TWI790232B - 具有具幾何屬性之通孔的製品及製造其之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示併入有玻璃基基板之製品及半導體封裝，以及其形成方法。一種製品包括玻璃基基板，該玻璃基基板包含間隔一距離且平行於彼此之第一主表面及第二主表面，以及延伸穿過該基板之錐形通孔。該錐形通孔包括：剖面，該剖面圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之一平面對稱；以及內壁，該內壁具有定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區。該第一錐形區及該第二錐形區之各別斜率係恆定的，且該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。

Description

具有具幾何屬性之通孔的製品及製造其之方法
本揭示內容大體係關於其中蝕刻有通孔之製品。特定而言，本揭示內容係針對具有具特定幾何結構之製品，以及用於製造此類製品之雷射及蝕刻製程。
諸如矽之基板已用作安置於電組件(例如，印刷電路板、積體電路等)之間的插入體。金屬化穿基板通孔為電訊號提供穿過插入體以在插入體的相對側之間流通的路徑。玻璃係高度有利於電訊號傳輸之基板材料，此係因玻璃具有尺寸穩定性、可調節熱膨脹係數(「coefficient of thermal expansion; CTE」)、高頻率下低電損耗之極佳電效能、高熱穩定性，以及在厚度及大面板大小下形成之能力。然而，穿玻璃通孔(「through-glass via; TGV」)形成及金屬化在玻璃插入體市場開發上存在挑戰。
通孔幾何屬性在完全金屬化玻璃基基板內之通孔的能力上起作用。舉例而言，在濺鍍金屬化製程期間，通孔之側壁之錐體的角度可增加通孔側壁相對於經濺鍍材料之視場，此又會阻止氣泡囊封玻璃表面及阻止氣泡朝向通孔之中心線囊封。此等氣泡在高溫重佈層(「redistribution layer; RDL」)操作期間引發處理問題，且可能會降低基板之可靠性。
因此，需要具有特定通孔幾何結構之基板，以及形成其之方法。
根據一個實施例，一種製品包括玻璃基基板，其具有第一主表面、與該第一主表面間隔一距離之第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之錐形穿通孔。該錐形穿通孔包括：剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之平面對稱；及內壁，其具有定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區。該第一錐形區之斜率係恆定的且該第二錐形區之斜率係恆定的。該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。
在另一實施例中，一種製品包括玻璃基基板，其具有第一主表面、與該第一主表面間隔一距離之第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之錐形通孔。該錐形通孔包括：剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之平面不對稱；及內壁，其具有定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區。該第一錐形區之斜率係恆定的且該第二錐形區之斜率係恆定的。該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。
在另一實施例中，一種半導體封裝包括玻璃基基板，其具有第一主表面、與該第一主表面間隔一距離之第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之錐形通孔。該錐形穿通孔包括：剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之平面對稱；及內壁，其具有定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區。該第一錐形區之斜率係恆定的且該第二錐形區之斜率係恆定的。該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。該半導體封裝進一步包括：導電材料，其安置於錐形通孔內；及半導體裝置，其電耦接至安置於錐形通孔內之導電材料。
在另一實施例中，一種半導體封裝包括玻璃基基板，其具有第一主表面、與該第一主表面間隔一距離之第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之錐形通孔。該錐形通孔包括：剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之平面不對稱；及內壁，其具有定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區。該第一錐形區之斜率係恆定的且該第二錐形區之斜率係恆定的。該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。該半導體封裝進一步包括：導電材料，其安置於錐形通孔內；及半導體裝置，其電耦接至安置於錐形通孔內之導電材料。
在另一實施例中，一種形成包含至少一個通孔之玻璃基基板之方法包括以下步驟：用第一蝕刻劑以第一蝕刻速率蝕刻具有至少一個破壞跡線之玻璃基製品；及用第二蝕刻劑以第二蝕刻速率蝕刻該玻璃基製品以形成包含至少一個通孔之玻璃基基板。第二蝕刻劑浴液包含不同於第一蝕刻劑浴液中之蝕刻劑濃度之蝕刻劑濃度。該至少一個通孔包括具有第一恆定斜率之第一錐形區及具有第二恆定斜率之第二錐形區，該第一恆定斜率與該第二恆定斜率不相等。
在另一實施例中，一種形成具有至少一個穿通孔之玻璃基基板之方法包括以下步驟：用蝕刻劑蝕刻玻璃基製品；及調整蝕刻劑之溫度、濃度及攪拌程度中之至少一者，以形成具有至少一個穿通孔之玻璃基基板，使得該至少一個穿通孔具有連續變化之側壁錐體以及圍繞玻璃基基板之中心的對稱輪廓。
在另一實施例中，一種形成具有至少一個盲孔之玻璃基基板之方法包括以下步驟：用蝕刻劑浴液蝕刻玻璃基製品；及調整蝕刻劑浴液之溫度、濃度及攪拌程度中之至少一者，以形成具有至少一個盲孔之玻璃基基板，使得該至少一個盲孔包括連續變化之側壁錐體。
將在以下詳細描述中闡述用於形成玻璃基結構（諸如插入體及插入體總成）之方法的額外特徵及優點，且部分地，熟習此項技術者自彼描述顯而易見地得出，或藉由實踐本文中描述之實施例，包括以下詳細描述、申請專利範圍以及隨附圖式，認識到該等額外特徵及優點。
應理解，前述一般描述及以下詳細描述用以描述各種實施例且意欲提供用於理解所主張之標的物之性質及特性之概述或框架。包括隨附圖式以提供對各種實施例之進一步理解，且隨附圖式併入至此說明書中並組成此說明書之部分。圖式說明本文中描述之各種實施例，且與描述一起用來解釋所主張之標的物之原則及操作。
大體參考諸圖，本揭示內容之實施例大體係關於具有允許包括但不限於通孔金屬化及重佈層(redistribution layer; RDL)塗覆之成功下游處理之通孔(例如，孔洞)及表面屬性的製品。該製品可供在以下各項中使用：半導體裝置、射頻(radio-frequency; RF)裝置(例如，天線、開關等)、插入體裝置、微電子裝置、光電子裝置、微電子機械系統(microelectronic mechanical system; MEMS)裝置及其中可利用通孔之其他應用。
更特定而言，本文中描述之實施例係針對具有藉由雷射破壞及蝕刻製程形成之通孔的玻璃基製品，該等製品包括特定內壁幾何結構，諸如具有複數個區域之內壁，該等區域各自具有區別性斜率。最終，可用導電材料塗佈或填充通孔。具有特定內壁幾何結構之通孔可增加下游處理諸如金屬化製程之可靠性。舉例而言，內壁之特定幾何結構可在金屬化製程期間阻止氣泡囊封側壁之表面。
本揭示內容之實施例進一步係針對產生具有具所要幾何結構之通孔之玻璃基製品的雷射形成及蝕刻製程。諸如玻璃製品之具有本文中描述之所要通孔幾何結構之製品可實施為半導體裝置中之插入體，諸如RF天線。
下文詳細地描述在基板中形成通孔之製品、半導體封裝及方法的多個實施例。
術語「插入體」大體上係指如下之任何結構：延伸或結束在例如但不限於安置於插入體之相對表面上之兩個或更多個電子裝置之間穿過該結構之電連接。該兩個或更多個電子裝置可共同位於單個結構中，或可定位成在不同結構中鄰近於彼此以使得插入體充當互連結等等之部分。因而，插入體可含有其中存在及形成穿玻璃通孔及其他互連導線(例如電源導線、接地導線及訊號導線)之一或多個主動區域(active area)。插入體亦可包括其中存在及形成盲孔的一或多個主動區域。當插入體形成有其他組件諸如晶粒、底部填充材料、囊封劑等時，插入體可稱為插入體總成。同時，術語「插入體」可進一步包括複數個插入體，諸如插入體陣列等。
第1圖描繪大體指定為10之半導體封裝之說明性實例，該半導體封裝包括製品15、導電材料20及半導體裝置25。半導體封裝10之多個組件可經配置為使得導電材料20安置於製品15之至少一部分上，例如安置於製品15之基板之通孔內，如本文中更詳細地描述。半導體裝置25可經耦接以使得半導體裝置25與導電材料20電接觸。在一些實施例中，半導體裝置25可直接接觸導電材料20。在其他實施例中，半導體裝置25可諸如經由凸塊30等間接接觸導電材料20。
第2A圖示意性地說明具有安置於其中之複數個通孔120之例示性基板100的透視圖。第2B圖示意性地描繪第2A圖中描繪之例示性製品之俯視圖。儘管第2A圖及第2B圖描繪經組態為晶圓之基板100，但應理解，製品可呈任何形狀，諸如但不限於面板。基板100可為大體平面的且可具有第一主表面110及定位成與第一主表面110相對且共平面之第二主表面112。
本文中描述之製品由能夠允許具有可見光譜內之波長之輻射通過其中之光透射材料製造。舉例而言，基板100可透射在自約390 nm至約700 nm之範圍內之至少一個波長的至少約70%、至少約75%、至少約80%、至少約85%或至少約90%。基板100可為玻璃基基板。玻璃基基板材料係部分地或全部由玻璃製成之材料，且包括但不限於玻璃(包括熔融矽石)，以及玻璃陶瓷。在一些實施例中，基板100可為玻璃，且玻璃可包括熔融矽石、含鹼玻璃，或無鹼玻璃(例如，無鹼鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃)。在一些實施例中，基板100可為玻璃層、玻璃陶瓷層或玻璃層與玻璃陶瓷層之組合的層合物。在一些實施例中，基板100由可諸如藉由離子交換處理化學強化之玻璃或玻璃陶瓷(例如，「經化學強化玻璃」或「經化學強化玻璃陶瓷」)形成。舉例而言，基板100可由鈉鈣玻璃配合料組合物、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃配合料組合物或其他可在形成之後藉由離子交換強化之玻璃配合料組合物形成。在一個特定實例中，基板100可由康寧公司(Corning Incorporated)生產的Gorilla®玻璃形成。
在一些實施例中，基板100可具有低熱膨脹係數(例如，小於或等於約4 ppm/℃)，且在其他實施例中，基板100可具有高熱膨脹係數(例如，大於約4 ppm/℃)。
