Ярымүткәргеч төргәкләү технологиясенең эволюциясендә вертикаль тоташтырулар һәрвакыт система эшчәнлеген, эз мәйданын һәм энергия куллануны билгеләүче төп фактор булып торды. Иртә чыбыкларны тоташтыру һәм чипларны әйләндерү ысулларыннан алып 3D катламлы интеграль микросхемаларның барлыкка килүенә кадәр, тармак югарырак тыгызлык һәм кыскарак тоташтыру чишелешләрен эзләде.
Бу контекстта, TSV (Through Silicon Via) һәм TGV (Through Glass Via) ике төп вертикаль тоташтыру технологиясе буларак барлыкка килде. Алар материал системалары, җитештерү процесслары, җитештерү үзенчәлекләре һәм куллану өлкәләре буенча аерылып торалар, бу киләсе буын упаковка эшләүдә төп нокта булып тора.
I. TSV: 3D упаковка пионеры
1. Техник принцип
TSV кремний субстраты аша (гадәттә уннарчадан йөзләрчә микронга кадәр тирәнлектә) уеп ясалган югары аспектлы виалар, аннары виалар стеналарында изоляция катламы, металл орлык катламы һәм металл тутырма (гадәттә бакыр) барлыкка килә. Бу вертикаль виалар катламнар арасында югары тизлекле электр тоташуларын тәэмин итә.
2. Процесс агымы
TSV җитештерүнең типик процессы түбәндәгеләрне үз эченә ала:
Кремнийны тирәнтен гравюралау (DRIE): Кремний пластинасында югары аспектлы виалар булдырыгыз.
Изоляция катламын урнаштыру: Гадәттә, металл тутырманы кремний нигезеннән электр белән аеру өчен PECVD белән SiO₂ урнаштыру кулланыла.
Орлык катламын урнаштыру һәм электрокаплау: Металл орлык катламын PVD белән урнаштыру, аннары бакыр электрокаплау.
Химик механик полировка (ХМП): Тигез өслек алу өчен артык металлны алыгыз.
3. Өстенлекләр һәм чикләүләр
TSV бик кыска тоташу юлларын, түбән сигнал тоткарлыгын, түбән энергия куллануны һәм югары үткәрүчәнлек киңлеген тәкъдим итә, бу аны югары җитештерүчән исәпләүләр һәм югары үткәрүчәнлекле хәтер өчен мөһим мөмкинлек бирә.
Шулай да, TSVның да чикләүләре бар:
Термик стресс проблемалары: Кремний һәм бакыр арасындагы CTEдагы зур аерма ышанычлылыкны киметергә мөмкин.
Югары процесс бәясе: тирәнтен гравюралау, электрокаплау һәм CMP катлаулы һәм нәтиҗәгә сизгер.
Электр изоляциясе белән бәйле кыенлыклар: Изоляция катламының калынлыгы һәм тигезлеге диэлектрик ныклыкка турыдан-туры тәэсир итә.
Чип интеграциясе тыгызлыгы арткан саен, табыш һәм бәя арасындагы каршылыклар альтернатив материалларны өйрәнүгә этәргеч бирде, бу исә TGV өчен мөмкинлекләр тудырды.
II. TGV: Пыяла нигезендәге үзара тоташтыру инновациясе
1. Техник принцип
TGV кремний урынына пыяла субстратлар куллана. Югары төгәллекле виалар лазер бораулау яки дымлы эшкәртү ярдәмендә формалаштырыла, аннары металл орлык катламы урнаштырыла һәм электрокаплау белән каплана, шуның белән TSVга охшаш вертикаль тоташулар барлыкка килә.
Пыяла бик яхшы электр изоляциясе, түбән диэлектрик даимилек (Dk), түбән диэлектрик югалтулар (Df) һәм гаҗәеп үлчәмле тотрыклылык тәкъдим итә, бу TGVны югары тизлекле сигнал тапшыру һәм оптоэлектрон төргәкләү өчен бик җәлеп итүчән итә.
2. Процесс агымы
TGV җитештерүнең төп этаплары түбәндәгеләрне үз эченә ала:
Лазер белән бораулау: Ультрафиолет лазерлары пыяла эчендә диаметрлары гадәттә 20–150 мкм булган микровиалар барлыкка китерә.
Орлык катламын урнаштыру: PVD, мәсәлән, магнетрон сиптерү, аша стеналарга бердәм үткәргеч катлам урнаштыра.
Металлларны электрокаплау: Бакыр яки никель-бакыр эретмәсе пыяла аша электр тоташуларын булдыру өчен тишләрне тутыра.
Планаризация һәм шаблонлаштыру: Күп катламлы үзара тоташуларны яки интеграль микросхемаларга тоташуны тәэмин итә.
