硅通孔技術(shù)（TSV，Through Silicon Via）是通過(guò)在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)芯片之間互連的技術(shù)，是2.5D/3D 封裝的關(guān)鍵工藝之一。通過(guò)垂直互連減小互連長(zhǎng)度、信號(hào)延遲，降低電容、電感，實(shí)現(xiàn)芯片間低功耗、高速通訊，增加帶寬和實(shí)現(xiàn)小型化。

依據(jù)TSV 通孔生成的階段 TSV 工藝可以分為：1）Via-First；2）Via-Middle；3）Via-Last。

TSV 工藝包括深硅刻蝕形成微孔，再進(jìn)行絕緣層、阻擋層、種子層的沉積，深孔填充，退火，CMP 減薄，Pad 的制備疊加等工藝技術(shù)。

1）孔成型：孔成型的方式有激光打孔、干法刻蝕、濕法刻蝕等?；谏罟杩涛g（Deep Reactive Ion Etching，DRIE）的 Bosch工藝是目前應(yīng)用最廣泛工藝。反應(yīng)離子刻蝕（Reactive Ion Etching，RIE）工藝是采用物理轟擊和化學(xué)反應(yīng)雙重作用的刻蝕，Bosch 工藝通過(guò)刻蝕和保護(hù)交替進(jìn)行來(lái)提高 TSV 的各向異性，保證 TSV 通孔垂直度。

2）沉積絕緣層：TSV 孔內(nèi)絕緣層用于實(shí)現(xiàn)硅村底與孔內(nèi)傳輸通道的絕緣，防止 TSV通孔之間漏電和串?dāng)_。TSV 孔壁絕緣介質(zhì)材料選用無(wú)機(jī)介質(zhì)材料，包括PECVD、SACVD、ALD 和熱氧化法。

3）沉積阻擋層/種子層：在2.5D TSV 中介層工藝中，一般使用銅作為 TSV 通孔內(nèi)部金屬互聯(lián)材料。在電鍍銅填充 TSV 通孔前，需在 TSV 孔內(nèi)制備電鍍阻擋/種子層，一般選用 Ti、Ta、TiN、TaN 等材料。TSV 電鍍種子層起著與電鍍電極電連接并實(shí)現(xiàn) TSV 孔填充的作用。

4）電鍍填充工藝：TSV 深孔的填充技術(shù)是 3D 集成的關(guān)鍵技術(shù)，直接關(guān)系到后續(xù)器件的電學(xué)性能和可靠性?？梢蕴畛涞牟牧习ㄣ~、鎢、多晶硅等。

5）CMP（化學(xué)機(jī)械拋光）工藝和背面露頭工藝：CMP 技術(shù)用于去除硅表面的二氧化硅介質(zhì)層、阻擋層和種子層。TSV 背面露頭技術(shù)也是 2.5DTSV 轉(zhuǎn)接基板的關(guān)鍵工藝，包括晶圓減薄、干/濕法刻蝕工藝。

6）晶圓減薄：晶圓表面平坦化后，還需要進(jìn)行晶圓背面的減薄使 TSV 露出，傳統(tǒng)的晶圓減薄技術(shù)包括機(jī)械磨削、CMP 和濕法腐蝕等。目前業(yè)界主流的解決方案是將晶圓的磨削、拋光、保護(hù)膜去除和劃片膜粘貼等工序集合在一臺(tái)設(shè)備內(nèi)。

審核編輯：湯梓紅