如上所述，基板100可實施為電子裝置中之插入體，以使電訊號例如但不限於在耦接至第一主表面110之一或多個電子組件與耦接至基板100之第二主表面112之一或多個電子組件之間通過基板100。基板100之通孔120填充有導電材料，以提供電訊號可通過之導電通孔。舉例而言，通孔120可為穿玻璃通孔或盲孔。如本文中所使用，穿玻璃通孔自第一主表面110至第二主表面112延伸穿過基板100之厚度T。如本文中所使用，盲孔僅部分地延伸穿過基板100之厚度T，並非自第一主表面110或第二主表面112中之一者一直延伸至第一主表面110或第二主表面112中之另一者。其他特徵可形成於基板100之第一主表面110或第二主表面112內，該等特徵諸如但不限於可金屬化以提供一或多個電跡線圖案之通道。亦可提供其他特徵。
基板100可例如取決於最終應用而具有任何大小及/或形狀。作為實例而非限制，基板100之厚度T可在約25微米至約3000微米之範圍內，包括約25微米、約50微米、約75微米、約100微米、約200微米、約300微米、約400微米、約500微米、約600微米、約700微米、約800微米、約900微米、約1000微米、約2000微米、約3000微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。
基板100之通孔120可具有例如約10微米至約250微米之開口直徑D，包括約15微米或更小，約20微米或更小，約25微米或更小，約30微米或更小，35微米或更小，約40微米或更小，約50微米或更小，約60微米或更小，約70微米或更小，約80微米或更小，約90微米或更小，約100微米或更小，約110微米或更小，約120微米或更小，約130微米或更小，約140微米或更小，約150微米或更小，約160微米或更小，約170微米或更小，約180微米或更小，約190微米或更小，約200微米或更小，約210微米或更小，約220微米或更小，約230微米或更小，約240微米或更小，約250微米或更小，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。如本文中所使用，開口直徑D係指基板100之第一主表面110處或第二主表面112處之通孔120之開口的直徑。通孔120之開口大體在標記實質上水平主表面110、112與通孔120之壁之斜表面之間的轉變的位置處。可藉由得到如光學顯微鏡成像之通孔120之入口之邊緣的最小二乘方最佳擬合圓之直徑，判定通孔120之開口直徑D。
類似地，基板100之通孔120可具有約5微米至約150微米之開口半徑R。如本文中所使用，開口半徑R係指自基板100之第一主表面110處或第二主表面112處之通孔120之開口的中點C之半徑。
通孔120之間距Z係鄰近通孔120之間的中心至中心間隔，其可根據所要應用而為任何尺寸，諸如但不限於約10微米至約2000微米，包括約10微米、約50微米、約100微米、約250微米、約1000微米、約2000微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，間距Z可在同一基板100上之通孔120之間變化(亦即，第一通孔與第二通孔之間的間距Z可不同於第一通孔與第三通孔之間的間距Z)。在一些實施例中，間距Z可為一範圍，諸如約10微米至約100微米，約25微米至約500微米，約10微米至約1000微米，或約250微米至約2000微米。
如本文中所定義，藉由計算在第一主表面110或第二主表面112上歸因於形成通孔120之任何凹陷區的外側所取之三個厚度量測值的平均值，判定基板100的平均厚度T。如本文中所定義，藉由干涉儀取得該等厚度量測值。如下文更詳細地描述，雷射破壞及蝕刻製程可圍繞形成於基板100內之孔洞產生凹陷區。因此，藉由在凹陷區外側之三個位置處量測基板100之厚度，判定平均厚度T。如本文中所使用，片語「凹陷區外側」意指在距離最近通孔120自約500微米與約2000微米之範圍內之距離處取得該等量測值。另外，為獲得製品之平均厚度之準確表示，量測點應距離彼此至少約100微米。換言之，量測點不應在另一量測點之100微米內。
如上所述，可使用包括但不限於濺鍍、無電電鍍及/或電解電鍍、化學氣相沉積等任何已知技術用導電材料填充通孔120 (及在一些實施例中之其他特徵)。導電材料可為例如銅、銀、鋁、鈦、黃金、鉑、鎳、鎢、鎂，或任何其他適合材料。當通孔120經填充時，該等通孔可電耦接安置於基板100之第一主表面110及第二主表面112上之電組件的電跡線。
通孔120之幾何結構可在通孔120之所得填充的品質上起作用。通孔120之內部形狀(亦即，輪廓)可在成功金屬化製程中起顯著作用。舉例而言，形狀太「具沙漏型」的通孔可導致不良金屬化及在金屬化之後的不當電效能。金屬化製程（諸如真空鍍敷法）通常具有視距問題，此意指所施加之塗層無法到達粗糙紋理之最內區域，或沙漏形通孔之下部區，此係因表面中之一些點「遮蔽」其他點使其免受塗覆製程。相同沙漏形狀亦可導致在金屬化後的可靠性問題，諸如其中當部分經受環境應力諸如熱循環時可發生裂縫及其他失效。另外，當應用重佈層製程時，沿著製品之頂部及底部表面，靠近通孔120之入口及/或出口之凹陷或凸起亦可導致電鍍、塗佈及接合問題。因此，應提供對孔洞之形態的嚴格控制，以製造技術上可行的產品。本揭示內容之實施例提供具有所要幾何屬性、公差之製品，以及用於達成具有此類幾何屬性及公差之製品的例示性製造製程。
儘管已在具體參考具有穿過基板100之厚度之不同剖面幾何結構的通孔120，但應理解，通孔120可包括多種其他剖面幾何結構，且因而，本文中描述之實施例不限於通孔120之任何特定剖面幾何結構。此外，儘管通孔120描繪為具有處於基板100之平面中的圓形剖面，但應理解，通孔120可具有其他平面的剖面幾何結構。舉例而言，通孔120可具有處於基板100之平面中的多個其他剖面幾何結構，包括但不限於橢圓形剖面、正方形剖面、矩形剖面、三角形剖面等。另外，應理解，具有不同剖面幾何結構之通孔120可形成於單個插入體面板中。
第3A圖至第3G圖單獨地示意性描繪基板100內的多個說明性通孔。第3A圖、第3C圖、第3D圖、第3E圖及第3F圖各自描繪穿玻璃通孔，且第3G圖描繪盲孔。應理解，本文中提供之描述的部分可特定針對於第3A圖至第3G圖中之特定者，但除非另作具體說明，否則該等部分大體適用於關於第3A圖至第3G圖描繪之多個實施例中之任一者。
第3A圖描繪根據一實施例的說明性通孔120之剖面側視圖。通孔120可大體係穿玻璃通孔，此係因該通孔延伸穿過基板100在基板100之第一主表面110與第二主表面112之間的整個距離。第一主表面110與第二主表面112可大體平行於彼此及/或彼此間隔開一距離。在一些實施例中，第一主表面110與第二主表面112之間的距離可對應於平均厚度T (第2A圖)。錐形通孔120可大體包括沿著錐形通孔120之整個長度延伸之內壁122。亦即，內壁122自基板100之第一主表面110延伸至第二主表面112。內壁122包括複數個錐形區，其中每一錐形區在其相對斜率上不同於其他錐形區，如本文中更詳細地描述。在非限制性實例中，第3A圖將內壁122描繪為具有第一錐形區124、第二錐形區126及第三錐形區128，其中第一錐形區124、第二錐形區126及第三錐形區128中之每一者具有不同斜率。應理解，在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，內壁122可具有更多或更少錐形區。
第一錐形區124、第二錐形區126及第三錐形區128中之每一者可大體在一方向上自第一主表面110朝向第二主表面112延伸。儘管在一些實施例中，錐形區可在垂直於第一主表面110及第二主表面112之直達線上延伸，但情況並非總是如此。亦即，在一些實施例中，錐形區可以某一角度自第一主表面110但大體朝向第二主表面112延伸。此類角度可稱為特定錐形區之斜率。
內壁122之多個錐形區(包括第一錐形區124、第二錐形區126及第三錐形區128)中之每一者的斜率不受本揭示內容限制。亦即，錐形區124、126、128中之每一者可具有如任何影像處理軟體計算之任何斜率，該任何影像處理軟體特定地經組態以獲得錐形區124、126、128之影像，從該獲得之影像提取錐形區124、126、128之輪廓，以及自特定點處、複數個點處及/或特定區處之輪廓判定斜率。影像處理軟體之一個此類說明性實例可包括但不限於Igor Pro (美國奧勒岡州波特蘭市之WaveMetrics公司)。
更具體而言，如第14A圖中所描繪，可獲得通孔120之輪廓1405的影像1400。為獲得此類影像1400，必須沿在第一主表面110與第二主表面112 (第3A圖)之間延伸穿過通孔120之方向分割基板100 (第3A圖)，使得通孔120之剖面可見。接著可使用光學顯微法、掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope; SEM)等獲得通孔120之輪廓1405的影像1400。
參考第14A圖及第14B圖兩者，可選擇關注區1410 (由形成框之虛線指示)。在一些實施例中，關注區1410可包括整個通孔120。在其他實施例中，關注區1410可僅含有通孔120之部分。舉例而言，若通孔120係對稱通孔，則可僅選擇通孔120之一半作為關注區1410 (例如，通孔120之自第一主表面110延伸至平面P之部分，如第3A圖中所示)。在選擇關注區1410之後，可使用電腦軟體以電子方式追蹤通孔120之內壁122 (包括多個錐形區124、126、128)以獲得追蹤線1415。可繪製追蹤線1415超出輪廓1405之影像1400，使得追蹤線1415之輪廓線對應於影像1400中之通孔120之內壁122的輪廓線。如本文中更詳細地描述，可使用可自市售資料/影像處理軟體獲得之標準邊緣偵測技術結束含有追蹤線1415之此類繪製。
接著可分析追蹤線1415，以判定內壁122之一或多個部分(包括多個錐形區124、126、128)的斜率。舉例而言，如第15A圖中描繪，圖解地描繪追蹤線1415，且使用本文中描述之電腦軟體判定追蹤線1415之一或多個直線區。直線區定義如下：(1)該區之長度不小於5 μm，且可大體大於10 μm；(2)可使用最小二乘法擬合使該區擬合適合線性函數(y =a +bx )，其中x係深度(距表面之距離)且y係通孔在深度x處之半徑，其中最小二乘法擬合殘值之絕對值小於1 μm (如第15B圖中之對應圖表指示，其中該殘值係給定深度(x)處之實際半徑(y)與給定深度(x)處之經擬合半徑(y)之間的差)；及(3)任何相鄰區之擬合函數的斜率應相差至少0.01，此依據錐度角轉譯為0.57度差。滿足上文所描述之所有準則(1)、(2)及(3)之區稱為具有恆定斜率之區。如第15A圖中所示，追蹤線1415具有四個相異直線區：點A與B之間的區、點C與D之間的區、點E與F之間的區，以及點G與H之間的區。因而，點A與B之間的區、點C與D之間的區、點E與F之間的區以及點G與H之間的區的斜率係恆定的。另外，如本文中更詳細地描述，追蹤線1415在點B與C之間、點D與E之間以及點F與G之間的區域可為恆定斜率之區域之間的轉變區域。
再次參考第3A圖，在一些實施例中，每一錐形區之斜率可為相對於特定點處之特定軸的角度。舉例而言，在一些實施例中，該斜率可為相對於實質上平行於第一主表面110及/或第二主表面112之軸的角度。在其他實施例中，每一錐形區之斜率可為相對於實質上垂直於第一主表面110及/或第二主表面112之軸的角度。在一些實施例中，每一錐形區之斜率可表示為相對於與第一主表面110及/或第二主表面112垂直及平行之軸的比。舉例而言，特定錐形區之斜率可表示為比3:1，其通常意指該斜率係直角三角形的斜邊，該直角三角形具有在垂直於第一主表面110及/或第二主表面112之第一方向上延伸3個單位的第一側邊，以及在平行於第一主表面110及/或第二主表面112之第二方向上延伸1個單位的第二側邊。錐形區(包括第一錐形區124、第二錐形區126及第三錐形區128)之說明性斜率可自約3:1至約100:1，包括約3:1、約4:1、約5:1、約6:1、約7:1、約8:1、約9:1、約10:1、約20:1、約30:1、約40:1、約50:1、約60:1、約70:1、約80:1、約90:1、約100:1，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。
