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。
电沉积程序
预处理后,在不同的电流密度(4 mA/cm 2、5 mA/cm 2、7
mA/cm 2、10 mA/cm 2和15 mA/cm 2 )下进⾏电化学沉积
(ECD)⼯艺) 在的时间段内。低电流密度条件(4 mA/cm 2)
和中等电流密度条件(7 mA/cm 2 )的电沉积间隔分别为30
min和10 min。
TSV制程关键⼯艺设备
TSV制作⼯艺包括以下⼏步:通孔制作;绝缘层、阻挡层和种⼦层的 沉积;铜填充;
通过化学机械抛光去除多余的⾦属;晶圆减薄;晶圆键合 等。 每⼀步⼯艺都有相
当的技术难度,在通孔制作步骤,保持孔的形状和控制 ⻆度非常重要,通过
Bosch⼯艺来实现深孔刻蚀;在沉积绝缘层、阻挡层 和种⼦层时,需要考虑各层
的均匀性和粘附性;铜填充时避免空洞等 缺陷,这样填充的铜可以在叠层
器件较⾼的温度下保持正常的电性能;⼀ 旦完成了铜填充,则需要对晶圆进⾏
减薄;后是进⾏晶圆键合。
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。
电镀铜填充设备
很多成本模型显示,TSV填充⼯艺是整个⼯艺流程中昂贵的步骤之⼀。 TSV
的主要成品率损耗之⼀是未填满的空洞。电镀铜⼯艺作为合适的硅 通孔填充
技术受到业内的普遍关注,其关键技术在于TSV⾼深宽比(通常 ⼤于10:1)通孔的
全填充电镀技术。
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。