在先进封装领域中,无论是2.5D封装中的interposer 还是3D封装中都要用到TSV,但是最近很多人都听说玻璃通孔(Through Glass Via,TGV)这个词。玻璃通孔(TGV)潜能巨大,未来可能将是先进封装技术中的常客。
TGV示意图,红色框内为TGV
玻璃通孔(Through-Glass Via, TGV)互连技术最早可追溯至2008年, 衍生于2.5D/3D集成TSV转接板技术, 主要用来解决TSV转接板由于硅衬底损耗带来高频或高速信号传输特性退化、材料成本高与工艺复杂等问题。近年来技术日趋完善。各家头部公司开始布局,并生产出一些样品应用于不同的领域包括:传感器,CPU,GPU,AI,显示面板,医疗器械,半导体先进封装等。
1)优良的高频电学特性
玻璃材料是一种绝缘体材料,介电常数只有硅材料的1/3左右,损耗因子比硅材料低2-3个数量级,使得衬底损耗和寄生效应大大减小,保证了传输信号的完整性;
2)大尺寸超薄玻璃衬底易于获取
Corning、Asahi以及SCHOTT等玻璃厂商可以提供超大尺寸(>2m × 2m)和超薄(<50µm)的面板玻璃以及超薄柔性玻璃材料。
3)低成本
受益于大尺寸超薄面板玻璃易于获取,以及不需要沉积绝缘层,玻璃转接板的制作成本大约只有硅基转接板的1/8;
4)工艺流程简单
不需要在衬底表面及TGV内壁沉积绝缘层,且超薄转接板中不需要减薄;
5)机械稳定性强
即便当转接板厚度小于100µm时,翘曲依然较小;
6)应用领域广泛
玻璃通孔(TGV)是一种应用于晶圆级封装领域的新兴纵向互连技术,为实现芯片-芯片之间距离最短、间距最小的互联提供了一种新型技术途径,具有优良的电学、热学、力学性能,在射频芯片、高端MEMS传感器、高密度系统集成等领域具有独特优势,是下一代5G、6G高频芯片3D封装的首选之一,欢迎识别二维码加入TGV 产业链微信群。
为追求推进摩尔定律极限,英特尔、三星、英伟达、台积电等大厂入局玻璃基板。英特尔率先推出用于先进封装的玻璃基板,推动摩尔定律进步。
Intel的玻璃基板 图源官网
三星将玻璃基板视为芯片封装的未来,组建“军团”加码研发玻璃基板。英伟达的GB200或将使用玻璃基板,并计划投产。台积电已组建专门的团队探索FOPLP技术,并大力投资玻璃基板研发。
全球IC封装基板市场快速发展,预计2029年规模达315.4亿美。玻璃基板为最新趋势,预计5年内渗透率达50%以上。全球玻璃基板市场空间广阔,2031年预计增长至113亿美元。中国玻璃基板市场规模不断扩大,2023年达333亿元。
国内厂商成本优势显著,玻璃基板国产化提速,市场空间巨大。在2024年下半年,TGV企业布局有加速现象!
