אין דער עוואָלוציע פון האַלב-קאָנדוקטאָר פּאַקאַדזשינג טעכנאָלאָגיע, זענען ווערטיקאַלע ינטערקאַנעקץ שטענדיק געווען אַ שליסל פאַקטאָר וואָס באַשטימט סיסטעם פאָרשטעלונג, פֿוסדרוק, און מאַכט קאַנסאַמשאַן. פֿון פרי דראָט באַנדינג און פליפּ-טשיפּ טעקניקס ביז די אויפֿקום פון 3D סטאַקט ICs, האָט די אינדוסטריע געזוכט העכערע געדיכטקייט און קירצערע ינטערקאַנעקט סאַלושאַנז.
אין דעם קאנטעקסט, זענען TSV (דורך סיליקאן וויא) און TGV (דורך גלאז וויא) ארויסגעקומען אלס צוויי הויפטשטראם ווערטיקאַלע פארבינדונג טעכנאָלאָגיעס. זיי אונטערשיידן זיך אין מאַטעריאַל סיסטעמען, פאַבריקאַציע פּראָצעסן, פאָרשטעלונג קעראַקטעריסטיקס, און אַפּלאַקיישאַן געביטן, וואָס רעפּרעזענטירן אַ וויכטיק פונקט אין דער ווייַטער-דור פּאַקאַדזשינג אַנטוויקלונג.
I. TSV: פיאָניר פון 3D פּאַקאַדזשינג
1. טעכנישער פּרינציפּ
TSV באציט זיך צו הויך-אַספּעקט-פאַרהעלטעניש וויאַס וואָס זענען איינגעקריצט דורך אַ סיליקאָן סאַבסטראַט (געווענליך צענדליקער ביז הונדערטער מיקראָנען טיף), נאכגעפאָלגט דורך דער פאָרמירונג פון אַן איזאָלירנדיקער שיכט, מעטאַל זוימען שיכט, און מעטאַל פֿיל (געווענליך קופּער) אויף די וויאַ ווענט. די ווערטיקאַלע וויאַס ערמעגלעכן הויך-גיכקייט עלעקטרישע פֿאַרבינדונגען צווישן געשטאַפּלטע טשיפּ שיכטן.
2. פּראָצעס פֿלוס
דער טיפּישער TSV פאַבריקאַציע פּראָצעס כולל:
טיף סיליקאָן עטשינג (DRIE): שאַפֿן הויך-אַספּעקט-פאַרהעלטעניש וויאַס אין די סיליקאָן וועיפער.
איזאָלירנדיקע שיכט דעפּאַזישאַן: געוויינטלעך PECVD-דעפּאַזירט SiO₂ צו עלעקטריש איזאָלירן די מעטאַל פֿיל פֿון די סיליקאָן סאַבסטראַט.
זוימען שיכט דעפּאַזישאַן און עלעקטראָפּלייטינג: PVD דעפּאַזישאַן פון אַ מעטאַל זוימען שיכט נאכגעגאנגען דורך קופּער עלעקטראָפּלייטינג.
כעמישע מעכאנישע פאלירונג (CMP): אראפנעמען איבעריגע מעטאל צו דערגרייכן א פלענעריזירטע ייבערפלאך.
3. מעלות און באגרענעצונגען
TSV אָפפערט גאָר קורצע פֿאַרבינדונג־וועגן, נידעריקע סיגנאַל־לעיטענסי, נידעריקע מאַכט־קאַנסאַמשאַן און הויכע באַנדווידט, מאַכנדיג עס אַ קריטישער ענייבלער פֿאַר הויך־פּערפאָרמאַנס קאָמפּיוטינג און הויך־באַנדווידט זכּרון.
אבער, TSV האט אויך באגרענעצונגען:
טערמישע דרוק פראבלעמען: גרויסע מיסמאַטש אין CTE צווישן סיליקאָן און קופּער קען רעדוצירן רילייאַבילאַטי.
הויכע פּראָצעס קאָסטן: טיף עטשינג, עלעקטראָפּלייטינג, און CMP זענען קאָמפּלעקס און טראָגן-סענסיטיוו.
עלעקטרישע איזאָלאַציע טשאַלאַנדזשיז: גרעב און יונאַפאָרמאַטי פון די איזאָלאַציע שיכט גלייך ווירקן דיעלעקטרישע שטאַרקייט.
ווי די טשיפּ אינטעגראַציע געדיכטקייט וואַקסט, האָבן קאָנפליקטן צווישן פּראָדוקטיוויטעט און קאָסטן געטריבן די אויספאָרשונג פון אַלטערנאַטיווע מאַטעריאַלן - שאַפנדיק די געלעגנהייט פֿאַר TGV.
