为了缩短SoC单芯片技术过于拢长的研发时程,并符合目前消费性电子轻薄短小且多功能的产品需求,市场开始寻求新一代的芯片整合技术,来因应越来越严峻的消费性市场挑战,其中3D IC便是目前最受关注的技术之一。
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Aviza物理气相沈积蚀刻化学气相沈积业务营销副总裁David Butler(左)、台湾分公司总经理周雷琪(右) |
所谓的3D IC,就是利用先进的晶圆堆栈技术,将不同功能的晶粒利用3维的结构堆栈起来。相较于传统的2维堆栈方式,3D IC不但传递路径缩短、运作速度更快,同时电耗也更低;此外,3D IC在封装的体积与面积中,晶粒的针脚密度也增加,而芯片体积也缩小。整体而言,在生产成本与性能上都更具优势。
而要实现3D IC的技术,最重要的便是让堆栈的晶粒能够正确的互连。常见的技术有传统的线构装(Wire Bonding)与新一代的直通硅晶穿孔技术(Through Silicon Via;TSV),其中TSV技术在电气传递路径上较短,且没有堆栈晶粒数目的限制,因此在运作的性能上更加快速,是目前最热门的3D IC关键技术。
Aviza物理气相沈积蚀刻化学气相沈积业务营销副总裁David Butler表示,TSV技术可分为先钻孔(Via-First)和后钻孔(Via-Last)两种。Via-First是在进行半导体制程前,先行在硅晶圆基材上形成TSV信道,主要是晶圆代工厂及IDM厂所采用;Via-Last则是在半导体CMOS制程后才进行钻孔的步骤,封装厂使用最多。同时他指出,Via-Last会是先期流行的技术。
目前3D IC技术已有部分的产品开始采用,其中CMOS 传感器已行之数年,并有良好的成效。Butler表示,3D IC的应用市场非常广大,包括NAND内存、Sensor、DSP、DRAM、SRAM、FPGA、处理器、无线局域网络的放大器等,都有运用3D IC技术的机会。
为了协助业者顺利跨入3D IC产业,Aviza推出了业界首款3D IC专用的整合式晶圆生产系统「Versalis fxP」。该系统整合了蚀刻、物理气相沉积和化学气相沉积等多个步骤,以生产出功能性3D ICs封装,实现「一站制」的3D IC生产流程。Butler表示,过去业者若要导入3D IC的生产,必须跟不同的业者采购不同的生产设备来组装,若生产过程中出错问题,很难去找出问题的发生点,而且花费的成本很大。而Versalis fxP系统则完全没这些问题,能提供完整的生产和验证流程。
Butler强调,Aviza的Versalis fxP解决方案采用目前业界最领先的Bosch DRIE深层硅蚀刻制程来产生TSV,能针对所需的深宽比做垂直蚀刻,同时具备高产出与低成本的蚀刻率。他表示,对封装厂来说,要进入3D IC产业最重要的就是要面对成本、设计工具及薄晶圆(Thin wafer)的挑战,而Aviza对此已有完整的解决方案提供。