含TSV結(jié)構(gòu)晶圓在減薄中的表面損傷研究.pdf

1、在芯片制造工藝中，隨著線寬技術(shù)降到32nm以下，相應(yīng)的工藝技術(shù)已經(jīng)快接近物理極限，難以在單一芯片上集成更高密度的電路和更多的功能。目前，基于硅通孔(TSV,Through Silicon Via)的三維封裝技術(shù)被認(rèn)為是延續(xù)摩爾定律的有效途徑。為了從微觀機(jī)理上理解含TSV晶圓在減薄過程中表面損傷的形成機(jī)理，本文利用分子動(dòng)力學(xué)方法來模擬含TSV晶圓的減薄過程，對(duì)含TSV晶圓中襯底、襯底-絕緣層界面、絕緣層三部分結(jié)構(gòu)的加工機(jī)理進(jìn)行了研究。

2、r>　　首先，建立了襯底(單晶硅)的分子動(dòng)力學(xué)減薄模型，并對(duì)其在不同載荷下的材料去除機(jī)理進(jìn)行了分析。主要從結(jié)構(gòu)以及受力兩方面分析了單晶硅材料的塑性去除過程，并研究了加載條件對(duì)亞表面損傷的影響。結(jié)果表明，在較小的加載條件下，襯底材料是以塑性切削的方式去除，且單晶硅表面只有無定形缺陷產(chǎn)生。減薄速度對(duì)襯底亞表面損傷深度有一定的影響，隨著速度的增加襯底損傷深度會(huì)出現(xiàn)一些波動(dòng)。當(dāng)增大金剛石磨粒半徑、減薄深度時(shí)，襯底材料亞表面會(huì)出現(xiàn)納米孿晶缺陷。<

3、br>　　其次，研究了襯底-絕緣層界面的減薄特性。研究發(fā)現(xiàn)，在界面處由于材料的差異，單晶硅原子在壓力作用下發(fā)生的晶格變形比較難以恢復(fù)，因此界面處單晶硅的亞表面損傷深度要遠(yuǎn)大于其它區(qū)域。
　　最后，分析了TSV結(jié)構(gòu)中絕緣層(二氧化硅)材料的減薄特性。研究了絕緣層塑性去除過程中，缺陷在材料內(nèi)部的移動(dòng)方式。對(duì)單晶硅與二氧化硅材料的加工特性進(jìn)行了對(duì)比分析，表明在相同的減薄深度下二氧化硅材料更難以去除，減薄后，TSV結(jié)構(gòu)中襯底-絕緣層界面處