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工藝平臺

Process Platform

通孔

晶圓襯底通孔TXV, through X via, X=SiSiO2 是一種連接晶圓不同表面路的互連技術(shù),通孔垂直穿過晶圓襯底,將晶圓襯底一側(cè)的電信號傳導(dǎo)到另一側(cè)。

TXV一般由刻蝕在晶圓襯底上的通孔、通孔中的導(dǎo)體和將導(dǎo)體與晶圓襯材料隔離的絕緣體組成。按照配置的不同,可分為實心式、空心式和氣隙式。導(dǎo)體材料一般可以選擇摻雜的單晶硅、多晶硅,以及銅(Cu)、鈦(Ti)、金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)等金屬絕緣體材料可以選擇二氧化硅(SiO2)、聚合物。由于TXV通孔的電阻遠小于許多MEMS器件的內(nèi)阻,可以采用TXV將原來放置在MEMS晶圓上的引線鍵合焊盤移到蓋帽(CAP晶圓頂部。這樣能夠節(jié)省芯片面積,減少寄生電容和其它損耗(見圖1。

 

圖1:使用TXV技術(shù)將芯片面積從2×2mm縮小至1×1mm,可大幅增加Die數(shù)量

 

TXV技術(shù)可以用于芯粒(Chiplet)、CMOS-MEMS垂直集成(3D集成)、2.5D轉(zhuǎn)接板,以及晶圓級封裝(WLP)。應(yīng)用TXV技術(shù)的集成方案具備高性能、多功能、低成本、更可靠、小封裝尺寸等優(yōu)點,極大地推動了MEMS產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。

瑞典Silex2003年開始研發(fā)TSV技術(shù)SilVia®TSV, All-silicon Through Silicon Via)。2004年該技術(shù)首次在手機MEMS麥克風(fēng)的2.5D轉(zhuǎn)接板上應(yīng)用,確立了瑞典SilexTSV領(lǐng)域的領(lǐng)先地位(見圖2、圖3TSV技術(shù)有全晶圓厚度的通孔,以及被絕緣材料環(huán)繞的導(dǎo)體柱,有利于形成堅固的低電阻互連結(jié)構(gòu),避免由于硅和金屬膨脹系數(shù)不匹配造成的應(yīng)力。2006年,該技術(shù)作為工藝平臺,開始投入MEMS器件的批量制造。

 

隨后,瑞典Silex進一步開發(fā)基于金屬導(dǎo)體的硅通孔技術(shù)MetVia®TSV, Metal Through Silicon Via,金屬導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的引入,提升了通孔的可靠性生產(chǎn)低電阻MEMS器件。2014年,由于智能設(shè)備的輕薄化,玻璃材料得到更廣泛運用,瑞典Silex順勢研發(fā)出玻璃通孔技術(shù)TGV, Through Glass Via,用于生產(chǎn)高壓和高頻應(yīng)用的低電阻器件,以更好地利用玻璃的物理特性,減小器件的電路損耗。目前公司旗下賽萊克斯北京,已通過自主研發(fā),掌握了先進的TSV技術(shù)。