Fabrication and characterization of advanced through glass via interconnects

先进玻璃通孔互连的制造与特性

引用

作者：Timothy Clingenpeel、Arian Rahimi、Seahee Hwangbo、Yong-Kyu Yoon 和 Aric Shorey
标题：先进玻璃通孔互连的制造与特性
会议：国际微电子研讨会 (ISOM) 论文集
年份：2016
页码：288-295
出版商：国际微电子组装与封装协会 (IMAPS)

关键词

  • 玻璃通孔 (TGV)
  • 射频 (RF) 应用
  • 铜导体
  • 超晶格超导体/Cu/NiFe 超晶格
  • 康宁 SGW3
  • 3D 中介层/3D 互连
  • 电路模型

简介

本文介绍了玻璃通孔 (TGV) 结构的制造工艺和电气特性，包括一种使用 Cu/NiFe 超晶格超导体的新型设计，可降低 5G 等应用的射频损耗通信。

摘要

本文介绍了用于5G等下一代通信应用的采用铜和复合导体的玻璃通孔 (TGV) 的制造和特性。

TGV 由于其介电损耗低于硅通孔 (TSV)，因此在射频 (RF) 应用中尤为重要。纯铜是 TGV 和 TSV 技术中的主要导体；然而，在高频下，趋肤效应会抵消铜的低电阻优势，即交流电倾向于在导体表面流动。这种效应会增加电阻，进而增加射频系统的功耗。

本文重点研究了使用超导体（特别是超晶格结构，由非铁磁和铁磁金属交替堆叠而成）来解决射频应用中的高频功率损耗问题。作者使用 Cu/NiFe 超晶格超导体和低损耗玻璃 (Corning SGW3) 开发了一种改进的 TGV。目标是将玻璃基板的低损耗特性与超导体的低损耗特性相结合，以构建一个高功率效率的射频/微波系统。

这种超晶格结构的主要优势之一是，由于涡流相互抵消，特定频率下的电阻会降低。当非铁磁层和铁磁层的磁导率平均为零时，即可实现这种效果，这将有效趋肤深度设为无穷大。我们通过计算10对Cu/NiFe层（厚度分别为150 nm和25 nm）的150 μm宽叠层的电阻来说明这种关系，其峰值电阻位于铁磁谐振频率处。

作者详细介绍了制造工艺，强调了最大程度减少115 μm厚玻璃基板（Corning SGW36）上的损伤和应力的重要性。该工艺涉及多个步骤，例如双面光刻、导体层（纯铜和超晶格结构）的溅射沉积以及剥离工艺。

使用频率范围为300 kHz至20 GHz的双端口矢量网络分析仪对制造的结构进行了电气特性测量。使用电路模型分析结果，以了解TGV的行为。所开发的模型很好地反映了测量结果；然而，也发现了一些电阻差异。作者认为，这些差异可能归因于TGV-TGV耦合以及TGV内部导体厚度变化等因素。

总而言之，本文提出了一种提高TGV在高频应用中性能的有前景的方法。作者强调，未来的研究将重点关注替代沉积方法，以提高TGV侧壁导体涂层的一致性。

来源：https://meridian.allenpress.com/ism/article/2016/1/000288/187820/Fabrication-and-characterization-of-advanced

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