В останні роки штучний інтелект, автономне керування та високопродуктивні обчислювальні чіпи домінували в галузі напівпровідників. Оскільки продуктивність чіпів продовжує зростати, традиційна двовимірна (2D) упаковка більше не може відповідати зростаючим вимогам до щільності міжз'єднань та управління температурою. Галузь швидко рухається до ери тривимірної (3D) інтеграції.
Щоб забезпечити вищу щільність обчислень та взаємозв'язок в обмеженому просторі, роль підкладки для упаковки стала важливішою, ніж будь-коли. Технологія Through-Silicon Via (TSV) колись символізувала 3D-упаковку, проте її висока вартість, обмежена пропускна здатність та матеріальні обмеження перешкоджали широкому впровадженню. Тепер з'являється новий претендент — технологія взаємоз'єднань Through-Glass Via (TGV).
Основний принцип TGV полягає у створенні мікронних переходних отворів через ізоляційну скляну підкладку з подальшим заповненням металом для створення вертикальних провідних шляхів між мікросхемами або підкладками. Хоча концепція здається простою, процес включає кілька прецизійних етапів, кожен з яких безпосередньо впливає на надійність міжз'єднання. Серед них нанесення зародкового шару, яке часто ігнорується, служить прихованою основою, що визначає загальний успіх металізації.
1. Процес TGV: шар зерна — провідний «місток» металізації
Типовий процес TGV складається з:
Підготовка скляної підкладки → Точність свердління → Нанесення шару зерна → Гальванічне заповнення → Планаризація поверхні.
Зародковий шар — це, по суті, дуже тонка провідна плівка, нанесена вздовж внутрішніх стінок непровідних скляних переходних отворів. Якщо розглядати структуру TGV як вертикальний «місток» для електричного з'єднання, то зародковий шар діє як перший сталевий трос, що закріплює цей місток. Без нього подальше гальванічне покриття не може розпочатися, і рівномірна металізація всередині переходного отвору стає неможливою.
Однак якість осадження цього шару значною мірою залежить від геометричної морфології самого отвору. Різні форми отворів призводять до різних труднощів у досягненні рівномірного покриття шаром зародка.
2. Через морфологію: найвищий виклик для рівномірного покриття шаром насіння
Профілі переходних отворів TGV різняться залежно від процесу свердління та травлення. До поширених геометрій належать переходні отвори у формі метелика, сліпі, вертикальні та V-подібні, кожне з яких створює унікальні труднощі при нанесенні фарби:
Через отвір типу «метелик»: Звужена середня частина створює ефект затінення, запобігаючи потраплянню атомів металу в центральну область. Це призводить до появи непокритих «мертвих зон», де втрачається безперервність гальванічного покриття.
Сліпий отвір: При закритому дні потік газу обмежений, а енергія іонів послаблюється, що призводить до утворення тонких і погано адгезійних плівок, які можуть розшаровуватися під дією подальших технологічних навантажень.
Вертикальний перехідний отвір: характеризується високим співвідношенням сторін та прямими боковими стінками, атоми металу рухаються лінійно та часто не покривають дно перехідного отвору належним чином, створюючи неповні провідні шляхи або порожнини в покритті.
V-подібний перехідний отвір: конічний профіль певною мірою покращує рівномірність кута напилення, але надмірна конусність може призвести до неоднорідності товщини плівки та концентрації напружень, що погіршує цілісність сигналу.
У всіх випадках основною проблемою є досягнення безперервного, рівномірного та добре зчепленого металевого покриття на скляних поверхнях з високим співвідношенням сторін та низькою поверхневою енергією. Будь-який розрив або погана адгезія в зародковому шарі призводить до утворення пустот, тріщин або розшарування під час гальванічного покриття, що призводить до збільшення опору міжз'єднань, затримки сигналу або повного виходу з ладу пристрою.
Вирішення цих проблем вимагає високоточного, високостабільного обладнання для вакуумного покриття, здатного досягати глибокої металізації. Саме тут і приходить на допомогу рішення ZHENHUA Vacuum для покриття TGV.
3. Рішення ZHENHUA Vacuum для металізації TGV через
Переваги обладнання:
Оптимізація глибокого нанесення покриттів
Запатентована технологія нанесення покриття глибокими отворами дозволяє рівномірно наносити шар зерна навіть на перехідні отвори діаметром до 30 мкм, досягаючи співвідношення сторін до 10:1 та ефективно вирішуючи проблеми металізації у складних 3D-структурах перехідних отворів.
Налаштовується для різних розмірів основи
Сумісний зі скляними підкладками розміром 600 × 600 мм, 510 × 515 мм та більшими форматами для задоволення різноманітних виробничих вимог.
Гнучкість процесу для різних матеріалів
Підтримує осадження тонких плівок Cu, Ti, W, Ni, Pt та інших провідних або функціональних матеріалів, що задовольняє різні вимоги щодо електричної та корозійної стійкості.
Стабільна продуктивність та просте обслуговування
Оснащений інтелектуальною системою керування для автоматичного налаштування параметрів та моніторингу товщини плівки в режимі реального часу. Модульна конструкція забезпечує спрощене обслуговування та скорочення часу простою.
Сфера застосування:
Підходить для вдосконаленої упаковки TGV/TSV/TMV, що дозволяє наносити високоякісне покриття зародковим шаром у перехідних отворах зі співвідношенням сторін до 10:1.
Висновок: Освоєння початкового шару — крок до справжньої 3D-інтеграції
Цінність технології TGV полягає не лише в забезпеченні нового вертикального каналу взаємоз'єднання, але й у створенні справжньої тривимірної архітектури взаємоз'єднань.
В основі цього переходу залишається металізація шару насіння, але часто недооцінений процес.
Тільки коли ця невидима «провідна основа» досягне однорідності, щільності та міцної адгезії, можна забезпечити подальше гальванічне покриття та ефективність міжз'єднання. Таким чином, досягнення високоякісного осадження металу в межах скляних отворів мікронного масштабу стало визначальним критерієм можливостей передового корпусування.
Завдяки постійним інноваціям у процесі та вдосконаленню обладнання, ZHENHUA Vacuum пропонує надійні, високопродуктивні рішення для глибокого покриття отворів TGV, що дозволяє виробникам упаковки впевнено переходити від пілотних серій до масового виробництва, прискорюючи повну реалізацію 3D-інтеграції.
В епоху, що зумовлена постійно зростаючою обчислювальною потужністю та щільністю інтеграції, це більше, ніж просто вдосконалення обладнання — це вирішальний крок до зрілості технології 3D-упаковки наступного покоління.
—Цю статтю опублікувавобладнання для вакуумного покриттявиробник Zhenhua Vacuum
Час публікації: 13 жовтня 2025 р.