mmWave에서 낮은 손실
tan δ < 0.005 및 약 4.6의 유전율(실리콘의 절반 수준)은 5G/6G 프런트엔드와 차량용 레이더 모듈의 기판 손실을 줄입니다.
기술 · 유리 상호 연결
TGV — 유리 관통 비아
유리 인터포저, mmWave RF 모듈 및 밀폐형 MEMS 패키징을 위한 유리 관통 비아입니다. 100~300mm 유리 웨이퍼에서 비아 형성, 절연 라이너, 구리 충전 및 평탄화를 제공합니다.
AR 6:1–10:1 TGV 종횡비
10–200μm 비아 직경
tan δ < 0.005 유전 손실
100mm–300mm 웨이퍼 직경
개요
유리는 첨단 패키징의 중심 소재로 자리 잡고 있습니다. 낮은 유전율과 손실 탄젠트(tan δ < 0.005)는 mmWave 주파수에서 삽입 손실을 낮게 유지하고, CTE는 실리콘에 정합할 수 있으며, 300mm 웨이퍼보다 훨씬 큰 크기로도 공급됩니다. 이는 실리콘 인터포저가 동시에 제공할 수 없는 세 가지 장점입니다. 유리 관통 비아는 이러한 재료적 장점을 실제 전기적 상호 연결로 구현하는 핵심입니다. 유리를 관통하는 수직 금속 충전 경로입니다.
GINECHIP은 비아 형성, 유전체 절연, 배리어 및 시드 증착, 구리 충전, 오버버든 제거 및 재배선까지 전체 TGV 공정을 하나의 ISO Class 5 클린룸에서 수행합니다. 비아, 라이너, RDL을 단일 스택으로 설계하기 때문에 공정 단계 간 인터페이스 호환성이 인증 단계에서 발견되는 것이 아니라 설계 단계에서 확보됩니다.
실리콘 대신 유리를 선택하는 이유
실리콘에 정합된 CTE
Borofloat 33 및 무알칼리 유리 등급은 실리콘의 2.6 ppm/°C에 정합할 수 있어 대형 인터포저의 열응력과 휨을 줄입니다.
대면적, 낮은 비용
유리는 300mm 웨이퍼보다 훨씬 큰 패널로 공급되므로 인터포저 크기가 커질수록 단위 면적당 비용이 낮아집니다. 이것이 패널 레벨 패키징의 경제성입니다.
밀폐 및 투명
유리 캡은 광학적 투명성을 유지하면서 MEMS 캐비티를 밀폐 밀봉할 수 있어 광학 MEMS, 압력 센서 및 미세유체 장치에 유용합니다.
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.
AR Up to 10:1
최소 직경 10μm
측벽 Ra < 100nm
처리량 ~100 vias/s
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.
AR Up to 3:1
최소 직경 50μm
측벽 Ra < 200nm
처리량 ~1,000 vias/s
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.
AR Up to 5:1
최소 직경 20μm
측벽 Ra < 200nm
처리량 ~10 vias/s
TGV 공정 흐름
- 01 비아 형성
- 02 절연 라이너
- 03 배리어 및 시드
- 04 구리 충전
- 05 오버버든 제거
- 06 RDL 및 범핑
- 07 테스트 및 검사
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 | LIDE · Focused electrical discharge · Wet HF etching · Ultrashort-pulse laser ablation |
| 비아 직경 | 10μm – 200μm |
| 종횡비 | Up to 10:1 (LIDE) · up to 6:1 (laser) · up to 3:1 (wet etch) |
| 비아 피치 | 50μm – 500μm |
| 측벽 거칠기 | < 200nm Ra (laser) · < 100nm Ra (LIDE) · < 50nm (wet etch + anneal) |
| 절연 라이너 | PECVD SiO₂ (100–500nm) · ALD Al₂O₃ (50–100nm) · BCB / SU-8 |
| 금속화 | Cu (PVD seed + electroplating) · Ti/Cu · TiW/Cu · Cr/Au · Cu/Ni/Au |
| 비아 저항 | < 100 mΩ (typical, 50×500μm via, solid Cu fill) |
응용
2.5D 유리 인터포저
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.
mmWave 및 RF 프론트엔드 모듈
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 패널 레벨 통합
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.
유리 포토닉 인터포저
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.
MEMS 패키징 및 상호 연결
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.
미세유체 및 BioMEMS 소자
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.