[导读]台湾台积电(Taiwan Semiconductor Manufacturing,TSMC)公开了采用TSV(硅通孔)三维积层半导体芯片的LSI量产化措施(演讲序号:2.1)。该公司采用TSV、再布线层以及微焊点(Microbump)等要素技术,制作了三维积层
台湾台积电(Taiwan Semiconductor Manufacturing,TSMC)公开了采用TSV(硅通孔)三维积层半导体芯片的LSI量产化措施(演讲序号:2.1)。该公司采用TSV、再布线层以及微焊点(Microbump)等要素技术,制作了三维积层有半导体芯片和300mm晶圆的模块,并评测了三维积层技术对元件性能和可靠性的影响。台积电有在28nm以下工艺量产三维LSI的意向:“我们以现有制造技术实现了三维LSI,该成果使我们朝着量产迈出了一大步”。如果快的话,很有可能在近1~2年内开始量产。
台积电首先指出,作为三维LSI的量产课题,TSV技术、设计技术、测试方法以及热量和机械强度的确保这四个方面是很重要的。其中,就此论文的主题TSV技术,介绍了在(1)TSV的形成,(2)晶圆的薄化和薄型晶圆的移送,(3)在硅晶圆两面以低温形成再布线层的技术,(4)微焊点的形成以及(5)晶圆和芯片的接合等核心技术上的措施。
例如,关于(1),台积电介绍了具有平滑侧壁的垂直贯通孔的开孔技术,以及抑制嵌入贯通孔的铜从孔的最上部泄漏到外面现象(Cu extrusion)的技术等。前者通过改良蚀刻方法而实现。通过改良贯通孔的形状,抑制了铜经由高温工艺从贯通孔向外部扩散的现象,TSV间的泄漏电流比原来降低了几位数。
至于后者,台积电在分析该现象如何依赖于镀铜条件、晶粒(Grain)大小以及退火条件等基础上,开发出了对策技术。据称,在采取该对策之前,在300mm晶圆上集成的芯片,有20%由于从贯通孔漏出来的铜的影响,CMOS的布线层会受到损伤。该公司开发的技术通过改善镀铜条件等,几乎可以完全消除这种损伤。
台积电此次用实际元器件评测了这些三维积层技术的有效性。具体为,采用TSV、再布线层以及微焊点等,在集成有40~28nm工艺CMOS的300mm晶圆上三维积层尺寸9mm×2.4mm的半导体芯片。制成的TSV间距为30μm,连接晶圆和芯片的微焊点的间距为40μm。这些要素技术均是以台积电拥有的现有半导体制造技术实现的。(记者:大下 淳一)
以多种尺寸和配置而形成的TSV和再布线层(点击放大)
连接300mm晶圆和半导体芯片(点击放大)
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