在各種實施例中，錐形區中之每一者的斜率之間的轉變區域可在其中內壁122之恆定斜率的區結束之任情況下發生。轉變區域之實例係追蹤線1415在點B與C、點D與E之間以及點F與G之間的區。在一些實施例中，轉變區域之斜率自恆定斜率之區的斜率變化大於或等於約0.57度，大於或等於約1度，大於或等於約2度，大於或等於約3度，大於或等於約4度，或大於或等於約5度。舉例而言，如第3B圖中所示，自第二錐形區126之斜率至第三錐形區128之斜率的轉變區域可在其中內壁122之切線155之斜率自第二錐形區126之恆定斜率改變至少0.57度的點處發生。通常可藉由上述影像處理軟體用以下步驟判定該點之位置：在遠離錐形區中之一者的方向上穿過內壁122上之連續點，量測該等連續點中之每一者，以及判定該等連續點中之每一者是否自特定連續點之前的錐形區之斜率改變至少0.57度。在一些實施例中，此類轉變區域可藉由特定點150區分。在其他實施例中，此類轉變區域可為延伸區。亦即，該等轉變區域係漸進式使得第二錐形區126之斜率至第三錐形區128之斜率之間的轉變不在特定點處發生，而是在其中轉變區域內之內壁122的平均斜率自第二錐形區126及第三錐形區128變化大於或等於約0.57度的區中發生。
在一些實施例中，如第3A圖、第3C圖、第3F圖及第3G圖中所示，錐形區之間的轉變區域可為顯著的。亦即，漸變區可為特定點150 (第3B圖)或長度相對較短之區，使得可比較容易辨別每一錐形區相對於其他錐形區在何處開始及結束。在其他實施例中，如第3D圖及第3E圖中所示，錐形區之間的轉變區域可較大，使得內壁122之斜率呈現為連續改變，且可能較難辨別每一錐形區相對於其他錐形區在何處開始及結束。舉例而言，如第3D圖中所示的第一錐形區124與第二錐形區126之斜率之間的轉變區域相對於如第3A圖中所示的第一錐形區124與第二錐形區126之斜率之間的轉變區域可為較長的。
多個錐形區中之每一者的長度可變化，且通常不受本揭示內容限制。多個錐形區中之每一者的長度可基於錐形區之數目、第一主表面110與第二主表面112之間的距離、每一錐形區之斜率、錐形區之間的轉變之大小等。如本文中更詳細地描述，每一特定區之長度可基於每一特定區之端點。舉例而言，第一錐形區124可具有位於內壁122與第一主表面110之交點處的第一端點，以及第二端點，該第二端點係內壁122上的內壁122之恆定斜率結束的點，例如斜率自第一錐形區124之斜率變化至少0.57度。類似地，第二錐形區126可自與第一錐形區124之交點朝向第二主表面112延伸。應理解，如本文中關於多個錐形區所使用之長度(包括包括經組合之所有錐形區之總長度)係指當沿內壁122之輪廓線/輪廓自起始點至終點穿過之內壁122的長度。
在一些實施例中，特定錐形區(包括第一錐形區124、第二錐形區126及/或第三錐形區128)之長度可自約15微米至約360微米，包括約15微米、約25微米、約50微米、約75微米、約100微米、約150微米、約200微米、約250微米、約300微米、約350微米、約360微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。
通孔120可為圍繞位於第一主表面110與第二主表面112之間的平面P對稱或不對稱，且在第一主表面110與第二主表面112之間等距(例如，第一主表面110與第二主表面之間的中間高度)。另外，平面P可另外實質上平行於第一主表面110及第二主表面112。
當通孔120圍繞平面P對稱時，平面P與第一主表面110之間的第一部分130中的內壁122之多個錐形區可為平面P與第二主表面112之間的第二部分140中的內壁122之多個錐形區之鏡像。亦即，通孔120在第一部分130中距平面P之任何給定距離處之直徑實質上等於通孔120在第二部分140中距平面P之對應距離處之直徑。舉例而言，如第3A圖及第3D圖中所示，在第一部分130中在第一主表面110處通孔120之開口處的通孔120之第一直徑D1 實質上等於在第二主表面112處通孔120之開口處的通孔120之第二直徑D2 。如本文中關於對稱形狀所使用，術語「實質上等於」係指在容許限度內相等之直徑。容許限度可小於或等於3微米，小於或等於約2微米，小於或等於1微米，小於或等於約0.5微米，小於或等於約0.25微米，小於或等於約0.1微米，或等於約0微米。
相比之下，如第3C圖、第3E圖及第3F圖中所示，當另一通孔120'圍繞平面P不對稱時，第一部分130中之內壁122之多個錐形區不為第二部分140中之內壁122之多個錐形區的鏡像。亦即，如第3C圖、第3E圖及第3F圖中所示，在第一部分130上任何給定位置處之通孔120'之第一直徑D1 不等於在第二部分140中對應位置處之通孔120'之第二直徑D2 。如在第3G圖之盲孔中特定地描繪，由於平面P之一側上之第一部分130不為平面P下方之第二部分140之鏡像，因此通孔120'不對稱。此外，通孔120'（由於為盲孔）在第二主表面112上不含有開口。更確切地，通孔120'僅在第一主表面110上含有開口。
如第4圖中所示，通孔120可在平面P處具有特定腰直徑W。在一些實施例中，腰直徑W可大於或等於第一直徑D1 與第二直徑(未示出)中最大者之約80%。在其他實施例中，腰直徑W可在第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約20%至約100%之範圍內。在其他實施例中，腰直徑W可為第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約85%，第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約90%，第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約30%至約100%，第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約40%至約100%，第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約50%至約100%，第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約60%至約100%，第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約70%至約100%，第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約80%至約100%，或第一直徑D1 與第二直徑中之最大者之約90%至約100%。在一些實施例中，腰直徑可自約5微米至約200微米，包括約5微米、約10微米、約25微米、約50微米、約100微米、約200微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。
第5A圖描繪根據一或多個實施例的形成包括至少一個對稱錐形通孔之玻璃基基板的說明性方法。第5A圖中示出之步驟僅係例示性的，且可不包括此等步驟或包括額外步驟。在一些實施例中，藉由關於第5A圖描述之方法形成之玻璃基基板可包括具有具複數個錐形區之內壁及圍繞一平面對稱之剖面之穿通孔，如本文中更詳細地描述。
在步驟505處，可提供平面玻璃基基板。如本文中所描述，玻璃基基板通常可為適於產生穿過其之通孔的任何玻璃基基板。玻璃基基板可具有任何適合的厚度及/或形狀，例如0.7毫米(mm)厚、150 mm直徑之晶圓。
在步驟510處，可在玻璃基基板中形成一或多個雷射破壞區或導孔。雷射破壞區在基板100內產生破壞區域，在塗覆蝕刻溶液時，該破壞區域與非破壞區相比以更快蝕刻速率蝕刻。可經由行聚焦雷射形成一或多條破壞跡線，諸如美國專利公開案第2015/0166395號中所描述，該美國專利公開案據此以全文引用之方式併入。然而，本揭示內容不限於此類雷射，且可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，用其他雷射形成一或多條破壞跡線。可選擇雷射之能量密度(例如，遞送至玻璃基基板之能量)，以使得該能量密度沿著玻璃基基板之至少一部分(例如，在需要穿玻璃通孔之情況下，沿著玻璃基基板之整個寬度)並且沿著雷射之整個軸高於破壞臨限值。在其中需要盲孔之實施例中，形成一或多條破壞跡線可包括在基板之第一主表面上形成第一組破壞跡線且在第二主表面上形成第二組破壞跡線，以使得遞送至玻璃基基板之能量高於第一組破壞跡線中之破壞臨限值且低於第二組破壞跡線之破壞臨限值。通常應理解在玻璃基基板上形成一或多條破壞跡線之其他方式且該等方式意欲包括在本揭示內容之範疇內。
形成破壞跡線可包括任何形成技術，且本揭示內容不限於任何特定技術。說明性形成技術可包括但不限於機械打孔、蝕刻、雷射燒蝕、雷射輔助製程、雷射破壞及蝕刻製程、噴磨、磨料水射流機械加工、聚集電熱能，或任何其他適合的形成技術。
在步驟515處，玻璃基基板例如藉由置於蝕刻劑浴液(例如，第一蝕刻劑浴液)中而暴露於蝕刻劑，且以特定蝕刻速率(例如，第一蝕刻速率)蝕刻該玻璃基基板，以移除雷射破壞區及/或擴大導孔，從而產生通孔之至少一部分。在其他實施例中，可經由任何習知方式包括但不限於噴灑蝕刻劑或塗覆蝕刻劑膏，達成暴露於蝕刻劑。第一蝕刻劑可例如為酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。酸蝕刻劑之說明性實例包括但不限於含有一定量之硝酸(HNO3 )之蝕刻劑、含有氫氟酸(HF)之蝕刻劑等。鹼蝕刻劑之說明性實例包括但不限於鹼性之蝕刻劑，諸如氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH4 OH)等。在一些實施例中，第一蝕刻劑浴液可為約9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流(例如，無攪拌)浴液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑浴液。第一蝕刻速率類似地不受本揭示內容限制，且可為任何蝕刻速率。在一些實施例中，第一蝕刻速率可為約2.8奈米/分鐘(nm/min)至約3.2 nm/min，包括約2.8 nm/min、約2.9 nm/min、約3.0 nm/min、約3.1 nm/min、約3.2 nm/min，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，第一蝕刻速率可為約3 nm/min。在一些實施例中，如本文中更詳細地描述，步驟515可產生通孔之第一錐形區。
