在半導(dǎo)體行業(yè)，隨著摩爾定律逐漸逼近物理極限，通過三維集成提升芯片性能已成為核心發(fā)展方向。2.5D/3D封裝、異構(gòu)集成等先進(jìn)封裝技術(shù)的普及，對垂直互連密度和基板性能提出了更高要求。傳統(tǒng)的硅基板在高頻信號傳輸、制造成本和工藝復(fù)雜度等方面的局限性日益凸顯，而玻璃基板憑借獨特優(yōu)勢，正成為下一代芯片基板的理想選擇。

玻璃通孔（TGV, Through Glass Via）作為實現(xiàn)玻璃基板三維集成的關(guān)鍵技術(shù)，猶如芯片世界的“微型通道”，引領(lǐng)著半導(dǎo)體封裝從“硅基時代”向“玻璃基時代”過渡。

TGV工藝的基本介紹

TGV(Through Glass Via)，是穿過玻璃基板的垂直電氣互連。與TSV(Through SiliconVia)相對應(yīng)，作為一種可能替代硅基板的材料被認(rèn)為是下一代三維集成的關(guān)鍵技術(shù)。

TGV 以高品質(zhì)硼硅玻璃、石英玻璃為基材，通過激光誘導(dǎo)、蝕刻、種子層濺射、電鍍填充、化學(xué)機械平坦化、RDL、Bump工藝引出實現(xiàn)3D互聯(lián)。TGV是直徑通常為10um-100um的微通孔。對于先進(jìn)封裝領(lǐng)域的各種應(yīng)用，每片晶圓上通常需要應(yīng)用數(shù)萬個到于數(shù)百萬個TGV通孔并對其進(jìn)行金屬化以獲得所需要的導(dǎo)電性。

與硅通孔（TSV）工藝相比，TGV的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

1）優(yōu)良的高頻電學(xué)特性：玻璃材料是一種絕緣體材料，介電常數(shù)只有硅材料的1/3左右，損耗因子比硅材料低2-3個數(shù)量級，使得襯底損耗和寄生效應(yīng)大大減小，保證了傳輸信號的完整性；

2）低成本：受益于大尺寸超薄面板玻璃的易獲取性，且不需要在襯底表面及 TGV 內(nèi)壁沉積絕緣層，玻璃轉(zhuǎn)接板的制作成本大約只有硅基轉(zhuǎn)接板的 1/8，有利于降低整體封裝成本；

3）工藝流程簡單：無需復(fù)雜的絕緣層沉積工藝，且超薄轉(zhuǎn)接板中不需要減薄，簡化了生產(chǎn)流程，提高了生產(chǎn)效率；

4）機械穩(wěn)定性強：即便轉(zhuǎn)接板厚度小于100μm 時，翹曲依然較小，保證了封裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性；

5）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：作為晶圓級封裝領(lǐng)域的新興縱向互連技術(shù)，在射頻芯片、高端 MEMS 傳感器、高密度系統(tǒng)集成等領(lǐng)域具有獨特優(yōu)勢，是下一代高頻芯片 3D 封裝的首選之一。

TGV核心工藝段

1）玻璃基板準(zhǔn)備：選擇特定成分、厚度和表面質(zhì)量的超薄玻璃。

2）激光打孔/刻蝕：利用飛秒激光或濕法/干法刻蝕技術(shù)在玻璃上形成微孔。

3）絕緣層沉積與種子層沉積：在孔壁和內(nèi)表面沉積絕緣層以確保電氣隔離，然后沉積金屬種子層。

4）電鍍填充：通過電鍍方式，用金屬（主要為銅）完全填充通孔。

5）表面平坦化 (CMP)：化學(xué)機械拋光移除多余金屬，使玻璃表面平坦。

6）再布線層 (RDL) 制作：在玻璃表面沉積絕緣層、制作圖形、電鍍布線，形成所需的互連電路。

7）測試、切割：對完成互連的晶圓進(jìn)行測試，切割成單個器件（Chiplets）用于后續(xù)封裝集成。

實現(xiàn)TGV全工藝AOI檢測全覆蓋

TGV工藝的精密性和基材特性，使得每個環(huán)節(jié)都潛伏著影響最終良率與可靠性的“微納級殺手”：

1）來料環(huán)節(jié)：Particle、劃痕、微裂紋與內(nèi)部氣泡。

2）誘導(dǎo)環(huán)節(jié)：孔形不規(guī)則、通孔缺陷、面孔圓度不均勻、上下面孔位置度不一致。

3）蝕刻環(huán)節(jié)：漏孔、孔不通、直徑不良、真圓度不良、孔內(nèi)異物、表面臟污。

4）RDL制作：線寬/線距偏差、斷線/短路、層間對位失準(zhǔn)。

在 TGV 工藝的各個環(huán)節(jié)中，任何一個微小的缺陷都可能對最終產(chǎn)品的性能和可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。缺陷尺寸微小（常在微米至亞微米級別）、形態(tài)多樣，人眼無法可靠識別，依賴傳統(tǒng)抽檢如同“大海撈針”，風(fēng)險極高、效率低下，無法滿足大規(guī)模量產(chǎn)對高良率的要求。AOI檢測成為保障TGV工藝良率和可靠性的核心屏障。

華屹超精密針對玻璃透明性、高反光性以及微孔高深寬比、高精度填充等獨特挑戰(zhàn)，自研AOI檢測設(shè)備，從來料檢測、激光誘導(dǎo)、化學(xué)蝕刻，到PVD/電鍍金屬化及重布線層（RDL）制備等每個工藝段進(jìn)行嚴(yán)格的檢測，具備超高的分辨率和檢測精度，能夠檢測到微米級甚至亞微米級的缺陷，克服行業(yè)檢測痛點，促進(jìn)工藝優(yōu)化與良率提升。

TGV 工藝段的成熟，標(biāo)志著半導(dǎo)體封裝從“硅基時代”向“玻璃基時代”的過渡。隨著產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同深化與工藝瓶頸突破，TGV 有望在未來 5-10 年迎來規(guī)?；瘧?yīng)用爆發(fā)期，推動三維集成進(jìn)入“玻璃基板+高密度通孔”的全新時代。

對于中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，聚焦 TGV 材料研發(fā)、設(shè)備國產(chǎn)化及工藝創(chuàng)新，將是在先進(jìn)封裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車的關(guān)鍵機遇。在對三維集成技術(shù)需求日益增長的背景下，華屹將繼續(xù)發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，推動 TGV全工藝AOI 檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。