TGVのSEM断面 - Ti/Cu シード層とボイドフリー銅充填(50µmスケール)、株式会社ナノシステムズJP
先端パッケージング、ガラスインターポーザ技術

TGV
製造

株式会社ナノシステムズJPでは、2.5D/3Dパッケージング・RF MEMS・フォトニクス・バイオ医療・ディスプレイ向け貫通ガラスビア(TGV)マイクロ加工を提供します。

最小Via径 20µmVia収率 >95% アスペクト比 最大1:10最大パネル 510×510mm ボイドフリーCu充填 · Ti/Cuシード層
20µm
最小Via径
>95%
Via収率
1:10
最大アスペクト比
510×510mm
最大パネルサイズ
なぜ貫通ガラスビアか
コスト効率の高い2.5D/3DパッケージングのためのガラスインターポーザTGV

TGVは先端ウェーハパッケージングで重要な役割を担います。ガラスはシリコンに対して特にRF・光学・コスト効率のアプリケーションで明確な優位性を持ちます。

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精密Via寸法

Via形状・径・深さをすべてお客様のデザイン要件に合わせてカスタマイズ。最小径20µm、同一基板上で複数径対応。表裏異なる径も可能(例:表面30µm / 裏面60µm)。アスペクト比最大1:10。

最小径 20µm同一基板で複数径アスペクト比 最大1:10表裏異径(例:30/60µm)
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3種類のVia形状

Via形状は径要件とアプリケーションに基づいて選択し、それぞれ異なる充填特性を持ちます。砂時計形(双方向テーパー)・直線形(均一側壁)・テーパー形(片側テーパー)。

砂時計形 - 最適Cu充填直線形 - 高密度テーパー形 - 共形充填容易
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基板サイズ対応

標準ウェーハフォーマットから大型パネル量産まで、プロトタイプから量産を一施設で対応。標準:100mm/200mm/300mmウェーハ。大型パネル:最大~510×510mm。超薄基板:50µmまで。BGVも対応。

100/200/300mm ウェーハ最大~510×510mm パネル超薄 50µmまでBGV対応
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5種類のガラスタイプ

RF・光学・ディスプレイ・高耐久アプリケーションをカバーする5種類のガラス。ホウケイ酸・ソーダライム・溶融石英・サファイア・無アルカリガラス。

ホウケイ酸ソーダライム溶融石英サファイア無アルカリ

高品質Cu充填

Ti/Cuシード層 + Cu電気めっきで共形またはボイドフリー充填。低抵抗。Via収率>95%。SEM断面で確認。低抵抗インターコネクト。

Ti/Cuシード(スパッタ)ボイドフリーまたは共形Via収率 >95%SEM確認
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完全後処理サービス

Via形成以外にも、同一プロジェクトフローで完全な基板仕上げサービスを調整。ウェットエッチングによるガラス薄化・Cu CMPプラナライゼーション・光学グレードポリッシング・シリコンとのアノーディックボンディング・薄膜成膜。

ガラス薄化(ウェットエッチング)Cu CMPプラナライゼーション光学グレードポリッシングアノーディックボンディング
TGVガラスインターポーザ - ウェーハ上の密なViaアレイの透過図に銅充填貫通ガラスViaを示す

TGVガラスインターポーザ - 密なViaアレイの透過図に銅充填貫通ガラスViasを示す

Cu Viaメタライゼーション
共形コーティングまたは完全ボイドフリーCu充填

Via形成後、高度なTi/Cuシード層を使用して銅メタライゼーションを施し、電気めっきで充填します。2種類の充填タイプがあります。

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共形Via

Via側壁と底部への薄いCuコーティング - 中空コアが残ります。めっきサイクルが速くCu消費量が少ない。RF同軸Via・インピーダンス制御Via構造に適しています。

側壁コーティング中空コアRF · 同軸Via
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完全充填Via

Via体積全体をソリッドなCuプラグで充填。SEM断面でボイドフリーを確認。最低電気抵抗。高電流および信号品質アプリケーション向け。3D-IC · インターポーザ · SEM確認済み。

ボイドフリーCuプラグ3D-IC · インターポーザSEM確認
SEM断面比較 - 中空コアを持つ共形Cuコーティング(左)対ソリッドボイドフリー充填(右)

SEM断面比較 - 中空コアを持つ共形Cuコーティング(左)対ソリッドボイドフリー充填(右)

