ከ TSV ወደ TGV፡ የቁሳቁስ ዝግመተ ለውጥ እና በ through-via interconnects ውስጥ ያሉ የማምረቻ ልዩነቶች

በሴሚኮንዳክተር ማሸጊያ ቴክኖሎጂ ዝግመተ ለውጥ፣ ቀጥ ያሉ ግንኙነቶች ሁልጊዜ የስርዓት አፈጻጸምን፣ የእግር አሻራን እና የኃይል ፍጆታን የሚወስኑ ቁልፍ ነገሮች ናቸው። ከመጀመሪያዎቹ የሽቦ ትስስር እና ፍሊፕ-ቺፕ ቴክኒኮች ጀምሮ እስከ 3D የተደራረቡ ICዎች ብቅ ማለት ድረስ፣ ኢንዱስትሪው ከፍተኛ ጥግግት እና አጫጭር የግንኙነት መፍትሄዎችን ሲፈልግ ቆይቷል።

በዚህ አውድ፣ TSV (በሲሊኮን በኩል) እና TGV (በመስታወት በኩል) እንደ ሁለት ዋና ዋና ቀጥ ያሉ የግንኙነት ቴክኖሎጂዎች ብቅ ብለዋል። በቁሳቁስ ስርዓቶች፣ በማኑፋክቸሪንግ ሂደቶች፣ በአፈጻጸም ባህሪያት እና በአተገባበር ጎራዎች ይለያያሉ፣ ይህም በሚቀጥለው ትውልድ የማሸጊያ ልማት ውስጥ ወሳኝ ነጥብን ይወክላል።

I. TSV፡ የ3D ማሸጊያ ፈር ቀዳጅ
1. የቴክኒክ መርህ

TSV የሚያመለክተው በሲሊኮን ንጣፍ (በተለምዶ ከአስር እስከ በመቶዎች የሚደርሱ ማይክሮኖች ጥልቀት) በኩል የተቀረጹ ከፍተኛ-ገጽታ-ጥራዝ ቪያዎችን ሲሆን ከዚያም በቪያ ግድግዳዎች ላይ የመከላከያ ንብርብር፣ የብረት ዘር ንብርብር እና የብረት ሙሌት (ብዙውን ጊዜ መዳብ) መፈጠርን ነው። እነዚህ ቀጥ ያሉ ቪያዎች በተደራረቡ የቺፕ ንብርብሮች መካከል ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የኤሌክትሪክ ትስስር እንዲኖር ያስችላሉ።

2. የሂደት ፍሰት

የተለመደው የ TSV ማምረቻ ሂደት የሚከተሉትን ያካትታል:

ጥልቅ የሲሊኮን ኢቺንግ (ዲሪኢ): በሲሊኮን ዋፈር ውስጥ ከፍተኛ-ገጽታ-ሬሾ ቪያዎችን ይፍጠሩ።

የኢንሱሌሽን ንብርብር ዲፖዚሽን፡- ብዙውን ጊዜ በኤሌክትሪክ የሚሞላውን ከሲሊኮን ንጣፍ ለመለየት በ PECVD-deposited SiO₂ የተሰራ።

የዘር ንብርብር አቀማመጥ እና ኤሌክትሮፕላቲንግ፡- የብረት ዘር ንብርብር የPVD ክምችት እና ከዚያም የመዳብ ኤሌክትሮፕላቲንግ።

ኬሚካል ሜካኒካል ፖሊሽንግ (ሲኤምፒ): ጠፍጣፋ ወለል ለማግኘት ከመጠን በላይ ብረትን ያስወግዱ።

3. ጥቅሞች እና ገደቦች

TSV እጅግ በጣም አጭር የግንኙነት መንገዶችን፣ ዝቅተኛ የሲግናል መዘግየትን፣ ዝቅተኛ የኃይል ፍጆታን እና ከፍተኛ የመተላለፊያ ይዘትን ያቀርባል፣ ይህም ለከፍተኛ አፈጻጸም ኮምፒውቲንግ እና ለከፍተኛ የመተላለፊያ ይዘት ማህደረ ትውስታ ወሳኝ ማስነሻ ያደርገዋል።

