TA的每日心情 | 慵懒
2020-8-28 15:16 |
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硅通孔技术（Through Silicon Via, TSV）技术是一项高密度封装技术，正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术，被认为是第四代封装技术。TSV技术通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连。硅通孔技术可以通过垂直互连减小互联长度，减小信号延迟，降低电容/电感，实现芯片间的低功耗，高速通讯，增加宽带和实现器件集成的小型化。基于TSV技术的3D封装主要有以下几个方面优势：. t& L) T% n) r3 D I
1）更好的电气互连性能，
( a8 ]# \' y3 Q6 ?9 e; n6 { 2）更宽的带宽，' Q9 Q7 A. v( X, L, F$ S
3）更高的互连密度，
+ d1 O9 J1 K7 i2 C% | 4）更低的功耗，
! p+ e3 }, o. p f8 J3 I+ V7 g 5）更小的尺寸， B3 J1 E: A# {
6）更轻的质量。8 E$ R/ @* F1 @) t" C3 p- N
# E$ l. ?& O1 V0 g$ Z! J8 m* s' t 图1 未来TSV封装器件示意图
9 A2 o5 j& ?7 F- r( x0 A: U, |
" }1 K& Y" J$ i0 E
: y+ C- r9 P8 W+ x1 e6 U$ Q TSV工艺主要包括深硅刻蚀形成微孔，绝缘层/阻挡层/种子层的沉积，深孔填充，化学机械抛光，减薄、pad的制备及再分布线制备等工艺技术。主要工艺包括几个部分：+ U+ \5 o& ~6 k u
(1)通孔的形成；
! O8 @$ o7 v& n6 {! p7 j (2)绝缘层、阻挡层和种子层的淀积；) e5 h$ h1 y. h* B2 r% y" n/ ~& k5 V+ H8 E# L
(3)铜的填充(电镀)、去除和再分布引线(RDL)电镀；
' h4 F/ C( H( z' E2 V (4)晶圆减薄；4 b! _6 ?& v/ H/ e+ y$ s
(5)晶圆／芯片对准、键合与切片。
) _: s& Q: F4 p0 P/ k5 Q TSV深孔的填充技术是3D集成的关键技术，也是难度较大的一个环节，TSV填充效果直接关系到集成技术的可靠性和良率等问题，而高的可靠性和良率对于3D TSV 堆叠集成实用化是至关重要的。另外一个方面为在基片减薄过程中保持良好的完整性，避免裂纹扩展是TSV工艺过程中的另一个难点。目前主要的技术难点分为几个方面：
) S" w& }' Y& T3 G+ D (1)通孔的刻蚀——激光刻蚀、深反应离子刻蚀；
, E2 Y* F2 k& L& e ]$ u2 | (2)通孔的填充——材料(多晶硅、铜、钨和高分子导体等)和技术(电镀、化学气相沉积、高分子涂布等)；
5 @: B, o# K2 Z! c* i (3)工艺流程——先通孔或后通孔技术；
: T+ a6 d- B5 S q1 \; T (4)堆叠形式——晶圆到晶圆、芯片到晶圆或芯片到芯片；
% m2 K# y, e$ h (5)键合方式——直接Cu-Cu键合、粘接、直接熔合、焊接和混合等；
c9 A: y: h2 R( v (6)超薄晶圆的处理——是否使用载体。
/ ?* a: O/ U3 w, ~ 目前，3D-TSV系统封装技术主要应用于图像传感器、转接板、存储器、逻辑处理器+存储器、移动电话RF模组、MEMS晶圆级三维封装等。
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发表于 2021-4-30 11:18
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