실리콘 관통 비아는 실리콘 웨이퍼를 완전히 관통하는 수직 전기 연결로, 현대 3D 집적 회로 및 고급 패키징에서 핵심 상호 연결 방법입니다. 신호 경로를 단축하고 전력 손실을 줄이며 반도체 소자의 고밀도 스태킹을 지원합니다. 많은 제조업체가 소형 고성능 모듈을 구축하기 위해 TSB 기술에 의존하고 있으며 다음과 같은 회사도 있습니다. 플루토늄 이러한 유형의 고급 미세 제작을 지원하는 솔루션을 제공합니다.

tsv 제조 흐름 개요

TSV를 제작하려면 에칭 깊이, 절연 품질 및 금속 충진을 엄격하게 제어해야 하는 일련의 웨이퍼 수준 공정이 필요합니다. 일반적인 공정에는 비아 형성, 측벽 처리, 유전체 분리, 배리어 증착, 금속 충진 및 웨이퍼 박막화가 포함됩니다. 이러한 미세 가공과 금속화의 조합은 TSV 구조의 최종 신뢰성과 전도성을 결정합니다. 정렬, 측벽 평활도 또는 충진 균일도의 결함은 전기적 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 각 단계는 정밀해야 합니다.

1단계: 형성을 통해

TSV는 수직 비아홀 생성으로 시작됩니다. 웨이퍼에 포토레지스트 층을 코팅하고 리소그래피를 사용하여 패터닝합니다. 심층 반응성 이온 에칭은 높은 종횡비 구조를 얻을 수 있기 때문에 자주 사용됩니다. 목표는 기하학적 구조가 이후 충진 품질에 영향을 미치므로 정확한 치수의 원통형 또는 테이퍼형 홀을 만드는 것입니다. 웨이퍼 전체의 균일성이 중요하며, 에칭 화학 물질은 전류 분산이나 오염 물질 포집을 방지하기 위해 매끄러운 측벽을 유지해야 합니다.

2단계: 측벽 매끄럽게 하기 및 표면 세척

비아를 형성한 후에는 에칭된 표면을 세척하여 폴리머 잔류물과 미세 입자를 제거해야 합니다. 플라즈마 세척과 습식 화학 용액은 일반적으로 남아 있는 물질을 제거하는 데 사용됩니다. 이 단계는 또한 표면 거칠기를 줄여 유전체 코팅이 더 일관되게 접착되도록 합니다. 불규칙성은 절연 무결성에 영향을 미치므로 고밀도 TSV 어레이의 경우 정교한 세척 루틴이 필수적입니다.

3단계: 유전체 분리층

절연층은 전도성 코어와 실리콘 벌크 사이의 단락을 방지하기 위해 비아 벽을 따라 증착됩니다. 균일한 적용을 위해 플라즈마 강화 화학 기상 증착이나 원자층 증착과 같은 방법이 사용됩니다. 두께 제어가 중요한데, 너무 얇은 층은 전기적 스트레스로 인해 파손될 수 있고, 너무 두꺼운 층은 도체에 사용 가능한 공간을 줄일 수 있기 때문입니다. 절연층은 양호한 접착력을 유지해야 하며 깊은 측벽을 완전히 덮어야 합니다.

4단계: 장벽 및 시드층 증착

금속이 실리콘으로 확산되는 것을 방지하기 위해 배리어 층이 추가됩니다. 일반적으로 탄탈륨, 티타늄 또는 텅스텐과 같은 재료가 사용됩니다. 그런 다음 시드 층(일반적으로 구리)을 증착하여 전기 도금을 가능하게 합니다. 필요한 적합성에 따라 물리 기상 증착 또는 화학 기상 증착을 사용할 수 있습니다. 연속적인 시드 필름을 생성하면 특히 좁은 구조를 다룰 때 비아 내부에서 안정적인 금속 성장이 보장됩니다.

5단계: 구리 채우기

비아는 구리 전기 도금을 사용하여 채워진다. 도금조의 화학 성분과 전류 밀도를 조절하여 공극 없는 충전을 달성한다. 용액 속의 첨가제는 증착 속도를 제어하고 비아 개구부 근처의 과도한 성장을 억제하는 데 도움이 된다. 일관된 충전은 열 사이클링에서 저항성 결함과 신뢰성 문제를 방지한다. 충전이 완료되면 웨이퍼 표면의 과도한 구리는 화학 기계적 연마를 통해 제거되어 평탄성이 회복된다.

6단계: 웨이퍼 얇게 만들기 및 뒷면 열기

채워진 TSB의 바닥을 노출시키고 원하는 최종 두께를 얻기 위해 웨이퍼를 뒷면에서 얇게 만듭니다. 연삭 및 연마를 통해 채워진 구리 구조를 유지하면서 실리콘 두께를 줄입니다. 얇게 만든 후 뒷면 에칭을 통해 비아를 열어 수직 상호 연결로 기능할 수 있습니다. 정밀한 제어를 통해 도체가 손상되는 것을 방지하고 이후 조립 단계에서 강력한 접합 인터페이스를 보장합니다.

7단계: 최종 금속화 및 통합

전기적 인터페이스를 완성하기 위해 뒷면 금속화 층이 추가됩니다. 이 단계에서는 적층된 다이 또는 재배선층 간의 연결 경로를 마무리합니다. 그런 다음 웨이퍼를 모듈이나 다중 칩 구조로 통합하는 패키징 공정으로 옮길 수 있습니다. TSB의 기계적 강도와 열 안정성은 고성능 전자 장치에서 장기간 작동을 지원해야 합니다.

tsv 공정 변형

각 변형은 장치 아키텍처, 열 예산 및 스태킹 방식을 기반으로 선택됩니다.

고품질 TSV 제작의 이점

잘 제조된 TSV는 고급 칩에 더 강력한 전기적 성능과 밀도 이점을 제공합니다. 더 짧은 경로는 저항과 인덕턴스를 줄여 고속 데이터 전송과 저전력 작동을 지원합니다. 또한 라우팅에 필요한 공간을 줄여 3D 스태킹 효율성을 향상시킵니다. 소형 칩셋, 센서 어레이 또는 이기종 통합을 목표로 하는 제조업체는 정밀한 TSV 기술과 다음과 같은 파트너의 솔루션에 의존합니다. 플루토늄 이러한 상호 연결된 시스템의 안정적인 발전을 지원할 수 있습니다.

결론

실리콘 비아를 통과시키려면 제어된 에칭, 정확한 유전체 엔지니어링, 균일한 금속화 및 신중한 웨이퍼 박막화가 필요합니다. 각 단계는 최종 구조의 전기적 안정성과 신뢰성에 기여합니다. 점점 더 많은 산업이 3D 패키징 및 고밀도 집적을 채택함에 따라 필수적인 TV 단계를 이해하는 것이 반도체 성능을 최적화하는 데 중요해지고 있습니다. 다음과 같은 고품질 기술 파트너 플루토늄 고급 제작 및 엔지니어링 역량을 통해 이러한 프로세스를 더욱 지원할 수 있습니다.