玻璃通孔的高频传输性能

随着玻璃通孔(TGV)制作工艺的成熟,微波毫米波系统采用玻璃基板进行集成,其高频传输特性成为研究的重点.对玻璃通孔的互连设计、制作和传输性能进行研究.在玻璃基板上分别设计直通传输线和带两个TGV、等长传输线的TGV传输结构;通过激光改性、腐蚀扩孔和电镀填充的TGV工艺制作技术以及薄膜电路布线技术,在玻璃基板上制作直通传...     

基于COMSOL Multiphysics的硅通孔信号传输性能分析

通过分析信号-地TSV物理结构,提出可扩展等效电路模型,并用数学表达式表示出电容电感等电学参数。然后用多物理场耦合三维仿真软件COMSOL Multiphysics仿真信号-地TSV三维模型,并将COMSOL Multiphysics软件仿真分析得到的插入损耗结果和数学模型得到的结果作比较,验证建立的等效电路模型的准确性。最后,分析信号-地TSV半径、高度与间距对其插入损耗的影响。结果表明,信号-地TSV互连结构的传输性能随着半径的增大变得越好,随着其间距和高度的增加而变得越差。     

胺结构调控硅通孔电镀铜单组分添加剂的性能

通过季铵化反应对硅通孔(TSV)铜互连单组分电镀添加剂Tetronic 701(TE701)中乙二胺结构进行了电荷与空间位阻调控,获得两种甲基化季铵盐和两种磺酸丙基化季铵盐衍生物。采用恒电流测试和循环伏安法分析了衍生物的电化学性能,通过TSV芯片电镀铜研究了不同衍生物的电镀性能。结果表明,季铵盐衍生化虽未改变TE701作为添加剂的作用机制,但乙二胺结构上正电荷增加会导致TE701衍生物在阴极表面的吸附增强,从而减少脱附位点,并减缓TSV上部侧壁的铜沉积;而乙二胺连接带负电的磺酸丙基则会显著降低TE701衍生物的吸附强度,使其失去超填充性能。     

硅通孔抛光液的研究进展

硅通孔(TSV)技术是一种先进的封装技术,化学机械抛光(CMP)是集成电路TSV制作过程中的重要步骤之一,是可兼顾材料表面局部和全局平坦化的技术。抛光液是影响抛光表面质量和加工效率的关键因素,是CMP工艺中消耗品成本最大的部分。TSV抛光液主要包括铜膜抛光液和阻挡层抛光液,依据抛光速率和抛光质量(表面粗糙度、碟形坑修正等)的要求对其进行了分类讨论,概述了近年来TSV抛光液的研究进展,对其今后的研究重点和发展趋势进行了分析和预测,认为TSV抛光液应朝着抛光速率和抛光质量的优化、低成本、环境友好的方向发展。     

硅通孔(TSV)转接板微组装技术研究进展

以硅通孔(TSV)为核心的三维集成技术是半导体工业界近几年的研发热点,特别是2.5D TSV转接板技术的出现,为实现低成本小尺寸芯片系统封装替代高成本系统芯片(So C)提供了解决方案。转接板作为中介层,实现芯片和芯片、芯片与基板之间的三维互连,降低了系统芯片制作成本和功耗。在基于TSV转接板的三维封装结构中,新型封装结构及封装材料的引入,大尺寸、高功率芯片和小尺寸、细节距微凸点的应用,都为转接板的微组装工艺及其可靠性带来了巨大挑战。综述了TSV转接板微组装的研究现状,及在转接板翘曲、芯片与转接板的精确对准、微组装相关材料、工艺选择等方面面临的关键问题和研究进展。     

新型同轴型混合碳纳米管填充的硅通孔

针对碳纳米管填充的硅通孔(TSV)的信号传输性能优化问题,提出一种新型的基于同轴型混合碳纳米管填充的硅通孔结构.在内外层管束交界处的耦合电容的基础上,提出新型TSV结构的可变参数等效电路模型,并基于TSV在三种不同应用层次上的尺寸参数,通过此电路模型分析新型TSV中的信号传输性能.分析结果表明,在0～40 GHz内与单一类型碳纳米管填充的TSV相比,所提出TSV结构具有更小的插入损耗与更短的上升时延,并随TSV的尺寸增大优势更加显著.最后,对所提出TSV结构进行时域眼图仿真,仿真结果表明其在高速集成电路中可以满足对信号完整性的要求.     

毫米波硅基SiP模块设计

设计了一款采用硅基板作为载体的毫米波上变频微系统系统级封装(System in Package, SiP)模块。该模块利用类同轴硅通孔(Through-Silicon-Via, TSV)结构解决了毫米波频段信号在转接板层间低损耗垂直传输的问题。该结构整体采用四层硅基板封装,并在封装完成后对硅基射频SiP模块进行了测试。测试结果显示,在工作频段29～31 GHz之间,其增益大于27 dB,端口驻波小于1.4,且带外杂散抑制大于55 dB。该毫米波硅基SiP模块具有结构简单、集成度高、射频性能良好等优点,其体积不到传统二维集成结构的5%,实现了毫米波频段模块的微系统化,可广泛运用于射频微系统。     

硅通孔互连技术的可靠性研究

随着电子封装持续向小型化、高性能的方向发展,基于硅通孔的三维互连技术已经开始应用到闪存、图像传感器的制造中,硅通孔互连技术的可靠性问题越来越受到人们的关注。将硅通孔互连器件组装到PCB基板上,参照JEDEC电子封装可靠性试验的相关标准,通过温度循环试验、跌落试验和三个不同等级的湿度敏感性测试研究了硅通孔互连器件的可靠性。互连器件在温度循环试验和二、三级湿度敏感试验中表现出很好的可靠性,但部分样品在跌落试验和一级湿度敏感性测试中出现了失效。通过切片试验和扫描电子显微镜分析了器件失效机理并讨论了底部填充料对硅通孔互连器件可靠性的影响。     

