝕刻後的玻璃基底基板上的孔之側視圖。
第14圖圖示了高斯-貝塞爾射束的軸峰值強度對沿光束傳播（光學）軸上距離的實驗量測;
第15圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之用於形成穿過製品之雷射損傷區域或導孔之示例性衝擊雷射鑽孔系統;
第16圖示意性地描繪了根據本文所述之一個或多個實施例之用於打開製品內的雷射損傷區域或導孔之示例性蝕刻設備;
第17圖圖示了在蝕刻製程中超音波攪拌對玻璃製品的表面粗糙度之影響;
第18A圖至第18F圖為圖示出蝕刻溶液的pH值對孔的開口周圍之凹陷深度的影響的孔之影像;
第19圖圖示了蝕刻溶液的pH值對孔的開口周圍之凹陷深度的影響;且
第20圖圖示了蝕刻速率降低和蝕刻溶液pH值增加對孔的開口周圍之凹陷深度的影響。
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Claims (10)

  1. 一種製品，該製品包含： 一玻璃基底基板，其包含一第一表面、一第二表面、以及自該第一表面延伸的至少一個孔，其中：該至少一個孔包含一內壁，該內壁之表面粗糙度Ra 小於或等於1μm；該至少一個孔包含一第一開口，該第一開口具有存在於該第一表面之一第一直徑；一第一平面，該第一平面係基於該玻璃基底基板之一平均厚度，由該玻璃基底基板之該第一表面所界定；且一凹陷深度與該至少一個孔的該第一直徑之比率小於或等於0.007，其中該凹陷深度係於該至少一個孔的該第一開口處，從該第一平面到該第一表面量測。
  2. 如請求項1所述之製品，其中： 該至少一個孔是從該第一表面延伸到該第二表面的通孔，使得具有一第二直徑的一第二開口存在於該第二表面上；基於該玻璃基底基板之平均厚度，由該玻璃基底基板之該第二表面界定一第二平面；且一第二凹陷深度與該至少一個孔的該第二直徑之比率小於或等於0.007，其中該第二凹陷深度係於該至少一個孔的該第二開口處，從該第二平面到該第二表面量測。
  3. 如請求項1所述之製品，其中該凹陷深度與該至少一個孔的該第一直徑的比率小於或等於0.005。
  4. 如請求項1所述之製品，其中該至少一個孔的圓度小於或等於5μm。
  5. 如請求項1所述之製品，其中： 該至少一個孔為通孔，使得具有一第二直徑的一第二開口存在於該第二表面上；該第一直徑與該第二直徑之差小於或等於2μm；該至少一個孔的圓度小於或等於5μm；該第一直徑和該第二直徑各自在5μm至250μm的範圍內；且該玻璃基底基板的平均厚度與該第一直徑和該第二直徑中至少一者的深寬比在1:1至15:1的範圍內。
  6. 一種製品，該製品包含： 一玻璃基底基板，該玻璃基底基板包含一第一表面、一第二表面、以及自該第一表面及該第二表面中至少一者延伸的至少一個孔，其中：該至少一個孔具有表面粗糙度Ra 小於或等於1μm的內壁；該至少一個孔具有一第一開口，該第一開口具有存在於該第一表面的第一直徑；且該第一直徑在5μm至250μm的範圍內。
  7. 一種半導體封裝，該半導體封裝包含： 如請求項1至6中任一項所述之製品，該製品具有設置於該至少一個孔內的導電材料；以及一半導體元件，該半導體元件係電耦合至設置於該至少一個孔內的該導電材料。
  8. 一種在基板中形成孔的方法，該方法包含以下步驟： 將一脈衝雷射束施加至基板上，以在該基板內形成至少一個雷射損傷區域；以及在一液體蝕刻溶液中蝕刻該基板，以擴大該至少一個雷射損傷區域，藉此在該基板內形成至少一個孔，並使得：該至少一個孔具有表面粗糙度Ra小於或等於1μm的內壁；該至少一個孔具有一第一開口，該第一開口具有存在於該基板之第一表面的第一直徑；且一凹陷深度與該至少一個孔的該第一直徑之比率小於或等於0.007，其中該凹陷深度係於該至少一個孔的第一開口處，從一第一平面到該第一表面量測，且該第一平面係基於該基板的平均厚度，由該基板的第一表面所界定。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該液體蝕刻溶液的pH值在1.0至2.0的範圍內，且該液體蝕刻溶液提供小於約4μm/分鐘的蝕刻速率。
  10. 如請求項8或9所述之方法，其中： 該基板為一玻璃基底基板；該至少一個孔為通孔，使得具有一第二直徑的一第二開口存在於該玻璃基底基板之一第二表面上；該第一直徑和該第二直徑之間的差小於或等於2μm；該至少一個孔的圓度小於或等於5μm；該第一直徑和該第二直徑各自在5μm至250μm的範圍內；且該基板的平均厚度與該第一直徑和該第二直徑中的至少一者的深寬比在1:1至15:1的範圍內。
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