Подложки
MEMS процессы
Переработка
Аксессуары
Ресурсы
Компания
Магазин
AR 6:1–10:1 Аспектное соотношение TGV
10–200μm Диаметр отверстия
tan δ < 0.005 Диэлектрические потери
100mm–300mm Диаметр пластины

Обзор

Технология сквозных отверстий в стекле (TGV) — стеклянный аналог сквозных кремниевых переходов (TSV), обеспечивающий вертикальные электрические межсоединения через стеклянные пластины для 2.5D- и 3D-упаковки. В отличие от кремния, стекло является электрическим изолятором (удельное сопротивление > 10¹⁰ Ω·cm), что устраняет необходимость в диэлектрическом изолирующем слое, обязательном при изготовлении TSV. Низкая диэлектрическая проницаемость (εr = 4.0–5.5) и низкий тангенс угла потерь (tan δ < 0.005) стекла также снижают затухание сигнала, что делает TGV-интерпозеры превосходящими кремниевые интерпозеры для RF- и mmWave-применений.

GINECHIP поставляет TGV-пластины из Borofloat 33, плавленого кварца и бесщелочных марок стекла с диаметром отверстий от 10μm до 200μm и аспектным соотношением до 10:1. Методы формирования TGV включают лазерно-индуцированное глубокое травление (LIDE), сфокусированный электрический разряд и абляцию сверхкороткими импульсами лазера. Все TGV металлизируются слоями барьера/зародыша PVD с последующим электроосаждением Cu и опциональной отделкой Ni/Au. Комплексная метрология — включая SEM-срезы, четырехточечное измерение сопротивления по Кельвину и рентгеновское обнаружение пустот — выполняется для каждой партии.

Методы формирования TGV

Laser-Induced Deep Etching (LIDE)

Высокое AR

LIDE использует двухэтапный процесс: фемтосекундная лазерная модификация стекла для создания модифицированной дорожки, а затем жидкостное химическое травление, которое преимущественно удаляет модифицированный лазером материал. Это обеспечивает TGV с гладкими стенками и высоким аспектным соотношением (до 10:1) при минимальном микрорастрескивании и остаточных напряжениях. Процесс LIDE совместим с подложками из боросиликатного, плавленого кварцевого и бесщелочного стекла диаметром от 100mm до 300mm.

AR Up to 10:1
Мин. диаметр 10μm
Ra боковой стенки < 100nm
Производительность ~100 vias/s

Focused Electrical Discharge

Высокая скорость

Сфокусированный электрический разряд (также известный как электроэрозионная обработка или искрово-ассистированное химическое гравирование) использует высоковольтный разряд между электродом-инструментом и поверхностью стекла для локальной абляции материала. Этот метод обеспечивает наибольшую производительность (до 1 000 отверстий/с) при диаметрах отверстий 50–200μm. Лучше всего подходит для TGV-интерпозеров с грубым шагом, где производительность важнее минимального размера элемента.

AR Up to 3:1
Мин. диаметр 50μm
Ra боковой стенки < 200nm
Производительность ~1,000 vias/s

Ultrashort Pulse Laser Ablation

Универсальность

Прямая абляция стекла фемтосекундным или пикосекундным лазером без последующего жидкостного травления. Сверхкороткая длительность импульса (< 1 ps) минимизирует зону термического влияния и микрорастрескивание. Этот метод обеспечивает наибольшую гибкость геометрии отверстий — конические, прямые или профилированные стенки — и совместим со всеми типами стекла. Производительность ниже, чем у LIDE или разрядных методов, но он подходит для прототипирования и мелкосерийного производства.

AR Up to 5:1
Мин. диаметр 20μm
Ra боковой стенки < 200nm
Производительность ~10 vias/s

Технические характеристики

ПараметрСпецификация
Материал подложкиBorofloat 33, Fused silica quartz, AN100 alkali-free glass, Sapphire Al₂O₃
Диаметр100mm (4″), 150mm (6″), 200mm (8″), 300mm (12″)
Метод формирования TGVLaser-induced deep etching (LIDE), Focused electrical discharge, Wet HF etching, Ultrashort pulse laser ablation
Диаметр отверстия10μm – 200μm (application-dependent)
Глубина отверстия100μm – 1,100μm (through-wafer)
Аспектное соотношениеUp to 6:1 (laser), up to 10:1 (LIDE), up to 3:1 (wet etch)
Шаг отверстий50μm – 500μm (minimum pitch depends on diameter)
Плотность отверстийUp to 10⁴ vias/mm² (10μm diameter, 50μm pitch)
Угол боковой стенки88° ± 1° (laser), 89° ± 0.5° (LIDE)
Шероховатость боковой стенки< 200nm Ra (laser), < 100nm Ra (LIDE), < 50nm (wet etch + anneal)
МеталлизацияCu (PVD seed + electroplating), Ti/Cu, TiW/Cu, Cr/Au, Cu/Ni/Au
Изолирующий слойPECVD SiO₂ (100–500nm), ALD Al₂O₃ (50–100nm), polymer (BCB, SU-8)
Конформность металлизации> 50% step coverage (PVD), > 90% (ALD barrier + CVD seed)
Сопротивление отверстия< 100 mΩ (typical, 50×500μm via, solid Cu fill)
КорпусировкаInterleaved cleanroom paper, vacuum-sealed single-wafer cassette

Применения

2.5D стеклянные интерпозеры

TGV-пластины являются ключевым строительным блоком стеклянных интерпозеров для 2.5D-упаковки. Низкая диэлектрическая проницаемость (εr = 4.0–5.5) и низкий тангенс угла потерь (tan δ < 0.005) стекла снижают затухание сигнала по сравнению с кремниевыми интерпозерами, что делает их идеальными для высокоскоростных цифровых и RF-применений. Многослойный RDL на обеих сторонах TGV-пластины обеспечивает боковую разводку между чиплетами, стеками HBM и подложками корпуса.

