D封装通孔集成工艺整装待发

3D封装通孔集成工艺整装待发[消费电子]发布时间：2007-12-0618:45:28消费类电子产品持续向更小、便携化和多功能的趋势发展。如今大多数便携式产品已具有语音通讯、互联网、电子邮件、视频、MP3、GPS等功能。这些产品的设计人员所面临的挑战是如何能继续保持这一发展势头，使得新一代的器件能比前一代产品的尺寸更小、同时拥有更多、更强的功能。半导体业界正在这一领域努力，希望在进一步提高器件功能的同时，获得更小尺寸的器件封装结构，同时又能维持、甚至降低器件的整体成本。3D封装的驱动力以下三个关键要素正成为推动消费类电子产品设计改进的主导因素，它们同样也在驱动3D封装技术的发展。更多的功能——这包括通过更短距离的互连使器件具有更快的工作速度、低的功耗，以及能进行各种不同类型芯片的集成（如CMOS、MEMS、Flash、光器件等）更小的尺寸——可以在给定封装面积和体积的条件下增加芯片的封装密度更低的成本——三维集成与传统方法在成本上的比较是最近研究的热点。然而，人们普遍认为实现三维集成的成本要比对芯片进行持续缩小的工程成本要低[1]。促进3D封装发展的一个原因是3D封装中各元件间在互连上的优势。在用芯片并列放置的封装方式时，目前所用的互连技术是在焊区间使用引线键合的方法。然而随着芯片尺寸的缩小，引线键合方法受到了空间的限制，这主要是由于键合引线数量和密度，或是重叠式芯片制造而引起的。而键合引线的密度也会导致传输上的干扰和电子寄生。作为引线键合的一种替代技术，形成穿透硅圆片的通孔结构可以大大缩短互连的距离，从而消除了芯片叠层在数量上的限制。这种采用直接互连的方法能提高器件的工作速度，该技术方法通常被称作为硅片贯穿孔（TSV）技术，使得芯片的三维叠层能在更广的领域中得到应用。先通孔或后通孔硅片贯穿孔TSV对于3D-IC的制造工艺而言至关重要。俗称的“先通孔”技术是在最初的硅衬底上先形成通孔，即在前道制造工艺的有源层形成前就先形成通孔。在后道工艺所有器件的工艺完成之后再制作通孔，就被称为“后通孔”。后通孔TSV还可以细分为两类：一是在后道工艺完成之后就直接在圆片上制作TSV，或者是在圆片减薄、划片（通常使用绝缘载体膜）之后再制作TSV。无论采用何种TSV的制作方法都需要合适的通孔制造工艺，为后续的淀积和电镀工艺（用以实现电互连）打下基础。用于通孔制造的设备需要具有高的生产效率（高产能和正常运行时间），以获得最低的设备拥有成本（CoO）。狭目前蚀一般旅的硅矮片贯姥穿孔社TS逝V的僵宽度顽为5胞-1失00奇μm磨，深筹度为贪50扎-3疏00跟μm俗。因氧此深京宽比碗的范舱围为冶3:恼1-堪10锅:1咱[1洁]。并图1魔显示阶了使喇用A愿vi惠za悬技术燥在硅刊片贯论穿孔锁TS滤V刻桑蚀的祥实例津。喘通孔红剖面孟所需放的形社状由缩此封盒装设港计上谋的通坑孔密汁度和拣后续缺采用讽的淀绢积工袍艺决来定。糟早期灿TS堵V的趁制造顿工艺呀使用身的是牧剖面旧倾角浊约为减60剂°的留浅通合孔，为该工页艺在明某些尼光学病成像润器件坏中依狡然在嫌使用匪。但借是随拜着进司行3茶D封察装的溪器件者变得熟愈来折愈复武杂，努通孔忧的数忘量和遗密度境在不遍断增甲加，乘通孔锅剖面肆的倾牢角需甚要达呆到接苹近9怒0°伸。稼剖面蚀倾角哀大于贞90怪°的剥内倾捆型通具孔结差构由主于在舒氧化软镉层唉，电仆镀前妈沉积却和后告续淀帽积工军艺中灿有可苹能产营生由稠台阶助覆盖帮性问限题，握一般拆已不溉被人懒们所蓬接受畅。下蔑面我渔们将惑会介炕绍一拴种硅隔片贯怠穿孔瑞TS氏V的洞工艺拉集成赏解决仇方案愉，使潮形成棋的T哥VS乞剖面泰形状蛾可以撑满足横后续傲淀积渗工艺歌的要稻求。辫数据颠表明帝，即臭使是鼠对于缓内倾新型通楼孔结忙构，捆也依禽然可殖寻找李到进街行淀掩积工夹艺的豆解决吃办法赴。战Bo膊sc攻h式纹深度译反应既离子家刻蚀久(D智ee朱p触Re许ac无ti趟ve书I瓦on精E为tc弱h，棉DR晌IE听)工伯艺是凑一种和能够脚应对启刻蚀丸TS汁V挑惜战的咱工艺柱，它隐能实洽现垂蚕直剖此面形渔貌的羽刻蚀抢在纵原宽比谋方面宽的要琴求，妈而其狸高刻静蚀速跑率更单使它宫具有千高的近产能肌和相真对比刃较低翅的制冈造成术本。但通孔斗刻蚀档Bo强sc跑h式和DR拾IE贸工艺痒已经氧在M贪EM咽S制旁造过帖程中亦使用程了多换年[呼2]贺，该萄工艺突几乎缎已经缘成为律了M从EM存S刻胸蚀的萌同义樱词，评也是拒ME镰MS涉制造横深硅愧刻蚀浊结构机的一询种成贩熟方既法。姜Bo神sc辜h式茂DR弯IE丑工艺始也正混在变些成3瓜D通慢孔制抬造的蚕主流盏工艺狠，在倡刻蚀归ME圈MS役深槽自结构磁中获额得的孔大量蚀经验寨被成源功地恰移植左到T训SV炮结构塞的刻奖蚀工基艺中执。细对于授深度隆超过手20司μm盆垂直将剖面叶通孔挡的刻释蚀，疤Bo醉sc今h式起DR滋IE康是最掩佳工扔艺，友它可蹦以获开得良补好的兰控制幻。它经基于称等离诞子刻融蚀的敬工艺搅技术垃，采气用交猜替重片复进补行硅业各向具同性值刻蚀失和聚瓦合物制淀积娇工艺钞，从熄而实震现完忘全的浸各向肥异性狗的深兰度蚀摩刻。强在每馅个刻女蚀周少期中脖，通绳孔刻奴蚀底润部的阶聚合觉物将键被分衰解去膊除，婶从而哑暴露豆下部堂需要嘱刻蚀苍的硅愤。随烤后对聚暴露绪出的久硅进计行各夫向同概性刻色蚀，代在使筐通孔稻变深搬的同怪时还常形成央扇贝贸状起艘伏的淋边墙钉。然妖后再许淀积彻一层士聚合晴物来的保护造边墙脉，使喂其在权下一例个刻战蚀周斩期中男免遭亭蚀刻谅。因鲜此，里每个懒刻蚀葬周期糕都会功在通阻孔的弊边墙妇上留林下扇伸贝状吨的起封伏。绘这些恩扇贝铅状起肌伏会劲随着昨刻蚀具速率拢的增谣加而与变大镰。对渣硅片寸贯穿敲孔T虽SV及来说么，后补续的孕工艺宵是进贞行淀瓶积和对电镀损工艺慕填充给通孔葵。

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