סקירה כללית
מעברי סיליקון (TSV) יוצרים חיבורים חשמליים אנכיים דרך פרוסת סיליקון או שבב, ומאפשרים ערימת 3D-IC ואינטגרציה הטרוגנית שקנה מידה דו-ממדי בלבד כבר אינו יכול לספק. תהליך ה-TSV של GINECHIP כולל תקיפת יונים ריאקטיבית עמוקה, שקיעת ציפוי דיאלקטרי, מתכוּת חיץ/זרע ומילוי ויה ב-Cu או W על פני סכמות אינטגרציה via-first, via-middle ו-via-last.
כל תהליך TSV מוסמך באמצעות בדיקת חללים ב-SEM לחתך רוחב, בדיקת רציפות חשמלית ואימות מילוי מותאם CTE. אנו תומכים בקטרי ויה מ-2μm עד 100μm עם יחסי גובה-רוחב עד 20:1, על פרוסות מ-100mm עד 300mm, תחת בקרת תהליך המוסמכת ISO 9001.
מודולי תהליך
תהליך תקירה יונית ריאקטיבית עמוקה (DRIE)
תהליך תקירת סיליקון עמוקה בשיטת Bosch יוצר פתחי מעבר ביחס גובה-רוחב גבוה עם זווית דופן נשלטת ותבליט מינימלי, ומהווה את הבסיס לחיבורי TSV אמינים.
ציפוי דיאלקטרי
ציפויי חמצן/חנקן תרמיים או PECVD מבודדים חשמלית את מעבר הנחושת מהסיליקון שמסביב, תוך איזון בין אחידות הציפוי, עמידות לפריצה חשמלית ותקציב תרמי בהתאם לגיאומטריית המעבר.
שכבת מחסום וזרעים
שכבת מחסום מטנטלום/TaN (PVD או ALD) מונעת דיפוזיה של נחושת אל תוך הסיליקון, בעוד ששכבת זרעים מנחושת מרוססת מאפשרת ציפוי חשמלי אחיד מלמטה למעלה בפתחים ביחס גובה-רוחב גבוה.
ציפוי נחושת אלקטרוליטי
מילוי-על מבוקר תוספים מלמטה למעלה מותיר שכבת נחושת נטולת חללים מתחתית הפתח כלפי מעלה, ולאחריו חישול לאחר ציפוי לשחרור מתחים וייצוב מבנה הגרגירים.
ליטוש CMP וגימור צד אחורי
ליטוש כימי-מכני מסיר עודפי נחושת תוך בקרה הדוקה על שקעים וסחיפה, ולאחריו חשיפת הצד האחורי, ניקוי וגימור אופציונלי בניקל/זהב להרכבה בהמשך.
אפשרויות תהליך
אינטגרציית Via-Middle
מעברי TSV נוצרים לאחר ייצור הטרנזיסטורים בשלב הקדמי אך לפני חיבורי השלב האחורי, מה שמאפשר מערכי מעבר צפופים תוך שמירה על תאימות לתקציב התרמי הקיים של BEOL.
אינטגרציית Via-Last
מעברי TSV נחרטים מהצד האחורי של הפרוסה לאחר השלמת מתכת BEOL, כך שאין הפרעה לתהליכי השלב הקדמי או האחורי, במחיר סבילות יישור בין המעבר לכרית המגע.
תהליך העבודה
הכנת הפרוסה
פרוסות נכנסות נבדקות, מנוקות ומעוצבות באמצעות מסכת קשיחה המגדירה את מיקומי המעברים וקטרם.
תקירת סיליקון עמוקה
תקירת DRIE בתהליך Bosch חורטת את המעברים לעומק היעד עם זווית דופן ותבליט מבוקרים.
ציפוי דיאלקטרי
מושקע חמצן/חנקן תרמי או PECVD כדי לבודד חשמלית את דופן המעבר מהסיליקון.
מחסום וזרעים
מושקעות שכבות מחסום (PVD או ALD) וזרעי נחושת כדי לאפשר ציפוי אלקטרוליטי נטול חללים.
