先進封裝TSV硅通孔技術及除氣泡解決方案

[發布日期：2023-03-03 15:20:28]　點擊：

　　什么是TSV?TSV是硅通孔的簡寫，利用通孔進行垂直的電連接，貫穿WAFER或芯片。一般來講這種技術被一些類似臺積電，聯電和格芯等全球代工廠代工廠制造的。TSV可以替代引線鍵合和倒裝焊技術。

　　TSV用于2.5 d和3 d封裝，用于電連接。根據TSV被制作的時間順序有3種類型的TSV，分別指在晶圓制作工藝中的前，中或后段。第一個在晶圓制作工藝前段，意味著TSV在FEOL段前加工而成。因此工藝流程為：TSV刻蝕->TSV填充->FEOL->BEOL->Thinning+后道晶圓切割處理。第二種是在晶圓加工的中段生成TSV，工藝流程為：FEOL-> TSV刻蝕->TSV填充->BEOL->Thinning+后道晶圓切割處理。第二種在晶圓加工的中段生成TSV是當前最普遍采用的方法。最后一種方法簡而言之就是在晶圓加工中的后段生成TSV。工藝流程為：FEOL ->BEOL->Thinning-> TSV刻蝕->TSV填充+后道晶圓切割處理。

　　是的，TSV可以在沒有引線鍵合情況下制作更薄的封裝，因為引線鍵合在Z方向上是需要一定的空間的。倒裝焊沒有引線，但是不能將多個芯粒進行堆疊。而TSV可以做到即薄又可以堆疊多個芯粒。TSV還具有更短的電傳導通路和更小的信號延遲。因此TSV的功耗比傳統的引線鍵合及倒裝焊要小，互連密度更高。這意味著它可以處理更多數據。

　　現在讓我們講講如何制作TSV。核心關鍵步驟從通孔的形成開始，然后沉積絕緣層或阻擋層，接著生成銅晶種沉積，最后進行電鍍。蝕刻工藝用于制作TSV被稱作DEEP RIE也叫深度反應離子刻蝕，也被稱為博世工藝，因為它是由德國公司羅伯特博世制造的。博世工藝的第一步是PR Patterning形成圖案，這一步定義我們想要刻蝕的區域。第二步是各向同性蝕刻，在這個過程中，使用六氟化硫氣體，它腐蝕硅襯底以制造TSV。第三步是鈍化，在該工藝中，使用八氟環丁烷并制作鈍化層以保護硅襯底免受蝕刻。第四步是鈍化蝕刻，在此過程中等離子體僅刻蝕底部區域。第五步與第二步一樣是各向同性蝕刻，但不同的是，此時有鈍化層保護所以只蝕刻底部區域，最終制備出通孔。實際上，整個過程是不斷重復步驟2,3和4。

　　制備好TSV后，它看起來像這樣。首先有二氧化硅制備的絕緣層。然后由氮化硅、氮化鉭或其它物質組成的是阻障層。接著是銅晶種層，最后由銅填充。這是最常見的結構。但有的TSV沒有銅填充，只是保持孔洞。

　　現在我們有另一個問題。就是應用，TSV廣泛用于圖像傳感器。這張照片是索尼3個晶粒形成的圖像傳感器。通過使用TSV技術，它可以以更快的速度生成更多的數據，從而制作高質量的視頻。

　　下一個是存儲。特別是HBM高帶寬存儲器。這是一個2.5d封裝的存儲器。在2.5d封裝同時使用帶有TSV技術的interposer。另一個是mems，最后一個是邏輯芯片，但它當前還不夠流行，因為它很難制作。這就是對TSV技術的簡要介紹。希望這可以幫助您了解基本的TSV技術。

　　先進封裝設備類似前道晶圓制造設備，供應商受益先進封測產業增長。隨著先進封裝的發展，Bumping(凸塊)、Flip(倒裝) 、TSV 和 RDL(重布線)等新的連接形式所需要用到的設備也越先進。以長球凸點為例，主要的工藝流程為預清洗、UBM、淀積、光刻、焊料 電鍍、去膠、刻蝕、清洗、檢測等，因此所需要的設備包括清洗機、PVD 設備、光刻機、 刻蝕機、電鍍設備、清洗機等，材料需要包括光刻膠、顯影劑、刻蝕液、清洗液等。

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