反应离子刻蚀在穿透硅通孔封装技术中的应用研究

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随着社会的发展，人们需要体积更小，功耗更低，成本也更低的IC（Integrated Circuit，集成电路）产品。正是这种旺盛的需求极大推动了半导体IC封装技术的发展。传统的IC二维封装方式，是以引线键合方式将各个芯片连接起来。因此，信息传输经过了额外的通道，传输距离较大，一定程度上使信号被延迟。传统的IC三维封装是将芯片垂直地堆叠排列，但仍以引线键合方式连接各个芯片，同样存在信息传输路径较长的不足。相比于传统的IC二维和三维封装方式，利用TSV技术实现的三维封装方式，不再进行引线键合，有效缩短了信息传输路径，加快了芯片与芯片，芯片与外连接部分之间的数据传输速度，有效减少了信息在传递过程中的延迟和损失。在封装面积不变的情况下，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，成本也能更低廉。
　　为了实现IC器件的TSV（Through Silicon Via，穿透硅通孔）晶圆级封装，需要完成几个重要工艺技术的开发。这其中包括：晶圆减薄，粘接技术，TSV的形成与金属化，电隔离层的制作等。TSV的形成是其中很关键的一个工序。考虑到成本，精度控制等因素，一般倾向于使用干法刻蚀来制作TSV。刻蚀过程比较复杂，不同的三维IC中通孔的分布位置、密度和尺寸（包括孔深和孔径）是不同的。通孔技术需要能满足对轮廓形状的控制（包括控制倾斜度、形状、粗糙度、过刻蚀等），同时又要求工艺能具有可靠性、实用性和重复性，最后，成本也要能被合理控制。
　　本论文的目的是通过对反应离子刻蚀技术的研究，使之应用于IC器件TSV晶圆级封装技术中。在研究中，封装步骤为，首先以粘接技术在晶圆上覆盖一保护层；然后将晶圆从硅面减薄至要求的厚度；用反应离子刻蚀的方式再从硅面制作出TSV；区域覆盖绝缘层；之后，在晶圆上形成再分布金属化线路层；最后以划片方式将晶圆分割成单独的封装芯片。
　　实验中，利用反应离子刻蚀方式实现TSV，通过SEM（scanning Electron Microscope，扫描电镜）机对通孔的形貌进行分析，从而得到了包括气体流量、压力、功率、时间的最优化参数。最终，在得到了最优化的刻蚀工艺参数后，通过刻蚀方式，实现了TSV的制作。实验证明，采用此刻蚀工艺，配合使用其他相关制作工艺，能够完成TSV晶圆级封装。随机选取样品进行检测，结果符合要求。

著录项

作者
虞国平;
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作者单位

苏州大学;

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授予单位苏州大学;
学科集成电路工程
授予学位硕士
导师姓名王明湘;
年度 2009
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类封装及散热问题;
关键词
反应离子刻蚀; 穿透硅通孔; TSV技术; 集成电路封装; 晶圆级封装;

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