基于PECVD薄膜性能对高深宽比TSV工艺的研究
发布时间：2020-12-22 02:51
本文基于电子元器件的制造流程,深入结合后道封装中的硅通孔（Through Silicon Via）技术,选择TSV的后通孔（Via-Last）中的深孔绝缘层沉积工艺,展开了详细的讨论。并基于化学气相沉积制备二氧化硅（SiO2）薄膜的方式,选择了等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）技术,以辉光放电的沉积方式对等离子体的产生做了系统的介绍。最后结合SiO2薄膜的单变量试验（Single Variable Test）和结构应力试验,系统性的分析了工艺参数对深孔绝缘层性能的影响。具体研究内容如下:（1）基于PECVD的沉积原理,对等离子体的产生及辉光放电的原理进行了研究,并且针对实际生产中的大型PECVD设备,从设备构造、设备使用和设备工艺三个方面进行了详细的介绍。（2）搜集SiO2薄膜的SVT数据,通过改变腔室的极间距、高频功率、低频功率、腔室压力、TEOS流量、氧气流量、氦气流量、整体气体流量八个工艺参数,研究了工艺参数对薄膜的沉积速率、均匀性、折射率、应力四个性能的影响,并对影响趋势进一步分析研究。（3）进行SiO...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TSV结构示意图
西安科技大学非全日制工程硕士学位论文2ia-first)[4-6]、中通孔(Via-middle)[7-11]、后通孔(Via-last)[12-13]技术，各流程如图1.2所示。从图中可以看出，Via-first技术中，对其先刻蚀，后填充，完成前道工序(FEOL,FrontEndOfLine)之后，再进行后道工序(BEOL,BackEndOfLine)；而Via-middle技术中，先进行FEOL，刻蚀填充完后，再进行BEOL；Via-last技术中，进行完FEOL之后直接进行BEOL，最后完成刻蚀和填充工艺。简要的可以看出，三种不同阶段的通孔技术主要根据FEOL与BEOL的前后区分。图1.2TSV先通孔、中通孔与后通孔工艺流程比较在现阶段，FEOL之前很少进行通孔填充，即Via-first孔技术应用较少，因为对于前道工序而言，电路制造与布置对于颗粒度与良率的要求极高，通孔技术在很大程度上对于产品的正常制造造成了不良的影响。相对而言，Via-middle技术和Via-last技术应用较多，当然根据集成电路产业的部署不同，应用也有所差异。晶圆代工厂偏向于Via-middle技术，而后道封装则偏向于Via-last技术。本文中，主要就是讨论Via-last技术，即使二者有所区别，但通孔填充技术完全可以应用于Via-middle技术中。1.1.2TSV技术的主要工艺流程除过TSV技术具有前通孔、中通孔、后通孔的区别之外，在后通孔技术中，根据不同的行业领域，所面向的产品种类也有所区别，目前其重点产品领域包括了图像传感器(CIS,CMOSImageSensor)的TSV封装、微机械系统(MEMS,MicroElectro-MechanicalSystem)传感器的TSV封装和TSV硅转接基板的集成，本文所讨论的TSV技术，就是基于TSV硅转接基板的集成产品，如图1.3所示，为TSV转接板工艺流程。
1绪论3如图1.3所示，TSV硅转接基板制作主要工艺流程如下[14]：进行深孔制作→孔内侧壁及表面沉积绝缘层、种子层→孔内全部填充金属并对表面进行化学机械抛光(CMP,ChemicalMechanicalPolish)→正表面进行再布线(RDL)工艺→正面植球(Bumping)→使用玻璃对于正面的布线进行临时键合保护→背面进行晶圆减薄，直到孔内填充的金属漏出→背面进行再布线工艺→背面植球→正面进行解键合工艺并切割。TSV硅转接基板主要涉及到硅通孔TSV工艺、RDL再布线工艺和植球Bumping工艺，因此TSV工艺是基础，也是核心，所以本论文只对Via-Last技术涉及的硅转接基板中的TSV工艺进行详细的研究。图1.3TSV转接板工艺流程图1.4TSV工艺流程尽管如此，整个TSV孔的制作流程依然繁琐，较为复杂，结合本论文的研究内容，在这里不对每一步的工艺进行赘述，只对TSV孔的制作与填充进行简要的介绍，TSV工艺流程如图1.4所示，整体观察不难发现，TSV孔的制作就是TSV硅转接基板的前三
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体技术发展过程中的基本研究分析[J]. 旦增平措. 电子元器件与信息技术. 2018(11)
[2]硅通孔形状和填充材料对热应力的影响[J]. 魏丽,陆向宁,郭玉静. 南京理工大学学报. 2018(03)
[3]半导体技术发展过程中的基本研究分析[J]. 彭强. 电子制作. 2018(Z2)
[4]泛半导体技术的发展[J]. 王峰瀛. 电子技术与软件工程. 2018(01)
[5]射频频率对PECVD沉积氮化硅薄膜性能影响的研究[J]. 刘久澄,刘晓燕,任远,刘宁炀,王君君,王巧,陈志涛. 材料研究与应用. 2016(03)
[6]硅通孔间距与形状对热应力的影响[J]. 王珍松,薛齐文. 硅谷. 2015(02)
[7]双质量硅微机械陀螺固有频率温度特性研究[J]. 凤瑞,裘安萍,施芹,苏岩. 南京理工大学学报. 2013(01)
