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硅穿孔TSV封装

时间：2010-10-28 07:55:00

关键字：封装 PID SAMSUNG BONDING

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[导读]TSV为直通硅晶穿孔(Through-Silicon Via)封装技术，是一种能让3D封装遵循摩尔定律(Moore's Law)演进的互连技术，其设计概念是来自于印刷电路板(PCB)多层化的设计，TSV可像三明治一样堆栈数片芯片，是一种可以电力

TSV为直通硅晶穿孔(Through-Silicon Via)封装技术，是一种能让3D封装遵循摩尔定律(Moore's Law)演进的互连技术，其设计概念是来自于印刷电路板(PCB)多层化的设计，TSV可像三明治一样堆栈数片芯片，是一种可以电力互相连接的三次元堆栈封装(Stack Package)，TSV使2D平面芯片配置技术演进至3D堆栈技术，并且已经开始在生产在线运作。

TSV 立体堆栈技术，包含晶圆的薄化、钻孔、以导电材质填孔、晶圆连接等，将所有芯片结合为一。

TSV 的芯片堆栈并非打线接合(Wire Bonding)的方式，而是在芯片钻出小洞，从底部填充入金属，作法是在每一个硅晶圆上以蚀刻或雷射方式钻孔（via），使其能通过每一层芯片，再以导电材料如铜、多晶硅、钨等物质填满，而形成一通道道(即内部接合线路)来做连接的功能，最后则将晶圆或晶粒薄化再加以堆栈、结合(Bonding)，作为芯片间传输电讯号用之堆栈技术。

TSV技术让连接线也可在芯片中间，并不局限于芯片周围，使得内部连接路径更短，相对使芯片间的传输速度更快、噪声小、效能更佳，同时可达到高密度构装，并可应用于异质芯片堆栈，如模拟及数字、硅基及三五族、内存与射频等。

TSV的立体互连技术比打线接合具有更短的互连路径、更低的电阻与电感，以及更有效率地传递讯号与电力，还拥有不限制裸晶堆栈数量等优势，CMOS Sensor、内存已在采用TSV 技术，未来基频、射频、处理器等应用趋势愈来愈明显。

TSV 制程包括了先钻孔及后钻孔，后钻孔的挑战性较低应该先被应用于市场上，其构造较大也较容易制成，对于市面上SiP(System in a Package)或其他应用有较高度的连结性，因此是封装业较为热门的研发领域。

而先钻孔制程中，通道完成于任何半导体制程前，因此更有技术上的挑战，其制程构造也是更多方面的，如通道形成技术困难，不管从蚀刻钻孔、加入适当绝体，以及植入及电镀金属物质等。但先钻孔具备高传输（I/O），使许多业者对先钻孔有高度的期望。

根据全球主要DRAM厂商在TSV技术之蓝图规划来看，Elpida的TSV是从2004年透过日本新能源工业技术综合开发(NEDO)协助下进行TSV技术开发，并且在2006年时参与了由日本的ASET执行的一项NEDO项目，与NEC、OKI共同开发出采用TSV技术堆栈8颗128Mb的DRAM架构，根据Elpida的时程规划，将于2010年左右开始提供TSV技术的DRAM量产服务；在Samsung的发展部份，Samsung延续2006年4月所发布的WSP NAND Flash技术应用，而在2007年4月公布其以WSP技术应用在DRAM的产品，共堆栈了4颗512Mb的DRAM芯片；而在量产时程的规划方面，Samsung则预计在2009~2010年间较有可能推出TSV的DRAM量产服务。另外Hynix与Micron的规划部份，则分别预计于2009年与2010年起，提供TSV技术的DRAM量产服务。

2010年6月21日， Elpida、联电与力成三方携手合作，针对包括28奈米先进制程，进行3D IC整合开发。这项技术就是采用Elpida的TSV开发DRAM技术，结合联电的先进逻辑技术优势，以及力成的封装技术，共同开发Logic+DRAM的3D IC完整解决方案，计划于2012年开始量产。