技術仕様
完全TGVプロセスパラメータ

すべてのパラメータはお客様のアプリケーションに合わせてカスタマイズ可能です。要件についてはエンジニアにご相談ください。

パラメータ仕様備考
最小Via径20µmリクエストでさらに小さいVia可能
Via径バリエーション同一基板上で複数径対応表裏異径可能(例:30µm / 60µm)
Via形状砂時計形・直線形・テーパー形形状は径とアプリケーションによる
アスペクト比最大1:10一部ガラスタイプではリクエストで高ARも可
基板サイズ100mm · 200mm · 300mmウェーハ;最大~510×510mmパネル非標準サイズも対応
超薄基板50µmまでキャリアハンドリングが必要
BGV(ブラインドガラスビア)対応部分深さ相互接続の片面Via
ガラスタイプホウケイ酸・ソーダライム・溶融石英・サファイア・無アルカリ下記ガラス比較参照
Cu充填タイプボイドフリー充填または共形コーティング低抵抗にはボイドフリー推奨
シード層スパッタリングによるTi/Cu密着性とめっき均一性を確保
Via収率>95%CMP前、充填後に測定
Cu CMP対応RDLまたはボンディング向け表面プラナライゼーション
光学ポリッシング光学グレードCMPフォトニクス・光学アプリケーション向け
両面RDL(TGV基板上)ポリマーパッシベーションまたはCuダマシン
アノーディックボンディング対応ガラス-シリコンウェーハボンディングサービス
薄膜成膜対応スパッタリング・Eビーム蒸着・ALD
設計ルール
TGV設計ルール・レイアウトガイドライン

TGVインターポーザレイアウト設計時にこれらのルールを使用してください。この範囲外のパラメータは問い合わせで可能なものもあります。テープアウト前に設計をレビューします。

TGV設計ルール断面:両面RDL1/RDL2 Cuレイヤー・ダイ実装・はんだバンプを持つガラスコアとTGV Via

TGV設計ルール断面:両面RDL1/RDL2 Cuレイヤー・ダイ実装・はんだバンプを持つガラスコアとTGV Via

パラメータ標準最大値 / 備考
Via径20µm50〜100µm(リクエストで小径も可;大径→低アスペクト比)
ViaピッチVia径の2倍150〜300µm(最小間隔 = Via径の1倍、壁間)
Via壁間スペースVia径の1倍50〜200µm(直線形Viaではさらに狭く可)
Via〜エッジクリアランス200µm500µm(Via中心から基板エッジ)
Via径ミスマッチ同一基板上での複数径OK;表裏異径可(例:30µm / 60µm)
アスペクト比(深さ÷径)最大10:1対応;高AR → Cu充填がより複雑
ガラス基板厚さ50µm300〜500µm(薄い場合は仮接合キャリアが必要)
Cuランドパッド径Via径 + 20µmVia径 + 50µm(ボイドフリー充填の両面に適用)
RDLライン幅/スペース10µm / 10µm20µm / 20µm(ポリマーパッシベーションまたはCuダマシン)
RDL〜Viaパッドキープアウト10µm20µm(RDLエッジからランドパッドエッジ)
はんだバンプピッチ(TGV RDL上)100µm150〜300µm(RDL後にC4 SnAgまたはAuSnバンピング可)
パネルダイシングストリート幅100µm200µm(最大510×510mmパネルフォーマット向け)
⚠️ 重要ルール

最小ピッチ = Via径の2倍 - ガラス基板の構造的完全性を維持するため、Via中心間距離は少なくともVia径の2倍必要です。

テープアウト前に確認
  • GDSまたはDXFを提出 - エンジニアが加工前に設計ルールをレビュー
  • ガラスタイプとターゲット厚さを早期に指定 - Via形状オプションに影響
  • 充填タイプ(ボイドフリー vs 共形)をレイアウト確定前に確認
  • BGVは最小2×径の深さマージンが必要
  • Cu CMP後、両面にRDLレイヤーを追加可能
Via形状
あらゆるアプリケーションに対応する4種類のVia形状

Via形状は形成方法とガラスタイプによって決まります。砂時計形と直線形が最も一般的です。テーパー形とBGVは特定のアプリケーション向けに使用します。

4種類のTGV Via形状:砂時計形・直線形・テーパー形・BGV(ブラインドガラスビア)- SEM断面

4種類のTGV Via形状:砂時計形・直線形・テーパー形・BGV(ブラインドガラスビア)- SEM断面

砂時計形

両面からのレーザードリルで形成される双方向内側テーパー。RDL配線でわずかなテーパーが許容される場合に最適なCu充填。最も一般的な形状。20〜100µm径対応。

20〜100µm径両面ドリル最適Cu充填

直線形

最高実装密度と最小Via間ピッチのための完全垂直側壁。精密レーザーパラメータが必要。均一充填。最も狭いピッチに適しています。

最狭ピッチ均一充填垂直側壁
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テーパー形

一方向円錐プロファイル(入口側が広く出口側が狭い)。金属シード層カバレッジが容易。共形充填に最適。径≥50µm対応。

≥50µm径充填容易共形充填に最適
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BGV - ブラインドガラスビア

