Бүгінгі цифрлық революцияда деректерді берудің күрт өсуі смартфондардағы жоғары жиілікті өзара әрекеттесулер, иммерсивті AR/VR тәжірибелері және жоғары өнімді есептеулердегі үлкен есептеу жұмыстарының әсерінен болып отыр. Ұзын өзара байланыс жолдары және жоғары беру шығындары бар дәстүрлі 2D қаптама енді өнімділіктегі кедергілерді жеңе алмайды.
Нәтижесінде, чиптерді жинақтау және 3D қаптама саланың стратегиялық бағыты ретінде пайда болды. Шынымен тиімді 3D өзара байланыстарын қамтамасыз ету үшін Through Glass Via (TGV) технологиясы ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар қорларынан өнеркәсіптік қолдануға көшіп, өзінің бірегей артықшылықтарымен ерекшеленді. TGV қазір келесі буын электронды құрылғылары үшін негізгі мүмкіндіктерге айналуда.
1. TGV технологиясы: 3D өзара байланыстың «көпірі»
1.1 Негізгі тұжырымдама: TGV дегеніміз не?
TGV-дің мәні - шыны негіз арқылы тік микровиаларды жасау. Бұл виалар электрлік көпірлер ретінде қызмет етеді, қабаттасқан чиптерді немесе компоненттерді тікелей байланыстырады, сигнал мен қуат беруді қамтамасыз етеді. Дәстүрлі «жазықтық сымдармен» салыстырғанда, тік өзара байланыс беру жолдарын айтарлықтай қысқартады және құрылғылардың миниатюризациясы мен жоғары интеграциясының негізін қалады.
1.2 Неліктен шыны негіздер TGV үшін табиғи тасымалдаушы болып табылады
TGV шынының үш негізгі материалдық артықшылығына байланысты TSV (Silicon Via арқылы)-дан асып түседі:
Төмен диэлектрлік тұрақты – жоғары жиілікті сигналдарды қорғайды: Әйнектің өзіндік ерекшелігі төмен диэлектрлік тұрақтылық болып табылады, бұл тарату кезінде диэлектрлік шығынды азайтады және 5G және HPC сияқты жоғары жиілікті қолданбаларда сигналдың тұтастығын сақтайды.
Кремниймен термиялық кеңею үйлесімділігі – сенімділікті арттырады: Шыны кремнийдің термиялық кеңею коэффициентіне өте жақын, термиялық цикл кезінде термомеханикалық кернеу мен ақауларды азайтады, осылайша құрылғының қызмет ету мерзімін ұзартады.
Жоғары оптикалық мөлдірлік – оптоэлектрондық интеграцияны қамтамасыз етеді: Мөлдір емес кремнийден айырмашылығы, әйнек мөлдірлігі электро-оптикалық гибридті қолданбаларды қолдайды. Мысалы, кремний фотоника модульдерінде әйнек электрлік өзара байланыстарды да, оптикалық сигнал беруді де қамтамасыз етеді; AR/VR микродисплейлерінде мөлдірлік оптикалық бітелуді азайтады және жарықтық пен айқындықты жақсартады.
1.3 TSV-ден TGV-ге дейін: Табиғи эволюция
TGV-ге дейін TSV басым 3D өзара байланыс технологиясы болды. Дегенмен, интеграция тығыздығының артуына байланысты TSV қиындықтарға тап болады:
Жоғары құны: Күрделі технологиялық ағындар — өңдеу, оқшаулау, металлдау — TSV-ны ірі көлемді өндіріс үшін онша қолайлы емес етеді.
Сенімділікке қатысты мәселелер: Кремний мен басқа материалдар арасындағы жылу кеңеюінің сәйкессіздігі көбінесе жарықшақтардың пайда болуына немесе дәнекерлеу қосылысының істен шығуына әкеледі.
Қолдану аясы шектеулі: Кремнийдің мөлдірлігі TSV-ны мөлдірлікті қажет ететін оптоэлектрондық қолданбалардан шығарады.
TGV осы қиындықтарды тиімді түрде шешеді, бұл оны келесі буынның өзара байланыс шешіміне айналдырады.
2. Via Coating: TGV функционалдығын қамтамасыз ететін негізгі мүмкіндік
2.1 Негізгі түсінік: Қаптамасыз TGV жай ғана «бос түтік» болып табылады
Шыны өткізгіштер оқшаулағыш болып табылады және электр тогын өткізбейді. Өзара байланысты қамтамасыз ету үшін өткізгіш қабырғалар бойымен конформды өткізгіш қабат (әдетте металл пленка) төселуі керек. Бұл қабат сигнал магистралы ретінде қызмет етеді – жылдамдықты, шығынды және тұрақтылықты анықтайды. Біркелкі емес немесе ақаулы жабындар жоғары кедергіге, сигналдың әлсіреуіне немесе тіпті ашық тізбектерге әкеледі, бұл металлдау арқылы TGV технологиясының өмірлік маңызды бөлігіне айналады.
2.2 Қиындықтар: Екі маңызды мәселе
Жоғары арақатынасты қамту
TGV диаметрлері қазір микрометр диапазонында (~30 мкм дейін), тереңдігі 10:1 арақатынасынан асады. Дәстүрлі тұндыру әдістері түбін жабуға және біркелкі бүйір қабырға пленкаларына қол жеткізуде қиындықтарға тап болады, көбінесе өзара байланыстың өнімділігін төмендететін жабылмаған «өлі аймақтарды» қалдырады.
