D封裝通孔集成工藝整裝待發(fā)

3D封裝通孔集成工藝整裝待發(fā)[消費(fèi)電子]發(fā)布時間：2007-12-0618:45:28消費(fèi)類電子產(chǎn)品持續(xù)向更小、便攜化和多功能的趨勢發(fā)展。如今大多數(shù)便攜式產(chǎn)品已具有語音通訊、互聯(lián)網(wǎng)、電子郵件、視頻、MP3、GPS等功能。這些產(chǎn)品的設(shè)計人員所面臨的挑戰(zhàn)是如何能繼續(xù)保持這一發(fā)展勢頭，使得新一代的器件能比前一代產(chǎn)品的尺寸更小、同時擁有更多、更強(qiáng)的功能。半導(dǎo)體業(yè)界正在這一領(lǐng)域努力，希望在進(jìn)一步提高器件功能的同時，獲得更小尺寸的器件封裝結(jié)構(gòu)，同時又能維持、甚至降低器件的整體成本。3D封裝的驅(qū)動力以下三個關(guān)鍵要素正成為推動消費(fèi)類電子產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn)的主導(dǎo)因素，它們同樣也在驅(qū)動3D封裝技術(shù)的發(fā)展。更多的功能——這包括通過更短距離的互連使器件具有更快的工作速度、低的功耗，以及能進(jìn)行各種不同類型芯片的集成（如CMOS、MEMS、Flash、光器件等）更小的尺寸——可以在給定封裝面積和體積的條件下增加芯片的封裝密度更低的成本——三維集成與傳統(tǒng)方法在成本上的比較是最近研究的熱點。然而，人們普遍認(rèn)為實現(xiàn)三維集成的成本要比對芯片進(jìn)行持續(xù)縮小的工程成本要低[1]。促進(jìn)3D封裝發(fā)展的一個原因是3D封裝中各元件間在互連上的優(yōu)勢。在用芯片并列放置的封裝方式時，目前所用的互連技術(shù)是在焊區(qū)間使用引線鍵合的方法。然而隨著芯片尺寸的縮小，引線鍵合方法受到了空間的限制，這主要是由于鍵合引線數(shù)量和密度，或是重疊式芯片制造而引起的。而鍵合引線的密度也會導(dǎo)致傳輸上的干擾和電子寄生。作為引線鍵合的一種替代技術(shù)，形成穿透硅圓片的通孔結(jié)構(gòu)可以大大縮短互連的距離，從而消除了芯片疊層在數(shù)量上的限制。這種采用直接互連的方法能提高器件的工作速度，該技術(shù)方法通常被稱作為硅片貫穿孔（TSV）技術(shù)，使得芯片的三維疊層能在更廣的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。先通孔或后通孔硅片貫穿孔TSV對于3D-IC的制造工藝而言至關(guān)重要。俗稱的“先通孔”技術(shù)是在最初的硅襯底上先形成通孔，即在前道制造工藝的有源層形成前就先形成通孔。在后道工藝所有器件的工藝完成之后再制作通孔，就被稱為“后通孔”。后通孔TSV還可以細(xì)分為兩類：一是在后道工藝完成之后就直接在圓片上制作TSV，或者是在圓片減薄、劃片（通常使用絕緣載體膜）之后再制作TSV。無論采用何種TSV的制作方法都需要合適的通孔制造工藝，為后續(xù)的淀積和電鍍工藝（用以實現(xiàn)電互連）打下基礎(chǔ)。用于通孔制造的設(shè)備需要具有高的生產(chǎn)效率（高產(chǎn)能和正常運(yùn)行時間），以獲得最低的設(shè)備擁有成本（CoO）。狹目前蝕一般旅的硅矮片貫姥穿孔社TS逝V的僵寬度頑為5胞-1失00奇μm磨，深籌度為貪50扎-3疏00跟μm俗。因氧此深京寬比碗的范艙圍為冶3:惱1-堪10鍋:1咱[1潔]。并圖1魔顯示階了使喇用A愿vi惠za懸技術(shù)燥在硅刊片貫論穿孔鎖TS濾V刻桑蝕的祥實例津。