ຈາກ TSV ເຖິງ TGV: ວິວັດທະນາການວັດສະດຸ ແລະ ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງການຜະລິດໃນການເຊື່ອມຕໍ່ຜ່ານທາງ

ໃນວິວັດທະນາການຂອງເຕັກໂນໂລຊີການຫຸ້ມຫໍ່ເຄິ່ງຕົວນຳ, ການເຊື່ອມຕໍ່ແນວຕັ້ງແມ່ນປັດໄຈສຳຄັນທີ່ກຳນົດປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ, ຮອຍຕີນ, ແລະ ການໃຊ້ພະລັງງານ. ຕັ້ງແຕ່ການເຊື່ອມສາຍໄຟໃນໄວເດັກ ແລະ ເຕັກນິກ flip-chip ຈົນເຖິງການເກີດຂຶ້ນຂອງ ICs 3D stacked, ອຸດສາຫະກຳໄດ້ຊອກຫາວິທີແກ້ໄຂການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນສູງ ແລະ ສັ້ນກວ່າ.

ໃນສະພາບການນີ້, TSV (Through Silicon Via) ແລະ TGV (Through Glass Via) ໄດ້ກາຍມາເປັນສອງເຕັກໂນໂລຊີການເຊື່ອມຕໍ່ແນວຕັ້ງທີ່ນິຍົມ. ພວກມັນແຕກຕ່າງກັນໃນລະບົບວັດສະດຸ, ຂະບວນການຜະລິດ, ລັກສະນະປະສິດທິພາບ, ແລະ ຂົງເຂດການນຳໃຊ້, ເຊິ່ງເປັນຈຸດສຳຄັນໃນການພັດທະນາການຫຸ້ມຫໍ່ລຸ້ນຕໍ່ໄປ.

I. TSV: ຜູ້ບຸກເບີກການຫຸ້ມຫໍ່ແບບ 3D
1. ຫຼັກການດ້ານວິຊາການ

TSV ໝາຍເຖິງຈຸດຜ່ານອັດຕາສ່ວນສູງທີ່ຖືກແກະສະຫຼັກຜ່ານຊັ້ນຊິລິໂຄນ (ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວມີຄວາມເລິກຫຼາຍສິບຫາຫຼາຍຮ້ອຍໄມຄຣອນ), ຕາມດ້ວຍການສ້າງຊັ້ນສນວນ, ຊັ້ນເມັດໂລຫະ, ແລະ ການຕື່ມໂລຫະ (ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນທອງແດງ) ເທິງຝາຈຸດຜ່ານ. ຈຸດຜ່ານແນວຕັ້ງເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ການເຊື່ອມຕໍ່ທາງໄຟຟ້າຄວາມໄວສູງລະຫວ່າງຊັ້ນຊິບທີ່ວາງຊ້ອນກັນ.

2. ຂະບວນການໄຫຼວຽນ

ຂະບວນການຜະລິດ TSV ທົ່ວໄປປະກອບມີ:

ການແກະສະຫຼັກຊິລິໂຄນເລິກ (DRIE): ສ້າງຈຸດແວ່ນທີ່ມີອັດຕາສ່ວນສູງໃນແຜ່ນຊິລິໂຄນ.

ການວາງຊັ້ນສນວນ: ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ SiO₂ ທີ່ວາງໄວ້ໃນ PECVD ເພື່ອແຍກໂລຫະທີ່ຕື່ມອອກຈາກຊັ້ນຊິລິກອນດ້ວຍໄຟຟ້າ.

ການວາງຊັ້ນເມັດພັນ ແລະ ການຊຸບດ້ວຍໄຟຟ້າ: ການວາງຊັ້ນເມັດພັນໂລຫະດ້ວຍ PVD ຕາມດ້ວຍການຊຸບດ້ວຍທອງແດງດ້ວຍໄຟຟ້າ.

ການຂັດເງົາກົນຈັກທາງເຄມີ (CMP): ກຳຈັດໂລຫະສ່ວນເກີນອອກເພື່ອໃຫ້ໄດ້ໜ້າຜິວທີ່ຮາບພຽງ.

3. ຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ຈຳກັດ

TSV ສະເໜີເສັ້ນທາງເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ສັ້ນຫຼາຍ, ຄວາມໜ່ວງຊ້າຂອງສັນຍານຕ່ຳ, ການໃຊ້ພະລັງງານຕ່ຳ, ແລະ ແບນວິດສູງ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນຕົວເປີດໃຊ້ທີ່ສຳຄັນສຳລັບການປະມວນຜົນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ ແລະ ໜ່ວຍຄວາມຈຳແບນວິດສູງ.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, TSV ຍັງມີຂໍ້ຈຳກັດຄື:

ບັນຫາຄວາມກົດດັນດ້ານຄວາມຮ້ອນ: ຄວາມບໍ່ກົງກັນຂະໜາດໃຫຍ່ໃນ CTE ລະຫວ່າງຊິລິໂຄນ ແລະ ທອງແດງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືໄດ້.

ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນຂະບວນການສູງ: ການແກະສະຫຼັກເລິກ, ການຊຸບດ້ວຍໄຟຟ້າ, ແລະ CMP ແມ່ນມີຄວາມສັບສົນ ແລະ ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ຜົນຜະລິດ.

ສິ່ງທ້າທາຍດ້ານການສນວນໄຟຟ້າ: ຄວາມໜາ ແລະ ຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງຊັ້ນສນວນມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ຄວາມແຂງແຮງຂອງໄດອີເລັກຕຣິກ.

ເນື່ອງຈາກຄວາມໜາແໜ້ນຂອງການເຊື່ອມໂຍງຊິບເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມຂັດແຍ້ງລະຫວ່າງຜົນຜະລິດ ແລະ ຕົ້ນທຶນໄດ້ຊຸກຍູ້ການສຳຫຼວດວັດສະດຸທາງເລືອກ - ສ້າງໂອກາດສຳລັບ TGV.

II. TGV: ນະວັດຕະກໍາການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ອີງໃສ່ແກ້ວ
1. ຫຼັກການດ້ານວິຊາການ

TGV ໃຊ້ວັດສະດຸແກ້ວແທນຊິລິໂຄນ. ຈຸດເຊື່ອມທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງແມ່ນສ້າງຂຶ້ນໂດຍການເຈາະດ້ວຍເລເຊີ ຫຼື ການແກະສະຫຼັກປຽກ, ຕາມດ້ວຍການວາງຊັ້ນເມັດໂລຫະ ແລະ ການຊຸບໂລຫະດ້ວຍໄຟຟ້າ, ເຊິ່ງບັນລຸການເຊື່ອມຕໍ່ແນວຕັ້ງຄ້າຍຄືກັບ TSV.

ແກ້ວມີການກັນໄຟຟ້າທີ່ດີເລີດ, ຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກ (Dk) ຕ່ຳ, ການສູນເສຍໄດອີເລັກຕຣິກຕ່ຳ (Df) ແລະ ສະຖຽນລະພາບດ້ານມິຕິທີ່ໂດດເດັ່ນ, ເຮັດໃຫ້ TGV ໜ້າສົນໃຈຫຼາຍສຳລັບການສົ່ງສັນຍານຄວາມໄວສູງ ແລະ ການຫຸ້ມຫໍ່ອອບໂຕເອເລັກໂຕຣນິກ.

2. ຂະບວນການໄຫຼວຽນ

ຂັ້ນຕອນຫຼັກໃນການຜະລິດ TGV ປະກອບມີ:

ການເຈາະດ້ວຍເລເຊີ: ເລເຊີທີ່ໄວທີ່ສຸດສ້າງເປັນຊ່ອງນ້ອຍໆໃນແກ້ວທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງໂດຍປົກກະຕິແມ່ນຕັ້ງແຕ່ 20–150 μm.

