随着内存及非内存半导体器件朝着高集成度、高频化、小型化和低功耗方向发展,传统的基于引线键合的封装工艺已难以应对,因此迫切需要基于 TSV(Through Silicon Via,硅通穿电极)的新型封装技术。
开发用于 300mm 半导体基板的高深宽比(High Aspect Ratio)TSV 溅射(Sputter)设备并实现其商业化。主要用于在 TSV 内部填充电极之前沉积阻挡层(Barrier,如 Ta)和种子层(Seed,如 Cu)。
主要技术内容和性能指标:
深宽比 (Aspect Ratio):目标 12:1,实际达成 12:1(CD: 3µm)。
台阶覆盖率 (Step Coverage):底部(Bottom)≥ 12%,侧壁(Side)≥ 10%,实际均达成。
薄膜均匀性 (Film Uniformity):≤ 3%(工艺模块)。
刻蚀均匀性 (Etch Uniformity):≤ 5%(预清洗模块)
成功开发并构建了 TSV 溅射系统的整体布局,包括传送模块(TM)、EFEM、单晶圆去气模块(Single Degas Module)、预清洗模块(Pre-clean Module)以及 Ta/Cu 溅射模块。
引入了长投距溅射(LTS, Long Throw Sputtering)、4通道电磁铁(Side Magnetron)以及自电离等离子体(SIP)高功率技术,优化了金属薄膜在深孔内的淀积与回溅(Re-sputtering)工艺。
开发了适用于低温、高真空及 RF 的静电 Chuck(ESC),并完成了 AlN 陶瓷板的烧结成型工艺、组分开发及与主体(Body)的接合技术。
开发了针对圆形 Ta 和 Cu 靶材的 3D 磁控阴极数值模型,对磁场、电子轨迹及靶材侵蚀轮廓进行了模拟仿真与分析。
确保了 TSV 阻挡层与种子层的沉积特性,提取了相关工艺变量,并建立了和优化了沉积特性的计算机模拟(Simulation)模型。