3D堆叠技术及TSV技术

介绍了3D堆叠技术及其发展现状,探讨了W2W(Wafer to wafer)及D2W(Die to wafer)等3D堆叠方案的优缺点,并重点讨论了垂直互连的穿透硅通孔TSV(Through silicon via)互连工艺的关键技术,探讨了先通孔、中通孔及后通孔的工艺流程及特点,介绍了TSV的市场前景和发展路线图。3D堆叠技术及TSV技术已经成为微电子领域研究的热点,是微电子技术及MEMS技术未来发展的必然趋势,也是实现混合集成微系统的关键技术之一。     

基于TSV工艺的三维FPGA热分析

为探索三维现场可编程门阵列(FPGA)芯片温度的影响因素,提出一种三维FPGA有限元仿真模型。首先,利用商业有限元软件构建基于硅通孔(TSV)、微凸块、倒装焊共晶焊球、无源硅中介层、焊球阵列(BGA)焊球和印制电路板(PCB)的模型。然后,利用该模型从定性和定量的角度对不同TSV数目及堆叠层数的三维FPGA芯片进行温度分析。实验发现,底层芯片到顶层芯片的平均温度呈递增趋势,且各层芯片的平均温度随TSV数目的减少和堆叠层数的增加而升高。实验结果与已发表文献中的结果一致,表明提出的仿真模型在分析芯片温度的影响参数方面的可行性。     

三维集成封装中的TSV互连工艺研究进展

为顺应摩尔定律的增长趋势,芯片技术已来到超越"摩尔定律"的三维集成时代。电子系统进一步小型化和性能提高,越来越需要使用三维集成方案,在此需求推动下,穿透硅通孔(TSV)互连技术应运而生,成为三维集成和晶圆级封装的关键技术之一。TSV集成与传统组装方式相比较,具有独特的优势,如减少互连长度、提高电性能并为异质集成提供了更宽的选择范围。三维集成技术可使诸如RF器件、存储器、逻辑器件和MEMS等难以兼容的多个系列元器件集成到一个系统里面。文章结合近两年的国外文献,总结了用于三维集成封装的TSV的互连技术和工艺,探讨了其未来发展方向。     

数据安全技术专利态势分析

随着数据安全产业的快速发展,数据安全产业已融入千行百业,数据安全产业专利布局已初具规模。研究数据安全专利态势发展现状,聚焦数据安全关键核心技术分支,明晰数据安全技术领域的专利发展态势,认为我国数据安全专利申请和管理主体应注重健全专利质量体系、进行专利分析、优化技术领域布局、加强基础专利溯源检索,在核心技术分支上形成合力。     

TSV制程关键工艺设备技术及发展

论述了TSV技术发展面临的设备问题,并重点介绍了深硅刻蚀、CVD/PVD沉积、电镀铜填充、晶圆减薄、晶圆键合等几种制约我国TSV技术发展的关键设备。     

三维集成电路中TSV的热特性研究

基于Comsol Multiphysics平台,通过使用有限元仿真对三维集成电路的硅通孔(TSV)模型进行了热仿真分析。分别探究了TSV金属层填充材料及TSV的形状、结构、布局和插入密度对三维(3D)集成电路TSV热特性的影响。结果表明:TSV金属层填充材料的热导率越高,其热特性就越好,并且采用新型碳纳米材料进行填充比采用传统金属材料更能提高3D集成电路的热可靠性;矩形形状的TSV比传统圆形形状的TSV更有利于3D集成电路散热;矩形同轴以及矩形双环TSV相比其他结构TSV,更能提高TSV的热特性;TSV布局越均匀,其热特性越好;随着TSV插入密度的增加,其热特性越好,当插入密度达6%时,增加TSV的数目对TSV热特性的影响将大幅减小。     

