论文部分内容阅读
中国是集成电路产品的消费大国,中国对集成电路产品需求约占据全球需求的1/3。然而,中国集成电路行业仅能满足约20％的市场需求,剩余部分由国外企业填补。中国集成电路行业中90％以上企业的涉及集成电路生产制造,其中封装与测试占集成电路行业总产值的50％以上。在集成电路封装测试领域,绝大多数中国封装测试公司处于行业价值链的中下游,靠量取胜,迫切需要先进封装技术的支持,实现向价值链高端转移。国外的经验证明:一方面,高性能极大规模集成电路一定要有高水平的封装技术支持,封装技术的落后将制约集成电路产业的进一步发展;另一方面,封装技术的发展也成为新型电子产品的关键推动力之一。这也是世界上各先进技术强国和各大公司都投入大量资源开发先进封装技术的主要原因。因此,在国内调整经济结构、促进发展方式转变的大背景下,就集成电路行业的发展而言,开展先进封装技术研究具有重要的现实意义和战略意义。 TSV三维集成技术是先进封装技术研究的前沿、热点之一,它以TSV互连技术与芯片层叠技术为核心,通过TSV互连在芯片层次实现不同半导体芯片在垂直方向的三维封装;这一发展趋势在半导体行业被描述为“超越摩尔定律”。 在对TSV三维集成技术调研、分析的基础上,结合中国集成电路封装技术的实际,本论文选择TSV三维集成关键工艺技术研究作为主攻方向,包括:TSV刻孔技术、TSV填孔技术、减薄技术、键合技术、TSV三维集成工艺等;通过工艺机理研究,掌握工艺优化的方法,形成优化的工艺参数配方,初步形成TSV三维集成关键工艺加工能力;通过面向产品应用的TSV三维集成工艺研究,掌握TSV三维集成工艺设计、优化的方法,形成可行的三维集成工艺技术方案。 论文架构如下: 第一章,TSV三维集成技术概述,对TSV三维集成关键工艺技术的研究现状进行调研与分析。 第二章,TSV刻孔技术研究,基于SF6+C4F8各项同性刻蚀工艺,开展V型TSV孔的工艺研究,通过实验研究TSV孔形貌控制的工艺机理,建立基于实验数据的TSV孔形貌预测模型。 第三章,TSV填充技术研究,包括PECVD沉积SiO2填充TSV孔工艺、电镀铜填充TSV孔工艺,通过实验研究TSV填充工艺机理,掌握工艺优化方法,形成优化工艺参数。 第四章,减薄技术研究,基于化学机械抛光工艺(Chemical Mechanical Polishing,简称CMP工艺)的减薄技术,通过实验研究影响减薄效率、良率的主要工艺机理,建立减薄技术工艺规范。 第五章,基于铜锡微凸点的键合工艺研究,包括铜锡微凸点的制造工艺、芯片级层叠工艺,通过实验研究,掌握芯片级层叠工艺设计、优化的方法,形成优化的工艺参数。 第六章,面向产品应用的TSV三维集成工艺研究,针对集成电路存储芯片应用、IR FPA阵列器件应用,设计新型的三维集成工艺方案,通过实验研究形成可行的集成方案,初步建立相应的TSV三维集成工艺规范。 第七章,TMAH减薄工艺在超薄硅PIN探测器应用研究,基于TMAH减薄工艺进行超薄硅PIN探测器加工工艺优化,形成优化的工艺加工方案。 第八章,论文研究工作、创新点的总结,以及下一步研究工作的展望。