Yarımkeçirici qablaşdırma texnologiyasının təkamülündə şaquli qarşılıqlı əlaqələr həmişə sistemin performansını, iz sahəsini və enerji istehlakını müəyyən edən əsas amil olmuşdur. Erkən naqil birləşdirməsindən və flip-chip texnikalarından tutmuş 3D yığılmış IC-lərin yaranmasına qədər sənaye daha yüksək sıxlıqlı və daha qısa qarşılıqlı əlaqə həlləri axtarır.
Bu kontekstdə, TSV (Through Silicon Via) və TGV (Through Glass Via) iki əsas şaquli qarşılıqlı əlaqə texnologiyası kimi ortaya çıxmışdır. Onlar material sistemləri, istehsal prosesləri, performans xüsusiyyətləri və tətbiq sahələri baxımından fərqlənir və yeni nəsil qablaşdırma inkişafında əsas nöqtəni təmsil edir.
I. TSV: 3D Qablaşdırmanın Pioneri
1. Texniki Prinsip
TSV, silikon substratdan (adətən on-yüzlərlə mikron dərinliyində) həkk olunmuş yüksək aspekt nisbətli vialara aiddir və ardınca via divarlarında izolyasiya təbəqəsi, metal toxum təbəqəsi və metal doldurucu (adətən mis) əmələ gəlir. Bu şaquli vialar yığılmış çip təbəqələri arasında yüksək sürətli elektrik əlaqələrini təmin edir.
2. Proses Axını
Tipik TSV istehsal prosesi aşağıdakıları əhatə edir:
Dərin Silikon Aşındırma (DRIE): Silikon lövhədə yüksək aspekt nisbətli vialar yaradın.
İzolyasiya Təbəqəsinin Çökdürülməsi: Adətən, metal doldurucunu silikon substratdan elektriklə təcrid etmək üçün PECVD ilə çökdürülən SiO₂.
Toxum Layının Çökdürülməsi və Elektrokaplama: Metal toxum təbəqəsinin PVD çökdürülməsi və ardınca mis elektrokaplama.
Kimyəvi Mexaniki Cilalama (KMC): Düz səth əldə etmək üçün artıq metalı təmizləyin.
3. Üstünlüklər və məhdudiyyətlər
TSV olduqca qısa qarşılıqlı əlaqə yolları, aşağı siqnal gecikməsi, aşağı enerji istehlakı və yüksək bant genişliyi təklif edir ki, bu da onu yüksək performanslı hesablama və yüksək bant genişliyi yaddaşı üçün vacib bir imkan yaradır.
Bununla belə, TSV-nin də məhdudiyyətləri var:
Termal gərginlik problemləri: Silisium və mis arasında CTE-də böyük uyğunsuzluq etibarlılığı azalda bilər.
Yüksək proses dəyəri: Dərin aşındırma, elektrokaplama və CMP mürəkkəbdir və məhsuldarlığa həssasdır.
Elektrik izolyasiyası ilə bağlı çətinliklər: İzolyasiya təbəqəsinin qalınlığı və vahidliyi dielektrik möhkəmliyə birbaşa təsir göstərir.
Çip inteqrasiya sıxlığı artdıqca, məhsuldarlıq və maya dəyəri arasındakı ziddiyyətlər alternativ materialların araşdırılmasına səbəb olub və bu da TGV üçün fürsət yaradıb.
II. TGV: Şüşə Əsaslı İnterkonnekt İnnovasiyası
1. Texniki Prinsip
TGV, silikon əvəzinə şüşə substratlardan istifadə edir. Yüksək dəqiqlikli vialar lazer qazması və ya yaş aşındırma ilə formalaşdırılır, ardınca metal toxum təbəqəsinin çökdürülməsi və elektrokaplama aparılır və TSV-yə bənzər şaquli qarşılıqlı əlaqələr əldə edilir.
Şüşə əla elektrik izolyasiyası, aşağı dielektrik sabitliyi (Dk), aşağı dielektrik itkisi (Df) və görkəmli ölçülü sabitlik təklif edir ki, bu da TGV-ni yüksək sürətli siqnal ötürülməsi və optoelektron qablaşdırma üçün olduqca cəlbedici edir.
2. Proses Axını
TGV istehsalının əsas mərhələlərinə aşağıdakılar daxildir:
Lazer Qazma: Ultra sürətli lazerlər, adətən 20-150 μm arasında dəyişən diametrli şüşələrdə mikrovialar əmələ gətirir.
Toxum Qatının Çökməsi: Maqnetron püskürtməsi kimi PVD, divarlarda vahid keçirici təbəqə əmələ gətirir.
Metalların elektrokaplama: Mis və ya nikel-mis ərintisi şüşə vasitəsilə elektrik əlaqələri yaratmaq üçün viaları doldurur.
Planlaşdırma və Patterning: Çoxqatlı qarşılıqlı əlaqələri və ya IC çiplərinə yapışdırılmasını təmin edir.