II. TGV: גלאז-באזירטע פארבינדונג אינוואציע
1. טעכנישער פּרינציפּ
TGV ניצט גלאז סאַבסטראַטן אַנשטאָט סיליקאָן. הויך-פּונקט וויאַס ווערן געשאַפן דורך לאַזער דרילינג אָדער נאַס עטשינג, נאכגעגאנגען דורך דעפּאָזיציע פון אַ מעטאַל זוימען שיכט און עלעקטראָפּלייטינג, דערגרייכנדיק ווערטיקאַלע ינטערקאַנעקץ ענלעך צו TSV.
גלאז אָפפערט ויסגעצייכנטע עלעקטרישע איזאָלאַציע, נידעריקע דיעלעקטרישע קאָנסטאַנטע (Dk), נידעריקע דיעלעקטרישע אָנווער (Df), און אויסגעצייכנטע דימענסיאָנאַלע פעסטקייט, מאכן TGV העכסט אַטראַקטיוו פֿאַר הויך-גיכקייַט סיגנאַל טראַנסמיסיע און אָפּטאָעלעקטראָניק פּאַקאַדזשינג.
2. פּראָצעס פֿלוס
שליסל טריט אין TGV פאַבריקאַציע אַרייַננעמען:
לאַזער דרילינג: אולטראַ-שנעלע לאַזערס פֿאָרמען מיקראָוויאַס אין גלאָז מיט דיאַמעטערס טיפּיש ריינדזשינג פון 20-150 מיקראָמעטער.
זוימען שיכט דעפּאַזישאַן: PVD, אַזאַ ווי מאַגנעטראָן ספּאַטערינג, דעפּאַזאַץ אַ מונדיר קאַנדאַקטיוו שיכט אויף די וויאַ ווענט.
מעטאַל עלעקטראָפּלייטינג: קופּער אָדער ניקאַל-קופּער צומיש פֿילט די וויאַס צו פֿאָרמירן דורך-גלאַז עלעקטרישע פֿאַרבינדונגען.
פּלאַנאַריזאַציע און פּאַטערנינג: ערמעגלעכט מולטי-שיכטע ינטערקאַנעקץ אָדער באַנדינג צו IC טשיפּס.
3. מעלות
קאַמפּערד מיט TSV, ווייַזט TGV עטלעכע בענעפיטן:
נידעריק דיעלעקטריש פארלוסט: גלאז דק איז בערך 1/3 פון סיליקאן, וואס רעדוצירט סיגנאַל קראָסטאָלק און ינסערשאַן פארלוסט.
אויסגעצייכנטע טערמישע פעסטקייט: CTE נאָענט צו מעטאַלן, מינימיזירנדיק טערמישע דרוק.
אָפּטישע טראַנספּאַרענץ: שטיצט אָפּטאָעלעקטראָניק אינטעגראַציע אין פאָטאָניקס און סענסאָרן.
קאָנטראָלירבארע קאָסטן: לאַזער דרילינג און גלאז פּראַסעסינג ווערן מער און מער פּאַסיק, פּאַסיק פֿאַר גרויס-שטח טאַפליע-לעוועל פּראָדוקציע.
III. TSV קעגן TGV: פאַרגלייַך און אַפּליקאַציע דאָמעינען
| אייטעם | TSV (דורך סיליקאָן וויאַ) | TGV (דורך גלאז וויא) |
| סאַבסטראַט | מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן | ספּעציאַליטעט גלאָז (באָראָפלאָוט, קאָרנינג, שאָט, אאז"וו) |
| דיאַמעטער פון לאָך | 5–50 מיקראָמעטער | 20–150 מיקראָמעטער |
| לאָך טיפקייט | 30–100 מיקראָמעטער | 100–400 מיקראָמעטער |
| איזאָלאַציע | נאָך איזאָלירנדיקע שיכט איז נויטיק | גלאז אינטרינסיש איזאָלירנדיק |
| טערמישע עקספּאַנשאַן קאָעפיציענט גלייַכן | באַדײַטנדיקע אונטערשיידן קאַמפּערד מיט Cu | ענלעך צו קופּער, נידעריק טערמישער דרוק |
| פּראָצעס קאָסטן | הויך | רעלאַטיוו נידעריקער |
| אַפּליקאַציעס | לאָגיק/זכּרון 3D סטאַקינג | SiP, סענסארן, אָפּטאָעלעקטראָנישע פּאַקאַדזשינג, אַנטענעס, MEMS |
TSV בלייבט די הויפּטשטראָם ברירה פֿאַר הויך-פאָרשטעלונג לאָגיק און זכּרון 3D סטאַקינג, בשעת TGV יקספּאַנדירט שנעל אין SiP, אָפּטאָעלעקטראָניק אינטעגראַציע, סענסאָרן און RF דעוויסעס.
