厦门云天半导体TGV突破50:1高深宽比打孔

厦门云天半导体TGV突破50:1高深宽比打孔

随着集成电路技术的发展，摩尔定律逐步放缓，半导体产业朝着延续摩尔定律和拓展摩尔定律的两个方向发展。其中，拓展摩尔定律重要的技术手段是先进封装；2.5D/3D集成技术将平面集成电路扩展到了第三维度，显著提升了空间的利用率。与传统的2D平面集成技术相比，三维集成技术通过垂直互连结构传输信号，具有集成度高、功耗低、设计灵活、易实现异质集成等优势。在三维集成电路中，硅通孔（TSV）和玻璃通孔（TGV）是常用的两种通孔互联加工方式，具有缩短路径和更薄的封装尺⼨等优点。其中，TGV技术由TSV技术演化而来, 是制造三维集成电路的关键技术。所谓TGV技术，指的是通过在玻璃晶圆上加工微纳尺寸的通孔或盲孔，并向其中填充导体材料(例如Cu)，从而实现芯片与芯片之间、晶圆与晶圆之间的垂直导通。硅用作垂直互联的中介层（Interposer）时，需要沉积额外的绝缘层（例如氧化硅）用于电隔离，这种绝缘层厚度通常为亚微米级，在高频信号传输中难以在TSV之间提供良好的电隔离，易引入寄生电容。玻璃材料没有⾃由移动的电荷，介电性能优良，热膨胀系数(CTE)与硅接近，以玻璃替代硅材料的TGV技术可以避免TSV的问题。此外，TGV技术⽆需制作绝缘层，降低了⼯艺复杂度和加⼯成本。TGV技术在光通信、射频、微波、微机电系统、微流体器件和三维集成领域有⼴泛的应⽤前景。厦门云天半导体科技有限公司团队在TGV技术领域经过多年的潜心研发，先后采用激光烧蚀、等离子体刻蚀、光敏玻璃工艺等技术方案，不断探索可规模化量产技术。2020年已成功开发先进激光加工技术，实现了低成本、高效率的玻璃通孔制备，并实现深宽比为20:1的玻璃通孔（孔径25um）和3:1盲孔量产，同时深孔电镀量产工艺能力达到10:1，无孔洞或Dish缺陷（见图1）。

图1：10:1深孔电镀SEM图和X-ray图

云天半导体团队不断挑战极限，并于今年5月份突破了深宽比为520:9的TGV通孔的样品制作，最小孔径可以达到9um（见图2），且具备较好的侧壁垂直度，可实现更小的体积，更快的传输速度，更低的信号损耗。云天半导体是目前全球率先具备低成本规模化量产TGV技术的代工企业，处于业界领先地位。

图2：深宽比520:9的TGV通孔样品（最小孔径：9um）

基于双面深孔填实、双面布线等关键技术，云天半导体成功实现了TGV通孔金属化，这种工艺可以广泛应用于3D互连（玻璃基Interposer）以及IPD器件。利用TGV以及双面金属化形成的三维螺旋电感，可以实现高Q值的特点。同时，云天也可以制作MIM电容、薄膜电阻等，从而应用于射频滤波器、匹配器、巴伦、耦合器、功分器、衰减器等。

图3：3D IPD SEM图

除此之外，云天半导体拥有一支专业的仿真团队，可配合客户设计进行一系列的电性仿真、热仿真、机械仿真等，并有针对性的向客户提出设计优化改善意见，以便提高产品的可靠性。下图为云天半导体仿真案例展示：

IPD 3D 电感 电性仿真

制程翘曲度仿真

云天半导体经过多年深耕，秉承“创新、卓越、合作、奋斗”精神，致力于5G射频器件封装与系统集成，公司愿景是成为先进微系统集成技术领先企业，为解决5G射频芯片“卡脖子”问题，勇担重任，突破自我，挑战极限，勇攀高峰。

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