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[IEEE 2018年第19届国际电子封装技术会议(ICEPT) - 上海 (2018.8.8-2018.8.11)] 2018年第19届国际电子封装技术会议(ICEPT) - 大开孔率与深度应用的博世蚀刻研究

DOI：10.1109/icept.2018.8480778 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 随着半导体技术的发展，博世刻蚀技术越来越多地应用于2.5D多芯片集成和3D晶圆级芯片尺寸封装。该技术能形成具有各向异性的垂直通孔，有助于推动器件微型化。但在PCR（聚合酶链式反应）芯片、光学指纹芯片等大开孔率与深度应用场景中，博世刻蚀工艺面临新挑战。本文通过优化夹盘温度、光刻胶层厚度及偏置功率等参数开展实验研究，成功制备出开孔率45%、深度350微米的通孔结构。当夹盘温度控制在5℃、光刻胶层厚度为17微米时，可获得超过30:1的选择比；在保持良好形貌的同时实现4.6微米/分钟的刻蚀速率（均匀性达3.1%），且扇贝状刻蚀痕迹约50纳米。最终通孔底部开口直径较顶部开口（51微米）大3微米。
作者： Yulong Ren，Zheng Huang，Fei Geng，Peng Sun
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为开发适用于大开孔率与深度应用的博世蚀刻工艺（如PCR芯片和光学指纹芯片），通过优化卡盘温度、光刻胶厚度及偏置功率等参数。

研究成果

该研究成功开发出适用于六边形结构的博世刻蚀工艺，其开孔率达45%且深度为350微米。最佳工艺参数包括17微米光刻胶厚度与5摄氏度的卡盘温度，在此条件下实现30:1以上的刻蚀选择性、4.6微米/分钟的刻蚀速率、3.1%的均匀性以及50纳米的扇贝尺寸。增大偏置功率有助于缓解通孔底部的喉部现象。该技术进步可应用于PCR和光学指纹芯片领域，并建议后续工作进行更深入的参数优化。

研究不足

该研究仅限于特定参数和设备（NMC MASE200刻蚀机）；未涉及对其他刻蚀机或材料的可扩展性；50纳米的扇贝尺寸可能并非适用于所有应用场景，通过降低刻蚀速率可进一步优化至10纳米。

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