先進的なガラス貫通ビアインターコネクトの製造と特性評価
引用
著者: Timothy Clingenpeel、Arian Rahimi、Seahee Hwangbo、Yong-Kyu Yuon、Aric Shorey
タイトル:先進的なガラス貫通ビアインターコネクトの製造と特性評価
会議:マイクロエレクトロニクスに関する国際シンポジウム (ISOM) の議事録
年: 2016
ページ番号: 288-295
発行者:国際マイクロエレクトロニクス組立・パッケージング協会 (IMAPS)
キーワード
- ガラス貫通ビア（TGV）
- 無線周波数（RF）アプリケーション
- 銅導体
- 超格子メタ伝導体/Cu/NiFe超格子
- コーニングSGW3
- 3Dインターポーザ/3Dインターコネクト
- 回路モデル
簡単な
この記事では、5G 通信などのアプリケーションでの無線周波数損失を低減するために Cu/NiFe 超格子メタ導体を使用した新しい設計を含む、ガラス貫通ビア (TGV) 構造の製造プロセスと電気的特性について説明します。
まとめ
この記事では、5G などの次世代通信アプリケーションで使用するための銅および複合導体を使用したガラス貫通ビア (TGV) の製造と特性評価について説明します。
TGV は、シリコン貫通ビア (TSV) に比べて誘電損失が低いため、無線周波数 (RF) アプリケーションで特に注目されています。純銅は、TGV と TSV の両方のテクノロジで使用される主な導体ですが、高周波では、銅の低い電気抵抗よりも表皮効果の方が重要になります。表皮効果とは、交流電流が導体の表面を流れる傾向があることです。この効果により抵抗が増加し、RF システムの消費電力が増加します。
この記事は、RF アプリケーションにおける高周波電力損失に対処するために、非強磁性金属と強磁性金属を交互に積層して形成されるメタコンダクター、特に超格子構造を使用した研究に焦点を当てています。著者らは、Cu/NiFe 超格子メタコンダクターと低損失ガラス (Corning SGW3) を使用して改良された TGV を開発しました。目標は、ガラス基板の低損失特性とメタコンダクターの低損失特性を組み合わせて、電力効率の高い RF/マイクロ波システムを作成することです。
この超格子構造の主な利点の 1 つは、渦電流の打ち消しにより、特定の周波数での抵抗が減少することです。この効果は、非強磁性層と強磁性層の透磁率が平均してゼロになり、有効な表皮深さが無限大に設定されたときに実現されます。この関係は、150 μm 幅のスタックで 10 対の Cu/NiFe 層 (150 nm/25 nm 厚の Cu/NiFe) の抵抗を計算することで示され、抵抗のピークは強磁性共鳴周波数にあります。
著者らは製造プロセスを詳しく説明し、115 μm 厚のガラス基板 (Corning SGW3) への損傷とストレスを最小限に抑えることの重要性を強調しています。6このプロセスには、両面フォトリソグラフィー、導体層 (銅のみと超格子構造) のスパッタ堆積、リフトオフプロセスなど、いくつかのステップが含まれます。
製造された構造の電気的特性評価は、周波数範囲 300 kHz ～ 20 GHz の 2 ポート ベクトル ネットワーク アナライザを使用して実施されました。結果は、TGV の動作を理解するために回路モデルを使用して分析されました。開発されたモデルは測定結果を適切に表していましたが、抵抗に若干の矛盾が見られました。著者らは、これらの矛盾は、TGV-TGV 結合や TGV 内部の導体厚さのばらつきなどの要因に起因する可能性があると示唆しています。
全体として、この記事は高周波アプリケーション向け TGV の性能を向上させる有望なアプローチを示しています。著者らは、今後の研究では TGV 側壁の導体コーティングの適合性を向上させるための代替堆積方法に重点を置くことを強調しています。