Ақауларды бақылау – Жасырын өлтіруші
Бұрыштар мен кедір-бұдыр бүйір қабырғалар шөгінді бос орындарға немесе көпіршіктерге бейім. Бұл ақаулар жергілікті кедергі шыңдарын немесе ашық тізбектерді тудырады, бұл чиптер мен құрылғылар арасындағы қосылыстарды тікелей үзеді. Сондықтан ақауларды басу TGV жабынының негізгі мәселесі болып табылады.
3. Қаптаудың төрт жолы: күшті және шектеулі жақтары
Физикалық бу тұндыру (PVD): жетілген, бірақ шектеулі
Булану және тозаңдату сияқты процестер жоғары тазалықтағы, берік жабысатын қабықшаларды қамтамасыз етеді. Дегенмен, «көру сызығы» сипатына байланысты PVD жоғары арақатынасты өткелдермен күреседі және ~5:1 арақатынасынан төмен өткелдер үшін ең қолайлы.
Химиялық бу тұндыру (ХБТ): жоғары арақатынасқа қабілетті, бірақ қымбат
CVD бүйір қабырғалары арқылы таралатын газ тәрізді прекурсорларды пайдаланады, бұл тіпті жоғары арақатынасты құрылымдарда да біркелкі жабындар береді. Дегенмен, жоғары температура мен қысым жағдайлары шыны негіздердің зақымдану қаупін тудырады, ал жабдықтың құны жоғары, бұл оны негізінен жоғары деңгейлі қолданбаларға жарамды етеді.
Электрохимиялық тұндыру (ЭХТ): үнемді жаппай өндіріс
Электродты трансформатор бүйір қабырғалары арқылы металл иондарын тотықсыздандыру арқылы өткізгіш пленкаларды жабады. Ол төмен баға мен жоғары өткізу қабілетін ұсынады, көлемді өндіріс үшін өте қолайлы. Дегенмен, электролит концентрациясы мен ток тығыздығын қатаң бақылау өте маңызды - ауытқулар кеуекті пленкаларға немесе ластануға әкеледі. Әдетте ол диаметрі 5-50 мкм болатын тесіктерге қолданылады.
Атомдық қабаттың тұндырылуы (ALD): дәл шешім
ALD атомдық масштабтағы қалыңдықты басқаруға және тамаша конформдылыққа қол жеткізеді, бұл оны өте жоғары арақатынасты виалар үшін өте қолайлы етеді. Ол жабу мәселесін шешеді, бірақ өте баяу тұндыру жылдамдығы мен жоғары құнынан зардап шегеді. Осылайша, ALD негізінен аэроғарыштық және жоғары сенімділік сенсорларына арналған.
4. TGV жабынының құндылығы: 3D өзара байланыс өнімділігін арттыру
Жылдамдық серпілісі – жоғары жылдамдықты тікелей қосылымдар
2D қаптамасында сигналдар ұзақ қашықтыққа таралуы керек, бұл шығындарды арттырады. TGV металлизациясымен чиптен тақтаға және чиптен жүйеге қосылыстар қысқа, тік және шығындары аз болады. HPC серверлерінде TGV жабыны бар өткелдер CPU-дан жадқа/GPU байланыс жылдамдығын 30%-дан астамға жақсартуға мүмкіндік береді, бұл кідірістерді азайтады және жүйенің тиімділігін арттырады.
Энергия тиімділігі – кідірістің төмендеуі және қуат тұтынудың төмендеуі
Қысқа өзара байланыс жолдары кідірістерді азайтады, ал төмен кедергілі жабындар Джоуль қызуын азайтады. Мысалы, TGV қолдайтын смартфон чипінің қаптамасы негізгі қуат тұтынуын 15-20% -ға азайта алады, батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады және пайдаланушы тәжірибесін жақсартады.
5. Zhenhua шаңсорғышы: TGV жабынының озық шешімдері
Жабдықтың артықшылықтары
Терең оңтайландыру
Терең тесік жабынының меншікті технологиясы тұқым қабатын 30 мкм-ге дейінгі кішкентай өткізгіштерде де біркелкі тұндыруға мүмкіндік береді, ал арақатынасы 10:1-ден асады, бұл саланың ең күрделі мәселелерінің бірін шешеді.
Теңшелетін субстратты өңдеу
Үлкенірек форматтарға масштабталу мүмкіндігімен 600 × 600 мм / 510 × 515 мм сияқты әртүрлі шыны төсеніш өлшемдерін қолдайды.
Процестің икемділігі – көп материалды үйлесімділік
Cu, Ti, W, Ni және Pt сияқты өткізгіш және функционалды қабықшаларды қолдайды, өткізгіштік пен коррозияға төзімділіктің әртүрлі талаптарына сай келеді.
Тұрақты өнімділік және оңай техникалық қызмет көрсету
Пленка қалыңдығының біркелкілігін нақты уақыт режимінде бақылауға арналған интеллектуалды технологиялық басқару жүйелерімен және оңай техникалық қызмет көрсету және жұмыс уақытының тоқтап қалуын азайту үшін модульдік дизайнмен жабдықталған.
Қолдану аясы
TGV/TSV/TMV кеңейтілген қаптамаларына қолдануға болады, бұл 10:1 арақатынасымен терең тесіктерге конформды тұқым қабатын тұндыруға мүмкіндік береді.
— Бұл мақаланы жариялаған вакуумдық жабын жабдықтары өндіруші Zhenhua шаңсорғышы
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 27 қыркүйек