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硅穿孔TSV封裝

時(shí)間：2010-10-28 07:55:00

關(guān)鍵字：封裝 PID SAMSUNG BONDING

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[導(dǎo)讀]TSV為直通硅晶穿孔(Through-Silicon Via)封裝技術(shù)，是一種能讓3D封裝遵循摩爾定律(Moore's Law)演進(jìn)的互連技術(shù)，其設(shè)計(jì)概念是來(lái)自于印刷電路板(PCB)多層化的設(shè)計(jì)，TSV可像三明治一樣堆棧數(shù)片芯片，是一種可以電力

TSV為直通硅晶穿孔(Through-Silicon Via)封裝技術(shù)，是一種能讓3D封裝遵循摩爾定律(Moore's Law)演進(jìn)的互連技術(shù)，其設(shè)計(jì)概念是來(lái)自于印刷電路板(PCB)多層化的設(shè)計(jì)，TSV可像三明治一樣堆棧數(shù)片芯片，是一種可以電力互相連接的三次元堆棧封裝(Stack Package)，TSV使2D平面芯片配置技術(shù)演進(jìn)至3D堆棧技術(shù)，并且已經(jīng)開(kāi)始在生產(chǎn)在線運(yùn)作。

TSV 立體堆棧技術(shù)，包含晶圓的薄化、鉆孔、以導(dǎo)電材質(zhì)填孔、晶圓連接等，將所有芯片結(jié)合為一。

TSV 的芯片堆棧并非打線接合(Wire Bonding)的方式，而是在芯片鉆出小洞，從底部填充入金屬，作法是在每一個(gè)硅晶圓上以蝕刻或雷射方式鉆孔（via），使其能通過(guò)每一層芯片，再以導(dǎo)電材料如銅、多晶硅、鎢等物質(zhì)填滿，而形成一通道道(即內(nèi)部接合線路)來(lái)做連接的功能，最后則將晶圓或晶粒薄化再加以堆棧、結(jié)合(Bonding)，作為芯片間傳輸電訊號(hào)用之堆棧技術(shù)。

TSV技術(shù)讓連接線也可在芯片中間，并不局限于芯片周圍，使得內(nèi)部連接路徑更短，相對(duì)使芯片間的傳輸速度更快、噪聲小、效能更佳，同時(shí)可達(dá)到高密度構(gòu)裝，并可應(yīng)用于異質(zhì)芯片堆棧，如模擬及數(shù)字、硅基及三五族、內(nèi)存與射頻等。

TSV的立體互連技術(shù)比打線接合具有更短的互連路徑、更低的電阻與電感，以及更有效率地傳遞訊號(hào)與電力，還擁有不限制裸晶堆棧數(shù)量等優(yōu)勢(shì)，CMOS Sensor、內(nèi)存已在采用TSV 技術(shù)，未來(lái)基頻、射頻、處理器等應(yīng)用趨勢(shì)愈來(lái)愈明顯。

TSV 制程包括了先鉆孔及后鉆孔，后鉆孔的挑戰(zhàn)性較低應(yīng)該先被應(yīng)用于市場(chǎng)上，其構(gòu)造較大也較容易制成，對(duì)于市面上SiP(System in a Package)或其他應(yīng)用有較高度的連結(jié)性，因此是封裝業(yè)較為熱門的研發(fā)領(lǐng)域。

而先鉆孔制程中，通道完成于任何半導(dǎo)體制程前，因此更有技術(shù)上的挑戰(zhàn)，其制程構(gòu)造也是更多方面的，如通道形成技術(shù)困難，不管從蝕刻鉆孔、加入適當(dāng)絕體，以及植入及電鍍金屬物質(zhì)等。但先鉆孔具備高傳輸（I/O），使許多業(yè)者對(duì)先鉆孔有高度的期望。

根據(jù)全球主要DRAM廠商在TSV技術(shù)之藍(lán)圖規(guī)劃來(lái)看，Elpida的TSV是從2004年透過(guò)日本新能源工業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)(NEDO)協(xié)助下進(jìn)行TSV技術(shù)開(kāi)發(fā)，并且在2006年時(shí)參與了由日本的ASET執(zhí)行的一項(xiàng)NEDO項(xiàng)目，與NEC、OKI共同開(kāi)發(fā)出采用TSV技術(shù)堆棧8顆128Mb的DRAM架構(gòu)，根據(jù)Elpida的時(shí)程規(guī)劃，將于2010年左右開(kāi)始提供TSV技術(shù)的DRAM量產(chǎn)服務(wù)；在Samsung的發(fā)展部份，Samsung延續(xù)2006年4月所發(fā)布的WSP NAND Flash技術(shù)應(yīng)用，而在2007年4月公布其以WSP技術(shù)應(yīng)用在DRAM的產(chǎn)品，共堆棧了4顆512Mb的DRAM芯片；而在量產(chǎn)時(shí)程的規(guī)劃方面，Samsung則預(yù)計(jì)在2009~2010年間較有可能推出TSV的DRAM量產(chǎn)服務(wù)。另外Hynix與Micron的規(guī)劃部份，則分別預(yù)計(jì)于2009年與2010年起，提供TSV技術(shù)的DRAM量產(chǎn)服務(wù)。

2010年6月21日， Elpida、聯(lián)電與力成三方攜手合作，針對(duì)包括28奈米先進(jìn)制程，進(jìn)行3D IC整合開(kāi)發(fā)。這項(xiàng)技術(shù)就是采用Elpida的TSV開(kāi)發(fā)DRAM技術(shù)，結(jié)合聯(lián)電的先進(jìn)邏輯技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以及力成的封裝技術(shù)，共同開(kāi)發(fā)Logic+DRAM的3D IC完整解決方案，計(jì)劃于2012年開(kāi)始量產(chǎn)。

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