含TSV结构的3D封装多层堆叠Cu/Sn键合技术

研究了利用Cu/Sn对含硅通孔(TSV)结构的多层芯片堆叠键合技术。采用刻蚀和电镀等工艺,制备出含TSV结构的待键合芯片,采用扫描电子显微镜(SEM)对TSV形貌和填充效果进行了分析。研究了Cu/Sn低温键合机理,对其工艺进行了优化,得到键合温度280℃、键合时间30 s、退火温度260℃和退火时间10 min的最佳工艺条件。最后重点分析了多层堆叠Cu/Sn键合技术,采用能谱仪(EDS)分析确定键合层中Cu和Sn的原子数比例。研究了Cu层和Sn层厚度对堆叠键合过程的影响,获得了10层芯片堆叠键合样品。采用拉力测试仪和四探针法分别测试了键合样品的力学和电学性能,同时进行了高温测试和高温高湿测试,结果表明键合质量满足含TSV结构的三维封装要求。     

基于COMSOL的TSV电感多物理场耦合特性研究

基于硅通孔(TSV)技术,提出了应用于三维集成电路的三维螺旋电感.在实际应用中,TSV电感存在电场、温度场和力场之间的相互耦合,最终会影响TSV电感的实际电学性能.考虑P型和N型两种硅衬底材料,采用COMSOL仿真软件,对TSV电感进行多物理场耦合研究.结果表明,在P型硅衬底情况下,多物理场耦合的影响更大,TSV电感的...     

一种基于分压电路的绑定后TSV测试方法

对硅通孔（Through Silicon Via, TSV）进行绑定后测试可以有效地提升三维集成电路的性能和良率。现有的测试方法虽然对于开路和桥接故障的测试能力较高,但是对于泄漏故障的测试效果较差,并且所需的总测试时间较长。对此,提出了一种基于分压电路的TSV绑定后测试方法。该方法设计了一种分压电路,进行泄漏故障测试时可以形成一条无分支的电流路径,有效提高了对泄漏故障的测试能力。此外,该方法测试开路故障和泄漏故障时的电流路径不会相互干扰,可以同时测试相邻TSV的开路故障和泄漏故障。实验结果表明,该方法可以测试10 kΩ以下的弱泄漏故障,并且在工艺偏差下依然能够保持较高的测试能力。相比同类测试方法,该方法所需面积开销更小,所需总测试时间更少。     

A geometric approach to chip-scale TSV shield placement for the reduction of TSV coupling in 3D-ICs

In 3D ICs, through-silicon-vias (TSVs) can suffer from cross coupling if signal integrity is not considered during the design process. In this paper, coupling between TSVs is modeled, and a chip-scale TSV shielding scheme is presented. A geometric model is developed to estimate TSV coupling. The low complexity of the geometric model makes it practical for chip-scale shield placement optimization. Two shield placement algorithms are presented and compared to standard shield placement techniques that use a high complexity circuit model of coupling. Results show that our algorithms are able to reduce the total cross coupling in a layout on average 111%/129% more than standard methods.     

基于TSV技术的CIS芯片晶圆级封装工艺研究

基于TSV技术的封装技术是目前MEMS产品、存储器、3D IC封装中的高端和热点技术.本文论述了在国内处于领先并正在量产化研究阶段的基于TSV技术的CIS芯片晶圆级封装工艺流程.通过理论分析和实验,重点研究了在封装流程中将铝刻蚀、去胶提前到金属镀覆之前的意义和所出现的镍滋生问题.研究表明,将铝刻蚀、去胶提前到金属镀覆之前可以缩短去胶时间,减少光刻胶的残留和金属镀覆层数;通过延长金属镀覆过程中每次UPW冲洗时间,在EN Ni中防止镀液结镍,并在镀锌时降低锌液的粘附性和镀锌后增加硝酸清洗步骤,即可消除镍滋生.以上研究对于提高封装效率和合格芯片率,降低成本是很有意义的.     

基于环形振荡器的TSV故障非接触测试方法

为避免传统的探针检测对硅通孔(TSV)造成损伤的风险,提出了一种非损伤的TSV测试方法.用TSV作为负载,通过环形振荡器测量振荡周期.TSV缺陷造成电阻电容参数的变化,导致振荡周期的变化.通过测量这些变化可以检测TSV故障,同时对TSV故障的不同位置引起的周期变化进行了研究与分析,利用最小二乘法拟合出通过周期来判断故障位置的曲线,同时提出预测模型推断故障电阻范围.测试结构是基于45 nm PTM COMS工艺的HSPICE进行设计与模拟,模拟结果表明,与同类方法相比,此方法在测试分辨故障的基础上对TSV不同位置的故障进行分析和判断,并能推断故障电阻范围.     

