FIB,单晶硅切片胶

在三维集成中 TSV 技术可分为三种类型:在 CMOS ⼯艺过程之前在硅片 上完成
通孔制作和导电材料填充的是先通孔技术;⽽中通孔，在CMOS制 程之后和后端
制程(BEOL)之前制作通孔。后⼀种后通孔技术是在 CMOS ⼯艺完成后但未
进⾏减薄处理时制作通孔。终技术⽅案的选择要 根据不同的⽣产需求。
TSV制作流程会涉及到深刻蚀、PVD、CVD、铜填充、微凸点及RDL电 镀、清
洗、减薄、键合等⼆⼗余种设备，其中通孔制作、绝缘层/阻挡层/ 种⼦层的沉
积、铜填充、晶圆减薄、晶圆键合等⼯序涉及的设备为关 键，在某种程度上
直接决定了TSV的性能指标。
深硅刻蚀设备
通常情况下，制造硅通孔(经常穿透多层⾦属和绝缘材料)采用深反 应离⼦刻蚀
技术(DRIE)，常用的深硅刻蚀技术又称为“Bosch(博⽒)” ⼯艺，有初发明该项
技术的公司命名。 如下图所示，⼀个标准Bosch⼯艺循环包括选择性刻蚀和钝
化两个步 骤，其中选择性刻蚀过程采用的是SF6和O2两种⽓体，钝化过程采用
的是 C4F8⽓体。在Bosch⼯艺过程中，利用SF6等离⼦体刻蚀硅衬底，接
着利用C4F8等离⼦体作为钝化物沉积在硅衬底上，在这些⽓体中加⼊O2 等离
⼦体，能够有效控制刻蚀速率与选择性。因此，在Bosch刻蚀过程中 很自然地
形成了⻉壳状的刻蚀侧壁。
国内外研究现状
2011年，瑞⼠的微纳系统研究部提出了如下图所示的基于TSV技术圆片级 真空
封装⽅案。该⽅案由TSV封帽与器件层两部分构成，TSV封帽垂直导 通柱是填
充在硅通孔中的铜柱。器件层上制作有⾦锡电极与铜柱相连，从 ⽽把电信号从
空腔内部的引到空腔外部，后通过硅-硅直接键合实现密 封。该⽅案⽓密性
很好，但是TSV封帽制作⼯艺复杂，热应⼒⼤(铜柱与 硅热失配⼤)，且硅硅键
合对键合表面要求质量很⾼，⼀般加⼯过的硅片 很难达到此要求。
嵌⼊式玻璃扇出与集成天线封装
玻璃通孔还可以在玻璃上制作空腔，进⽽为芯片的封装提供⼀种嵌⼊ 式玻璃扇
出(eGFO)的新⽅案。2017年乔治亚理⼯率先实现了用于⾼I/O 密度和⾼频多芯
片集成的玻璃面板扇出封装。该技术在70um厚、⼤小为 300mm*300mm的玻璃
面板上完成了26个芯片的扇出封装，并有效的控 制芯片的偏移和翘曲。2020年
云天半导体采用嵌⼊式玻璃扇出技术开了 77GHz汽⻋雷达芯片的封装，并在此
基础上提出了⼀种⾼性能的天线封装 (AiP)⽅案。
基于玻璃通孔的MEMS封装
2013年，LEE等利用玻璃穿孔技术实现射频MEMS器件的晶圆级封装， 采用电
镀⽅案实现通孔的完全填充，通过该⽅案制作的射频MEMS器件在 20GHz时具
有0.197dB的低插⼊损耗和20.032dB的⾼返回损耗。2018年， LAAKSO等创造性
地使用磁辅助组装的⽅式来填充玻璃通孔，并用于 MEMS器件的封装中。