Хагас дамжуулагч сав баглаа боодлын технологийн хувьсалд босоо холболтууд нь системийн гүйцэтгэл, ул мөр, эрчим хүчний хэрэглээг тодорхойлох гол хүчин зүйл байсаар ирсэн. Утасны холболт болон эргэлдэгч чипийн эрт үеийн техникүүдээс эхлээд 3D давхарласан IC-үүд гарч ирэх хүртэл салбар нь илүү нягтралтай, богино холболтын шийдлүүдийг эрэлхийлж ирсэн.
Энэ хүрээнд TSV (Through Silicon Via) болон TGV (Through Glass Via) нь босоо холболтын хоёр үндсэн технологи болж гарч ирсэн. Эдгээр нь материалын систем, үйлдвэрлэлийн процесс, гүйцэтгэлийн шинж чанар, хэрэглээний чиглэлээрээ ялгаатай бөгөөд дараагийн үеийн сав баглаа боодлын хөгжлийн гол цэг болж байна.
I. TSV: 3D сав баглаа боодлын анхдагч
1. Техникийн зарчим
TSV гэдэг нь цахиурын суурь (ихэвчлэн хэдэн арван микроноос хэдэн зуун микрон хүртэл гүн)-ээр сийлсэн өндөр харьцаатай виаг хэлдэг бөгөөд дараа нь виагны хананд тусгаарлагч давхарга, металл үрийн давхарга, металл дүүргэлт (ихэвчлэн зэс) үүсдэг. Эдгээр босоо виагууд нь давхарласан чип давхаргуудын хооронд өндөр хурдны цахилгаан холболтыг бий болгодог.
2. Үйл явцын урсгал
TSV үйлдвэрлэлийн ердийн үйл явц нь дараахь зүйлийг агуулдаг.
Гүн цахиурын сийлбэр (DRIE): Цахиурын нимгэн хавтангаар өндөр харьцаатай сийлбэр үүсгэнэ.
Тусгаарлагч давхаргын хуримтлал: Ихэвчлэн цахиурын суурьнаас металл дүүргэлтийг цахилгаанаар тусгаарлахын тулд PECVD-ээр SiO₂ хуримтлуулдаг.
Үрийн давхаргыг хуримтлуулах ба электролиз хийх: Металл үрийн давхаргыг PVD аргаар хуримтлуулж, дараа нь зэс электролиз хийх.
Химийн механик өнгөлгөө (ХМӨ): Хавтгай гадаргуу авахын тулд илүүдэл металлыг арилгана.
3. Давуу талууд ба хязгаарлалтууд
TSV нь маш богино холболтын зам, бага дохионы хоцрогдол, бага эрчим хүчний хэрэглээ, өндөр зурвасын өргөнийг санал болгодог тул өндөр гүйцэтгэлтэй тооцоолол болон өндөр зурвасын өргөнтэй санах ойд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Гэсэн хэдий ч TSV нь бас хязгаарлалттай:
Дулааны стрессийн асуудлууд: Цахиур болон зэсийн хоорондох CTE-ийн том зөрүү нь найдвартай байдлыг бууруулж болзошгүй.
Өндөр процессын өртөг: Гүн сийлбэр, электролиз, CMP нь нарийн төвөгтэй бөгөөд гарцад мэдрэмтгий байдаг.
Цахилгаан тусгаарлагчийн бэрхшээлүүд: Тусгаарлагч давхаргын зузаан ба жигд байдал нь диэлектрик бат бэх байдалд шууд нөлөөлдөг.
Чипийн интеграцийн нягтрал нэмэгдэхийн хэрээр гарц болон өртгийн хоорондох зөрчил нь өөр материалын судалгааг өдөөж, TGV-ийн боломжийг бий болгож байна.
II. TGV: Шилэн суурьтай холболтын инноваци
1. Техникийн зарчим
TGV нь цахиурын оронд шилэн суурь ашигладаг. Өндөр нарийвчлалтай виаг лазер өрөмдлөг эсвэл нойтон сийлбэрээр үүсгэж, дараа нь металл үрийн давхаргыг хуримтлуулж, электролизжүүлснээр TSV-тэй төстэй босоо холболтыг бий болгодог.
Шил нь маш сайн цахилгаан тусгаарлагч, бага диэлектрик тогтмол (Dk), бага диэлектрик алдагдал (Df), гайхалтай хэмжээст тогтвортой байдлыг хангадаг тул TGV-г өндөр хурдны дохио дамжуулах болон оптоэлектроник савлагаанд маш сонирхолтой болгодог.
2. Үйл явцын урсгал
TGV үйлдвэрлэх гол үе шатууд нь дараахь зүйлийг агуулна.
Лазер өрөмдлөг: Хэт хурдан лазерууд нь шилэн дотор 20-150 μм диаметртэй микровиа үүсгэдэг.
Үрийн давхаргын хуримтлал: Магнетрон цацалт гэх мэт PVD нь ханан дээр жигд дамжуулагч давхарга үүсгэдэг.
Металлын электролиз: Зэс эсвэл никель-зэсийн хайлш нь шилэн нэвт цахилгаан холболт үүсгэхийн тулд хоолойнуудыг дүүргэдэг.
Хавтгайжуулалт ба Хээ: Олон давхаргат холболт эсвэл IC чиптэй холбох боломжийг олгодог.
