Kutoka TSV hadi TGV: Mageuzi ya Nyenzo na Tofauti za Utengenezaji katika Viunganishi vya Kupitia-Kupitia

Katika mageuzi ya teknolojia ya vifungashio vya nusu-semiconductor, miunganisho wima imekuwa sababu muhimu inayoamua utendaji wa mfumo, alama ya chapa, na matumizi ya nguvu. Kuanzia mbinu za awali za kuunganisha waya na flip-chip hadi kuibuka kwa IC zilizopangwa za 3D, tasnia imekuwa ikitafuta suluhisho za miunganisho mifupi zaidi na yenye msongamano mkubwa.

Katika muktadha huu, TSV (Kupitia Silicon Via) na TGV (Kupitia Glass Via) zimeibuka kama teknolojia mbili kuu za muunganisho wima. Zinatofautiana katika mifumo ya nyenzo, michakato ya utengenezaji, sifa za utendaji, na vikoa vya matumizi, zikiwakilisha hatua muhimu katika maendeleo ya vifungashio vya kizazi kijacho.

I. TSV: Mwanzilishi wa Ufungashaji wa 3D
1. Kanuni ya Kiufundi

TSV inarejelea viasi vya uwiano wa hali ya juu vilivyochongwa kupitia substrate ya silikoni (kawaida huwa na kina cha mikroni kumi hadi mamia), ikifuatiwa na uundaji wa safu ya kuhami joto, safu ya mbegu ya chuma, na ujazo wa chuma (kawaida shaba) kwenye kuta za viasi. Viasi hivi vya wima huwezesha miunganisho ya umeme ya kasi ya juu kati ya tabaka za chipu zilizorundikwa.

2. Mtiririko wa Mchakato

Mchakato wa kawaida wa utengenezaji wa TSV unajumuisha:

Kuchora kwa Siliconi Kina (DRIE): Tengeneza vias zenye uwiano wa hali ya juu kwenye wafer ya silicon.

Uwekaji wa Tabaka za Kuhami: Kwa kawaida SiO₂ huwekwa kwenye PECVD ili kutenganisha kielektroniki kijazo cha chuma kutoka kwenye sehemu ya chini ya silikoni.

Uwekaji wa Tabaka la Mbegu na Uchoraji wa Kiumeme: Uwekaji wa PVD wa tabaka la mbegu la chuma ukifuatiwa na uchoraji wa shaba.

Kung'arisha Kikemikali (CMP): Ondoa metali iliyozidi ili kupata uso uliopangwa.

3. Faida na Mapungufu

TSV hutoa njia fupi sana za muunganisho, ucheleweshaji mdogo wa mawimbi, matumizi ya chini ya nishati, na kipimo data cha juu, na kuifanya iwe kiwezeshaji muhimu kwa kompyuta yenye utendaji wa juu na kumbukumbu yenye kipimo data cha juu.

Hata hivyo, TSV pia ina mapungufu:

Matatizo ya msongo wa joto: Utofauti mkubwa katika CTE kati ya silicon na shaba unaweza kupunguza uaminifu.

Gharama kubwa ya mchakato: Kuchonga kwa kina, kuchonga kwa umeme, na CMP ni changamano na nyeti kwa mavuno.

Changamoto za insulation ya umeme: Unene na usawa wa safu ya insulation huathiri moja kwa moja nguvu ya dielectric.

Kadri msongamano wa ujumuishaji wa chipu unavyoongezeka, migogoro kati ya mavuno na gharama imesababisha uchunguzi wa nyenzo mbadala—na kuunda fursa ya TGV.

II. TGV: Ubunifu wa Muunganisho Unaotegemea Kioo
1. Kanuni ya Kiufundi

TGV hutumia vijiti vya kioo badala ya silikoni. Vijiti vya usahihi wa hali ya juu huundwa kwa kuchimba visima kwa leza au kung'oa kwa mvua, ikifuatiwa na utuaji wa safu ya mbegu ya chuma na upako wa umeme, na kufikia miunganisho wima sawa na TSV.

Kioo hutoa insulation bora ya umeme, kigezo cha chini cha dielectric (Dk), upotevu mdogo wa dielectric (Df), na uthabiti bora wa vipimo, na kufanya TGV kuvutia sana kwa upitishaji wa mawimbi ya kasi ya juu na vifungashio vya optoelectronic.

2. Mtiririko wa Mchakato

Hatua muhimu katika utengenezaji wa TGV ni pamoja na:

Kuchimba kwa Leza: Leza zenye kasi ya juu huunda vijidudu kwenye kioo vyenye kipenyo cha kawaida kuanzia 20–150 μm.