喘通孔紅剖面孟所需放的形社狀由縮此封盒裝設(shè)港計上謀的通坑孔密汁度和揀后續(xù)缺采用諷的淀絹積工袍藝決來定。糟早期燦TS堵V的趁制造頓工藝呀使用身的是牧剖面舊傾角濁約為減60劑°的留淺通合孔，為該工頁藝在明某些尼光學(xué)病成像潤器件壞中依狡然在嫌使用匪。但借是隨拜著進(jìn)司行3茶D封察裝的溪器件者變得熟愈來折愈復(fù)武雜，努通孔憂的數(shù)忘量和遺密度境在不遍斷增甲加，乘通孔鍋剖面肆的傾牢角需甚要達(dá)呆到接蘋近9怒0°伸。稼剖面蝕傾角哀大于貞90怪°的剝內(nèi)傾捆型通具孔結(jié)差構(gòu)由主于在舒氧化軟鎘層唉，電仆鍍前媽沉積卻和后告續(xù)淀帽積工軍藝中燦有可蘋能產(chǎn)營生由稠臺階助覆蓋幫性問限題，握一般拆已不溉被人懶們所蓬接受暢。下蔑面我漁們將惑會介炕紹一拴種硅隔片貫怠穿孔瑞TS氏V的洞工藝?yán)少p解決仇方案愉，使潮形成棋的T哥VS乞剖面泰形狀蛾可以撐滿足橫后續(xù)傲淀積滲工藝歌的要稻求。辮數(shù)據(jù)顛表明帝，即臭使是鼠對于緩內(nèi)傾新型通樓孔結(jié)忙構(gòu)，捆也依禽然可殖尋找李到進(jìn)街行淀掩積工夾藝的豆解決吃辦法赴。戰(zhàn)Bo膊sc攻h式紋深度譯反應(yīng)既離子家刻蝕久(D智ee朱p觸Re許ac無ti趟ve書I瓦on精E為tc弱h，棉D(zhuǎn)R晌IE聽)工伯藝是湊一種和能夠腳應(yīng)對啟刻蝕丸TS汁V挑惜戰(zhàn)的咱工藝柱，它隱能實洽現(xiàn)垂蠶直剖此面形漁貌的羽刻蝕搶在縱原寬比謀方面寬的要琴求，媽而其貍高刻靜蝕速跑率更單使它宮具有千高的近產(chǎn)能肌和相真對比刃較低翅的制岡造成術(shù)本。但通孔斗刻蝕檔Bo強(qiáng)sc跑h式和DR拾IE貿(mào)工藝癢已經(jīng)氧在M貪EM咽S制旁造過帖程中亦使用程了多換年[呼2]賀，該萄工藝突幾乎緞已經(jīng)緣成為律了M從EM存S刻胸蝕的萌同義櫻詞，評也是拒ME鐮MS涉制造橫深硅愧刻蝕濁結(jié)構(gòu)機(jī)的一詢種成販?zhǔn)旆郊确?。姜Bo神sc辜h式茂DR彎IE丑工藝始也正混在變些成3瓜D通慢孔制抬造的蠶主流盞工藝狠，在倡刻蝕歸ME圈MS役深槽自結(jié)構(gòu)磁中獲額得的孔大量蝕經(jīng)驗寨被成源功地恰移植左到T訓(xùn)SV炮結(jié)構(gòu)塞的刻獎蝕工基藝中執(zhí)。細(xì)對于授深度隆超過手20司μm盆垂直將剖面葉通孔擋的刻釋蝕，疤Bo醉sc今h式起DR滋IE康是最掩佳工扔藝，友它可蹦以獲開得良補(bǔ)好的蘭控制幻。它經(jīng)基于稱等離誕子刻融蝕的敬工藝攪技術(shù)垃，采氣用交猜替重片復(fù)進(jìn)補(bǔ)行硅業(yè)各向具同性值刻蝕失和聚瓦合物制淀積嬌工藝鈔，從熄而實震現(xiàn)完忘全的浸各向肥異性狗的深蘭度蝕摩刻。強(qiáng)在每餡個刻女蝕周少期中脖，通繩孔刻奴蝕底潤部的階聚合覺物將鍵被分衰解去膊除，嬸從而啞暴露豆下部堂需要囑刻蝕蒼的硅憤。隨烤后對聚暴露緒出的久硅進(jìn)計行各夫向同概性刻色蝕，代在使筐通孔稻變深搬的同怪時還常形成央扇貝貿(mào)狀起艘伏的淋邊墻釘。然妖后再許淀積徹一層士聚合晴物來的保護(hù)造邊墻脈，使喂其在權(quán)下一例個刻戰(zhàn)蝕周斬期中男免遭亭蝕刻諒。因鮮此，里每個懶刻蝕葬周期糕都會功在通阻孔的弊邊墻婦上留林下扇伸貝狀噸的起封伏。繪這些恩扇貝鉛狀起肌伏會勁隨著昨刻蝕具速率攏的增謠加而與變大鐮。對渣硅片寸貫穿敲孔T雖SV及來說么，后補(bǔ)續(xù)的孕工藝宵是進(jìn)貞行淀瓶積和對電鍍損工藝慕填充給通孔葵。

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