[8]PECVD SiO2薄膜内应力研究[J]. 孙俊峰,石霞. 半导体技术. 2008(05)
[9]PECVD淀积SiO2的应用[J]. 吕文龙,罗仲梓,何熙,张春权. 功能材料与器件学报. 2008(01)
[10]TiO2和SiO2薄膜应力的产生机理及实验探索[J]. 顾培夫,郑臻荣,赵永江,刘旭. 物理学报. 2006(12)
硕士论文
[1]SiO2薄膜的PECVD生长研究[D]. 冯兴联.西安电子科技大学 2013
本文编号：2931000
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TSV结构示意图
西安科技大学非全日制工程硕士学位论文2ia-first)[4-6]、中通孔(Via-middle)[7-11]、后通孔(Via-last)[12-13]技术，各流程如图1.2所示。从图中可以看出，Via-first技术中，对其先刻蚀，后填充，完成前道工序(FEOL,FrontEndOfLine)之后，再进行后道工序(BEOL,BackEndOfLine)；而Via-middle技术中，先进行FEOL，刻蚀填充完后，再进行BEOL；Via-last技术中，进行完FEOL之后直接进行BEOL，最后完成刻蚀和填充工艺。简要的可以看出，三种不同阶段的通孔技术主要根据FEOL与BEOL的前后区分。图1.2TSV先通孔、中通孔与后通孔工艺流程比较在现阶段，FEOL之前很少进行通孔填充，即Via-first孔技术应用较少，因为对于前道工序而言，电路制造与布置对于颗粒度与良率的要求极高，通孔技术在很大程度上对于产品的正常制造造成了不良的影响。相对而言，Via-middle技术和Via-last技术应用较多，当然根据集成电路产业的部署不同，应用也有所差异。晶圆代工厂偏向于Via-middle技术，而后道封装则偏向于Via-last技术。本文中，主要就是讨论Via-last技术，即使二者有所区别，但通孔填充技术完全可以应用于Via-middle技术中。1.1.2TSV技术的主要工艺流程除过TSV技术具有前通孔、中通孔、后通孔的区别之外，在后通孔技术中，根据不同的行业领域，所面向的产品种类也有所区别，目前其重点产品领域包括了图像传感器(CIS,CMOSImageSensor)的TSV封装、微机械系统(MEMS,MicroElectro-MechanicalSystem)传感器的TSV封装和TSV硅转接基板的集成，本文所讨论的TSV技术，就是基于TSV硅转接基板的集成产品，如图1.3所示，为TSV转接板工艺流程。
1绪论3如图1.3所示，TSV硅转接基板制作主要工艺流程如下[14]：进行深孔制作→孔内侧壁及表面沉积绝缘层、种子层→孔内全部填充金属并对表面进行化学机械抛光(CMP,ChemicalMechanicalPolish)→正表面进行再布线(RDL)工艺→正面植球(Bumping)→使用玻璃对于正面的布线进行临时键合保护→背面进行晶圆减薄，直到孔内填充的金属漏出→背面进行再布线工艺→背面植球→正面进行解键合工艺并切割。TSV硅转接基板主要涉及到硅通孔TSV工艺、RDL再布线工艺和植球Bumping工艺，因此TSV工艺是基础，也是核心，所以本论文只对Via-Last技术涉及的硅转接基板中的TSV工艺进行详细的研究。图1.3TSV转接板工艺流程图1.4TSV工艺流程尽管如此，整个TSV孔的制作流程依然繁琐，较为复杂，结合本论文的研究内容，在这里不对每一步的工艺进行赘述，只对TSV孔的制作与填充进行简要的介绍，TSV工艺流程如图1.4所示，整体观察不难发现，TSV孔的制作就是TSV硅转接基板的前三
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体技术发展过程中的基本研究分析[J]. 旦增平措. 电子元器件与信息技术. 2018(11)
[2]硅通孔形状和填充材料对热应力的影响[J]. 魏丽,陆向宁,郭玉静. 南京理工大学学报. 2018(03)
[3]半导体技术发展过程中的基本研究分析[J]. 彭强. 电子制作. 2018(Z2)
[4]泛半导体技术的发展[J]. 王峰瀛. 电子技术与软件工程. 2018(01)
[5]射频频率对PECVD沉积氮化硅薄膜性能影响的研究[J]. 刘久澄,刘晓燕,任远,刘宁炀,王君君,王巧,陈志涛. 材料研究与应用. 2016(03)
[6]硅通孔间距与形状对热应力的影响[J]. 王珍松,薛齐文. 硅谷. 2015(02)
[7]双质量硅微机械陀螺固有频率温度特性研究[J]. 凤瑞,裘安萍,施芹,苏岩. 南京理工大学学报. 2013(01)
[8]PECVD SiO2薄膜内应力研究[J]. 孙俊峰,石霞. 半导体技术. 2008(05)
[9]PECVD淀积SiO2的应用[J]. 吕文龙,罗仲梓,何熙,张春权. 功能材料与器件学报. 2008(01)
[10]TiO2和SiO2薄膜应力的产生机理及实验探索[J]. 顾培夫,郑臻荣,赵永江,刘旭. 物理学报. 2006(12)
硕士论文
[1]SiO2薄膜的PECVD生长研究[D]. 冯兴联.西安电子科技大学 2013
本文编号：2931000
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