硅通孔技术课件.ppt

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1、W/B&3D封装工艺介绍封装方式的进展20世纪70年代主流封装方式DiP20世纪80年代SMT工艺LCCC,PLCC,SOP,QFP20世纪90年代BGA封装1996~1998COB1998~2000CSP2000~现在MCM,SIP,WLCSP,TSV….21世纪开始封装模式多元化技术革新化表层封装已逐渐满足不了科技日新月异的更新需求，而未来封装的发展趋势一定是3D封装1单层BGA封装23D封装3WireBonding是什么？WireBonding(压焊，也称为帮定，键合，丝焊)是指使用金属丝（金

2、线等），利用热压或超声能源，完成微电子器件中固态电路内部互连接线的连接，即芯片与电路或引线框架之间的连接。4WireBonding的方式：WireBonding的方式有两种：BallBonding(球焊)和WedgeBonding(平焊/楔焊)BallBonding(球焊）金线通过空心夹具的毛细管穿出，然后经过电弧放电使伸出部分熔化，并在表面张力作用下成球形，然后通过夹具将球压焊到芯片的电极上，压下后作为第一个焊点，为球焊点，然后从第一个焊点抽出弯曲的金线再压焊到相应的位置上，形成第二个焊点，为平焊

3、（楔形）焊点，然后又形成另一个新球用作于下一个的第一个球焊点。5WedgeBonding（平焊/楔焊）将两个楔形焊点压下形成连接，在这种工艺中没有球形成。平焊比球焊的焊盘间距需求少（平焊最少75um球焊最少125um）BallBonding图WedgeBonding图6两种W/B形式大同小异7影响W/B的因子鱼骨图的分析方式来说：人机工环料人操作机劈刀瓷嘴焊头工工艺设置压力温度压焊速度等环温湿度清洁工作台料基板金线硬度&拉伸强度以及纯度8压焊技术的应用由于压焊工艺具有高可靠性，高品质，工艺成熟，操作

4、简单，成本廉等优点，目前广泛应用于微电子封装领域，在世界半导体元器件行业中，90%采用压焊技术，其中，采用球焊工艺的占93%，平焊工艺的占5%。主要表现在以下领域：陶瓷和塑料球栅阵列封装的元器件，如PBGA陶瓷和塑料象限扁平封装的元器件，如PQFP小芯片尺寸的封装器件及多芯片模块，如CSP，COB，MCM场效应晶体管放大器，如JCA放大器微波及半导体器件，如低群延迟接收机动态随机存取存储器，如DRAM93D封装的优势在尺寸和重量方面，3D设计替代单芯片封装缩小了器件尺寸、减轻了重量。与传统封装相比，

5、使用3D技术可缩短尺寸、减轻重量达40-50倍;在速度方面，3D技术节约的功率可使3D元件以每秒更快的转换速度运转而不增加能耗，寄生性和方法;硅片后处理等等。3D封装改善了芯片的许多性能，如尺寸、重量、速度、产量及耗能当前，3D封装的发展有质量、电特性、机械性能、热特性、封装成本、生产时间等的限制，并且在许多情况下，这些因素是相互关联的。手机和其他一些应用需要更加创新的芯片级封装（CSP）解决方案。现在系统设计师为了手机和其他很多紧凑型消费品，不得不选择用3D封装来开发z方向上的潜力。因此，业内人士

6、将TSV称为软铅焊、压焊(WireBonding)和倒装芯片(FC)之后的第四代封装技术。1011TSV与常规封装技术有一个明显的不同点，TSV的制作可以集成到制造工艺的不同阶段。在晶圆制造CMOS或BEOL步骤之前完成硅通孔通常被称作Via-first。此时，TSV的制作可以在Fab厂前端金属互连之前进行，实现core-to-core的连接。Via-first也可以在CMOS完成之后再进行TSV的制作，然后完成器件制造和后端的封装。3DTSV的关键技术包括：通孔的形成；堆叠形式（晶圆到晶圆、芯片到

7、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121)通过刻蚀或激光熔化在硅晶体中形成通孔2)通过PECVD淀积氧化层3)通过PVD、PECVD或MOCVD工艺淀积金属粘附层／阻挡层／种子层4)通过电化学反应往通孔中淀积铜金属5)通过化学机械抛光或研磨和刻蚀工艺去除平坦表面上的铜金属TSV工艺目前的芯片大多使用总线(bus)通道传输数据，容易造成堵塞、影响效率。更加节能也是

8、TSV的特色之一。据称，TSV可将硅锗芯片的功耗降低大约40％。另外，由于改用垂直方式堆叠成“3D”芯片，TSV还能大大节约主板空间。13通孔的形成通孔的形成包括通孔制造、通孔绝缘以及阻挡层种子层和填镀通孔制造TSV技术的核心就是在晶片上加工通孔。目前通孔加工技术主要包括干法蚀刻，湿法腐蚀，激光钻孔以及光辅助电化学蚀刻四种通孔绝缘通孔绝缘则通过CVD（化学气相沉淀）工艺沉淀获得阻挡层种子层和填镀铜通孔中，阻挡层和种子层都通过溅射来沉积。由于电镀成本大大低于PVD/CV