מילוי נחושת
ציפוי אלקטרוליטי מלמטה למעלה ממלא את המעבר בנחושת נטולת חללים, ולאחריו חישול לשחרור מתחים.
CMP ובדיקה
עודפי הנחושת מוסרים בליטוש, ובדיקת רנטגן/אקוסטית מאשרת את שלמות המילוי לפני עיבוד הצד האחורי.
הבטחת איכות
| פרמטר | יעד | שיטה |
|---|---|---|
| התנגדות המעבר | < 50 mΩ (typical, 10×100μm via) | 4-point Kelvin probe on test structures |
| תשואת שרשרת | > 99.9% (1,000-via chain) | 4-point resistance continuity |
| מתח פריצה דיאלקטרי | > 50V (for 200nm thermal SiO₂) | Ramped voltage I-V sweep |
| זרם דליפה | < 1 nA at 5V (silicon-to-TSV) | I-V measurement, Si grounded, TSV biased |
| בליטת נחושת | < 100nm @ 400°C anneal | AFM / profilometry |
| תכולת חללים | Zero voids > 1μm in fill | X-ray microscopy / acoustic microscopy |
| עומק תבליט | < 50nm (Bosch process) | SEM cross-section |
| קיבול המעבר | 50–200 pF (dependent on geometry) | C-V measurement at 1 MHz |
הערת איכות
מילוי מעברים
מילוי ויה בפוליאימיד יוצר דיאלקטריקה בין-שכבתית משוטחת עם יכולת מילוי פערים מעולה. יישום הספין-און ממלא ויות ביחס גובה-רוחב גבוה ללא חללים, ותהליך הריפוי התרמי מבטיח תכונות חומר הומוגניות בכל המבנים הממולאים.
תהליך מילוי הויה בפוליאימיד שלנו משיג יחסי גובה-רוחב עד 3:1 עם מילוי ללא חללים, כפי שאומת בבדיקת SEM לחתך רוחב. יכולת ההשטחה מפחיתה את הטופוגרפיה לשלבי הליתוגרפיה הבאים, ומשפרת את אחידות ה-CD על פני הפרוסה.
תרכובות פוליאימיד רגישות לאור מאפשרות תבנוּת ישירה של פתחי ויה ללא עיבוד נגד אור נפרד. הדבר מפחית את שלבי התהליך ב-30% תוך השגת רזולוציית ויה עד 5μm.
יישומים
ערימת 3D-IC
חיבורים אנכיים בין שבבים לתקשורת ברוחב פס גבוה ובזמן השהיה נמוך בין שבבי לוגיקה וזיכרון מוערמים.
חיישני תמונה CMOS
מעברים בצד האחורי למודולי מצלמה קומפקטיים, המבטלים לולאות חיווט ומאפשרים אריזות קטנות יותר.
מבודדי ביניים 2.5D
מבודדי ביניים מסיליקון עם ניתוב TSV מחברים מספר שבבונים על מצע אחד לשילוב הטרוגני.
שילוב MEMS-CMOS
חיבורים אנכיים אטומים בין פרוסות חיישני MEMS לפרוסות CMOS ASIC באריזות ברמת הפרוסה.
טכנולוגיית מחסום
פוליאימיד משמש כשכבת חיץ מאמצים מצוינת בין מצעי סיליקון לשכבות מתכת או דיאלקטריות שלאחר מכן. מודול האלסטיות הנמוך שלו (~3 GPa) וההתארכות הגבוהה (>30%) סופגים מאמץ תרמו-מכני במהלך אריזה ומחזורי חום.
כשכבת פסיבציה, פוליאימיד מספק עמידות כימית מעולה, תכונות מחסום לחות (WVTR < 1 g/m²/day) ובידוד חשמלי (מתח פריצה > 300 V/μm). הוא מגן על המעגלים הבסיסיים מפני התדרדרות סביבתית ונזק מכני.
מוכנים להתחיל?
צור קשר עם צוות ההנדסה שלנו כדי לדון בדרישות הספציפיות שלך ולקבל הצעת מחיר מפורטת תוך 24 שעות.