안녕하세요, 송송입니다. 이번에는 반도체 TGV(Through Glass Via) 유리기판에 대해 함께 알아보도록 하겠습니다
TGV 유리 기판이란? | 반도체 유리 기판의 한계, 제조 공정, 인터포저 비교
최근 반도체 패키징 기술이 발전하면서 TGV(Through-Glass Via) 유리 기판이 차세대 인터포저 기술로 주목받고 있습니다. 기존의 유기 및 실리콘 인터포저와 비교하여 어떤 차이가 있는지, 그리고 TGV 유리 기판의 제조 공정과 유리 조성에 대해 자세히 알아보겠습니다.
1. 반도체 유리 기판이란?
반도체 유리 기판은 고주파 신호 전송 및 미세회로 구현을 위한 패키징 기판으로, 기존의 유기(Organic) 또는 실리콘(Silicon) 인터포저를 대체할 기술로 떠오르고 있습니다.
특히, TGV(Through-Glass Via) 기술을 활용하면 유리 기판 내부에 전극을 형성하여 전기적 신호 전송과 고속 데이터 처리를 더욱 효율적으로 구현할 수 있습니다.
2. 기존 인터포저 기술(유기 vs. 실리콘)과의 차이
2-1. 유기 인터포저
유기 인터포저(Organic Interposer)는 PCB(Printed Circuit Board) 기반으로 제작되며, 주로 대량 생산이 용이한 반도체 패키징에 사용됩니다.
- 장점: 제조 비용이 저렴하고, 대형 기판 적용 가능.
- 단점: 신호 손실이 크고, 미세 패턴 공정이 어려움.
2-2. 실리콘 인터포저
실리콘 인터포저(Silicon Interposer)는 고밀도 회로를 집적할 수 있으며, HBM(High Bandwidth Memory)과 같은 고속 데이터 처리 반도체에 사용됩니다.
- 장점: 미세 패턴 구현이 가능하고, 우수한 신호 전송 특성.
- 단점: 제작 비용이 높고, 큰 기판 제조가 어려움.
2-3. TGV 유리 기판과의 비교
TGV 유리 기판은 기존 인터포저의 한계를 극복할 차세대 기술로 평가받고 있습니다.
- 우수한 전기적 특성: 낮은 신호 손실 및 고주파 특성.
- 저비용 대형 기판 생산 가능: 실리콘 대비 낮은 제조 비용.
- 기판 강성 향상: 유리 기반으로 물리적 강도가 뛰어남.
2-4. 유리 기판 vs. 실리콘 & 유기 기판 물성 비교
| 특성 | 유리 기판 | 실리콘 기판 | 유기 기판 |
|---|---|---|---|
| Young's Modulus (GPa) | 70~75 | 130~180 | 10~25 |
| 열전도율 (W/m·K) | 1.1~1.4 | 150 | 0.3~0.4 |
| 열팽창 계수 (ppm/°C) | 3~5 | 2.6 | 10~17 |
| 기판 크기 확장성 | 우수 | 제한적 | 우수 |
| 제조 비용 | 중간 | 높음 | 낮음 |
3. TGV 유리 기판의 유리 조성
TGV 유리 기판에 사용되는 유리는 다양한 화학 조성으로 제작되며, 대표적인 유리 종류는 다음과 같습니다.
- 붕규산 유리(Borosilicate Glass): 열팽창 계수가 낮아 반도체 공정과 호환성이 높음.
- 알칼리 프리 유리(Alkali-Free Glass): 고온에서 안정적인 특성을 가지며, 미세 패턴 형성에 유리함.
- 쿼츠(Quartz) 유리: 초고주파 반도체 패키징에 적합하며, 높은 절연 특성을 가짐.
4. TGV 유리 기판의 제조 공정
TGV 유리 기판은 다음과 같은 순서로 제조됩니다.
4-1. TGV(Through-Glass Via) 가공
레이저 또는 화학적 에칭(Chemical Etching)을 이용해 유리 내부에 미세한 홀(Via)을 형성합니다.
4-2. 구리 도금 (Cu Plating)
홀 내부를 전도성 물질(구리)로 채워 전기 신호를 전달할 수 있도록 만듭니다.
4-3. 회로 형성 (노광 및 식각)
반도체 공정과 유사하게 포토리소그래피(Photolithography) 기술을 이용해 미세 패턴을 형성합니다.
4-4. ABF 필름 부착
절연층 및 추가 배선 구조를 구현하기 위해 ABF(Ajinomoto Build-up Film) 필름을 부착합니다.
4-5. 싱귤레이션 (Singulation)
최종적으로 개별 유리 기판을 절단하여 완성된 패키징 기판으로 출하합니다.
5. 결론
TGV 유리 기판은 기존 유기 및 실리콘 인터포저의 한계를 극복할 수 있는 차세대 패키징 기술로, 고속 데이터 전송과 고주파 특성을 갖춘 반도체 기판 기술의 핵심이 될 것입니다.
- 유기 인터포저 대비: 신호 전송 특성이 뛰어나며, 대형 기판 제조 가능.
- 실리콘 인터포저 대비: 비용 절감 효과가 크고, 강도가 뛰어남.
- 제조 공정 혁신: TGV 기술과 구리 도금, ABF 필름 부착을 통해 대량 생산 가능.