3. Üstünlüklər
TSV ilə müqayisədə TGV bir neçə üstünlük nümayiş etdirir:
Aşağı dielektrik itkisi: Şüşə Dk, siqnal çarpazlığını və daxiletmə itkisini azaldan təxminən 1/3 silikondur.
Əla istilik stabilliyi: CTE metallara yaxındır, istilik stressini minimuma endirir.
Optik şəffaflıq: Fotonika və sensorlarda optoelektron inteqrasiyasını dəstəkləyir.
Nəzarət edilə bilən xərc: Lazer qazma və şüşə emalı yetkinləşmə mərhələsindədir və geniş sahəli panel səviyyəli istehsal üçün uyğundur.
III. TSV və TGV: Müqayisə və Tətbiq Sahələri
| Məhsul | TSV (Silicon Via vasitəsilə) | TGV (Şüşə vasitəsilə) |
| Substrat | Monokristal silikon | Xüsusi şüşə (Borofloat, Corning, Schott və s.) |
| Çuxurun diametri | 5–50 μm | 20–150 μm |
| Çuxur Dərinliyi | 30–100 μm | 100–400 μm |
| İzolyasiya | Əlavə izolyasiya təbəqəsi tələb olunur | Şüşə daxili izolyasiya xüsusiyyətlərinə malikdir |
| Termal Genişlənmə Əmsalının Uyğunlaşdırılması | Cu ilə müqayisədə əhəmiyyətli fərqlər | Cu-ya bənzər, aşağı istilik gərginliyi |
| Proses dəyəri | Yüksək | Nisbətən aşağı |
| Tətbiqlər | Məntiq/Yaddaş 3D Yığma | SiP, sensorlar, optoelektron qablaşdırma, antenalar, MEMS |
TSV yüksək performanslı məntiq və yaddaş 3D yığma üçün əsas seçim olaraq qalır, TGV isə SiP, optoelektron inteqrasiya, sensorlar və RF cihazlarında sürətlə genişlənir.
Şüşə substrat ölçüləri panel səviyyəli qablaşdırmaya (PLP) çatdıqca, TGV 5G rabitəsi, avtomobil radarı, AR optikası və Mini/Micro LED qablaşdırma üçün ideal bir əlaqə platformasına çevrilir.
IV. Silikondan Şüşəyə: Sistem Səviyyəli Faydalar
Şüşənin tətbiqi sadəcə materialın əvəzlənməsi deyil; bu, sistem səviyyəli dizayn fəlsəfəsində bir dəyişikliyi təmsil edir.
Elektrik performansı: Aşağı DK şüşəsi siqnal gecikməsini və enerji istehlakını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
Struktur bütövlüyü: TGV geniş sahəli qablaşdırma üçün daha yüksək müstəvilik və daha aşağı əyilmə təklif edir.
İstehsal elastikliyi: Lazer emalı vakuum PVD ilə birlikdə yüksək proses uyğunluğu və miqyaslanma qabiliyyətinə imkan verir.
Xüsusilə, optoelektron inteqrasiya üçün şüşənin optik şəffaflığı, substratın yalnız elektrik əlaqələrini deyil, həm də dalğa bələdçilərini, linzaları və sensor pəncərələrini dəstəklədiyi qablaşdırma dizaynlarına imkan verir ki, bu da TSV ilə əldə etmək çətindir.
V. ZhenHua Vakuum TGV Toxum Layı Örtük Məhlulu
Avadanlıqların Üstünlükləri:
Dərin Örtük Optimallaşdırılması: 30 μm qədər kiçik və >10:1 aspekt nisbəti olan boruları idarə edə bilən və mürəkkəb dərin borularla bağlı problemləri həll edə bilən xüsusi dərin boru texnologiyası.
Müxtəlif ölçülər üçün özelleştirilebilir: 600 × 600 mm, 510 × 515 mm və ya daha böyük şüşə substratları dəstəkləyir.
Proses Çevikliyi: Müxtəlif elektrik və korroziyaya davamlılıq tələblərinə cavab vermək üçün Cu, Ti, Ni, Pt və digər keçirici və ya funksional nazik təbəqələrlə uyğundur.
Sabit Performans və Asan Baxım: Avtomatik parametr tənzimlənməsi və qalınlığın vahidliyinin real vaxt rejimində monitorinqi üçün ağıllı idarəetmə ilə təchiz olunmuşdur; modul dizayn texniki xidməti asanlaşdırır və dayanma müddətini azaldır.
Tətbiq dairəsi: TGV/TSV/TMV qabaqcıl qablaşdırma üçün uyğundur, 10:1 aspekt nisbəti ilə toxum təbəqəsi örtüyü vasitəsilə dərinliyə nail olur.
—Bu məqalə dərc olunubvakuum örtük avadanlığı istehsalçı Zhenhua Tozsoran
Yazı vaxtı: 16 oktyabr 2025