在已過去一時間段之後及/或在已移除特定量之玻璃基基板之後，可在步驟520處，自蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)移除玻璃基基板。在一些實施例中，特定量之時間可例如為約5分鐘至約120分鐘，包括約5分鐘、約15分鐘、約30分鐘、約60分鐘、約120分鐘，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，該特定量之時間可為約75分鐘。在另一特定實施例中，該特定量之時間可為約14分鐘。在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，預期其他時間段。在一些實施例中，經移除之特定量的玻璃基基板可例如為如自第一主表面及第二主表面中之一者量測之約10微米之材料至約200微米之材料，包括約10微米之材料，約50微米之材料，約100微米之材料，約150微米之材料、約200微米之材料，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，可移除如自第一主表面及第二主表面中之一者量測之約42微米或約180微米之材料。
在步驟525處，可沖洗掉玻璃基基板之蝕刻劑材料。在一些實施例中，可用含有鹽酸(HCl)之溶液諸如0.5M HCl溶液沖洗玻璃基基板。在一些實施例中，可用去離子水沖洗玻璃基基板。在一些實施例中，可用第一沖洗液沖洗玻璃基基板，且隨後用第二沖洗液沖洗玻璃基基板。舉例而言，可用0.5M HCl溶液沖洗玻璃基基板，且隨後用去離子水溶液沖洗玻璃基基板。在一些實施例中，可沖洗玻璃基基板達特定時間段諸如約10分鐘，以確保所有蝕刻劑材料已被移除及/或自蝕刻劑移除之所有晶圓材料被分離。在特定實施例中，可在0.5M HCl溶液中沖洗玻璃基基板10分鐘，且隨後用去離子水沖洗10分鐘。
在步驟535處，玻璃基基板暴露於蝕刻劑，例如蝕刻劑浴液(例如，第二蝕刻劑浴液)，且以特定蝕刻速率(例如，第二蝕刻速率)蝕刻。在其他實施例中，可經由任何習知方式包括但不限於噴灑蝕刻劑，或塗覆蝕刻劑膏，達成暴露於蝕刻劑。第二蝕刻劑可為例如酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。第二蝕刻劑通常可具有不同於第一蝕刻劑之濃度。舉例而言，如上所述之第一蝕刻劑與第二蝕刻劑相比可具有較大濃度之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。在其他實施例中，第一蝕刻劑與第二蝕刻劑相比可具有較低濃度之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。在特定實施例中，第二蝕刻劑浴液可為6M NaOH溶液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑。第二蝕刻速率類似地不受本揭示內容限制，且可為任何蝕刻速率。在特定實施例中，第二蝕刻速率可為約30 nm/min。在一些實施例中，如上所述之第一蝕刻速率可大於第二蝕刻速率。在其他實施例中，第一蝕刻速率可小於第二蝕刻速率。在一些實施例中，如本文中更詳細地描述，步驟535可產生通孔之第二錐形區。
在已過去一時間段之後及/或在已移除特定量之玻璃基基板之後，可在步驟540處，自蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)移除玻璃基基板。在一些實施例中，特定量之時間可例如為約3天。在其他實施例中，特定量之時間可為約6小時。在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，預期其他時間段。在一些實施例中，經移除之特定量的玻璃基基板可例如為如自第一主表面及第二主表面中之一者量測之約65微米之材料。
蝕刻劑可具有本文中未具體描述之一或多個其他特性。舉例而言，在一些實施例中，蝕刻劑浴液可維持在特定溫度下。一個此類說明性溫度係約85℃。
在步驟545處，可沖洗玻璃基基板，以移除蝕刻劑材料。舉例而言，可用去離子水沖洗玻璃基基板。所得之玻璃基基板包括具有一或多個幾何特性之至少一個對稱通孔。舉例而言，所得之通孔可具有在第一主表面處及第二主表面處約100微米之直徑，約40微米之腰直徑，以及內壁，該內壁具有在3:1錐體處自第一主表面朝向第二主表面延伸約115微米之第一錐形區，以及在與第一錐形區之交點與具有30:1錐體之基板之中心之間延伸的第二錐形區。
為產生額外錐形區，如例如在第5B圖中所示，可針對每一額外錐形區重複關於步驟535至545描繪之製程。應理解，更改蝕刻劑浴液之一或多個特性及/或更改蝕刻速率可造成額外錐形區具有特定特性。
下文之實例1描述使用本文中關於第5A圖描述之步驟產生之通孔的具體例子： 實例1
可用以下步驟形成具有對稱性分段錐體之穿玻璃通孔。 • 起初使用1064 nm微微秒雷射在0.7 mm厚、150 mm直徑玻璃基晶圓中形成破壞跡線。此能量密度經選擇為沿著雷射之整個軸高於玻璃基晶圓之破壞臨限值。 • 將晶圓置於9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流浴液中75分鐘(移除約180微米)。此製程具有約3 (例如，2.8至3.2)之蝕刻速率。 • 接著用0.5M HCl沖洗此等晶圓10分鐘，且用DI水沖洗此等晶圓10分鐘。 • 接著將此等晶圓浸於85℃之6M氫氧化鈉浴液中3天(移除約65微米)。此製程具有約30之蝕刻速率。 • 接著自鹼浴液移除製程載體，且用大量DI水沖洗該製程載體。 • 此致使基板中開出如下通孔：100微米之入口直徑，40微米之腰直徑，距表面第一115微米深之3:1錐體，以及至基板之中心之距離之剩餘部分的30:1錐體。
在一些實施例中，亦可使用關於第5A圖描述之製程之至少一部分產生盲孔。下文之實例2描繪此類說明性製程： 實例2
可用以下步驟形成具有分段變化之側壁錐體的盲孔： • 起初使用1064 nm微微秒雷射在0.7 mm厚、150 mm直徑玻璃基晶圓中形成破壞跡線。此能量密度朝向玻璃之中心且在一側低於玻璃基晶圓之玻璃組合物之破壞臨限值。 • 將玻璃晶圓置於9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流浴液中14分鐘(移除約42微米)。此製程具有約3 (例如，2.8至3.2)之蝕刻速率。 • 接著用0.5M HCl沖洗該等se晶圓10分鐘，且用DI水沖洗該等晶圓10分鐘。 • 接著將此等晶圓浸於85℃之6M氫氧化鈉浴液中6小時(移除約6微米)。此製程具有約30之蝕刻速率。 • 接著自鹼浴液移除載體，且用大量DI水沖洗該載體。 • 此致使基板中開出如下通孔：36微米之入口直徑，228微米之深度，距表面第一54微米深之3:1錐體，以及至盲孔之末端之距離之剩餘部分的30:1錐體，如第6圖中描繪。
第7圖描繪形成具有如本文中描述之一或多個通孔之玻璃基基板的另一方法。所得之玻璃基基板可具有具斜率連續改變之側壁的一或多個對稱通孔，如例如在第3D圖中所示，此與由根據第5A圖之方法形成之玻璃基基板相反，其中一或多個通孔具有變化斜率之相異錐形區，如本文中所描述。第7圖中示出之步驟僅係例示性，且可不包括此等步驟或包括額外步驟。在步驟705處，可提供平面玻璃基基板。如本文中所描述，玻璃基基板通常可為適於產生穿過其之通孔的玻璃基基板。在特定實例中，玻璃基基板可為0.5 mm厚、150 mm直徑的晶圓。
在步驟710處，可在玻璃基基板上形成一或多個破壞區或導孔，如上文關於第5A圖中之步驟510所描述。可選擇雷射之能量密度(例如，遞送至玻璃基基板之能量)，使得該能量密度沿著玻璃基基板之至少一部分(例如，在需要穿通孔之情況下，沿著玻璃基基板之整個寬度)以及沿著雷射之整個軸高於破壞臨限值。在其中需要盲孔之實施例中，形成一或多個破壞跡線的步驟可包括在基板之第一主表面上形成第一組破壞跡線且在第二主表面上形成第二組破壞跡線，以使得遞送至玻璃基基板之能量高於第一組破壞跡線中之破壞臨限值且低於第二組破壞跡線之破壞臨限值。通常應理解在玻璃基基板上形成一或多條破壞跡線之其他方式且該等方式意欲包括在本揭示內容之範疇內。
在步驟715處，玻璃基基板暴露於蝕刻劑，例如蝕刻劑浴液。在其他實施例中，可經由任何習知方式包括但不限於噴灑蝕刻劑，或塗覆蝕刻劑膏，達成蝕刻劑之暴露。如本文中更詳細地描述，第一蝕刻劑可例如為酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。在一些實施例中，蝕刻劑可為滯流浴液。蝕刻劑通常可為任何溶液，包括水溶液、水、水與其他水溶性有機溶劑之混合物，諸如乙二醇、丙二醇等。在一些實施例中，蝕刻劑可含有氫氧化鈉溶液。在一些實施例中，蝕刻劑可含有氫氧化鉀溶液。蝕刻劑之濃度可例如為約4M至約12M。在特定實施例中，蝕刻劑可含有約12M氫氧化鈉水溶液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑。
起初可將蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)置於特定溫度下，且可在步驟720處在一時間段內調節該溫度。亦即，可在該時間段內增加及/或減小蝕刻劑溫度。舉例而言，溫度可在該時間段內增加，在該時間段內減小，在該時間段內以交替增量增加及減小，等等。增加及減小溫度可線性地發生(例如，連續地增加或減小溫度)或可以逐階方式發生(例如，在過去特定時間段之後，使溫度增加或減小特定量)。在一些實施例中，該時間段可對應於完成特定蝕刻製程所需之時間量。蝕刻劑溫度不受本揭示內容限制，且通常可為任何溫度，特定地，理解為適合於本文中描述之蝕刻製程之溫度。舉例而言，浴液溫度可自約95℃至約130℃，包括約95℃、約100℃、約110℃、約120℃、約130℃，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。蝕刻劑之溫度可影響反應時間。在特定實施例中，蝕刻劑起初可設定為120℃且在12小時時段內線性地增加至130℃，且接著保持在130℃之恆定溫度下約22小時。
在一些實施例中，可在步驟725處，調節蝕刻劑中(例如，蝕刻劑浴液)中之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑之濃度。亦即，浴液中之蝕刻劑之濃度可在該時間段內增加及/或減小。舉例而言，該濃度可在該時間段內增加，在該時間段內減小，在該時間段內以交替增量增加及減小，等等。增加及減小濃度可線性地發生(例如，連續地增加或減小該濃度)或可以逐階方式發生(例如，在過去特定時間段之後，使濃度增加或減小特定量)。在一些實施例中，該時間段可對應於完成特定蝕刻製程所需之時間量。蝕刻劑濃度不受本揭示內容限制，且通常可為任何蝕刻劑濃度，理解為適合於本文中描述之蝕刻製程之特定蝕刻劑濃度。
在一些實施例中，可在步驟730處，調節施加於蝕刻劑浴液上之攪拌程度。亦即，可在該時間段內更用力或較不用力地攪拌蝕刻劑浴液。可經由通常理解之攪拌製程諸如機械攪拌、音振作用、習知混合、習知攪動及其任何組合來完成攪拌。攪拌程度可在該時間段內增加，在該時間段內減小，在該時間段內以交替增量增加及減小，等等。增加及減小攪拌程度可線性地發生(例如，連續地增加或減小攪拌程度)或可以逐階方式發生(例如，在過去特定時間段之後，使攪拌程度增加或減小特定量)。在一些實施例中，該時間段可對應於完成特定蝕刻製程所需之時間量。攪拌程度不受本揭示內容限制，且通常可為任何攪拌程度，理解為適合於本文中描述之蝕刻製程之特定蝕刻程度。
在步驟735處，可蝕刻基板。應理解，一旦在步驟715處使基板暴露於蝕刻劑便可發生蝕刻製程，且該蝕刻製程可在如上文描述之多個調節製程期間繼續發生。在發生蝕刻之後，可自浴液移除基板。蝕刻所需之時間段不受本揭示內容限制，且通常可為完成如本文中描述之蝕刻所需之任何時間段。舉例而言，該時間段可為但不限於自約10小時至約200小時，包括約10小時、約50小時、約100小時、約150小時、約200小時，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。
