硅通孔轉接板關鍵工藝技術研究
——TSV成孔及其填充技術

劉曉陽 陳文錄

（江蘇無錫35信箱，214083）

0 引言

隨著電子產品向小型化、高性能、高可靠等方向發展，系統集成度也日益提高。當前的中央處理器（CPU）芯片封裝大都采用有機基板（載板）倒裝（FC）封裝形式，但隨著芯片尺寸不斷增大、凸點尺寸和節距的縮小導致熱膨脹系數（CTE）兼容性問題無法避免，解決途徑有兩個方面：要么降低有機基板CTE以匹配芯片，要么采用緩沖層即通過轉接板或稱內插板（interposer）解決。降低有機基板的CTE是有局限的，因此利用轉接板作為緩沖層是較佳的解決途徑。采用硅通孔（TSV：Through Silicon Via）轉接板進行的封裝稱為2.5D封裝，2.5D封裝的TSV轉接板本身僅起互連作用，將有機基板與硅基TSV轉接板互連再與芯片互連的堆疊結構稱為2.5D封裝。采用TSV轉接板的2.5D封裝與2D封裝相比，有如下優勢：

第一、轉接板與芯片都屬于硅基同質集成，材料性能相容性好；

第二、轉接板通過再布線將芯片凸點節距放大，從而大大降低有機基板布線難度；

第三、轉接板在芯片和有機基板之間形成緩沖，減少因形變對芯片的損傷；

第四、轉接板的制造工藝與集成電路的再布線工藝兼容；

第五、硅基TSV轉接板的制造及2.5D封裝技術為實現3D集成奠定基礎。

由于實現CPU與存儲器3D集成仍然存在諸多技術瓶頸，采用TSV轉接板的2.5D封裝是實現3D集成封裝的過渡解決方案，目前成為國內外研究焦點之一，TSV轉接板的典型結構示意圖（如圖1）。

圖1 轉接板典型結構示意圖

TSV轉接板結構設計與其工藝設計關系密切，作為轉接板的TSV技術而言，與在有源器件上的Via First工藝類似，采取先刻蝕孔，再填充金屬的工藝，本文所研究的金屬是銅。……