電接枝技術(shù)助力高深寬比TSV

在電接枝工藝過(guò)程中，來(lái)源于偏置表面的電子可充當(dāng)先驅(qū)物分子的“鍵合籽晶”，在第一層籽晶先驅(qū)物和表面之間形成共價(jià)化學(xué)鍵。這是一種不使用噴涂或旋涂工藝就能把聚合物絕緣層直接“接枝”到硅表面的有效方法。形成的第一個(gè)接植層可用作絕緣層（襯墊層），也可用作采用化學(xué)接枝技術(shù)進(jìn)行勢(shì)壘層淀積時(shí)的粘接促進(jìn)劑。化學(xué)接枝技術(shù)與電接枝技術(shù)的原理相同，但用于非導(dǎo)體表面。選擇專(zhuān)用化學(xué)材料把勢(shì)壘催化劑與聚合物堅(jiān)固地鍵合在一起。這樣，通過(guò)化學(xué)接枝技術(shù)改進(jìn)了勢(shì)壘和聚合物之間的粘著性。然后再把濕銅籽晶電接枝到導(dǎo)電勢(shì)壘上，即使在高深寬比TSV條件下也能形成高臺(tái)階覆蓋率。電化學(xué)電解槽非常穩(wěn)定；膜生長(zhǎng)速率及厚度分別受電流密度和電荷的控制。圖2示出TSV深寬比為18:1，被電接枝膜完全堆疊所覆蓋的TSV的SEM截圖，還清晰展示了帶有隔離、阻擋和Cu籽晶的高扇形通孔的頂部近觀圖。

占有成本(COO)

商用、批量生產(chǎn)電鍍工具與電接枝技術(shù)所用的工具完全兼容，因此，與干法工藝相比，電接枝技術(shù)有很強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)。圖3對(duì)深寬比為6:1和10:1的TSV晶圓的批量生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了量化分析。對(duì)每個(gè)晶圓的膜淀積工藝(隔離、阻擋、籽晶)和完整的TSV制造流程(DRIE+隔離、阻擋、籽晶+CMP)的COO進(jìn)行了比較。電接枝技術(shù)的成本效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了薄膜淀積工藝：在進(jìn)行高速(=廉價(jià)的)DRIE工藝時(shí)，電接枝膜沒(méi)有受到嚴(yán)重扇形邊緣的影響而產(chǎn)生退化；由于這種膜具有高臺(tái)階覆蓋率特性，晶圓表面只有少量的冗余材料需要通過(guò)CMP去除。這使TSV制造流程的總體成本下降了42%（表3）。

結(jié)論

每次對(duì)樣品范例進(jìn)行批次更新時(shí)，都要對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行重新改造，從而補(bǔ)充一些先進(jìn)的技術(shù)要素。TSV也不例外，需要擺脫傳統(tǒng)的真空基晶圓級(jí)工藝對(duì)成本和工藝的限制。電接枝技術(shù)運(yùn)用了最尖端的設(shè)計(jì)原則，是一種適合批量生產(chǎn)的、可靠的TSV納米制作技術(shù)。這種技術(shù)可在兩方面使投資迅速得到回報(bào)：在工藝方面，與傳統(tǒng)技術(shù)相比成本減半；在設(shè)計(jì)方面，通過(guò)使用HAR TSV使硅片的面積下降了10倍。隨著當(dāng)前半導(dǎo)體工業(yè)正從歷史最低迷時(shí)期得以恢復(fù)，正是考慮資本部署的最佳時(shí)機(jī)。對(duì)于集成器件制造商（IDM）來(lái)說(shuō)，要想實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用產(chǎn)品的加工能力，只需要在濕法或干法ROI工藝之間做出抉擇。而對(duì)于外包性半導(dǎo)體組裝和測(cè)試供應(yīng)商(OSAT)來(lái)說(shuō)，就會(huì)遇到更加嚴(yán)峻的問(wèn)題：是使用現(xiàn)有的制作凸點(diǎn)和WLP的基礎(chǔ)設(shè)施，還是接納前端工藝昂貴的工具購(gòu)置費(fèi)？一些原本具有系統(tǒng)級(jí)收益的前景光明的新型SiP產(chǎn)品，如集成無(wú)源器件(IPD)和Si中間層，可能面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)。