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通孔

晶圆衬底通孔TXV, through X via, X=SiSiO2 是一种连接晶圆不同表面路的互连技术,通孔垂直穿过晶圆衬底,将晶圆衬底一侧的电信号传导到另一侧。

TXV一般由刻蚀在晶圆衬底上的通孔、通孔中的导体和将导体与晶圆衬材料隔离的绝缘体组成。按照配置的不同,可分为实心式、空心式和气隙式。导体材料一般可以选择掺杂的单晶硅、多晶硅,以及铜(Cu)、钛(Ti)、金(Au)、铝(Al)、镍(Ni)等金属绝缘体材料可以选择二氧化硅(SiO2)、聚合物。由于TXV通孔的电阻远小于许多MEMS器件的内阻,可以采用TXV将原来放置在MEMS晶圆上的引线键合焊盘移到盖帽(CAP晶圆顶部。这样能够节省芯片面积,减少寄生电容和其它损耗(见图1

 

图1:使用TXV技术将芯片面积从2×2mm缩小至1×1mm,可大幅增加Die数量

 

TXV技术可以用于芯粒(Chiplet)、CMOS-MEMS垂直集成(3D集成)、2.5D转接板,以及晶圆级封装(WLP)。应用TXV技术的集成方案具备高性能、多功能、低成本、更可靠、小封装尺寸等优点,极大地推动了MEMS产业的技术进步。

公司旗下瑞典Silex2003年开始研发TSV技术SilVia®TSV, All-silicon Through Silicon Via)。2004年该技术首次在手机MEMS麦克风的2.5D转接板上应用,确立了瑞典SilexTSV领域的领先地位(见图2、图3TSV技术有全晶圆厚度的通孔,以及被绝缘材料环绕的导体柱,有利于形成坚固的低电阻互连结构,避免由于硅和金属膨胀系数不匹配造成的应力。2006年,该技术作为工艺平台,开始投入MEMS器件的批量制造。

 

随后,瑞典Silex进一步开发基于金属导体的硅通孔技术MetVia®TSV, Metal Through Silicon Via,金属导体结构的引入,提升了通孔的可靠性生产低电阻MEMS器件。2014年,由于智能设备的轻薄化,玻璃材料得到更广泛运用,瑞典Silex顺势研发出玻璃通孔技术TGV, Through Glass Via,用于生产高压和高频应用的低电阻器件,以更好地利用玻璃的物理特性,减小器件的电路损耗目前公司旗下赛莱克斯北京,已通过自主研发,掌握了先进的TSV技术。