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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。本文将简要描述玻璃通孔(TGV)在先进封装的应用及发展趋势以及工艺简介。
玻璃基板是下一代芯片基板，核心材料由玻璃制成。玻璃基板封装关键技术为TGV。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。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。2023年7月，一名英特尔工程师在位于亚利桑那州Chandler的英特尔组装与测试技术开发工厂拿着测试玻璃核心基板面板。（图片来源：英特尔公司）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。康宁占全球市场主导地位，份额占比48%。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。玻璃通孔(TGV)和硅通孔（TSV）工艺相比TGV的优势主要体现在：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，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。
图1，(a) 准备玻璃晶圆，(b)形成TGV，（c）PVD阻挡层，种子层，双面电镀-沉积铜，（d）退火及CMP化学机械抛光，去表面铜层，（e）PVD镀膜及光刻，（f）布置RDL重布线层，（g）去胶及Cu/Ti 刻蚀，（h）形成钝化层（介电层）。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。孔形成后，需要检测，清洗；图2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。其次，通过物理气相沉积(PVD)的方法在玻璃通孔内部沉积阻挡层，种子层；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。
来源：艾邦半导体网
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