3. Давуу талууд
TSV-тэй харьцуулахад TGV нь хэд хэдэн давуу талыг харуулдаг:
Диэлектрик алдагдал бага: Шилэн Dk нь цахиурын 1/3 орчим бөгөөд дохионы хөндлөн дамжуулалт болон оруулгын алдагдлыг бууруулдаг.
Маш сайн дулааны тогтвортой байдал: CTE нь металлтай ойрхон тул дулааны стрессийг багасгадаг.
Оптик тунгалаг байдал: Фотоник болон мэдрэгч дэх оптоэлектроник интеграцийг дэмждэг.
Хяналттай өртөг: Лазер өрөмдлөг болон шил боловсруулах нь боловсорч гүйцсэн бөгөөд том талбайд хавтан үйлдвэрлэхэд тохиромжтой.
III. TSV ба TGV: Харьцуулалт ба хэрэглээний домэйнүүд
| Зүйл | TSV (Цахиураар дамжуулан) | TGV (Шилэн замаар) |
| Субстрат | Монокристалл цахиур | Тусгай шил (Borofloat, Corning, Schott гэх мэт) |
| Нүхний диаметр | 5–50 мкм | 20–150 мкм |
| Нүхний гүн | 30–100 мкм | 100–400 мкм |
| Дулаалга | Нэмэлт тусгаарлагч давхарга шаардлагатай | Шилэн дотор тусгаарлагчтай |
| Дулааны тэлэлтийн коэффициентийн тохируулга | Cu-тай харьцуулахад мэдэгдэхүйц ялгаа | Cu-тай төстэй, бага дулааны стресстэй |
| Процессын зардал | Өндөр | Харьцангуй бага |
| Аппликейшнүүд | Логик/Санах ойн 3D овоолго | SiP, мэдрэгч, оптоэлектроник сав баглаа боодол, антенн, MEMS |
TSV нь өндөр гүйцэтгэлтэй логик болон санах ойн 3D стекийн гол сонголт хэвээр байгаа бол TGV нь SiP, оптоэлектроник интеграци, мэдрэгч болон RF төхөөрөмжүүдэд хурдацтай өргөжиж байна.
Шилэн суурь хэмжээ нь самбарын түвшний савлагаа (PLP)-д хүрснээр TGV нь 5G харилцаа холбоо, автомашины радар, AR оптик, Mini/Micro LED савлагааны хувьд хамгийн тохиромжтой холболтын платформ болж байна.
IV. Цахиураас шил хүртэл: Системийн түвшний ашиг тус
Шилийг нэвтрүүлсэн нь зүгээр л материалыг орлох зүйл биш; энэ нь системийн түвшний дизайны философийн өөрчлөлтийг илэрхийлж байна.
Цахилгаан үзүүлэлт: Бага DK шил нь дохионы саатал болон цахилгаан зарцуулалтыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
Бүтцийн бүрэн бүтэн байдал: TGV нь том талбайн савлагааны хувьд илүү өндөр хавтгай байдал болон бага гажуудлыг санал болгодог.
Үйлдвэрлэлийн уян хатан байдал: Лазер боловсруулалт нь вакуум PVD-тэй хослуулан өндөр процессын нийцтэй байдал болон өргөтгөх боломжийг олгодог.
Ялангуяа оптоэлектроник интеграцийн хувьд шилний оптик тунгалаг байдал нь суурь нь зөвхөн цахилгаан холболтыг төдийгүй долгион хөтлүүр, линз, мэдрэгч цонхыг дэмждэг сав баглаа боодлын загварыг бий болгох боломжийг олгодог бөгөөд үүнийг TSV-ээр хийхэд хэцүү байдаг.
V. ZhenHua вакуум TGV үрийн давхаргын бүрэх уусмал
Тоног төхөөрөмжийн давуу талууд:
Гүнээр дамжин өнгөлөх бүрхүүлийн оновчлол: 30 μм хүртэлх жижиг нүхийг >10:1 харьцаатайгаар боловсруулах чадвартай, нарийн төвөгтэй гүнээр дамжин өнгөлөх сорилтуудыг шийдвэрлэх чадвартай өөрийн гэсэн гүнээр дамжин өнгөлөх бүрхүүлийн технологи.
Төрөл бүрийн хэмжээтэй тохируулж болно: 600 × 600 мм, 510 × 515 мм ба түүнээс дээш хэмжээтэй шилэн субстратыг дэмждэг.
Процессын уян хатан байдал: Цахилгаан болон зэврэлтээс хамгаалах янз бүрийн шаардлагыг хангахын тулд Cu, Ti, Ni, Pt болон бусад дамжуулагч эсвэл функциональ нимгэн хальстай нийцдэг.
Тогтвортой гүйцэтгэл ба хялбар засвар үйлчилгээ: Автомат параметрийн тохируулга болон зузааны жигд байдлыг бодит цагийн хяналт хийх ухаалаг удирдлагатай; модульчлагдсан дизайн нь засвар үйлчилгээг хөнгөвчилж, ажиллах хугацааг багасгадаг.
Хэрэглэх хүрээ: TGV/TSV/TMV дэвшилтэт савлагаанд тохиромжтой, үрийн давхаргын бүрхүүлээр гүн 10:1 харьцаатайгаар бүрнэ.
-Энэ нийтлэлийг нийтэлсэнвакуум бүрэх тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгч Zhenhua тоос сорогч
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 10-р сарын 16