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유리 관통 비아(TGV) 공정 기술을 통한 3D 패키징 이해 기사

"More than Moore"는 ​​3D 스태킹​​을 활용하여 ​​이종 집적​​을 가능하게 합니다. ​​평면 내 및 수직 상호 연결​​을 통해 여러 칩을 연결하고 ​​시스템 레벨 통합​​ 전략을 사용하여 ​​폼 팩터 효율성​​을 크게 향상시킵니다. 수직 상호 연결 기술은 ​​z축​​을 따라 차원적 스케일링을 확장하여 ​​시스템 레벨 통합​​의 지속적인 발전을 이끌고 있습니다. ​​인터포저 비아 기술​​은 ​​인터포저 기반 비아 우선 접근 방식​​을 통해 구현되며, 가장 유망한 3D 상호 연결 솔루션 중 하나로 자리 잡았으며, 첨단 패키징 분야에서 ​​글로벌 연구 초점​​이 되었습니다.

과거에는 ​​유리 기판​​이 ​​홀 품질​​(예: 비아 형상, 표면 거칠기)을 달성하는 데 어려움을 겪어 설계자 및 최종 사용자의 ​​신뢰성 요구 사항​​을 충족하지 못하여 첨단 패키징에서 ​​유리 관통 비아(TGV)​​ 채택의 중요한 병목 현상을 야기했습니다. ​​파운드리​​의 경우, 이 기술은 여전히 다음과 같은 분야에서 상당한 진전을 필요로 합니다:

1. ​고종횡비(AR > 50:1) 비아​​의 균일성 제어이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
2. ​의 최적화제조 중 ​이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
3. ​ 완화​고밀도, 고정밀 유리 구조화​​를 달성하기 위해 다음과 같은 첨단 방법에 대한 광범위한 연구가 수행되었습니다:

​​기계적 마이크로머시닝​​: 마이크론 규모의 비아 패턴 형성 가능

1. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​유리 리플로우​​: 표면 장력 기반 재형성을 통한 마스크리스 패턴 형성
2. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​집속 방전​​: 향상된 해상도를 위한 플라즈마 에칭
3. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​UV 경화성 포토레지스트 유리​​: 포토리소그래피를 통한 선택적 에칭
4. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​레이저 절제​​: 서브마이크론 정밀도의 비접촉 드릴링
5. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​레이저 유도 공정​​: 선택적 금속화 및 표면 개질
6. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​​

​기계적 마이크로머시닝​이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ

1. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​연성 흐름​이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
   ​취성 파괴​​를 나타내지 않는 것으로 널리 알려져 있습니다. 13 . 이러한 변형 메커니즘에서 영감을 받아 ​
   ​마이크로 터닝​

   ​, ​
   ​밀링​​, ​​마이크로 연삭​​, ​​마이크로 연삭​​ 및 하이브리드 조합을 포함한 다양한 연성 지배 마이크로머시닝 기술이 개발되었습니다. 이러한 방법은 표면/표면하 손상을 최소화하여 정밀 유리 부품을 생산할 수 있습니다.​​연마제 분사 가공(AJM)​​

이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​마이크로 연마제​이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
접촉력 감소(<10 N)최소 열 변형(

• <50°C)Si, 유리, Al₂O₃ 및 복합 재료와의 호환성
• ​​주요 공정 매개변수:​
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이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 임계 범위이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ

이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
​: 패턴화된 비아 UV 리소그래피(365nm 노출)

1. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​Al₂O₃ 연마제 분사 에칭​​:
2. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 달성된 TGV 직경: 600 μm (±5% 균일성)출력: 260 μm × 270 μm 테이퍼형 정사각형 비아
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   • ​성능 제한 사항(그림 X):​
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이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​직경 가변성​이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ

• 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​표면 거칠기​​: 비아 입구에서 Ra > 100nm
• 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​가장자리 롤오버​​: 교차점에서 20-30 μm 측면 오버컷
• 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 기생 커패시턴스 증가(>15%)커패시턴스-전압(C-V) 이력 현상

전기 이동 민감성

• 이 분석은 3D 패키징 응용 분야에서 유리 관통 비아 신뢰성에 대한 SEMATECH의 연구 결과와 일치합니다.
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• 초음파 진동은 ​

​배열 팁 도구​

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​종횡비​​(깊이 대 직경)를 달성하면서 비아 형성을 가속화합니다.​​사례 연구(그림 X):​​

이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​도구 설계​이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ

• 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​공정 매개변수​​:
• 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 기판: 1.1mm 두께의 유리출력: 260 μm × 270 μm 테이퍼형 정사각형 비아
  • 종횡비: 5:1(평균 깊이/직경)
  • 에칭 속도: 6 μm/s
  • 처리량: 비아당 ~4분
  • 제한 사항 및 최적화:​
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  • 다중 팁 툴링은 배열 밀도를 증가시키지만(예: 10×10 배열), 실제 효율성 향상은 다음과 같은 요인에 의해 제한됩니다:

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​: 팁 중첩은 초음파 진동 중 간섭을 유발합니다.

1. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​연마제 활용​​: 입자 탈락은 효과적인 절삭 수명을 감소시킵니다.
2. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ ​열 관리​​: 고주파수(>20kHz)에서 누적 마찰열
3. 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ < 5 μm)을 달성하여 기존 AJM보다 속도가 4배 빠르지만 도구 복잡성으로 인해 제한됩니다. 고처리량 응용 분야의 경우 이러한 병목 현상을 완화하기 위해 초음파 교반과 레이저 보조 집속을 결합한 하이브리드 시스템이 연구되고 있습니다.