在步驟740處，如本文中所描述，可沖洗掉玻璃基基板之蝕刻劑材料。舉例而言，可用0.5M HCl溶液沖洗玻璃基基板，且隨後用去離子水溶液沖洗玻璃基基板。在特定實施例中，可用0.5M HCl溶液沖洗玻璃基基板10分鐘，且隨後用去離子水沖洗10分鐘。
實例3描繪根據關於第7圖描述之多個製程形成之通孔。 實例3
可用以下步驟形成具有對稱性分段錐體之穿玻璃通孔： • 起初使用1064 nm微微秒雷射在0.5 mm厚、150 mm直徑玻璃基晶圓中形成破壞跡線。此能量密度經選擇為沿著雷射之整個軸高於玻璃基晶圓之破壞臨限值。 • 將晶圓置於12M氫氧化鈉水溶液之滯流浴液中。將溫度起初設定為120℃，但在12小時內線性增加至130℃。 • 接著在恆定溫度130℃下蝕刻晶圓另一22小時。 • 接著用0.5M HCl沖洗此等晶圓10分鐘，且用DI水沖洗此等晶圓10分鐘。此產生具有如第8圖中所示之輪廓之通孔。
實例4描繪根據關於第7圖描述之多個製程形成之另一通孔。 實例4
可用以下步驟形成具有連續變化之側壁錐體的盲孔： • 起初使用1064 nm微微秒雷射在0.7 mm厚、150 mm直徑玻璃基晶圓中形成破壞跡線。此能量密度朝向玻璃之中心且在一側低於玻璃基晶圓組合物之破壞臨限值。 • 將晶圓置於12M氫氧化鈉水溶液之滯流浴液中。將溫度起初設定為120℃，但在12小時內線性增加至130℃。 • 接著用0.5M HCl沖洗該等晶圓10分鐘，且用DI水沖洗該等晶圓10分鐘。 • 此致使基板中開出如下通孔：16微米之入口直徑及如第9圖中描繪之側壁輪廓。
第10圖描繪根據一實施例的形成包括具有複數個錐形區之至少一個不對稱通孔(或者如例如在第3G圖中所示之盲孔，或如例如第3C圖或第3F圖中所示之穿玻璃通孔)的說明性方法。第10圖中示出之步驟僅係例示性，且可不包括此等步驟或包括額外步驟。
在步驟1005處，可提供平面玻璃基基板。在特定實例中，玻璃基基板可為0.75 mm厚、150 mm直徑之晶圓。在步驟1010處，可在玻璃基基板上形成一或多條破壞跡線，如上文關於第5A圖之步驟510更詳細地描述。
在步驟1015處，將第一抗蝕塗層(例如，犧牲塗層)塗覆於玻璃基基板之第一側(例如，第一表面)。如本文中所描述，第一抗蝕塗層通常可為置於玻璃基基板上以當玻璃基基板暴露於蝕刻劑例如蝕刻劑浴液時避免蝕刻之任何塗層。另外，第一抗蝕塗層可為可暫時塗覆之任何塗層。亦即，如本文中更詳細地描述，第一抗蝕塗層可為可隨後自玻璃基基板移除之材料。可經由任何適合的製程將第一抗蝕塗層塗敷於玻璃基基板之第一側。可使用之製程之說明性實例包括化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)、電漿增強型化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD)、離子化沉積、物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)，以及材料之直接應用。第一抗蝕塗層之說明性實例可包括但不限於含有經摻雜及未經摻雜氧化矽、碳化矽及氮化矽、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene; PTFE)帶等之塗層。玻璃基基板之第一側可為玻璃基基板之第一主表面或玻璃基基板之第二主表面。在特定實施例中，用PTFE帶屏蔽玻璃基基板之第一側，且抵靠玻璃基基板之邊緣按壓O型環以將PTFE帶之邊緣密封至表面。
在步驟1025處，玻璃基基板暴露於蝕刻劑，例如蝕刻劑浴液(例如，第一蝕刻劑浴液)，且以特定蝕刻速率(例如，第一蝕刻速率)蝕刻該玻璃基基板。在其他實施例中，可經由任何習知方式包括但不限於噴灑蝕刻劑或塗覆蝕刻劑膏，達成暴露於蝕刻劑。第一蝕刻劑可例如為酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。蝕刻劑通常可為任何溶液，包括水溶液、水、水與其他水溶性有機溶劑之混合物，諸如乙二醇、丙二醇等。在一些實施例中，蝕刻劑可含有氫氧化鈉溶液。在一些實施例中，蝕刻劑浴液可含有氫氧化鉀溶液。蝕刻劑之濃度可例如為約4M至約12M。在特定實施例中，第一蝕刻劑可含有6M NaOH溶液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑。第一蝕刻速率類似地不受本揭示內容限制，且可為任何蝕刻速率。蝕刻速率之說明性實例包括但不限於自約10 nm/min至約100 nm/min，包括約10 nm/min、約20 nm/min、約30 nm/min、約40 nm/min、約50 nm/min、約60 nm/min、約70 nm/min、約80 nm/min、約90 nm/min、約100 nm/min，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，第一蝕刻速率可為約30 nm/min。在一些實施例中，如上所述之第一蝕刻速率可大於第二蝕刻速率(如下所述)。在其他實施例中，第一蝕刻速率可小於第二蝕刻速率。在一些實施例中，根據步驟1025蝕刻基板可產生用於通孔中之每一者之第一錐形區。
第一蝕刻劑可具有本文中未具體描述之一或多個其他特性。舉例而言，在一些實施例中，蝕刻劑浴液可維持在特定溫度下。一個此類說明性溫度係約85℃。
在已過去一時間段之後及/或在已移除特定量之玻璃基基板之後，可在步驟1030處，自蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)移除玻璃基基板。在一些實施例中，特定量之時間可例如為約10小時。在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，預期其他時間段，諸如在上文關於第7圖描述之時間段。經移除之特定量的玻璃基基板可取決於通孔之所要形狀及大小而變化。舉例而言，可移除如自第一主表面及第二主表面中之一者量測之自約1微米之材料至約20微米之材料，包括約1微米、約5微米、約10微米、約15微米、約20微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，可移除之材料的量可為如自第一主表面及第二主表面中之一者(亦即，不含有抗蝕塗層之表面)量測之約8.5微米之材料。
在步驟1035處，可沖洗掉玻璃基基板之蝕刻劑材料。在一些實施例中，如本文中更詳細地描述，可用含有鹽酸(HCl)之溶液諸如0.5M HCl溶液以及/或去離子水沖洗玻璃基基板。在一些實施例中，可沖洗玻璃基基板達特定時間段諸如約10分鐘，以確保所有蝕刻劑材料已被移除及/或自蝕刻劑移除之所有晶圓材料被分離。
在步驟1040處，玻璃基基板暴露於另一蝕刻劑，例如浴液(例如，第二蝕刻劑浴)，且以特定蝕刻速率(例如，第二蝕刻速率)蝕刻該玻璃基基板。第二蝕刻劑可為例如酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。第二蝕刻劑通常可具有不同於第一蝕刻劑之濃度。舉例而言，如上所述之第一蝕刻劑與第二蝕刻劑相比可具有較大濃度之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。在其他實施例中，第一蝕刻劑與第二蝕刻劑相比可具有較低濃度之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。在一些實施例中，第二蝕刻劑可為約9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流浴液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑。第二蝕刻速率類似地不受本揭示內容限制，且可為任何蝕刻速率。舉例而言，第二蝕刻速率可為約1微米/分鐘至約5微米/分鐘，包括約1微米/分鐘、約2微米/分鐘、約3微米/分鐘、約4微米/分鐘、約5微米/分鐘，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，第二蝕刻速率可為約3微米/分鐘。在一些實施例中，根據步驟1040蝕刻基板可產生用於通孔中之每一者之第二錐形區。
在已過去一時間段之後及/或在已移除特定量之玻璃基基板之後，可在步驟1045處自蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)移除玻璃基基板並且沖洗該玻璃基基板。該時間段通常不受本揭示內容限制，且可為任何時間段。舉例而言，該時間段可為自約5分鐘至約40分鐘，包括約5分鐘、約10分鐘、約15分鐘、約20分鐘、約25分鐘、約30分鐘、約35分鐘、約40分鐘，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，該特定量之時間可為約19分鐘。在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，預期其他時間段。如自第一主表面及第二主表面中之一者(例如，不含有第一抗蝕塗層之表面)量測之自基板移除之材料的量不受本揭示內容限制且可為任一材料量。舉例而言，可移除自約10微米至約100微米之材料，包括約10微米、約20微米、約30微米、約40微米、約50微米、約60微米、約70微米、約80微米、約90微米、約100微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，經移除之特定量之玻璃基基板可為如自第一主表面及第二主表面中之一者(例如，不含有第一抗蝕塗層之表面)量測之約58微米之材料。在一些實施例中，如本文中更詳細地描述，可用含有鹽酸(HCl)之溶液及/或去離子水沖洗玻璃基基板。在一些實施例中，可沖洗玻璃基基板達特定時間段諸如約10分鐘，以確保所有蝕刻劑材料已被移除及/或自蝕刻劑移除之所有晶圓材料被分離。
在步驟1050處，可自玻璃基基板移除第一抗蝕塗層。可藉由用於移除犧牲塗層之任何適合的方法完成移除，且不受本揭示內容限制。在步驟1055處，將第二抗蝕塗層(例如，犧牲塗層)塗敷於基板之第二側。第二抗蝕塗層可為任何塗層，且可藉由上文關於步驟1015所描述之任何方法塗覆。
在步驟1060處，將玻璃基基板置於另一蝕刻劑例如蝕刻劑浴液(例如，第三蝕刻劑浴液)中，並且以特定蝕刻速率(例如，第三蝕刻速率)蝕刻該玻璃基基板。第三蝕刻劑可為例如酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。第三蝕刻劑通常可具有不同於第一蝕刻劑及/或第二蝕刻劑之濃度。舉例而言，如上所述之第一蝕刻劑及/或第二蝕刻劑與第三蝕刻劑浴液相比可具有更大濃度之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。在其他實施例中，第一蝕刻劑浴液及/或第二蝕刻劑浴液與第三蝕刻劑相比可具有較低濃度之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。在一些實施例中，第三蝕刻劑可為約9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流浴液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑。第三蝕刻速率類似地不受本揭示內容限制，且可為任何蝕刻速率。舉例而言，第三蝕刻速率可為約1微米/分鐘至約5微米/分鐘，包括約1微米/分鐘、約2微米/分鐘、約3微米/分鐘、約4微米/分鐘、約5微米/分鐘，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，第三蝕刻速率可為約3微米/分鐘。在一些實施例中，根據步驟1060蝕刻基板可產生用於通孔中之每一者之第三錐形區。
