華林科納的一種新型的硅通孔 (TSV) 制造方法

硅通孔（TSV）有望成為電子器件三維芯片堆疊技術(shù)的未來。TSV互連的結(jié)構(gòu)是通過首先在晶片表面蝕刻深過孔，然后用所需金屬填充這些過孔來形成的。目前，銅基TSV是最具成本效益的大規(guī)模生產(chǎn)TSV。一旦過孔的頂部和底部都暴露出來，用銅填充的過孔就可以通過晶片提供互連。這提供了由晶片隔離和保護(hù)的堅(jiān)固耐用的互連。它還提供了使用小得多的體積的互連，同時(shí)減少了對(duì)與現(xiàn)代微電子封裝相關(guān)的大多數(shù)封裝的需求。本工作使用兩種方法生產(chǎn)銅基TSV，即ADE方法和盲孔方法。ADE方法引入了一種獨(dú)特的工藝，該工藝可能與后微電子制造兼容。對(duì)兩種方法制造的TSV進(jìn)行橫截面分析，結(jié)果表明成功形成了固體銅TSV。

隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的封裝尺寸迅速縮小，摩爾定律開始準(zhǔn)確地描述集成電路所能容納的技術(shù)數(shù)量的限制。單電子晶體管的開發(fā)，如SketchSET；然而，這讓我們看到了晶體管縮放的終結(jié)[1]。隨著摩爾定律的終結(jié)，一種更新的方法出現(xiàn)了，稱為“不止摩爾”。這一新趨勢(shì)試圖通過減小設(shè)備的封裝尺寸來改進(jìn)系統(tǒng)。這最終提供了更高的組件密度。這將電子世界從經(jīng)典的多芯片模塊（其中多個(gè)芯片用于不同的功能）轉(zhuǎn)變?yōu)槠舷到y(tǒng)（SOC）模型，該模型將所有東西集成到單個(gè)芯片中。然而，用目前的傳統(tǒng)方法生產(chǎn)這種芯片可能是困難的。

封裝尺寸的主要限制因素之一來自芯片的互連?，F(xiàn)代技術(shù)大量使用引線鍵合，這可能需要很少的材料體積，但由于使用引線鍵，它們浪費(fèi)了更多的三維空間。這是因?yàn)闆]有什么能與它們接觸，迫使它們?cè)诳臻g上與芯片和彼此分離。此外，它們必須使用更多的材料進(jìn)行電氣隔離。引線鍵合的主要替代方案是利用硅通孔（TSV）。TSV是穿過晶片或芯片的互連，允許通過襯底的電連接。這項(xiàng)技術(shù)正開始在許多不同的設(shè)備中進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用，它在包括相機(jī)[2]、攝像機(jī)和DRAM在內(nèi)的許多潛在應(yīng)用中顯示出了良好的前景。

機(jī)械鉆孔在微觀尺度上和在宏觀尺度上是一樣的。它使用的鉆頭比所鉆的孔小，并且由足夠堅(jiān)固的材料制成，以承受與鉆孔相關(guān)的力（即硬質(zhì)合金）[17]。機(jī)械鉆孔的縱橫比可以>10，盡管特征尺寸必須大于300μm，并且粗糙度被認(rèn)為是“平均值”[18]。平均側(cè)壁粗糙度是由于鉆頭的不均勻性，以及可能由于鉆孔力/磨損而產(chǎn)生的微變形。盡管縱橫比和粗糙度可能適用于TSV程序，但特征尺寸太大，在商業(yè)上不可行。

審核編輯 黃宇