TSV封装技术

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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：
9 X" N8 O+ f# Y3 K. R    1）更好的电气互连性能，
    2）更宽的带宽，
    3）更高的互连密度，
4 y3 ^, J* U+ v; e$ I4 g! s    4）更低的功耗，
    5）更小的尺寸，
    6）更轻的质量。
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    图1 未来TSV封装器件示意图

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/ E1 a* x' n. |. g. _* Q% l, D5 K# z  H    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：
; Z4 p* h! K) u" }    (1)通孔的形成；
    (2)绝缘层、阻挡层和种子层的淀积；
    (3)铜的填充(电镀)、去除和再分布引线(RDL)电镀；
    (4)晶圆减薄；
    (5)晶圆／芯片对准、键合与切片。
    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：
3 S- w/ Z; E, p- X( Q: W; C4 k- [! P8 m    (1)通孔的刻蚀——激光刻蚀、深反应离子刻蚀；
0 H$ M. ~+ _1 G% ~  R* t. {6 s    (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)；
& F2 f" @/ [+ a; F9 L    (3)工艺流程——先通孔或后通孔技术；
    (4)堆叠形式——晶圆到晶圆、芯片到晶圆或芯片到芯片；
    (5)键合方式——直接Cu-Cu键合、粘接、直接熔合、焊接和混合等；
    (6)超薄晶圆的处理——是否使用载体。
    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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TSV技术的3D封装

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TSV技术的3D封装的优势 1）更好的电气互连性能
    2）更宽的带宽
    3）更高的互连密度
    4）更低的功耗
; O3 s- d0 K. X  Q& I    5）更小的尺寸
2 g# T+ S) ?* I; |1 ?    6）更轻的质量