在已過去一時間段之後及/或在已移除特定量之玻璃基基板之後，可在步驟1065處，自蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)移除玻璃基基板。該時間段不受本揭示內容限制，且可為任何時間段。舉例而言，該時間段可為但不限於自約5分鐘至約30分鐘，包括約5分鐘、約10分鐘、約15分鐘、約20分鐘、約25分鐘、約30分鐘，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，特定量之時間可為約17分鐘。在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，預期其他時間段。如自第一主表面及第二主表面中之一者(例如，不含有第一抗蝕塗層之表面)量測之自基板移除之材料的量不受本揭示內容限制且可為任一材料量。舉例而言，可移除自約10微米至約100微米之材料，包括約10微米、約20微米、約30微米、約40微米、約50微米、約60微米、約70微米、約80微米、約90微米、約100微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，經移除之特定量之玻璃基基板可為如自第一主表面及第二主表面中之一者(例如，不含有第二抗蝕塗層之表面)量測之約52微米之材料。
在步驟1070處，可沖洗玻璃基基板。在一些實施例中，如本文中更詳細地描述，可用含有鹽酸(HCl)之溶液及/或去離子水沖洗玻璃基基板。
在步驟1080處，玻璃基基板暴露於又一蝕刻劑，例如蝕刻劑浴液(例如，第四蝕刻劑浴液)，並且以特定蝕刻速率(例如，第四蝕刻速率)蝕刻該玻璃基基板。第四蝕刻劑可為例如酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。第四蝕刻劑通常可為任何溶液，包括水溶液、水、水與其他水溶性有機溶劑之混合物，諸如乙二醇、丙二醇等。在一些實施例中，第四蝕刻劑可含有氫氧化鈉溶液。在一些實施例中，第四蝕刻劑可含有氫氧化鉀溶液。第四蝕刻劑之濃度可為例如約4M至約12M。在特定實施例中，第四蝕刻劑可為6M NaOH溶液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑。第四蝕刻速率類似地不受本揭示內容限制，且可為任何蝕刻速率。在一些實施例中，第四蝕刻速率可為約10 nm/min至約100 nm/min，包括約10 nm/min、約20 nm/min、約30 nm/min、約40 nm/min、約50 nm/min、約60 nm/min、約70 nm/min、約80 nm/min、約90 nm/min、約100 nm/min，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，第四蝕刻速率可為約30 nm/min。在一些實施例中，如上所述之第四蝕刻速率可大於第一蝕刻速率、第二蝕刻速率及/或第三蝕刻速率。在其他實施例中，第四蝕刻速率可小於第一蝕刻速率、第二蝕刻速率及/或第三蝕刻速率。在一些實施例中，根據步驟1080蝕刻基板可產生用於通孔中之每一者之第四錐形區。
第四蝕刻劑可具有本文中未具體描述之一或多個其他特性。舉例而言，在一些實施例中，蝕刻劑浴液可維持在特定溫度下。一個此類說明性溫度係約85℃。
在已過去一時間段之後及/或在已移除特定量之玻璃基基板之後，可在步驟1085處，自蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)移除玻璃基基板。該時間段不受本揭示內容限制，且可為任何時間段。舉例而言，該時間段可為自約1小時至約24小時，包括約1小時、約4小時、約6小時、約8小時、約12小時、約16小時、約20小時、約24小時，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，該特定量之時間可為例如約5小時。在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，預期其他時間段。如自第一主表面及第二主表面中之一者(例如，不含有第一抗蝕塗層之表面)量測之自基板移除之材料的量不受本揭示內容限制且可為任一材料量。舉例而言，可移除自約1微米至約20微米之材料，包括約1微米、約5微米、約10微米、約15微米、約20微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，經移除之特定量之玻璃基基板可為如自第一主表面及第二主表面中之一者(例如，不含有抗蝕塗層之表面)量測之約4.5微米之材料。
在步驟1090處，可沖洗掉玻璃基基板之蝕刻劑材料。在一些實施例中，可用去離子水沖洗玻璃基基板。
在步驟1095處，可自玻璃基基板移除第二抗蝕塗層。可藉由用於移除犧牲塗層之任何適合的方法完成移除，且不受本揭示內容限制。所得之基板可包括例如具有如下各項之通孔：在第一主表面處約150微米之直徑；在第二主表面處約45微米之直徑；在距第一主表面約75微米之位置處約20微米之腰直徑；在自第一主表面至與第二錐形區之交點約200微米之長度上方具有約30:1錐體之第一錐形區；在自與第一錐形區之交點至與第三錐形區之交點約175微米之長度上方具有約3:1錐體之第二錐形區；以及在自與第二錐形區之交點至中點約125微米之長度上方具有約30:1錐體之第三錐形區。另外，第四錐形區可自中點朝向第二主表面延伸且可針對約100微米之長度具有約3:1錐體。自第一主表面至第二主表面之總距離可為約300微米。
應理解，可針對通孔中之後續錐形區重複關於第10圖描述之多個製程。舉例而言，可根據需要重複步驟1005至1015、步驟1025至1035、步驟1040至1045、步驟1050至1070及/或步驟1080至1095之各種組合。
實例5描繪經由關於第10圖描述之各個製程形成之說明性通孔： 實例5
可用以下步驟形成具有不對稱分段變化之側壁錐體的穿玻璃通孔(through-glass-via)： • 起初使用1064 nm微微秒雷射在0.75 mm厚、150 mm直徑玻璃基晶圓中形成破壞跡線。此能量密度沿著雷射之整個軸高於玻璃基晶圓之破壞臨限值。 • 用PTFE帶屏蔽玻璃基晶圓之B側。抵靠基板之邊緣按壓O型環以將帶之邊緣密封至表面。 • 接著將玻璃基晶圓浸於85℃之6M氫氧化鈉浴液中10小時(移除約8.5微米)。此製程具有約30之蝕刻速率。 • 接著用0.5M HCl沖洗該等晶圓10分鐘，且用DI水沖洗該等晶圓10分鐘。 • 將晶圓置於9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流浴液中19分鐘(移除約58微米)。此製程具有約3 (例如，2.8至3.2)之蝕刻速率。 • 接著用0.5M HCl沖洗該等晶圓10分鐘，且用DI水沖洗該等晶圓10分鐘。 • 自B側移除遮罩。用PTFE帶屏蔽玻璃基晶圓之A側。抵靠基板之邊緣按壓O型環以將帶之邊緣密封至表面。 • 將晶圓置於9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流浴液中17分鐘(移除約52微米)。此製程具有約3 (例如，2.8至3.2)之蝕刻速率。 • 接著用0.5M HCl沖洗該等晶圓10分鐘，且用DI水沖洗該等晶圓10分鐘。 • 接著將晶圓以6.4 mm之間距置於製程載體中。接著將製程載體浸於85℃之6M氫氧化鈉浴液中5小時(移除約4.5微米)。此製程具有約30之蝕刻速率。 • 接著自鹼浴液移除晶圓，且用大量DI水沖洗該等晶圓。 • 自A側移除遮罩。 • 此致使基板中開出如下通孔：在A側上150微米之入口直徑；在B側上45微米之入口直徑；在z=-75微米處20微米之腰直徑；針對距A側上之表面第一200微米深之30:1錐體；繼之以針對另一175微米之3:1錐體；繼之以針對125微米之30:1錐體開口；繼之在玻璃之相對面針對100微米之3:1錐體開口。如第11圖中所描繪，最終玻璃厚度係600微米。
可使用本文中關於第12圖描述之方法形成具有內壁中連續變化之錐體之不對稱穿玻璃通孔，如例如第3E圖中所示。
仍參考第12圖，在步驟1205處，可提供平面玻璃基基板。如本文中所描述，玻璃基基板通常可為適於產生穿過其之通孔的玻璃基基板。在特定實例中，玻璃基基板可為0.56 mm厚、150 mm直徑晶圓。
在步驟1210處，可在玻璃基基板上形成一或多條破壞跡線，如上文關於第5A圖之步驟510更詳細地描述。在步驟1215處，將第一抗蝕塗層(例如，犧牲塗層)塗覆於玻璃基基板之第一側(例如，第一表面)，諸如先前在上文關於第10圖之步驟1015所描述之抗蝕塗層。
在步驟1220處，玻璃基基板暴露於蝕刻劑，例如蝕刻劑浴液(例如，第一蝕刻劑浴液)。在其他實施例中，可經由任何習知方式包括但不限於噴灑蝕刻劑或塗覆蝕刻劑膏，達成暴露於蝕刻劑。第一蝕刻劑可例如為酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。在特定實施例中，第一蝕刻劑可為12M NaOH溶液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑。
起初可將蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)置於特定溫度下，且可在步驟1225處在一時間段內調節該溫度，如上文關於第7圖之步驟720更詳細地描述。蝕刻劑溫度不受本揭示內容限制，且通常可為任何溫度，特定地，理解為適合於本文中描述之蝕刻製程之溫度。舉例而言，蝕刻劑溫度可為自約95℃至約130℃，包括約95℃、約100℃、約110℃、約120℃、約130℃，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。蝕刻劑之溫度可影響反應時間。在特定實施例中，蝕刻劑起初可設定為120℃且在16.5小時時段內線性地增加至130℃。在一些實施例中，可在步驟1230處，調節浴液中之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑之濃度，如上文關於第7圖之步驟725更詳細地描述。在一些實施例中，可在步驟1235處，調整施加於浴液上之攪拌程度，如上文關於第7圖之步驟730更詳細地描述。
可在步驟1240處，自浴液移除玻璃基基板，且可在步驟1245處，沖洗掉玻璃基基板之蝕刻劑材料。在一些實施例中，可用含有鹽酸(HCl)之溶液及/或去離子水沖洗玻璃基基板。在特定實施例中，可用0.5M HCl溶液沖洗玻璃基基板10分鐘，且隨後用去離子水沖洗10分鐘。
在步驟1250處，可自玻璃基基板移除第一抗蝕塗層。可藉由用於移除犧牲塗層之任何適合的方法完成移除，且不受本揭示內容限制。在步驟1255處，將第二抗蝕塗層(例如，犧牲塗層)塗覆於基板之第二側，如上文關於第10圖之步驟1055更詳細地描述。