ሆኖም፣ TSV እንዲሁ ገደቦች አሉት፦

የሙቀት ጭንቀት ችግሮች፡- በሲሊኮን እና በመዳብ መካከል ያለው የCTE አለመመጣጠን አስተማማኝነትን ሊቀንስ ይችላል።

ከፍተኛ የሂደት ወጪ፡ ጥልቅ ኢቺንግ፣ ኤሌክትሮፕላቲንግ እና ሲኤምፒ ውስብስብ እና ምርትን የሚነኩ ናቸው።

የኤሌክትሪክ መከላከያ ተግዳሮቶች፡- የኢንሹራንስ ንብርብር ውፍረት እና ወጥነት በቀጥታ የዲኤሌክትሪክ ጥንካሬን ይነካል።

የቺፕ ውህደት ጥግግት እየጨመረ ሲሄድ፣ በምርት እና በዋጋ መካከል ያለው ግጭት አማራጭ ቁሳቁሶችን ለማሰስ ምክንያት ሆኗል - ይህም ለ TGV እድል ፈጥሯል።

II. TGV: በመስታወት ላይ የተመሠረተ የግንኙነት ፈጠራ
1. የቴክኒክ መርህ

ቲጂቪ ከሲሊኮን ይልቅ የመስታወት ንጣፎችን ይጠቀማል። ከፍተኛ ትክክለኛነት ያላቸው ቫይሶች የሚፈጠሩት በሌዘር ቁፋሮ ወይም እርጥብ መቅረጽ ሲሆን ከዚያም የብረት ዘር ንብርብር በማስቀመጥ እና ኤሌክትሮፕላቲንግ በማድረግ ከቲኤስቪ ጋር ተመሳሳይ የሆኑ ቀጥ ያሉ ግንኙነቶችን ያስገኛል።

ብርጭቆ እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሪክ መከላከያ፣ ዝቅተኛ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ (ዲኬ)፣ ዝቅተኛ ዳይኤሌክትሪክ ኪሳራ (ዲኤፍ) እና እጅግ በጣም ጥሩ የልኬት መረጋጋትን ያቀርባል፣ ይህም TGV ለከፍተኛ ፍጥነት የሲግናል ማስተላለፊያ እና የኦፕቶኤሌክትሮኒክ ማሸጊያዎች በጣም ማራኪ ያደርገዋል።

2. የሂደት ፍሰት

በ TGV ምርት ውስጥ ቁልፍ እርምጃዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

የሌዘር ቁፋሮ፡ እጅግ በጣም ፈጣን ሌዘሮች በመስታወት ውስጥ ማይክሮቪያዎችን ይፈጥራሉ፤ ዲያሜትራቸውም ከ20-150 μm ይደርሳል።

የዘር ንብርብር አቀማመጥ፡- እንደ ማግኔትሮን ስፑተርንግ ያሉ PVDዎች በመተላለፊያ ግድግዳዎች ላይ አንድ ወጥ የሆነ የኮንዳክቲቭ ንብርብር ያስቀምጣሉ።

የብረት ኤሌክትሮፕላቲንግ፡- የመዳብ ወይም የኒኬል-መዳብ ቅይጥ በመስታወት በኩል የኤሌክትሪክ ግንኙነቶችን ለመፍጠር ቫይሶቹን ይሞላል።

ፕላናሪዜሽን እና ፓተንቲንግ፡ ባለብዙ ንብርብር ግንኙነቶችን ወይም ከIC ቺፖች ጋር ትስስርን ያነቃል።

3. ጥቅሞች

ከ TSV ጋር ሲነጻጸር፣ TGV በርካታ ጥቅሞችን ያሳያል፡

ዝቅተኛ ዳይኤሌክትሪክ ኪሳራ፡- የመስታወት Dk የሲሊኮን 1/3ኛ አካባቢ ሲሆን ይህም የሲግናል ክሮስቶክ እና የማስገቢያ ኪሳራን ይቀንሳል።

እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት መረጋጋት፡- CTE ከብረታ ብረት ጋር ቅርብ ሲሆን የሙቀት ጭንቀትን ይቀንሳል።

የኦፕቲካል ግልጽነት፡ በፎቶኒክስ እና ዳሳሾች ውስጥ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ ውህደትን ይደግፋል።

ቁጥጥር የሚደረግበት ወጪ፡ የሌዘር ቁፋሮ እና የመስታወት ማቀነባበሪያ እየበሰሉ ሲሆን ለትልቅ ቦታ የፓነል ደረጃ ምርት ተስማሚ ናቸው።

