华邦电子的 3D 封装技术专利布局中,不同技术都有其研发难点,很难简单判定哪项技术研发难度最大。不过,从工艺复杂性和行业普遍面临的挑战来看,硅通孔(TSV)技术可能相对具有较高的研发难度,原因如下:
- 工艺精度要求极高:TSV 技术需要在硅片上制作非常精细的垂直通孔,并填充导电材料以实现芯片之间的电气连接。这要求极高的工艺精度,包括通孔的尺寸控制、垂直度保持以及导电材料的均匀填充等。例如,在制作高深宽比的通孔时,要确保孔壁的光滑度和垂直度,避免出现孔壁粗糙或倾斜导致的电气性能下降或后续工艺问题。任何微小的偏差都可能影响芯片间的信号传输质量和可靠性。
- 与其他工艺集成复杂:3D 封装中,TSV 技术需要与芯片制造的其他工艺,如光刻、蚀刻、薄膜沉积等进行紧密集成。这些工艺之间的相互影响和兼容性需要精心设计和优化,以确保整个封装过程的顺利进行。例如,在进行通孔填充后,需要确保填充材料与周围的硅材料以及其他芯片结构在后续的高温、高压等工艺条件下具有良好的稳定性和兼容性,否则可能会产生应力、变形或电气性能退化等问题。
- 成本控制困难:TSV 技术的设备和材料成本较高,而且由于工艺复杂,生产效率相对较低,这使得成本控制成为一个重要的挑战。例如,高质量的硅片、导电填充材料以及先进的工艺设备都需要大量的资金投入。同时,为了保证产品质量和良率,需要进行严格的工艺控制和检测,这也增加了生产成本。
此外,微凸点和铜柱等垂直互连技术也有各自的研发难点。例如,微凸点技术需要解决焊点中高比例脆性金属间化合物及有限晶粒凝固组织呈显著各向异性进而影响焊点可靠性的问题。铜柱技术则需要在柱体的制作精度、与其他结构的连接可靠性等方面进行深入研究和优化。