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：
# I3 C$ j/ Z0 d0 a$ S: I4 s) o! }6 J5 x 1）更好的电气互连性能，) K6 j+ ^6 b. V% }
2）更宽的带宽，
. G" a6 Y2 U# D, s- X) [ 3）更高的互连密度，
# h" p; Y) Y! d 4）更低的功耗，
) T8 k% q3 J5 `* f2 t3 W2 D2 G+ q 5）更小的尺寸，
' ^4 h! D% S/ i% f: N0 A 6）更轻的质量。
A' ~1 v* a8 p; M8 y
* L6 n$ T4 _7 Y7 j2 l* H 图1 未来TSV封装器件示意图
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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：
5 N. k. }! p) v9 D (1)通孔的形成；% e- \$ Y) c9 i
(2)绝缘层、阻挡层和种子层的淀积；3 h2 ^" S) B2 p1 c5 y
(3)铜的填充(电镀)、去除和再分布引线(RDL)电镀；8 F- ?) v( K( t
(4)晶圆减薄；
8 a5 r1 ]! h5 L (5)晶圆／芯片对准、键合与切片。
. [1 U- m; y; m: [3 z/ y) n8 Y 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：% R" F2 f% h4 W# d
(1)通孔的刻蚀——激光刻蚀、深反应离子刻蚀；- Q) W) T, l' o7 _
(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)；
! b0 D9 Y! Z; e) u, b+ N7 A" a3 h/ ~& @ (3)工艺流程——先通孔或后通孔技术；9 k* K% [" u8 s4 K# n2 U
(4)堆叠形式——晶圆到晶圆、芯片到晶圆或芯片到芯片；$ Y: ]/ N+ [- K6 j: ~! E
(5)键合方式——直接Cu-Cu键合、粘接、直接熔合、焊接和混合等；# F3 [+ I5 |3 N# ^
(6)超薄晶圆的处理——是否使用载体。0 p$ `1 [% L2 ?2 x
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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