ガラス基板の途中まで(底面を貫通せず)のVia。片面のみのVia・部分深さ相互接続。光学ウィンドウ。単細胞実験用BGVアレイ。

片面のみ底面非貫通光学ウィンドウ · 単細胞実験
ガラス材料
アプリケーションに合わせた5種類のガラスタイプ

各ガラスタイプは独自の電気・光学・熱・機械特性を持ちます。TGVインターポーザの最適なガラスタイプの選定についてはエンジニアにご相談ください。

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ホウケイ酸ガラス - RF / 標準

高抵抗率。低電気損失。調整可能なCTE(有機基板との整合良好)。RF用途向け低損失正接。MEMSパッケージ・光学MEMSに適しています。

高抵抗率低損失正接(RF)調整可能CTE
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ソーダライムガラス - ディスプレイ / 大型

大型パネル量産で最もコスト効率が高い。標準ディスプレイガラス組成。最大パネルサイズで入手可能。ディスプレイ基板・汎用インターポーザ向け。

最高コスト効率最大パネルサイズディスプレイ · インターポーザ
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溶融石英 - 光学 / UV

UV〜IR光学透過。電気損失最小。最高熱安定性。フォトニクスおよび光学センサーアプリケーションに理想的。UV光学・高温プロセス対応。

UV〜IR透過最高熱安定性フォトニクス · UV光学
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サファイア - 高耐久

極めて高い硬度(モース9)。高熱伝導率。化学耐性。過酷環境向けデバイス。GaN-on-サファイアLED・RFデバイス対応。

モース硬度9高熱伝導率GaN-on-サファイア · RF

無アルカリガラス - 高周波

非常に低いアルカリ含有量。イオン移動最小化。高周波・精密アプリケーション向け改善された電気特性。高性能インターポーザ向け。

低アルカリ低イオン移動高周波 · 精密インターポーザ
特性ガラス(TGV)シリコン(TSV)
電気抵抗非常に高い(絶縁体)半導体(可変)
RF/高周波損失非常に低い(低損失正接)基板損失が高い
CTE整合(有機PCB)良好(調整可能)不整合が大きい
光学透明性あり(可視〜UV/IR)不透明(可視光)
大型パネル対応あり(最大510×510mm)ウェーハサイズに制限
コスト(大量生産)低い(パネルフォーマット)単位面積あたり高い
製造プロセス
完全TGVプロセスフロー

ベアガラス基板からCu充填・プラナライゼーション済みのViaまで、RDLとバンピングの準備が整うまでのすべてのステップを一施設で調整します。

TGV製造プロセスフロー:TGV/BGVエッチングからガラス薄化・CMPポリッシング・Cu充填・RDLまでの6ステップ

TGV製造プロセスフロー:TGV/BGVエッチングからガラス薄化・CMPポリッシング・Cu充填・RDLまでの6ステップ

01

Via形成

レーザーアブレーションまたはサンドブラストでガラス基板にViaを形成し、正確な径と形状を実現します。砂時計形・直線形・テーパー形・BGVに対応。

レーザーアブレーション精密径制御砂時計 / 直線 / テーパー形
02

ガラス洗浄・表面前処理

Via側壁と基板表面を洗浄・調整し、後続のシード層とメタライゼーションの優れた密着性を確保します。

側壁洗浄表面調整
03

Ti/Cuシード層成膜

スパッタリングによるチタン密着層と銅シード層の成膜。Via側壁への共形被覆で後続の電気めっきの均一性を確保します。

Ti密着層Cuシード(スパッタ)共形被覆
04

Cu電気めっき - ボイドフリー充填

最適化されためっきケミストリーとパラメータで銅電気めっきによりViaを完全(ボイドフリー)または共形充填。Via収率>95%。低抵抗。

ボイドフリー充填共形オプション収率 >95%低抵抗
05

Cu CMPプラナライゼーション

化学機械研磨(CMP)で基板表面から余剰銅を除去し、RDLまたはボンディングに向けた平坦で滑らかな表面を作成します。光学グレードCMPも対応。

Cu CMP光学グレードCMP平坦面出力
06

RDL・成膜・ボンディング

CMP後処理:片面または両面の再配線層(RDL)製造でViaピッチからバンプピッチへの電気接続をルーティング。薄膜成膜・アノーディックボンディングも調整して提供。

両面RDL薄膜成膜アノーディックボンディング
応用分野
TGV技術の産業別用途

先端半導体パッケージングからバイオ医療ラボオンチップまで、TGVガラス基板は幅広い用途に対応します。

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2.5D / 3D IC集積

コスト効率の高い2.5D・3Dウェーハパッケージング向けガラスインターポーザ。シリコンインターポーザより単位面積あたり低コスト。優れたRF性能。HBMメモリスタック・チップレット集積向け。

