Ýarymgeçiriji gaplama tehnologiýasynyň ösüşinde, dik birikdirmeler hemişe ulgamyň işini, yzyny we energiýa sarp edilişini kesgitleýän esasy faktor bolup geldi. Ilkinji sim birikdirmelerinden we çipleri aýlamak usullaryndan başlap, 3D üýşürilen IC-leriň peýda bolmagyna çenli, pudak has ýokary dykyzlykly we gysga birikdirme çözgütlerini gözleýär.
Şu nukdaýnazardan, TSV (Through Silicon Via) we TGV (Through Glass Via) iki esasy wertikal özara baglanyşyk tehnologiýalary hökmünde ýüze çykdy. Olar material ulgamlary, önümçilik prosesleri, önümçilik häsiýetnamalary we ulanylyş ugurlary boýunça tapawutlanýar we geljekki nesil gaplama işläp düzmekde möhüm nokady emele getirýär.
I. TSV: 3D gaplamanyň öňdebaryjysy
1. Tehniki prinsip
TSV kremniý substratyndan (adatça on müňlerçe mikrondan ýüzlerçe mikrona çenli çuňlukda) oýulyp, soňra geçiriji diwarlarda izolýasiýa gatlagynyň, metal tohum gatlagynyň we metal doldurgyjynyň (köplenç mis) emele gelmegi bilen baglanyşykly ýokary derejeli gatnaşykly geçirijileri aňladýar. Bu dik geçirijiler üst-üste goýlan çip gatlaklarynyň arasynda ýokary tizlikli elektrik arabaglanyşygyny üpjün edýär.
2. Proses akymy
TSV-niň adaty öndüriş prosesi aşakdakylary öz içine alýar:
Çuňňur kremniý aşındyrmasy (DRIE): Kremniý plastinkasynda ýokary aspekt gatnaşygyndaky wiaslary dörediň.
Izolýasiýa gatlagynyň çökmegi: Adatça, metal doldurgyjyny kremniý substratyndan elektrik taýdan bölmek üçin PECVD bilen SiO₂ çökýär.
Tohum gatlagyny çökdürmek we elektrokaplama: Metal tohum gatlagynyň PVD çökdürilmegi, soňra bolsa mis elektrokaplama.
Himiki mehaniki jylamak (HMJ): Tekiz ýüz gazanmak üçin artykmaç metaly aýyryň.
3. Artykmaçlyklary we çäklendirmeleri
TSV örän gysga özara baglanyşyk ýollaryny, pes signal gijikdirişini, pes energiýa sarp edilişini we ýokary geçirijilik ukybyny hödürleýär, bu bolsa ony ýokary öndürijilikli hasaplamalar we ýokary geçirijilikli ýat üçin möhüm mümkinçilik döredýär.
Şeýle-de bolsa, TSV-niň hem çäklendirmeleri bar:
Termal stres meseleleri: Kremniý bilen misiň arasyndaky CTE-de uly gabat gelmezlik ygtybarlylygy peseldip biler.
Ýokary proses bahasy: Çuňňur aşındyrma, elektrokaplama we CMP çylşyrymly we netije duýgurdyr.
Elektrik izolýasiýa kynçylyklary: Izolaýsiýa gatlagynyň galyňlygy we deňligi dielektrik güýjüne gönüden-göni täsir edýär.
Çip integrasiýasynyň dykyzlygy artdygyça, girdeji bilen çykdajylaryň arasyndaky gapma-garşylyklar alternatiw materiallaryň gözlegine itergi berdi we bu bolsa TGV üçin mümkinçilik döretdi.
II. TGV: Aýna esasly özara baglanyşyk innowasiýalary
1. Tehniki prinsip
TGV kremniýiň ýerine aýna substratlaryny ulanýar. Ýokary takyklykly wiaslar lazer bilen deşmek ýa-da çygly aşındyrmak arkaly emele getirilýär, soňra metal tohum gatlagyny goýmak we elektrokaplama arkaly amala aşyrylýar, bu bolsa TSV-e meňzeş dik özara baglanyşyklara ýetýär.
Aýna ajaýyp elektrik izolýasiýasyny, pes dielektrik hemişelikligini (Dk), pes dielektrik ýitgisini (Df) we ajaýyp ölçeg durnuklylygyny üpjün edýär, bu bolsa TGV-ni ýokary tizlikli signal geçirmek we optoelektron gaplama üçin örän özüne çekiji edýär.
2. Proses akymy
TGV önümçiliginiň esasy tapgyrlary aşakdakylary öz içine alýar:
Lazer bilen deşmek: Ultra çalt lazerler aýnada diametri adatça 20–150 μm aralygynda bolan mikrowialary emele getirýär.
Tohum gatlagynyň çökmegi: Magnetron püskürtmesi ýaly PVD, üsti bilen diwarlara birmeňzeş geçiriji gatlak çökýär.
Metall elektrokaplama: Mis ýa-da nikel-mis garyndysy aýna arkaly elektrik birikmelerini emele getirmek üçin geçirijileri doldurýar.
