面向存储器堆叠应用的硅通孔刻蚀及相关工艺研究

发布时间：2020-05-09 22:38

【摘要】：为了提升芯片性能和减小信号延迟,互连引线更短硅通孔(TSV)3D集成将替代目前的二维平面互连。硅通孔3D集成的市场包括图像传感器、存储器、高速逻辑、处理器等等,甚至一些军用产品也有应用。成本和性能的权衡将成为硅通孔3D集成何时实现商业化的主要决定因素。2007年底或者2008年初,图像传感和存储器器领域将实现硅通孔(TSV)3D集成的商业化应用。基于存储器芯片的自身特点,本文提出了一套低成本集成方案——先键合、再减薄、最后制作通孔;并重点对集成方案中的硅通孔刻蚀技术进行了研究。在硅通孔刻蚀工艺的研究上,分别对切换式DRIE刻蚀系统和同步式DRIE刻蚀系统在硅通孔刻蚀的应用,作了分析、探讨和实验的验证。对于切换式DRIE刻蚀系统,我们研究了刻蚀工艺对硅通孔轮廓的控制方法;解决了SiO2埋层结构中界面处的钻蚀问题;另外对于切换式工艺自身的刻蚀机制造成的通孔侧壁扇形轮廓的问题,进行了有效的抑制。对于同步式DRIE刻蚀系统,我们通过建立刻蚀反应腔仿真模型,大幅改善了刻蚀的均匀性;而对于同步式刻蚀出现的两种钻蚀效应,我们深入分析了各自形成原因,通过理论研究,分析了可能的抑制方法,并最终经过实验验证得到了有效抑制这两种钻蚀效应的方法。经过从理论到实践的反复研究,分别用切换式刻蚀系统和同步式刻蚀系统实现了直径30μm深70μm的硅通孔刻蚀。
【图文】：

电子封装,发展趋势

第一章引言1.1 电子封装发展趋势封装技术其实就是一种将集成电路打包的技术。这种打包对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的 PCB（印制电路板）的设计和制造，因此它是至关重要的。封装也可以是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装技术是集成电路产业中非常关键的一环。伴随着大规模集成电路(LSI)的出现和发展，在封装技术和产业领域，先后经历过两次大的高密度封装技术变革，见图 1[1]。

三维封装,叠层,芯片,信号延迟

采用引线键合工艺技术的 SiP 在芯片上和芯片下面的空间所产生的引线跨不可避免的。在芯片上制造硅通孔（TSV，Through Silicon Via），以便将引出线焊安置在 IC 芯片的背面。这样进一步提高了互连的密度，显著地改善了由互起的信号延迟，如图 2 所示。硅通孔 3D 集成的相关设备和单步工艺已经成从技术层面讲，，大规模制造已经可以实现[2]。图 3 随着器件尺寸的不断缩小，互连引起的信号延迟开始变成芯片性能提升的
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP333

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