ガラスインターポーザ低コスト/チップ2.5D · 3D · チップレット
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RFデバイス · RF MEMS

mmWaveと5G向け低損失RFサブストレート。高抵抗ガラス上のRF MEMSスイッチ・レゾネータ・フィルター。5G/6G FEM対応。

低損失RFRF MEMS5G/6G FEM · mmWave
💻

高性能コンピューティング

AIアクセラレータ・HPCメモリスタック・チップレット集積向け高密度ガラスインターポーザ。タイトピッチのRDL。

AIアクセラレータHPC · チップレット高密度RDL
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光電子 · フォトニクス

光学透明性によるフォトニクス集積。SiPhoパッケージング向けTGVガラスインターポーザ。UV〜IR透過。光学センサー統合。

光学透明SiPho パッケージングUV〜IR · 光学センサー
🖥️

ディスプレイパネル

大型パネルTGVでディスプレイドライバー相互接続。次世代ディスプレイの細かいピクセルピッチと狭ベゼルを実現。

大型パネルTGV細ピクセルピッチ狭ベゼルディスプレイ
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生体医療 · 細胞培養

単細胞実験用BGV(ブラインドガラスビア)アレイ。統合TGV電気フィードスルー付きマイクロ流体ガラスチップ。lab-on-chip向け。

BGVアレイマイクロ流体lab-on-chip · 単細胞
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MEMS気密パッケージング

アノーディックボンディングを使用したガラス-シリコンMEMS気密パッケージング。TGVが蓋材を通じた電気フィードスルーを提供。

アノーディックボンディングガラス-Si 気密電気フィードスルー
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ウェーハレベル光学

ウェーハレベルレンズアレイ・光学センサー・小型カメラモジュール向け溶融石英TGV基板。光学精度グレード表面が必要なアプリケーションに対応。

溶融石英TGVレンズアレイ光学センサー · 小型カメラ
🔒

シャドウマスク

薄膜成膜パターニング向け精密ガラスシャドウマスク。大型基板向けに脆弱な金属マスクの代替として使用。

ガラスシャドウマスク成膜パターニング金属マスク代替

圧力・慣性センサー

TGV電気フィードスルー付きガラスキャップウェーハによるMEMS圧力センサー・加速度計・ジャイロスコープのパッケージング。

ガラスキャップTGVフィードスルーMEMSセンサー · IMU
💡

シャドウマスク · LED

成膜パターニング向けガラスシャドウマスク。LED熱管理向けTGVガラス基板。高熱伝導ガラスタイプを選択可能。

成膜マスクLED熱管理TGVガラス基板
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ラボオンチップ · マイクロ流体

TGV電気フィードスルーを組み合わせたガラスマイクロ流体チップ。マイクロ流体と統合センシングを融合。DNA分析・診断デバイス向け。

TGVフィードスルーマイクロ流体DNA分析 · 診断
関連サービス
3D集積フローを完成させる

TGVは完全な先端パッケージングソリューションのために以下のサービスと組み合わせて使用されます。すべて一施設で対応可能です。

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テクニカルAI — ナノシステムズJP
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Services & Industries
⚙️ Capabilities Overview
Substrates
🔷 Substrate & WafersSi, SiC, GaN, glass, sapphire 🔬 Fused Silica WafersQuartz · borosilicate · low CTE 🟣 PI Film & SUS Sensor FabRoll-to-roll · sensor patterning
Front-End
🎭 Mask FabricationGDS to chrome mask, DRC 📷 PhotolithographyE-beam 20 nm to 500×600 mm 🔬 NanoimprintingUV & thermal NIL 🫧 Thin Film DepositionPVD, CVD, ALD, MBE ⬆️ LiftoffMetal pattern · shadow mask ⚡ ElectroplatingCu TSV fill, DPC, LIGA 🌊 EtchingICP-RIE, DRIE >50:1 🔥 AnnealingN₂ / H₂ / vacuum / RTA ⚛️ Ion ImplantationB / P / As / Al / N implant 🔄 CMP & GrindingCu CMP, 50 µm thinning 💎 DicingBlade, stealth laser 🧪 Wafer CleaningRCA, plasma, megasonic
Advanced Packaging
🔗 Wafer BondingHybrid, eutectic, fusion 📌 TSV FabricationHigh AR, void-free Cu fill 👁️ TSV RevealBackgrind → etch → CMP 🪟 TGV FabricationThrough-glass via 🔀 RDL FabricationBCB / PBO / PI + damascene 📦 Packaging & AssemblyWire bond, flip-chip 📚 3D / 2.5D PackagingTSV + RDL + UBM + C4 🥇 AuSn BumpPVD lift-off, fluxless 🧬 Biochip & MicrofluidicsGlass 500×600 mm, NIL 🔆 SiPho PackagingTSV · RDL · UBM · C4 for PIC
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