在步驟1260處，玻璃基基板暴露於另一蝕刻劑，例如蝕刻劑浴液(例如，第二蝕刻劑浴液)，且以特定蝕刻速率蝕刻該玻璃基基板，以便獲得具有不對稱輪廓之通孔，如本文中更詳細地描述。第二蝕刻劑可為例如酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。第二蝕刻劑通常可具有不同於第一蝕刻劑之濃度。舉例而言，如上所述之第一蝕刻劑與第二蝕刻劑相比可具有更大酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑濃度(起初或最終)。在其他實施例中，第一蝕刻劑與第二蝕刻劑相比可具有較低酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑濃度(起初或最終)。蝕刻劑之濃度不受本揭示內容限制，且可含有任何濃度。舉例而言，該濃度可為自約0.5% (w/w)至約20% (w/w)氫氟酸水溶液，包括約0.5% (w/w)、約1% (w/w)、約5% (w/w)、約10% (w/w)、約15% (w/w)、約20% (w/w)，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，第二蝕刻劑可為約9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流浴液。然而，亦可在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，使用現在已知或稍後開發之其他蝕刻劑。第二蝕刻速率類似地不受本揭示內容限制，且可為任何蝕刻速率。在一些實施例中，第二蝕刻速率可為約1微米/分鐘至約5微米/分鐘，包括約1微米/分鐘、約2微米/分鐘、約3微米/分鐘、約4微米/分鐘、約5微米/分鐘，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在特定實施例中，第二蝕刻速率可為約3微米/分鐘。
在已過去一時間段之後及/或在已移除特定量之玻璃基基板之後，可在步驟1265處，自蝕刻劑(例如，蝕刻劑浴液)移除玻璃基基板。該時間段不受本揭示內容限制，且通常可為任何時間段。舉例而言，該時間段可自約5分鐘至約60分鐘，包括約5分鐘、約10分鐘、約20分鐘、約30分鐘、約40分鐘、約50分鐘、約60分鐘，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，特定量之時間可為例如約44分鐘。在不脫離本揭示內容之範疇之情況下，預期其他時間段。如自第一主表面及第二主表面中之一者(例如，不含有第二抗蝕塗層之表面)量測之自基板移除之材料的量不受本揭示內容限制且可為任一材料量。舉例而言，可移除自約10微米至約100微米之材料，包括約10微米、約20微米、約30微米、約40微米、約50微米、約60微米、約70微米、約80微米、約90微米、約100微米，或介於此等值中之任兩者之間的任何值或範圍(包括端點)。在一些實施例中，經移除之特定量之玻璃基基板可為如自第一主表面及第二主表面中之一者(例如，不含有第二抗蝕塗層之表面)量測之約51微米之材料。
在步驟1270處，移除玻璃基基板，且可沖洗玻璃基基板。在一些實施例中，可用含有去離子水之溶液沖洗玻璃基基板。
在步驟1275處，可自玻璃基基板移除第二抗蝕塗層。可藉由用於移除犧牲塗層之任何適合的方法完成移除，且不受本揭示內容限制。所得之基板可包括例如具有如下各項之通孔：在第一主表面處約48微米之直徑；在第二主表面處約109微米之直徑；約20微米之腰直徑；以及自第一主表面延伸約357微米之連續變化之輪廓及自第二主表面延伸124微米之3:1錐體。自第一主表面至第二主表面之總距離可為約490微米。
實例6描繪經由關於第12圖描述之各個製程形成之說明性通孔： 實例6
可用以下步驟形成具有不對稱性連續變化之側壁錐體的穿玻璃通孔： • 起初使用1064 nm微微秒雷射在0.56mm厚、150 mm直徑玻璃基晶圓中形成破壞跡線。此能量密度沿著雷射之整個軸高於玻璃基晶圓之破壞臨限值。 • 用PTFE帶屏蔽玻璃基晶圓之A側。抵靠基板之邊緣按壓O型環以將帶之邊緣密封至表面。 • 將晶圓置於12M氫氧化鈉水溶液之滯流浴液中。將溫度起初設定為120℃，但在16.5小時內線性增加至130℃。 • 接著用0.5M HCl沖洗該等晶圓10分鐘，且用DI水沖洗該等晶圓10分鐘。 • 接著自A側移除遮罩，且將類似遮罩應用於B側。 • 將晶圓置於9.8% (w/w)氫氟酸水溶液之滯流浴液中44分鐘(移除約51微米)。此製程具有約3 (例如，2.8至3.2)之蝕刻速率。 • 接著自鹼浴液移除晶圓，且用大量DI水沖洗該等晶圓。 • 此致使基板中開出如下通孔：在A側上48微米之入口直徑；在B側上109微米之入口直徑；20微米之腰直徑；如下所示自A側延伸357微米之連續變化之輪廓；以及自B側延伸124微米深提供之3:1錐體。如第13圖中所描繪，基板係 490微米厚。
現在應理解，本文中描述之實施例大體係關於包括形成於其中之一或多個通孔之玻璃基基板，該一或多個通孔具有圍繞平行於玻璃基基板之兩個主表面之平面對稱或不對稱之剖面，以及具有複數個錐形區之內壁。複數個錐形區中之每一者之斜率係連續的的且不同於彼此。
實施例1.一種製品，其包含：玻璃基基板，其包含第一主表面、與該第一主表面間隔一距離之第二主表面，以及自該第一主表面至該第二主表面延伸穿過該基板之錐形穿通孔，該錐形穿通孔包含：剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之平面對稱；及內壁，其包含定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區，其中：該第一錐形區之斜率係恆定的，該第二錐形區之斜率係恆定的，且該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。
實施例2.一種製品，其包含：玻璃基基板，其包含第一主表面、與該第一主表面間隔一距離之第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之錐形通孔，該錐形通孔包含：剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之平面不對稱；及內壁，其包含定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區，其中：該第一錐形區之斜率係恆定的，該第二錐形區之斜率係恆定的，且該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。
實施例3.如前述實施例中任一項所述之製品，其中：該第一錐形區之該斜率包含自3:1至100:1之高度對長度比；及該第二錐形區之該斜率包含自3:1至100:1之高度對長度比。
實施例4.如前述實施例中任一項所述之製品，其中第一錐形區自第一主表面朝向第二主表面延伸15微米至360微米之距離。
實施例5.如前述實施例中任一項所述之製品，其中該第二錐形區自與第一錐形區之交點朝向第二主表面延伸35微米至175微米之距離。
實施例6.如實施例1至4所述之製品，其中第二錐形區自第二主表面朝向第一主表面延伸35微米至175微米之距離。
實施例7.如前述實施例中任一項所述之製品，其中錐形通孔在第一主表面之直徑係自10微米至250微米。
實施例8.如前述實施例中任一項所述之製品，其中錐形通孔在該平面處之直徑係自5微米至200微米。
實施例9.如前述實施例中任一項所述之製品，其進一步包含該第一錐形區與該第二錐形區之間的轉變區域，其中該轉變區域包含自該第一錐形區之該斜率轉變為該第二錐形區之該斜率之區域，使得自該內壁之切線之斜率改變至少0.57度。
實施例10.如實施例9所述之製品，其中該轉變區域係點或延伸區。
實施例11.如前述實施例中任一項所述之製品，其中第一主表面與第二主表面之間的距離在自25微米至3000微米之範圍內。
實施例12.如前述實施例中任一項所述之製品，其中：該內壁進一步包含第三錐形區；及該第三錐形區之斜率不同於第一錐形區之斜率及第二錐形區之斜率中之至少一者。
實施例13.如前述實施例中任一項所述之製品，其中該玻璃基基板經化學強化。
實施例14.如前述實施例中任一項所述之製品，其中該玻璃基基板包含層合物。
實施例15.如前述實施例中任一項所述之製品，其中該錐形通孔填充有導電材料。
實施例16.如實施例2至15中任一項所述之製品，其中該錐形通孔包含穿通孔。
實施例17.如實施例2至15中任一項所述之製品，其中該錐形通孔包含盲孔。
實施例18.一種半導體封裝包含：玻璃基基板，其包含第一主表面、與該第一主表面間隔一距離之第二主表面，以及自該第一主表面至該第二主表面延伸穿過該基板之錐形穿通孔，該錐形通孔包含：剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之平面對稱；及內壁，其包含定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區，其中：該第一錐形區之斜率係恆定的，該第二錐形區之斜率係恆定的，且該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率；導電材料，其安置於該錐形穿通孔內；及半導體裝置，其電耦接至安置於該錐形穿通孔內之該導電材料。
實施例19.一種半導體封裝包含：玻璃基基板，其包含第一主表面、與該第一主表面間隔一距離之第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之錐形通孔，該錐形通孔包含：剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之平面不對稱；及內壁，其包含定位於該第一主表面與該平面之間的第一錐形區及第二錐形區，其中：該第一錐形區之斜率係恆定的，該第二錐形區之斜率係恆定的，且該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率；導電材料，其安置於該錐形通孔內；及半導體裝置，其電耦接至安置於該錐形通孔內之該導電材料。
實施例20.一種形成包含至少一個通孔之玻璃基基板之方法，該方法包含以下步驟：用第一蝕刻劑以第一蝕刻速率蝕刻具有至少一條破壞跡線之玻璃基製品；及用第二蝕刻劑以第二蝕刻速率蝕刻該玻璃基製品以形成包含至少一個通孔之玻璃基基板，其中該第二蝕刻劑包含不同於第一蝕刻劑之濃度之蝕刻劑濃度，其中該至少一個通孔包含具有第一恆定斜率之第一錐形區及具有第二恆定斜率之第二錐形區，該第一恆定斜率與該第二恆定斜率不相等。
實施例21.如實施例20所述之方法，其中該第一蝕刻劑包含與第二蝕刻劑相比更大之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑濃度。
實施例22.如實施例20或21所述之方法，其中該第一蝕刻劑包含與第二蝕刻劑相比較低之酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑濃度。
實施例23.如實施例22所述之方法，其中該第一蝕刻劑與該第二蝕刻劑各自包含酸蝕刻劑或鹼蝕刻劑。
實施例24.如實施例20至23中任一項所述之方法，其中第一蝕刻速率大於第二蝕刻速率。
實施例25.如實施例20至23中任一項所述之方法，其中第一蝕刻速率小於第二蝕刻速率。
實施例26.如實施例20至25中任一項所述之方法，其進一步包含形成至少一條破壞跡線，其中遞送至平面玻璃基製品之能量沿著玻璃基製品之整個寬度高於破壞臨限值。
實施例27.如實施例26所述之方法，其中形成該至少一條破壞跡線包含形成一破壞跡線，以使得遞送至玻璃基製品之能量沿著玻璃基製品之第一側高於破壞臨限值且沿著玻璃基製品之第二側低於破壞臨限值。
