Подготовка образца подложки из стекла

В полупроводниковой упаковке передовых технологий используется технология «стеклянной подложки» (TGV) в сочетании с медной металлизацией для слоев перераспределения. Она заменяет основной слой традиционных органических подложек ABF стеклом, устраняя деформацию в крупных микросхемах AI при повышенных температурах и уменьшая ширину и шаг линий до микрометрового масштаба.

Основное применение этого материала — передовая упаковка серверных чипов для ИИ/высокопроизводительных вычислений, где стеклянные подложки заменяют традиционный органический слой ABF для решения проблем деформации при высоких температурах и обеспечения целостности высокоскоростных сигналов в крупномасштабных чипах. Благодаря стеклянным переходным отверстиям TGV, выступающим в качестве межсоединителей, стеклянных мостиков и временных носителей, достигается вертикальная высокая плотность межсоединений между чипами. Между тем, металлические схемы на основе стекла — уже зрелые и массово производимые в дисплейных панелях (электроды драйверов OLED/LCD, цветовые фильтры) — распространились на MEMS-датчики, микрофлюидику, биочипы, радиочастотные устройства и автомобильную электронику, где требуются изоляция, прозрачность, низкие диэлектрические потери и высокая надежность.

Основные сложности при подготовке таких образцов заключаются в следующем: (1) стекло по своей природе хрупкое — обычная абразивная резка пилой легко вызывает сколы и трещины по краям, а также может отслаивать металлическую пленку микрометрового масштаба на поверхности; (2) значительная разница в скорости удаления материала между мягким стеклом и твердым металлом приводит к образованию ступенек по обеим сторонам металлических линий во время шлифовки, создавая «рельефный эффект», который скрывает истинную границу раздела; и (3) слабая адгезия между тонкими пленками и подложкой означает, что даже умеренное давление полировки может вызвать расслоение или отсутствие сегментов в схеме.

Соответствующий подход заключается в следующем: резка выполняется на алмазном прецизионном режущем станке на низкой скорости подачи с водяным охлаждением для удаления отходов и предотвращения сколов; для крепления используется вакуумно-холодное литье эпоксидной смолы, при этом сначала наносится герметик по кромке для усиления образца перед полной герметизацией, что позволяет избежать микротрещин, вызванных термическими напряжениями; шлифовка и полировка проводятся в несколько этапов: грубая шлифовка, тонкая шлифовка и постепенная полировка с использованием алмазной суспензии на бархатной полировальной ткани под низким давлением с постепенным увеличением шага, и завершаются окончательной полировкой коллоидным диоксидом кремния для полного удаления деформированного слоя поверхности — таким образом, выявляется истинная морфология границы раздела стекло-металл.

Параметры подготовки образцов и результаты металлографического анализа приведены ниже:

1. Грубое шлифование : DiaRe P800–2500;

2. Грубая полировка : полировальная ткань SC + суспензия поликристаллических алмазов PD-WT 3 мкм;

3. Финальная полировка : полировальная ткань ZN + полировальная суспензия SO-439 50 нм.