tsv技术的发展

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1、ＴＳＶ技术的发展、挑战和展望，3DIC技术的一体化、3D硅技术的一体化摘要：3D集成技术包括3DIC集成，3DIC封装和3D硅集成技术。这三者是不同的技术，并且硅通孔技术将3DIC封装技术与3DIC集成技术、3DIC硅集成技术区分开来，因为后二者使用了该技术而3DIC封装没有。硅通孔技术（TSV）是3DIC集成技术、3D硅集成技术的核心。也是研究的热点。3D集成技术起源于当代，当然，3DIC/硅集成技术的革新、挑战与展望已是讨论的热点，还有它的蓝图。最后，通用的、更低能耗的、加强热控制的3DIC集成封装系统相继被提出。关键词：硅通孔技术，3D

2、IC集成技术，3D硅集成技术，活泼的、消极的互边导电物，C2W和W2W。说明：电子产业自从1996年以来已成为世界上最大的产业。截止2011年底已经创造了一万五千亿美元的价值。其中电子工业最大的发明便是电子管（1947年），这也使得JohnBardeen,WalterBrattain和William赢得了1956年的诺贝尔物理学奖。1958年JackKilby发明了集成电路（也使他获得了诺贝尔奖），六个月后RobertNoyce(他因在1990年去世而未能与Jackkilby分享诺贝尔奖)首创IC集成技术。由戈登·摩尔在1965年提出的每二年

3、便要在电路板上将晶体管的数量翻一倍的理论（也叫摩尔定律，为了更低的能耗），在过去的46年中已成为发展微电子产业最有力的指导。这条定律强调可以通过单片集成系统（SOC）将平面技术和所有功能的集成（在2D层面）放到单片芯片中。另一方面，这里所有功能的集成能通过3D集成技术例如3DIC封装,3DIC集成［1］，［2］，［4］-［143］，［168］-［201］和3D硅集成［1］，［2］，［144］－［167］，［168］－［201］得到实现，这些都会在1、2小节中提及。因为3DIC封装技术是一门成熟的工艺，并且不使用硅通孔技术，故本文不再提及。硅通

4、孔技术是3D硅集成技术的核心［200］。尽管WilliamShockloy(他也是电子管的发明者)的这项已经超过50年的发明赢得了1956年的诺贝尔物理学奖，但是这项技术的最大目的并不是为了3D硅/IC集成技术。由惠普公司在1976年创造的在一块电路板上的高价值产品（MMIC）对于大多数普通产品，尽管惠普公司的GaAsRFMMIC(整合微波电路)自从1976年以来就被当做骨干技术，但这项技术也并不是为了3D集成。总的来说，产业内普遍将Toshiba的图系传感器CMOS拥有TCV技术的（通过单层电路）认为是3D集成技术的第一个高价值产物（200

5、8）。更直接地说，不管怎样它也不是3D集成技术的产物。在本文中，硅通孔技术（作为一个新概念允许每个芯片或互边导电层的两面都有电路）是焦点。加强技术已经植入3DIC/硅集成技术里边，特别是中介层（活性的与惰性的）技术和他们的电路图。行业内也热烈讨论着3DIC/硅集成技术的挑战与展望。3D集成技术的起源也隐约地呈现出来。3D集成技术的起源再次说明一下，硅通孔技术是本文套路的焦点，因此3DIC封装技术在本文中将不再涉及。3D集成技术作为一个相对较老的概念，允许带有活性电子器件的两层或更多的电路层，通过TSV技术垂直连接在单个电路里。30多年前由Ga

6、t和他的同事首创的硅绝缘体(SOI)技术将3D集成技术完善。在20世纪90年代，半导体界普遍认为摩尔定律有可能会受到冲击，可事实并非如此。拥有TCV技术的由Toshib发明的CMOS图系传感器（2008）［37,38］第二节讲述了3D集成技术的发展。在80年代早期，当时有两种主要技术。一种是通过TSV技术的连接棒将电路板堆叠起来，另一种是仅仅用TSV技术将晶片堆叠起来。（3D硅集成）相较于3DIC集成技术，3D硅集成技术有以下优点：1、更好的电气性能2、更低的功耗3、更小的体积4、更轻的质量5、更高的产能。总的来说，目前行业内普遍看好3D硅集

7、成技术。推动3D集成技术的行业发展的最有影响力的当属1965年的诺贝尔物理学奖获得者——RichardFeynman（理查德.费因曼）。在1985年8月9日Gakushuin大学（东京）的追悼YoshioNishina演讲上，用ComputingMachinesintheFuture(推断未来的机器)这个标题来描述，说“另一方面的改进是物理器械方面的而不是让所有集成在一块电路板上。这样使可以在每一层上来制造而不是一次性放气，你可以先制造几层，随着时间的推移还可以加入更多层电路。”费因曼不仅告诉我们要往3D方向发展，还教我们今后26年如何制作它

8、。即使是在今天，许多致力于3D集成研究的学者依然喜欢引用他在1985年东京的演讲。第六节：日本的MIITII3D硅集成技术的发展线路图3DSJI集成技术的前沿、挑战