玻璃基板产业链包括生产、原料、设备、技术、封装、检测、应用等环节,上游为生产、原料、设备环节。因独特的物理化学属性,玻璃基板在电子元件材料应用领域展现出巨大潜力。
玻璃基板制程中,涵盖玻璃金属化(Glass Metallization)、ABF压合制程,及最终的玻璃基板切割,其中玻璃金属化完成后的玻璃称为Glass Core,制程涉及TGV(Through-Glass Via)、湿蚀刻(Wet Etching)、AOI光学检测、镀膜(Sputtering)及电镀(Plating)。
钻孔是TGV的核心步骤,由钻孔设备完成,当前研究较多的方法是激光诱导深度刻蚀。随着国内玻璃基板生产企业需求增长,国内部分企业开始研发激光诱导深度刻蚀技术,有望实现钻孔设备技术突破。
具体工艺流程简介:
首先,来料检测,制作玻璃通孔(TGV)。TGV 的成孔工艺主要包括喷砂、超声波钻孔、湿法刻蚀、深反应离子刻蚀、光敏刻蚀、激光刻蚀、激光诱导深度刻蚀以及聚焦放电成孔等。
这个工艺流程首先使用激光技术在玻璃晶圆上预设小孔,接着将玻璃晶圆放入含8%至15%质量浓度的HF溶液中,此溶液温度维持在20℃到40℃。然后,将容器置于超声设备中,并开启设备,设备发出40KHz的超声波。在60至120分钟的腐蚀时间内,使用HF溶液对玻璃晶圆上的小孔进行腐蚀,直至达到所需的直径。腐蚀完成后,取出玻璃晶圆并用去离子水进行清洗,最后检测玻璃通孔的孔径和通透性,确保工艺质量。
图 普通激光钻孔工艺与激光诱导深度刻蚀工艺对比(图片来源:LPKF)
采用等离子Plasma蚀刻形成通孔(图片来源:友威科技)
孔形成后,要对孔进行检测,如通孔率,异物,面板缺陷等
1:通孔率 - 漏点以及不通。
孔径大小:规格-10/30/50/70/100,外径需要比内径的比例大于60%以上。
缺陷判断标准:面积;真圆度(95%卡控);直径(±5um)。
2:孔内异物:有无,看通断,玻璃渣,碳纤维,胶类,粉尘。
3:面板缺陷:裂纹,ETCH不良(凹坑),赃物,划痕。
厦门云天半导体处理的TGV样品:(a) 玻璃通孔阵列的顶视图;(b) 超高长径比(从20到100)玻璃通孔的横截面视图;(c) 梯形通孔的顶视图;(d) 槽形通孔结构的横截面视图;(e) 槽形通孔结构的横截面视图。
其次,通过电镀技术将金属沉积入TGV结构的具体过程包括:(1)通过物理气相沉积(PVD)等方法在TGV孔内沉积扩散阻挡层和种子层;(2)通过电化学反应从底部向上填充所需金属,通常采用电镀铜;(3)通过湿法腐蚀和CMP等方法去除表面多余的铜。
( a ) 电镀填充盲玻璃孔和 ( b、c ) 电镀填充 TGV的横截面 SEM 照片。
电镀为填孔工艺核心,电镀液体系与TSV相似,由基础镀液及添加剂构成。目前应用最广泛的电镀液是硫酸铜体系,此外还有甲基磺酸铜体系,其具有更高铜离子浓度,进而拥有更高的扩散速率,可适用于大电流密度电镀。随着通孔深宽比越来越高,甲基磺酸铜具有更广阔的应用前景。
注意:以上属于孔的工艺,下面是面工艺。
最后,通过临时键合,背面研磨、化学机械抛光(CMP)露铜,解键合,形成玻璃通孔(TGV)工艺技术金属填实转接板。过程中,也需要清洗,检测等半导体工艺。
玻璃通孔(TGV)转接板工艺流程
下表为主要的工艺流程以及对应的设备,各个厂商在具体工艺路线上,或者细节上有不同;比如对于要求低,尺寸大的成孔,可以采用机械钻孔。在金属化工艺中,也有采用塞孔铜浆料替代电镀;也有报道,无需PVD电镀,而直接采用湿法进行镀铜;还有,同时激光诱导改性及湿法蚀刻制作TGV连通孔和RDL重布线层,再通过溅射种子层及在种子层上沉积导电材料以 形成TGV和RDL,减少了传统工艺中需要进行两次掩膜、显影及蚀刻,有效的简化了工艺流程,提高了工作效率。总之各家工艺路线大同小异,根据实际的应用进行调整。