實施例28.如實施例20至27中任一項所述之方法，其進一步包含以下步驟：在用第一蝕刻劑蝕刻玻璃基製品之前，將第一抗蝕塗層塗覆至玻璃基製品之第一側；在用第二蝕刻劑蝕刻玻璃基製品之後，自玻璃基製品之第一側移除第一抗蝕塗層；將第二抗蝕塗層塗覆至玻璃基製品之第二側；用第三蝕刻劑浴液蝕刻玻璃基製品，其中具有塗敷於玻璃基製品之第二側之第二抗蝕塗層；及自平面玻璃基製品之第二側移除第二抗蝕塗層。
實施例29.如實施例20至28中任一項所述之方法，其進一步包含：用第三蝕刻劑蝕刻平面玻璃基製品，以形成包含至少一個通孔之玻璃基基板。
實施例30.如實施例20至29中任一項所述之方法，其進一步包含調整第一蝕刻劑及第二蝕刻劑中之至少一者之溫度、蝕刻劑濃度及攪拌程度中之至少一者。
實施例31.如實施例20至30中任一項所述之方法，其中至少一個通孔中之每一者包含穿通孔或盲孔。
實施例32.如實施例20至31中任一項所述之方法，其中至少一個通孔包含圍繞位於玻璃基基板之第一主表面與第二主表面之間且與第一主表面及第二主表面等距之平面對稱的剖面。
實施例33.如實施例20至32中任一項所述之方法，其中至少一個通孔包含圍繞位於玻璃基基板之第一主表面與第二主表面之間且與第一主表面及第二主表面等距之平面不對稱的剖面。
實施例34.一種形成包含至少一個穿通孔之玻璃基基板之方法，該方法包含以下步驟：用蝕刻劑蝕刻具有至少一條破壞跡線之玻璃基製品；及調整蝕刻劑之溫度、濃度及攪拌程度中之至少一者，以形成包含至少一個穿通孔之玻璃基基板，使得該至少一個穿通孔包含連續變化之側壁錐體以及圍繞位於玻璃基基板之第一主表面與第二主表面之間且與第一主表面及第二主表面等距之平面對稱的剖面。
實施例35.一種形成包含至少一個盲孔之玻璃基基板之方法，該方法包含以下步驟：用蝕刻劑蝕刻具有至少一條破壞跡線之玻璃基製品；及調整蝕刻劑之溫度、濃度及攪拌程度中之至少一者，以形成包含至少一個盲孔之玻璃基基板，使得該至少一個盲孔包含連續變化之側壁錐體。
可在不脫離所主張之標的物之精神及範疇之情況下，做出對本文中描述之實施例之各種修改及變化對於熟習此項技術者將係顯而易見的。因此，說明書意欲涵蓋本文中描述之各種實施例之修改及變化，假設此類修改及變化落在隨附申請專利範圍及其等效物之範疇內。
10‧‧‧半導體封裝15‧‧‧製品20‧‧‧導電材料25‧‧‧半導體裝置30‧‧‧凸塊100‧‧‧基板110‧‧‧第一主表面112‧‧‧第二主表面120‧‧‧通孔120’‧‧‧通孔122‧‧‧內壁124‧‧‧第一錐形區126‧‧‧第二錐形區128‧‧‧第三錐形區130‧‧‧第一部分140‧‧‧第二部分150‧‧‧特定點155‧‧‧切線505~545‧‧‧步驟705~740‧‧‧步驟1005~1095‧‧‧步驟1205~1275‧‧‧步驟1400‧‧‧影像1405‧‧‧輪廓1410‧‧‧關注區1415‧‧‧追蹤線C‧‧‧中點D‧‧‧開口直徑D1‧‧‧第一直徑D2‧‧‧第二直徑R‧‧‧開口半徑Z‧‧‧間距T‧‧‧厚度/平均厚度P‧‧‧平面W‧‧‧腰直徑
圖式中闡述之實施例在性質上係說明性及例示性的，且不意欲限制申請專利範圍界定之標的物。當結合以下圖式閱讀時，可理解對說明性實施例之以下詳細描述，在圖式中用類似元件符號指示類似結構，且在圖式中：
第1圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的包括玻璃插入體的說明性半導體總成；
第2A圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的經組態為其中具有通孔之晶圓的說明性製品；
第2B圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的其中具有通孔之說明性晶圓之部分的俯視圖；
第3A圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的說明性通孔幾何結構之剖面側視圖；
第3B圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的第3A圖之通孔之內壁的兩個錐形區之間的斜率改變之詳細視圖；
第3C圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的另一說明性通孔幾何結構之剖面側視圖；
第3D圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的又一通孔幾何結構之剖面側視圖；
第3E圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的又一通孔幾何結構之剖面側視圖；
第3F圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的又一通孔幾何結構之剖面側視圖；
第3G圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的具有特定通孔幾何結構之說明性錐形通孔之剖面側視圖；
第4圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的說明性錐體之部分之剖面側視圖，其指示該部分之內壁之多個錐形區之長度；
第5A圖描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的形成玻璃製品之說明性方法之流程圖；
第5B圖示意性地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的經歷複數個蝕刻製程之說明性錐形通孔之剖面側視圖；
第6圖圖解地描繪說明性通孔半徑對比距由關於第5A圖描述之製程形成之玻璃製品的表面之深度；
第7圖描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的形成玻璃製品之另一說明性方法之流程圖；
第8圖圖解地描繪說明性通孔半徑對比由關於第7圖描述之製程形成之玻璃製品中之一者的軸向位置；
第9圖圖解地描繪另一說明性通孔半徑對比由關於第7圖描述之製程形成之玻璃製品中之另一者的軸向位置；
第10圖描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的形成玻璃製品之又一說明性方法之流程圖；
第11圖圖解地描繪說明性通孔輪廓對比由關於第10圖描述之製程形成之玻璃製品中之一者的軸向位置；
第12圖描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的形成玻璃製品之又一說明性方法之流程圖；
第13圖圖解地描繪說明性通孔半徑對比由關於第12圖描述之製程形成之玻璃製品中之一者的軸向位置；
第14A圖描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的說明性錐形通孔之剖視圖之影像；
第14B圖示意性地描繪第14A圖中描繪之說明性錐形通孔之內壁的電腦輔助追蹤；
第15A圖圖解地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的藉由電腦程式判定之第14A圖中描繪之說明性錐形通孔的複數個錐形區；及
第15B圖圖解地描繪根據本文中示出及描述之一或多個實施例的第15A圖中描繪之圖表之說明性擬合殘差的絕對值。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10‧‧‧半導體封裝
15‧‧‧製品
20‧‧‧導電材料
25‧‧‧半導體裝置
30‧‧‧凸塊

Claims (8)

  1. 一種具有一錐形通孔的製品，其包含：一玻璃基基板，其包含一第一主表面、與該第一主表面間隔一距離且平行於該第一主表面之一第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之一錐形通孔，該錐形通孔包含：一剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之一平面對稱；及一內壁，其包含定位於該第一主表面與該平面之間的一第一錐形區及一第二錐形區，其中：該第一錐形區之一斜率係恆定的且包含自3：1至100：1之一高度對長度比，該第二錐形區之一斜率係恆定的且包含自3：1至100：1之一高度對長度比，及該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。
  2. 一種具有一錐形通孔的製品，其包含：一玻璃基基板，其包含一第一主表面、與該第一主表面間隔一距離且平行於該第一主表面之一第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之一錐形通孔，該錐形通孔包含： 一剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之一平面不對稱；及一內壁，其包含定位於該第一主表面與該平面之間的一第一錐形區及一第二錐形區，其中：該第一錐形區之一斜率係恆定的且包含自3：1至100：1之一高度對長度比，該第二錐形區之一斜率係恆定的且包含自3：1至100：1之一高度對長度比，及該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率。
  3. 如請求項1或2所述之製品，其進一步包含該第一錐形區與該第二錐形區之間的一轉變區域，其中該轉變區域包含自該第一錐形區之該斜率轉變為該第二錐形區之該斜率之一區域，使得自該內壁之切線之一斜率改變至少5度。
  4. 如請求項3所述之製品，其中該轉變區域係一點或一延伸區。
  5. 如請求項1或2所述之製品，其中：該內壁進一步包含一第三錐形區；及該第三錐形區之一斜率不同於該第一錐形區之該斜率及該第二錐形區之該斜率中之至少一者。
  6. 如請求項1或2所述之製品，其中該錐形通孔填充有導電材料。
  7. 一種半導體封裝，其包含：一玻璃基基板，其包含一第一主表面、與該第一主表面間隔一距離且平行於該第一主表面之一第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之一錐形通孔，該錐形通孔包含：一剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之一平面對稱；及一內壁，其包含定位於該第一主表面與該平面之間的一第一錐形區及一第二錐形區，其中：該第一錐形區之一斜率係恆定的且包含自3：1至100：1之一高度對長度比，該第二錐形區之一斜率係恆定的且包含自3：1至100：1之一高度對長度比，及該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率，一導電材料，其安置於該錐形通孔內；及一半導體裝置，其電耦接至安置於該錐形通孔內之該導電材料。
  8. 一種半導體封裝，其包含： 一玻璃基基板，其包含一第一主表面、與該第一主表面間隔一距離且平行於該第一主表面之一第二主表面，以及自該第一主表面朝向該第二主表面延伸穿過該基板之一錐形通孔，該錐形通孔包含：一剖面，其圍繞位於該玻璃基基板之該第一主表面與該第二主表面之間且與該第一主表面及該第二主表面等距之一平面不對稱；及一內壁，其包含定位於該第一主表面與該平面之間的一第一錐形區及一第二錐形區，其中：該第一錐形區之一斜率係恆定的且包含自3：1至100：1之一高度對長度比，該第二錐形區之一斜率係恆定的且包含自3：1至100：1之一高度對長度比，及該第一錐形區之該斜率不等於該第二錐形區之該斜率，一導電材料，其安置於該錐形通孔內；及一半導體裝置，其電耦接至安置於該錐形通孔內之該導電材料。
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