מיט גלאז סאַבסטראַט סיזעס וואָס דערגרייכן פּאַנעל-לעוועל פּאַקקאַגינג (PLP), ווערט TGV אַן אידעאַלע ינטערקאַנעקט פּלאַטפאָרמע פֿאַר 5G קאָמוניקאַציע, אויטאָמאָטיוו ראַדאַר, AR אָפּטיק, און מיני/מיקראָ LED פּאַקקאַגינג.
IV. פֿון סיליקאָן ביז גלאָז: סיסטעם-לעוועל בענעפֿיטן
די איינפיר פון גלאז איז נישט נאר א מאטעריאל-ערזאַץ; עס רעפּרעזענטירט א וועקסל אין סיסטעם-לעוועל דיזיין פילאָסאָפֿיע.
עלעקטרישע פאָרשטעלונג: נידעריק Dk גלאז ראַדוסירט באַדייטנד סיגנאַל פאַרהאַלטונג און מאַכט קאַנסאַמשאַן.
סטרוקטורעלע אָרנטלעכקייט: TGV אָפפערס העכערע פּלאַנאַריטי און נידעריקער וואָרפּאַדזש פֿאַר גרויס-שטח פּאַקקאַגינג.
פאַבריקאַציע בייגיקייט: לאַזער פּראַסעסינג קאַמביינד מיט וואַקוום PVD אַלאַוז הויך פּראָצעס קאַמפּאַטאַבילאַטי און סקאַלאַביליטי.
ספּעציעל, פֿאַר אָפּטאָעלעקטראָנישע אינטעגראַציע, די אָפּטישע טראַנספּאַרענץ פון גלאָז ערמעגליכט פּאַקקאַגינג דיזיינז וווּ די סאַבסטראַט שטיצט ניט בלויז עלעקטרישע ינטערקאַנעקץ אָבער אויך כוואַליעגיידס, לענסעס און סענסאָר פֿענצטער, וואָס איז שווער צו דערגרייכן מיט TSV.
V. זשענהואַ וואַקוום TGV זוימען שיכטע קאָוטינג לייזונג
עקוויפּמענט אַדוואַנטאַגעס:
טיף וויאַ קאָוטינג אָפּטימיזאַציע: פּראַפּריעטאַרי טיף וויאַ קאָוטינג טעכנאָלאָגיע וואָס איז טויגעוודיק צו האַנדלען מיט וויאַס אַזוי קליין ווי 30 μm מיט >10:1 אַספּעקט פאַרהעלטעניש, אַדרעסינג קאָמפּלעקס טיף וויאַ טשאַלאַנדזשיז.
קאַסטאַמייזאַבאַל פֿאַר פֿאַרשידענע סיזעס: שטיצט גלאָז סאַבסטראַטן אַרייַנגערעכנט 600×600 מם, 510×515 מם, אָדער גרעסער.
פּראָצעס בייגיקייט: קאָמפּאַטיבל מיט Cu, Ti, Ni, Pt, און אַנדערע קאַנדאַקטיווע אָדער פאַנגקשאַנאַלע דין פילמען צו טרעפן פֿאַרשידענע עלעקטרישע און קעראָוזשאַן קעגנשטעל רעקווייערמענץ.
סטאַבילע פאָרשטעלונג און גרינגע וישאַלט: יקוויפּט מיט קלוגע קאָנטראָל פֿאַר אויטאָמאַטישע פּאַראַמעטער אַדזשאַסטמאַנט און רעאַל-צייט מאָניטאָרינג פון גרעב יונאַפאָרמאַטי; מאַדזשאַלער פּלאַן פאַסילאַטייץ וישאַלט און ראַדוסאַז דאַונטיים.
אַפּליקאַציע פאַרנעם: פּאַסיק פֿאַר TGV/TSV/TMV אַוואַנסירטע פּאַקאַדזשינג, דערגרייכן טיף דורך זוימען שיכטע קאָוטינג מיט 10:1 אַספּעקט פאַרהעלטעניש.
—דער אַרטיקל איז פאַרעפֿנטלעכט געוואָרן דורךוואַקוום קאָוטינג עקוויפּמענט פאַבריקאַנט זשענהואַ וואַקוום
פּאָסט צייט: 16טן אָקטאָבער 2025