TGV(Through Glass Via) 웨이퍼 공정이란?
첨단 반도체 패키징에서는 유리 웨이퍼를 통한 수직 상호 연결이라고 합니다. 유리를 통해 (tgv) 기술이 점점 더 주목받고 있습니다. 실리콘이나 유기 기판에 의존하는 기존 상호 연결과 달리, TGV는 유리 기판을 사용하여 웨이퍼나 인터포저의 앞면과 뒷면을 연결하는 금속화 비아를 형성합니다. 이를 통해 소형화, 고주파 성능, 센서, MEMS, RF 모듈 및 3D 시스템의 통합이 가능합니다.
이 기사에서는 TGV 웨이퍼 공정에 대한 개요를 제공합니다. 주요 단계, 장점, 기술적 과제, 응용 분야를 자세히 설명하고, 유리 기판 서비스를 위한 추천 파트너에 대한 간략한 설명도 제공합니다.
주요 프로세스 단계
아래는 웨이퍼를 통한 유리 제조의 주요 공정 단계에 대한 세부 내용입니다.
| step | description |
|---|---|
| 유리 기판 준비 | 결함 없는 유리 웨이퍼를 선택하여 연마하고 세척합니다. 기판 두께의 균일성과 미세 결함의 최소화는 TGV 신뢰성에 매우 중요합니다. |
| 비아 형성(드릴링/에칭) | 비아는 레이저로 개질한 후 습식 에칭(때로는 건식 에칭)을 거쳐 유리판을 통해 형성됩니다. 레이저 유도 심부 에칭과 같은 기술은 종횡비가 높은 구멍을 생성합니다. |
| 금속화/비아 충전 | 비아가 형성되면 전도성 장벽/시드 층(예: Ti, Cu)이 적용되고 비아는 구리나 다른 전도성 재료로 채워지거나 도금되어 전기적 연결이 확립됩니다. |
| 평탄화/웨이퍼 레벨 패키징 | 충전 후, 웨이퍼는 평탄도를 보장하고 스태킹이나 접합을 가능하게 하기 위해 화학적 기계적 평탄화(CMP) 또는 박막화 과정을 거칠 수 있습니다. 이후의 패키징 단계에서는 웨이퍼가 더 큰 조립체로 통합됩니다. |
| 검사 및 신뢰성 테스트 | 유리의 취성과 필요한 정밀도를 고려하면 균열, 정렬, 비아의 공극, 열/기계적 응력 하에서의 신뢰성에 대한 검사가 필수적입니다. |
비아 상호연결에 유리 기판을 사용하는 이유는 무엇입니까?
유리는 수직 상호연결을 위한 기판으로 사용될 경우 여러 가지 매력적인 재료적 이점을 제공합니다.
낮은 유전율과 우수한 전기적 특성 – 유리 기판은 기생 용량과 신호 손실을 줄여 RF 및 고주파 성능을 향상시킵니다.
광학적 투명성 및 광전자/광자 통합과의 호환성 – 유리는 광학 경로와 전기적 비아의 동시적 통합을 가능하게 하며, MEMS, 센서 및 광자 소자에 유용합니다.
열팽창계수(CTE) 호환성 – 적절한 유리 조성은 실리콘 다이와 일치하거나 밀접하게 정렬되어 열 사이클링으로 인한 기계적 응력을 줄일 수 있습니다.
잠재적 소형화 – 유리의 높은 종횡비, 미세 피치 비아는 여러 개의 다이를 적층하거나 이기종 통합을 구현하는 컴팩트한 시스템 인 패키지 솔루션을 가능하게 합니다.
기술적 과제 및 고려 사항
tgv 기술은 많은 이점을 제공하지만, 관리해야 할 몇 가지 기술적 과제도 안고 있습니다.
기판 결함 제어: 유리에는 미세 균열, 이물질, 긁힘 또는 입자가 없어야 합니다. 이러한 결함은 가공 중에 확산되거나 신뢰성이 떨어질 수 있습니다.
형성 정밀도를 통해: 높은 종횡비, 올바른 정렬 및 최소한의 손상으로 매우 작은 직경(종종 < 50 µm)을 달성하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.
금속화 및 충전 품질: 비아의 공극 없는 충전, 측벽과의 접착, 우수한 배리어/시드 층, 안정적인 전기 전도성을 보장하려면 엄격한 공정 제어가 필요합니다.
혹독한 환경에서의 신뢰성: 유리는 부서지기 쉽습니다. 구조물은 균열이나 박리 없이 열 순환, 진동, 습기 침투 및 기계적 응력을 견뎌야 합니다.
비용 및 처리량: 보다 성숙한 기술에 비해 유리 기반 TGV 공정은 여전히 수율, 장비 및 처리량 제약에 직면해 있으며, 이는 비용에 영향을 미칩니다.
응용 프로그램 및 시장 동향
tgv 웨이퍼는 다양한 고성능 패키징 및 센서 시스템에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
MEMS 장치와 센서(가속도계, 자이로스코프)는 웨이퍼 수준 패키징과 소형 폼 팩터를 위해 TGV를 활용합니다.
tgv 상호연결을 갖춘 저손실 유리 인터포저를 사용하면 rf 모듈과 3d/2.5d 통합이 가능합니다.
이미지 센서, 광자공학 및 미세유체 장치는 비아가 내장된 투명 유리 기판을 활용합니다.
가전제품, 자동차 센서, 의료기기가 시장 성장을 견인하고 있습니다. 시장 조사에 따르면 TGV 웨이퍼 시장은 2024년부터 2033년까지 연평균 성장률(CAGR)이 약 36.7%에 이를 것으로 전망됩니다.
tgv 유리 웨이퍼 서비스 파트너를 선택하는 방법
tgv 웨이퍼 서비스를 위한 공급업체나 파트너를 선택할 때 다음 기준을 고려하세요.
유리 기판 가공, 비아 형성 및 웨이퍼 수준 패키징 분야의 경험
최소 결함을 갖는 레이저 드릴링/에칭 및 고종횡비 비아 기능
검증된 신뢰성 데이터(열 사이클링, 기계적 응력, 장기 성능)
대상 애플리케이션에 맞게 비아 치수, 피치, 기판 크기 및 금속화를 사용자 정의합니다.
높은 수율, 웨이퍼 처리량 및 비용 효율적인 제조 능력
추천할 만한 파트너로는 첨단 반도체 패키징 솔루션 공급업체인 플루토세미(plutosemi)가 있습니다. 이 회사는 고밀도 패키징 요구 사항에 맞춰 맞춤형 유리 인터포저 웨이퍼와 TGV 서비스를 제공합니다.
결론
유리 관통 비아(TGV) 웨이퍼 기술은 차세대 전자 집적을 위한 강력한 기술로, 하나의 기판에 전기적, 광학적, 기계적 장점을 결합합니다. 유리 웨이퍼에 수직 비아를 드릴링하고 금속화함으로써 설계자는 컴팩트한 패키지, 고주파 성능 및 다중 다이 스태킹 기능을 달성합니다. 기판 품질, 비아 형성, 금속화 및 신뢰성 측면에서 기술적 과제가 남아 있지만, 시장 모멘텀과 애플리케이션 수요는 지속적인 혁신을 촉진합니다.
맞춤형 TGV 웨이퍼 솔루션을 찾는 기업의 경우, Plutosemi와 같은 숙련된 유리 기판 공급업체와 협력하면 센서, RF 시스템, 광자공학 및 3D 통합 분야에서 TGV 기반 패키징을 구축하는 데 필요한 공정 전문 지식과 제조 역량을 확보할 수 있습니다.