序号 |
工艺 |
设备 |
材料 |
1 |
来料检测,激光诱导蚀刻 |
超快激光设备,湿法蚀刻设备、检测设备,等离子设备 |
玻璃衬底、氢氟酸、清洗剂 |
2 |
真空电镀,阻挡层,种子层 |
PVD磁控溅射或者ALD原子层沉积 |
钛,钛钨合金 |
3 |
电镀铜 |
湿法化学镀设备 |
化学镀药水 |
3 |
CMP平坦化 |
CMP设备 |
磨抛耗材 |
4 |
RDL重布线层 |
曝光显影,光刻设备,掩膜版 |
光刻胶、显影液,清洗剂等 |
公司名称 |
职位 |
主营产品 |
苏州五方光电材料有限公司 |
产品应用经理 |
图案化晶圆、TGV、微透镜 |
深圳百柔新材料技术有限公司 |
工艺经理 |
COB产品,铜浆银浆金属浆料 |
苏州德龙激光股份有限公司 |
销售经理 |
TGV激光改性设备、激光微加工设备 |
锦艺新材 |
华南区经理 |
低温烧结铜浆,TGV塞孔金属化铜浆,无压烧结银浆 |
广东首镭激光科技有限公司 |
销售经理 |
专门生产激光陶瓷基板打码、切割、打孔、划线 |
肖特 |
市场总监 |
玻璃 |
广西珍志新材料有限公司 |
副总经理 |
新材料,超导材料,玻璃基线路板,设备等 |
大族激光科技产业集团股份有限公司 |
销售总监 |
TGV激光打孔设备、激光隐切设备、激光打标设备 |
亚智系统科技(苏州)有限公司 |
半导体先进封装事业部资深大区经理 |
|
广州广芯封装基板有限公司 |
研发工程师 |
封装基板 |
巨沛 |
资深销售经理 |
半导体封测设备TGV |
深圳市圭华智能科技有限公司 |
销售经理 |
TGV激光微孔加工设备 |
燧原科技 |
封装总监 |
AI加速卡 |
深圳市圭华智能科技有限公司 |
销售总监 |
研磨机,划片机,高速精密贴片机,清洗机 |
華芯振邦 |
經理 |
晶圓封測 |
无锡深南电路 |
产品研发高级工程师 |
PCB |
Onsemi |
高级经理 |
CIS |
苏州晶台光电 |
LED封装专家 |
LED封装 |
Zeeann |
marg |
cis |
智芯达真空设备 |
CTO |
真空溅镀设备 |
珠海昊玻光电科技有限公司 |
研发 |
玻璃基板,TGV金属化 |
无锡广芯封装基板 |
资深电镀工程师 |
FC-CSP |
三晶半导体材料有限公司 |
销售总监 |
划片刀、减薄砂轮、CMP DISK |
盛美 |
工艺工程师 |
电镀 |
郑州中科集成电路与系统应用研究院 |
封装研发工程师 |
陶瓷组件封装,先进封装(SiP,TSV,TGV,WLP),系统集成,TR测试 |
深圳市莱宝高科技股份有限公司 |
先进封装技术项目经理 |
显示屏、基板&Interposer |
康宁 |
镀膜工程师 |
玻璃 |
武汉精测电子 |
市场经理 |
晶圆AOI检测设备 |
沃泓 |
经理 |
tgv |
凯盛科技股份有限公司 |
技术经理 |
显示和应用材料,玻璃新材料 |
天马微电子 |
采购 |
模组 |
东旭集团 |
采购 |
功率半导体 |
合肥显耀 |
研发技术 |
AR眼镜 |
郑州华思光电技术有限公司 |
光学高级工程师 |
MiniLED直显、Miniled背光、FPC、SMT |
深圳创智芯联科技股份有限公司 |
战投部总监 |
化学镀药水;电镀液 |
奕成 |
研发总监 |
OSAT |
奥特斯 |
技术总监 |
tgv |
芜湖长信科技股份有限公司 |
销售经理 |
ITO玻璃,TP,盖板,功能片,模组 |
成都镓矽微晟电子科技有限公司 |
设计师 |
射频芯片 |
海力士 |
opc |
板机封装 |
合肥中科岛晶科技有限公司 |
销售 |
玻璃TGV晶圆 |
中科院合肥智能机械研究所 |
博士 |
mems封装工艺 |
蓝思科技 |
研发总监 |
