前言

玻璃兼具高模量、高硬度、低热膨胀、低介电常数、高稳定性、低吸湿率及优异的光学特性等诸多优点，成为光电器件、微机电系统（microelectro mechanical systems,MEMS）、传感器、射频器件以及高密度封装基板的理想材料。

玻璃通孔技术的研究起步很早。早在20世纪80年代，科学家就开始研究利用激光诱导方式在玻璃上制备微孔，为如今玻璃通孔的工业化奠定了基础。20年前，中央处理器（central processing unit,CPU）、现场可编程逻辑门阵列（field programmable gate array,FPGA）等芯片的2.5D先进封装需求推动了硅通孔中介层转接板的研发，作为低成本替代方案，科研人员开启了玻璃通孔中介层技术的研发工作。同时，基于玻璃优异的电学特性，玻璃衬底的集成无源器件研究也不断取得进展。近年来，人工智能（AI）的兴起推动全球算力需求激增，封装尺寸持续增大，有机基板的翘曲问题和布线密度不足成为瓶颈。以英特尔（Intel）公司为代表的国际巨头认为，玻璃基板有望成为下一代大尺寸基板，这推动了玻璃通孔技术的快速发展。

目前，玻璃基板正处于全球产业应用大爆发的前夜，我国的相关技术积累与国外基本处于同一起跑线。开展玻璃基板技术的原创性研究及快速应用，抢占先进封装核心技术制高点，对于支撑国家AI战略、保障信息安全及推动我国集成电路（intergrated circuit,IC）产业实现跨越式发展等方面，都具有极其重要的意义。

2010年，我回国到中国科学院微电子研究所工作，得到了中国科学院“百人计划”项目的支持，当时项目的立项名称是“硅/玻璃通孔三维互连技术研究”，这也确立了我此后的科研和产业化方向。在硅通孔互连技术方面，我联合国内企业协同攻关，之后参与建设了华进半导体封装先导技术研发中心有限公司。而在玻璃通孔技术方面，我们在如何加工高密度通孔上经历了很长时间的摸索：最初采用激光烧蚀法，而后研究干法刻蚀，接着尝试用光敏玻璃进行加工，但这些方法无一例外都因成本、精度等问题而搁浅。2014年，德国乐普科公司在国际电子元件与技术会议（ECTC）上介绍了激光诱导技术，该技术具有高速、高精度、低成本的优势，但相关设备价格昂贵。大约在2015年，我们开始开展针对玻璃基的无源器件研究。

2019年，基于对玻璃通孔产业发展的良好前景和过去多年的研发基础，我们创立了厦门云天半导体科技有限公司，瞄准国外公司的激光诱导技术方向，与国内领先的激光装备企业开展合作开发，历经四年，国产装备取得了技术突破。也是在2019年，我在厦门大学申请的国家自然科学基金项目“基于激光诱导变性通孔制造和化镀铜种子层填充的玻璃转接板技术研究”获得立项，由此开启了相关基础研究工作。

在玻璃基集成无源器件技术研究方面，我们从6in（1in=2.54cm）开始研究，后来建立了8in产线，直至2024年年底，三维集成无源器件进入量产阶段。从2010年启动玻璃通孔技术研究至今，15年过去了。我们从单项工艺的研究探索，到创办企业进行重资产投资开发，完成了复杂工艺集成，推动了核心装备国产化进程，最终制造出高可靠、高性能的器件，并在重要终端产品中实现规模量产交付。其间涉及100多步工艺，薄膜控制精度接近1nm级别，单个圆片制造70多万个通孔，克服的困难和挑战难以想象。经过多年来坚持玻璃通孔技术的研究，终于达成量产这一重要的里程碑。

2021年出版《硅通孔三维封装》一书后，我便萌生了编写玻璃通孔技术专著的想法，旨在总结过去十几年相关研究的成果，为当年“百人计划”项目画上一个句号，让更多的科研人员能够迅速了解相关技术的进展。经过近年的准备，在各位合作者的共同努力下，本书终于得以出版。本书系统总结了玻璃通孔领域的最新研究成果和进展，涵盖了多个方面的前瞻性研究动态及成果，旨在帮助相关科研人员全面了解该技术的进展，促进技术的不断创新和产业发展。

由衷感谢本书的各位撰写者，感谢大家的辛勤付出和智慧贡献，他们是厦门大学于大全、钟毅、黎科、王曼玉、高晗、颜婉怡，江南大学喻甜，北京工业大学赵瑾，上海交通大学陈沛欣，北京芯力技术创新中心有限公司李威，湖北戈碧迦光电科技股份有限公司张珂，北京恒仁致信咨询有限公司未来半导体齐道长，厦门云天半导体科技有限公司于宸。各章节的撰写人分别为： 第1章由于大全、喻甜、齐道长撰写； 第2章由钟毅、张珂撰写； 第3章由喻甜撰写； 第4章由于宸、喻甜撰写； 第5章由黎科、陈沛欣撰写； 第6~8章由赵瑾撰写； 第9章由李威、喻甜撰写； 第10章由王曼玉撰写； 第11章由喻甜撰写； 第12章由高晗、颜婉怡、钟毅撰写。全书由于大全、钟毅和喻甜修订，并邀请清华大学王谦研究员和北京工业大学田英良教授审稿。在本书撰写过程中，厦门大学电子科学与技术学院教授张淼、张丹，副教授窦宇航，助理教授林伟毅、许荣彬，科研助理梁冬雪和博士研究生周庆、陈新、孙鹏，在编辑、排版、文献调研等方面给予了大力支持和帮助，在此向他们表达衷心感谢。

从事玻璃通孔技术研究的这15年里，感谢中国科学院微电子研究所、厦门大学、厦门云天半导体科技有限公司、广东大族半导体装备科技有限公司、北方华创科技集团股份有限公司、肖特玻璃科技（苏州）有限公司、华工激光科技有限公司、上海芯波电子科技有限公司、南京国博电子股份有限公司及各终端公司的大力支持和帮助。感谢过去一起开展玻璃通孔技术研发的伙伴、朋友和学生。当前，玻璃通孔技术的研究正处于快速发展阶段，很多核心关键难题尚待解决，技术也在不断迭代，同时还有许多应用场景在持续开拓中。相信在不远的将来，玻璃通孔技术一定会大放异彩，成为半导体产业，特别是异构集成封装中一颗耀眼的明珠。

最后，谨以此书向坚持创新的半导体同行，特别是坚守玻璃通孔技术研发的同行者致敬。

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于大全

2025年7月