基于MEMS技术的三维集成K波段四通道T/R微系统

为满足有源相控阵雷达小型化需求,基于微电子机械系统(MEMS)多层3D封装技术研制了一种超小尺寸K波段四通道T/R微系统。该器件结合高精度晶圆、微凸点、重布线层(RDL)、硅通孔(TSV)等先进封装技术,将功能芯片和硅片进行纵向堆叠,实现了异质异构的三维集成,具有限幅、低噪声放大、功率放大、5 bit数控衰减、6 bit数控移相、串并转换等功能。器件尺寸仅为10.3 mm×10.3 mm×3.88 mm,质量为1.1 g,体积、质量均减小至传统砖式模块的1/10。实测噪声系数3.29 dB,接收增益19.22 dB,发射输出功率22 dBm,功率一致性优于±0.6 dB。实测结果与仿真结果吻合,为T/R前端的小型化研究提供了参考。     

一种三维立体传输结构的分段式设计方法

随着信号频率以及芯片集成密度的持续增长,三维集成系统内部面临严重的耦合噪声问题。针对三维集成技术中广泛使用的硅通孔(TSV)和水平重布线层(RDL)构成的三维互连结构,提出了一种基于分段传输线(STL)的三维互连结构优化设计方案。通过将三维互连结构传输线按STL模式划分为数个传输线片段生成复数反射波,并运用基因算法(GA)筛选片段特征信息,从而优化反射波叠加效果,实现对传输过程中产生的信号损失进行补偿。仿真结果表明,该方法可以有效改善三维互连结构中由于耦合噪声造成的信号反射问题,提升系统传输性能。     

一种金属填充硅通孔工艺的研究

硅通孔(Through silicon via)的互连技术是3D IC集成中的一种重要工艺。报道了一种高深宽比的垂直互连穿透硅通孔工艺,其通孔的深宽比达到50以上;研究了利用钨填充硅通孔的一些关键工艺,包括阻挡层淀积工艺和钨填充工艺,分析了不同填充工艺所造成的应力的变化。最后获得了一种深宽比达到58∶1的深硅通孔无缝填充。     

基于双面盲孔电镀的硅通孔工艺研究

针对当前微机电系统(MEMS)发展对小型化封装的需求,设计了 一种高可靠性、低成本、高深宽比的硅通孔(TSV)结构工艺流程.该工艺流程的核心是双面盲孔电镀,将TSV结构的金属填充分为正、反两次填充,最后获得了深度为155 μm、直径为41μm的TSV结构.使用功率器件分析仪对TSV结构的电学性能进行了测试,使用X光检测...     

应用于三维封装中的硅通孔技术

随着集成电路日新月异的发展,当半导体器件工艺进展到纳米级别后,传统的二维领域封装已渐渐不能满足电路高性能、低功耗与高可靠性的要求。为解决这一问题,三维封装成为了未来封装发展的主流。文章简要介绍了三维封装的工艺流程,并重点介绍了硅通孔技术的现阶段在CSP领域的应用,以及其未来的发展方向。     

界面粗糙度对硅通孔结构界面分层的影响

硅通孔(TSV)结构是三维互连封装的核心,针对其热可靠性问题,基于ANSYS有限元分析软件分别构建光滑和粗糙两种界面形貌的TSV结构分析模型,模拟计算了两种界面下TSV结构的热应力和界面分层裂纹尖端能量释放率,通过对比分析研究了界面粗糙度对TSV结构界面分层的影响。结果表明,温度载荷下粗糙界面上热应力呈现出明显的周期性非连续应力极值分布,且极值点位于粗糙界面尖端点。界面分层裂纹尖端能量释放率也呈周期性振荡变化。降温下,粗糙界面尖端点附近能量释放率明显大于光滑界面稳态能量释放率;升温下,粗糙界面能量释放率总体上呈现出先增大后减小的变化趋势。     

硅通孔电镀铜填充工艺优化研究

研究了孔径40μm的硅通孔铜电镀填充工艺,通过改善电镀工艺条件使得孔径40μm、孔深180μm的硅通孔得以填充满。首先,在种子层覆盖以及电镀液相同条件下通过改变电镀电流密度,研究不同电流密度对于铜填充的影响,确定优化电流密度为1ASD(ASD:平均电流密度)。之后,在相同电流密度下,详细分析了超声清洗、去离子水冲洗以及真空预处理等电镀前处理工艺对铜填充的影响。实验表明,采用真空预处理方法能够有效的将硅通孔内气泡排出获得良好的铜填充。最终铜填充率在电流密度为1ASD、真空预处理条件下接近100%。     

面向三维集成封装的硅通孔电特性分析

主要针对三维集成封装中的关键技术之一的硅通孔互连技术进行电性能研究。首先简要介绍了硅通孔互连技术的背景,利用三维全波电磁仿真软件建立地．信号一地TSV模型,对其TDR阻抗和时域TDR／TDT信号进行分析,同时仿真分析了TSV互连线及介质基板所使用的材料和TSV半径、高度、绝缘层厚度等物理尺寸对三维封装中TSV信号传输性能的影响。研究结果可为工程设计提供有力的技术参考,有效地用于改善互连网络的S21,提高三维集成电路系统的性能。