Uwekaji wa Tabaka la Mbegu: PVD, kama vile kunyunyizia magnetron, huweka safu ya upitishaji inayofanana kwenye kuta.

Uchoraji wa Kielektroniki wa Chuma: Aloi ya shaba au nikeli-shaba hujaza vias ili kuunda miunganisho ya umeme kupitia kioo.

Upangaji na Uundaji wa Miundo: Huwezesha miunganisho au uunganishaji wa tabaka nyingi kwenye chipu za IC.

3. Faida

Ikilinganishwa na TSV, TGV inaonyesha faida kadhaa:

Upotevu mdogo wa dielektri: Kioo cha Dk kina takriban 1/3 ya silikoni, hivyo kupunguza upotevu wa mawimbi na upotevu wa viingilio.

Utulivu bora wa joto: CTE karibu na metali, kupunguza msongo wa joto.

Uwazi wa macho: Husaidia ujumuishaji wa optoelectronic katika fotoniki na vitambuzi.

Gharama inayoweza kudhibitiwa: Uchimbaji wa leza na usindikaji wa kioo unakomaa, unaofaa kwa uzalishaji wa kiwango cha paneli katika eneo kubwa.

III. TSV dhidi ya TGV: Vikoa vya Ulinganisho na Matumizi

TSV inabaki kuwa chaguo kuu kwa mantiki ya utendaji wa juu na upangaji wa kumbukumbu wa 3D, huku TGV ikipanuka kwa kasi katika SiP, ujumuishaji wa optoelectronic, vitambuzi, na vifaa vya RF.

Kwa ukubwa wa substrate ya kioo kufikia vifungashio vya kiwango cha paneli (PLP), TGV inakuwa jukwaa bora la muunganisho kwa mawasiliano ya 5G, rada ya magari, optiki za AR, na vifungashio vya Mini/Micro LED.

IV. Kuanzia Silicon hadi Kioo: Faida za Kiwango cha Mfumo

Kuanzishwa kwa kioo si mbadala wa nyenzo tu; kunawakilisha mabadiliko katika falsafa ya muundo wa kiwango cha mfumo.

Utendaji wa Umeme: Kioo cha chini cha Dk hupunguza kwa kiasi kikubwa ucheleweshaji wa mawimbi na matumizi ya nguvu.

Uadilifu wa kimuundo: TGV hutoa mpangilio wa hali ya juu na umbo la chini kwa ajili ya vifungashio vya eneo kubwa.

Unyumbufu wa utengenezaji: Usindikaji wa leza pamoja na PVD ya utupu huruhusu utangamano wa hali ya juu wa mchakato na uwezo wa kupanuka.

Hasa, kwa ujumuishaji wa optoelectronic, uwazi wa macho wa kioo huwezesha miundo ya vifungashio ambapo sehemu ya chini haiungi mkono tu miunganisho ya umeme lakini pia miongozo ya mawimbi, lenzi, na madirisha ya vitambuzi, jambo ambalo ni vigumu kufanikisha kwa kutumia TSV.

Suluhisho la Mpako wa Tabaka la Mbegu za V. ZhenHua Vuta

Faida za Vifaa:

Uboreshaji wa Mipako ya Deep Via: Teknolojia ya umiliki wa kina kupitia mipako yenye uwezo wa kushughulikia via ndogo kama 30 μm zenye uwiano wa >10:1, kushughulikia changamoto tata za deep kupitia.

Inaweza Kubinafsishwa kwa Ukubwa Mbalimbali: Inasaidia vioo vya chini ikiwa ni pamoja na 600×600 mm, 510×515 mm, au kubwa zaidi.

Unyumbufu wa Mchakato: Inapatana na Cu, Ti, Ni, Pt, na filamu zingine nyembamba zinazopitisha umeme au zinazofanya kazi ili kukidhi mahitaji mbalimbali ya upinzani wa umeme na kutu.

Utendaji Imara na Matengenezo Rahisi: Imewekwa na udhibiti mahiri kwa ajili ya marekebisho ya kiotomatiki ya vigezo na ufuatiliaji wa unene wa unene kwa wakati halisi; muundo wa moduli hurahisisha matengenezo na hupunguza muda wa kutofanya kazi.

Upeo wa Matumizi: Inafaa kwa ajili ya vifungashio vya hali ya juu vya TGV/TSV/TMV, ikifikia kina kupitia mipako ya safu ya mbegu yenye uwiano wa kipengele cha 10:1.

—Makala hii ilichapishwa navifaa vya mipako ya utupu mtengenezaji Zhenhua Vuta