III. TSV ከ TGV ጋር፡ ንጽጽር እና የትግበራ ጎራዎች

TSV ለከፍተኛ አፈጻጸም አመክንዮ እና ማህደረ ትውስታ 3D ቁልል ዋና ምርጫ ሆኖ ይቀጥላል፣ TGV ደግሞ በSiP፣ በኦፕቶኤሌክትሮኒክ ውህደት፣ በዳሳሾች እና በRF መሳሪያዎች በፍጥነት እየተስፋፋ ነው።

የመስታወት ንጣፍ መጠኖች በፓነል ደረጃ ማሸጊያ (PLP) ላይ በመድረሳቸው፣ TGV ለ5ጂ ግንኙነት፣ ለአውቶሞቲቭ ራዳር፣ ለAR ኦፕቲክስ እና ለሚኒ/ማይክሮ ኤልኢዲ ማሸጊያዎች ተስማሚ የሆነ የመገናኛ መድረክ እየሆነ መጥቷል።

IV. ከሲሊኮን እስከ ብርጭቆ፡ የስርዓት-ደረጃ ጥቅሞች

የመስታወት መግቢያ የቁሳቁስ ምትክ ብቻ አይደለም፤ በስርዓት ደረጃ የዲዛይን ፍልስፍና ላይ ለውጥን ይወክላል።

የኤሌክትሪክ አፈጻጸም፡ ዝቅተኛ DK ብርጭቆ የሲግናል መዘግየትን እና የኃይል ፍጆታን በእጅጉ ይቀንሳል።

የመዋቅር ታማኝነት፡ TGV ለትልቅ ቦታ ማሸጊያዎች ከፍተኛ የሆነ ጠፍጣፋነት እና ዝቅተኛ የጦርነት መጠን ያቀርባል።

የማኑፋክቸሪንግ ተለዋዋጭነት፡ የሌዘር ማቀነባበሪያ ከቫክዩም PVD ጋር ሲጣመር ከፍተኛ የሂደት ተኳሃኝነት እና የመለጠጥ አቅምን ያስችላል።

በተለይም፣ ለኦፕቶኤሌክትሮኒክ ውህደት፣ የመስታወት ኦፕቲካል ግልጽነት ንጣፉ የኤሌክትሪክ ግንኙነቶችን ብቻ ሳይሆን የሞገድ መሪዎችን፣ ሌንሶችን እና የዳሳሽ መስኮቶችን የሚደግፍበትን የማሸጊያ ዲዛይኖችን ያስችላል፣ ይህም በ TSV ለማሳካት አስቸጋሪ ነው።

ቪ. ዜንሁዋ የቫኩም ቲጂቪ የዘር ሽፋን ሽፋን መፍትሄ

የመሳሪያ ጥቅሞች፡

ጥልቅ የቪአይኤ ሽፋን ማመቻቸት፡ እስከ 30 μm የሚደርስ እና ከ10፡1 ምጥጥን ጋር የሚመጣጠን እና ውስብስብ የሆኑ ችግሮችን ለመፍታት የሚያስችል የባለቤትነት ጥልቀት ያለው የሊኒንግ ቴክኖሎጂ።

ለተለያዩ መጠኖች ሊበጅ የሚችል፡ 600×600 ሚሜ፣ 510×515 ሚሜ ወይም ከዚያ በላይ የሆኑ የመስታወት ንጣፎችን ይደግፋል።

የሂደት ተለዋዋጭነት፡- የተለያዩ የኤሌክትሪክ እና የዝገት መቋቋም መስፈርቶችን ለማሟላት ከ Cu፣ Ti፣ Ni፣ Pt እና ከሌሎች ኮንዳክቲቭ ወይም ተግባራዊ ቀጭን ፊልሞች ጋር ተኳሃኝ።

የተረጋጋ አፈጻጸም እና ቀላል ጥገና፡- በራስ-ሰር የመለኪያ ማስተካከያ እና የውፍረት ወጥነት በእውነተኛ ጊዜ ክትትል ለማድረግ ብልጥ ቁጥጥር የተገጠመለት፤ ሞዱላር ዲዛይን ጥገናን ያመቻቻል እና የስራ ማቆም ጊዜን ይቀንሳል።

የማመልከቻ ወሰን፡ ለ TGV/TSV/TMV የላቀ ማሸጊያ ተስማሚ፣ በ10፡1 ምጥጥነ ገጽታ ጥልቀት ባለው የዘር ንብርብር ሽፋን ማግኘት።

—ይህ ጽሑፍ የታተመው በየቫክዩም ሽፋን መሳሪያዎች አምራች ዜንሁዋ ቫክዩም