什么是TSV封装？TSV封装有哪些应用领域？

硅通孔技术（Through Silicon Via， TSV）技术是一项高密度封装技术，正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术，被认为是第四代封装技术。TSV技术通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连。硅通孔技术可以通过垂直互连减小互联长度，减小信号延迟，降低电容/电感，实现芯片间的低功耗，高速通讯，增加宽带和实现器件集成的小型化。基于TSV技术的3D封装主要有以下几个方面优势：

1）更好的电气互连性能，

2）更宽的带宽，

3）更高的互连密度，

4）更低的功耗，

5）更小的尺寸，

6）更轻的质量。

图1 未来TSV封装器件示意图

TSV工艺主要包括深硅刻蚀形成微孔，绝缘层/阻挡层/种子层的沉积，深孔填充，化学机械抛光，减薄、pad的制备及再分布线制备等工艺技术。主要工艺包括几个部分：

（1）通孔的形成；

（2）绝缘层、阻挡层和种子层的淀积；

（3）铜的填充（电镀）、去除和再分布引线（RDL）电镀；

（4）晶圆减薄；

（5）晶圆／芯片对准、键合与切片。

TSV深孔的填充技术是3D集成的关键技术，也是难度较大的一个环节，TSV填充效果直接关系到集成技术的可靠性和良率等问题，而高的可靠性和良率对于3D TSV 堆叠集成实用化是至关重要的。另外一个方面为在基片减薄过程中保持良好的完整性，避免裂纹扩展是TSV工艺过程中的另一个难点。目前主要的技术难点分为几个方面：

（1）通孔的刻蚀——激光刻蚀、深反应离子刻蚀；

（2）通孔的填充——材料（多晶硅、铜、钨和高分子导体等）和技术（电镀、化学气相沉积、高分子涂布等）；

（3）工艺流程——先通孔或后通孔技术；

（4）堆叠形式——晶圆到晶圆、芯片到晶圆或芯片到芯片；

（5）键合方式——直接Cu-Cu键合、粘接、直接熔合、焊接和混合等；

（6）超薄晶圆的处理——是否使用载体。

目前，3D-TSV系统封装技术主要应用于图像传感器、转接板、存储器、逻辑处理器+存储器、移动电话RF模组、MEMS晶圆级三维封装等。

表1 TSV三维封装应用领域

上海环芯电子科技有限公司经过数年研发，目前形成具有高良率、不同深宽比结构、高密度微孔、高导通率的3D封装硅基转接板，可以广泛应用于射频、存储等芯片的三维封装领域。

针对目前TSV工艺中的技术难点，上海环芯电子科技有限公司采用复合刻蚀技术实现高深宽比结构的微孔制备，采用独特的薄膜沉积技术构建均匀致密的绝缘层，通过精密电沉积技术进行金属互连微通道填充，可以有效控制互连微通道的形貌，以有效解决高密度互连中的散热问题。并通过综合性减薄技术，有效实现超薄TSV转接板的加工，解决在TSV三维封装中减薄工艺容易裂片的问题，实现TSV三维封装的产业化迈开坚实的步伐。

上海环芯TSV主要技术参数

深宽比：1:1-20:1

孔径大小：50 -200μm

硅基底厚度：200 -300μm

填充状态：实孔、侧孔

填充材料：铜、钨

通孔良率：》95%