用于 3 DIC 集成的玻璃通孔 ( TGV ) 基板的开发

引用

作者：Aric Shorey、Scott Pollard、Alex Streltsov、Garret Piech、Robert Wagner
部分标题：用于 3D-IC 集成的玻璃通孔 (TGV) 基板的开发

关键词

• 玻璃通孔 (TGV)
• 3D-IC 集成
• 玻璃基板
• 熔融工艺
• 热膨胀系数 (CTE)
• 晶圆强度
• 通孔形成
• 成本效益
• 康宁公司

简介

本文探讨了在 3D-IC 集成中使用玻璃作为玻璃通孔 (TGV) 基板材料的优势，因为玻璃具有可定制的特性且成本效益高。

摘要

本文探讨了玻璃通孔 (TGV) 作为 3D-IC 集成中硅基片的替代材料的潜在应用潜力。玻璃凭借其适应性强和成本效益高的特点，为制造高性能、可扩展的基板提供了一种极具吸引力的解决方案。

本文要点如下：

• 玻璃特性：与硅不同，玻璃并非单一材料，而是一个多元化的群体，拥有多种特性，可以通过调整其成分进行定制。这使得机械、热和电气特性能够定制，以满足特定的应用需求。
• 熔融成型工艺：康宁的熔融成型工艺是制造纤薄纯净玻璃晶圆的卓越方法。该方法可获得光滑的表面，无需昂贵且耗时的抛光或减薄工序。该工艺使扩大生产变得更容易，并提高了基板的可靠性。熔融成型工艺还允许生产各种尺寸的晶圆，包括最大可达450毫米的大型晶圆。
• 强度和可靠性：虽然玻璃和硅晶圆的平均强度相当，但由于玻璃不存在研磨和抛光过程中引入的缺陷，因此其强度更加稳定且可预测。本文强调了在通孔制造过程中尽量减少缺陷的重要性，以保持TGV基板的整体强度和可靠性。
• 通孔形成：包括机械、化学和激光方法在内的多种技术均可在玻璃上形成用于TGV（超导通孔）的通孔。然而，在可扩展性方面仍然存在挑战，例如如何实现光滑的侧壁以实现机械可靠性、成本优化和产量。
• TGV的优势：本文认为，带有TGV的玻璃基板在2.5D-IC和3D-IC应用中具有巨大潜力。主要优势包括：
• 能够根据特定应用需求定制玻璃特性。
• 采用熔融工艺，确保卓越的表面质量、低翘曲和TTV（表面变形），以及基板尺寸和厚度的灵活性。
• 由于省去了精加工步骤，因此具有成本优势并提高了规模经济效益。
• 未来挑战：作者承认，推进TGV技术的主要挑战在于开发经济高效的方法来在玻璃上形成具有所需尺寸、形状、质量和可靠性的通孔。

来源：https://www.corning.com/media/worldwide/global/documents/semi%20Development%20of%20Substrates%20Featuring%20TGV%20and%203D-IC%20Integration.pdf