ການຕົກຕະກອນຊັ້ນເມັດພັນ: PVD, ເຊັ່ນ: ການສະເປຣດເຕີຣິນແມກນີຕຣອນ, ຝາກຊັ້ນນຳໄຟຟ້າທີ່ເປັນເອກະພາບຢູ່ເທິງຝາຜ່າວ.

ການຊຸບໂລຫະດ້ວຍໄຟຟ້າ: ທອງແດງ ຫຼື ໂລຫະປະສົມນິກເກີນ-ທອງແດງຕື່ມຊ່ອງຈຸດເຊື່ອມເພື່ອສ້າງການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າຜ່ານແກ້ວ.

ການສ້າງແບບແຜນ ແລະ ການສ້າງຮູບແບບ: ເຮັດໃຫ້ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ກັນຫຼາຍຊັ້ນ ຫຼື ການເຊື່ອມຕໍ່ກັບຊິບ IC.

3. ຂໍ້ດີ

ເມື່ອປຽບທຽບກັບ TSV, TGV ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂໍ້ດີຫຼາຍຢ່າງຄື:

ການສູນເສຍໄຟຟ້າຕໍ່າ: Glass Dk ແມ່ນປະມານ 1/3 ຂອງຊິລິໂຄນ, ຫຼຸດຜ່ອນການລົບກວນສັນຍານ ແລະ ການສູນເສຍການແຊກ.

ສະຖຽນລະພາບທາງຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ: CTE ໃກ້ຄຽງກັບໂລຫະ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນທາງຄວາມຮ້ອນ.

ຄວາມໂປ່ງໃສທາງດ້ານແສງ: ຮອງຮັບການເຊື່ອມໂຍງອອບໂຕອີເລັກໂທຣນິກໃນໂຟໂຕນິກ ແລະ ເຊັນເຊີ.

ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ຄວບຄຸມໄດ້: ການເຈາະດ້ວຍເລເຊີ ແລະ ການປຸງແຕ່ງແກ້ວກຳລັງເຕີບໃຫຍ່ເຕັມທີ່, ເໝາະສົມສຳລັບການຜະລິດລະດັບແຜງພື້ນທີ່ຂະໜາດໃຫຍ່.

III. TSV ທຽບກັບ TGV: ການປຽບທຽບ ແລະ ໂດເມນການນຳໃຊ້

TSV ຍັງຄົງເປັນທາງເລືອກຫຼັກສຳລັບຕັກກະສາດປະສິດທິພາບສູງ ແລະ ການຈັດລຽງໜ່ວຍຄວາມຈຳ 3D, ໃນຂະນະທີ່ TGV ພວມຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາໃນ SiP, ການເຊື່ອມໂຍງ optoelectronic, ເຊັນເຊີ ແລະ ອຸປະກອນ RF.

ດ້ວຍຂະໜາດຂອງພື້ນຜິວແກ້ວທີ່ບັນລຸການຫຸ້ມຫໍ່ລະດັບແຜງ (PLP), TGV ກຳລັງກາຍເປັນແພລດຟອມເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເໝາະສົມສຳລັບການສື່ສານ 5G, radar ຍານຍົນ, ເຕັກໂນໂລຊີ AR, ແລະ ການຫຸ້ມຫໍ່ Mini/Micro LED.

IV. ຈາກຊິລິໂຄນຫາແກ້ວ: ຜົນປະໂຫຍດລະດັບລະບົບ

ການນຳສະເໜີແກ້ວບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນການທົດແທນວັດສະດຸເທົ່ານັ້ນ; ມັນຍັງເປັນຕົວແທນໃຫ້ແກ່ການປ່ຽນແປງປັດຊະຍາການອອກແບບໃນລະດັບລະບົບ.

ປະສິດທິພາບທາງໄຟຟ້າ: ແກ້ວ Dk ຕ່ຳຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຊັກຊ້າຂອງສັນຍານ ແລະ ການໃຊ້ພະລັງງານໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ຄວາມສົມບູນຂອງໂຄງສ້າງ: TGV ສະເໜີຄວາມຮາບພຽງທີ່ສູງກວ່າ ແລະ ຄວາມບິດງໍຕ່ຳກວ່າສຳລັບການຫຸ້ມຫໍ່ໃນພື້ນທີ່ຂະໜາດໃຫຍ່.

ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນໃນການຜະລິດ: ການປະມວນຜົນດ້ວຍເລເຊີລວມກັບ PVD ສູນຍາກາດຊ່ວຍໃຫ້ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບຂະບວນການ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍສູງ.

ໂດຍສະເພາະ, ສຳລັບການເຊື່ອມໂຍງ optoelectronic, ຄວາມໂປ່ງໃສທາງ optical ຂອງແກ້ວຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດອອກແບບການຫຸ້ມຫໍ່ໄດ້ບ່ອນທີ່ substrate ບໍ່ພຽງແຕ່ຮອງຮັບການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຮອງຮັບ waveguides, lenses, ແລະ sensor window, ເຊິ່ງຍາກທີ່ຈະບັນລຸໄດ້ດ້ວຍ TSV.

ວິທີແກ້ໄຂການເຄືອບຊັ້ນເມັດພັນ TGV ແບບສູນຍາກາດ ZhenHua

ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງອຸປະກອນ:

ການເພີ່ມປະສິດທິພາບການເຄືອບເລິກຜ່ານ: ເທັກໂນໂລຢີການເຄືອບເລິກຜ່ານທີ່ເປັນເອກະລັກສະເພາະທີ່ມີຄວາມສາມາດໃນການຈັດການກັບຈຸດເຊື່ອມຂະໜາດນ້ອຍເຖິງ 30 μm ດ້ວຍອັດຕາສ່ວນຫຼາຍກວ່າ 10:1, ແກ້ໄຂບັນຫາຄວາມທ້າທາຍຂອງຈຸດເຊື່ອມເລິກທີ່ສັບສົນ.

ສາມາດປັບແຕ່ງໄດ້ສຳລັບຂະໜາດຕ່າງໆ: ຮອງຮັບພື້ນຜິວແກ້ວລວມທັງ 600 × 600 ມມ, 510 × 515 ມມ, ຫຼືໃຫຍ່ກວ່າ.

ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງຂະບວນການ: ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບ Cu, Ti, Ni, Pt, ແລະຟິມບາງໆທີ່ນຳໄຟຟ້າ ຫຼື ຟິມທີ່ເຮັດວຽກໄດ້ອື່ນໆ ເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານຄວາມຕ້ານທານທາງໄຟຟ້າ ແລະ ການກັດກ່ອນທີ່ຫຼາກຫຼາຍ.

ປະສິດທິພາບທີ່ໝັ້ນຄົງ ແລະ ການບຳລຸງຮັກສາງ່າຍ: ມາພ້ອມກັບການຄວບຄຸມອັດສະລິຍະສຳລັບການປັບຕົວກຳນົດຄ່າອັດຕະໂນມັດ ແລະ ການຕິດຕາມກວດກາຄວາມໜາແບບສະໝໍ່າສະເໝີໃນເວລາຈິງ; ການອອກແບບແບບໂມດູນຊ່ວຍໃຫ້ການບຳລຸງຮັກສາງ່າຍຂຶ້ນ ແລະ ຫຼຸດຜ່ອນເວລາທີ່ຢຸດເຮັດວຽກ.

ຂອບເຂດການນຳໃຊ້: ເໝາະສຳລັບການຫຸ້ມຫໍ່ແບບພິເສດ TGV/TSV/TMV, ເຊິ່ງບັນລຸການເຄືອບຊັ້ນເມັດພືດຢ່າງເລິກເຊິ່ງດ້ວຍອັດຕາສ່ວນ 10:1.

— ບົດຄວາມນີ້ຖືກເຜີຍແຜ່ໂດຍອຸປະກອນເຄືອບສູນຍາກາດ ຜູ້ຜະລິດເຄື່ອງດູດຝຸ່ນ Zhenhua