封装玻璃基板 |
华博电子 |
技术经理 |
薄膜电路 |
盛合晶微 |
工程师 |
半导体封测 |
吉姆西半导体科技 |
产品经理 |
磨抛类 |
深圳扇芯集成半导体有限公司 |
董事长 |
Mled /玻璃基板 /MIP封装/PLP |
佛智芯微电子 |
助理工程师 |
先进封装方案 |
沃格 |
主管 |
TGV |
江西红森科技 |
总监 |
半导体封装基板 |
宸鸿科技(厦门)有限公司 |
研发部经理 |
TGV基板全制程 |
正阳融合微电子技术(珠海)有限公司 |
业务 |
TSV/TGV工艺清洗、腐蚀、电镀设备 |
上海磐展贸易有限公司 |
项目经理 |
TGV干蚀刻通孔及钛铜种子层溅镀 |
迈科微纳半导体技术(昆山)有限公司 |
市场产品经理 |
激光设备/TGV玻璃基板激光诱导钻孔机 |
嘉兴银湾半导体科技有限公司 |
业务经理 |
玻璃晶圆,硅晶圆 |
东莞市森耀新材料有限公司 |
总经理 |
切削液,UV光解胶,切割保护液,清洗剂等 |
成都信息工程大学研究院集成电路微系统封装 |
微电子封测工艺师 |
金属封装和陶瓷封装 |
福建鑫链科技有限公司 |
副总经理 |
电铸高精密模具,高精密钢网,丝印网版,UV膜。 |
昆山东威科技股份有限公司 |
业务经理 |
TGV电镀设备,新能源卷对卷,光伏镀铜设备,磁控溅射,VCP连续镀铜 |
深圳市韵腾激光技术有限公司 |
销售经理 |
激光机 TGV激光通孔设备 |
嘉兴博辉新材料科技有限公司 |
销售经理 |
激光打孔切割陶瓷石英 |
御微半导体技术有限公司 |
经理 |
检测量测设备 |
中科43所合肥圣达 |
工艺技术 |
电子陶瓷 |
苏州晟丰电子 |
副总 |
真空填孔 |
北京国瑞升集团 |
业务 |
研磨抛光耗材 |
杭州广立微电子股份有限公司 |
市场副总 |
测试芯片设计服务、WAT 测试机 |
上海协志达 |
副总 |
化学镀 |
圣泉电子材料有限公司 |
研发经理 |
半导体光刻胶 |
苏州贝克微电子股份有限公司 |
工程师 |
设计芯片 |
浙江禾芯 |
封装工程师 |
SIP |
武汉斯玛特仪器有限公司 |
总经理 |
半导体检测显微镜 |
锐莱特精密光电无锡有限公司 |
工程 |
专注于激光玻璃打孔设备 |
星原驰半导体有限公司 |
销售副总 |
沉积设备 |
科密特(深圳)有限公司 |
经理 |
研磨抛光清洗解决方案 |
博硕科技 |
副总 |
自动化设备 |
广东振华科技股份有限公司 |
镀膜技术经理 |
真空镀膜设备 |
镭明激光 |
研发总监 |
激光设备 |
深圳市大族数控科技股份有限公司 |
销总 |
LDi曝光机等自动化设备 |
深圳市伯为智能 |
项目总监 |
晶圆检测,高精密尺寸测量,外观检测设备 |
广州多浦乐电子科技股份有限公司 |
渠道经理 |
超声检测 |
华日激光 |
技术 |
激光 |
埃夫特智能装备股份有限公司 |
总监 |
工业机器人 |
深圳市诺赛德精密科技有限公司 |
高级工程师 |
玻璃清洗蚀刻设备 超声波清洗机,高压喷淋清洗机,化学清洗设备,电镀设备 |
湖北戈碧迦光电科技股份有限公司 |
工程师 |
光学玻璃 |
武汉新创元半导体 |
产品研发与市场营销总经理 |
IC 载板 |
銥諾庫科技有限公司 |
總經理 |
X-Ray |
上海奕目科技有限公司 |
销售部 |
相机 |
广东山之风环保科技有限公司 |
工程师 |
清洗剂 |
上海汉姆半导体设备有限公司 |
销售经理 |
半导体电阻率检测设备 |
电科43所 |
封装事业部高温陶瓷部博士 |
电子材料 |
NASO |
经理 |
先进材料设备 |
广东三姆森科技股份有限公司 |
市场总监 |
自动化检测设备,产品尺寸与外观缺陷检测 |
HY Technology |
GM |
設備 |
