Escalado de la metalización de vías a través de vidrio para empaquetado a nivel de panel

El empaquetado avanzado de semiconductores afronta estrictos límites físicos y económicos debido a que los procesadores para informática de alto rendimiento e inteligencia artificial requieren interposicionadores más extensos de lo que admiten las obleas convencionales de silicio de 300 mm. El empaquetado a nivel de panel resuelve este cuello de botella al transferir las operaciones a sustratos rectangulares de gran tamaño de vidrio o de naturaleza orgánica. Sin embargo, metalizar microestructuras con alta relación de aspecto en superficies extensas genera defectos críticos de deposición, tales como salientes, huecos internos y una débil adherencia entre el metal y el dieléctrico. VON ARDENNE ha ampliado su cartera de sistemas de recubrimiento al vacío para semiconductores hacia el empaquetado a nivel de panel implementando la pulverización catódica magnetrón por impulsos de alta potencia, conocida técnicamente como HiPIMS, en su consolidada plataforma modular horizontal de recubrimiento HISS.

Mecanismo operativo de la pulverización catódica ionizada en estructuras con alta relación de aspecto
El principal desafío de ingeniería en la metalización para empaquetado avanzado radica en revestir las microestructuras de vías a través de vidrio y las densas capas de redistribución sin adelgazamiento de las paredes laterales ni porosidades. La pulverización catódica magnetrón por corriente continua convencional produce un flujo compuesto predominantemente por átomos neutros que siguen trayectorias con distribución cosenoidal, acumulándose en exceso en las entradas de las vías y dejando desprovistas las paredes laterales y los fondos. La tecnología HiPIMS transforma este principio físico mediante la aplicación de pulsos unipolares de alta potencia de cresta con bajos factores de ciclo.

Esta descarga eléctrica pulsada genera un plasma de densidad extrema superior a 10 elevado a 18 electrones por metro cúbico, ionizando una proporción significativa de los átomos metálicos pulverizados. Al suministrar polarización eléctrica al sustrato, los átomos diana ionizados se aceleran de forma perpendicular hacia las cavidades profundas de las vías. En los orificios de vías a través de vidrio, este flujo iónico dirigido deposita capas de barrera y de siembra de cobre uniformes, densas y con una gran fuerza de adherencia, suprimiendo los problemas de estrangulamiento prematuro de aberturas y la formación de salientes característicos de la deposición física en fase de vapor no ionizada.

Transición del sustrato desde la oblea hasta el procesamiento horizontal de paneles a escala industrial
Trasladar la deposición física en fase de vapor desde obleas circulares de silicio de 300 mm hacia paneles rectangulares de vidrio demanda una distribución homogénea del plasma y estabilidad mecánica en áreas de superficie considerablemente más amplias. La incorporación de HiPIMS en la plataforma modular horizontal HISS establece una vía de fabricación a escala industrial que conserva la uniformidad del espesor y la densidad estructural en todas las dimensiones del panel.

El doctor Holger Pröhl, director de tecnología y aplicaciones de VON ARDENNE, señaló que la tecnología HiPIMS reduce los costes de las etapas posteriores de fabricación gracias a que una mayor adherencia y recubrimientos más compactos minimizan los reprocesamientos, extienden la durabilidad operativa y, en determinados flujos de trabajo, prescinden de etapas intermedias de acondicionamiento superficial. Al evitar el desprendimiento entre las películas delgadas y los sustratos lisos de vidrio, los fabricantes incrementan el rendimiento productivo en áreas de empaquetado de semiconductores con altas tolerancias técnicas.

Rendimiento productivo y factores económicos en la integración heterogénea avanzada
El cambio desde obleas circulares de 300 mm a paneles rectangulares amplios maximiza la superficie útil del sustrato, mitigando las mermas por exclusión perimetral inherentes a las geometrías redondas durante el ensamblaje de módulos multichiplet de grandes dimensiones. Dicha optimización geométrica es fundamental para satisfacer los altos volúmenes de producción requeridos en esquemas de empaquetado avanzado, tales como el trazado de capas de redistribución y el apilamiento tridimensional.

Estudios de mercado desarrollados por Yole Group señalan que el empaquetado a nivel de panel facturó más de 300 millones de dólares en 2025 y proyecta un crecimiento a una tasa anual compuesta superior al 40 por ciento en los próximos cinco años. La aceleración del sector hacia los periodos 2029 y 2030 estará impulsada por la incorporación de fundiciones de referencia como TSMC y la adopción de empaquetados de alta densidad orientados a la computación de alto rendimiento y a la infraestructura de inteligencia artificial, según detalla el informe de Yole Group publicado en marzo de 2026 bajo el título «Panel Level Packaging 2026».

Guido Ueberreiter, vicepresidente de estrategia de semiconductores en VON ARDENNE, manifestó que la manipulación rigurosa del sustrato unida a una tecnología de deposición de alta precisión constituye un elemento catalizador para el empaquetado a nivel de panel, proporcionando la estabilidad de proceso indispensable para transferir parámetros validados de obleas a paneles de gran tamaño mientras se preservan propiedades de película a escala subnanométrica.

VON ARDENNE presentó esta metodología de deposición durante la feria especializada SEMICON West 2026, acontecida del 13 al 15 de octubre en el Moscone Center de San Francisco.

Contexto adicional:
Esta sección detalla especificaciones técnicas y comparativas de rendimiento no incluidas en el anuncio original del producto.

En la metalización de vías a través de silicio y de vías a través de vidrio, las referencias tecnológicas para la formación de capas de barrera y de siembra corresponden a la deposición física en fase de vapor por corriente continua convencional, la deposición de capas atómicas y la deposición química en fase de vapor. La deposición de capas atómicas logra un recubrimiento escalonado próximo al 100 por ciento en cavidades con relaciones de aspecto superiores a 10 a 1 o 20 a 1; sin embargo, sus precursores químicos generan tasas de crecimiento reducidas, habitualmente por debajo de 0,1 nanómetros por segundo, lo cual restringe su viabilidad económica en líneas de paneles de alta cadencia. Por su parte, la pulverización catódica magnetrón convencional por corriente continua brinda ritmos de deposición elevados, pero adolece de una cobertura deficiente en los fondos de vías con relaciones de aspecto por encima de 5 a 1, generando capas de siembra asimétricas que degradan el posterior proceso de electrogalvanoplastia de cobre.

HiPIMS representa una solución de ingeniería intermedia al ionizar entre el 50 y el 90 por ciento de los átomos pulverizados. Esto hace posible coberturas laterales e inferiores equiparables a las de los métodos químicos, manteniendo al mismo tiempo la pureza de la película, una baja resistividad eléctrica y las elevadas tasas de procesamiento propias de la deposición física en fase de vapor. En el procesamiento de vías a través de vidrio, las superficies pulidas del vidrio muestran un débil anclaje mecánico con el cobre pulverizado, registrando valores de fuerza adhesiva inferiores a 5 megapascales y desprendimientos recurrentes ante variaciones térmicas. La alta energía cinética de los iones generada mediante HiPIMS induce una zona de entremezclado atómico en la interfaz, elevando sensiblemente la resistencia a la adhesión y previniendo la formación de microfisuras ocasionadas por las diferencias en los coeficientes de dilatación térmica entre el núcleo de vidrio y el cobre.

Editado por Sucithra Mani, editora de Induportals – adaptado por IA.

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