TSV 硅通孔

定义

TSV(Through-Silicon Via,硅通孔)是垂直贯穿硅衬底的金属导电通道,使信号与电源可以直接穿过芯片本体,在垂直方向连接堆叠的多层裸片,而无需传统引线键合。它是实现三维集成(3D IC)的基础工艺。

工艺流程

TSV 制造通常包括:深反应离子刻蚀(DRIE,博世工艺)在硅片上刻出高深宽比孔洞,沉积绝缘层与阻挡层,再电镀铜填充,之后对晶圆背面减薄使通孔露出,配合微凸点(Microbump)或混合键合(Hybrid Bonding)完成层间连接。按形成时机分为 Via-First、Via-Middle 与 Via-Last 等方案。

应用

HBM 高带宽内存是 TSV 最成功的应用:多层 DRAM 裸片通过 TSV 垂直互连,实现超宽数据通道。CMOS 图像传感器的堆栈结构、2.5D 封装的硅中介层、AMD 3D V-Cache 的缓存堆叠同样依赖 TSV。其挑战在于工艺成本、应力管理与散热,混合键合正推动互连间距进一步缩小。