TGV 웨이퍼 — 유리 관통 비아
레이저 천공 및 메탈라이즈된 비아를 갖춘 유리 관통 비아(TGV) 웨이퍼로, 2.5D 유리 인터포저, mmWave AiP, CoPoS 통합 및 포토닉 인터포저용입니다. Borofloat 33, 용융 실리카 및 무알칼리 유리 등급.
개요
TGV(Through-Glass Via) 기술은 TSV(Through-Silicon Via)의 유리 기판 대응 기술로, 2.5D 및 3D 패키징을 위해 유리 웨이퍼를 관통하는 수직 전기 상호 연결을 구현합니다. 실리콘과 달리 유리는 전기 절연체(비저항 > 10¹⁰ Ω·cm)이므로 TSV 제조에 필수적인 유전체 절연 라이너가 필요 없습니다. 유리의 낮은 유전율(εr = 4.0–5.5)과 낮은 손실 탄젠트(tan δ < 0.005)는 신호 감쇠도 줄여, TGV 인터포저가 RF 및 mmWave 응용에서 실리콘 인터포저보다 우수하게 합니다.
GINECHIP은 Borofloat 33, 용융 실리카 쿼츠, 무알칼리 유리 등급의 TGV 웨이퍼를 공급하며, 비아 직경은 10μm~200μm, 종횡비는 최대 10:1입니다. 당사의 TGV 형성 방법에는 레이저 유도 깊은 에칭(LIDE), 집속 전기 방전, 초단 펄스 레이저 어블레이션이 있습니다. 모든 TGV는 PVD 배리어/시드 층에 이어 Cu 전기도금으로 금속화되며, 선택적으로 Ni/Au 표면 처리가 가능합니다. SEM 단면, 4점 켈빈 저항, X선 보이드 검출을 포함한 종합 계측이 모든 로트에 대해 수행됩니다.
TGV 형성 방법
Laser-Induced Deep Etching (LIDE)
고종횡비LIDE는 2단계 공정을 사용합니다. 펨토초 레이저로 유리를 개질하여 개질 트랙을 만든 후, 습식 화학 에칭으로 레이저 개질 재료를 우선적으로 제거합니다. 이를 통해 미세 균열과 잔류 응력이 최소화된, 매끄러운 벽의 고종횡비(최대 10:1) TGV를 구현합니다. LIDE 공정은 직경 100mm~300mm의 붕규산 유리, 용융 실리카, 무알칼리 유리 기판과 호환됩니다.
Focused Electrical Discharge
고속집속 전기 방전(방전 가공 또는 스파크 보조 화학 조각이라고도 함)은 공구 전극과 유리 표면 사이의 고전압 방전을 이용해 재료를 국부적으로 어블레이션합니다. 이 방법은 50–200μm의 비아 직경에서 최고 처리량(초당 최대 1,000개 비아)을 제공합니다. 최소 피처 크기보다 처리량이 우선되는 성긴 피치 TGV 인터포저에 가장 적합합니다.
Ultrashort Pulse Laser Ablation
범용성후속 습식 에칭 없이 유리를 직접 펨토초 또는 피코초 레이저로 어블레이션합니다. 초단 펄스 폭(< 1 ps)은 열 영향부와 미세 균열을 최소화합니다. 이 방법은 비아 형상(테이퍼, 직선, 성형 측벽)에 최대 유연성을 제공하며 모든 유리 유형과 호환됩니다. 처리량은 LIDE나 방전 방법보다 낮지만 프로토타이핑 및 소량 생산에 적합합니다.
기술 사양
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| 기판 재료 | Borofloat 33, Fused silica quartz, AN100 alkali-free glass, Sapphire Al₂O₃ |
| 지름 | 100mm (4″), 150mm (6″), 200mm (8″), 300mm (12″) |
| TGV 형성 방법 | Laser-induced deep etching (LIDE), Focused electrical discharge, Wet HF etching, Ultrashort pulse laser ablation |
| 비아 직경 | 10μm – 200μm (application-dependent) |
| 비아 깊이 | 100μm – 1,100μm (through-wafer) |
| 종횡비 | Up to 6:1 (laser), up to 10:1 (LIDE), up to 3:1 (wet etch) |
| 비아 피치 | 50μm – 500μm (minimum pitch depends on diameter) |
| 비아 밀도 | Up to 10⁴ vias/mm² (10μm diameter, 50μm pitch) |
| 측벽 각도 | 88° ± 1° (laser), 89° ± 0.5° (LIDE) |
| 측벽 거칠기 | < 200nm Ra (laser), < 100nm Ra (LIDE), < 50nm (wet etch + anneal) |
| 금속화 | Cu (PVD seed + electroplating), Ti/Cu, TiW/Cu, Cr/Au, Cu/Ni/Au |
| 절연 라이너 | PECVD SiO₂ (100–500nm), ALD Al₂O₃ (50–100nm), polymer (BCB, SU-8) |
| 금속화 등각성 | > 50% step coverage (PVD), > 90% (ALD barrier + CVD seed) |
| 비아 저항 | < 100 mΩ (typical, 50×500μm via, solid Cu fill) |
| 포장 | Interleaved cleanroom paper, vacuum-sealed single-wafer cassette |
응용
TGV 웨이퍼는 2.5D 패키징용 유리 인터포저의 핵심 구성 요소입니다. 유리의 낮은 유전율(εr = 4.0–5.5)과 낮은 손실 탄젠트(tan δ < 0.005)는 실리콘 인터포저 대비 신호 감쇠를 줄여 고속 디지털 및 RF 응용에 이상적입니다. TGV 웨이퍼 양면의 다층 RDL은 칩렛, HBM 스택, 패키지 기판 사이의 측방향 배선을 제공합니다.
