北方华创TSV先进封装解决方案，助力产业迈向新高度

TSV：三维集成技术的革新力量

在此背景下，TSV（硅通孔）先进封装技术应运而生。作为三维集成技术的核心工艺，TSV通过在硅片上垂直钻孔并填充导电材料，实现了芯片之间的电气互连。与传统的二维平面互连相比，TSV技术能够显著缩短信号传输路径，减少寄生效应，从而大幅提升芯片性能和能效比。更重要的是，TSV技术允许芯片在垂直方向上堆叠，形成三维结构，极大提高了单位面积内的功能密度，为“超越摩尔”提供了可行路径。

TSV技术的应用场景极为广泛，涵盖高性能计算、消费电子、汽车电子以及数据中心等多个领域。例如，在AI芯片中，TSV技术可以有效解决大规模数据处理过程中的延迟问题；在5G基站中，它能够支持高频信号的快速传输；而在移动设备中，TSV则帮助实现更小、更轻、更高效的系统级封装（SiP）。可以说，TSV技术不仅是半导体封装领域的革命性创新，更是推动未来智能社会发展的关键技术之一。

然而，TSV技术的实现并非易事。从刻蚀到去胶、清洗，再到薄膜沉积和电镀、退火，每一步都对设备性能提出了极高的要求。尤其是在高深宽比工艺中，如何确保良好的台阶覆盖率、均匀性和低缺陷率，是决定TSV技术能否实现大规模量产的关键因素。

北方华创作为中国集成电路装备领域的领军企业，敏锐捕捉到这一技术趋势，并聚焦TSV工艺全链条创新，推出了覆盖刻蚀、去胶、清洗、ALD（原子层沉积）、PVD（物理气相沉积）、电镀及退火的综合解决方案，直击三维集成技术的核心挑战，为智能芯片的革新提供坚实支撑。

北方华创TSV工艺全链条解决方案

TSV工艺的第一步是在硅片上形成高深宽比的垂直孔洞，为芯片的垂直互连提供通道。这一工艺对于实现芯片的高密度集成和高性能至关重要，直接影响芯片的电性能和可靠性。北方华创自主研发的深孔刻蚀设备PSE V300Gi通过超快步间切换和实时控制算法，实现了侧壁无损伤、形貌光滑以及高速率刻蚀，提升了量产效率，同时单腔单片设计保证了气流均匀性和硅通孔底部真圆度。

完成TSV孔洞刻蚀后，需去除光刻胶残留物以确保后续工序顺利进行。这一步骤对提高芯片良品率至关重要。北方华创去胶机ACE I300V配备3个独立双腔室和独特传输系统，支持高效稳定运行，并通过AWC（自动晶圆校准）和加热盘温度曲线监控保证系统稳定性，灵活匹配电性参数，提供高性价比解决方案。

清洗工艺涉及去除杂质和污染物，确保高质量基底供后续加工。北方华创单片堆叠清洗设备Ascent 3120G拥有12个堆叠腔室，支持多种化学品使用，适配高深宽比工艺的干燥技术。单片清洗设备SC3080D则结合水溶性化学物质，有效清理侧壁聚合物，增强深孔清洁效果，降低运营成本。

在芯片表面沉积一层保护膜是先进封装的重要环节，有助于提升电气隔离和防止杂质扩散。北方华创等离子体增强原子层沉积设备Cygnus Capella SiO利用PEALD（等离子体增强原子层沉积）技术，在高深宽比通孔中沉积优质二氧化硅薄膜，四站位模式提高了产能，灵活的间距调节与射频监控能实时优化工艺参数，确保出色的台阶覆盖率和电绝缘性能，自动频率调节功能确保快速负载匹配，满足高效生产需求。

为了确保后续电镀工艺的高质量进行，需要在芯片表面形成阻挡层和种子层。北方华创物理气相沉积设备eVictor CX30T II采用高离化率磁控管和多级边磁铁设计，能够为深宽比≥15:1的孔隙填充内部，提供低电阻率和良好粘附性的薄膜，为电镀准备高质量的种子层。

在完成阻挡层和种子层沉积后，TSV孔洞需要进行电镀填充，以填满孔洞形成导电通道。北方华创的电镀设备Ausip T830能够实现高深宽比TSV无孔洞填充，使TSV内部及边缘的铜沉积均匀，减少缺陷，提高芯片良率和可靠性。

最后，通过高温热处理消除应力、改善晶格结构。北方华创立式低温退火炉THEORIS A302L专为铜退火设计，其长恒温区和多区控温技术确保了精确的温度控制，传输环境及反应腔室的颗粒控制优异，氧含量低至10ppm^[1]以下，批处理能力强大，适应多种压力需求，可一次处理超过100片晶圆，保障高效生产。

TSV技术的广泛应用标志着集成电路领域进入了三维集成的新时代。北方华创将持续深耕半导体工艺，以更前沿的设备和优化的方案，突破三维集成技术瓶颈，推动智能芯片革新。北方华创致力于在全球半导体产业发挥更大作用，携手伙伴共创智能时代辉煌。

--------------------

[1] 表示浓度的单位，代表百万分之一，用于描述低浓度的物质含量。

END