Tekizleşdirmek we nusgalamak: Köp gatlakly özara baglanyşyklary ýa-da IC çiplerine birikdirmegi üpjün edýär.
3. Artykmaçlyklary
TSV bilen deňeşdirilende, TGV birnäçe artykmaçlyklary görkezýär:
Dielektrik ýitgisiniň pesligi: Aýna Dk kremniýiň takmynan 1/3 bölegine deňdir, bu bolsa signalyň özara gepleşigini we goşulyş ýitgisini azaldýar.
Ajaýyp termal durnuklylyk: CTE metallara ýakyn, termal stressi iň pes derejä düşürýär.
Optiki açyklyk: Fotonika we sensorlarda optoelektron integrasiýasyny goldaýar.
Gözegçilik edilýän çykdajylar: Lazer bilen burgmak we aýna işläp taýýarlamak kämilleşýär, uly meýdanly panel derejesinde önümçilik üçin amatly.
III. TSV we TGV: Deňeşdirme we ulanylyş ugurlary
| Haryt | TSV (Silicon Via arkaly) | TGV (Aýna arkaly) |
| Substrat | Monokristal kremniý | Ýöriteleşdirilen aýna (Borofloat, Corning, Schott we ş.m.) |
| Deşigiň diametri | 5–50 μm | 20–150 μm |
| Deşik çuňlugy | 30–100 μm | 100–400 μm |
| Izolýasiýa | Goşmaça izolýasiýa gatlagy gerek | Aýnanyň içki izolýasiýa edijiligi |
| Termal giňelme koeffisiýentiniň deňleşdirilmegi | Cu bilen deňeşdirilende möhüm tapawutlar | Cu-a meňzeş, pes termal stres |
| Prosesiň bahasy | Ýokary | Deňeşdirme boýunça pes |
| Programmalar | Logika/Ýatda saklamak 3D steki | SiP, sensorlar, optoelektron gaplama, antennalar, MEMS |
TSV ýokary öndürijilikli logika we ýatda saklamak üçin 3D steking üçin esasy saýlaw bolmagynda galýar, TGV bolsa SiP, optoelektron integrasiýa, sensorlar we RF enjamlarynda çalt giňelýär.
Aýna substrat ölçegleri panel derejesindäki gaplama (PLP) ýetmegi bilen, TGV 5G aragatnaşygy, awtoulag radarlary, AR optikasy we Mini/Micro LED gaplamalary üçin ideal özara baglanyşyk platformasyna öwrülýär.
IV. Kremniýden Aýna çenli: Sistema derejesindäki peýdalar
Aýnanyň girizilmegi diňe bir materialyň ornuny tutmak däl; ol ulgam derejesindäki dizaýn filosofiýasyndaky üýtgeşmäni aňladýar.
Elektrik öndürijiligi: Pes Dk aýnasy signalyň gijikmegini we energiýa sarp edilişini ep-esli azaldýar.
Gurluşyň bitewiligi: TGV uly meýdanly gaplama üçin ýokary tekizligi we pes egriligi hödürleýär.
Önümçilik çeýeligi: Lazer bilen işlemek wakuum PVD bilen utgaşdyrylyp, ýokary proses utgaşyklylygyny we ölçekleniş mümkinçiligini üpjün edýär.
Hususan-da, optoelektron integrasiýa üçin aýnanyň optiki açyklygy substratyň diňe elektrik birleşdirijilerini däl, eýsem tolkun geçirijilerini, linzalary we sensor penjirelerini hem goldaýan gaplama dizaýnlaryny döretmäge mümkinçilik berýär, muny TSV bilen gazanmak kyn.
V. ZhenHua TGV tohum gatlagyny örtmek üçin wakuum ergini
Enjamlaryň artykmaçlyklary:
Çuňňur örtük optimizasiýasy: 10:1-den gowrak gatnaşykly 30 μm çenli kiçi geçelgeleri işläp bilýän we çuňňur örtük arkaly çylşyrymly meseleleri çözüp bilýän hususy çuňňur örtük tehnologiýasy.
Dürli ölçegler üçin sazlanyp bilner: 600 × 600 mm, 510 × 515 mm ýa-da ondan uly bolan aýna substratlaryny goldaýar.
Prosesiň çeýeligi: Dürli elektrik we korroziýa garşylyk talaplaryny kanagatlandyrmak üçin Cu, Ti, Ni, Pt we beýleki geçiriji ýa-da funksional inçe plýonkalar bilen utgaşykly.
Durnukly iş görkezijisi we aňsat tehniki hyzmat: Parametrleri awtomatiki sazlamak we galyňlygyň deňligini real wagt režiminde gözegçilik etmek üçin akylly dolandyryş bilen enjamlaşdyrylan; modul dizaýn tehniki hyzmaty ýeňilleşdirýär we işden çykma wagtyny azaldýar.
Ulanylyş çägi: TGV/TSV/TMV ösen gaplama üçin amatly, 10:1 gatnaşykly tohum gatlagy arkaly çuň örtük gazanylýar.
—Bu makala çap edildiwakuum örtük enjamlary öndüriji Zhenhua tozan sorujy
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 16-njy oktýabry