Study on the effects of pressure and material characterization in thin film and TSV fabricated by supercritical carbon dioxide electrolyte

Supercritical CO₂ (sc-CO₂), post sc-CO₂ and traditional electroplating are used to fabricate Cu metal thin films. The effects of adjusting electroplating pressure over grain size, preferred grain orientation, mechanical properties and sheet resistance are discussed in this work. Additionally, through silicon vias (TSV) with an aspect ratio of 1:4 were fabricated by the three methods presented, and their influence over electrical resistance of the Cu pillar was observed. From the results it was clear that sc-CO₂ process provides the fastest micro-hole filling at 4 h, followed by post sc-CO₂ process at 5 h and lastly, traditional process at 36 h. Moreover, grain size produced by the sc-CO₂ process was smallest, calculated at 20 nm; second smallest was by post sc-CO₂ process at around 27 nm, and the largest was traditional process at around 38 nm. Fabrication process had an evident effect over grain size, hence affecting the mechanical and electrical properties of the structures. It is revealed that thin films produced by sc-CO₂ process have highest hardness, highest internal stresses and lowest roughness at 64–67 Hv, 45–54 MPa, and 0.68–0.85 µm, respectively; traditional process had the lowest values at 57 Hv, 30 MPa and 1.15 µm respectively; and post sc-CO₂ process was intermediate at 58–62 Hv, 33–41 MPa and 0.95–1.10 µm, respectively. In sheet resistance measurements, the trend persists and the highest values were displayed by the sc-CO₂ process at 1.3–1.5 µΩ-cm, the lowest by traditional process at 1.1 µΩ-cm, and post sc-CO₂ process was intermediate at 1.2–1.3 µΩ-cm. For TSV Cu pillars, the sc-CO₂ process displayed the highest electrical resistance at 5 mΩ, second largest was post sc-CO₂ process at 1.5 mΩ and the smallest was traditional process at 1.1 mΩ. Sc-CO₂ electroplating described in this work was performed without any additives, and still produced a high degree of grain refinement and excellent filling capabilities.     

3D电视的发展及专利分析

3D电视是指通过影像技术模拟实际情境的真实空间关系的电视,其立体效果显示的原理在于,通过在电视的液晶面板安装精制的精密柱面透镜屏,将以编码方式存在的3D影像发送到肉眼.从3D电视的发展状况和发展策略入手,认为3D电视市场的发展,必将推动相关专利的申请.主要就该技术的专利申请和其传输技术专利进行分析,分析国内外3D电视技术专利申请的情况,并从3D电视专利技术之传输技术专利申请进行深度分析.从这些分析可以看出,世界各国都将3D电视技术作为未来电视领域的主要竞争方向,我国应充分重视3D电视专利技术申请,加大投入力度,研发技术含量高的专利申请.     

基于多种添加剂的TSV镀铜工艺研究

穿透硅通孔技术(TSV)是3D集成电路中芯片实现互连的一种新的技术解决方案,是半导体集成电路产业迈向3D封装时代的关键技术。在TSV制作主要工艺流程中,电镀铜填充是其中重要的一环。基于COMSOL Multiphysics平台,建立了考虑加速剂和抑制剂作用的硅通孔电镀铜仿真模型,仿真研究得到了基于硫酸铜工艺的最优电镀药水配方,并实验验证了该配方的准确性。     

从通信企业角度谈标准与专利

从现代企业发展和竞争的角度和层次探讨标准和专利问题。主要涉及标准的作用和意义、标准的产生、专利的申报和保护、标准和专利的关系、基本专利和从属专利,以及标准和专利对企业的意义等。此外,还介绍了企业标准和专利战略及相关组织等。