TSV技术的优势：
    ①缩小封装尺寸；
    ②高频特性出色，减小传输延时、降低噪声；
    ③降低芯片功耗，据称，TSV可将硅锗芯片的功耗降低大约40%；
    ④热膨胀可靠性高。

    2．TSV的主要技术环节
    1)通孔的形成
    晶片上的通孔加工是TSV技术的核心，目前通孔加工的技术主要有两种，一种是深反应离子刻蚀，另一种是激光打孔。
    激光技术作为一种不需掩模的工艺，避免了光刻胶涂布、光刻曝光、显影和去胶等工艺步骤，已取得重大进展。然而，未来当TSV的尺寸通孔降到lOUm以下时，激光钻孔就面临着新的挑战。
    目前这两种技术的细节及其选择仍然在探索中，不过一些先期进入的厂商已经推出相应的加工设备。
    此外，形成通孔后还有绝缘层、阻挡层和种子层的淀积以及孔金属化等工艺技术。图5.5.9是6个芯片堆叠采用TSV封装的存储器示意图。

                    
    2)晶片减薄
    如果不用于3D封装，目前0.3～0.4mm的晶片厚度没有问题，但如果晶片用于3D封装则需要减薄，以保证形成通孔的孔径与厚度比例在合理范围，并且最终封装的厚度可以接受。即使不考虑层堆叠的要求，单是芯片间的通乳互连技术就要求上层芯片的厚度在20～30μm，这是现有等离子开孔及金属沉积技术比较适用的厚度。目前较为先进的多层封装使用的芯片厚度都在lOOlum以下。未来芯片厚
度将达到25μm甚至更小。
    晶片减薄目前采用磨削加工，要经过粗磨、精磨和抛光等不同的加工工序。
    晶片减薄技术中需要解决磨削过程晶片始终保持平整状态，减薄后不发生翘曲、下垂、表面损伤扩大、晶片破裂等问题。
    3) TSV键合
    完成通孔金属化和连接端子的晶片之间的互连通常称为TSV键合技术。这种技术采用的工艺有金属一金属键合技术和高分子黏结键合等，而目前以金属一金属键合技术为主要方式，因为这种技术可以同时实现机械和电学的接触界面。例如铜一铜键合在350～4000C温度下施加一定压力并保持一段时间，接着在氮气退火炉中经过一定时间退火而完成TSV键合。现在这种TSV键合已经有相应设备问世。
    图5.5.10是已经完成通孔处理并将多层芯片键合的TSV封装剖面图。

    3．TSV的技术关键
    3D IC技术继续向细微化方向发展，硅通孔3D IC互连尚待解决的关键技术之一是通孔的刻蚀。TSV穿孔主要有两种工艺取向——先通孔(via first)和后通孔(via last)，前者是在IC制造过程中制作通孔，后者在IC制造完成之后制作通孔。先通孑L工艺又分为两种——前道互连型和后道互连型。前者是在所有CMOS工艺开始之前在空白的硅晶圆上，通过深度离子蚀刻( DRIE)实现，由于穿孑L后必须承受后续工艺的热冲击（通常高于1000℃），因而多使用多晶硅作为通孔填充材料；而后道互连型则是在制造流程中在制造厂实现的，一般使用金属钨或铜作为填充材料。显然，先通孔方法必须在设计IC布线之中预留通孔位置，在IC器件制造完成之后，在预留的空白区域进行穿孔，一般采用激光钻孔的方式，通过电镀镀铜实现孔金属化，因而具

有更好的导电性能。这两种方法哪个会占据主导地位，以及其中诸多技术细节仍然需要探索研究。
    此外，3D TSV的关键技术难题还包括：通孔的形成；堆叠形式（晶圆到晶圆、芯片到晶圆或芯片到芯片）；键合方式（直接Cu-Cu键合、粘接、直接熔合、焊接）；绝缘层、阻挡层和种子层的淀积；铜的填克（电镀）、去除；再分布引线(RDL)电镀；晶圆减薄；测量和检测等。

    4．展望
    据国际半导体技术路线图ITRS的预测，TSV技术将在垂直方向堆叠层数、硅品圆片厚度、硅穿孑L直径、引脚间距等方面继续向微细化方向发展。在垂直方向上堆叠层数上将由3～7层裸芯片(DIE)堆叠演进到多达14层裸芯片的堆叠；而为使堆叠14层芯片的封装仍能符合封装总厚度小于1mm的要求，在硅晶圆片减薄上也将由20～50μm进一步缩小至8μm的厚度；硅穿孔的直径也由4.Oμm缩小至1.6μm;引脚间距由10μm缩小至3.3μm。
    此外，TSV技术的发展重点还包括制造工艺开发、3D IC设计测试、多尺寸穿孔技术、静电保护等。
    TSV技术的发展趋势预测如图5.5.11所示。     A1302EUA-T