來源：半導(dǎo)體小馬

前面分享了先進(jìn)封裝的四要素一分鐘讓你明白什么是先進(jìn)封裝，今天分享一下先進(jìn)封裝中先進(jìn)性最高的TSV。

TSV（Through - Silicon Via，硅通孔）是先進(jìn)封裝技術(shù)中的一種關(guān)鍵垂直互連技術(shù)。它通過在芯片內(nèi)部打通通道，實(shí)現(xiàn)電氣信號(hào)的垂直傳輸，可顯著提高芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸效率，減少信號(hào)延遲，降低功耗，并提升封裝的集成密度。

一、工作原理

基于硅片中的深孔刻蝕技術(shù)，先在硅片中打孔，再填充銅等導(dǎo)電材料形成電氣連接。這些通孔貫穿整個(gè)芯片厚度，可將不同芯片層或同一芯片內(nèi)的不同電路相互連接，作為芯片與芯片、芯片與封裝基板、以及芯片內(nèi)部不同電路層之間的高效電氣通道。

二、分類

2.5D封裝中的TSV：通常用于中介層（Interposer）。中介層是帶有 TSV 的載體，可承載多個(gè)芯片，如處理器和內(nèi)存等，芯片通過 TSV 在中介層上互連，而非直接堆疊，主要應(yīng)用于高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心芯片等需要高度互連和高帶寬的系統(tǒng)。

3D 封裝中的 TSV：實(shí)現(xiàn)了芯片的垂直堆疊，每個(gè)芯片層通過 TSV 直接相互連接，形成一個(gè)整體，能讓不同功能模塊，如處理器和內(nèi)存高度集成在同一個(gè)封裝中，提高芯片集成密度和性能，同時(shí)減小封裝尺寸。

Via-last TSV：TSV制作可以集成到生產(chǎn)工藝的不同階段，通常放在晶圓制造階段為Via-first，封裝階段為Via-last（該方案可以不改變現(xiàn)有集成電路流程和設(shè)計(jì)，目前業(yè)界已開始在高端的Flash和DRAM領(lǐng)域采用Via-last技術(shù)，即在芯片周末進(jìn)行硅通孔的TSV制作，然后進(jìn)行芯片或晶圓層疊。

Via-middle（中通孔）封裝工藝：首先在晶圓制造過程中形成通孔，隨后在封裝過程中，于晶圓正面形成焊接凸點(diǎn)。之后將晶圓貼附在晶圓載片上并進(jìn)行背面研磨，在晶圓背面形成凸點(diǎn)后，將晶圓切割成獨(dú)立芯片單元，并進(jìn)行堆疊。

三、工藝流程

中通孔基本工序：首先在晶圓上制作晶體管，隨后使用硬掩模在硅通孔形成區(qū)域繪制電路圖案，之后利用干刻蝕工藝去除未覆蓋硬掩膜的區(qū)域，形成深槽；再利用CVD工藝制備絕緣膜（用于隔絕填入槽中的銅等金屬物質(zhì)，防止硅片被金屬物質(zhì)污染）；此外絕緣層上還將制備一層金屬薄層（將被用于電鍍銅層）作為屏障；電鍍完成后，采用CMP技術(shù)使晶圓表面保持平滑，同時(shí)清除其表面銅基材，確保銅基材只留在溝槽中。