苏州工业园区诺科芯微半导体有限公司 |
技术销售工程师 |
真空炉、甲酸炉、焊接材料 |
重庆宇隆光电科技股份有限公司 |
销售经理 |
PCBA加工 |
苏州纳米科技有限公司 |
招商部经理 |
纳米材料 |
STD |
总监 |
Mini Micro设备,工艺研发 |
苏州醒者科技有限公司 |
总经理 |
半导体设备 |
金威刻激光 |
销售 |
激光切割机 |
中山新诺科技股份有限公司 |
市场总监 |
LDI数字化曝光机,光刻机 |
拓米电子材料有限公司 |
经理 |
显示面板半导体材料 |
睿成创新 |
工艺工程师 |
微波射频 |
奥芯半导体科技(太仓)有限公司 |
工程师 |
集成电路设计 |
吉姆西半导体科技(无锡)股份有限公司 |
大客户经理 |
电镀,化镀,清洗,Cmp pvd |
北京京东方 |
工程师 |
先进封装 |
新溢诚 |
经理 |
表面处理药水供应商 |
上海沪源达光电有限公司 |
副总经理 |
TGV蚀刻液供应商 |
TE |
销售经理 |
传感器 |
郑州琦升精密 |
工程师 |
软刀 |
苏州慧泉智能科技有限公司 |
经理 |
AOI全自动光学视觉电芯/半导体外观缺陷瑕疵不良检测设备制造商 |
深圳费米视觉有限公司 |
技术 |
高速拼接设备,全尺寸测量设备 |
肇庆市宏华电子科技有限公司 |
副总经理 副总工工程师 |
MLCC、LTCC、HTCC自动化装备 |
三姆森科技 |
产品经理 |
光学检测设备 |
奕斯伟 |
经理 |
芯片 |
金威刻激光智能装备有限公司 |
销售经理 |
激光切割自动化设备 |
aeteco oy |
mgr |
solution |
深圳市智威堡科技有限公司 |
销售经理 |
基板晶圆化镀厚金代工药水设备销售 |
深圳市众诚达应用材料科技有限公司 |
销售经理 |
陶瓷靶材,金属靶材,合金靶材 |
东莞市汇成真空科技有限公司 |
总经理 |
真空镀膜 |
山东金晶科技股份有限公司 |
TCO导电膜玻璃退切工程师 |
镀膜玻璃,超白玻璃,光伏玻璃 |
上海同芯构技术有限公司 |
项目经理 |
真空腔体,真空部件,超精密零件 |
南方科技大学 |
助理教授 |
光学 |
能濡 |
技术总监 |
电子化学产品 |
深圳吉宜科技有限公司 |
销售总监 |
电镀添加剂,前后处理,制程药水 |
珠海市硅酷科技有限公司 |
VP |
电子封装、组装设备 |
中电科十三所 |
工程师 |
陶瓷管壳 |
深圳市伟智线路板有限公司 |
总经理 |
PCB |
HCP |
RD |
mini microLED |
甘肃金阳高科技材料有限公司 |
抛光工程师 |
CMP抛光液 稀土抛光粉 |
昆山弗莱吉电子科技有限公司 |
项目总监 |
玻璃基板 |
捷特新材料 |
总经理 |
量子点树脂胶水单体引发剂油墨 |
深圳市文泉科技有限公司(苏州分公司) |
华南区销售总监 |
固晶机 |
深圳市品印宝智能科技有限公司 |
经理 |
3D打磨机,3D贴合机,精密测量机 |
上海山之风 |
化学清洗研发 |
清洗剂 |
杭州新诺微科技股份有限公司 |
售后服务、销售经理 |
线路、阻焊、双面同时曝光LDⅠ曝光机 |
浙江大江半导体科技有限公司 |
董事总经理 |
CMP化学机械抛光设备,晶圆减薄设备 |
苏州恩腾半导体科技有限公司 |
销售部总经理 |
半导体清洗刻蚀去胶涂胶显影电镀设备 |
浙江大江半导体科技有限公司 |
董事总经理 |
CMP化学机械抛光设备,晶圆减薄设备 |
东山塑料薄膜(上海)有限公司 |
常务副总 |
薄膜涂布 |
赣州市格纳斯光电科技有限公司 |
总经理 |
AG玻璃 光电玻璃蚀刻 |
湘潭宏大真空技术股份有限公司 |
销售部经理 |
pvd 设备 |
深圳正阳工业清洗设备有限公司 |
总经理 |
