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TSV的简要学习 1 摘要 1 1引言 1 2 三维微电子封装技术及硅通孔研究现状 2 2.1三维微电子封装 2 2.2 TSV三维封装技术 4 2.3 TSV工艺及所面临问题 5 3硅通孔互连技术的可靠性分析 8 3.1 温度循环试验 8 3.2 跌落试验 8 4 小结 9 参考文献 10 TSV的简要学习 摘要：随着三维叠层封装、MEMS封装、垂直集成传感器阵列以及台面MOS功率器件倒装焊技术的开发，硅通孔互连技术正在受到越来越广泛的重视和研究。本文简要叙述了硅通孔的结构和未来发展趋势。最后，进一步阐述了硅通孔互连中几项关键技术的研究现状以及存在的挑战。 关键词：硅通孔；三维封装 Abstract：With the development of 3D packaging，MEMS packaging，vertical integrated sensor array and flip chip CSP for vertical power MOSFET，through wafer interconnect technology has been widely emphasized and researched．This paper briefly described the structure and the trend of the TSV 。Finally，the status and challenges of several key through wafer interconnect are further introduced． Key words：TSV；3D packaging 。 本文的主要目的是简述一下三维微电子封装及硅通孔的研究现状，例如制作工艺，可靠性研究，及现存问题等方面，初步了解硅通孔的发展趋势，并根据自己的知识储备确定一下自己的研究方向，为今后的学习做一个初步的方向性规划。 2 三维微电子封装技术及硅通孔研究现状 2.1三维微电子封装 以引线键合方式将各个芯片连接起来的传统的IC封装方式(见图1)，其信息传输距离长，速度慢，容易引起信息延迟，而且体积也比较大。为了实现电子封装的高密度化．需要在二维的基础上，向z方向，即空间发展。与二维结构相比，以传透硅通孔技术为主的三维封装方式(见图1)具有以下优势：首先，由于不再使用引线键合，布线距离更短，集成度更高，从而信号传输更快，功耗更低。其次，体积更小，重量更轻，相同封装面积下，可以集成更多的功能：第三，工艺成本大幅降低，适合大批量生产。目前，系统芯片的集成主要靠单纯的直接堆砌各种工艺来实现。当芯片系统复杂到一定程度时，集成工艺会极为困难，因此成本大幅提高。如果这时使用TSV的三维技术，就可以将各种不同的基础工艺结合起来，成本大幅降低。 另外，具有体积最小化，优良电性能的．高密度的三维技术应用领域十分广泛。如MEMS，RF、Logic、Memory、Sensor，CMOS、Flash、光器件等不同的器件，都可以通过三维集成技术整合在一起，从而开辟一条通向三维立体结构的新路途。 世界上的许多公司和实验室更是很早开始对三维技术进行研究，在迈向三维的道路上IBM，Samsung、Tessera、Intel、Elpida、IMEC和Scmatech等很多公司和研究机构都在探索或使用TSV技术，或已有比较成熟的TSV技术提高器件的集成密度阁。目前国内几所学校如北京大学，中科院上海微系统与信息技术研究所等，都在进行相关的三维封装探索，并且已经在制作各自的三维封装和TSV技术上取得了一些研究成果。但是他们对于三维集成技术掌握仍不够全面．其可靠性和生产效率等还有待进一步提高。为了使得三维封装技术能更快更好的发展，仍然需要科技界、企业界人士共同探索、交流和合作。 图1 引线键合封装 图2 TSV三维封装 2.2 TSV三维封装技术 TSV技术(TSV，Through Silicon Via)是一种芯片互连技术。其主要特征在于，可以实现芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间或者晶圆和芯片之问的线路导通，见图3。当保持封装面积不变时，TSV技术能够使芯片体积在三维方向得到延伸，结构密度最大化，外形尺寸最小化。即TSV技术可以使封装产品具有更高的结构密度。因此可实现更多的功能，拥有更好的性能，成本也能更低。 图3 采用硅通孔技术（TSVs）的堆叠器件 根据通孔制作的时间不同，3D TSV通孔集成方式可以分成以下四类：(1)先通孔工艺，即在CMOS制程之前完成硅通孔制作，先通孔工艺中的盲孔需电镀绝缘层并填充导电材料，通过硅晶圆减薄，使盲孔开口形成与背面的连接；(2)中通孔工艺，即在CMOS制成和BEOL之间制作通孔；(3)后通孔工艺