矽穿孔（TSV）是什麼

矽穿孔（TSV）是垂直貫穿矽晶片、內部填入金屬的導通孔，讓上下堆疊的晶片以最短的距離連接，是 HBM 與 3D 封裝的核心技術。

名稱

台灣

矽穿孔（TSV）

中國大陸

硅通孔

英文

Through-Silicon Via (TSV)

TSV 是什麼

打線接合要把導線從晶片邊緣拉出去，連線長、數量也有限。TSV 直接在矽晶片上開出貫穿的孔並填入銅，讓上下兩顆晶片可以在整個面積上大量、短距離地連接，訊號更快、功耗更低。

製程步驟

先以深反應式離子蝕刻（DRIE）在矽中挖出深而窄的孔，再在孔壁形成絕緣層、阻障層與銅晶種層，接著以電鍍把銅填滿，最後用 CMP 磨掉表面多餘的銅。

之後把晶圓背面磨薄，讓 TSV 從背面露出。薄化後的晶圓很容易破，需要先暫時接合在承載晶圓上，加工完成後再剝離。

依 TSV 在製程中形成的時間點，可分為 via-first、via-middle 與 via-last。

主要用途

HBM 以 TSV 連接堆疊的 DRAM 晶片；CoWoS 的矽中介層也以 TSV 把上方的晶片接到下方的載板。影像感測器、MEMS 等元件也會使用 TSV。

相關設備・材料

• 蝕刻設備
• 薄膜沉積設備（CVD・ALD・PVD）
• CMP 設備（化學機械研磨）
• 切割・研磨設備

相關企業

• 迪思科（DISCO）（晶圓切割・研磨設備）
• 荏原製作所（EBARA）（CMP 設備・真空幫浦・尾氣處理設備）

相關用語

• HBM
• CoWoS
• 先進封裝
• 封裝與測試用語表