3. Өстенлекләр
TSV белән чагыштырганда, TGV берничә өстенлек күрсәтә:
Диэлектрик югалтуларның түбән булуы: Пыяла Dk якынча 1/3 өлешен тәшкил итә, бу сигналның үзара бәйләнешен һәм кертү югалтуларын киметә.
Бик яхшы термик тотрыклылык: CTE металлларга якын, термик стрессны минимальләштерә.
Оптик үтә күренмәлелек: Фотоника һәм сенсорларда оптоэлектрон интеграцияне хуплый.
Контрольдә тотыла торган бәя: Лазер белән бораулау һәм пыяла эшкәртү өлгереп килә, зур мәйданлы панель дәрәҗәсендә җитештерү өчен яраклы.
III. TSV vs TGV: Чагыштыру һәм куллану өлкәләре
| Әйбер | TSV (Кремний аша) | TGV (Шыша аша) |
| Субстрат | Монокристалл кремний | Махсус пыяла (Borofloat, Corning, Schott һ.б.) |
| Тишек диаметры | 5–50 мкм | 20–150 мкм |
| Тишек тирәнлеге | 30–100 мкм | 100–400 мкм |
| Изоляция | Өстәмә изоляция катламы кирәк | Пыяла эчке яктан изоляцияли |
| Җылылык киңәю коэффициентын туры китерү | Cu белән чагыштырганда зур аермалар | Cu кебек, түбән термик көчәнеш |
| Процесс бәясе | Югары | Чагыштырмача түбәнрәк |
| Кушымталар | Логика/Хәтер 3D катламы | SiP, сенсорлар, оптоэлектрон төргәкләү, антенналар, MEMS |
TSV югары җитештерүчәнлекле логика һәм хәтер 3D стекинг өчен төп сайлау булып кала, ә TGV SiP, оптоэлектрон интеграция, сенсорлар һәм RF җайланмаларында тиз тарала.
Пыяла субстрат зурлыклары панель дәрәҗәсендәге упаковкага (PLP) җиткәч, TGV 5G элемтәсе, автомобиль радары, AR оптикасы һәм Mini/Micro LED упаковкасы өчен идеаль тоташтыру платформасына әйләнә.
IV. Кремнийдан пыялага кадәр: система дәрәҗәсендәге өстенлекләр
Пыяла куллану материалларны алыштыру гына түгел; ул система дәрәҗәсендәге дизайн фәлсәфәсендә үзгәрешне күрсәтә.
Электр сыйфаты: түбән DK пыяласы сигнал тоткарлыгын һәм энергия куллануны сизелерлек киметә.
Структура бөтенлеге: TGV зур мәйданлы төрү өчен югарырак яссылык һәм түбәнрәк бөгелү тәкъдим итә.
Җитештерүнең сыгылмалылыгы: Лазер эшкәртү вакуумлы PVD белән берлектә югары процесс туры килүчәнлеген һәм масштабланучанлыгын тәэмин итә.
Аерым алганда, оптоэлектрон интеграция өчен, пыяланың оптик үтә күренмәлелеге төрү конструкцияләрен булдыру мөмкинлеген бирә, анда субстрат электр тоташуларын гына түгел, ә дулкын үткәргечләрен, линзаларны һәм сенсор тәрәзәләрен дә тота, моңа TSV белән ирешү кыен.
V. ZhenHua вакуумлы TGV орлык катламын каплау эремәсе
Җиһазларның өстенлекләре:
Тирән каплауны оптимальләштерү: 30 мкм кадәр кечкенә зурлыктагы һәм >10:1 аспект нисбәтендәге каплауларны эшкәртә алырлык, катлаулы тирән каплау проблемаларын хәл итә алырлык шәхси тирән каплау технологиясе.
Төрле зурлыклар өчен көйләнергә мөмкин: 600 × 600 мм, 510 × 515 мм яки аннан да зуррак пыяла субстратларны хуплый.
Процессның сыгылмалылыгы: төрле электр һәм коррозиягә чыдамлык таләпләрен канәгатьләндерү өчен Cu, Ti, Ni, Pt һәм башка үткәргеч яки функциональ юка пленкалар белән туры килә.
Тотрыклы Эшчәнлек һәм Җиңел Хезмәт Күрсәтү: Параметрларны автоматик көйләү һәм калынлыкның бердәмлеген реаль вакыт режимында күзәтү өчен акыллы идарә итү белән җиһазландырылган; модульле дизайн хезмәт күрсәтүне җиңеләйтә һәм эш тукталышларын киметә.
Куллану өлкәсе: TGV/TSV/TMV алдынгы төргәкләү өчен яраклы, 10:1 нисбәтендә орлык катламы белән тирән каплауга ирешә.
—Бу мәкалә бастырып чыгарылганвакуум каплау җиһазлары җитештерүче Zhenhua Powder
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 16 октябре