TSV 形成設備是什麼

TSV（Through Silicon Via）形成設備，是形成垂直貫穿矽晶圓的微細孔（通孔），並填入銅（Cu），以直接電氣連接堆疊晶片的先進封裝技術設備群。通孔直徑為1至10μm，深度達20至100μm以上，由乾式蝕刻・CVD・電解銅電鍍等多道工序構成。作為HBM記憶體堆疊・3D IC・CoWoS中介層的核心技術，直接關係到AI/資料中心用半導體的頻寬提升。

重點整理

TSV＝矽穿孔。垂直貫穿晶圓並以Cu做導線，以超短距離連接堆疊晶片

形成工序：以博世製程（DRIE）挖掘通孔→絕緣膜沉積→阻障金屬層沉積→Cu電解電鍍

HBM（高頻寬記憶體）以TSV堆疊多顆DRAM晶粒與邏輯晶粒，實現超寬頻寬

CoWoS中介層也使用TSV，以低延遲連接邏輯與HBM

設備種類：DRIE設備・ALD設備・電解電鍍設備・CMP設備・晶圓薄化設備協同運作

常見問題

什麼是TSV（矽穿孔）？

TSV（Through Silicon Via）是在垂直貫穿矽晶圓的微細孔（通孔）中填入銅（Cu）所形成的垂直導線。用於將堆疊的多顆晶片在上下方向直接電氣連接。與打線相比，連接長度縮短到1/100以下，大幅降低訊號延遲・寄生電感・功耗。

TSV如何用於HBM？

HBM（High Bandwidth Memory）是以TSV垂直連接多顆DRAM晶粒與基底晶粒的3D堆疊記憶體。在各晶粒形成數千至數萬個TSV，以超寬頻寬並列連接晶粒之間，實現DDR5的10倍以上記憶體頻寬。在AI GPU（NVIDIA H100等）中，HBM與GPU晶粒在CoWoS基板上以2.5D封裝，作為高頻寬介面使用。

TSV形成需要哪些設備？

TSV形成需要多道工序與設備。①以DRIE（深反應離子蝕刻）設備挖掘通孔；②以ALD/CVD設備沉積絕緣膜（SiO₂）與阻障金屬層（TiN/Ta）；③以電解銅電鍍設備填入Cu；④以CMP設備平坦化表面；⑤以晶背研磨機將晶圓薄化（50至100μm），需要這一連串工序。

TSV形成設備的主要廠商有哪些？

DRIE設備的主要供應商為科林研發（Lam Research）・Bosch（德國）・SPTS Technologies（英國）。電解銅電鍍設備方面，應用材料（Applied Materials，Reflexion）・科林研發（Sabre）具有優勢。晶圓薄化（晶背研磨）方面，迪思科（DISCO，日本）是全球最大廠商。沒有能涵蓋整個TSV工序的設備供應商，需要與多家設備廠商合作。