유리 기판의 낮은 유전 손실과 TGV 상호 연결의 결합은 안테나에서 빔포밍 IC까지 저손실 RF 전환을 가능하게 합니다. 5G mmWave(28/39 GHz) 및 6G(100+ GHz) 안테나 인 패키지 모듈용 TGV 기반 인터포저는 전환당 삽입 손실 < 0.5 dB를 달성하여 유기 기판 기반 대안보다 현저히 우수합니다.
CoPoS(Chip-on-Panel-on-Substrate) 아키텍처는 TGV 금속화 유리 패널을 인터포저 기판으로 사용합니다. TGV는 전면 RDL(칩 간 배선)과 후면 패키지 기판 인터페이스 사이의 수직 상호 연결을 제공합니다. 510×515mm 유리 패널에서의 패널 레벨 TGV 형성은 웨이퍼 레벨 방식 대비 CoPoS의 4.5배 처리량 이점을 가능하게 합니다.
집적 광도파로(용융 실리카에 펨토초 레이저로 기록)를 갖춘 TGV 웨이퍼는 단일 유리 기판에서 전기 상호 연결(Cu 충전 TGV)과 광 상호 연결(도파로)의 공동 집적을 가능하게 합니다. 이는 광엔진과 스위치 ASIC 사이에서 전기 및 광 신호를 모두 라우팅해야 하는 CPO(공동 패키지 광학)에 매우 중요합니다.
TGV 웨이퍼는 MEMS 웨이퍼 레벨 패키징을 위한 기밀·저기생 전기 피드스루를 제공합니다. 유리의 전기 절연성(비저항 > 10¹⁰ Ω·cm)은 실리콘 TSV 웨이퍼에 필요한 유전체 절연층을 제거하여 제조 공정을 단순화하고 용량성 MEMS 센서의 기생 피드스루 커패시턴스를 줄입니다.
붕규산 또는 용융 실리카 웨이퍼의 유리 관통 비아는 lab-on-chip 및 organ-on-chip 소자의 미세유체 층 간 유체 상호 연결을 가능하게 합니다. 유리의 광학적 투명성은 유체 채널의 실시간 형광 현미경 관찰을 허용하며, 화학적 불활성은 생물학적 시료 및 강한 시약과의 호환성을 보장합니다.
품질 및 계측
비아 형상 SEM/FIB
SEM 단면 및 FIB 밀링을 통한 비아 직경, 깊이, 측벽 각도, 측벽 거칠기 측정. 비아 배치 정밀도(±2μm) 및 비아 직경 균일성(±5%)에 대한 100% 자동 광학 검사(AOI).
비아 저항(4점 켈빈)
개별 TGV 및 데이지 체인 테스트 구조에 대한 4점 켈빈 프로브 측정. TGV 저항 < 100 mΩ(일반적, 50×500μm Cu 충전 비아). 1,000개 비아 체인의 데이지 체인 연속성 수율 > 99%.
절연 / 누설 전류
인접 TGV 사이 및 TGV와 기판 표면 사이의 I-V 측정. 200nm PECVD SiO₂ 라이너의 5V 바이어스에서 누설 전류 < 1 nA. 인접 비아 사이의 절연 저항 > 10¹⁰ Ω.
X선 / CT 검사
Cu 충전 TGV의 보이드 검출을 위한 X선 현미경 및 컴퓨터 단층 촬영. 충전부에 > 5μm 보이드 없음. 생산 로트에 대해 전면 웨이퍼 X선 검사 제공.
AFM 표면 거칠기
CMP 후 표면 거칠기 측정. Cu 디싱 < 50nm, 유리 침식 < 30nm. RDL 리소그래피 호환성을 위한 CMP 후 Ra < 1nm.
TTV / Bow / Warp 간섭계 측정
TGV 형성 후 및 CMP 후 전면 웨이퍼 토포그래피. 200mm 유리 웨이퍼의 TTV ≤ 5μm, Bow ≤ 25μm. 후속 RDL 리소그래피 심도 요구에 중요합니다.
단면 SEM(EDS)
TGV 단면에 대한 에너지 분산형 X선 분광법(EDS)으로 배리어/시드 연속성, Cu 충전 품질, Cu/배리어 계면의 금속간 화합물 형성 검출을 검증합니다.
열 사이클 신뢰성
JEDEC JESD22-A104에 따른 온도 사이클(-55°C ~ +150°C, 1,000회). 사이클 후 TGV 저항 변화 < 10%. C-SAM 검사에 따라 Cu/유리, Cu/라이너, 라이너/유리 계면에서 박리 없음.