Модули mmWave и RF front-end

Низкие диэлектрические потери стеклянных подложек в сочетании с TGV-межсоединениями обеспечивают малошумные RF-переходы от антенны к IC формирования луча. TGV-интерпозеры для модулей antenna-in-package 5G mmWave (28/39 GHz) и 6G (100+ GHz) достигают вносимых потерь < 0.5 dB на переход, значительно лучше альтернатив на органических подложках.

Панельная интеграция CoPoS

Архитектура CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate) опирается на стеклянные панели с металлизированными TGV в качестве подложки интерпозера. TGV обеспечивают вертикальное межсоединение между лицевым RDL (разводка чип-чип) и интерфейсом подложки корпуса на обратной стороне. Панельное формирование TGV на стеклянных панелях 510×515mm обеспечивает 4,5-кратное преимущество CoPoS по производительности перед методами на уровне пластины.

Стеклянные фотонные интерпозеры

TGV-пластины со встроенными оптическими волноводами (записанными фемтосекундным лазером в плавленом кварце) обеспечивают совместную интеграцию электрических межсоединений (TGV с заполнением Cu) и оптических межсоединений (волноводов) на одной стеклянной подложке. Это критично для совместно упакованной оптики (CPO), где и электрические, и оптические сигналы должны прокладываться между фотонным движком и коммутационным ASIC.

Упаковка и межсоединения MEMS

TGV-пластины обеспечивают герметичные электрические вводы с низкой паразитной емкостью для корпусирования MEMS на уровне пластины. Электрическая изоляция стекла (удельное сопротивление > 10¹⁰ Ω·cm) устраняет необходимость в диэлектрических изолирующих слоях, требуемых на кремниевых TSV-пластинах, упрощая процесс производства и снижая паразитную емкость вводов для емкостных MEMS-датчиков.

Микрофлюидные и BioMEMS-устройства

Сквозные отверстия в боросиликатных или плавленых кварцевых пластинах обеспечивают жидкостные межсоединения между микрофлюидными слоями в устройствах lab-on-chip и organ-on-chip. Оптическая прозрачность стекла позволяет вести флуоресцентную микроскопию жидкостных каналов в реальном времени, а химическая инертность обеспечивает совместимость с биологическими образцами и агрессивными реагентами.

Качество и метрология

Геометрия отверстий SEM/FIB

SEM-срезы и FIB-фрезерование для измерения диаметра, глубины, угла и шероховатости боковых стенок отверстий. 100% автоматическая оптическая инспекция (AOI) на точность расположения отверстий (±2μm) и однородность диаметра (±5%).

Сопротивление отверстия (4-точечный метод Кельвина)

4-точечное кельвиновское измерение на отдельных TGV и тестовых структурах типа daisy-chain. Сопротивление TGV < 100 mΩ (типично, 50×500μm отверстие с заполнением Cu). Выход по непрерывности daisy-chain > 99% на цепочках из 1 000 отверстий.

Изоляция / ток утечки

Измерение I-V между соседними TGV и между TGV и поверхностью подложки. Ток утечки < 1 nA при смещении 5V для слоя PECVD SiO₂ толщиной 200nm. Сопротивление изоляции > 10¹⁰ Ω между соседними отверстиями.

Рентгеновская / CT-инспекция

Рентгеновская микроскопия и компьютерная томография для обнаружения пустот в TGV с заполнением Cu. Отсутствие пустот > 5μm в заполнении. Для производственных партий доступна рентгеновская инспекция всей пластины.

Шероховатость поверхности AFM

Измерение шероховатости поверхности после CMP. Дишинг Cu < 50nm, эрозия стекла < 30nm. Ra после CMP < 1nm для совместимости с литографией RDL.

Интерферометрия TTV / Bow / Warp

Топография всей пластины после формирования TGV и после CMP. TTV ≤ 5μm, Bow ≤ 25μm для стеклянных пластин 200mm. Критично для последующих требований глубины фокуса литографии RDL.

Поперечное сечение SEM (EDS)

Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS) на поперечных срезах TGV для проверки непрерывности барьера/зародыша, качества заполнения Cu и обнаружения образования интерметаллидов на границе Cu/барьер.

Надежность при термоциклировании

Термоциклирование (-55°C до +150°C, 1 000 циклов) по JEDEC JESD22-A104. Изменение сопротивления TGV после циклирования < 10%. Отсутствие расслоений на границах Cu/стекло, Cu/слой и слой/стекло по данным C-SAM.

Запросить КП на TGV-пластины

Укажите тип стекла, диаметр отверстий, аспектное соотношение и требования к металлизации для индивидуального предложения.

TGV-интерпозер LIDE / лазер Металлизация Cu Оптимизация RF