湿法清洗机,等离子清洗机 |
深圳市荣华安骏机电设备有限公司 |
董事经理 |
AMB,DPC,DBC陶瓷基板显影蚀刻退膜蚀银蚀钛以及前处理等水平自动化设备 |
武汉精测电子集团股份有限公司 |
市场经理 |
ARVR检测、晶圆缺陷外观检设备、 |
镇江苏瑞恒研磨科技有限公司 |
副总 |
抛光液,悬浮液,清洗液等 |
广东汇成真空科技股东有限公司 |
卷对卷真空镀膜设备销售负责人 |
真空镀膜设备 |
燕山大学 |
学生 |
纳米压印母版,衍射光学元件,微纳光学等加工 |
西安电子工程研究所 |
设计师 |
射频微波 |
南京理工大学 |
副教授 |
AiP |
高屋智能印刷技术(昆山)有限公司 |
技术总监 |
光学膜 超耐磨导电银浆 |
拓刻科技有限公司 |
技术 |
线路板 |
广东山之风环保科技有限公司 |
销售工程师 |
金属和玻璃清洗剂 |
深圳大学 |
教授 |
电子电镀铜材料和技术研究 |
苏州纳鼎新材料有限公司 |
销售经理 |
陶瓷基板DPC,DBC,AMB工艺化学镀解决方案 |
广东首镭激光科技有限公司 |
业务经理 |
激光设备,激光打孔 划线 切割 |
励精化工 |
销售工程师 |
水性清洗液 |
瑞芯超精(武汉)科技有限公司 |
销售经理 |
多线切割机 |
深圳小蚂蚁工业科技有限公司 |
销售经理 |
超薄玻璃,玻璃基片,波分阵列基片 |
无锡源工三仟科技有限公司 |
销售经理 |
X-ray,CT |
深圳泰研半导体装备有限公司 |
工程师 |
激光,plasma,sputter |
深圳市锐博自动化设备有限公司 |
项目经理 |
封装设备,超声波焊接设备 |
欢迎加入群聊与行业精英共同探讨玻璃基板及TGV技术的前沿动态,共享资源,交流经验。
议题 |
拟邀请企业 |
TGV玻璃核心技术的挑战与解决方案 |
广东佛智芯微电子技术研究有限公司 |
肖特玻璃赋能先进封装 |
肖特集团 |
玻璃基板通孔填孔技术探讨 |
上海天承/广东天承科技股份有限公司 |
显微镜在半导体先进封装缺陷检测中的应用 |
广东慧普光学科技有限公司 |
PVD 技术在玻璃基板先进封装制程应用 |
巽霖科技有限公司 |
TGV金属线路制作的工艺难点及技术解决路径 |
湖北通格微电路科技有限公司 |
利用激光诱导深度刻蚀技术实现集成多种功能结构玻璃基板加工 |
乐普科 中国区 |
基于TGV的高性能IPD设计开发及应用 |
芯和半导体科技(上海)有限公司 |
多物理场仿真技术在玻璃基先进封装中的应用 |
湖南越摩先进半导体有限公司 |
高密玻璃板级封装及异构集成工艺开发挑战及解决方案 |
成都奕成科技股份有限公司 |
Panellevel激光诱导蚀刻&AOI |
待定 |
FLEE-TGV助力先进封装玻璃基板发展 |
待定 |
玻璃基板封装技术的最新进展与未来展望 |
邀请中 |
玻璃衬底材料的本构模型、破坏机理及其在工程中的应用 |
邀请中 |
先进封装产业升级中玻璃基互连技术的作用 |
邀请中 |
最新一代 TGV 玻璃通孔技术助力先进封装 |
邀请中 |
激光系统在 TGV 中应用及发展 |
邀请中 |
PLASMA 技术在 TGV 加工中应用 |
邀请中 |
TGV 填孔电镀配方及工艺 |
邀请中 |
印刷铜浆与电镀铜优劣分析 |
邀请中 |
在玻璃基板上开发湿化学铜金属化工艺 |
邀请中 |
异构封装中金属化互联面临的挑战 |
邀请中 |
高效RDL制造技术:赋能多种互联结构的面板级封装 |
邀请中 |
玻璃基板介电层材料研究 |
邀请中 |
报名方式一:加微信
李小姐:18124643204(同微信)
邮箱:lirongrong@aibang.com
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