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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。
前30 min顶部沉积速率的异常下降是由于预处理后时间过
长造成的。在电化学反应之前铜离⼦和添加剂分⼦的充分扩
散导致在初始阶段相对较快的沉积。随着反应的进⾏,电解
液中的铜离⼦从阴极接受电⼦并不断转化为铜。随着纵横比
的增加,铜离⼦向底部的扩散速率降低。铜离⼦的传质限制
降低了沉积到底部的速率。同时,铜离⼦在顶部的积累提⾼
了沉积速率。逐渐地,顶部的电沉积速率超过底部的电沉积
速率,终导致接缝缺陷。
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。
封装之TSV及TGV技术初探
其中,玻璃诱导刻蚀法如下:
1) 使用皮秒激光在玻璃上产⽣变性区域;2)将激光处理过的玻璃放在 氢氟酸溶液
中进⾏刻蚀。
玻璃通孔⾼密度布线
线路转移(CTT)和光敏介质嵌⼊法,是比较常用的⽅式。 CTT主要 包括两个过
程。⼀是精细RDL线预制,每⼀RDL层可以在可移动载体上单 制造⼀层薄导
电层,并在转移到基板上之前测试或检查细线成品率。精 细线路的形成采用细
线光刻和电解镀铜的⽅法,并且以薄铜箔作为镀层的 种⼦层
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。
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